2. Порядок виконання роботи

Роботу виконують за допомогою лабораторного модуля 3 "Дослідження біполярних транзисторів за схемою із загальним емітером".

1. Ознайомитися з принциповою електричною схемою модуля (рис. 4.3) і розташуванням на панелі регулюючих елементів.

Резистори R1, R3 і потенціометр R2 (Струм бази I_B) забезпечують зміщення робочої точки транзистора в активному режимі. Струм бази контролюють за допомогою міліамперметра РА1. Напругу U_ВЕ вимірюють за допомогою вольтметра PV1, а напругу U_CE – за допомогою вольтметра PV2 (початковий діапазон 20 В). Резистор R5 є навантаженням в колі колектора і забезпечує режим підсилення, якщо тумблер SA1 знаходиться в положенні "2" (в положенні "1" – статичний режим). Напругу на колекторі встановлюють за допомогою потенціометра Е_C і контролюють вольтметром PV2 (початковий діапазон 20 В).

2. Вивести потенціометри в ліве крайнє положення. Перемикач SA1 перевести в положення "І".

3. Користуючись цоколівкою, наведеною в довідниках, підключити транзистор до відповідних клем лабораторного модуля.

4. Увімкнути лабораторний стенд та джерела живлення "27 В" і "12 В". Перевірити дієздатність лабораторного стенда шляхом збільшення напруги на колекторі (потенціометром Е_C) і збільшення струму бази (потенціометром I_B). Показання всіх вимірювальних приладів повинні змінюватися, вони не повинні зашкалювати.

5. Зняти дві вхідні статичні характеристики БТ при напругах на колекторі 0 і при U_C = 5 В. Для цього необхідно:

– встановити напругу на колекторі U^'_CE = Е^'_C = 0 (вимкнути джерело "12 В");

– змінюючи потенціометром “ ” струм бази і вимірюючи його за допомогою РА1, а напругу база-емітером – за допомогою PV1, зафіксувати координати трьох точок на початковій (нелінійній дільниці) і три точки на крутій лінійній дільниці. При дослідженні транзисторів КТ201Б потенціометром I_B встановити струм бази 10, 50, 100, 150 мкА і зафіксувати на PV1 відповідне значення U_BE. Після цього, зменшуючи струм бази, зафіксувати U_BE, при якому струм бази стане дорівнювати нулю;

– включити джерело "12 В" та за допомогою потенціометра “E_C” встановити на колекторі U^"_CE =5 В;

– зняти залежність = (U_BE) як описано вище.

6. Результати звести в таблицю і побудувати вхідні статистичні характеристики за U^'_CE = 0 і U^"_CE = 5 В.

7. Зняти три вихідні статичні характеристики БТ при різних струмах бази. При дослідженні КТ201Б струм бази встановлюють таким, що дорівнює 50, 100, 150 мкА. Для цього необхідно:

– за допомогою потенціометра “E_C” встановити напругу на колекторі U_CE = 10 В, а за допомогою потенціометра “ ” – струм бази, що дорівнює 50 мкА. Зафіксувати координати точки (I_C1, U_CE1);

– встановити напругу на колекторі U_CE2 = 7 В і U_CE3 = 3 В, зафіксувати координати точок (I_C2, U_CE2) і (I_C3, U_CE3);

– повторити описані вище виміри при струмах бази: 100 та 150 мкА.

8. Результати вимірів звести в таблицю і побудувати три вихідні статичні характеристики БТ.

9. Визначити диференціальні параметри і і для робочої точки в центрі лінійної дільниці по вхідних і вихідних статичних характеристиках БТ.

10. Зняти координати двох точок і побудувати лінію навантаження. Для цього необхідно:

– перемикач SA1 перевести у положення 1;

– потенціометром “E_C” встановити напругу джерела живлення E_C = 10 В;

– до колекторного кола (виходу схеми рис. 4.4) підключити осцилограф з відкритим входом (перемикач ВХІД на передній панелі осцилографа перевести у верхнє положення "~"); в такому режимі осцилограф дозволяє вимірювати постійну напругу на колекторі;

– атенюатор осцилографа ПІДСИЛЕННЯ перевести в положення "2В/см", ручку плавного регулювання – в крайнє праве положення;

– потенціометр І_В перевести в ліве крайнє положення (встановити мінімальний струм бази) – закрити транзистор, при цьому струм колектора зменшується, а напруга на колекторі прагне до E_C (до напруги джерела живлення). При цьому розгортка осцилографа зміщується вверх;

– потенціометром “І_В” встановити максимальний струм бази (150 мкА) – це відповідає відкритому стану транзистора, потенціал колектора при цьому прагне до 0, а розгортка осцилографа зміщується вниз. Зафіксувати цей рівень за допомогою розгортки другого каналу осцилографа;

