Порядок выполнения работы:

9. Открыть файл lab4/4_1.ewb (рис. 4.5) со схемой

Рис 4.5

1. Изменяя переменным резистором (при нажатии клавиши <U> сопротивление уменьшается, при нажатии комбинаций клавиш <shift>-<R> сопротивление увеличивается) напряжение питания, снимите вольтамперную характеристику триодного тиристора Iпр=f(Uпр) при токах в управляющем электроде 5, 10, 15 мА, управляющий ток устанавливается с помощью переменного резистора, управляющая клавиша <R>.

2. По данным измерений построить вольтамперные характеристики триодного тиристора.

Контрольные вопросы

1. Может ли тринистор работать в режиме динистора

2. Что будет происходить с тринисторм при питании его анодной цепи от источника переменного тока

3. Может ли тринистор использоваться как ячейка памяти

4. Какие преимущества дает применение тринисторов взамен электромагнитных реле

5. Какими способами можно произвести выключение тринистора

Лабораторная работа №5 Исследование работы усилительного каскада на биполярном транзисторе

Цель работы: Исследование режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Теоретическое введение

Любой усилительный каскад имеет активный нелинейный элемент. В качестве такого элемента в данном случае применен биполярный транзистор. Процесс усиления каскадом заключается в преобразовании энергии источника напряжения Е_кс помощью транзистора в энергию выходного сигнала. Управление этим процессом происходит маломощным входным сигналом, который, воздействуя на базу транзистора, позволяет получить более мощный входной сигнал. Таким образом, выходной сигнал является функцией входного сигнала:

U_вых=f(U_вх),

где U_вых – напряжение выходного сигнала;

U_вх – напряжение входного сигнала

Усилительный каскад на транзисторе изображен на рис. 1, транзистор типа «п-р-п» включен по схеме с общим эмиттером.

Рис.1

Здесь Е_к – источник питания. В цепь коллектора включен резистор R_k. Этим резистором определяется максимально возможный ток коллекторной цепи, когда транзистор открыт. Резистор R_б, включенный между источником Е_к и базой транзистора, обеспечивает работу транзистора в режиме покоя, т.е. по постоянному току. Источник входного сигнала подключается к цепи базы транзистора через разделительный конденсатор С₁. Конденсатор С₁ исключает связь усилительного каскада с источником входного сигнала по постоянному току. На выходе усилительного каскада резистор нагрузки R_н подключен к цепи коллектора транзистора через конденсатор связи. Этим исключается поступление постоянного тока в нагрузку. На нагрузку воздействует только полезная переменная составляющего сигнала. Нормальная работа усилительного каскада, т.е. передача сигнала с заданным усилением и без искажений и помех, зависит от следующих факторов:

Правильного установления режима покоя или правильного выбора рабочей точки транзистора;

Обеспечения стабильности положения рабочей точки режима покоя;

Ограничения амплитуды входного сигнала, обеспечения работы усилительного каскада в линейной области передачи;

Частотного диапазона, в котором обеспечивается постоянство усиления передаваемого сигнала.

Определение положения рабочей точки и параметров режима покоя иудобнее проводить с помощью графиков: семейства выходных характеристик

I_к= f(U_к), при I_б=const, (где I_к – ток коллекторной цепи, U_к – напряжение коллектор-эмиттер) и нагрузочной характеристики I_к= f(U_Rк), где U_Rк – падение напряжения на сопротивлении R_k. Такие графики изображены на рис.2.

В режиме покоя параметры: ток коллекторной цепи _, напряжение на коллекторе , ток цепи базы– определяют рабочую точку А на нагрузочной характеристике.

Ток цепи базы определяется как == Е_к/h₁₁+R_б,

где – ток цепи базы в режиме покоя;

h₁₁ – входное сопротивление транзистора;

R_б – резистор цепи базы.

Ток цепи коллектора в режиме покоя:= h_21э

h_21э – коэффициент усиления по току.

Напряжение на коллекторе транзистора в режиме покоя: = Е_к- * R_к

Недостатком транзисторов является зависимость параметров транзистора от температуры окружающей среды и саморазогрева при прохождении тока. Чтобы уменьшить влияние температуры на работу усилительного каскада, необходимо усложнение схемы:

В цепь базы вводится дополнительный резистор, включенный параллельно переходу «эмиттер-база»;

В цепь эмиттера включается стабилизирующая цепочка RС.

Электрическая схема усилительного каскада с включенными дополнительными элементами стабилизации рабочей точки режима покоя изображена на рис. 3.

Рис.3

Дополнительный резистор R_э шунтирует сопротивление перехода «эмиттер-база», тем самым ослабляет влияние изменение сопротивления перехода от температуры. Эмиттерный резистор, как элемент токовой отрицательной обратной связи, обеспечивает постоянство напряжения «эмиттер-база». Но он уменьшает коэффициент усиления каскада, что нежелательно. Для восстановления коэффициента передачи по переменному току, параллельно резистору R_э включают конденсатор. Величина R_э порядка сотен Ом. Величину емкости эмиттерного конденсатора выбирают таким образом, чтобы для всех частот усиливаемого сигнала сопротивление Х_с=1/ωС_э было много меньше сопротивления R_э.

Важнейшей характеристикой усилительного каскада является коэффициент передачи (усиления) по напряжению, равный:

где К_и – коэффициент усиления по напряжению;

U_вых.т – амплитудное значение выходного напряжения;

U_вх.т – амплитудное значение входного напряжения.

Если выходное и входное напряжения являются гармоническими, то коэффициент усиления можно определить как отношение действующих значение этих напряжений:

При больших напряжениях входного сигнала выходной сигнал будет иметь большие искажения – это объясняется работой транзистора в области насыщения и нарушением линейной зависимости между входным и выходным напряжениями. Для определения линейной области работы усилительного каскада пользуются амплитудной характеристикой – зависимостью выходного напряжения от входного U_вых=f(U_вх).

График типовой амплитудной характеристики представлен на рис.4.

Рис.4

Для оценки работы усилительного каскада на разных частотах применяют амплитудно-частотную характеристику, выражающую зависимость К_и(ω) АЧХ, или логарифмическую амплитудно-частотную характеристику, выражающую зависимость логарифмического коэффициента усиления по напряжению от частоты ЛАЧХ К_и[дБ]/(f)