Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6





Тема: Дослідження диференційних підсилювачів

1 Мета роботи: вивчення принципу роботи диференційного підсилювача та дослідження його характеристик на базі мікросхеми К118УД1Б. Визначити параметри диференційних підсилювачів

 

2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, програма Electronics Worbench.

 

3 Схема дослідження:

4 Основні теоретичні положення:

Диференційним підсилювачем (ДП) називається підсилювач, який працює по принципу збалансованої мостової схеми і підсилює різницю двох напруг.

Схема з симетричними Схема з симетричним входом Схема з несиметричним входом виходом і входом і несиметричним виходом і симетричним виходом

Рис.3 Рис.4 Рис.5

Визначимо показники ДП при його включенні з симетричним і входом і виходом. Розрізняють дію на ДП протифазного і синфазного сигналів.

В ДП вхідні напруги подаються в базові кола транзисторів, а вихідна напруга знімається між колекторами транзисторів, тобто вихідна напруга на симетричному виході пропорційна диференційному (різницевому) вхідному сигналу або сумі протифазних напруг

UВИХ.Д = КU (UВХ1 - UВХ2)= КU UВХ.Д.

Отже, UВИХ.Д не залежить від абсолютного значення напруги вхідних сигналів, а визначається їх різністю. Оскільки на транзистори VT1 і VT2 (рис.2) діють протифазні напруги, то струми емітерів цих транзисторів також змінюються в протифазі. Прирощення одного струму буде компенсуватися прирощенням другого, через резистор RЕ протікає тільки постійний струм І0 = ІЕ1 + ІЕ2 ≈ 2ІЕ.

При дії на ДП протифазних сигналів змінна напруга на RЕ відсутня, ВЗЗ через наявність RЕ також відсутній.

Якщо параметри транзисторів диференційного підсилювача рівні, і

Rк = Rк1 = Rк2 , то К = КU1 = КU2= UВИХ Д / UВХД= ≈ h21Е Rк/ h11

Вхідний опір диференційного підсилювача з симетричним входом дорівнює:

RВХ Д = UВХ ДВХ = (UВХ1 + UВХ2) / Іб = 2 RВХ ОЕ = 2 h11

Вихідний опір

RВИХ Д ≈ 2 Rк

При дії на ДП синфазного сигналу обидва транзистори працюють на RЕ як би паралельно, тобто при дії вхідного сигналу обидва транзистори відкриваються. Їх вхідні струми, а, отже, і струми емітерів одночасно збільшуються. В результаті через RЕ матиме місце подвійний приріст струмів емітерів і на RЕ з'явиться напруга. Ця напруга є для транзисторів VT1 I VT2 напругою послідовного ВЗЗ за струмом, яка змінює вхідний опір і коефіцієнт підсилення ДП.



Якщо схема повністю симетрична, при дії синфазного сигналу зміна струмів колекторів плеч ДП буде рівна і зміна напруг UВИХ1 i U ВИХ2 . Тому на симетричному виході ДП UВИХ.Д =0, тобто синфазний сигнал повністю знищується.

Важливим показником ДП є коефіцієнт підсилення напруги синфазного сигналу КUСФ = UВИХ1 / UВХСФ = UВИХ2 / UВХСФ .

Оскільки для синфазного сигналу в ДП діє ВЗЗ, то

КUСФ =h21 RК / RВХ.ЗЗ ,

де RВХ.ЗЗ вхідний опір ДП для синфазного сигналу.

Вважаючи ІВХ = Іб , RВХ.ЗЗ = UВХСФ / Іб .

На практиці повного знищення постійного рівня синфазного сигналу не відбувається тому, що параметри навіть інтегральних транзисторів і резисторів не можуть бути ідеально узгоджені між собою. Тому деяка частина вхідного синфазного сигналу також підсилюється, вносячи у вихідну диференційну напругу синфазну складову:

UВИХ = К (UВХ1 - UВХ2) + КUСФ UВХСФ , UВХСФ = 0,5(UВХ1 + UВХ2)

де КUСФ ≈ Rк/2 RЕ – коефіцієнт підсилення синфазної вхідної напруги.

Коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу:

КО.Сф.С = К/ КUСФ ≈ RЕ. / rЕ ,

він характеризує якість роботи ДП і показує його здатність виділити слабкий протифазний сигнал на фоні сильної синфазної перешкоди.

Чим більше значення коефіцієнта ослаблення синфазного сигналу КО.Сф.С , тим кращий диференційний підсилювач.

Коефіцієнт підсилення ДП залежить від способу підключення вхідного сигналу та навантаження:

1) вхідна напруга подається одночасно на обидва входи і навантаження підключається між виходами VT1 і VT2 (див.рис.3);

2) вхідна напруга подається на обидва входи, а навантаження підключається до одного з виходів схеми і до корпусу (рис.4);

3) вхідна напруга подається тільки на один із входів, і навантаження підключене до виходу одного з транзисторів (рис.5).

Для кращого подавлення синфазної напруги (перешкоди) необхідно включати великий опір в коло емітера. Резистор RЕ » h21Е - призначений для стабілізації емітерного струму. Струм через нього дорівнює:

І0 = ІЕ1 + ІЕ2 ≈ ІК1 + ІК2

Опір резистора в колі емітера RЕ не можна брати дуже великим, тому що через емітерний опір протікає струм спокою обох транзисторів, що викликає велике падіння постійної складової напруги. Тому для подавлення синфазної складової напруги в якості емітерного резистора RЕ використовують схеми генераторів стабільного струму (ГСС), які мають малий опір для постійної складової і великий опір для змінної складової (диференційний опір) (рис.1).

Опис досліджуваної мікросхеми К118УД1Б

Схема ДП з ГСС на базі мікросхеми К122УД1Б (рис.2) складається з диференційного каскаду на транзисторах VT1 і VT4 з колекторними навантаженнями R1, R5; генератора стабільного струму ГСС на транзисторі VT2; кола зміщення з резисторами R3, R4, R6 і транзистора VT3 у діодному включенні. Коло зміщення призначене для задання режиму роботи ГСС і температурної стабілізації цього режиму.



Номінальна напруга живлення ІМС К122УД1Б UДЖ – мінус 6,3В та +6,3В.

Вхідний струм Івх = 10...20 мкА; RВХ = 3..6кОм; RВИХ =3...7кОм; RЕ = 50кОм;

Коефіцієнт передачі за струмом h21Е = 600; h11Е h21Е = 300; rЕ = 5кОм.

Коефіцієнт підсилення ДП прямо пропорційний струму ГСС, який у свою чергу залежить від струму у колі зміщення. Струм зміщення залежить від способу підключення виводів 8 і 11 кола зміщення.

Оптимальним режимом роботи ІМС є режим при заземленому виводі 11, тоді через коло зміщення протікає струм:

Ізм = (UДЖ – UБЕ VT 3) / (R3 + R4) ; UБЕ VT3 = 0,7В.

Враховуючи приблизну рівність R2 і R4, можна вважати, що Ізм ≈ І0.

Для збільшення коефіцієнту підсилення схеми можна збільшити струм ГСС І0 шляхом паралельного з'єднання опорів ІМС R3 і R6 (замкнути між собою виводи 8 і 12, вивід 11 заземлити).

Тоді струм зміщення становить:

Ізм = (UДЖ – UБЕ VT 3)/ [(R4 + R3 R6) / (R3 + R6)].

 

5 Послідовність виконання роботи:

 

5.1 Підготовка до роботи

5.1.1 Вивчити схему диференційного підсилювача К118УД1Б (рис.2). Вказати призначення елементів.

5.1.2 Визначити струм зміщення з вільними (непід'єднаними) виводами 8 і 11.

5.1.3 Визначити струм зміщення в оптимальному режимі – з заземленими виводами 8 і 11.

5.1.4 Визначити струм зміщення в максимальному режимі – з замкненими виводами 8 і 12, вивід 11 при цьому заземлений.

5.2 Виконання роботи за допомогою комп'ютерного моделювання дії мікросхеми К118УД1Б (рис.1)

5.2.1 Накреслити схему вмикання для симетричних входу і виходу ДП.

