Всі попередні експерименти я проводив з супергетеродинного приймача, запевняючи, що принцип використання проміжної частоти дозволяє отримати велику чутливість Тому є пропозиція – використовувати той же принцип в дослідах з передачі даних, тобто, використовувати узкополосний підсилювач

Для початку проведемо моделювання широкосмугового каскаду посилення та аналогічного каскаду, але налаштованого на одну частоту

Рис 311 Широкосмуговий каскад посилення

Вхідний сигнал (пікове значення) 1 мВ Вихідний сигнал (283 – 27) / 2 = 65 мВ Коефіцієнт посилення по напрузі, таким чином, дорівнює 65

Коливальний контур L1C2 налаштований на частоту 800 кГц Для перевірки струму, споживаного каскадом, додамо амперметр Pr2, який показує, до речі, струм в 27 мА

Вхідна напруга вибрано 1 мВ, щоб легше було визначити посилення

Отже, (438 – 0214) / 2 = 208 В І коефіцієнт посилення по напрузі дорівнює 2080

Якщо моделювання не підвело, то різниця дуже суттєва

Рис 312 Вузькосмуговий каскад посилення

Можна повністю довіритися моделюванню, але, щоб повністю моделюванню довіряти, слід на перших порах перевіряти результати на макетної платі

Широкосмуговий каскад Резистора 50 кОм я не знайшов, але знайшов 75 кОм Перше, що слід зробити – перевірити напругу на колекторі (можна перевірити і струм колектора) Напруга на колекторі 257 В При напрузі 5 В це підходящий результат

Щоб отримати потрібний сигнал 1 мВ на частоті 800 кГц з генератора, я використовую резистивний дільник 10 кОм: 10 Ом

Ось результат експерименту

Рис 313 Посилення широкосмугового каскаду на частоті 800 кГц

Напруга (від піку до піку) генератора 2 В з урахуванням дільника (коефіцієнт, приблизно, 1000) на вході напруга 2 мВ (подвійний амплітуди) Напруга на виході 30 * 45 = 135 мВ Таким чином, коефіцієнт посилення по напрузі 135/2 = 675 У цьому випадку, думаю, ви зі мною згодні, результат досить добре збігається з результатом моделювання

Є ще невеликий сумнів в правильності результату, а не занижений чи він через спад частотної характеристики на частоті перевірки Але для цього існує Circuit Analyzer (аналізатор ланцюга) у осцилографа PCSGU250 У відсутності плоттера Боде можна перевірити посилення на частоті, скажімо, 80 кГц У схемі я використовував на вході конденсатор 100 нФ, а не 1 мкФ, як зображено на малюнку Якщо використовувати конденсатор більшої ємності, то можна перевірити посилення на більш низькій частоті

Рис 314 Перевірка амплітудно-частотної характеристики каскаду

До частоти, щонайменше, 1 МГц на частотній характеристиці немає помітного спаду Висновок – результати моделювання добре збігаються з результатами, отриманими дослідним шляхом Коефіцієнт посилення широкосмугового каскаду дорівнює, приблизно, 60

Тепер, перепаять схему, перевіримо, як веде себе узкополосний каскад підсилення

Спочатку, як і в попередньому випадку, вимірюємо напруга у відсутності сигналу Напруга мені не подобається, 026 В Або транзистор в насиченні, або близький до цього А струм, споживаний схемою, дорівнює 284 мА, що близько до току, отриманому при моделюванні З насиченням, мабуть, все зрозуміло: струм бази дорівнює 05 мА струм колектора дорівнює 05 * 150 = 75 мА і падіння напруги на резистори в ланцюзі колектора: 0075 * 150 = 1125 В, чого бути не може, оскільки напруга живлення вдвічі нижче Але експеримент є експеримент

І тут починається найцікавіше Подивіться:

Рис 315 Перша перевірка вузькосмугового каскаду посилення

Результат першої перевірки: вхідна напруга 2 мВ (подвійна амплітуда) напруга на виході 3 * 10 = 30 мВ коефіцієнт посилення по напрузі 30/2 = 15

Підвело мене, виходить моделювання Або мої припущення про те, що узкополосний підсилювач дозволяє отримати посилення більше, ніж широкосмуговий – не більше ніж фантазії

Спробуємо розібратися

Чим друга схема відрізняється від першої У першу чергу наявністю коливального контуру в ланцюзі колектора транзистора Разом з транзистором коливальний контур має утворити виборчий фільтр, налаштований на частоту резонансу LC ланцюга У цьому випадку амплітудно-частотна характеристика ланцюга повинна бути схожа на ті, що ми отримували для паралельного резонансу Перевіримо, чи так це:

Рис 316 Амплітудно-частотна характеристика перевіряється каскаду

Не знаю, як вам, а мені вона не здається досить схожою на АЧХ коливального контуру І максимум напруги припадає на частоту близько 270 кГц Зовсім не схоже

Повернемося до моделювання Я міг не врахувати всіх втрат в індуктивності: я додав виміряне мультіметром активний опір 5 Ом, але використовував дросель, а не котушку індуктивності А при моделюванні використовувалися ідеальна індуктивність і ідеальний конденсатор Добротність коливального контуру сильно залежить від того, наскільки ці елементи близькі до ідеальних

