Внимание! Полученные вах сохраните.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. Нелинейные четырехполюсники

Целью настоящей работы является использование свойств нелинейных элементов в схемах преобразования сигнала.

Однополупериодный выпрямитель (детектор, диодный ключ).

Вбольшинстве случаев ВАХ диода представляется более упрощенно так, как показано на рис.7.1.

Рис.7.1. Упрощенная ВАХ диода.

В случае, если напряжение на диоде меньше потенциала перехода U_д< U_п , диод закрыт и ток через него равен нулю. Как только напряжение на диоде превысит значение потенциала перехода U_д ≥ U_п, диод откроется, через него потечет ток, а падение напряжения на нем всегда будет равно потенциалу перехода. Таким образом диод является не очень идеальным ключом, так как на нем есть небольшое падение напряжения (на идеальном ключе падение напряжения равно нулю). Тем не менее это свойство диода используется в схеме, которая называется диодным детектором (рис.7.2б).

а) б)

Рис7.2. Диодный детектор. а) схема измерения напряжения на диоде;

б) схема измерения напряжения на резисторе.

Для исследования работы этой схемы надо подать на вход гармонический сигнал, посмотреть напряжения на диоде и на резисторе, тщательно измерить параметры сигналов и все проанализировать. Так как одновременно регистрировать сигнал на диоде и резисторе громоздко, то следует поступить по следующей схеме:

- подайте от генератора на оба входа осциллографа гармонический сигнал (f = 1000 Гц, U_o=1 B) и совместите их изображения на экране. Картинку установите в положение, удобное для измерения;

- соберите схему (рис. 7.2а), не меняя параметра сигнала и настроек осциллографа, подайте его на вход схемы, а к выходу схемы подключите второй канал осциллографа. Тщательно измерьте параметры сигналов и зарисуйте оба сигнала;

- соберите схему (рис. 7.2б), не меняя параметра сигнала и настроек осциллографа, подайте сигнал на вход схемы, а к выходу схемы подключите второй канал осциллографа. Тщательно измерьте параметры сигналов и зарисуйте оба сигнала;

- по результатам измерений необходимо представить в отчете изображения входного сигнала, напряжения на диоде и напряжения на резисторе;

- подайте на вход схемы (рис. 7.2б) гармонический сигнал (f = 1000 Гц, U_o=10 B) и представьте в отчете изображения входного и выходного сигналов;

- на основе полученных данных проанализируйте работу схемы детектора.

Диодный ограничитель.

Диодный ограничитель (рис.7.3) предназначен для ограничения амплитуды входного сигнала до заданного уровня. Значение уровня ограничения задается значением потециала на катоде диода.

7.3. Диодный ограничитель.

Схема работает следующим образом: резистор R1 ограничивает ток через диод VD. Источник Е задает положительный потенциал на катоде диода. При подаче на вход гармонического сигнала ~U диод будет закрыт до тех пор, пока разность потенциалов

~U – Е < U_п. (7.1)

При этом выходное напряжение будет равно U_вых = ~U + E. Как только

~U – Е ≥ U_п, (7.2)

Диод откроется и выходное напряжение станет равным U_вых = U_п + Е, где U_п = 0.6В.

- соберите схему (рис.7.3) и подключите питание (например +2 В);

- подайте на вход гармонический сигнал ~U и понаблюдайте на экране оба сигнала (входной и выходной), измерьте их параметры и зарисуйте в рабочей тетради;

- по результатам измерений проанализируйте работу схемы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8. Биполярный транзистор

Целью настоящей работы является изучение свойств биполярного транзистора. Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой p-n-перехода.

Работа транзистора основана на управлении токами переходов в зависимости от приложенных к его переходам напряжений. Почти все основные свойства транзистора отражают его входные i_б = i_б (U_бэ) и выходные i_к = i_к (U_кэ, i_б) характеристики. В последнем случае ток базы (i_б) является параметром.

Входная характеристика, это просто ВАХ р-n- перехода, с которой мы уже знакомы. Для получения выходных характеристик следует воспользоваться схемой (рис.8.1).

Рис.8.1. Схема измерения выходных характеристик биполярного транзистора.

Различают три основных режима работы транзистора:

- режим отсечки (i_б = 0, i_к = min);

- линейный (рабочий) режим (∆i_к = β∆i_б);

- режим насыщения (U_кэ < 1 В, U_кб = 0 ).

Для получения выходной характеристики в режиме отсечки используется схема (рис.8.2), а для остальных режимов – схема (рис.8.1).

Рис.8.2. Схема исследования режима отсечки.

Порядок выполнения работы.

1. Соберите схему (рис.8.2). Изменяя напряжение источника Е2 в пределах 0…12 В, измерьте ток коллектора. Результаты занесите в таблицу.

2. Соберите схему (рис.8.1). Меняя напряжение E1, установите ток базы i_б = 10 мкА, после чего микроамперметр можно убрать. Далее см. п.1. Повторите измерения для токов базы 20 мкА и 30 мкА.

3. Осторожно увеличивайте ток базы до тех пор, пока показания вольтметра станут в пределах 0,2…0,4 В. Измерьте ток коллектора и

напряжение U_кб и ток базы. Результаты занесите в рабочую тетрадь.

4. По результатам измерений постройте в координатах (U_кэ, i_к) семейство выходных характеристик, считая ток базы параметром.