4. Зняття вах діодів і стабілітронів

З ДОПОМОГОЮ ХАРАКТЕРІОГРАФА IV ANALYZER

У бібліотеці Instruments середовища MS10 є будівник ВАХ діодів і транзисторів (IV ANALYZER). Підключивши за допомогою перемикача А відповідні висновки діода VD або стабилитрона VC до входів приладу XIV1 (рис. 21.7) і задавши граничні значення вхідної напруги в закладці, яка відкривається командою Sim. Param (Simulate Parameters), потрібно запустити програму моделювання ВАХ, клацнувши мишею на кнопці середовища МS10.

 Як приклад на рис. 21.7 представлений робочий ділянку ВАХ стабілітрона VC типу 1N4747A з напругою пробою Ucm..min = - 20 В і заданими межами напруги: Start:

U = -20,1 В; Stop: U = -19 В; Increment = 2 мВ. Встановлення межі при моделюванні автоматично збільшуються. Змінюючи межі напруги, можна змоделювати і дослідити окремі ділянки ВАХ діодів і стабілітронів. Координати точок ВАХ зручно визначати за допомогою візирної лінії, переміщаючи її в

горизонтальному напрямку.

Координати точки перетину ВАХ стабілітрона візирної лінією виводяться в нижньому рядку вікна приладу XIV1 (див. Рис. 21.7): напруга на стабілітроні Ucm = - 20 В і струм Icm  -14 мA.

НАВЧАЛЬНІ ЗАВДАННЯ І МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До ЇХ ВИКОНАННЯ

Завдання 1. Запустити лабораторний комплекс Labworks і клацнути мишею на команді Lr21. Клацаючи мишею на відповідних кнопках і заставках меню користувача інтерфейсу комплексу Labworks, вивчити "Теоретичні відомості ..." і розрахувати за формулами (див. Табл. 21.1) значення параметрів компонентів схеми (рис. 21.1) для їх подальшої установки при моделюванні схеми. Запустити програму MS10, клацнувши мишею на команді Експеримент меню комплексу Labworks. Занести в поля табл. 21.1 електронної зошити розраховані значення параметрів компонентів схеми (рис. 21.1). Зібрати схему (рис. 21.1) випробування віртуального діода VD на робочому полі середовища MS10 або відкрити файл 21.1.ms10.

Таблиця 21.1

Варіант N	Е2, В	Uобр, В	Iобр, мкА	Е1, В	Uпр, В	Iпр, мА	Прийняти Iпр.ном = = Е1/(R1 + Rпр.дин) = …, А, где Е1 = 2 В
1…15	100 + N = …	0,1Е2 = …		0,5
		0,2Е2 = …		0,75
		0,3Е2 = …		1
16…30	100  N = …	0,5Е2 = …		1,25
		1,0Е2 = …		1,5
R2 = R1 = 2 Oм				1.75
				2

Клацнути два рази мишею спочатку на зображенні джерела напруги Е2 і встановити значення Е2, потім на зображенні джерела Е1 і встановити значення Е1 = 2 В, і нарешті на зображенні діода VD. У вікні діода вибрати команду Edit Model, а в її закладках виділити і встановити (відповідно до варіанту N) наступні параметри (рис. 21.8):

• RS (пряме динамічний опір R_пр.дін, наприклад 4 Ом);

• Bv (напруга пробою U_обр.max = 100 + N, B (для варіантів 1 ... 15) і U_обр.max = 100 + N, В (для варіантів 16 ... 30)).

Примітка. Розгорнуті назви виведених параметрів компонентів схем можна знайти в описі програмного середовища MS10 (Multisim^ТМ Component Reference Guide).

Значення параметрів компонента можуть бути змінені і записані як в паспорт даного компонента (Change Part Model), так і в паспорти всіх аналогічних компонентів (Change All Models) (див. Рис. 21.8, внизу). Вихідні значення параметрів відновлюються після клацання мишею на кнопці команди Restore.

Зняття зворотної гілки ВАХ діода рекомендується проводити при змінені напруги на його аноді від -1,1 U_обр.max до 0, а прямої гілки (в тому числі і стабілітрона) - від 0 до U_пр = 0,75 ... 1,0 В.

