(Схема 3)

Тапсырма

а) Фильтрдің ретін анықтау. Өзгеріс заңын анықтау Uвых=f(Uвх).

б) Боде-плоттердің графигі бойынша көрсетілген белсенді фильтрлердің әрқайсысын фильтрлердің қандай түрлеріне жататынын анықтау қажет. Өз еркімен резисторлар мен конденсаторлардың параметрлерін өзгерту арқылы олардың ЛАЧХ-қа әсер етуін анықтау. График бойынша әр фильтрдің кесу жиілігін fср анықтау (резисторлар мен конденсаторлардың параметрлерін өз еркімен алуға болады ).

11.4 Бақылау сұрақтары

1. Uвых(t) тәуелдiлiгі нақты интеграторда қашан сызықты деп санауға болады?

2. Не үшін дифференцатордағы кіріс конденсаторын резистордың азғантай кедергісіне тізбектей қосады?

3. Дифференциатор үшін операционды күшейткішті таңдау кезінде негізгі критерии не болын есептеледі?

4. Фильтрлердің төрт түрлерін қарастырыңыз.

5. Сүзгiнiң қай түрi кесiктiң жиiлiгiне тұрақты тоғынан өзгерiссiз мән болатын кернеуді шығыста бередi?

6. Берілген жолақтың шекарасынан тыс барлық жиіліктерді төмендететін, осы жиіліктер жолақта сигналдарды өткізетін сүзгі қалай аталады?

11.5 Ұсынылатын әдебиеттердiң тiзiмi

1. Карлащук В.И. Электрондық лаборатория IBM PC. Electronics Workbench және оның қолдануы бағдарламасы. – М.: Солон, 1999.- 512 с.

2. Панфилов Д.И., Чепурин И.Н., Миронов В.Н. және басқалары. Электротехника және электроникадағы тәжiрибелер мен жаттығулар: Electronics Workbench-тегі практикум: В 2 т./ Д.И. Панфилованың жалпы редакциясымен, – Т.2: Электроника. – М.: ДОДЭКА, 2000.- 288 с.

3. Ушаков В.Н., Долженко О.В. Электроника: элементтен бастап құрылғыға дейін. М., «Радио и связь», 1993. – 352 с.

4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Өнеркәсiптiк электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

5. Өнеркәсiптiк электрониканың негіздері. Герасимова В.Г. – М.: Жоғарғы мектеп, 1986.- 336 с.

6. Р. Кофлин. Ф. Дрискол. Операциялық күшейткiштер және сызықты интегралды схемалар. Ағылшын тілінен аударғанда М.: Мир, 1979.

11.6 № 11-шi лабораториялық жұмысқа файлдарының тiзiмi

LAB11.doc — әдiстемелiк құралдың файлы

LAB11_1.ewb, LAB11_2.ewb — файлдар интегратор және дифференциатордың схемаларымен

LAB11_3.ewb, LAB11_4.ewb, LAB11_5.ewb — файлдар белсендi сүзгiлердiң схемаларымен

6-шы лабораториялық жұмыс

Күшейткiштер

12.1 Жұмыстың мақсаты

Күшейткiші ОЭ каскадты негiздегі күшейткiштердiң жұмысын талқылау

12.2 Теориядан қысқаша мәлiметтерi

Күшейткiштер деп салыстырмалы аз қуатты кiретiн сигналға қоректену көзiнен жүктемеге едәуiр үлкенiрек қуат берiлумен басқаратын құрылғыны айтады. Күшейтiлетiн шамалар бойынша күшейткіштер кернеу, тоқ және қуаттың күшейткiштерi болады.

Жартылай өткізгіштегі күшейткіш элементтер күшейткіштер арасында ең көп таралған (биполярлы және өрісті транзисторлар). Күшейту iске асыруға мүмкiндiк беретiн ең оңай ұяшық күшейткiш каскады деп аталады.

6 лабортариялық жұмыста көрсетілгендей, транзистордың қозылуының 3 тәсілі бар: ортақ коллектормен (ОК), ортақ базамен (ОБ), ортақ эмиттермен (ОЭ). ОБ мен ОК күшейткіш каскадтар 12.1 суретте көрсетілген.

12.1 сурет. ОБ (а) мен ОК (б) күшейткіш каскадтар

Транзисторды ортақ базамен қосқан кезде кіріс электроды эмиттер болып есептеледі, ал шығыс электроды – коллектор. Ток бойынша күшейткіш коэффициенті коллекторлық токтың эмиттерлік токтың қатысымен анықталады.

