Лабораторна робота № 7

Основи теорії зворотних зв’язків.

Дослідження впливу зворотних зв’язків на чутливість схем до

зміни параметрів елементів і напруги живлення

7.1. Мета роботи

Вивчення основних властивостей зворотних зв’язків і їх впливу на характеристики підсилювачів.

7.2. Використання пакету EWB для виконання роботи

Розглянемо схеми, що наведено на рис. 7.1. Вони мають приблизно однакову напругу на колекторі, однакові лінії навантаження і, відповідно, приблизно однакове положення робочих точок.

А б

Рис. 7.1

Перша з них – схема з фіксованим струмом бази (рис. 7.1, а); друга – із зворотним зв’язком по напрузі колектора (рис. 7.1, б). Ці схеми пропонуються для використання при дослідженнях впливу зворотних зв’язків на чутливість схеми до зміни параметрів пасивних компонентів (резисторів колекторного навантаження і базових резисторів), а також до зміни параметрів транзисторів, їх температурного режиму, напруги живлення.

7.3. Порядок виконання роботи

7.3.1. Для проведення дослідів обирається транзистор, характеристики якого вже досліджувались у попередній роботі. Проводиться дослід по вивченню впливу зміни параметрів колекторного резистора на положення робочої точки. Для цього в обох схемах одночасно змінюється величина колекторного резистора у бік збільшення відповідно на 10%, 20%, 30% і вимірюється величина колекторної напруги. Такий же дослід проводиться у бік зменшення величини колекторного резистора в тих самих межах. Обчислюються відносні зміни величини колекторної напруги. Будується графік залежності відносної зміни колекторної напруги від відносної зміни величини колекторного опору.

7.3.2. Аналогічно п. 7.3.1, проводиться дослід впливу відносної зміни базових опорів на положення робочої точки. Будуються такі ж самі графіки і проводиться їх порівняння. Робляться висновки щодо впливу зворотного зв’язку на чутливість схеми до зміни параметрів резисторів.

7.3.3. Проводиться дослід по впливу зміни коефіцієнта підсилення транзистора на положення робочої точки. Для цього у вікні вибору типу транзистора натискується кнопка Edit, в результаті з’являється вікно параметрів транзистора на 5-ти сторінках. На першій сторінці параметрів (Sheet 1) вказаний коефіцієнт підсилення транзистора у схемі (Forward current gain coefficient). Початкова величина коефіцієнта (416.4) змінюється на 20%; 50%; 100%; 200%. Для кожної зі схем вимірюється відповідна відносна зміна напруги на колекторі. Будуються графіки відносної зміни величини колекторної напруги від величини відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора. Проводиться аналіз для обох схем і робляться висновки.

7.3.4. Проводиться дослід по впливу зміни робочої температури транзистора на положення робочої точки. Для цього в меню Analysis треба вибрати пункт Analysis Options та в опції Simulation Temperatue (TEMP) встановити послідовно робочу температуру 40°С, 60°С, 80°С і обчислити відносні зміни колекторної напруги. Будуються графіки залежності відносної зміни колекторної напруги від температури і робляться відповідні висновки.

Другий способ проведення досліджень полягає у тому, що у вікні параметрів транзистора обирається остання сторінка (Sheet 5), встановлюється послідовно робоча температура (40°С, 60°С, 80°С), обчислюються відносні зміни колекторної напруги і робляться відповідні висновки.

7.3.5. Проводиться дослід по вивченню впливу зворотних зв’язків на величину коефіцієнта підсилення при коливаннях напруги живлення. Для цього змінюється напруга живлення в обох схемах на 20% спочатку у бік збільшення, а потім – у бік зменшення і контролюється відносна зміна напруги на колекторах транзисторів.

Процедуру проведення досліджень, що описана вище, можна значно спростити, якщо скористатись відповідними командами пакету EWB. Для перевірки, наприклад, чутливості схеми до зміни температури в меню Analysis вибирається опція Temperature Sweep. З’являється вікно налагоджувань (рис. 7.2).

Рис. 7.2

У ньому встановлюються межі температурних досліджень (початкова температура – Start temperature, кінцева температура – End temperature), крок зміни робочої температури – Increment step size. Нижче (Sweep for) обирається режим, для якого проводиться дослідження. У нашому випадку встановлюється дослідження режиму по постійному струму (DC Operating Point). Після виконання необхідних налагоджень натискується кнопка Simulate. Програма аналізує роботу схеми у заданому діапазоні зміни параметрів і результати виводить на графік, що приведений на рис. 7.3. Порівняння подібних графіків для різних схем і дозволить виявити вплив зворотного зв’язку на чутливість схеми до зміни температури.

Рис. 7.3

Для аналізу впливу зміни параметрів транзистора на характеристики підсилювача можна скористатись командою Parameter Sweep того ж меню. Вікно, у якому необхідно зробити налагоджування, наводиться на рис. 7.4.

Рис. 7.4

Рис. 7.5

В якості прикладу задається такий параметр – зміна опору резистора колекторного навантаження R1 (віконце Component). Аналіз виконується по постійному струму для напруги колектора транзистора (Оutput node 5, 8). На рис. 7.5 наводиться результат обчислення залежності вихідної напруги від величини колекторного опору.

7.4. Вимоги до звіту

7.4.1. Навести результати дослідів, що проводились.

7.4.2. Побудувати графіки отриманих залежностей для кожного досліду.

7.4.3. Дати порівняльну характеристику двох типів підсилювачів і детально обґрунтувати результати, що були отримані.

7.5. Завдання до самотестування і атестації

7.5.1. Обгрунтувати, чому знижується чутливість транзисторного каскаду при зміні параметрів елементів та робочої температури.

7.5.2. Розробити структурну схему підсилювача зі зворотним зв’язком і обґрунтувати вибір її складових.

7.5.3. Як обчислити величину контурного коефіцієнта підсилення на основі отриманих результатів?

Додаток

Таблиця варіантів до схем, що приведені на рис. 7.1.

Номер варіанту	RК, кОм	RБ, кОм
	0.5
	7.5
	8.5
	9.5
	0.5

Дата добавления: 2015-10-29