5 Содержание отчета

1. Тип исследуемого транзистора и его назначение.

2. Предельно-допустимые параметры транзистора, взятые из справочника.

3. Расположение выводов транзистора.

4. Схемы исследования.

5. Таблицы результатов измерений.

6. Графики входных и выходных характеристик для схем с ОБ и с ОЭ, построенных по результатам измерений.

7. На графиках выходных характеристик БТ построить рабочую область при комнатной температуре.

8. Оценить I_КБ0, I_КЭ0,  и сравнить их со справочными значениями.

9. Сделать выводы по работе.

Лабораторная работа №6

Исследование частотных свойств

Транзисторов

Распечатанный протокол заготовки отчета должен содержать титульный лист и пункты №1, 3, 4, 5. Методических указаний.

1. Цель работы

Исследовать влияние частоты сигнала на дифференциальные параметры транзисторов.

2. Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие вопросы курса.

2.1.1 Факторы, влияющие на частотные свойства биполярных транзисторов.

2.1.2 Зависимости коэффициентов передачи тока от частоты для схем включения с ОБ и ОЭ. Частотные параметры.

2.1.3 Зависимости входного и выходного сопротивлений БТ от частоты для различных схем включения БТ.

2.1.4 Зависимость коэффициента обратной связи от частоты для различных схем включения БТ.

5. Эквивалентные схемы БТ для схем включения ОБ и ОЭ на высоких частотах.

6. Факторы, влияющие на частотные свойства ПТ.

7. Эквивалентная схема ПТ на высоких частотах.

8. Зависимость крутизны ПТ от частоты.

9. Основные методы улучшения частотных свойств БТ и ПТ.

10. Дрейфовый БТ, особенности его устройства и работы.

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы.

2.2.1 Какие факторы влияют на частотные свойства БТ?

2.2.2 Изобразить векторную диаграмму токов и напряжений БТ и пояснить ее изменение с увеличением частоты.

3. Каков характер зависимости коэффициентов передачи тока БТ от частоты?

4. Дать определение предельным, граничной и максимальной частот усиления БТ.

5. В какой схеме включения БТ (ОБ или ОЭ) выше предельная частота усиления по току, во сколько раз и почему?

6. Какой из переходов БТ оказывает большее влияние на частотные свойства и почему?

7. Как изменяются входное и выходное сопротивления БТ для различных схем включения от частоты?

8. Изобразить эквивалентную схему БТ на высоких частотах для схем с ОБ и ОЭ.

9. Какими способами можно улучшить частотные свойства БТ?

10. В чем особенности устройства дрейфового БТ?

11. Каким образом улучшены частотные свойства в дрейфовом БТ ?

12. Какие факторы влияют на частотные свойства ПТ?

13. Привести и объяснить график зависимости модуля крутизны ПТ от частоты.

14. Дать определение предельной и максимальной частот ПТ.

15. Привести и пояснить эквивалентную схему ПТ на высоких частотах.

16. Какие существуют методы улучшения частотных свойств ПТ?

Литература

1 Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н.Д. -М: Радио и связь, 1998. Стр. 104-119.

2 Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр.185-190.

3 Батушев В.А. Электронные приборы. -М.: Высшая школа, 1980. Стр.134-148.

4 Транзисторы для широкого применения: Справочник. Под редакцией Перельмана Б. П. -М.: Радио и связь, 1981.

5 Конспект лекций.

3. Схемы исследования

Исследование параметров биполярного транзистора в зависимости от частоты для схемы включения с ОБ показано на рисунке 3.1. Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения U_КБ. Режим транзистора по постоянному току задается входным током I_Э0.

Для измерения параметров Н_21Б и Н_11Б транзистора в его входную цепь подается синусоидальный переменный ток I_Э~ от источника тока. С помощью вольтметра переменного тока U_ЭБ~ производится измерение напряжения на входе. Миллиамперметр измеряет переменный ток в цепи коллектора I_К~.

Модуль коэффициента передачи тока эмиттера определяется как

H_21Б= (1)

Короткое замыкание по переменному току на выходе U_КБ~=0 обеспечивается малым выходным сопротивлением источника U_КБ.

Измерив входное переменное напряжение U_ЭБ~, определим входное сопротивление

Н_11Б= (2)

Рисунок 3.1

Производя измерение коэффициента передачи тока транзистора и входного сопротивления на различныхчастотах, получим зависимости

H_21Б==F(f) и Н_11Б=F(f). (3)

Для измерения параметров Н_21Э= и Н_11Э в схеме с общим эмиттером используется схема, приведенная на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2

Модуль коэффициента передачи тока базы

H_21Э= (4)

Измерив входное переменное напряжение U_БЭ~, определим входное сопротивление

Н_11Э= (5)

Производя измерение коэффициента передачи тока транзистора и входного сопротивления на различныхчастотах, получим зависимости

H_21Э= =F(f) и Н_11Э=F(f). (6)

Измерение фазового угла коэффициента передачи тока базы производится с помощью осциллографа. На вход А осциллографа подается напряжение пропорциональное входному току (рисунок 3.3). На вход В осциллографа подается напряжение с коллектора транзистора U_КЭ, которое пропорционально выходному току.

Рисунок 3.3

Рисунок 3.4

Определение угла фазового сдвига производится следующим образом. Определяется период колебаний Т (рисунок 3.4), определяется сдвиг по фазе ,

затем по формуле (7) определяется сдвиг между входным и выходным сигналами в градусах.

Порядок проведения исследований

4.1 Ознакомиться по справочнику 4 с паспортными данными исследуемого транзистора (тип транзистора задается преподавателем согласно варианта, данного в приложении 4.1). Изучить схемы, на которых проводятся исследования.

4.2 Снять зависимости модуля коэффициента передачи тока эмиттера и входного сопротивления транзистора от частоты | Н_21Б|=F(f) и |Н_11Б|=F(f). Для этого:

3. Собрать схему исследования транзистора с ОБ (рисунок 3.1).

4.4 Установить режим БТ по постоянному току: I_Э0=10 мА, U_КБ=10 В.

4.5 Установить частоту генератора переменного тока I_Э~ равной 1 кГц и ток I_Э~ = 3-4 мА. Перевести приборы (вольтметр и амперметр) в режим измерения переменного тока: курсор установить на прибор, нажать левую клавишу мыши два раза, появится меню, подвести курсор на DC (постоянный ток), нажать клавишу и отметить АС (переменный ток).

4.6 Измерить величины U_ЭБ~ и I_К~, данные занести в таблицу 1. Пример таблицы дан ниже.

Таблица 1 КТ 315 А I_Э0=10 мА, I_Э~=3мА.

f, МГц	0,001	100	200	300	500	700	1000
UЭБ~, мВ
IК~, мА
Н21Б
Н21Б/Н21Б0
Н11Б, Ом

Примечание. Н_21Б0-коэффициент передачи тока эмиттера на частоте 1 кГц.

4.7 Провести аналогичные измерения и вычисления для других частот. Для этого не снимая показаний вольтметра и амперметра, частоту генератора менять от 1 кГц до тех пор, пока модуль коэффициента передачи тока эмиттера Н_21Б не снизится примерно до 0,95. Затем устанавливая частоты кратными числам 1, 2, 3, 5, 7 снимать показания приборов. Измерения производить до тех пор пока Н_21Бне снизится до величины менее 0,5.

4.8 По результатам измерений вычислить и занести в таблицу |Н_21Б| и |Н_11Б|.

8. Построить график |Н_21Б|=F(f) и определить предельную частоту f_Н21Б.

4.10 Снять зависимости модуля коэффициента передачи тока базы |Н_21Э|= F(f) и входного сопротивления транзистора |Н_11Э|=F(f) от частоты. Для этого:

4.11 Собрать схему для измерения параметров транзистора с общим эмиттером (рисунок 3.2). Перевести миллиамперметр в режим измерения постоянного тока.

4.12 Подобрать такой ток базы I_Б0, чтобы постоянный ток коллектора I_К0 был в пределах 9-11 мА. Записать его.

4.13 Как и в предыдущем случае установить частоту генератора равной

1 кГц. Перевести миллиамперметр в режим измерения переменного тока. Установить значение переменного тока I_Б~ в 2-3 раза меньше, чем I_Б0. Измерить U_БЭ~ и I_К~, результаты занести в таблицу 2. По результатам измерений определить и занести в таблицу |Н_21Э и |Н_11Э|.

Таблица 2 I_Б0=200 мкА, I_Б~=80 мкА, I_К0=9,4 мА.

f, МГц	0,001
UБЭ~, мВ
IК~, мкА
Н21Э
Н21Э/Н21Э0
Н11э, Ом

4.14 Рассчитать модуль Н_21Э0 на частоте 1 кГц . Затем определить f_Н21Э по формуле f_Н21Э=f_Н21Б/(1+Н_21Э0).

4.15 Изменяя частоту генератора от значения примерно равной 0,5f_Н21Э с частотами кратными 1, 2, 3, 5, 7 до значения, пока коэффициент передачи тока базы не упадет больше, чем в два раза, провести измерения и заполнить таблицу 2.

4.16 Снять зависимость фазового угла коэффициента передачи тока базы транзистора в схеме с ОЭ от частоты. Для этого:

4.17 Собрать схему (рисунок 3.3).

4.18 Устанавливая на генераторе те же частоты, что в п. 5.3.5 исследовать зависимость  = F(f). Период колебаний определяется как Т=1/f, а сдвиг по фазе  при помощи двух визирных линий 1 и 2 осциллогафа. Результаты измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3. КТ315А

f, МГц	0,001
Т, нс	106
, нс
, 0

4.19 Зарисовать две осциллограммы для частоты 1 кГц и частоты f_Н21Э.

4. Указания к составлению отчета

5.1 Привести схемы исследования с указанием типа транзистора и таблицы с результатами измерений.

5.2 Построить зависимости Н_21Б/Н_21Б0=F(f) и Н_21Э/ Н_21Э0=F(f) откладывая частоту в логарифмическом масштабе. Определить предельные частоты для различных схем включения транзистора. Пример графиков приведен на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5