Після запуску програми MS10 (клацання мишею на кнопці меню середовища MS10) зняти показання приладів і занести їх в табл. 21.1 електронної зошити звіту. Методика зняття ВАХ діода описана в розділі "Теоретичні відомості ...". За даними експерименту побудувати графік зворотної та прямої гілки ВАХ діода.

Скопіювати зображення схеми з показаннями приладів при Е1 = 1 В на сторінку звіту.

Для моделювання зворотної та прямої гілок ВАХ діода за допомогою характеріографа ХIV1 (див. Рис. 21.7) рекомендується встановити межі напруги [U_{обр max}, 2 В]. Вікно з результатами моделювання ВАХ віртуального діода VD наведено на рис. 21.9. Переміщаючи візирну лінію у вікні, помічаємо, що пробій діода відбувається при U_обр.max -100 В. При моделюванні тільки прямої гілки ВАХ діода доцільно задати межі напруги [-2 В, 2 В] (рис. 21.10).

Записавши значення координат точок перетину візирної лінії з прямою гілкою ВАХ (див. Нижній рядок на рис. 21.10), визначити статичну R_пр.cт і динамічне R_пр.дін опору діода, скориставшись формулами (див. Рис. 21.2).

Завдання 2. Зібрати схему випробування стабілітрона (рис. 21.11, а) або відкрити файл 21.11.ms10. Згідно варіанту завдання (див. Табл. 21.2) вибрати в бібліотеці Zener тип стабілітрона VC, розрахувати і встановити

параметри елементів схеми. З цією метою:

- після подвійного клацання мишею на зображенні стабілітрона VC у вікні клацнути мишею на кнопці команди Replace (Замінити), потім послідовно на кнопках команд або заставок Diodes / -Zener / /1N47..А/Detail Report, де 1N47..А тип стабілітрона (рис. 21.12). Виписати із зазначених еліпсами закладок значення напруги пробою (Vz) стабілітрона і струму (Iz), наприклад для типу 1N4747А U_ст.min = 20 В і струм I_ст.min = 12,5 мА, і занести їх в табл. 21.2;

-послідовно клацаючи мишею на елементах схеми, встановити в відкриваються вікнах параметри (Value) інших елементів схеми (рис. 21.11): ЭДС джерела Е₁ = Е₂ = 2U_{стном}  40 В, где U_{стном} 1,001U_стmin; опір баластного резистора R_b U_{стном}/I_ст._ном = = 20,02/(37,510^-3)  530 Ом, где I_ст._ном  3I_ст._min. Прийняти опір навантаження R_п = 2 кОм;

- запустити програму MS10. Скопіювати зображення схеми (рис. 21.11, а) на сторінку звіту;

- змінюючи вхідний напруга Uвх на 10% (від 0,95 до 1,05Е1), занести показання приладів V2 і A2 в табл. 21.2 і визначити:

- зміна напруги на навантаженні (у відсотках) за формулою

Де U_{стном} = (U_ст2 + U_ст1)/2; - динамічний опір стабілітрона

Розрахуємо значення U% та R_ст.дин занести в табл. 21.2;

Таблиця 21.2

Варі- анті	Тип стабілітрона	Ucm.min В	Icm.min, мА	Ucm.ном, В	Uвх = = 0,95Е1, В				Uвх = =1,05Е1, В
1…30	1N4731А… 1N4760А	…	…	…		Ucm1, В …	Icm1, мА …	Ucm2, В …		Icm2, мА …
N = …	1N47…A					Uст, % …		Rст.дин, Ом …

- встановити перемикач Q в праве положення, запустити програму, встановити візирну лінію на екрані осцилографа ХSC1 наближено на максимальне значення позитивної напівхвилі синусоїдальної напруги (див. Рис. 21.11, б) і переконатися, що напруга на навантаженні обмежено по амплітуді рівнем напруги U_ст.ном .

