Электроника Лабораторки методичка

4 Исследование схем включения и определение статических параметров биполярных транзисторов

4.1Цель работы: ознакомление с конструкцией и принципом действия биполярных транзисторов, изучение схем включения транзисторов и методики определения их статических параметров по входным и выходным характеристикам.

4.2Порядок выполнения работы

4.2.1 Паспортные параметры транзистора

Таблица 4.1 – Паспортные параметры транзистора МП-25Б

Максимальный ток коллектора	IК МАХ = 80 мA
Максимальное напряжение «эмиттер-коллектор»	UК МАХ = 40 B
Максимальное напряжение «база-коллектор»	UБ-К МАХ = 40 B
Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе	РК МАХ = 2Вт
Диапазон рабочих температур	-55…+600С
Предельная частота работы транзистора	fМАХ = 5 МГц
Входное сопротивление в схеме с ОЭ	h11	≤ 150 Ом
Коэффициент обратной связи по напряжению	h12	≤ 0,1
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ	h21	≥ 30
Выходная проводимость в схеме с ОЭ	h22	≤ 0,1 мСим

4.2.2 Снятие входных и выходных статических характеристик транзистора

1. Изучить паспортные параметры транзистора МП-25Б (таблица 4.1).

Рисунок 4.1 – Схема включения транзистора с ОЭ для снятия входных и выходных статических характеристик

30

2.Изучить схему снятия входных и выходных статических характеристик транзистора (рисунок 4.1).

3.Собрать схему снятия входных и выходных статических характеристик транзистора (рисунок 4.1).

4.Снять входную статическую характеристику транзистора при UК = 0 В. Результаты занести в таблицу 4.2.

5.Снять входную статическую характеристику транзистора при UК = 1 В.

Вданном опыте необходимо помнить, что при увеличении тока базы напряжение на коллекторе будет падать. Поэтому после установки IБ следует увеличить UК до 1 В. Результаты занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты замера входных статических характеристик транзистора

IБ, мА		UЭБ, В при
	UК = 0 В		UК = 1 В
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7

6. Снять выходные статические характеристики транзистора при IБ = 0,1; 0,3; 0,5 мА. Результаты занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты замеров выходных характеристик транзистора

IБ = 0,1 мА		IБ = 0,3 мА		IБ = 0,5 мА
IК, мА	UК, В	IК, мА	UК, В	IК, мА	UК, В
	0,5		0,5		0,5
	1		1		1
	2		1,5		2
	4		3		3
	6		4,5		4
	9		6		5
	12		7,5		6
	15		9		7

7.По данным таблицы 4.2 построить входные статические характеристики транзистора.

8.По данным таблицы 4.3 построить выходные статические характеристики транзистора.

31

9. По построенным входным и выходным статическим характеристикам определить h-параметры исследуемого транзистора и в выводах сравнить их с паспортными (таблица 4.1).

4.3 Контрольные вопросы

1.Классификация транзисторов по видам проводимости и их условное обозначение.

2.Соотношение и связь токов в транзисторе.

3. Схемы включения и принцип действия транзисторов pтипа-n-p

иn-p-n.

4.Полярности и величины напряжений, прикладываемых к эмиттерному jЭ и коллекторному jК переходам.

5.Предельные параметры транзистора.

6.Входные и выходные статические характеристики транзисторов в схемах с общей базой.

7.Входные и выходные статические характеристики транзисторов в схемах с общим эмиттером.

8.Схема замещения транзистора активным четырехполюсником и уравнения четырехполюсника.

9.Параметры h11, h12, h21, h22 и их определение по характеристикам.

32

5 Исследование работы транзистора в динамическом режиме

вактивной области

5.1Цель работы: изучение работы транзистора в динамическом режиме

вактивной области. Теоретическое и экспериментальное построение входных и выходных токов и напряжений. Определение динамических параметров усилителя.