– при зазначених вище положеннях потенціометра І_В визначити за допомогою масштабної сітки осцилографа значення зміщення розгортки по вертикалі “Y” см. При правильному градуюванні осцилографа повинна виконуватися рівність 2 В/см х Y см = E_C. Положення розгортки осцилографа відносно нульового зафіксованого рівня визначає напругу на колекторі транзистора. В закритому стані U_C = E_C. При цьому положення тумблера SA1 не впливає на положення розгортки осцилографа;

– за допомогою потенціометра “І_В” встановити U^'_CE = 5 В (розгортка осцилографа зміщується на середину діапазону, встановленого вище). Визначити координати першої точки (U^'_CE = 5 В, I^'_C). Лінія навантаження проходить також через точку з координатами (E_C і I_C = 0);

– за координатами двох точок на сім'ю вихідних статичних характеристик (п. 8) нанести лінію навантаження і розрахувати значення резистора в колі колектора (R_C= E_C / I_C.max).

11. Дослідити БТ в режимі підсилення гармонічних сигналів. Для цього необхідно:

– за допомогою потенціометра І_В вивести робочу точку на середину лінійної ділянки характеристик БТ (рис. 4.3, точка 3), при цьому на колекторі встановлюється напруга, яка приблизно дорівнює 0,5E_C. Розгортка осцилографа зміщується на середину екрана. Такий початковий режим БТ використовують при підсиленні гармонічних і двополярних імпульсних сигналів;

– увімкнути генератор гармонічних сигналів, підключити його до гнізд 1 і 3 на платі модуля, що досліджується. Підключити один канал осцилографа до гнізда 2, а другий до гнізд 4 та 5. Замалювати осцилограми вихідних сигналів за таких умов:

а) при амплітуді вхідного сигналу U_вхmax, яка забезпечує формування на виході синусоїдального сигналу U_вихmax без спотворень;

б) при амплітуді вхідного сигналу U_вх 1,5 U_вхmax;

в) при амплітуді вхідного сигналу U_вхmax, коли в початковому стані підсилювач знаходиться в режимі відсічки (рис. 4.4, точка 6);

г) при амплітуді вхідного сигналу U_вхmax, коли в початковому стані підсилювач знаходиться в режимі насичення (рис. 4.4, точка 1);

Всі осцилограми накреслити під вхідними і вихідними характеристиками, а також в координатах під вхідним гармонічним сигналом.

1 2. Увімкнути генератор імпульсних сигналів і синхронізувати розгортку осцилографа. При роботі з генератором Г5-54 встановити наступний режим: натиснути кнопку ЗАПУСК, встановити частоту повторення 100 кГц, затримку 1 мкс, тривалість імпульсів 3  5 мкс, полярність _∏_ , вихід генератора 1:1 (при натиснутій кнопці "Х 0,03") підключити до гнізд 1 і 3 на платі лабораторного модуля.

13. Дослідити підсилювач в режимі підсилення різнополярних сигналів. Для цього необхідно:

– перевести підсилювач в активний режим при напрузі на колекторі в початковому режимі U_C ≈ E_C /2;

– подати на вхід схеми, що досліджується, імпульси позитивної, а потім негативної полярності, змінюючи їхню амплітуду так, щоб амплітуда вихідних імпульсів досягла рівня Е_С /2. Відмітити відповідні точки на лінії навантаження і замалювати осцилограми, сумістивши їх з характеристиками п. 8 і в координатах .

14. Дослідити схему в режимі підсилення однополярних сигналів. Для цього необхідно:

– за допомогою потенціометра І_В закрити БТ і подати на вхід позитивні, а потім – негативні імпульси. Початкове положення робочої точки відзначити на характеристиках п. 8 і замалювати осцилограми;

– потенціометром “І_В” перевести схему у відкритий стан (режим насичення) і зробити описаний вище експеримент.

15. Вимкнути лабораторний стенд, джерела живлення, генератор і осцилограф.

16. Сформулювати висновки і оформити протокол звіту.

3. Зміст звіту

Звіт повинен містити:

1. Мету роботи.

2. Електричні дані і граничні експлуатаційні дані біполярного транзистора, що досліджується, взяті з довідників [5] (БТ типу КТ201Б).

3. Значення h-параметрів, отримані в ході досліджень.

4. Принципову електричну схему підсилювального каскаду при включенні БТ із загальним емітером, загальною базою і загальним колектором.

5. Формальну модель БТ для h-параметрів.

6. Результати досліджень у вигляді таблиць, графіків (на стандартному листі формату А4).

7. Осцилограми, які побудовані за допомогою вихідних характеристик і лінії навантаження, а також осцилограми, змальовані з екрана осцилографа.

8. Висновки, що базуються на аналізі отриманих результатів.