WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

IБ UБЭ RвхОЭ (UК = 5В) = h11э(UК = 5В) =.

IБ Таблица 1.IБ, 0 1 3 10 30 100 300 µА UБЭ, мВ при UКЭ = 0В UБЭ, мВ при UКЭ = 5В Рис. 1.9. Шаблон для построения входных ВАХ.

2. Исследование статических выходных ВАХ биполярного транзистора.

В процессе эксперимента снимаются четыре ветви семейства выходных ВАХ при токах базы IБ = 0µА; 50µА; 100µА и 150µА.

Исследования выполняются на той же лабораторной установке и при тех же параметрах измерительных приборов, что и в предыдущем эксперименте.

2.1.Установить величину тока источника тока IБ = 0µА и, изменяя величину напряжения источника EП в соответствии с данными табл. 1.2, снять зависимость IК = f (UКЭ)|IБ =0µА. Результаты измерений занести в табл. 1.2.

2.2. Повторить измерения по п. 2.1 при других токах базы (см. данные табл. 1.2).

Таблица 1.IБ, мкА UКЭ, В IК, мА 2.3. По результатам измерений построить семейство выходных ВАХ транзистора при включении с ОЭ IК = f (UКЭ) при IБ = const.

2.4.Рассчитать значение выходного сопротивления транзистора при включении по схеме с ОЭ при IБ =100мкА и UКА = 5В UКЭ UК2 -UКrк = (h22э)-1 = =.

IК I* - I* К2 К2.5. Рассчитать значение коэффициента усиления по току транзистора при включении по схеме с ОЭ при UКЭ = 5В и IБ =100мкА IК IК2 - IК= h21Э = = IБ IБ2 - IБ2.6. Выключить питание моделируемой схемы и закрыть файл без сохранения внесенных изменений (в выпадающем меню File выбрать Revert to Saved… и в возникшем окне диалога щелкнуть по клавише ОК).

2.7. Закрыть программу Electronics Workbench.

2.8. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Содержание отчета 1. Цель работы.

2. Программа работы.

3. Перечень используемых приборов и оборудования.

4. Электрические схемы для исследования параметров и характеристик транзисторов при включении по схеме с ОЭ.

5. Таблицы и графики с результатами экспериментальных исследований и расчетов.

6. Краткие выводы по работе.

Контрольные вопросы При допуске.

1. Как на электрических принципиальных схемах обозначаются биполярные транзисторы различного типа проводимости 2. Как называются выводы биполярного транзистора 3. Как протекают токи в биполярных транзисторах npn- и pnp-типах 4. Как взаимосвязаны токи коллектора, эмиттера и базы в биполярном транзисторе 5. Как соотносятся токи в биполярном транзисторе (какой больше, а какой меньше) 6. Как связан ток коллектора с током базы, если пренебречь обратным током переходов 7. Что такое коэффициент передачи тока базы = h21э в схеме ОЭ 8. Что называется входной вольтамперной характеристикой биполярного транзистора (в схеме общий эмиттер) 9. Что называется выходной вольтамперной характеристикой биполярного транзистора (в схеме общий эмиттер) 10. Чему равен коэффициент передачи тока эмиттера биполярного транзистора 11. Что является основными носителями в полупроводнике p-типа, а что является неосновными носителями 12. Что является основными носителями в полупроводнике n-типа, а что является неосновными носителями При защите лабораторной работы необходимо уметь ответить на все вопросы допуска и, кроме того:

1. Как связан ток эмиттера с током базы, если пренебречь обратным током переходов 2. Объяснить методику и схему измерения входной ВАХ биполярного транзистора с помощью амперметра и вольтметра.

3. Объяснить методику и схему измерения выходных ВАХ биполярного транзистора с помощью амперметра и вольтметра.