5.2Порядок выполнения работы

5.2.1 Графическое построение входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя

Произвести графическое решение усилительного режима для схемы по рисунку 5.1. При решении использовать входные и выходные статические характеристики, построенные в предыдущей лабораторной работе. Также принять ЕК = 15 В, RК = 0,47 кОм, iВХ = 0,2·sinΘ мА, ICM = 0,3 мА. Последовательность решения следующая:

1)построить выходную динамическую характеристику;

2)в качестве входной динамической характеристики использовать входную статическую характеристику, UК = 0 В;

3)построить временные диаграммы i’ВХ =ICM + iВХ, uВХ, iВЫХ, uВЫХ;

4)по построенным диаграммам определить КI, КU, КP, RВХ и RВЫХ усилителя.

5.2.2Экспериментальные замеры входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя

1.Изучить схему для замера входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя (рисунок 5.1).

2.Собрать схему для замера входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя (рисунок 5.1).

3.Поочередно устанавливая значения входного тока, приведенные в таблице 5.1, произвести замеры входного напряжения, выходного тока и выходного напряжения однокаскадного усилителя. Результаты занести в таблицу 5.1.

4.По данным таблицы 5.1 построить экспериментальные графики изменения входных и выходных токов и напряжений на том же рисунке, на котором изображены диаграммы токов и напряжений, полученные графическим путем

(п. 5.2.1).

5.По построенным графикам определить экспериментальные значения

КI, КU, КP, RВХ и RВЫХ исследуемого усилителя. Сравнить эти значения с аналогичными величинами, полученными в п. 5.2.1, и со статическими параметрами транзистора, найденными в предыдущей работе.

33

Рисунок 5.1 – Схема для замера входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя

Таблица 5.1 – Результаты замеров входных и выходных токов и напряжений

	Номер	IВХ, мА	UВХ, В	IВЫХ, мА	UВЫХ, В
	точки
	0	0,3
	1	0,4
	2	0,5
	3	0,4
	4	0,3
	5	0,2
	6	0,1
	7	0,2
	8	0,3

5.2.3 Исследование формы входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя при помощи осциллографа

1.Изучить и собрать схему для исследования формы входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя(рисунок 5.2) при помощи осциллографа.

2.Настроить четыре канала осциллографа в соответствии с подключенными АЦП в модуле «Коннектор».

3.При напряжении «Генератора напряжений специальной формы», равном нулю, установить источником UЭБ (рисунок 5.2) ток IСМ = 0,3 мА.

4.Подать на вход усилителя от«Генератора напряжений специальной формы» синусоидальные импульсы частотой f = 200…300 Гц.

5.Установить амплитуду входного сигнала, равной 200 мкА.

34

Рисунок 5.2 – Схема для исследования формы входных и выходных токов

инапряжений однокаскадного усилителя при помощи осциллографа

6.Снять осциллограммы входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя.

7.По осциллограммам определитьКI, КU, КP, RВХ и RВЫХ исследуемого усилителя.

5.3 Контрольные вопросы

1.Отличие динамического режима от статического.

2.Принципиальная схема динамического режима.

3.Основные уравнения динамического режима.

4.Построение динамической входной и выходной характеристик.

5.Области работы транзистора.

6.Схема работы транзистора в активной области в режиме усиления.

7.Построение кривых iВХ, uВХ, iВЫХ, uВЫХ в функции от времени Θ.

8.Графическое определение динамических параметров: КI, КU, КP, RВХ,

RВЫХ.

9.Направление и необходимость смещения рабочей точки(РТ) транзистора при работе его в активной области.

10.Схемы смещения РТ.

11.Электро- и радиотехнические устройства, в которых транзистор работает в активной области.

35

6 Исследование работы транзистора в ключевом режиме

6.1Цель работы: изучение работы транзистора в ключевом режиме (КР). Замеры токов и напряжений на нагрузке при работе транзистора в областях отсечки и насыщения. Снятие осциллограмм входного и выходного сигналов.

6.2Порядок выполнения работы

1.Изучить схему для исследования работы однокаскадного усилителя в ключевом режиме (рисунок 6.1).

