Порядок выполнения работы

 

 

3.1. Снятие вольт-амперных характеристик транзистора

 

1. Соберите схему (рисунок 12) для снятия входных ВАХ транзистора. Получение зависимостей  проводите для двух режимов:

- U_КЭ = 0, тогда используйте перемычку (16-33) и

- U_КЭ = +5 В, тогда используйте перемычку (17-28), (29-73), мультиметр М-832 подключите к гнездам 16 и 33.

Значение U_КЭ = +5 В не превышать! Максимальный ток базы не должен быть больше 100 мкА. Поэтому перед включением источника питания ручки потенциометров источника питания должны быть в крайнем левом положении.

Экспериментальные данные занесите в таблицу 1.

 

Таблица 1

IБ, мкА	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Примечание
UБЭ, В											UКЭ=0
UКЭ, В											UКЭ=+5 В

 

2. Переберите входную цепь по схеме (рисунок 13) и снимите часть входной характеристики . Убедитесь, что I_Б=0 при U_БЭ>0.

Экспериментальные данные занесите в таблицу 2.

 

Таблица 2

IБ, мкА	0	1	2	3	4	5	6	7	8	Примечание
UБЭ, В										UКЭ = +5 В

 

Рисунок 12

 

Рисунок 13

 

3. Соберите схему (рисунок 14) для снятия семейства выходных характеристик транзистора . Получение характеристик проводите при условии Р_К = I_К × U_КЭ ≤ 100 мВт.

 

Рисунок 14

 

Экспериментальные данные занесите в таблицу 3.

 

Таблица 3

UКЭ, В	1,3	2,0	4,0	6,0	10,0	12,0	14,0	15,0	Примечание
IК, мА									IБ=20 мкА
IК, мА									IБ=40 мкА
IК, мА									IБ=60 мкА
IК, мА									IБ=80 мкА
IК, мА									IБ=100 мкА

Следите, чтобы Р_К = I_К × U_КЭ ≤ 100 мВт было в любой клетке таблицы!

 

4. Переберите выходную цепь по схеме (рисунок 15) и снимите часть выходных характеристик при U_КЭ<1,2 В. Экспериментальные данные занесите в таблицу 4 (возьмите 5 значений U_КЭ в пределах от U_КЭmin до U_Кэmax проведенного исследования).

 

Таблица 4

UКЭ, В	UКЭmin				UКЭmax	Примечание
IК, мА						IБ=20 мкА
IК, мА						IБ=40 мкА
IК, мА						IБ=60 мкА
IК, мА						IБ=80 мкА
IК, мА						IБ=100 мкА

Рисунок 15

 

 

5. Переберите выходную цепь по схеме (рисунок 16).

 

 

Рисунок 16

 

 

Изменяя ток базы в тех же значениях, что и ранее, определите соответствующие значения тока коллектора I_К и убедитесь, что ток коллектора сменил знак. Это означает, что выходное семейство ВАХ не проходит через начало координат. Экспериментальные данные занесите в таблицу 5. Полученные экспериментальные данные по п.п. 1-5 используйте для грамотного построения семейств ВАХ биполярного транзистора по схеме ОЭ.

 

Таблица 5

IБ, мкА	20	40	60	80	100	Примечание
IК, мкА						UКЭ = 0

 

3.2. Исследование транзистора, работающего

  в усилительном режиме

 

 

1.[5] Соберите схему (рисунок 17), обеспечивающую введение транзистора в усилительный режим.

 

 

Рисунок 17

 

2. Включите источник питания и установите с помощью вольтметра источника питания Е2=12 В. Изменением Е1 установите рабочую точку на ВАХ транзистора с координатой U_КЭ = 6 В и зафиксируйте значение I_Б.

 

3. Изменяя Е1, получите значения

I_Б1 = I_Б – 10 мкА, I_Б2 = I_Б + 10 мкА

и соответствующие им значения U_КЭ1 и U_КЭ2. Используя данные таблицы 1 (при U_КЭ = + 5В), определите значения U_БЭ1 и U_БЭ2. Найдите значения U_{R4 1} и U_{R4 2}, рассчитайте Р~_вх и Р~_вых и коэффициент усиления по мощности К_Р = Р~_вых / Р~_вх.

 

4. Верните в схеме значение U_КЭ = 6 В, на генераторе Г3-36 установите частоту f = 1 кГц, выход с генератор возьмите с выхода 0,01 его аттенюатора (делителя напряжения).

