- •Лабораторная работа №201 Исследование характеристик полупроводниковых диодов
- •Порядок выполнения
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Электронно- дырочный переход и его применение Электронно-дырочный переход и его вольт-амперная характеристика
- •Полупроводниковые диоды и их характеристики
- •Выпрямительные диоды
- •Импульсные диоды
- •Высокочастотные диоды
- •Туннельные диоды
- •Варикапы
- •Светодиоды
- •Фотодиоды
- •Оптопары
- •Магнитодиоды
- •1. Исследование статических характеристик транзистора,
- •2. Исследование усилительных свойств транзистора
- •3.Экспериментальное исследование усилителя
- •4. Исследование влияния обратной связи на свойства усилителя
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Виртуальный эксперимент
- •Порядок выполнения работы
- •1.Исследование статических характеристик транзистора,
- •2. Исследование усилительных свойств транзистора
- •3. Исследование усилителя с емкостной связью по схеме с оэ
- •4. Исследование влияния обратной связи на свойства усилителя
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Биполярный транзистор Структура, принцип действия, статические характеристики
- •Графический анализ процесса усиления электрического сигнала на биполярном транзисторе
- •Эквивалентные схемы биполярного транзистора
- •Частотные свойства транзистора
- •Аналитический расчет усилителя при схеме включения с оэ
- •Аналитический расчет усилителя при схеме включения с оэ
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Полевые транзисторы
- •Полевые транзисторы с управляющим - переходом
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •Дифференциальные параметры и эквивалентная схема полевого транзистора
- •Усилительные свойства полевых транзисторов
- •3. Определение дифференциального коэффициента усиления
- •4. Измерение входного сопротивления
- •5. Измерение выходного сопротивления
- •6. Исследование амплитудно-частотной и фазовой характеристик оу
- •7. Исследование переходной характеристики
- •Расчетное задание
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Физический эксперимент
- •Порядок выполнения работы
- •2. Определение напряжения смещения нуля операционного усилителя
- •3. Измерение входных токов смещения и разности
- •4. Определение значения входного сопротивления оу
- •5. Определение значения выходного сопротивления оу
- •6. Измерение коэффициента ослабления синфазного сигнала
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Общие сведения об операционных усилителях
- •Основные параметры операционных усилителей
- •Основные характеристики операционного усилителя
- •Параметры операционных усилителей 140уд7 и 140уд8
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Физический эксперимент
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Усилители постоянного и переменного напряжения
- •Идеальный операционный усилитель
- •Инвертирующий усилитель постоянного тока
- •Усилитель с емкостной связью
- •Сведения о конденсаторах и резисторах широкого применения
- •2. Исследование генератора с фазовращающей цепью
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Физический эксперимент
- •Порядок выполнения работы
- •1.Исследование генератора с цепью нулевого фазового сдвига
- •2. Исследование генератора с фазовращающей цепью
- •Генератор с цепью нулевого фазового сдвига
- •Генератор с фазосдвигающей цепью
- •1. Исследовать работу компаратора
- •2. Исследование работы триггера Шмидта
- •3. Исследование работы симметричного мультивибратора
- •4. Исследование работы несимметричного мультивибратора
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Виртуальный эксперимент
- •Порядок выполнения работы
- •1.Исследование работы компаратора
- •2. Исследование работы триггера Шмидта
- •3. Исследование работы симметричного мультивибратора
- •4. Исследование работы несимметричного мультивибратора
- •5. Исследование одновибратора
- •6. Исследование схемы генератора линейно изменяющихся напряжений
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения Импульсные схемы на операционных усилителях
- •Компараторы
- •Триггер Шмидта
- •Мультивибратор на основе оу
- •Одновибратор
- •Генераторы линейно изменяющегося напряжения
Графический анализ процесса усиления электрического сигнала на биполярном транзисторе
Самый распространенный процесс в электронике – это усиление электрических сигналов. Принцип усиления заключается в том, что с помощью маломощного источника входного сигнала производится управление мощным источником энергии, источником питания.
