Реферат: Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных схемах

Данные методические указания издаются в соответствии сучебным планом. Рассмотрены и одобрены кафедрой ИУ-621,12.87г.-методическойкомиссией факультета ИУ23.12.87 г. иучебно-мето-дическим управлением08.01.88г.

Рецензент к.т.н. доц. Меньков А.В.

Московское высшее техническое училище именаН.Э.Баумана

Цель лабораторного практикума- изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронныхсхемах, установление связи между параметрами указанных приборов и параметрамиэлектронных схем, в которых они работают.

Содержание

 TOC o «1-3» … PAGEREF _Toc507303638 h

Работа №1. ДИОДЫ ВИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ… PAGEREF _Toc507303639 h

Работа № 2. ТРИ СхемыВКлючения ТРАНзистора… PAGEREF _Toc507303640 h

Работа № 3. ключевойРЕжим РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА… PAGEREF _Toc507303641 h

Работа №4. УНИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР В ШИРОКОПОЛОСНОМУСИЛИТЕЛЬНОМ КАСКАДЕ С RC –СВЯЗЯМИ.… PAGEREF _Toc507303642 h

Редактор Н.Г.Ковалевская              КорректорЛ.И.Малютина

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчеты по проведенным лабораторным работам должны включать:

1. Наименование работы.

2. Чертеж принципиальной схемы макеталабораторной работы.

3. Дня каждого этапа выполняемой работы– наименование этапа и результаты (в форметаблиц, графиков, зарисовок осциллограмм).

4. Краткиевыводы по рабе те в целом.

Работа№1. ДИОДЫ В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ

Цель работы-исследование характеристик и параметров выпрямительных схем и стабилизаторов напряжения.Продолжительность работы — 3,5 часа.

Теоретическая часть

Выпрямитель

Сглаживающий фильтр<span Times New Roman",«serif»">

Стабилизатор напряжения

сеть

U~

U~

<img src="/cache/referats/8093/image001.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1026 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037">I).

Рис.1 Структурная схема вторичного источникапитания

Всостав выпрямителя обычно входят:

силовойтрансформатор, предназначен для получения необходимых величин переменногонапряжения из напряжения сети, атакже для гальванической развязки с сетью;

вентильнаягруппа (чаще всего полупроводниковые диоды), преобразующая напряжениепеременного тока в пульсирующее напряжение постоянного тока;

емкостная нагрузка вентильной группы, представляющаясобой конденсатор относительно большой емкости, который можно такжерассматривать как простой емкостный сглаживающий фильтр. Сглаживающий фильтр,подключаемый к выходу выпрямителя, уменьшает пульсации выходного напряжения.

Если к выходному напряжению предъявляются высокиетребования по стабильности при колебаниях напряжения сети и тока нагрузки, то висточник питания вводится стабилизатор напряжения.

На рис. 2а представлена схема однополупериодноговыпрямителя с полупроводниковым выпрямительным диодом V. Как известно,вольтамперная характеристика (BAX) выпрямительного диода имеет вид,представленный на рис. 3. Для упрощения практических расчетов ее частопредставляют на основе кусочно-линейной аппроксимации двумя.участками прямых АВ и ВС, причем АВ идет по оси абсцисс, а наклон ВС определяется средним, прямымсопротивлением диода <img src="/cache/referats/8093/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1025">UgH<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">»

0итогда точка В смещается в начало координат. Как следует из такой аппроксимацияВАX, диод представляют элементом с односторонней проводимостью,его внутреннее сопротивлениена участке ВА стремится кбесконечности, а на участке ВС сравнительномало.

<img src="/cache/referats/8093/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.2. Схемывыпрямителей: а- однополупериодного, б– двухполупериодного (мостового)

<img src="/cache/referats/8093/image007.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1038">

Рис.3. Вольт-амперная характеристика диода

<img src="/cache/referats/8093/image008.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1039">4 приведены временные диаграммынапряжений и токов в выпрямителе, работающем на емкостную нагрузку. В интервалевремени t2 – t1,соответствующем изменению фазового угла<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

t2 – <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wt1, диод открыт и через него протекают токи нагрузки и зарядаконденсатора С. Постоянная времени заряда<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tзар= С(RH ||Rпот), где сопротивление потерь

Rпот= Rпр.ср.+Rтр  (Rтр — активноесопротивление потерь трансформатора). Практическивсегда Rпот <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">£

RH и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tзар<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">@С(RH ||Rпот. В остальную часть периодадиод закрыт. В течение этого времени конденсатор разряжается <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tразр<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">»С(RH ||Rобр+Rтр)).

