Контрольные вопросы

1. Большое входное сопротивление усилителя - достоинство или недостаток? Назовите область применения усилителей с большим R_вх.

2. Назовите область применения усилителей с малым R_вых.

3. Как влияет отрицательная обратная связь на свойства усилителей?

4. Почему у ОУ обычно используется биполярное питание?

5. Какие сигналы называют синфазными? Почему ослабление синфазного сигнала является достоинством усилителей на ОУ?

6. Как влияет разделительный конденсатор на входе усилителя на АЧХ и ФЧХ?

7. Что такое дрейф нуля усилителя? Назовите способы уменьшения дрейфа.

8. Назовите области применения инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального усилителей.

Лабораторная работа №8 «Ключ на биполярном транзисторе»

Цель работы - ознакомиться с схемотехникой транзисторного ключа и методикой измерения параметров.

Задание

Исследовать в среде Electronics Workbench свойства транзисторного ключа:

• в статическом режиме,

• в динамическом режиме,

• повышение быстродействия за счет ускоряющей емкости.

Напряжение питания U₁ и транзистор Q₁ выбрать из библиотеки National2 типа 2N**** в соответствии с заданием.

Вар.№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
****	2712	2714	2923	2924	2925	3390	3391	3392	3393	3394	3414	3415
U1(В)	10	15	20	25	10	15	20	25	10	15	20	25

1. Исследование ключа в статическом режиме.

В статическом режиме исследуются параметры ключа, не связанные с быстродействием. Схема ключа приведена на рис 8.1.

Рис 8.1. Схема для исследования ключа в статическом режиме (транзистор открыт и насыщен)

Нагрузкой транзисторного ключа Q₁ является резистор R₂=1 кОм. Управляется Q₁ базовым током (амперметр М₁), задаваемым резистором R₁ и уровнем (0/1) логического ключа, который, в свою очередь, переключается механическим ключом S₁. Приборы М₁, М₂ контролируют ток и напряжение на базе транзистора, а приборы М₃, М₄ – коллекторный ток и напряжение. Все приборы работают в режиме DC.

Красное свечение индикатора U2 соответствует высокому логическому уровню «1».

Рис 8.2. Схема для исследования ключа в статическом режиме (транзистор заперт)

Состояние ключа	Iб (М1)	Vбэ (М2)	Iк (М3)	Vкэ (М4)
Q1 открыт
Q1 заперт

Когда транзистор в насыщении, напряжение на коллекторе V_{кэ нас} составляет доли вольта (М₄). Через транзистор протекает ток I_{к нас} ≈U₁/R₂=12 мА. При этом ток базы насыщения (М₁) I_{б нас}=4.215 мА.

Когда транзистор заперт, то U_кэ= U₁=12 В.

Чтобы определить минимальное значение тока базы, при котором транзистор входит в насыщение, заменим управляющий логический сигнал источником U₃ (рис 8.3). Ток базы оптимизируется выбором резистора R₁.

Рис 8.3. Схема для моделирования ключа

Моделирование проводим в режиме Analysis/Parameter Sweep. Опции моделирования приведены на рис 8.4.

Рис 8.4. Опции моделирования оптимального значения резистора R₁

Результаты моделирования приведены ниже.

Рис 8.5. Зависимость напряжения на коллекторе транзистора от величины входного сигнала

Транзистор находится в насыщении (схема рис 8.5), напряжение U_кэ составляет доли вольта при R₁<63 кОм.

В схеме рис 8.3. заменить резистор R₁ на оптимальный и убедиться, что транзистор находится в насыщении (рис 8.6).

Рис 8.6. Схема ключа в режиме на грани насыщения

Из данных рис 8.1.6 определим коэффициент передачи по току для схемы с общим эмиттером β=I_к/I_б=11.77 мА/68.17 мкА=172.