Исследование каскада усиления переменного сигнала на МДП-транзисторе

      Отформатировать полученные характеристики (шаг сетки  по осям, цвет и толщину линий, подписи  осей и т. п.) и сохранить рисунки  в файл для дальнейшего использования.

   Собранную схему исследования с указанием типа транзистора представить в отчёте.

а)         б) 

Рис. 5. Настройки анализа по постоянному току для снятия

статических ВАХ транзистора: а – выходных, б – передаточных. 

2. На основе входных и выходных характеристик транзистора рассчитать режим покоя каждого каскада с учётом того, что параметры режима покоя транзистора I_сп, U_сип, U_зип в каскадах с ОС должны быть такими же, как в каскаде без ОС. Значения сопротивлений нагрузки R_н и источника сигнала (генератора) R_г, а также минимальной частоты входного сигнала f_вх взять из таблицы 2.2 и использовать во всех каскадах. Напряжение источника питания E_п принять равным 12 В, а полярность задать с учётом типа проводимости канала транзистора.

   Расчёт каждой схемы и необходимые построения на характеристиках транзистора представить в отчёте. 

Таблица 2.2

3. Для каскада  без ОС определить по построенным  характеристикам максимально допустимую амплитуду входного сигнала U_вх mах и коэффициент усиления по напряжению k_U.

Расчёты представить в отчёте. 

4. С использованием выбранного транзистора в двух разных файлах собрать каскад без ОС и каскад с последовательной ОС по току. Элементам каскадов задать расчётные значения параметров.

Схемы собранных каскадов с отображением расчётных  параметров элементов  представить в отчёте. 

5. Замкнуть  вход каждого каскада на общую  точку и с помощью амперметров  и вольтметров постоянного тока измерить параметры точки покоя  транзистора.

  Занести результаты измерений  в таблицу 2.3. 

Таблица 2.3

6. Подать  на вход каждого каскада синусоидальное напряжение с амплитудой U_вх mах, рассчитанной для каскада без ОС, и частотой f_вх (таблица 2.2) от функционального генератора, с последовательно подключённым сопротивлением R_г (рис. 6). Снять осциллограммы напряжений на входах и выходах каскадов в одинаковом масштабе и временном диапазоне.

Рис. 6. Пример исследования режима сигнала каскада без ОС. 

      Определить  по осциллограммам коэффициенты усиления по напряжению каждого каскада:

Четыре  осциллограммы напряжений (одна для u_вх и по одной для u_вых каждой схемы в одинаковом масштабе) представить в отчёте. 

Экспериментальные значения коэффициента усиления занести  в таблицу 2.4. 

Таблица 2.4

7. Повысить  амплитуду входного напряжения на функциональном генераторе каждой схемы в 1,4 раза по сравнению с расчётным значением U_вх mах. Снять осциллограммы напряжений на входах и выходах каскадов в одинаковом масштабе и временном диапазоне.

Три осциллограммы напряжений (одна для u_вх и по одной для u_вых каждой схемы в одинаковом масштабе) представить в отчёте. 

8. Повысить  температуру схем с 27°С, заданных по умолчанию, до 65°С (меню «Analysis», пункт «Analysis options») и проделать пункты 5 и 7 при повышенной температуре.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется режимом покоя каскада? По какому принципу и какими средствами устанавливается этот режим?
2. Объяснить назначение элементов и принцип работы каскада.
3. Объяснить характер АЧХ.
4. Объяснить возникновение и характер нелинейных искажений при увеличении амплитуды входного сигнала.
5. Объяснить принцип действия последовательной отрицательной ОС по току.
6. Что такое глубина обратной связи? Какими элементами и для каких целей её можно регулировать в исследованных каскадах?
7. Объяснить полученные изменения выходного напряжения при изменении температуры окружающей среды в каждом случае.