Спробую отримати при моделюванні такий же результат, як в реальному експерименті

У першу чергу я заміню резистор 5 Ом резистором 100 Ом Нехай цей резистор буде

«Резистором всіх втрат в контурі»

Рис 317 Моделювання з «поганим контуром»

Тепер вихідна напруга дорівнює: (169 – 128) / 2 = 205 мВ Схоже на «живі» результати І не подобається мені обрана раніше робоча точка, змінимо робочу точку транзистора – не вірю, що він може в режимі насичення (коли збільшення струму бази не приводить до збільшення струму колектора) нормально працювати

Рис 318 Зміна робочої точки транзистора

Для цього випадку можна визначити робочу точку транзистора на постійному струмі: струм бази 5/75000 = 066 мкА струм колектора 066 * 150 = 10 мА напруга на колекторі 250 * 001 = 25 В Це, немає сумнівів, не режим насичення Залишається перепаять схему і перевірити її роботу

Рис 319 Повторна перевірка роботи схеми

Тепер визначимо посилення: 300 * 25 = 750 мВ 750/2 = 375 Набагато краще Але чи всі ми врахували Перевіримо АЧХ каскаду підсилення:

Рис 3110 Амплітудно-частотна характеристика каскаду після зміни робочої точки

Схоже, що не все – частота настройки фільтра 608 кГц Звичайно, ми розглядали LC контур, але раніше говорили, що транзисторний каскад можна розглядати як RC ланцюг Можливо, складова еквівалентна ємність і знизила частоту А це, в свою чергу, зменшило посилення на частоті 800 кГц Якщо виходити з АЧХ каскаду, то посилення на частоті 800 кГц приблизно в 3 рази менше, ніж на частоті 600 кГц І коефіцієнт посилення, якщо його

«Підкоригувати», складе близько 1000 Те, що посилення вище, можна переконатися, перебудувавши частоту генератора

Залишилося перевірити, чому перший експеримент виявився невдалий Моделюючи схему, я перевіряв робочу точку, що легко зробити в програмі Qucs: при моделюванні можна задати різні види моделювання, які можна відключати і включати Виглядає це так:

Рис 3111 Моделювання схеми в програмі Qucs

При моделюванні на постійному струмі я в першу чергу цікавився струмом, споживаним схемою при відсутності сигналу – чи не буде ток занадто великим, щоб розсіює потужність не вивела транзистор з ладу, адже я збирався перейти до перевірки на макетної платі Попутно я глянув і на напругу (виділено на малюнку) Глянув і перестав цим цікавитися Але зараз саме напруга на колекторі транзистора викликає у мене інтерес Як вийшло, що програма показує напругу настільки сильно відрізняється від того, що було отримано при макетуванні

Вище я неодноразово підкреслював, що кожне моделювання схеми, якщо в схему вносяться зміни, краще проводити, зберігаючи схему в окремій папці Але чи завжди дотримуюся цього порадою сам Не завжди Майже у всіх випадках можна переглядати результати «на льоту», проводячи моделювання без збереження зміненої схеми та отриманих даних Тому папка зі схемою виглядає у мене достатньо .. скажімо, безладно Крім схеми у всіх її варіаціях, які я час від часу зберігаю, в папці багато файлів даних

Це буває не кожного разу, але іноді дані можуть переплутатися Тобто, виробляючи моделювання, ви «прихоплюєте» дані від попередніх експериментів До цього можна додати і те, що часто замість повної перемальовування схеми, думаю, я не самотній у цьому, я правлю вже намальовану схему, видаляючи непотрібні компоненти і додаючи нові

Рис 3112 Папка зі схемою, зображеної вище

Отриманий результат я в першу чергу схильний відносити саме до тих рідкісних випадків, коли дані переплутуються Щоб це перевірити, я створюю нову папку, створюю новий проект, повністю малюю схему і моделюю її на постійному струмі

Рис 3113 Моделювання схеми після створення нового проекту

Схема і всі елементи залишилися колишніми, але напруга змінилося суттєво Проте і зараз воно сильно відрізняється від напруги 026 В, яке я отримав, вимірюючи напругу колектора на макетної платі Але й опір R3 я використав не 100 Ом, а 150 Ом

Рис 3114 Повторне моделювання після зміни опору навантаження

Тепер, завдяки випадку, думаю, я зміг вас переконати, як важливо не поспішати, як важливо звертати увагу на все, що виглядає «трохи дивно» І як важливо розібратися з усіма дивацтвами, виникаючими в процесі роботи, записуючи і результати моделювання, і результати макетування в робочому зошиті

Помилитися можна не тільки при моделюванні за компютером, помилитися можна і при перевірці на макетної платі Використовуючи прилади, доводиться робити багато перемикань налаштовуючи схему, доводиться робити багато пайок внісши зміни, знову доводиться налаштовувати прилади Такі рутинні операції часто призводять до помилок Тому дуже корисно виробити звичку перед кожною новою серією вимірювань перевіряти правильність монтажу, правильність підключення та налаштування приладів Помилка, що залишилася непоміченою, не тільки відніме зайвий час, але може змусити вас повірити в те, що схема не працює, хоча схема, просто, не настроєна належним чином

Але повернемося до схеми приймача

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012