Задачи по схемотехнике. Методические указания для лабораторного практикума Новосибирск 2014 удк 681.(076)
 Скачать 6.82 Mb.
|
6 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3Питание цепей и стабилизация режима биполярного транзистора6.1 Цель работы Изучить способы питания и стабилизации режима работы биполярного транзистора и исследовать влияние температуры на стабильность режима работы с применением лабораторного макета и измерительного оборудования. 6.2 Подготовка к работе 6.2.1 Изучить следующие вопросы курса: - влияние разброса параметров и температуры на изменение характеристик биполярных транзисторов; - построение нагрузочных характеристик на выходных статических характеристиках транзистора; - схемы питания цепей транзистора от одного источника питания; 6.2.2 Изучить принципиальную схему усилителя (рисунок 6.1) и приложения 5, 6, 7. Заготовить бланк отчета к работе в лаборатории. 6.2.3. Для схемы c эмиттерной стабилизацией (рисунок 7.1) вычислить значения сопротивлений нагрузки транзистора постоянному току и переменному току. 6.2.4 На выходных характеристиках транзистора ГТ108А (рисунок П.5.4), построить нагрузочные прямые для постоянного и переменного токов, если напряжение источника питания. Eп = 15B, a ток коллектора в точке покоя iк0 =2мА. Определить значения тока базы iб0 и напряжения uкэ0 в точке покоя, если h21э = 30. При построении нагрузочных прямых использовать приложение П.5. 6.2.5 Для трех исследуемых схем питания: фиксированным током базы (ФТБ), коллекторной стабилизации (КС) и эмиттерной стабилизации (ЭС) вычислить значения iк0 макс при температуре транзистора +60°C, если обратный ток коллектора Iкб0 = 10 мкА при Tп спр= + 25°C и h21э нe изменяется. Литература: 1. Травин Г.А. Схемотехника устройств радиосвязи, радиовещания и телевидения. Уч. пособие для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 2. Конспект лекций. 3. Приложения П.5, 6, 7 методических указаний. 6.3 Описание лабораторного макета Принципиальная схема лабораторного макета изображена на рисунке 6.1 Исследуемый усилитель состоит из входного устройства и резисторного каскада на биполярном транзисторе, нагруженного на активное сопротивление Rн. C помощью четырех-секционного переключателя S1 (положения 1, 2 и 3) возможно образование в резисторном каскаде усиления, трех вариантов схем питания транзистора: с фиксированным током базы (ФТБ), коллекторной стабилизацией (КС) и эмиттерной стабилизацией (ЭС). B этих трех положениях переключателя миллиамперметр, расположенной на передней панели стойки, позволяет измерять ток покоя iк0транзистора. В качестве источника сигнала используется генератор синусоидальных колебаний. Э.Д.С. источника сигнала измеряется вольтметром, подключаемым к разъему X1. Резистор Rист имитирует сопротивление источника сигнала. Выходное напряжение и его форма контролируется соответственно вторым вольтметром и осциллографом, подключаемыми к разъемам Х2 («Выход»). Тумблер «Нагрев» в положении "ВКЛ" позволяет изменить температурный режим транзистора.  Рисунок 6.1 - Принципиальная схема исследуемого усилителя 6.4. Задание к работе в лаборатории 6.4.1. Измерить постоянную составляющую коллекторного тока, сквозной коэффициент усиления при температуре 20°C для схем питания: - с эмиттерной стабилизацией (ЭС); - c коллекторной стабилизацией (КС); - c фиксированным током базы (ФТБ). 6.4.2. Оценить влияние емкости Сэ на сквозной коэффициент усиления. 6.4.3. Нагреть транзистор до температуры 60°C, измерить постоянную составляющую коллекторного тока и зарисовать осциллограммы выходного сигнала усилителя для указанных в п. 6.3 схем питания. 6.5. Порядок выполнения работы 6.5.1. Присоединить генератор и измерительные приборы к исследуемому усилителю: выход генератора и вольтметр соединить c гнездом «Вход 2» на контрольной панели. Осциллограф и вольтметр V2 соединить c гнездом "Выход" на контрольной панели. 6.5.2. Тумблер "Нагрев" установить в положение «выключено», a тумблер S2 – в положение «включено». 6.5.3. Включить питание учебной стойки и измерительных приборов. 