Рис.4. Временные диаграммы, отражающие работу однополупериодного выпрямителя

<img src="/cache/referats/8093/image010.gif" align=«right» v:shapes="_x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042">Rобр<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">³

Rтр+RH, постояннаявремени разряда <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">tразр<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">»СRH и<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">tразр <<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tзар-т.е.процессы заряда и разряда конденсатора Сидут с разной скоростью. Следовательно, появляется постоянная составляющаянапряжения Uc, на диоде обратноенапряжение.может достигать величины Uобр=2U2m. Поэтомудиод выбирают с Uобр.макс>2U2m. Фазовый угол, в течение которого диод открыт,обозначается2<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wt2-<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wt1,где<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol; mso-no-proof:yes">q- угол отсечка. Чем меньше<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol; mso-no-proof:yes">q. тем большеU0 и меньшепульсации. Поэтому<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol;mso-no-proof:yes">qжелательноуменьшать.

В установившемся режиме площади под кривыми токазаряда конденсатора Jсз и тока разряда Jcродинаковы. Основные расчетные параметры выпрямителя являютсяфункциями коэффициента <img src="/cache/referats/8093/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1027">  где m=1 для однополупериодного и m= 2 для двухполупериодного выпрямителей.

С помощью этого параметра определяют необходимыезначения:

Jm  — максимального импульса тока через диод;

J2  - действующегозначения тока вторичной обмотки трансформатора;

E2- действующего значения ЭДС вторичной обмотки.

С помощью коэффициентаA(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol;mso-no-proof:yes">q

) при расчетах определяюти коэффициент пульсаций, равный отношению напряжения первой гармоники кпостоянной составляющей выпрямленного напряженияU0'

<img src="/cache/referats/8093/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Выходное сопротивление <img src="/cache/referats/8093/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

U0и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">DJ0, находят по нагрузочной характеристикеисточника U0=f(J0); U0иJ0  — напряжение и ток нагрузки.

На рис.26приведена схема двухполупериодного мостового выпрямителя. Ее особенностью является то, что за период черездиоды протекают два импульса тока. В одном полупериоде ток течет через диода V2 иV3(пунктирные стрелки), в другом– черездиоды V1 иV4. Частотапульсаций выше в два раза, а величина их меньше. Обратное напряжение на диодахниже в две раза Uобр.макс>2U2m по сравнению с однополупериодной схемой.Еще одной особенностью этой схемы является отсутствие в трансформаторе постоянногоподмагничивания, так как ток вторичной обмотки в полупериодах протекает впротивоположных направлениях.

Для уменьшения пульсации выходного напряжения между выпрямителеми нагрузкой часто включают сглаживающий фильтр. Качество сглаживанияопределяется коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициента пульсациина входе фильтра к коэффициенту пульсации на его выходе

<img src="/cache/referats/8093/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Например, простой LC -фильтр,представляющий собой последовательно о нагрузкой включенный дроссель ипараллельно c нагрузкойвключенный конденсатор, существенноуменьшает пульсации, поскольку для постоянной составляющейU0сопротивление дросселя близко к0, а конденсатора- к бесконечности, для пульсирующей- наоборот, поэтому постоянная составляющая проходит через фильтрпрактически без изменений, а пульсирующая существенно уменьшается.

Использование электронного стабилизатора позволяетзначительно уменьшитькп,Rвых,атакже зависимость U0 отколебаний напряжения сети и тока нагрузки. Качество стабилизации оцениваетсякоэффициентом стабилизации при постоянном токе нагрузки

<img src="/cache/referats/8093/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

где  <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

Uвых-приращение U0приизмененииUвх  навеличину <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DUвх;

Uвх.ном; Uвых.ном- номинальные значения напряжений.

<img src="/cache/referats/8093/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

Рис.5. Параметрический стабилизатор (а) ивольт-амперная характеристика стабилитрона (б)

Простейшим электронным стабилизатором является параметрическийстабилизатор (рис. 5а), состоящий избалластного сопротивления Rб  и стабилитрона. Он устанавливается висточнике питания между нагрузкой и выпрямителем со сглаживающим фильтром, еслитаковой имеется. В этой схеме используется свойство обратно смещенного стабилитронасохранять напряжение в области пробоя практически неизменным при значительныхизбиениях протекающего через него тока (рис.56,обратная ветвь ВДХ стабилитрона в области Uст). При отклонении Uвхот номинального значения почти все приращениевходного напряжения падает наRб, авыходное напряжение практически не меняется. При изменении тока нагрузки J2(Uвх– const) перераспределениетока между стабилитроном и нагрузкой (изменяется Jcт) почти без изменения общего токаJ1.Следовательно, напряжение на нагрузке остается практически постоянным.Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора определяется  по формуле

<img src="/cache/referats/8093/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

гдеrg- динамическое сопротивление стабилитрона.

Выходное сопротивление стабилизатора Rвых=Rб||rg<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»

rg таккак rg<<Rб.

Описание макета

Макет, схема которого представлена на рис.6, включает:

- выпрямитель,который в зависимости от положения переключателяBI может работать по однополупериоднойили мостовой схеме;

 - LC –фильтр/L1,C2/;

- параметрическийстабилизатор/R2,V6/;'

- контрольно-измерительные приборы(I1,V2);

- дискретно изменяющуюся нагрузку (R3,R4,R5,R6);

- емкостнуюнагрузку(CI).

<img src="/cache/referats/8093/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

Риc.6. Схема макета лабораторной работы№1

Задание

1. Исследовать работу однополупериодной идвухполупериодной схем выпрямителя для случаев:

активнойнагрузки;

емкостнойнагрузки;

зарисовать форму выходногонапряжения, а также форму тока, протекающего через диод.

2. Определить спомощью осциллографа угол отсечки <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q

и коэффициент пульсаций кпдля одно- и двухполупериодной схем.

3. Исследоватьсглаживающее действие фильтра LCпри одно- и двухполупериодном выпрямлении. Определить коэффициенты сглаживания.

4. Отснятьнагрузочные характеристики выпрямителя и определить его выходное сопротивление.

5. Подключить квыпрямителю параметрический стабилизатор, снять нагрузочную характеристикустабилизатора и определить по ней его выходное сопротивление, определитькоэффициент стабилизации (схема выпрямителя мостовая, фильтр LC отключен).

kонтрольныевопросы

1. Как работаютоднополупериодный и двухполупериодный мостовойвыпрямители?'

2. Каковыосновные параметры выпрямителей?

3. На чемоснована работа  LC -фильтра и что такое коэффициентсглаживания?

4. Какопределяется коэффициент стабилизации стабилизатора?

5.Что такое угол отсечки и как его измерить?

6. Что такоенагрузочная характеристика, как она снимается и какие параметры можно по нейопределить?

7. Объяснитеработу параметрического стабилизатора.

8. В чем отличие работы диода в однополупериодной идвух-полупериодной мостовой схемах?

9. Чему равен угол отсечки при коротком замыканиинагрузки и при холостом ходе?

Литература

1.Иванов-ЦагановА.И. Электротехнические устройства радио-систем: Учеб. для студентов радиотехн.спец. вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа,1984.- 280 о., илл.

2. Вересов Г.П.Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь,1983. — 128с., ил.

Работа №2.ТРИ Схемы ВКлючения ТРАНзистора

Цель работы-изучить, как влияют различные способы включения биполярного транзистора ивеличина сопротивления нагрузки на свойства усилительного каскада,

Продолжительность работы — 3,5 часа.

Теоретическая часть

В транзисторных схемах источник сигнала можетвключаться в цепь базы или  эмиттера, нагрузка- в цепь коллектора или эмиттера, а третийэлектрод транзистора оказывается общим для входной и выходной цепи. Взависимости от того, какой электрод транзистора оказывается общим, различаютсхемы ОЭ (о общим эмиттером), ОБ (с общей базой) и ОК (с общим коллектором),показанные на рис.7.

В этих схемах конденсаторыС1 иС2служат для связи каскада с источником сигнала и нагрузкой на переменном токе иисключают  в то же время влияниеисточника сигнала и нагрузки на режим работы каскада по постоянному току.Резисторы R1, R2, Rки Rэ обеспечивают выбранныйрежим работы транзистора в активной области, т.е. выбранное положение рабочейточки на вольт-амперных характеристиках транзистора. Конденсатор СЗ выполняет роль блокировочного конденсатора,исключая из работы на переменном токе резистор Rэ (каскадОЭ) или делитель напряжения в цепи базы R1, R2 (каскад ОБ), и тем самым обеспечивает присоединениеэмиттера(базы) к общей точке схемы.

