лб5 / klab.rabote5
.docxК лабораторной работе № 5
К сожалению, пока нам доступен текст работы № 5 только в виде слайдов. Она посвящена исследованию работы биполярного транзистора в режимах насыщения и отсечки. Также в работе исследуется простейшее устройство, на котором основана вся цифровая техника, называемое электронным или транзисторным ключом.
Работа очень простая по исполнению, она содержит всего два пункта. Первый пункт выполняется на постоянном токе. Второй пункт выполняется на переменном токе в импульсном режиме. Внимательно изучите текст работы.
Пояснения к тексту первого пункта, пожалуй, не требуется за исключением одного момента. Какую точку на выходной характеристике считать граничной между режимами насыщения и активным? Можно использовать простой критерий: полагать, что режим насыщения соответствует начальному крутому практически линейному участку характеристики. Транзистор начинает переходить в активный режим, когда нарушается линейность выходной характеристики.
По второму пункту необходимо некоторые моменты пояснить. Во-первых, в схеме на рис. 5.2 в качестве источника импульсного сигнала используется хорошо знакомый нам генератор низкой частоты. Часто вместо него студенты пытаются использовать имеющийся на лабораторном модуле генератор импульсов. Но, он для данной работы не годится и используется редко.
Во-вторых, для определения размаха импульсов входного и выходного сигналов и определения уровней напряжения, соответствующих логическим нулю и единице, необходимо знать цену деления вертикальной шкалы для каждого из каналов осциллографа. Для этого на слайдах № 1 и 3 показаны положения переключателей «Вольт/дел» обоих каналов. Размах импульсов и уровень логической единицы определяется при максимальной цене деления, равной 5 В (см слайд № 2). Следует отметить, что уровень логической единицы определяется напряжением источники питания в коллекторной цепи и соответствует закрытому (выключенному) состоянию ключа. В этом состоянии ключа транзистор находится в режиме отсечки. В открытом (включенном) состоянии ключа транзистор находится в режиме насыщения, и напряжение на его выходе, как видно из граф. 5.1, очень низкое. Для того, чтобы его измерить, т.е. определить уровень логического нуля, нужно существенно уменьшить цену деления (см. слайды № 3 и 4).
Важно обратить внимание на фазовые соотношения между импульсными входным и выходным сигналами (см. слайд № 2). Это позволит определить какую логическую функцию выполняет ключ.
Наконец, очень важно отметить еще один момент. Сравнивая схемы усилительного каскада (рис. 4.1) и электронного ключа (рис. 5.2), невозможно не заметить, что это, по существу, одна и та же схема. Вся разница в режимах работы (положении рабочей точки и величины входного сигнала). В усилителе точка покоя выбирается посредине падающего крутого участка передаточной характеристики, а амплитуда входного сигнала задается очень маленькой, чтобы рабочая точка не выходила за пределы этого линейного участка (см. граф. 4.1). Транзистор при этом находится в активном режиме. В ключе нет одной точки покоя. Можно условно говорить о двух устойчивых точках, соответствующих закрытому и открытому состояниям ключа. В первом случае транзистор находится в режиме отсечки. На граф. 4.1 эту точку не показать, т.к. она соответствует напряжению база-эмиттер близкому к нулю. Вторая точка соответствует режиму насыщения, и такую точку можно показать на упомянутом графике, например, при напряжении база-эмиттер равном 0,7 В. При этом переключается ключ из одного устойчивого состояния в другое огромным импульсным сигналом, размах которого с учетом падения напряжения на резисторе в базовой цепи может достигать 10 В. Следует также заметить, что в процессе переключения ключа из одного устойчивого состояния в другое рабочая точка обязательно проходит через крутой падающий участок передаточной характеристики. При этом транзистор находится в активном режиме.