Завдання 3. Відкрити схемний файл 21.13.ms10 або зібрати схему випробування тиристора VS типу 2N2573 (рис. 21.13), що містить, крім джерел постійного Е1 і синусоїдального Е2 напруги, генератор Е3 прямокутних імпульсів з регульованим часом затримки (Delay Time) імпульсів tз , тривалістю імпульсів (Pulse Width) (задана тривалість t_и = 1 мс) і періодом (Period) Т (заданий період Т = 10 мс); датчик струму INUT (джерело напруги, керований струмом: при коефіцієнті передачі INUT k = 1 Ом значення вихідної напруги в вольтах дорівнює значенню струму в амперах; наприклад, значення напруги 19,465 В

(Chanel_B, див. Рис. 21.13, справа) дорівнює значенню протікає через тиристор струму 19,465 А, а напруга на відкритому тиристорі (Chanel_А) U_а = 1,071 В); два реле часу Rele1 і Rele2 (два перемикача з програмованим часом перемикання для завдання затримки (0 sec) і тривалості (0,05 sec) виведення результатів моделювання (осциллограмм) на екран осцилографа XSC1); резистор R1 c опором 2 Ом, ограничивающем током відкритого тиристора, і потенціометр R2 для завдання струму відмикання тиристора.

Значення параметрів номінованого тиристора VS типу 2N2573 наведені у вікні (рис. 21.14), де:

• VDRM = 2.5e + 1 (напруга відмикання U_от = 25 B);

• IDRM = 1e-5 (зворотний струм I₀ = 10 мкА);

• ITM = 2e + 1 (допустимий струм анода I_a.max = 20 A);

• VTM = 1.1e + 0 (напруга на відкритому тиристорі U_пр = 1,1 B);

• IH = 1e-2 (струм утримання I_уд = 10 мА);

• VGT = 7e-1 (керуюча напруга U_у = 0,7 В на відкритому тиристорі);

• IGT = 4e-2 (струм керуючого електрода I_У = 40 мА).

При визначенні напруги відмикання діністора (тиристора VS при напрузі U_у = 0) потрібно прийняти ЕРС Е1 = 40 ... 50 В. З аналізу ВАХ даної моделі діністора (рис. 21.15), знятої за допомогою приладу XIV1, випливає, що напруга відмикання діністора U_оm  37,4 В, хоча в паспортних даних цієї моделі зазначено U_от = 25 B.

 Скопіювати зображення схеми (рис. 21.13) на сторінку звіту.

Встановити перемикач Q (див. Рис. 21.13) в праве положення, замкнути ключ S, послідовно задавати час затримки t_з = 1; 4 і 7 мс імпульсів управління U_у генератора Е₃ і замалювати (або скопіювати) на сторінку звіту осцилограми напруги u_а і струму І_а тиристора.

Як приклад на рис. 21.16 наведені осцилограми напруги u_а і струму І_а тиристора при часу затримки керуючого імпульсу t_з = 5 мс (вугіллі відмикання  = 90) по відношенню до початку наростання анодного синусоїдальної напруги з періодом Т = 20 мс. Виведені в середньому вікні цифри (нижче

осциллограмм напруги і струму на рис. 21.16) є координати точок осциллограмм, в яких їх перетинають візирні лінії. Кнопки та поля, розташовані внизу вікна осциллограмм, призначені для вибору режимів роботи каналів А і В введення сигналів, зміщення графіків кривих залежностей по осях Х і Y, а також масштабів як горизонтального розгорнення променів, так і посилення вхідних сигналів.

Примітка. При вимірюванні віртуальними приладами середовища МS10 несинусоїдальних величин, якими є напруга і струм тиристора при куті відмикання   0, слід мати на увазі, що їх свідчення в режимі АС будуть наближеними, оскільки ці прилади змодельовані на вимірювання діючих значень синусоїдальних величин.

Хід роботи:

1. Повторити конспект (теоретичні Відомості).

2. Отримати допуск до роботи.

3. Провести відповідні експеримент. Заповнити протокол та Скласти звіт по практичній роботі.

4. Зробити Висновки по отриманий діаграмам.

5. Відповісті на запитання для самоперевіркі.

Лабораторна робота 11

Тема: «Біполярні та польові транзистори»

Мета роботи: Зняття й аналіз вхідних і вихідних характеристик біполярного транзистора в схемі з загальним емітером і визначення по ним його h-параметрів; дослідження вихідних характеристик польового транзистора в схемі із загальним витоком і побудова його стоко-затворної характеристики.

Транзистор - це напівпровідниковий прилад, призначений для усі¬ленія, генерування та перетворення електричних сигналів в широкому діапазоні частот (від постійного струму до десяти гігагерц) і потужності (від десятків милливатт до сотень ват).

Розрізняють біполярні транзистори, в яких використовуються кристали n- і p-типу, і польові (уніполярні) транзистори, виготовлені на кристалі германію або кремнію з одним типом провідності.