<img src="/cache/referats/8093/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Для анализа транзисторных схем важно знать, как связаны электродные тока и напряжениямежду выводами транзистора, т.е. знать вольт-амперные характеристики.

При анализекаскада ОЭ удобно пользоваться зависимостями Iб=f1(Uбэ, Uкэ)и Iк=f2(Uкэ,Iб). Первые из них называются семейством входных,а вторые- семейством выходныххарактеристик. Их типичный вид приведен на рис.8. Здесь же приведена построенная нагрузочная прямая по постоянному токуи выбранная на ней рабочая точка транзистора А с координатами IкА,  UкэА, Iб  , которая отображена также на семействе входныххарактеристик и имеет координаторы IбА, (UбэА, IкэА). Для построеннойнагрузочной прямойIк=(Ек-Uкэ)/(Rк+Rэ) (рис.8а) транзистop будет работать в активном режиме притоках базы в диапазонеIк0 — IбН.

В усилительных схемах транзистор работает в активномрежиме когда эмиттерный переход смещен прямо (для р-п-р-транзистора Uбэ>0), а коллекторный- обратно (Uбк>0).При этом транзистор обладает усилительными свойствами и токи его электродовсвязаны между собой через статические коэффициенты передачи по току транзистораВ и<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

В=Iк /Iб,    В+1=Iэ /Iб,             <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

=Iк /Iэ

откуда следует, чтоВ=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

/(1-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">a), <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a=В/В+1.

<img src="/cache/referats/8093/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1036">

Рис.8 . Статические вольт-амперныехарактеристики транзистора: а)  выходные,б)  входные.

<img src="/cache/referats/8093/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

Для оценки параметров усилителя его принципиальнуюсхему преобразуют в эквивалентную, в которой транзистор замещается своеймалосигнальной эквивалентной схемой рис.9.

Нас интересуют формулы для кu, кi, кp, Rвх и Rвых вдиапазоне средних частот. На этих частотах можно не учитывать частотную зависимостькоэффициента передачи по току и емкость Скэ(онаотбрасывается). Емкости конденсаторовCI, C2и СЗ выбирают настолько большими, чтобына средних частотах их сопротивлениебыло пренебрежимо малым по сравнению с суммарным сопротивлением окружающих ихрезисторов. Поэтому в эквивалентной схеме на рис.10 они представлены коротко- замкнутыми ветвями. То же относится ик источнику питания Ек, так как схема на рис.10 справедлива только для переменных составляющих токов инапряжений. С учетом сказанного резисторыR1иR2, так же как и резисторыRк иRH(RH- нагрузка, подключается к выходным клеммам усилителя),оказываются соединенными параллельно. Поэтому в эквивалентной схеме фигурируют Rб = R1||R2иRkH = Rk||RH.Аналогично можно получить эквивалентные схемы для каскадов ОБ и ОК. Применяя кэквивалентным схемам каскадов известные методы анализаэлектрических цепей (например, метод контурных токов), можнополучить приближенные формулы дляоценки основных параметров усилительных каскадов, представленные в таблице.В этих формулах

RЭH = RЭ||RHRвх троэ = rf + rЭ(B+1), гдеrЭ=26 мВ/IЭА, R'=RrRб/( Rr+Rб), а Rr-внутреннее сопротивление источника сигнала. Для всех схем кр=кuкi.

<img src="/cache/referats/8093/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

Верхняя граничная частота полосы пропускания (на этойчастоте Uвых в <img src="/cache/referats/8093/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> раз меньше, чем насредней частоте) транзисторного каскада зависит от параметров транзистораfh21б, B, Cк, rб иrэ, нагрузкиRH,CH,внутреннего сопротивления источника сигнала Rrи схемы включения транзистора. Дkялюбого усилительного каскада fв=(2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tв)-1 где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tв=G(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tв+CкэRкH)+CHRкH. Впоследней формуле<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tв=(B+1)/ 2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">pfh21б, Cкэ=Cк(B+1), а коэффициентGдля каждой схемы включения транзистора вычисляют по формулам таблицы.

Описание макета

Исследуемая в работе схема представлена на рис.II. С помощью переключателей, расположенныхна передней панелилабораторной установки, можно путем соответствующей коммутации эмиттерной, базовойи коллекторной цепей транзистора собрать любой из трех усилительных каскадов(ОЭ, ОБ или ОК).

Для оценки входного тока усилителя служатизмерительные резисторы R1(ОЭ, ОК) и R6(ОБ). При этомiвх=(Uг-Uвх)/Rизм, гдеUг.-напряжение на клеммах генератора, Uвх напряжение на входе усилителя (заизмерительным резистором).