4. Как по семейству выходных характеристик биполярного транзистора включённого по схеме общий эмиттер (ОЭ) определить величину выходного сопротивления rк 5. Как на семействе выходных вольтамперных характеристик определить области отсечки, насыщения и линейного режима биполярного транзистора включённого по схеме общий эмиттер (ОЭ) 6. Как изменяются выходные вольтамперные характеристики биполярных транзисторов с увеличением температуры 7. Как изменяется обратный ток биполярного транзистора с увеличением температуры 8. Чему равен ток коллектора при оборванном эмиттере биполярного транзистора 9. Чему равен ток коллектора при оборванной базе биполярного транзистора 10. Как связан ток коллектора с током базы и обратным током коллекторно-базового перехода биполярного транзистора 11. Из-за чего ограничена максимальная рабочая температура биполярного транзистора 12. Как по входным ВАХ определить входное сопротивление RвхЭ биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ.

13. Как по семейству выходных характеристик биполярного транзистора по схеме с ОЭ определить коэффициент усиления тока базы 14. Перечислить статические h-параметры транзистора и объяснить их физический смысл.

Тема РЕЖИМЫ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Теоретические сведения Биполярный транзистор может служить усилителем электрических сигналов переменного тока только при определенном задании его режима работы по постоянному току. Однозначно режим работы по постоянному току определяется парой величин – током покоя коллектора IoK и напряжением покоя (напряжением между коллектором и эмиттером транзистора) UoK. Они, в свою очередь, зависят от тока покоя базы IoБ, от напряжения покоя между базой и эмиттером UoБ, коэффициента усиления тока базы, величины напряжения источника питания EП и величины коллекторного сопротивления RК.

Необходимый режим работы транзистора по постоянному току достаточно просто и наглядно определяется в результате исследования его проходной характеристики - зависимости UКЭ = f (UБЭ).

Рассмотрим транзисторный усилительный каскад по схеме с общим эмиттером (см. рис. 2.1). В базовую цепь транзистора включены последовательно два источника напряжения – EСМ и EС(t).

Источник ECМ является источником постоянного напряжения (назовем его источником смещения). Источник EС(t)=Em sin t является источником переменного напряжения – сигнала, подлежащего усилению.

Проходная характеристика транзистора (см. рис. 2.2) получается при EС(t)=0.

Для проходной характеристики транзистора характерны три области: отсечки; линейного усиления и насыщения.

В области отсечки (в полностью закрытом состоянии) транзистор находится при 0 < UБЭ UБmin. Ток коллектора IК 0 и не зависит от тока базы IБ. Изменения в небольших пределах величины напряжения UБЭ здесь не приводят к изменениям выходного напряжения UКЭ и, следовательно, не происходит усиление входного сигнала.

+EП RК IК E (t) C VTIБ UКЭ ЕСМ IЭ UБЭ Рис. 2.1. Усилительный каскад по схеме общий эмиттер.

Рис. 2.2. Проходная характеристика каскада на биполярном транзисторе.

При UБЭ >UБmax транзистор находится в состоянии насыщения (в полностью открытом состоянии) и его эмиттерный и коллекторный переходы включены в прямом направлении. Ток насыщения коллектора не зависит от тока базы и определяется как EП IКН.

RК В состоянии насыщения изменения входного напряжения не приводят к изменениям выходного, т.е. усиление сигнала не происходит.

При UБmin

Линейная область проходной характеристики достаточно мала.

Если UБmin = 0,5...0,8B для кремниевых транзисторов, то UБmax -UБmin 0,15...0,2В.

Из анализа проходной характеристики видно, что для реализации усилительных свойств транзистора между его базой и эмиттером, наряду с усиливаемым сигналом EС(t)=Em sin t, необходимо прикладывать напряжение смещения EСМ = UoБ, т.е. постоянную составляющую.

В зависимости от величины постоянной составляющей входного сигнала ЕСМ различают несколько режимов работы:

1. Режим класса А.

В случае, когда EСМ = EСМоптим = 0,5(UБmax +UБmin ), достигается максимальный коэффициент усиления по напряжению, и получается минимальное искажение формы сигнала. Важно, что выходное напряжение относительно входного сдвинуто по фазе на 180°. То есть, усилительный каскад с общим эмиттером инвертирует выходной сигнал (см. рис. 2.3).