Ол үнемі кіші шама болады, себебі коллекторлік ток үнемі эмиттірлік токтан кіші болады. Дегенімен, мынадай қосылу схемасы үлкен кернеу бойынша күшейткіш коэффициентін береді.

Транзисторды ортақ коллектормен қосу кезінде кіріс электродын база атқарады, ал шығыс электродын эмиттер атқарады.

Осындай қосылған транзистордың каскадын эмиттерлік қайталағыш деп аталады. Олар тоқ бойынша күшейту береді, бірақ кернеулерді күшейтпейді және үлкен шығыс және кіші кіріс кедергілері бар күшейткіш каскадтардың өзара әсері үшін қолданады.

Ортақ эмиитері бар күшейткіш каскадтардың жұмысын кеңірек қарастырайық (12.2 сурет). Осындай схема ортақ база және ортақ коллекторға қарағанда жиірек қолданылады, өйткені бұл схема ток және кернеу бойынша үлкен күшейткіш коэффициентін береді, бірақ басқа екі схемаға қарағанда кіріс сигналын инверттейіді.

сурет. Ортақ эмиттері бар күшейткіш каскады

Кернеудің эмиттердің р-п өтпелісінде тура және коллекторда кері болуы, электрлік тербелістерді күшейтетін транзитордың негізгі шартты болып табылады.Егер тұрақты тоқ көзінен Uпит эмиттерге қатысты колекторға оң UКЭ кернеуін беріп және базалық резистор Rб арқылы қоректену көзінің оң полюсіне базаны жалғасақ, онда бұл шарт n-p-n құрылымды транзистор үшін жүзеге асырылады. Базадағы оң кернеу бастапқы ұғысу кернеуі деп аталады. Ол транзисторды ашады және коллектор арқылы коллектор тогы IК өтеді. Оның шамасы транзисторлық күшейткішінің қасиеттері мен қоректену көзінің кернеуіне байланысты. Электрлік тербеліс базасына С1 конденсатор арқылы ток жіберсек, коллектор тербелмелі болады. Формасы бойынша базалық тізбектегі тоғын үлкен интервалда қайталайды.

Коденсатор С1 элементі кірісінде қоректену сигналы мен күшейткіш каскакдтар арасында байланыс элементінің қызметін атқарады. Ол транзисторға сигналдың айнымалы кернеуін еркін өткізеді және сигнал көзі арқылы эмиттерға транзистордың базалық тізбегінің тұрақты құраушының тұйықталуын алдын алады. Бұндай функцияны атқаратын конденсаторды бөлетін немесе өтпелі конденсатор деп те атайды.

Тұрақты ток бойынша транзистордың белгілі режимінен күшейткіштің жобалауы басталады, ондай режимді статикалық режим деп атайды.

Транзистордың коллектор тоғына, транзитордың күшейткіш каскадтағы түсу кернеулік шамасына және амплитуданың кіріс сигналына байланысты келесідей күшейткіш режимдерін ажыратады: А, В, С , D және мысалы, АВ аралық режим.

Өтімді динамикалық сипаттағы күшейту режимінің А және В класстағы жұмыс нүктесінің орны 12.3 суретте көрсетілген. А классындағы жұмыс нүктесі сипаттаманың сызықты бөлігінде алынады. Ол аздаған сызықты емес бұрмалаумен сипатталады, бірақ ПЭК-гі төмен. В режимынндағы жұмыс нүктесі координата басынан алынады. Ол улкен ПЭК-ті береді, бірақ үлкен сызықты емес бұрмалаумен сипатталады. Ереже бойынша екі такты шығыс каскадтарда қолданады. Жүктемесі резонасты контур болатын қуатты резонасты күшейткіштерде С режимі күшейткіш құрылғысы арқылы өтетін ток кіріс сигналының жартылай периодынан аз болғанда қолданады. Д режимында (негізгі режим) активті құрылғы екі ғана қалыпта болады: тек қана ашық немесе тек қана жабық.

Күшейткіш режимінде транзистордың қалыпты жұмыс істеу шартын бірнеше параметрлер анықтайды. Бұл ең алдымен транзитордың коллекторлық тізбектегі бастапқы ток , бұл токты коллекторлық тоқтың шығыс сигналында болмауын көбінесе тыныштық ток деп те атайды. Ол өз кезегінде қоректендіру көзіндегі кернеуге және жүктемеліек R2 және базалық R1 резисторлардағы кедергілерге тәуелді. Кіріс сигнал болмағанда транзистордың эмиттер-коллектор бөлігіндегі және қоректену көзінде кернеу тең бөліну керек кезіңде жүктемелік резистордың кедергісін таңдайды.