 

5. Включите осциллограф в режиме открытого входа (), проверьте, что потенциометр, регулирующий чувствительность осциллографа, зафиксирован в крайнем правом положении, а переключателем установите чувствительность 2 В/дел. Включите осциллограф и, кратковременно перемкнув его входы, переместите луч на 3 деления вниз от центральной линии. Включите снова потенциальный конец кабеля осциллографа в гнездо 17 и проверьте, что развертка расположилась на центральной линии, которая соответствует U_КЭ = +6 В.

 

6. Включите генератор Г3-36, и регулировкой его выхода постепенно увеличивайте входной сигнал нашей схемы. Когда отрицательная полуволна напряжения стала приближаться к нулевому напряжению, на переменном сигнале происходит отсечка «снизу». Зафиксируйте начало такой отсечки, регулируя U_ВЫХ генератора. Отсечку «снизу» уберите, уменьшая ток базы по сравнению с ранее установленным значением I_Б. Разберитесь, почему это происходит.

 

7. Ручкой регулировки выхода обеспечьте нулевое напряжение с генератора. Изменяя Е1, установите рабочую точку с координатой U_КЭ » 8 В. Подавая и увеличивая напряжение генератора, убедитесь, что происходит искажение формы положительных полуволн. Поясните, за счет чего.

 

8. Необходимо прийти к пониманию, что рабочая точка усилительного режима транзистора в режиме покоя (при отсутствии входного сигнала) должна быть задана так, чтобы на выходе был сигнал максимальной амплитуды и с малыми искажениями формы. Попробуйте сформулировать требования, связывающие параметры рабочей точки транзистора с амплитудой выходного гармонического сигнала.

3.3. Ключевой режим работы транзистора. Статика

 

 

1. Соберите схему (рисунок 18), реализующую режим отсечки ключа. Установите Е2 = + 15 В. Включите источник питания и убедитесь, что U_КЭ » Е2 и не зависит от напряжения Е1. Определите Е2, U_КЭ и I_К0. Отсоедините перемычку (72, 10), установите (10, 31) и убедитесь, что при Е1 = 0 (в режиме неглубокой отсечки) ток коллектора практически не изменялся и равен I_К0, т.е. транзистор потерял свои усилительные свойства.

 

2. Установите минимальное значение Е1. Переключить полярность включения Е1 в схему (рисунок 18) с помощью перемычки (72, 31). Включите между гнездами (71,10) миллиамперметр М-832, поставьте Е2 = 10 В и, переключая вольтметр (В7-16 или В7-21, или тестер) в гнезда 14 и 16, изменением Е1 (плавно) добейтесь U_БЭ » U_КЭ. Зафиксируйте значение I_БН.

 

3. Установите Е2 = 5 В, повторите п. 2 и убедитесь, что ток I_БН определяется I_КН и b транзистора.

 

Рисунок 18

4. Снимите зависимость U_{КЭ н} = f (I_Б) при разных степенях насыщения транзистора S = I_Б / I_БН. Убедитесь, что в режиме насыщения при I_Б > I_БН значительные изменения тока базы приводят к незначительным изменениям U_КЭ, т.е. в этом режиме транзистор потерял свои усилительные свойства.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Изобразите схемы, с помощью которых можно снять ВАХ транзистора в режимах ОБ и ОЭ.

2. Как определить значения дифференциальных h-па-раметров транзистора в окрестностях рабочей точки?

3. Какие области можно выделить на выходной ВАХ транзистора в схеме ОЭ?

4. При каких напряжениях на переходах транзистора реализуется усилительный режим? Чем он характеризуется?

5. Докажите, что в усилительном режиме транзистор обеспечивает усиление по мощности.

6. Как может выглядеть схема простого усилительного каскада на транзисторе?

7. Что называется режимом покоя и рабочей точкой транзистора?

8. Какими соотношениями связаны между собой токи для усилительного режима транзистора?

9. Чем надо руководствоваться при выборе рабочей точки режима покоя в каскаде для усиления гармонического сигнала?

10. Как ввести биполярный транзистор в режим отсечки?

11. Как доказать, что в режиме отсечки транзистор потерял свои усилительные свойства?

12. Какой схемой замещения можно воспользоваться, если транзистор введен в режим отсечки? Почему?

13. Как ввести транзистор в режим насыщения?

14. Какое соотношение входных токов необходимо реализовать для насыщения транзистора?

15. Как доказать, что насыщенный транзистор также теряет свои усилительные свойства?

 

 

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

- цель работы,

- исследуемые электрические схемы,

- таблицы с результатами измерений, графиками и необходимыми графическими построениями на них,

- расчеты и значения величин, полученных при обработке экспериментальных данных,

- выводы.