Рассмотрим пример реализации этого принципа на транзисторе, который включен по схеме с общим эмиттером (рис.15).
Рис.15. Схема усилителя на транзисторе с ОЭ
В этой схеме:
- источник коллекторного питания - это достаточно мощный источник, энергия которого используется в процессе усиления;
- сопротивление коллекторной нагрузки, служит для преобразования изменения тока в цепи коллектора в изменение напряжения на коллекторе;
- напряжение смещения – это постоянное напряжение, которое подключено к эмиттерному переходу в прямом направлении и поддерживает переход в открытом состоянии;
- источник входного сигнала, который достаточно часто имеет синусоидальную форму .
Графический анализ процесса усиления часто разбивается на два этапа:
первый – статический режим, в схеме действуют только постоянные напряжения =0 Такой режим также называют режимом покоя, в этом режиме определяют постоянные составляющие напряжений и токов. Второй - динамический ≠0, в этом режиме определяют переменные составляющие напряжений и токов.
Режим покоя. На входной характеристике (рис.16) откладывают напряжение смещения , оно задает напряжения база-эмиттер покоя и рабочей точки , и находят ток базы покоя
Рис.16. К графическому определению входных токов и напряжений
Для нахождения и на выходных характеристиках строят нагрузочную прямую, отображающую свойства резистора .
Как следует из схемы (рис.15), можно составить уравнение
,
и привести его к виду
.
Последнее выражение называют уравнением нагрузочной прямой, её строят в семействе выходных характеристик (рис.17) по двум точкам.
Рис.17. К графическому определению выходных токов и напряжений
В точке , ; в точке , .
Пересечение нагрузочной прямой со статическими характеристиками дает множество решений, выбираем одно из них, соответствующее, найденному ранее току покоя . Режим покоя, таким образом, определяется координатами точки , которая называется точкой покоя. Точка покоя обычно выбирается в середине участка .
Динамический режим. Пусть на базу относительно эмиттера подается переменное напряжение синусоидальной формы с амплитудой (рис.7), изменяющее положение рабочей точки. При положительной полуволне синусоидального напряжения рабочая точка по входной характеристике сдвигается вверх, к максимуму напряжения; при отрицательной полуволне рабочая точка сдвигается вниз, к минимуму напряжения. В результате ток базы изменяется с амплитудой . Изменение тока базы вызывает изменение положения рабочей точки на выходных характеристиках. При положительной полуволне входного напряжения она сдвигается вверх, а при отрицательной полуволне - сдвигается вниз. При этом, ток коллектора изменяется с амплитудой , а напряжение - с амплитудой , причем напряжение на коллекторе находится в противофазе с напряжением на базе. Если амплитуда входного сигнала такова, что колебания рабочей точки не выходят за пределы рабочего участка , то связь между переменными составляющими токов и напряжений линейна. Такой режим называют линейным или режимом класса А.
Определив с помощью графических построений амплитуды входных и выходных сигналов, можно рассчитать основные параметры усилителя:
коэффициент усиления по напряжению ,
коэффициент усиления по току ,
коэффициент усиления по мощности ,
входное сопротивление транзистора ,
выходное сопротивление ,
коэффициент полезного действия ,
где - мощность потребляемая от источника питания.
Из проведенного анализа следует, что усиление электрических сигналов происходит за счет преобразования мощности источника постоянного тока в мощность переменного тока , выделяемую в нагрузке. При этом КПД оказывается не очень высоким. В пределе , , следовательно, . Поэтому рассмотренный режим класса А применяют, в основном, в маломощных усилителях, где потери мощности, расходуемой на нагрев транзистора и резистора , невелики. В мощных усилителях применяют иные режимы работы транзистора и более сложные схемы, обеспечивающие получение более высокого КПД.