УТС 5 семестр / 3лаба
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра САПР
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Схемотехника»
Тема: Функциональные узлы на базе транзисторов
Студенты гр. 8391 |
|
Орещенко Н.В. |
|
|
Перевертайло Д.А. |
|
|
Петрухина М.С. |
Преподаватель |
|
Андреев В.С. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы.
Ознакомиться с принципами работы биполярных транзисторов в ключевом режиме на примере схемы симметричного мультивибратора. Исследовать свойства симметричного мультивибратора.
Задачи.
1) Построить компьютерную модель симметричного мультивибратора в среде NI Multisim;
2) Исследовать влияние параметров схемы симметричного мультивибратора на выходной сигнал при помощи виртуального осциллографа;
3) Собрать схему симметричного мультивибратора из реальных компонентов на макетной плате учебной станции NI ELVIS;
4) Повторить пункт 2, используя учебную станцию NI ELVIS;
5) Сравнить полученные результаты исследований компьютерной модели и макета, сделать выводы по проделанной работе.
Основные теоретические положения
Транзистор — это электронный прибор, имеющий три вывода (рис. 1). Различают транзисторы n-p-n и p-n-p - типа. Транзисторы n-p-n - типа подчиняются следующим правилам (для транзисторов p-n-p - типа правила сохраняются, но следует учесть, что полярности напряжений должны быть изменены на противоположные): электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный).
Биполярный транзистор — электронный прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.
Рис
1. Условные обозначения транзистора и
маленькие транзисторные модули.
1. Построить компьютерную модель симметричного мультивибратора в среде NI Multisim;
Рис.2.
Схема симметричного мультивибратора.
2. Исследовать влияние параметров схемы симметричного мультивибратора на выходной сигнал при помощи виртуального осциллографа;
Рис. 3. Осциллограмма смоделированного выходного сигнала.
В симметричном мультивибраторе номиналы элементов каждого из двух плеч абсолютно одинаковы: R2=R4=3.9 Ом (резисторы коллектора), R1=R3=150 Ом (резисторы базы), C1=C2=1мкФ. Также стоит отметить, что резисторы коллектора подбираются таким образом, чтобы быть во много раз меньше резисторов, подсоединённых к базе транзистора (R2,R4 << R1,R3).
Если посмотреть на осциллограмму выходного сигнала симметричного мультивибратора, то легко заметить, что прямоугольные импульсы и паузы между ними одинаковы по времени (скважность = 1/2).
Резисторы в коллекторных цепях транзисторов не влияют на параметры импульсов, и их номинал подбирается в зависимости от типа применяемого транзистора.
Примерная частота колебаний симметричного мультивибратора легко высчитывается по несложной формуле:
где f - частота в герцах (Гц), С = C1 = C2 - ёмкость в фарадах (Ф) R = R1 = R3 - сопротивление в омах (Ом).
Подставляем в формулу, выполняем действия и получаем следующую частоту:
Рассчитаем частоту, которую получили в NI Multisim:
Стоит отметить, что данная схема не будет работать в идеальных условиях, так как необходимо, чтобы один конденсатор заряжался быстрее другого для открытия одного из транзисторов и начала колебательного процесса.
В случае сборки асимметричного мультивибратора, можно будет наблюдать на коллекторе одного из транзисторов изменение отношения длины импульса по отношению к длине периода (скважности).
Выводы
В данной работе мы ознакомились с принципами работы биполярных транзисторов в ключевом режиме на примере схемы симметричного мультивибратора. Были исследованы свойства симметричного мультивибратора. Имеются определенные различия теоретической и практической частоты 4.806 кГц и 6.713 кГц соответственно, которые объясняются характеристиками транзисторов.