Лабораторные работы_рус РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

переменному току можно определить графически, пользуясь динамическими выходной и входной характеристиками (рис.11). Входная динамическая характеристика лежит внутри узкого пучка входных статических характеристик и практически совпадает с ними.

Рис.11. К расчету графическим методом прохождения сигнала через транзистор

3.Порядок выполнения работы

3.1.Принадлежности к работе

3.1.1.Учебная панель, содержащая исследуемый транзистор, выпрямительный диод и сопротивление.

3.1.2.Источник постоянного напряжения.

3.1.3.Миллиампервольтметр постоянного тока.

3.1.4.Измерительный генератор звуковых частот.

3.1.5.Осциллограф типа СI – 5.

3.1.6.Соединительные провода и 4 форматки с масштабной сеткой.

3.2. Методика снятия семейства статических характеристик биполярного транзистора

Вольт-амперные характеристики (ВАХ) транзисторов в любой необходимой системе координат можно снимать по точкам, измеряя соответствующие постоянные напряжения и

41

42

Это изменяющееся по синусоидальному закону напряжение управляет отклонением луча по горизонтали. По такому же закону изменяется и коллекторный ток, который создает на сопротивлении падение напряжения URк =IкRк, подаваемое на вход «у» осциллографа и управляющее отклонением луча по вертикали. При этом род синхронизации должен быть «внеш.», род работы – «усилитель». Таким образом, если в течение одного полупериода синусоиды каждому мгновенному значению напряжения на коллекторе будет соответствовать определенное мгновенное значение Uу, пропорциональное току коллектора, то отклонение луча по вертикали образует все пробегаемые мгновенные значения Iк, Uк, т.е. электронный луч “начертит” вольт – амперную характеристику. Эту характеристику зарисовывают на форматку, предварительно отградуировав отклонение по “у” – по току и отклонение по “х” – по напряжению. Так как чувствительность осциллографа по оси “у” выше, чем по оси “х”, то наименьшие величины следует подавать на вход “у”, а большие на вход “х”. Напряжение с генератора должно быть такого размера, чтобы амплитудные напряжения синусоиды было несколько меньше максимального напряжения коллектора. В зависимости от полярности снимаемых напряжений и подачи их на входы “х” и “у” соответственно чувствительности последних, вольт – амперные характеристики могут быть повернуты на 90 – 1800 относительно принятого расположения оси. Поэтому снятые на форматку характеристик потом следует развернуть так, чтобы с ними было удобно работать далее.

После снятия семейства характеристик проводят градуировку вертикальной и горизонтальной шкал. Внимание! При градуировке ручки “усиление” и “синхронизация” по входам “у” и “х” не трогать (чтобы не изменить масштаб снятых вольт – амперных характеристик).

Для градуировки вертикальной шкалы по току:

-закоротить точки коллектор – эмиттер (рис.12);

-установить значение синусоидального напряжения такое, чтобы отклонения по вертикали на экране осциллографа занимало примерно 0,75 всей высоты экрана;

43

- записать показания генератора и соответствующее отклонение луча в мм (показания вольтметра перевести в амплитудные значения Um);

- полученное отклонение соответствует току, равному

U

I к Rm .

к

Для градуировки горизонтальной шкалы по напряжению:

-на вход “х” подать напряжение прямо с генератора;

-установить напряжение такого размера, чтобы отклонение луча по горизонтали составляло примерно 0,75 от всей ширины экрана;

-записать показания вольтметра генератора в соответствущее отклонение луча в мм, предварительно переведя показания вольтметра в амплитудное значение;

-полученное отклонение луча соответствует значению

напряжения, равному 2Um (развертка луча проводится биполярным синусоидальным сигналом).

3.3.Рабочее задание

3.3.1.Снять осциллографическим методом семейство статических выходных характеристик транзистора в схеме с ОЭ

Iк =f (Uкэ) при 4-х базовых токах:

- собрать схему, приведенную на рис. 12.

- включить источник постоянного тока. Установить определенный ток базы. Получить ВАХ на экране осциллографа. Переснять ее на масштабную форматку, предварительно поместив начало характеристики в левом верхнем углу осциллографа.

- Установить другие значения тока базы и зарисовать последовательно соответствующие ВАХ, помещая начала их в одной точке.

- Отключить приборы в следующей последовательности: генератор сигналов, источник постоянного напряжения. Затем провести градуировку по току и напряжению по описанной методике.

44

3.3.2. Снять осциллографическим методом семейства статических входных характеристик транзистора в схеме с ОЭ Uбэ = f (Iб) при 4-х коллекторных напряжениях.

Д«х»

Рис.13 Схема для снятия входных характеристик транзистора в схеме с ОЭ и вид характеристик

-Собрать схему, приведенную на рис. 13.

-Включить источник постоянного напряжения. Установить определенное коллекторное напряжение. Получить ВАХ на экране осциллографа. Переснять на новую масштабную форматку.

-Установить последовательно другие значения коллекторного напряжения. Последовательно зарисовать ВАХ на форматку, совмещая начала характеристик.

-Отключить приборы в следующей последовательности: источник питания, генератор сигналов. Затем провести градуировку по току и напряжению (Iб=Uбэ/Rб).