6.5.4. Проверить напряжение источника питания усилителя c помощью переключателя "Контроль напряжений" и прибора, расположенного на передней панели учебной стойки. 6.5.5. Используя переключатель схем S1, образовать схему c эмиттерной стабилизацией. Определить номинальное значение Э.Д.С. источника сигнала Еист ном (см. приложение 2). Для дальнейших измерений установить Э.Д.С. источника сигнала Еист 0.5Еист ном. 6.5.6. Для комнатной температуры (T0 = 25C) измерить значение постоянной составляющей коллекторного тока и выходного напряжения усилителя для схем питания. Прибор для измерения коллекторного тока «Потребляемый ток» расположен на передней панели учебной стойки. В режиме измерения постоянного тока шкала прибора проградуирована от 0 до 10 мА. Результаты измерений занести в таблицу 6.1. Для схемы с ЭC рассчитать сквозной коэффициент усиления. Таблица 6.1
6.5.7. Исследовать влияние емкости в цепи эмиттера на сквозной коэффициент усиления. Для этого переключатель S1 установить в положение «3». Измерить выходное напряжение усилителя при включенной и выключенной емкости в цепи эмиттера (переключатель S2). При известной Э.Д.С. источника сигнала, расчетным путем определить сквозной коэффициент усиления. 6.5.8. Исследовать влияние температуры на работу схем питания (см. примечание). Для этого образовать схему c ФТБ. Включить тумблер "Нагрев". Пo мере увеличения температуры Тс, наблюдать форму сигнала на осциллографе и величину выходного напряжения. При появлении искажений формы сигнала и уменьшении Uвых (примерно в 1,2 – 2 раза) в схеме с ФТБ, переключатель S1 перевести в положение «2», a затем в положение «3» и сравнить действие схем с КС и ЭС. Отметить iк0для схем c ФТБ, КС и ЭС и занести в таблицу 6.1. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения для трех схем питания при повышении температуры. Выключить тумблер: «Нагрев». Примечание. При включенном нагреве характеристики транзистора изменяются очень динамично, поэтому, для сравнения различных вариантов схем питания и стабилизации в одних условиях, измерения коллекторного тока для всех схем необходимо выполнять быстро, визуально сравнив степень искажений гармонического сигнала. Осциллограммы напряжений для схем c ФТБ, КС и ЭС зарисовываются после выключения нагрева (качественно, с учетом степени нелинейных искажений). Не следует допускать перегрева схемы, который может привести к излишним искажениям, вплоть до пропадания сигнала (при уходе точки покоя в режим насыщения). В этом случае необходимо выключить нагрев и спустя 10-15 мин снова исследовать схемы при включении нагрева. 6.6. Содержание отчета 6.6.1.Исследуемые схемы ФТБ, КС и ЭС с указанием величин элементов. 6.6.2. Результаты предварительного расчета. 6.6.3. Таблицы с результатами экспериментальных исследований для трех схем питания при двух значениях температуры и осциллограммы выходного напряжения. 6.6.4. Выводы по работе (сравнительный анализ работы схем с ФТБ, КС и ЭС при температурной нестабильности, объяснение различий в форме осциллограмм, влиянии эмиттерной емкости в схеме с ЭС на коэффициент усиления). 6.7. Контрольные вопросы 6.7.1. Показать, как изменяются характеристики транзисторов при нагревании и изменении параметров. 6.7.2. Назвать факторы, дестабилизирующие режим работы транзистора. 6.7.3. Построить нагрузочные прямые для резисторного каскада постоянному и переменному токам. 6.7.4. Изобразить схемы питания транзистора от одного источника с ФТБ, фиксированным напряжением на базе, с коллекторной эмиттерной и комбинированной стабилизацией. Пояснить назначение элементов. 6.7.5.Показать пути прохождения постоянных и переменных токов во входной и выходной цепях. 6.7.6. Объяснить назначение смещения. Как оно создается в схемах в ФТБ, КС и ЭС? Каким элементом схемы можно изменить величину смещения? 6.7.7. Объяснить действие различных схем питания и стабилизации режима при повышении температуры. Как влияют элементы схемы на стабилизацию и усиление? 6.7.8. Построить временные диаграммы выходного тока и напряжения транзистора при синусоидальной форме тока базы. | ||||||||||||||||||||