При опенке выходного сопротивления усилителя

Rвых=Uвых xx/iвых кз будем считать, что холостой ход на выходеусилителя возникает, если установить RH=RHмакс, а режим короткого замыкания– при RH=RHмин,так как другихвозможностейданная лабораторная установка не предоставляет.

<img src="/cache/referats/8093/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Рис.II. Схемамакета лабораторной работы№2

Питание усилительного каскада осуществляется отисточникаG1, напряжениена выходе которого устанавливают10 В.

В исследуемой схеме стоит маломощный низкочастотныйтранзистор МП42А( fh21б= 1<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol;mso-no-proof:yes">¸

3 мГц, В=30<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol; mso-no-proof:yes">¸50,rб=200 Ом, Ск= 30 пФ, Ркмакс =200 мВт).Резисторы и конденсаторы имеют следующие номиналы:R1=1 кОм,R2=11 кОм, R3=5.1 кОм, R4=R5=R9=3.6кОм, R6=470 Ом,R7=20 Ом, R8=510 Ом, R10=10 кОм, С1=С2=С3=20 мкф.

Задание

Подготовить к работе генератор стандартных сигналов(ГСС) и милливольтметр переменного тока с большим входным сопротивлением.Ознакомившись с назначением органов управления лабораторной установки иприсоединив к ней измерительные приборы, подключить установку к сетипеременного тока.

1. Подавая навход схемы синусоидальный сигнал с частотой fc=2кГц (средняя частота для усилителя) и напряжением Uг= 35 мВ, для каждого из усилительных каскадов ОЭ, ОБ, ОК провестиэкспериментальную оценку малосигнальных параметров каскада Rвх,кi, кu, кр,Rвых различных сопротивлениях нагрузки RН.Построить зависимости параметров усилителя от RН .

2. Используяформулы таблицы, оценить те же параметры усилителя и вычислить относительноерасхождение между экспериментальными и аналитическими результатами.

3. Пользуясьэкспериментальными данными определить, какой каскад и при каких RН  обладаетнаибольшим усилением по мощности. Объясните почему?

4.Дать заключение, каксоотносятся между собой у различных каскадов кi, кu, Rвх ,Rвых. Объясните полученные результаты.

5.Экспериментально определить верхнюю граничную частоту для каждого из каскадов ОЭ, ОБ и ОК при RН =R10. Напряжение на выходе ГСС поддерживать неизменным на всехчастотах и равным 35 мВ.

6. Рассчитатьfв для каждого каскада исопоставить расчетные и экспериментально полученные значения между собой.

Контрольные вопросы

1. Каковамалосигнальная эквивалентная схематранзистора, транзисторных каскадов ОЭ, ОБ, ОК?

2. Чемотличаются между собой усилительные каскады ОЭ, ОБ, ОК (схемные различия,различия в параметрах и характеристиках)?

3. Как измеритьвходное и выходное сопротивления усилителя, усиление по напряжению, току, мощности?

4. Объясните,почему возникают искажения в транзисторных каскадах? Какова природа возникающихискажений?

5. Дайте определение граничной частоты усилителя.

Литература

1. В.Г.Гусев,Ю.М.Гусев. Электроника.- М.: Высшая школа,1982. - С.I62-I78.

2. Е.И.Манаев.Основы радиоэлектроники.- М.: Радио и связь,1985. - С.95-100,I30-I32.

Работа№ 3. <span Times New Roman",«serif»; text-transform:uppercase">ключевой РЕжим РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Цель работы-исследовать статические режимы и переходные процессы в схеме простоготранзисторного ключа. Продолжительность работы — 3,5 часа.

Теоретическая часть

Транзисторные ключи (ТК) являются основой логическихэлементов ЭВМ. Дня отображения двоичных символов используются статическиесостояния ТК, в которых транзистор работает в режимах отсечки или насыщения. Вовремя переходных процессов при переключениииз одного статического состояния в другое транзистор работает в нормальноми инверсном активных режимах.

Основными параметрами статических состояний ТК являютсянапряжение насыщения Uкэни обратный ток Jко. Режим отсечки ТК (рис.12) характеризуется низким уровнем напряжения

Uвых=-Ек+JкоRк<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»

-Ек.  В режиме насыщения через ТК протекает ток

<img src="/cache/referats/8093/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> Uвых=Uкэ<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»

0.