5.2.1.1 Подати на входи IN1, IN2 комп'ютерної моделі К118УД симетричний синфазний вхідний сигнал UВХ = 50 мВ, f =1000 Гц. Для забезпечення синфазних вхідних сигналів у вхідному колі транзистора VT2 перемикач „Х” поставити у ліве положення – підключаються джерела сигналу з однаковою фазою. Перемикач „Z” знаходиться при цьому в нижньому положенні. Замалювати часові діаграми роботи ДП.

5.2.1.2 Подати на входи IN1, IN2 ІМС симетричний протифазний вхідний сигнал. Для цього перемикач „Х” поставити у праве положення для включення у вхідне коло транзистора VT2 ( IN2) джерела сигналу UВХ2 =50 мВ, f = 1000 Гц, з зсувом за фазою на 180°. Перемикач „Z” залишити в нижньому положенні. Прослідити, як на симетричному виході зміниться вихідна напруга при дії вхідного протифазного сигналу. Замалювати часові діаграми, визначити UВИХта К.

5.2.2 Накреслити схему вмикання для несиметричного входу і та симетричного виходу ДП. Для забезпечення несиметричного входу на схемі поставити перемикач „Z” у верхнє положення, заземливши таким чином транзистор VT2. Тобто отримаємо ДП по входу IN1, вхідIN2заземлений.

5.2.2.1 Виводи 8 і 11 мікросхеми залишити вільними ((непід'єднаними), для чого перемикач „В” поставити також у вільне положення. Перемикач „N” повинен стояти в правому положенні, перемикач „М” – в нижньому. Подати вхідний сигнал UВХ = 50 мВ, f =1000 Гц на вхідIN1, замалювати часові діаграми, визначити UВИХта К.

5.2.2.2 Установити дільником оптимальний режим, тобто заземляємо виводи 8 і 11 ІМС. Для чого перемикач „В” перевести у верхнє положення, перемикач „М” – у верхнє положення. Прослідити зміну підсилення, замалювати часові діаграми, визначити UВИХта К.

5.2.2.3 Дослідити максимальний режим роботи ІМС К118УД1Б. Для цього замкнути виводи 8 і 12, залишаючи вивід 11 заземленим, тобто перемикач „N” поставити у ліве положення. Прослідити зміну підсилення, замалювати часові діаграми, визначити UВИХта К.

Дані занести у таблицю 1.

 

Таблиця 1

  Схема з симетричним входом і виходом Схема з несиметричним входом і симетричним виходом
Синфазний сигнал Протифазний сигнал Відключений дільник Оптимальний дільник Максимальний режим
UВХ, мВ          
UВИХ, мВ          
К          

 

6 Зміст звіту:

 

6.1 Найменування та мета роботи.

6.2 Перелік приладів.

6.3 Схема дослідження.

6.4 Вимірювання та розрахунок основних параметрів диференційного підсилювача.

6.5 Результати вимірювань і розрахунків.

6.6 Часові діаграми роботи ДП (на міліметровому папері).

6.7 Висновки.

6.8 Відповіді на контрольні питання.

 

7 Контрольні питання:

7.1 Де застосовуються підсилювачі постійного струму (ППС)?

7.2 Що є основним недоліком ППС?

7.3 Чому не можна підсилювати повільно змінний сигнал за допомогою підсилювачів змінного струму?

7.4 Які каскади з безпосереднім зв'язком зменшують дрейф?

7.5 Яку смугу частот підсилюють підсилювачі постійного струму?

7.6 Якого виду міжкаскадний зв'язок використовується в ППС ?

 

8 Література:

 

8.1 В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін, «Схемотехніка електронних систем: У 3 кн. Кн.1. Аналогова схемотехніка та імпульсні пристрої: Підручник – К.: Вища шк., 2004. – 366 с.

8.2 Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков, “Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум.».- К.: «Каравела», 2003. – 368 с.

8.3 В.И. Лачин, Н.С. Савелов, „Электроника: Учеб.пособие. 4-е изд. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004. – 576 с.

8.4 Мілих В.І., Шавьолкін О.о. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: Підручник. За ред. В.І. Мілих. – К.: Каравела, 2007. – 688 с.

 

 








Date: 2015-05-04; view: 423; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.015 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию