Министерство образования и науки РФ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт кибернетики

Направление – Информатика и вычислительная техника(230100)

Кафедра – Компьютерных измерительных систем и метрологии

Исследование режимов биполярного транзистора

Отчет по лабораторной работе №3 по дисциплине «Электроника»

Исполнитель

Студент, 8В92 ____________ И. В. Вальт

(подпись)

____________

(дата)

Руководитель

Старший преподаватель ____________ С. В. Силушкин

(подпись)

____________

(дата)

Томск - 2011

Цели работы:

1. Получение практических навыков схемного введения биполярного транзистора в заданный режим покоя;

2. Определение основных свойств транзистора в усилительном и ключевых режимах;

3. Овладение методикой работы в учебной лаборатории в программно-аппаратной среде NI ELVIS.

Задачи работы:

1. Подготовка к лабораторной работе, т. е. формирование знаний и пониманий процессов, происходящих в исследуемых схемах;

2. Проработка разделов порядка выполнения работы. Поиск ответов по каждому пункту на вопросы: как его реально выполнить? Что должно быть получено в результате его выполнения (прогнозируемый результат)?;

3. Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) биполярного транзистора VT1, используя анализатор (Three–wire Current–Voltage Analyzers) и сохранение данных для отчета;

4. Приобретение навыков исследования режимов работы транзистора с привлечением регулируемого источника питания (Variable Power Supplies), цифрового мультиметра (Digital Multimeter – DMM), функционального генератора ( FGEN) и осциллографа (Scope);

5. Обработка полученных экспериментальных данных, подготовка и защита отчета.

Ход работы:

1. Получение вах транзистора vt1

Соберём схему для снятия выходных ВАХ биполярного транзистора VT1(схема 1)

Схема 1. Схема эксперимента для снятия выходных ВАХ транзистора в программно-аппаратной среде NI ELVIS.

Получим семейство выходных ВАХ транзистора VT1(рис. 1).

Рис. 1. Семейство выходных ВАХ транзистора VT1.

Соберём схемы для снятия входных ВАХ транзистора VT1 (схемы 2 и 3).

Схема 2. Схема для снятия входной ВАХ транзистора VT1 KT503, при UКЭ = 0 В.

Схема 3. Схема для снятия входной ВАХ транзистора VT1 KT503, при UКЭ = +5 В.

Рис. 2. Входная ВАХ транзистора VT1 KT503, при U_КЭ = 0 В.

Рис. 3. Входная ВАХ транзистора VT1 KT503, при U_КЭ = +5 В.

2. Исследование усилительного режима транзистора. Регулирование координат рабочей точки покоя.

Соберем схему эксперимента.

Схема 4. Схема эксперимента для измерения координат рабочих точек транзистора.

На виртуальной панели источника VPS осуществим сброс напряжения источника VPS на нуль, используя Reset или установим 0,00В в окне. При этом транзистор VT1 закрыт, и напряжение на коллекторе транзистора должно быть близко к напряжению +9 V, выдаваемому стабилизатором макетной платы станции.

Построим нагрузочную прямую (рис. 4).

Для режима холостого хода:

=>

Для режима короткого замыкания:

=> .

Полученная нагрузочная прямая по постоянному току показана на выходных ВАХ транзистора (рис. 4).

Рис. 4. Семейство выходных ВАХ транзистора VT1 KT503 с нагрузочной прямой и рабочими точками при U_КЭ = 2 В, U_КЭ = 5 В, U_КЭ = 7 В.

Найдем значения тока базы и тока коллектора, по следующим уравнениям ,

При => ,

.

При => ,

.

При => ,

.

Произведем расчет ориентировочных значений Supply+ для трех рабочих точек с координатами U_КЭ = 2 В, U_КЭ = 5 В, U_КЭ = 7 В, используя приближенную формулу: .

Теперь получим , , , изменяя значения, с помощью источника VPS до получения значений U_КЭ = 2 В, U_КЭ = 5 В, U_КЭ = 7 В.

U_КЭ = 2 В, = 9.31 В

U_КЭ =5 В, = 5.82 В

U_КЭ = 7 В, = 3.42 В

Изменения напряжения Supply+ ведут к изменению координат рабочей точки. При этом новые координаты рабочей точки находятся на нагрузочной прямой.

Зададим координату рабочей точки транзистора при , и определим в окрестностях этой точки значения h-параметров транзистора:.

Входное сопротивление:

Коэффициент обратной связи по напряжению:

Коэффициент передачи тока:

Выходная проводимость: