Eln1_MS9

2.3. Прямая ветвь вольтамперной характеристики диода

Вызовите пакет анализа электронных схем Electronics Work Bench Multisim v9

Соберите схему рис. 7 для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики (ВАХ) диода. Диод выбираете из библиотеки реальных компонент Place Diode

. Источник постоянного напряжения выберите из группы Show Power Source

. Напряжение источника Е установите равным 50В для диодов с допустимым прямым током до двух ампер и 100В для диодов с бóльшим током, сопротивление

Рис. 7. Схема для снятия прямой ветви ВАХ диода

Включите режим моделирования – кнопка . После установления показаний приборов выключите процесс моделирования (кнопка ). Если правильно определены значения резисторов и установлено напряжение источника, то ток через диод должен иметь значение около 1мА. Постепенно уменьшая величину сопротивления резистора R2 снимите ВАХ прямой ветви диода. Рекомендуется очередное значение сопротивления определять делением предыдущего на два. Для диода с допустимым прямым током 1,0А при Е=50В следует установить значение R2=50кОм. Следующее значение 50/2=25кОм, затем 12кОм и т.д.. до значения, при котором ток через диод будет около 1А (от 0,9А до 1,0А). Не старайтесь точно устанавливать рекомендуемые значения – используйте две значащие цифры.

11

12

Если все параметры заданы правильно, то будет выведена таблица с результатами подобная приведенной ниже. В таблице отображены значения напряжения на диоде (@dd1[vd]) при установленном токе для температур 27оС и 60оС.

Повторите измерения для второй вершины характеристического треугольника. Запишите полученные результаты в таб. 3. Определите прямое дифференциальное

25. Определение обратных тока и сопротивления диода

Operating Point. Затем перейдите на вкладку Output, нажмите клавишу More и за-

тем ставшую доступной кнопку . Из выпадающего списка Parameter выберите ток диода id и нажмите ОК. Щелчком ЛКМ выделите обозначение тока @dd1[id] и нажав клавишу Add перенесите обозначение в пра-

вое окно . Нажмите кнопку Simulate.

Воткрывшемся списке будут приведены значения тока через диод (@dd1[id]) при обратном напряжении 5В для температур 27оС и 60оС.

Вприведенном примере при температуре 27оС обратный ток через диод равен 10нА, при температуре 60оС – 98мкА или 0,098мА.

2.5.Содержание отчета

По результатам работы для каждого из исследованных диодов заполните таб.4.

13

Таблица 4

Отчет должен включать следующие разделы:

-цель работы, справочные параметры исследуемых диодов, необходимые пояснения;

-схемы для снятия прямой ветви ВАХ;

-графики прямой ветви ВАХ диодов для температуры 27оС;

-определение прямого дифференциального сопротивления диодов rд=ΔUПР/ΔIП для нормальной и повышенной температур;

-определение прямого статического сопротивления диодов R=UПР/IПР, в одной из вершин характеристического треугольника, сопротивление определить для нормальной и повышенной температур;

-определение обратного сопротивления диода при Uобр=5В для нормальной и повышенной температур;

-Выводы по результатам работы.

Параметры диодов

Параметры диодов приведены в таб. 5.

Таблица 5

3. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

2.1. Цель работы

Изучить работу биполярного транзистора при его включении по схеме с общим эмиттером в статическом режиме. Определить его параметры при нормальной и повышенной температурах.

2.2. Домашнее задание

Запишите справочные данные транзистора в таб. 6.

Таблица 6

2.3.Порядок выполнения работы

1.Соберите схему рис. 11. На схеме Ib – источник тока для питания базовой

цепи, выбираете из меню компонент Place Source , группа Signal_Current, элемент DC_CURRENT. ЕК – источник коллекторного напряжения выбираем из того же меню, элемент DC_POWER. В цепь базы транзистора включен вольтметр Ube для измерения напряжения между базой и эмиттером транзистора, в цепь коллектора - амперметр для измерения тока коллектора IК. Установите сопротивление амперметров равным 0,01 Ом, вольтметра – 10 МОм.

Так как вольтметр имеет большое собственное сопротивление, то можно пренебречь протекающим через него током и полагать, что ток базы транзистора равен току источника Ib. Напряжение между коллектором и эмиттером UКЭ будем полагать равным Ek, так как падением напряжения на малом собственном сопротивлении амперметра можно пренебречь.

Рис. 11. Схема для снятия характеристик транзистора

15

Из меню реальных компонент Place Transistor выберите транзистор заданного типа. Запишите его параметры.

Вменю Simulate/Interactive Simulation Settings/ в окне

выберите вкладку Analysis Options и щелчком ЛКМ выберите значение . Нажмите кнопку Customize. В открывшемся

и затем ОК. После этого в окне

щелчком ЛКМ выберите значение и нажмите ОК.

Установите ток источника тока Ib равным 10 мкА, напряжение ЕК равным 5 В. Включите режим моделирования и убедитесь, что схема работает.

2. Снимите входную (базовую) характеристику транзистора Iб = f(UбЭ) при UКЭ = 5В. При снятии входных характеристик удобно задавать значения тока базы и измерять напряжение между базой и эмиттером UбЭ. Ток базы изменяете от 1 - 2 мкА до величины, при которой ток коллектора составит около 20мА (от 15мА до 25мА). Рекомендуются значения тока базы 1мкА, 2 мкА, 5 мкА, 10 мкА и т.д. По результатам измерений заполните строку таб. 7 (строка Uкэ=5В). В последнем столбце запишите ток коллектора при максимальном значении тока базы.

Повторите измерения для Uкэ=1В и Uкэ=0В. Для получения значения напряжения UКЭ = 0В отключите коллектор транзистора от источника ЕК и замкните его на общую шину.

Постройте графики статических входных (базовых) характеристик. Определите h11-параметр транзистора. Для этого на середине линейного участка входной характеристики, соответствующей напряжению UКЭ = 5 В, постройте характеристический треугольник. Определите h11 = UбЭ/ Iб. Вершины треугольника должны совпадать со значениями в таб. 7.

Снимите входную (базовую) характеристику транзистора Iб = f(UбЭ) при UКЭ = 5В и температуре окружающей среды 60оС.

Установите ток базы 2мкА. Затем выберите в меню анализа опцию Simulate/Analyses/Temperature Sweep, задайте начальное и конечное значения темпера-

16

туры равное 60oC. В выпадающем списке Analysis to sweep выберите вариант DC Operating Point. Затем перейдите на вкладку Output, нажмите клавишу More и ставшую доступной кнопку . Из списка Parameter выберите напряжение база-эмиттер vbe и нажмите ОК. Перенесите обозначение @qvt[vbe] в

окно и нажмите кнопку Simulate.

В открывшемся окне будет показано значение напряжения база-эмиттер при заданной температуре и установленном значении тока базы.

Повторите измерения для остальных значений тока базы. При этом не нужно выполнять предварительные установки параметров – достаточно для очередного значения тока выбрать в меню анализа опцию Simulate/Analyses/Temperature Sweep и нажать кнопку Simulat. Занесите полученные результаты в последнюю строку таб. 6 и нанесите их на графики статических входных (базовых) характеристик. Определите значение h11 = UбЭ/ Iб. при температуре 60оС.

3. Снимите семейство выходных статических характеристик IК = f(UКЭ) при Iб = const. Предварительно нужно определить значения токов базы Iб, при которых будете снимать характеристики. Выберите приращение тока базы Iб=(0,8Iбmax)/5 (значение Iбmax равно максимальному току базы, установленному при снятии базовых ВАХ). Рекомендуется взять ближайшее меньшее значение Iб кратное 5мкА. Выходные характеристики снимите при токах базы Iб= Iб, 2 Iб, 3 Iб, 4 Iб,

5 Iб. При Iб = Iб напряжение UКЭ изменяете от нуля до UКЭдоп (но не более чем до 20 В). При Iб = 5 Iб - от нуля до 5В, при Iб = 4 Iб – до 10В. Результаты измерений занесите в таб. 8. Во второй столбец записываете значения тока базы.

При всех режимах рассеиваемая на коллекторе транзистора мощность не должна превышать допустимую для данного транзистора (UКЭ ·IК < PКmax).

60Iб=2 Iб Iб=3 Iб

Определите значения тока коллектора при температуре 60оС и напряжениях UКЭ равных 2В, 5В и 10В, токах базы 2 Iб и 3 Iб. результаты занесите в таб. 7. Ме-

17

тодика получения значений при температуре, отличающейся от 27оС, приведена выше. Выходной параметр – ток коллектора в списке Parameter обозначен как ic,

ав окне как @qvt[ic].

4.Измерьте обратный ток коллекторного перехода IК0 при UКЭ = 5 В. Для этого отключите базу транзистора от источника тока базы и замкните ее на общую шину. Прибор в коллекторной цепи покажет значение обратного тока. Измерения выполните для температур 27оС и 60оС.

5.Постройте графики статических выходных (коллекторных) характеристик. Определите параметры транзистора h22 и h21.

На линейном участке выходной характеристики, соответствующей току базы

Iб = 3 Iб, постройте характеристический треугольник и определите параметр h22 = IК/ UКЭ. Вершины треугольника должны совпадать со значениями в табл. 7 (рекомендуется взять значения UКЭ 2 и 5 В или 5 и 10 В).

При напряжении на коллекторе UКЭ = 5 В определите параметр h21 = IК/ Iб

2.4. Содержание отчета

Отчет о работе должен содержать следующие разделы:

-цель работы, справочные параметры исследуемого транзистора, необходимые пояснения;

-схему исследования, определение Iбmax и Iб;

-таблицы с результатами измерений;

-графики входных и выходных характеристик с построенными на них характеристическими треугольниками;

-расчет h-параметров транзистора;

-выводы по результатам работы.

Справочные данные транзисторов

Справочные данные транзисторов приведены в таб. 10.

18

нанесите рабочую точку при UКРТ = (0,4 – 0,5)ЕК. Определите по характеристикам транзистора необходимый ток базы IбРТ и напряжение на базе UбЭРТ при этом токе.

Определите параметры делителя в цепи базы. Для этого задайте ток через ре-

зистор Rб1 IД = (4÷6)IбРТ, тогда Rб1 = (ЕК–UбРТ)/IД, Rб2 = UбЭРТ/(IД –IбРТ).

4.3. Порядок выполнения работы

1. Соберите схему усилительного каскада (рис. 13). Источник сигнала пере-

менного тока EC выбираете из группы Place Source , элемент AC Power. Источник постоянного тока Ек выбираете из той же группы, элемент DC Power.

В меню Simulate/Interactive Simulation Settings/ не вкладке Analysis Options и

выберите значение и режиме Customize на вкладке Global нажми-

Установите С1=10 мкФ, С2 =10 мкФ, RН = RК. В цепях базы и коллектора включите приборы для измерения постоянных токов Iб и IК и напряжений UБЭ и UКЭ. Эти приборы должны быть включены в режиме измерения постоянных токов (DC). Вольтметр для измерения напряжения на нагрузке Un должен быть включен в режиме измерения переменного напряжения (АС). Сопротивления вольтметров установите равными 10 МОм, амперметров –- 0,01 Ом. Канал B осциллографа (подключен к коллектору) включите в режим DC – он будет отображать постоянную и переменную составляющие сигнала, канал А – в режим АС – отображение

20