R1 резисторын таңдау арқылы тұрақты ток бойынша транзистордың жұмыс істеу режимі орындалады. Ол арқылы транзистор базасына (эмиттерге қатысты) ығысу (транзистордың оң п-р-п үшін) кернеуін жібереді және ол оны ашады. Ығысу болмаса транзистор күшейткіш сигналды қатты ауытқып жібереді және мүлдем күшейткіш функциясын атқармайды.

Коллектор тогынан -дан аз транзистор базасының тогын қамтамасыз ету үшін база резистордың кедергісін таңдайды. Транзистордың тоғының берiлуiн статикалық коэффициентке жүктеме резисторының екi есе еселенген кедергiсiнiң көбейтуiмен оның дөрекі кедергісін анықтауға болады,

12.1)

R2 кедергi турарақ тәжiрибелi жолымен күшейткiштiң тәртiпке келтiруiнде тередi.

12.3 Лабораториялық жұмыстың мазмұңы

1. LAB12_1.ewb-нiң файлы "LAB-ELECTRONICS" кешеннiң деректер қорынан жүктеу. Зерттелетiн схема 12.4 суретте көрсетiлген

1 2.4 сурет. Зерттелетiн күшейткiштiң схемасы

Тапсырма

Бастапқы деректер: көз кернеу E1 = 12 В, функционалдық генератордың кернеулерi 10 мВ (синусоида, жиілігі 1 кГц), сыйымдылығы С1= 0.5 мкФ.

а) Кедергiге R2 = 1 кОм шарт қойыңыз. Эмиттер-коллектор бөлігіндегі кернеуі кернеу көзінің E1 (6В) жартысына тең болатындай R1-ді таңдаңыз. Содан соң пробел батырманың басуымен кiлттi тұйықтаңыз.

б) Кернеудiң амплитудалық мәндерiн осциллограф арқылы кірі және шығыс схемаларында өлшеңдер (А және В каналдары). Шығыс кернеуі синусоида болу үшін R2=1 кОм тең болу керек. Егер ол синусиода болмаса, онда функциональды генератордағы кернеудің амплитудасын кішірейту қажет.

в) амплитудалық кернеудің алынған мәндерін пайдалана отырып кернеу бойынша күшейткіш каскадтың коэффициентін есептеңдер.

г) жоғарыдағы өлшеулерді R2 2кОм,3кОм, 5 кОм, 10 кОм тең болғандағын есептеңдер.

д) алынған экспиримент нәтижелерінен қорытыгды жасаңдар.

12.1 Кестеден өз нұсқасы бойынша транзисторды таңдаңдар.

12.1 Кесте

№ нұс.	Транзистор	№ нұс.	Транзистор	№ нұс.	Транзистор	№ нұс.	Транзистор
1	KT312B	6	КТ635В	11	KT841A	16	KT315B
2	KT315А	7	КТ653В	12	KT847A	17	KT819B
3	КТ316В	8	КТ815G	13	KT866A	18	KT831B
4	КТ608А	9	KT819A	14	KT399A	19	KT315G
5	КТ630А	10	KT831A	15	KT880A	20	KT315D

12.4 Бақылау сұрақтары

Қандай құрылғылар күшейткіштер деп аталды?

Транзисторлардың косылуы схемаларының тәсілдері ортақ коллетормен (ОК), ортақ базамен (ОБ), ортақ эмиттермен (ОЭ) қосылу схемалардың бір-бірінен айырмашылығы неде?

12.2 суреттегі схемада транзисторда қалай ашуға болады?

Күшейткіш каскадта бөлгіш конденсатор не үшін қолданады?

А мен В жұмыс режимдердің айырмашылығы неде?

С режимі қайда жерде қолданады?

Ортақ эмиттермен қосылған күшейткіш каскадқа резисторды қалай таңдап алуға болады?