Рис. 2.3. Работа транзистора в режиме класса А.

Рис. 2.4. Работа транзистора в режиме класса В.

2. Режим класса В.

Если подать на вход усилительного каскада синусоидальное напряжение с постоянной составляющей EСМ = UБmin, то будет усиливаться только положительная полуволна синусоиды (рис. 2.4).

3. Режим класса АВ.

Если UБmin < EСМ < EСМоптим, а ток покоя коллектора приблизительно в десять раз меньше тока насыщения IoК 01IКН, то транзи, стор усиливает без искажения положительную полуволну входного сигнала и небольшую часть отрицательной полуволны (см. рис. 2.5).

Рис. 2.5. Работа транзистора в режиме класса АВ.

Режим класса АВ используют только в двухтактных схемах выходных каскадов, которые обладают высоким к.п.д. и обеспечивают приемлемый уровень нелинейных искажений сигнала.

Модельный эксперимент Цель работы 1. Исследование проходной характеристики усилительного каскада по схеме общий эмиттер (ОЭ).

2. Определение условий работы транзистора в режимах класса А и АВ.

3. Исследование работы транзисторного каскада в режимах класса А и АВ.

4. Определение коэффициента усиления каскада с ОЭ по напряжению в режиме класса А.

5. Закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях и самостоятельных занятиях.

Программное обеспечение, приборы и элементы 1. Пакет моделирующих программ Electronics Workbench v.5.12, работающих в среде операционной системы Windows 98, Windows XP или Windows 2000. Путь запуска программы Electronics Workbench: «рабочий стол Windows» папка «Учебный процесс» ярлык.

2. Транзистор VT1. Путь выбора: группа компонентов транзисторов Transistors NPN Transistor.

3. Резистор RК. Путь выбора: группа базовых компонентов Basic Resistor.

4. Источники питания ЕСМ и EП. Путь выбора: группа компонентов источников Sources Battery.

5. Заземление. Путь выбора: группа компонентов источников Sources Ground.

6. Вольтметры PV1 и PV2. Путь выбора: группа компонентов индикаторные приборы Indicators Voltmeter.

7. Амперметры PA1 и PA2. Путь выбора: группа компонентов индикаторные приборы Indicators Ammeter.

8. Осциллограф. Путь выбора: группа компонентов инструменты Instruments Oscilloscope.

9. Источник переменного напряжения EC. Путь выбора:

группа компонентов источников Sources AC Voltage Source.

Программа работы 1. Ознакомится с теоретическими сведениями и инструкцией по использованию программы Electronics Workbench v.5.12.

2. Изучить подлежащие исследованию схемы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

3. На рабочем поле программы Electronics Workbench v.5.12 собрать схему и произвести исследование проходной характеристики усилительного каскада по схеме ОЭ.

4. На рабочем поле программы Electronics Workbench v.5.12 собрать схему и произвести исследование режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Порядок проведения работы 1. Исследование проходной характеристики усилительного каскада по схеме ОЭ 1.1. Собрать схему лабораторной установки, приведенную на рис. 2.6. и предъявить ее для проверки инженеру.

Значение сопротивления на коллекторе RК взять в зависимости от номера бригады из табл. 2.1.

Таблица 2.Номер бригады 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RК, кОм 1,8 1,6 1,7 1,9 2 2,3 2,2 2,1 2,4 2,Модель транзистора 2N2712 выбрать из библиотеки nationl2 во вкладке Models свойств транзистора (NPN Transistor Properties).

Во вкладке Value свойств вольтметров (Voltmeter Properties) установить режим измерения постоянного тока (Mode: DC) и задать внутреннее сопротивление вольтметра (Resistance) (R)=100MОм.

Во вкладке Value свойств амперметров (Ammeter Properties) установить режим измерения постоянного тока (Mode: DC) и задать внутреннее сопротивление амперметра (Resistance) (R)=1µОм.

