ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ РЕЗИСТИВНОГО

НИУ МЭИ

Кафедра РПУ

Лабораторная работа № 3

"ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ РЕЗИСТИВНОГО

УСИЛИТЕЛЯ"

группа: ЭР-12-11

Бригада №2

Выполнил: Куц О.О

Пименов А. П

Проверил: Торопчин Д. С.

Москва 2013

1. В соответствии с номером варианта по табл. 4.1 выберите тип транзистора и параметры режима по постоянному току. Составьте схему усилителя с заданным типом БТ и рассчитанными значениями сопротивлений резисторов R1 и R2. Обозначения компонентов на этой схеме должны соответствовать рис. 4.1. При использовании БТ типа n-p-n на коллектор нужно подавать положительное напряжение от источника питания V2, как по- казано на рис. 4.1, а при использовании транзистора типа p-n-p – отрицательное.

2. Проведите измерение параметров режима работы транзистора по постоянному току.

а) Используя режим моделирования Analysis>Dynamic DC(Динамический расчѐт по постоянному току), определите режим работы транзистора VT1 с рассчитанными значениями сопротивлений резисторов R1 и R2 и напряжения источника питания V2.

б) Если измеренное значение тока коллектора отличается от заданного, подберите сопротивление резистора базового делителя R2. Запишите значения токов базы, коллектора и эмиттера, а также напряжений кол- лектор-эмиттер и база-эмиттер при найденном значении сопротивления резистора R2.

3. Проведите измерение частотных характеристик усилителя.

а) В режиме анализа в частотной области (Analysis>AC) проведите рас- чѐт АЧХ и ФЧХ усилителя при комнатной температуре, задав по оси частот логарифмическую шкалу. С помощью электронного маркера измерьте следующие параметры усилителя:

- коэффициент усиления в области средних частот (К0);

- значения нижней fн и верхней fв граничных частот;

- полосу пропускания по уровню 0,707 К0 в н Df = f - f ;

Df =544.272кГц

-величину фазового сдвига на верхней (φв) и нижней (φн) граничных частотах.

Dφ= -93,992 градуса

б) Изменяя ёмкость разделительного конденсатора С1 (в пределах 0,1 мкФ – 10 мкФ) и ѐмкость нагрузки СL (в пределах 100 пФ – 2000 пФ), определите изменение основных параметров АЧХ и ФЧХ . Сделайте выводы.

Изменяя ѐмкость разделительного конденсатора С1

При с1=0.1u

при с1=5.1u

при c1=8.1u

Вывод: с ростом ёмкость разделительного конденсатора С1,увеличивается полоса пропускания по уровню 0.707,изменяется нижняя и верхняя граничные частоты, данная емкость не влияет на коэффициент усиления K0

ёмкость нагрузки СL (в пределах 100 пФ – 2000 пФ)

При CL=200p

При CL=150p

При CL=100p

Вывод: с ростом ёмкость нагрузки СL (в пределах 100 пФ – 2000 пФ),уменьшается полоса пропускания по уровню 0.707,изменяется нижняя и верхняя граничные частоты, данная емкость не влияет на коэффициент усиления K0

в) Используя методику, приведённую в описании лабораторной работы № 2 «Исследование частотных зависимостей малосигнальных Y-параметров биполярных транзисторов», выполните расчет частотной зависимости входной проводимости усилителя с учетом влияния со- противлений резисторов, входящих в состав базового делителя. Проведите сравнение полученной зависимости с частотной зависимостью коэффициента усиления для области средних и верхних частот.

4. Проведите исследование влияния случайного разброса номиналов элементов схемы на параметры частотной характеристики методом Монте- Карло. Для этого задайтесь 20%-м разбросом сопротивления резистора R3 при равномерном законе распределения вероятностей и по 20 статистическим испытаниям оцените максимальное изменение коэффициента усиления K0 на средних частотах. Сделайте выводы по результатам моделирования.

Максимальный К0

Вывод: При 20%-м разбросом сопротивления резистора R3 при равномерном законе распределения вероятностей методом Монте- Карло мы наблюдаем изменения коэффициента усиления K0,изменение полосы пропускания.

Минимальный К0

5. Проведите анализ температурной стабильности усилителя.

а) Рассчитайте АЧХ усилителя в диапазоне температур –50о...+60о C. Вручную постройте график зависимости от температуры коэффициента усиления в области средних частот К0 и определите величину его наибольшего относительного изменения . 0 max K 

б) Оцените влияние сопротивления резистора в цепи эмиттера на температурную стабильность каскада. Для этого уменьшите сопротивление этого резистора до 25 Ом, одновременно изменив сопротивление одного из резисторов базового делителя таким образом, чтобы сохранить заданное значение коллекторного тока, и повторите измерение коэффициента усиления в области средних частот в диапазоне температур. Сделайте

выводы.

Вывод: при маленьком значение сопротивления эммитера температурной стабильности не наблюдается.

К минимум

К максимум

Проведите анализ переходных процессов в усилителе.

Указание. Перед выполнением этого пункта задания восстановите первоначальные значения сопротивления резисторов.

а) В режиме моделирования переходных процессов (Analysis>Transient…), установив в поле Maximum Time Stepвели- чину максимального шага интегрирования 10 нс, постройте эпюры напряжений на входе и выходе усилителя при подаче на вход импульсного сигнала прямоугольной формы со следующими параметрами: амплитуда импульсов 2 мВ, длительность 20 мкс, период повторения 44

0,2 мс. Параметры источника импульсного сигнала с именем PULSE задаются следующим образом4):

VONE=2m, p1=0, p2=1n, p3=20u+1n, p4=20u+2n, p5=0.2m

б) Определите время установления выходного напряжения (от уровня 0,1 до уровня 0,9 от максимального значения), значение коэффициента усиления в установившемся режиме и величину спада плоской вершины импульса. Сравните результаты измерения указанных параметров с расчѐтными значениями, полученными при домашней подготовке.

Максимальное значение 5,990m

Минимальное значение 5,233m

Тау фи =4,792m

в) Изменяя емкость разделительного конденсатора С1 (в пределах 0,1 мкФ – 10 мкФ) и емкость нагрузки СL (в пределах 100 пФ – 2000 пФ), проследите, как изменяются основные параметры выходного импульсного сигнала (амплитуда, время установления и величина спада плоской вершины импульса).

ёмкость разделительного конденсатора С1 (в пределах 0,1 мкФ – 10 мкФ

при 0,1u

При 1.1 u

ёмкость нагрузки СL (в пределах 100 пФ – 2000 пФ)

CL=100p

CL=200p