Ортақ эмиттермен қосылған транзистордың схемасының күшейткіш коэффициенті бұл:

А) База тогының эмиттер тогына қатынасы

В) Коллектор тогының эмиттер тогына қатынасы

С) Коллектор кернеуінің база тогына қатынасы

Д) Коллектор тогының база тогына қатынасы

Е) Коллектор тоы мен база тогына туындысы

9. Ортақ эмиттермен транзистордың қосылған схемасының күшейткіш коэффициенті:

А) бірден төмен

В) бірге тең

С) бірден үлкен

Д) базадағы нейтрондар санына байланысты

Е) нольге тең

10. Күшейткіштің кіріс кедергісі бұл:

А) Шығыс пен кіріс тогының бір-бірінен айырмасы

В) Кіріс кернеуінің шығыс тогына қатынасы

С) Шығыс кернеуінің кіріс тогына қатынасы

Д) Кіріс кернеуінің кіріс тогына қатынасы

Е) Шығыс кернеуінің шығыс тогына қатынасы

11. Күшейткіштің шығыс кедергісі бұл:

А) Шығыс пен кіріс токтарының айырмасы

В) Кіріс кернеуінің шығыс тогына қатынасы

С) Шығыс кернеуінің кіріс тогына қатынасы

Д) Кіріс кернеуінің кіріс тогына қатынасы

Е) Шығыс кернеуінің шығыс тогына қатынасы

12. Кернеу бойынша күшейту коэффициенті бұл:

А) Қоректену көзіндегі кернеудің кіріс кернеуіне қатынасы

В) Кіріс кернеуінің шығыс кернеуіне қатынасы

С) Шығыс пен кіріс кернелерінің айырмасы

Д) Шығыс кернеуінің кіріс кернеуіне қатынасы

Е) Токтың кернеуге туындысы

13. Айнымалы токтың күшейткішінде міндетті түрде болады:

А) Айнымалы конденсаторлар

В) Айнымалы резисторлар

С) Бөлгіш конденсаторлар

Д) Электролитикалық конденсаторлар

Е) жарық диодтары

14. Көпкаскадты күшейткіште жалпы күшейту тең:

А) Жеке каскадтардағы күшейту коэффициенттердің туындысына

В) Жеке каскадтардағы күшейту коэффициенттердің қосындысына

С) Жеке каскадтардағы күшейту коэффициенттердің айырмасына

Д) Бірінші және соңғы күшейту коэффициенттердің жеке бөліндісіне

Е) Бірінші каскадтың күшейтілуіне

15. Кернеу күшейткішінің негізгі параметрі болып есептеледі:

А) Қуат бойынша күшейту коэффициенті

В) Шу коэффициенті

С) Кернеу бойынша күшейту коэффициенті

Д) шығыс кернеуі

Е) Қолданылатын қуат

16. В классында жұмыс істейтін күшейткіштің жұмыс нүктесі мына күшейту шартынан алынды:

А) Бүкіл сигналдан

В) Жартылай толқын сигналындағы жоғарғы жартысынан

С) бір жартылай толқын сигналынан

Д) минимальді сигналдан

Е) сигналдың жиілігінен

17. Күшейткіш А классында ждмыс нүктесiнiң бiрдей параметрлерiнде жұмыс істейді. Схемалардың қайсысы биiгiрек кiретiн кедергiге ие болады?

А) ортақ эмиттер және бекітілген кернеудің жұмыс нүктесінен ауытқуы және эмиттер тізбегіндегі резистордың п-р-п схемасындағы транзистор

В) ортақ эмиттер және бекітілген токтың жұмыс нүктесінен ауытқуының р-п-р схемасындағы транзистор

С) ортақ эмиттер және бекітілген кернеудің жұмыс нүктесінен ауытқуының п-р-п схемасындағы транзистор

Д) ортақ эмиттер және бекітілген кернеудің жұмыс нүктесінен ауытқуының р-п-р схемасындағы транзистор

Е) ортақ коллектордың п-р-п схемасындағы транзистор

18. Күшейткішті генераторға айналдыру үшін келесі шарттармен қамтамасыз ету міндетті:

А) үлкен күшейткіш коэффициентімен

В) теріс кері байланыспен

С) фаза және амплитуда балансымен

Д) үлкен күшейткіш жиілігімен

Е) үлкен қуатпен

19. Күшейткішті В классынан сәйкес А классына ауыстырған кезде, күшейткіште қолданылатын ток:

А) кішірейді

В) үлкейеді

С) өзгермейді

Д) нольге тең болады

Е) реактивті болады

12.5 Ұсынылатын әдебиеттердiң тiзiмi

Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон, 1999.- 512 с.

Ушаков В.Н., Долженко О.В. Электроника: от элементов до устройств. М., «Радио и связь», 1993. – 352 с.

Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

Основы промышленной электроники/ Под ред. Герасимова В.Г. – М.: Высшая школа, 1986.- 336 с.

12.6 № 12-шi лабораториялық жұмысқа файлдарының тiзiмi

LAB12.doc — әдiстемелiк құралдың файлы

LAB12_1.ewb, LAB11_2.ewb — күшейткіш бойынша файл