Рис. 2.6. Схема установки для исследования проходной характеристики.

1.2. Включить лабораторную установку и изменяя величину напряжения источника смещения EСМ от 0 до 850 мВ в соответствии с данными табл. 2.2 измерить:

• ток базы IБ ;

• напряжение между базой и эмиттеров UБЭ ;

• ток коллектора IК ;

• напряжение между коллектором и эмиттером UКЭ Результаты измерений занести в табл. 2.2.

Таблица 2.EСМ 0 500 700 720 740 760 770 780 790 800 810 820 830 мВ IБ мкА UБЭ мВ IК мА UКЭ В h21Э 1.3. Построить расположенные друг под другом по вертикали графики зависимостей (см. рис. 2.7):

• IБ = f (UБЭ ) – входную характеристику транзистора, включенного по схеме общий эмиттер;

• IК = f (UБЭ );

• UКЭ = f (UБЭ)– проходную или передаточную характеристику транзистора, включенного по схеме общий эмиттер.

1.4. По графику проходной характеристики определить и занести в табл. 2.3:

• нижнюю UБmin и верхнюю UБmax границы линейного участка • оптимальное значение напряжения смещения для режима класса А EСМоптим = UoБ = 0,5(UБmax +UБmin ), и найти соответствующие ему ток покоя коллектора IoК и напряжение покоя UoК.

Нижнюю границу линейного участка следует определять по уровню 0,9 UКЭmax Рис. 2.7. Основные характеристики каскада с общим эмиттером на биполярном транзисторе: а) входная характеристика; б) зависимость тока коллектора от напряжения между базой и эмиттером; в) проходная характеристика каскада.

1.5. Рассчитать величину статического коэффициента усиления тока базы на линейном участке проходной характеристики и данные занести в табл. 2.2.

IК = h21Э = IБ 1.6. Определить из графика (рис. 2.7в) максимальную амплитуду переменной составляющей входного напряжения UБm и соотmax ветствующую ей амплитуду переменной составляющей напряжения на коллекторе UKm, которые получаются при оптимальном наmax пряжении смещения EСМоптим. Результаты занести в табл.2.3.

Таблица 2.UБm UKm UБmin UБmax UoБ IoК UoК max max 2. Исследование режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Режим класса А 2.1. Собрать лабораторную установку рис. 2.8. Установить частоту источника переменного сигнала f=600 Гц; напряжение UС =10мВ ; EСМ = EСМоптим. Настроить осциллограф, как показано на рис. 2.9.

2.2. Получить разрешение на включение лабораторной установки у инженера и снять осциллограммы напряжений при работе транзистора в режиме класса А. Определить двойной размах входного и выходного сигналов при помощи осциллографа и рассчитать коэффициент КU усиления каскада по напряжению:

UКm КU =.

UБm Рис. 2.8. Схема установки для исследования режимов работы усилительного каскада.

Рис. 2.9. Осциллограмма напряжений на коллекторе (вверху) и на базе (внизу) транзистора.

Режим класса АВ 2.3. В лабораторной установке рис. 2.8 установить частоту источника переменного сигнала f=600 Гц; напряжение UС = 0мВ;

EСМ = UБmin. Настройки осциллографа оставить без изменения. Получить разрешение на включение лабораторной установки у инженера и изменяя величину напряжения смещения добиться тока покоя коллектора приблизительно в 10 раз меньше тока насыщения коллектора ( IoК = 0,1IКН ).

2.4. Установить напряжение источника сигнала UC = 45мВ и снять осциллограммы напряжений при работе транзистора в режиме класса АВ. Определить коэффициент усиления амплитуды положительной полуволны входного напряжения.

Содержание отчета 1. Цель работы 2. Программа работы 3. Принципиальные электрические схемы всех лабораторных установок.

4. Временные диаграммы и таблицы с экспериментальными данными.

5. Краткие выводы по работе.

Контрольные вопросы При допуске к лабораторной работе:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.