3.3.3. Снять осциллографическим методом семейство статических выходных характеристик транзистора в схеме с ОБ Iк =f (Uкб) при 4-х значениях эмиттерного тока.

-собрать схему, приведенную из рис.14.

-Включить источник постоянного напряжения. Установить последовательно определенные значения тока эмиттера и зарисовать на новую форматку семейство выходных характеристик. Провести градуировку.

45

Д

Рис.14 Схема для снятия выходных характеристик транзистора в схеме с ОБ и вид характеристик

Д«х»

Рис.15 Схема для снятия входных характеристик транзистора в схеме с ОБ и вид характеристик

3.3.4. Снять осциллографическим методом семейство статических входных характеристик транзистора в схеме с ОБ

U эб f (I э ) при 4-х значениях коллекторного напряжения.

-Собрать схему, приведенную на рис.15.

-Включить источник постоянного напряжения. Установить определенные значения напряжения на коллекторе и зарисовать на новую форматку семейство входных характеристик. Провести градуировку.

3.3.5. Перенести снятые семейства на миллиметровую бумагу в

увеличенном масштабе. Из характеристик определить

46

динамический диапазон по входу и выходу транзистора, включенного по схеме с ОБ и ОЭ, считая Rк =0,5 кОм.

3.3.6. Определить из характеристик H- параметры для каждой схемы включения. Сравнить их.

3.3.7. Рассчитать H- параметры транзистора для схемы с ОБ по H – параметрам, определенным экспериментально для схемы с ОЭ, и сравнить с экспериментальными H- параметрами для схем с ОБ.

4. Отчет

Отчет должен содержать:

4.1.Исследуемые схемы, рабочие задания и методику измерений.

4.2.Форматки и графики семейства статических характеристик.

4.3.Расчеты, указанные в пунктах 3.3.5-3.3.7. Выводы.

5.Контрольные вопросы

5.1.Какой полярности подаются напряжения на эмиттерный и коллекторный переходы?

5.2.Что называется явлением инжекции и при каких условиях оно возникает?

5.3.Объяснить с точки зрения физических процессов передачу тока из эмиттера в коллектор.

5.4.Чем объясняется обратный ток?

5.5.Почему транзистор чаще всего характеризуют H- параметрами?

5.6.Объяснить ход статических характеристик в схемах с ОЭ и ОБ, уметь объяснить разницу.

5.7.Как выбирается рабочая точка транзистора?

5.8.Чем отличается нагрузочная прямая от динамической?

6.Литература

6.1.Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: 1990.

6.2.Ушаков В.М. Электроника. М.: 1993.

6.3.Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. М.: 2000.

47

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

1. Цель работы

Изучение основных параметров и характеристик выпрямителя с фильтром и стабилизатора напряжения.

2.Теоретические сведения

2.1.Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Источником питания называется устройство, обеспечивающее необходимое напряжение и ток при заданной нагрузке.

Источники питания (ИП) делятся на два класса: первичные и вторичные. Первичным считается ИП, в котором электрическая энергия получается в результате химической реакции (например, гальванические батареи), поглощения световой (солнечные батареи) или тепловой (термоэлементы) энергии и т.д. если же в источнике электрический ток одного рода преобразуется в электрический ток другого рода, то такой ИП называется вторичным. Чаще всего во вторичных ИП (ВИП) происходит преобразование переменного тока в постоянный, а точнее в пульсирующий. В подавляющем большинстве случаев для ВИП источником энергии служит сеть переменного тока с частотой 50 Гц.

По определению переменным называется ток, изменяющийся во времени, по величине и знаку. Ток, изменяющийся по чисто гармоническому закону (рис.1а) характеризуется амплитудой Im, частотой , средним Iср и действующим I значениями тока.

Средним значением силы переменного тока называется среднее значение из всех мгновенных значений тока за положительный полупериод (поскольку среднее значение за период равно нулю).

48

в)

Рис.1. Изменение тока по гармоническому закону.

Действующим значением силы переменного тока называется такое значение силы постоянного тока, который за время одного периода выделяет на данном резисторе то же количество теплоты, что и переменный ток:

приравняв эти значения для постоянного и переменного тока получим:

49

т.е. действующее значение переменного тока является средним квадратичным значением переменного тока за период Т.

Постоянный ток – это ток, не изменяющийся во времени

(рис.1б).

Пульсирующий ток изменяет свою величину (рис.1в), но не меняет направление. Он оценивается средним значением, которое называется постоянной составляющей выпрямленного тока I0, коэффициентом пульсаций КП и частотой пульсаций. Коэффициентом пульсаций называется отношение пикового значения переменной составляющей пульсирующего тока к постоянной составляющей:

Так как пульсации в реальных ВИП носят негармонический характер, то в их спектре можно выделить первую, вторую и т.д. гармоники. Поскольку амплитуда первой гармоники максимальна, наибольший интерес представляет коэффициент пульсаций по первой гармонике:

П 2I 0

Независимо от функции, конкретного назначения и требований почти все ВИП строятся по функциональной схеме, показанной на рис.2.

Рис. 2.

Трансформатор необходим для получения на его вторичной обмотке нужного напряжения. Одновременно с этим он обеспечивает гальваническую развязку питающей сети и выходной цепи ВИП. Выпрямитель-устройство, в котором переменный ток преобразуется в пульсирующий с помощью

50