4.13. Поточний самоконтроль

Завдання для моделювання та дослідження схем в середовищіMS.

1. Розрахувати графоаналітичним методом (розд.4.5.) однокаскадний підсилювач на БТ за схемою СЕ, побудувати модель та провести аналіз в середовищі MS.

Завдання:

1.1. Сформувати в середовищі “Multisim” принципову електричну схему однокаскадного підсилювача на БТ за схемою зі СЕ і зміщенням фіксованим струмом бази (рис.4.23), використовуючи тип транзистора із бібліотеки MS ( наприклад 2N2222 ).

1.2. Визначити параметри вибраного БТ: максимально допустимий струм колектора ( І к.доп); максимально допустиму напругу (U_КЕ.ДОП ) ; типове значення коефіцієнта підсилення за струмом для схеми СЕ.

1.3. Визначити напругу джерела живлення та позначити на вихідних характеристиках робочу область, побудувати лінію навантаження.

1.4. Розрахувати за постійним струмом та шляхом моделювання в MS підібрати номінали резисторів підсилювача з фіксованим струмом бази для забезпечення роботи БТ в режимах насичення, відсікання та в активному режимі (R1, R2, R3).

1.5. Провести аналіз ЕП за постійним струмом. Амплітуду сигналу на виході зменшити до нуля. Визначити за допомогою мультиметрів координати робочих точок у вказаних режимах. При від- ключених перемикачах J1 та J2 струм бази визначається великим опором резистора R3, тобто встановлюється мінімальний струм бази, а відтак – режим відсікання. При включені перемикача J2 результуючий опір в колі бази зменшується,струм зростає, транзистор переводиться в активний режим. В режим насичення БТ переводиться шляхом вмикання перемикачів J1 та J2. Струми та напруги у вказаних режимах фіксуються за допомогою мультиметрів, включених для виміру параметрів за постійним струмом, так в активному режимі в початковому стані, робоча точка знаходиться на середині лінійних ділянок (вхідні та вихідні характеристики точка 3, рис. 4.12, б, та рис. 4.13, б). При цьому напруга U_СЕ становить приблизно Е_С/2 (фіксується приладом ХММ3).

Рис.4.23. Моделювання та дослідження підсилювача за схемою СЕ

1.6.Провести аналіз підсилювача та накреслити осцилограми вхідних та вихідних ЕІС при подачі на вхід ЕП гармонічних та імпульсних сигналів протилежної полярності за початкового режиму БТ: активний, насичення, відсікання. Полярність вхідних імпульсів встановлюється за допомогою перемикача J3.

Експериментально визначити амплітуду імпульсів генератора для роботи ЕП в межах лінійної ділянки характеристик. В активному режимі U_{вих мах} ≈ Е_С/2, а в режимі насичення та відсікання U_{вих мах} ≈ Е_С.

При подачі гармонічних сигналів в активному режимі визначити коефіцієнти підсилення за напругою:

K_U = U_ВИХ/U_ВХ,

де U_ВИХ визначається ХММ3 в режимі виміру змінної складової ʺ~ʺ.

1.7. За допомогою вимірювача АЧХ «Bode-Plotter» визначити верхню та нижню межові частоти підсилювача, користуючись методикою розглянутою в розділах 1.6.5 та 1.6.6.

2. Побудувати модель підсилювача за схемою СБ (рис.4.24) та дослідити в активному режимі, в режимах насичення та відсічки з метою підсилення двополярних імпульсів та гармонійних сигналів.

Рис.4.24. Моделювання та дослідження підсилювача за схемою СБ: а – принципова схема; б – осцилограми вхідних та вихідних сигналів

При проведені досліджень доцільно встановити амплітуду вхідних сигналів на рівні 30…60 мВ, частоту 100кГц, шпаруватість 20%. Необхідний режим досягається відповідною зміною величин резисторів R1 та R2. Визначити коефіцієнти підсилення за напругою та межові частоти.

3. Побудувати модель підсилювача за схемою СК (рис.4.25) та дослідити в активному режимі, в режимах насичення та відсічки з метою підсилення двополярних імпульсів та гармонійних сигналів. Визначити коефіцієнти підсилення за напругою та межові частоти.

Рис.4.25. Моделювання та дослідження підсилювача за схемою СК: а – принципова схема; б – осцилограми вхідних та вихіних сигналів

4. Провести порівняльний аналіз одно каскадних підсилювачів за схемами СЕ, СБ та СК.

5. Побудувати модель ключа на БТ за схемою СЕ (рис.4.26) та дослідити залежність тривалості перемикання від ступеня насичення (регулюється потенціометром R2 ) та від наявності нелінійного зворотного зв`язку (положення перемикача J2 ).

Рис.4.26. Модель ключа на БТ за схемою СЕ

а)

Рис. 4.27. Корекція вихідного сигналу за допомогою нелінійного зворотного зв’язку:

а – без діода;

б – при підключенні діода Шотткі

б)

Тестові контрольні запитання

1. Накресліть структуру БТ і поясніть принцип керування опором колекторного переходу.

2. Напругу якої полярності необхідно подати на електроди БТ типу n-p-n за схемою із СЕ, щоб забезпечити його роботу в активному режимі і режимі насичення?

3. Яким чином за допомогою БТ реалізують принцип реле?

4. Які методи використовують для дослідження електронних схем з БТ ?

5. В якому випадку БТ можна розглядати як лінійний елемент?

6. Коли для дослідження схем з БТ використовують графоаналітичний метод?

7. Як враховують ефект модуляції товщини бази?

8. Як змінюється нахил лінії навантаження при зміні значення опору резистора Rс?

9. Накресліть три схеми вмикання БТ. Перерахуйте основні позитивні та негативні якості таких схем.

11. Чим визначається швидкодія ключів на БТ?

12. Якими процесами обумовлені власні шуми БТ?