Электроника 1.1 / ЛБ4

Министерство науки и высшего образования Российской федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» Отделение Электроэнергетики

Отчет по лабораторной работе №4

«Исследование режимов работы биполярного транзистора»

Вариант 20

Томск – 2020

1

Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Цель работы: экспериментально установить различные классы усилениябиполярного транзистора. Определить оптимальную точку покоя и максимальную амплитуду неискажённого выходного сигнала, а так же минимальную амплитуду входного напряжения, при которой транзистор переходит в режим насыщения.

Экспериментальная часть

Собираем цепь согласно рис. 1. В ней постоянный ток базы регулируется потенциометром 1 кОм и ограничивается постоянным сопротивлением тоже 1 кОм. Последовательно с источником переменного сигнала включен конденсатор 1 мкФ для предотвращения протекания через источник постоянного тока и токоограничивающее сопротивление 1 кОм. Диод включён для защиты эмиттерного перехода от обратного напряжения, а сопротивление 10 Ом для стабилизации характеристик транзистора.

Рис.1. Принципиальная схема усилительного каскада с ОЭ (общим эмиттером)

2

Источник питания: V1–26 V;

Резисторы: R1–4700Ом; R6–1кОм(потенциометр); R3–1000Ом; R4–1000 Ом;

R2 – 330; R5 – 10 Ом.

Транзистор Q1–BC637.

Приборы измерения: U1, U2–амперметры,U3–вольтметр.

Получаем на осциллографе максимальное напряжение Uкэ0 путем регулирования ползунка на потенциометре R6 рис.3. Максимальное значение Uкэо должно быть равно приблизительно напряжению источника V1 (в данном случае 26 В).

Рис.2. Осциллограмма напряжения Uкэ0

Устанавливаем напряжение Uкэ0 в середине диапазона. При изменении положения ползунка R3 напряжение Uкэ0 меняется в интервале 0… 26 В, где середина будет 13 В (при V1 = 26 В).

3

Рис.3. Осциллограмма напряжения Uкэ0 (в классе А)

Внесем значения токов в IБ0 и IК0 в таблицу 1, где

U2 – амперметр измеряет постоянный ток коллектора IК0;

U1– амперметр измеряет постоянный ток базы IБ0.

Задаем максимальное напряжение в генераторе XFG1, при котором не будут наблюдаться искажения в выходном сигнале. Снизим амплитуду входного сигнала в генераторе XFG1 для устранения искажений. После коррекции входного сигнала, мы получили осциллограмму выходного напряжения без искажений, что соответствует классу А (рис.4)

4

Рис.4. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилительного каскада (в классе А)

Регулируя напряжение на потенциометре R3, усиливаем половину сигнала, что соответствует классу B.

5

Рис.5. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилительного каскада (в классе B)

Уменьшаем величину входного сигнала до нуля в генераторе напряжений XFG1. На осциллографе получили кривые, которые показаны на рис. 6. С помощью ползунка в осциллографе узнаем значение напряжение Uкэ0 = 26 V или вольтметра U3.

Рис.6. Осциллограмма напряжения Uкэ0 (в классе B)

6

Записываем показания амперметров IБ0 и IК0 в таблицу – 1.

Подбираем значение входного сигнала в генераторе напряжений XFG1, при котором будут наблюдаться отчетливо искажения на выходе усилительного каскада.

Рис.7. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилительного каскада (в классе D)

Установим вид сигнала – прямоугольный в генераторе напряжений XFG1 и подберем минимальную амплитуду входного сигнала, при котором транзистор надёжно переходит в режим насыщения. Из рис.8 видно, что транзистор еще надежно в режим насыщения не переходит, а на рис.9 при соответствующем входном сигнале наблюдается режим насыщения.

7

Рис.8. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилительного каскада (в классе D)

Рис.9. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилительного каскада (в классе D)

8

Рис.10. Осциллограмма класса А для измерения Uвх и Uвых

Рис.11. Осциллограмма класса B для измерения Uвх и Uвых

9

Вывод: в ходе лабораторной работе были экспериментально изучены режимы работы биполярного транзистора: режимы класса А, В. По осциллограммам были найдены максимальные входные и выходные напряжения для каждого режима и по этим значениям найдены коэффициенты усиления. Наибольший коэффициент усиления транзистора в режиме класса А равный 15,51 , а в режиме класса В – 3,31. Это связано с тем, что класс усиления А характеризуется тем, что рабочая точка в режиме покоя выбирается на линейном участке передаточной характеристики, а любые допустимые значения входного сигнала (напряжения или тока) не вызывают изменения выходного тока. В закрытом состоянии через транзистор протекает незначительный ток, а падение напряжения на нем примерно равно напряжению источника питания. В открытом состоянии падение напряжения на транзисторе мало, а ток велик.

10