Электроника-МУ
.pdf
но: перерисовать, скопировать для вставки в другие приложения, сохранить в текстовом или внутреннем форматах.
Семейство характеристик передачи тока биполярного транзистора (ОЭ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.
3.4. Получение выходной характеристики биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа
папка: “_lab\tr_bip”
имя: “tr_bip_oe_03.ewb”
Описание схемы
Выходная характеристика: IК= f(UКЭ) | IБ-const
Пилообразное напряжение с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на коллектор транзистора.
В течении первой секунды работы схемы ток базы 10 мкА, далее реле времени TR1, TR2, TR3 через 1 сек на 1 сек подключают источники тока
50, 100 и 200 мкА.
Рис.3.4
На горизонтальные пластины подается напряжение канала А, а на вертикальные – канала В, т.е на горизонтальные – напряжения на коллекторе транзистора, на вертикальные – коллекторный ток транзистора. Таким образом, мы можем наблюдать семейство выходных характеристик транзистора прямо на экране осциллографа.
В данной схеме источник напряжения управляемый током служит для снятия коллекторного тока транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Открыть файл со схемой рис.3.4.
Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге
“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_oe_04.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Запускаем и выключаем схему.
Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала пять секунд модельного времени – схему отключить. Для этого
21
необходимо нажать на тот же тумблер. Существуют горячие клавиши:
Включить {Ctrl-G}, Отключить {Ctrl-T}. 3.Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбрать Analysis / DisplayGraph, или нажать на иконку.
Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню),
надписи на осях и главную надпись ( в Graph Properties). После этого результаты можно: перерисовать, скопировать для вставки в другие приложения, сохранить в текстовом или внутреннем форматах.
Семейство выходных характеристик биполярного транзистора (ОЭ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.
3.5. Снятие выходных характеристик биполярного транзистора
(ОБ)
папка: “_lab\tr_bip”
имя: “tr_bip_ob_01.ewb”
Описание схемы
Выходная характеристика, ОБ: IК= f(UКБ) | IЭ-const Переключателем
SS задается ток эмит-
тера IЭ.
Параметром Offset генератора GEN задается напряжение, прикладываемое через ограничительный ре-
зистор к коллектору
Рис.3.5
транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Открыть файл со схемой рис.3.5.
Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге
“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_ob_01.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Снять характеристики при токе эмиттера IЭ=1 мА:
переключатель SS подключен к источнику тока1мА;
первая точка: значение Offset генератора выставить в 0 В, включить схему (включить тумблер в верхнем правом углу) снять значения с амперметра и вольтметра с учетом множителей: μ – микро-, m – милли-, выключить схему (тем же тумблером). Значение Offset генератора изменять
22
от 0 до 20 Вольт с рекомендуемым шагом (задан в таблице), снять показания приборов и занести их в таблицу 3.2.
3. Снять характеристики при токе эмиттера IЭ=10 мА:
переключатель SS подключен к источнику тока10 мА;
значение Offset генератора изменять от 0 до 20 Вольт с рекомендуемым в таблице шагом и снять показания приборов.
Все измерения занести в таблицу 3.2.
Таблица 3.2.
IЭ, мА |
Offset |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
15 |
20 |
1 |
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам построить статические выходные характеристики транзистора по схеме с общей базой.
3.6. Получение входных характеристик биполярного транзистора (ОБ) на экране характериографа
папка: “_lab\tr_bip”
имя: “tr_bip_ob_02.ewb”
Рис.3.6
Описание схемы
Входная характеристика: IЭ= f(UЭБ) |UКБ-const
Пилообразное напряжение с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на эмиттер транзистора.
В течении первых 1.75 секунд работы схемы напряжение на коллекторе -0.7 В, далее реле времени переключают сначала на землю, затем на 12В источник ЭДС.
На горизонтальные пластины подается напряжение канала A, а на вертикальные – канала B, т.е. на горизонтальные – напряжение с эмиттера транзистора, на вертикальные – эмиттерный ток транзистора.
Порядок выполнения работы
23
1. Открыть файл со схемой рис.3.6.
этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге “_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_ob_02.ewb”, выделив его, нажать “ОК”.
2. Запустить и выключить схему.
Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала пять секунд модельного времени – схему отключить (тем же тумблером). Существуют горячие клавиши: Включить {Ctrl-G}, Отключить{Ctrl-T}.
3. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбрать Analysis / DisplayGraph, или нажать на иконку.
Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню), надписи на осях и главную надпись (в Graph Properties).
Сравнить графики полученные в данной работе с построенными в предыдущей (3.5).
Семейство статических входных характеристик биполярного транзистора (ОБ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.
3.7. Получение характеристики передачи тока биполярного транзистора (ОБ) на экране характериографа
папка: “_lab\tr_bip” имя: “tr_bip_ob_03.ewb”
Описание схемы
Характеристика передачи тока: IК= f(IЭ) |UКБ-const.
Пилообразное напряжение с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на эмиттер транзистора.
В течении первых 1,75 секунд работы схемы напряжение на коллекторе -0,7 В, далее реле времени переключают сначала на землю, затем на 12 В источник ЭДС.
24
Рис.3.7
На горизонтальные пластины подается напряжение канала A, а на вертикальные – канала B, т.е. на горизонтальные – ток эмиттера транзистора, на вертикальные – коллекторный ток транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Открыть файл со схемой
Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге
“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_ob_03.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Запустить и выключить схему.
Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала пять секунд модельного времени – схему отключить. Для этого необходимо нажать на тот же тумблер. Существуют горячие клавиши:
Включить {Ctrl-G}, Отключить {Ctrl-T}.
3. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбираем Analysis / DisplayGraph, или нажимаем на
иконку.
Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню), надписи на осях и главную надпись (в Graph Properties).
Семейство статических характеристик передачи тока биполярного транзистора (ОБ ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.
3.8. Получение выходных характеристик биполярного транзистора
(ОБ)
папка: “_lab\tr_bip” имя: “tr_bip_ob_04.ewb”
Описание схемы
Выходная характеристика: IК= f(UКБ) | IЭ-const.
25
Пилообразное напряжение с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на коллектор транзистора.
Рис.3.8
В течении первых 1,75 секунд работы схемы ток эмиттера отсутствует, далее реле времени (TR1, TR2, TR3) подключают 1 мА, 5 мА, 10 мА источники тока через 1 сек на 1 сек.
На горизонтальные пластины подается напряжение канала A, а на вертикальные – канала B, т.е. на горизонтальные – напряжение на коллекторе транзистора, на вертикальные – коллекторный ток транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Открыть файл со схемой рис.3.8.
Для этого в меню программы выбирать File \ Open, в каталоге
“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_ob_04.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Запустить и выключить схему.
Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала пять секунд модельного времени – схему отключить ( тем же тумблером). Существуют горячие клавиши: Включить {Ctrl-G}, Отключить
{Ctrl-T}.
3. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбираем Analysis / DisplayGraph, или нажимаем на
иконку.
Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню), надписи на осях и главную надпись (в Graph Properties).
Семейство статических выходных характеристик биполярного транзистора (ОБ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.
3.9. Усилительный каскад на биполярном транзисторе (ОЭ)
папка: “_lab\tr_bip”
имя: “tr_bip_dem_01.ewb”
26
Рис.3.9
Описание схемы
Синусоидальный сигнал амплитудой 10 мВ и частотой 100 кГц через разделительный конденсатор подается на базу транзистора 2N2923. Ток базы величиной Iб=100мкА задаем резистором Rб (рис.3.9). Напряжение Uбэ ≈ 0,7 В (при Iб=100мкА) контролируем вольтметром V1.Для наблюдения формы входного и выходного сигналов используем осциллограф. Bode Plotter предназначен для наблюдения амплитудно-частотной (АЧХ) и фа- зо-частотной (ФЧХ) характеристик.
На рис. 3.10 приведены входные и выходные характеристики транзистора 2N2923 и отмечена рабочая точка. Напряжение источника питания принято E=12 В. Сопротивление нагрузки Rк = 600 Ом.
27
Iк, мА
Iб=200 мкА
E/Rк РТ |
Iб=100 мкА |
Iб=50 мкА
Iб=10 мкА
Uк,В
Рис.3.10
Порядок выполнения работы
1.Открыть файл со схемой, в каталоге “_lab\tr_bip” находим файл
“tr_bip_dem_01.ewb”, выделяем его, нажимаем “ОК”.
2.Запускаем и выключаем схему.
3.Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирова-
ния.
После снятия АЧХ, ФЧХ и осциллограмм входного/выходного напряжений при отключенном нагрузочном сопротивлении, рекомендуется подключить его клавишей [пробел] и исследовать каскад при подключенной нагрузке.
Полученные осциллограммы входных и выходных напряжений, а также АЧХ и ФЧХ скопировать в отчет.
Обработка материалов измерений и содержание отчета
1.По данным таблиц и характериографа построить семейство входных и выходных характеристик и характеристик передачи тока для схем ОБ и ОЭ. На линейных участках определить h11, h12, h21 и h22 для исследованных схем включения транзистора.
2.Используя входные и выходные характеристики произвести графический расчет основных показателей усилителя:
коэффициент усиления по напряжению Ku Uвых ;
Uвх
коэффициент усиления по току Ki Iвых ;
Iвх
коэффициент усиления по мощности Kp Ku Ki .
28
3. Определить аналитически коэффициент Ku по форму-
ле:Ku h21Rk . h11
4.По осциллограммам определить коэффициент усиления по напряжению Ku. Сравнить с результатами полученными в пунктах 2 и 3.
5.Отчет должен содержать:
цель работы;
схемы для снятия характеристик;
таблицы, графики, характеристики;
расчет h – параметров;
схему усилительного каскада;
осциллограммы токов и напряжений, АЧХ, ФЧХ;
графический и аналитический расчеты коэффициентов усиления;
выводы.
Контрольные вопросы
1.Принцип действия транзистора. Пояснить понятие «преобразователь сопротивления».
2.Режимы работы транзистора.
3.Токи в транзисторе. Понятия «эмиттер», «коллектор», «база».
4.Три схемы включения транзистора.
5.Семейства характеристик транзистора.
6.Система h-параметров.
7.Эквивалентная схема для системы h-параметров.
8.Модуляция ширины базы и ее влияние на процессы в транзисторе.
9.Определение параметров транзистора по семействам характеристик.
10.Почему выходные характеристики транзистора (при любой схеме включения) близки с характеристиками генератора стабильного тока
(ГСТ)?
11.Почему транзистор усиливает слабые сигналы по мощности?
12.Почему транзистор нельзя изготовить из двух диодов?
13.Как связанны между собой коэффициенты α и β.
29
4.ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Цель работы
Изучение принципов работы полевых транзисторов, экспериментальное определение их характеристик и параметров.
Задание
1. Изучить физические процессы в полевых транзисторах с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором, их статические характеристики и параметры (Домашнее задание).
2. Снять семейство стоко-затворных характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом.
Состав работы
папка “_lab\tr_pol”
4.1.Снятие стоко-затворных характеристик полевого транзистора.
4.2.Получение стоко-затворных характеристик полевого транзистора на экране характериографа.
4.3.Получение выходных характеристик полевого транзистора на экране характериографа.
4.1. Снятие стоко-затворных характеристик полевого транзистора
папка: “_lab\tr_pol” имя: “tr_pol_01.ewb”
Описание схемы
Стоко-затворная характеристика: IC= f(UЗИ) | UСИ-const Полевой транзистор
включен по схеме с общим истоком.
К затвору транзистора подключено напряжение отрицательной полярности от генератора GEN,
напряжение устанавли- Рис.4.1 ваем параметром Offset
генератора от 0 В до 12 В.
Переключателем SS задаем напряжение UСИ=4 В и UСИ=12 В.
Порядок выполнения работы
1.Открыть файл со схемой, Для этого в меню программы выбрать File
\Open, в каталоге “_lab\tr_pol” найти файл “tr_pol_01.ewb”, выделив его,
нажать “ОК”.
2.Снять характеристику при напряжении на стоке Ест= 4 В:
30