Основными параметрами переходных процессов являются:при включении ТКtз- время задержки и tф - длительность фронта, а при выключенииtрас — время рассасываниянакопленного в базе заряда и tc- длительность среза.

На рис.13представлены временные диаграммы, иллюстрирующие переходные процессы вТK. Время задержки <img src="/cache/referats/8093/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1042"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t

вх=RбСвх; Uб0- начальное напряжение на Свх. Длительность фронта определяется по формуле

<img src="/cache/referats/8093/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

Рис.13.Временные диаграммы работы транзисторного ключа

Для удобства измерения фронта его часто определяют каквремя нарастания тока от уровня 0.1Jкн до уровня 0.9Jкн ; <img src="/cache/referats/8093/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1044">. В этих формулах <img src="/cache/referats/8093/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> (fв — верхняя граничная частота каскада ОЭ), а  <img src="/cache/referats/8093/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1046">- коэффициентнасыщения. Ток базы, соответствующий границе насыщения, <img src="/cache/referats/8093/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1047">

Время рассасывания заряда в базе<img src="/cache/referats/8093/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1048">где<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t

u-время жизни неосновных носителей в базе в режиме насыщения.

Время рассасывания характеризуется интервалом времениотмомента подачи запирающеговходного напряжения +Еб2 до момента, когда заряд в базе уменьшаетсядо граничного значенияQгр=Jбн<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">t

u,прикотором транзистор переходит из насыщенного состояния в активный режим. Есликоллекторный переход запирается раньше эмиттерного(tк<tэ) то транзистор переходит в нормальный активный режим, еслинаоборот(tэu<tкu), то в инверсный активный режим.В последнем случае на графике Jk и Uк появляетсяхарактерныйвыброс (рис.13, штриховые линии).

Заканчивается переходный процесс при выключениитранзистора срезом выходного напряжения (задним фронтом). Длительность tcможно оценить, считая, что процесс формирования заднего фронта заканчиваетсяприQ<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">»

0. Тогда<img src="/cache/referats/8093/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1049">.

Однако в реальных схемах большая часть среза выходногонапряжения происходит, когда транзистор находится в режима отсечки. Поэтомудлительность среза определяется постоянной времени <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">t

к=RкСк или  <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">tк=Rк(Ск+Сн) с учетом емкостинагрузкиСн.Конденсатор С в схеме ТК (рис.12. пунктир) является форсирующим. Он позволяет увеличить токи базы Jб1 и Jб2 нa короткий промежуток времени, в то время какстационарные токи базы практически не меняются, это приводит к повышениюбыстродействия ТК. Другим способом увеличения быстродействия ТК являетсявведение нелинейной обратной связи. Диод с малым временем восстановления (диодШоттки), включенный между коллектором и базой, предотвращает глубокое насыщениеТК, фиксируя потенциал коллектора относительно потенциала базы. Такие ТКназывают ненасыщенными.

Описание макета

Макет, схема которого показана на рис.14, позволяет исследовать статические состоянияключа и переходные процессы в нем. В первом случае с помощью переключателяBI возможна подача в цепьбазы низкого уровня напряжения от источникаG1 с сопротивлением в его -цепиR1. Для измерения постоянных токов инапряжений в цепях ключа используется прибор, установленный на панелилабораторного стенда о пределами измерениятокаJ1=20 мА, J2=200 мкА,U1=20В, U2=0,2 В.

<img src="/cache/referats/8093/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

Рис.14. Схемамакета лабораторной работы и3

При исследовании переходных процессов на вход схемыподаются импульсы отрицательной полярности амплитудой не более15 В отгенераторапрямоугольных импульсов. В схеме макета предусмотренавозможность установки в коллекторной и базовой цепях транзистораразличных деталей (резисторов и конденсаторов) с целью исследования влияния их параметров на свойства исследуемогоключа. Так, возможна смена резисторов в коллекторной цепи (переключательВ4), подключение к схеме ускоряющего конденсатора С2 (переключательВ2),подключение к выходу ключа нагрузочного конденсатора СЗ (переключатель ВЗ). Всхеме установлен маломощный низкочастотный транзистор МП42А( fa=I...3 мГц, Вст =30...60, Ск= 30 пф,Ркмакс=200мвт). Резисторы и конденсаторы имеют следующие номиналы:

R1=75 кОм,

R6=5,1 кОм

R2=3 кОм

R7=10 кОм

R3=,130 Ом.

R8=75 кОм

R4=910 Ом,

C1=10,0 мкф

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике