Федеральное агентство связи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский Технический Университет Связи и Информатики (МТУСИ) Кафедра радиооборудования и схемотехники Лабораторная работа №1 Исследование резисторного каскада предварительного усиления Выполнила студентка группы БРА1101 Тюрина А.В. Проверили Кубицкий А.А. Долин Г.А. Москва 2018 ЦЕЛИ РАБОТЫ Исследовать характеристики резисторного каскада предварительного усиления; освоить методы схемотехнического моделирования на основе программы MicroCap 9. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Параметры транзистора KT316A(Q1): объемное сопротивление базы rб=66,7 Ом; статический коэффициент усиления по току h21э=75; емкость коллекторного перехода Cк=3 пФ; частота единичного усиления f = 150 МГц; выходная проводимость h22э= 20 мкСм; постоянный ток IК0=1 мА. 3.1) Расчет коэффициентов усиления тока и мощности. 26*10-3 В 26*10-3 В rэ= = 1*10-3 А = 26 Ом Iк01 rбэ= rэ*(1+h21э)=26 Ом*(1+ 75)=1,976 *103 Ом Rвхэ= rб + rэ*(1+h21э) = 1,976*103 Ом + 26 Ом*(1 + 75) = 2,043 * 103 Ом 1 1 rкэ1= h22э = 20*10-6 См = 5*105 Ом rкэ1* R5* R6 Rн~1= rкэ1 || R5 || R6 = R5* R6+ rкэ1* R5+ rкэ1* R6 = 5*105 Ом * 6,2*103 Ом *103 Ом = = 8,47*102 Ом 6,2*103 Ом* 103 Ом + 5*105 Ом * 6,2*103 Ом + 5*105 Ом * 103 Ом Rн~1 8,47*102 Ом 1 Ku= h21э*Rвхэ = 75* 2,043 * 103 Ом = 3,1*10 R6 103 Ом Ki = h21э* R = 75*2,043 * 103 Ом = 3,67*101 вхэ Kp = Ku * Ki = 3,1*101 * 3,67*101 = 1.141*103 3.2) Расчет сквозного коэффициента усиления напряжения: Rист = R1 = 3,6*103 Ом Ke = h21э* Rн~1 8,47*102 Ом = 75* = 1, 1252*101 3 3 Rист + Rвхэ 3,6*10 Ом + 2,043 * 10 Ом 3.3) Расчет верхней и нижней граничной частот для входной цепи: 2 Мвч = 3 дБ Мнч = 3 дБ Принципиальная схема замещения для ВЧ Rн~1 8,47*102 Ом -12 -12 Сбэ ди = Сэ + Ск * h21э * = 2,5*10 Ф + 3*10 Ф*75* 1,976*103 Ом = rбэ = 9,889*10-11 Ф Rг = R1 || R2 || R3 = R1* R2* R3 R1* R2+ R2* R3+ R1* R3 = 3,6*103 Ом * 1*104 Ом * 5,1*104 Ом = 3,6*103 Ом * 1*104 Ом + 1*104 Ом * 5,1*104 Ом + 3,6*103 Ом * 5,1*104 Ом = = 2,516*103 Ом (Rг+rб)* rбэ (2,516*103 Ом +66,7 Ом)* 1,976 *103 Ом Rвчэкв = R + rб + rбэ = 2,516*103 Ом + 66,7 Ом + 1,976 *103 Ом = 1,12 *103 Ом г Мвч2 - 1 ((3 дБ) 2 – 1)1/2 7 ωвч = С = 9,889*10-11 Ф * 1,12 *103 Ом = 2,555*10 рад/с бэ ди * Rвчэкв 3 Принципиальная схема замещения для НЧ Ср = С1 = 2 * 10-7 Ф R2*R3*Rвхэ Rнчэкв = R1 + R * R + R * R + R *R = 3,6*103 + вхэ 2 3 вхэ 2 3 + 104 Ом*5,1*104 Ом * 2,043 * 103 Ом 2,043 * 103 Ом * 104 Ом*5,1 + 5,1*104 Ом * 2,043 * 103 Ом + 104 м*5,1*104 Ом = 5,242 *103 Ом ωнч = 1 Rнчэкв * Ср * Мнч - 1 2 = 1 = 5,242 *10 Ом * 2 * 10-7 Ф*(3 дБ2 – 1)1/2 3 = 3,373 рад/с 3.4) Расчет величины спада плоской вершины импульса во входной цепи Δ при длительности импульса Т: τнч = Ср * Rнчэкв = 2 * 10-7 Ф * 5,242 *103 Ом = 0,105 с -0,9 * 10-3 -0,9 * 10-3 Δнч = 1 – exp [ ] = 1 – exp [ ] = 8.548 *10-3 τнч 0,105 с 4 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 1. Схема исследуемого каскада. 2. Токи в ветвях и напряжения в узлах схемы. 3. АЧХ 𝐾𝑈 (𝑓) и 𝐾скв (𝑓): Сквозной коэффициент усиления: 𝐾скв = 9.3 Коэффициент усиления напряжения: 𝐾𝑈 = 31.57 5 1) АЧХ каскада при изменении величины емкости 𝐶4 от 0.25 мкФ до 250.25 мкФ с шагом 125 мкФ: 𝐹ниж = 14.743 Гц, 𝐹верх = 3.946 МГц для 𝐶4 = 0.25 мкФ 𝐹ниж = 14.743 Гц, 𝐹верх = 3.948 МГц для 𝐶4 = 125.25 мкФ 𝐹ниж = 1.085 Гц, 𝐹верх = 3.948 МГц для 𝐶4 = 250.25 мкФ 2) АЧХ каскада при изменении величины емкости 𝐶3 от 100.1 мкФ до 0.1 мкФ с шагом -50 мкФ: 𝐹ниж = 2.297 Гц, 𝐹верх = 3.948 МГц для 𝐶3 = 0.1 мкФ 𝐹ниж = 1.85 Гц, 𝐹верх = 3.948 МГц для 𝐶3 = 50.1 мкФ 𝐹ниж = 1.489 Гц, 𝐹верх = 3.948 МГц для 𝐶3 = 100.1 мкФ 6 3) АЧХ каскада при изменении величины сопротивления 𝑅6 от 6.2 кОм до 1.24 кОм с шагом 2.48 кОм: 𝐹ниж = 0.356 Гц, 𝐹верх = 3.969 МГц для 𝑅6 = 1.24 кОм 𝐹ниж = 0.48 Гц, 𝐹верх = 3.967 МГц для 𝑅6 = 3.72 кОм 𝐹ниж = 14.743 Гц, 𝐹верх = 3.95 МГц для 𝑅6 = 6.2 кОм ФЧХ каскада: 7 4. Заменим истоник синусоидального напряжения на импульсный источник: 4.1. Переходная характеристика в области малых времен: 8 1) Влияние на переходную характеристику в области малых времен емкости 𝐶5 от 0.5 нФ до 5.5 нФ с шагом 2.5 нФ: 𝑡 = 4.706 мкс для 𝐶5 = 0.5 нФ 𝑡 = 20 мкс для 𝐶5 = 2.5 нФ 𝑡 = 22 мкс для 𝐶5 = 5.5 нФ 2) Влияние на переходную характеристику в области малых времен сопротивления 𝑅6 от 1 кОм до 11 кОм с шагом 5 кОм: 9 𝑡 = 3.67 мкс для 𝑅6 = 1 кОм 𝑡 = 2.737 мкс для 𝑅6 = 6 кОм 𝑡 = 2.581 мкс для 𝑅6 = 11 кОм 4.2. Переходная характеристика в области больших времен: ∆ = 1.321 ∙ 10−3 1) Влияние на переходную характеристику в области больших времен емкости 𝐶4 от 100 нФ до 400 нФ с шагом 150 нФ: ∆ = 7.37 ∙ 10−3 для 𝐶4 = 100 нФ ∆ = 4.693 ∙ 10−3 для 𝐶4 = 250 нФ ∆ = 3.625 ∙ 10−3 для 𝐶4 = 400 нФ 10 2) Влияние на переходную характеристику в области больших времен сопротивления 𝑅6 от 1.2 кОм до 11.2 кОм с шагом 5 кОм: ∆ = 1.532 ∙ 10−3 для 𝑅6 = 1.2 кОм ∆ = 4.425 ∙ 10−3 для 𝑅6 = 6.2 кОм ∆ = 5.579 ∙ 10−3 для 𝑅6 = 11.2 кОм 11
