3.3. Биполярные транзисторы. Основные характеристики и применение

Цель работы: экспериментальное изучение характеристик биполярного транзистора, сборка и экспериментальное исследование усилителя напряжения на биполярном транзисторе.

Лабораторное задание

1. Включите для прогрева паяльник. Изучите схему для исследования характеристики передачи по току биполярного транзистора n–p–n типа МП111 (рис. 3.4). Расположение выводов транзистора приведено на рис. 3.5.

Рис. 3.4. Схема для исследования характеристики передачи по току биполярного транзистора типа МП111

Рис. 3.5. Расположение выводов транзистора МП111

Занесите в отчет рис. 3.4 и рис. 3.5.

2. Спаяйте на плате схему рис. 3.4. Подключите к схеме блок питания для подачи постоянных напряжений смещения на базу Е_б и коллектор Е_к транзистора. Установите значения Е_к = 12 В, Е_б = 1 В по показаниям стрелочных приборов блока питания.

3. Вставьте в осциллограф флеш-память. Только после того как флеш-память вставлена, включите осциллограф. Измерьте при помощи осциллографа постоянное напряжение на базе U_б и коллекторе U_к транзистора относительно его эмиттера, соединенного с общей точкой. Используйте двухканальный режим работы осциллографа. Исходя из схемы рис. 3.4 и измеренных значенийU_б и U_к, рассчитайте падения напряжений на резисторах R₁ и R₂, а также токи в цепях базы I_б и коллектора I_к транзистора. Занесите результаты расчетов и измерений в отчет.

4. Повторите измерения и расчеты, проведенные в п. 3, для Е_б = 3 В и Е_б = 5 В, и занесите их результаты в отчет. Постройте по трем точкам график зависимости величины коллекторного тока I_к от величины тока базы I_б. Рассчитайте значение коэффициента передачи транзистора по току

 = I_к/I_б.

Сделайте выводы.

5. Спаяйте на плате схему простейшего усилительного каскада на исследуемом транзисторе, изображенную на рис. 3.6. Зарисуйте данную схему в отчет.

Рис. 3.6. Схема исследования усилительного каскада на транзисторе МП111

Подготовьте генератор к работе, следуя указаниям, приведенным на стр. 37-38.

Подключите к схеме, согласно рис. 3.6 блок питания, генератор и осциллограф, установив напряжение коллекторного питания Е_к = 12 В, частоту входного гармонического сигнала f = 20 кГц, амплитуду входного сигнала U_m вх = 0,1 В.

6. Измерьте при помощи осциллографа амплитуду выходного гар­монического сигнала усилителя U_m вых, снимаемого с коллектора транзистора через разделительный конденсатор С₂. Наблюдайте на экране осциллографа одновременно входной и выходной сигналы усилителя, используя два канала. Сохраните изображения осциллограмм входного и выходного сигналов на внешней флеш-памяти⁴. Рассчитайте коэффициент усиления каскада по напряжению на заданной частоте входного сигнала (f = 20 кГц):

K_U = U_m вых / U_m вх. (3.1)

Сравните подученное значение с теоретически ожидаемым значением определяемым для данной схемы формулой

. (3.2)

Занесите результаты расчетов и измерений в отчет. Сделайте выводы.

7. Отключите источник питания и замените резисторR₆ = 240 Ом на резистор R₇ = 510 Ом. Проведите измерение коэффициента усиления каскада по напряжению при той же частоте входного сигнала (f = 20 кГц) и при той же его амплитуде (U_m вх = 0,1 В). Сравните полученное значение K_U с теоретически ожидаемым, а также с результатом предыдущего измерения (в п. 6). Занесите результаты расчетов и выводы в отчет.

8. Установите амплитуду гармонического сигнала на входе усилителя равной U_m вх = 0,1 В. Наблюдайте на экране осциллографа одновременно входной и выходной сигналы усилителя, используя два канала. Изменяйте амплитуду входного сигнала, пока не увидите ограничение выходного. Сохраните изображения осциллограмм входного на внешней флеш-памяти. Сделайте вывод о характере искажений сигнала и о возможностях использования данной схемы в качестве усилителя-ограничителя. Занесите результаты в отчет.

9. Покажите отчет преподавателю.

10. Распаяйте схему, выключите измерительные приборы и паяльник, сдайте радиодетали.

Контрольные вопросы

1. Как влияет тип биполярного транзистора (p–n–p или n–p–n ) на схему его включения?

2.Что такое коэффициент передачи транзистора по току? Как он может быть измерен?

3. Что такое коэффициент усиления каскада по напряжению? Как он может быть измерен?

4. Как зависит коэффициент усиления транзисторного каскада от сопротивления резистора, стоящего в цепи эмиттера?

5. Как зависит коэффициент усиления транзисторного каскада от сопротивления резистора, стоящего в цепи коллектора?

6. Изобразите осциллограмму напряжения на коллекторе транзистора в схеме усилительного каскада при подаче на вход схемы гармонического сигнала. Какие изменения произойдут в осциллограмме, если сопротивление резистора, стоящего в цепи коллектора, увеличится?

7. Для чего в схеме усилительного каскада присутствуют разделительные конденсаторы C₁ и C₂?

8. От чего зависит уровень ограничения сигнала на выходе схемы усилителя-ограничителя?

9. Как ведет себя напряжение на коллекторе транзистора усилительного каскада, если напряжение на его базе увеличивается?

10. Может ли данный усилительный каскад на биполярном транзисторе усиливать постоянное напряжение, поданное на его вход?