2.Собрать схему для исследования работы однокаскадного усилителя в ключевом режиме (рисунок 6.1). В качестве вольтметров V0 и V1 использовать АЦП модуля «Коннектор», а в качестве вольтметра V2 – один из приборов модуля «Блок мультиметров».

Рисунок 6.1 – Схема исследования транзистора в ключевом режиме

3.Установив положительное значение входного сигнала jВХ = +1 В, («+» на базу, «–» на эмиттер), произвести замеры входного тока (IБ), выходного тока (IК), напряжения на нагрузке (UН) и напряжения между эмиттером и коллектором транзистора (UЭК) однокаскадного усилителя. Результаты занести в табли-

цу 6.1.

4.Повторить п. 3 при отрицательном значение входного сигнала jВХ = –1 В, («–» на базу, «+» на эмиттер). Результаты занести в таблицу 6.1.

36

Таблица 6.1 – Результаты замеров токов и напряжений

jВХ, B	IБ, мА	IК, мА	UН, В	UЭК, В
+1
–1

5. Изучить и собрать схему для исследования формы входных и выходных токов и напряжений однокаскадного усилителя при работе его в ключевом режиме (рисунок 6.2) при помощи осциллографа.

Рисунок 6.2 – Схема исследования транзистора в ключевом режиме

6.Настроить два канала осциллографа в соответствии с подключенными АЦП в модуле «Коннектор», которые измеряют входное и выходное напряжения.

7.Подать на вход усилителя от«Генератора напряжений специальной формы» прямоугольные импульсы частотой f = 200…300 Гц.

8. Установить напряжение «Генератора напряжений специальной формы» равное 1В.

9.Снять осциллограммы входного и выходного напряжения однокаскадного усилителя в ключевом режиме.

10.По осциллограммам определить КI, КU, КP исследуемого усилителя.

37

6.3 Контрольные вопросы

1.Что называется ключевым режимом (КР) работы транзистора?

2.Механический аналог транзистора при работе его в КР.

3.В каких областях работает транзистор в КР? Каким сопротивлением обладает переход «эмиттер-коллектор» при работе транзистора в этих областях?

4.Что необходимо сделать, чтобы транзистор работал в области отсечки?

5.Что необходимо сделать, чтобы транзистор работал в области насыще-

ния?

6.Величины IБ и IК при работе транзистора в КР.

7.Какого направления должны быть напряжения смещения и полярность входного сигнала?

8.Схема импульсного усилителя и форма входного сигнала с источником смещения.

9.Рабочие точки транзистора в КР на входной и выходной статических характеристиках.

10.Схема импульсного усилителя и форма входного сигнала без источника смещения.

11.Диаграммы напряжений на элементах схем импульсных усилителей с источником и без источника смещения.

12.В каких устройствах транзистор работает в КР?

38

7 Исследование полевого транзистора

7.1Цель работы: изучение принципа действия, конструктивного выполнения полевых транзисторов (ПТ), исследование их статических характеристик

иопределение параметров. Исследование работы полевых транзисторов в схемах.

7.2Порядок выполнения работы

7.2.1Паспортные параметры полевого транзистора

Таблица 7.1 – Паспортные параметры полевого транзистора КП103E

Максимальный ток стока	IС МАХ = 2,5 мА
Максимальное напряжение сток-исток	UСИ MAX = 10 В
Максимальная мощность рассеивания	PMAX = 0,007 Вт
Диапазон рабочих температур	(-55…+85) Со
Напряжение отсечки	UЗИ ОТС = 0,4…1,5 В
Крутизна	S = 0,4…2,4 мА/В
Выходное сопротивление	RВЫХ = 6…10 кОм
Коэффициент усиления по напряжению	μ ³ 8

7.2.2 Порядок выполнения работы

1.Изучить паспортные параметры полевого транзистора (таблица 7.1).

2.Изучить схему снятия статических выходных и управляющих характеристик полевого транзистора (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Схема включения полевого транзистора с общим истоком для снятия статических характеристик

39