4.13 Поточний самоконтроль

4.13.1 Завдання для моделювання та дослідження схем

в середовищі MS

1. Розрахувати графоаналітичним методом (розд.4.6.) однокаскадний підсилювач на БТ за схемою СЕ, побудувати модель та провести аналіз в середовищі MS.

Завдання:

1.1. Сформувати модель 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. Користуючись методикою, описаною в розділі 4.6, визначити напругу джерела живлення та позначити на вихідних характеристиках робочу область, побудувати лінію навантаження.

1.4. Розрахувати підсилювач за постійним струмом та шляхом моделювання в MS підібрати номінали резисторів (R1, R2, R3) в колі бази, які забезпечують початкове зміщення фіксованим струмом бази, для роботи БТ в режимах насичення, відсікання та в активному режимі.

1.5. Провести аналіз ЕП за постійним струмом. Амплітуду сигналу на виході генератора 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. В активному режимі при підсилені гармонійних чи біполярних імпульсних сигналів робоча точка в початковому стані повина знаходитись на середині лінійних ділянок вхідної та вихідної характеристик ( точки 3, рис. 4.12, б, та рис. 4.13, б). При цьому напруга U_СЕ становить приблизно Е_С/2 (фіксується приладом ХММ3). Нанести на вихідні та вхідні характеритсики БТкоординати робочої точки (струми колектора і бази, напруги U_СЕ U _ВЕ ) в активному режимі, режимах насичення та відсінання.

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 мультиметром ХММ3 в режимі виміру змінної складової.

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,а) та дослідити в активному режимі, в режимах насичення та відсічки при підсиленні двополярних імпульсів та гармонійних сигналів.

При проведені досліджень доцільно встановити амплітуду вхідних сигналів на рівні 30…60 мВ, частоту 100 кГц, шпаруватість 20% (рис.4.24,б ).. 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,а) 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.

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

5. Побудувати модель ключа на БТ за схемою СЕ (рис.4.26) та дослідити залежність форми вихідних сигналів від амплітуди вхідних ЕІС. Для цього амплітуду імпульсів генератора XFG1 змінювати в межах від 15 мВ до 60 мВ. Одержати на екрані осцилографа XSC1, зафіксувати та проаналізувати осцилограми імпульсів, форм и яких показані на рис.4.27. Частота імпульсів генератора виставляється в межах 100 кГц при заповнені 1%. Тривалість розготки осцилографа 100 ns/D. Перемикач S1вимкнути.

Н а рис. 4.27, а показані осцилограми вхідних та вихідних імпульсів при амплітуді вхідних імпульсів замалої для переведення ключа з режиму відсікання в режим насичення. В даному випадку відбувається лінійне підсилення вхідних сигналів, а тому при збільшені чи зменшені амплітуди вхідних сигналів відбувається пропорційна зміна вихідних сигналів. На рис.4.27, б подані імпульси, колиамплітуда вхідних сигналів забезпечує початковий режим насичення( Кsat = 1), тобто робоча точка зміщується в точку Б (рис.4.17,б). Транзистор повністю відкривається, спад напруги U_CE зменшується майже донуля. В ключах такий режим використовувати недоцільно через сюттєву нестабільність. При цьому завади навіть незначних амплітуд викликають небажане перемикання ключа. На рис.4.27, в показані імпульси коли амплітуда вхідних сигналів забезпечують струм бази, що перевищує початковий струм насичення, тобто Кsat > 1.Так забезпечується завадостійкість ключа.

Дослідити тривалість розосередження вихідних імпульсів від амплітуди вхідних.

Проаналізувати форму вихідних імпульсів при вмикані перемикача S1 ( підключенн діода Шотткі, рис.4.27,г).