ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ: ЗАДАНИЕ

1. Соберите схему транзисторного ключа на n-p-n транзисторе с общим эмиттером (рис. 1). В этой схеме ток базы регулируется переменным резистором R2Б, а измеряется с помощью постоянного резистора – токового шунта R1Б. Ток коллектора будет вычисляться через падение напряжения на коллекторном резисторе RК.

Рис. 1. Схема для измерения параметров транзисторного ключа на биполярном n-p-n транзисторе в статическом режиме

2.Подключите к точке UR1Б (то есть к точке между переменным резистором R2Б и постоянным резистором R1Б) первый канал осциллографа, к выходу схемы UВЫХ (к коллектору транзистора) – второй канал. Включите питание схемы, установив UП = 12 В.

3.Снимите зависимость тока коллектора от тока базы, измеряя при помощи осциллографа (в режиме измерения среднего значения напряжения «Mean») падение напряжения на резисторах R1Б и RК при различных значениях тока базы (табл. 1). Ток базы регулируется при помощи вращения ручки переменного резистора R2Б. Сделайте 5-6 измерений в активном режиме, когда ток коллектора зависит от тока базы и напряжение на выходе сильно отличается от нуля.

4.Найдите момент перехода схемы в режим насыщения, когда ток коллектора перестанет зависеть от тока базы и на выходе установится практически постоянное напряжение UКЭ НАС, равное 0.2-0.3 В. Сделайте 5-6 измерений в режиме насыщения. Если получить нужное количество точек в одном из режимов не удается (ток базы слишком велик или слишком мал), измените в нужную сторону сопротивление резистора R1Б (но оно не должно быть меньше 1 кОм!) и снимите часть точек при новом значении этого сопротивления. Запишите новое значение сопротивления резистора R1Б.

Табл. 1. К определению зависимости тока коллектора от тока базы

UR1Б

UК = UВЫХ

5.Для измерения временны́х характеристик ключа соберите схему, в которой в качестве источника управляющего сигнала используется генератор (рис. 2). В качестве RБ используйте резистор сопротивлением 10 кОм. Необходимо настроить генератор таким образом, чтобы на выходе возникли прямоугольные униполярные импульсы амплитудой 5 В. Для этого установите значение выходной амплитуды 5 В и задайте положительное смещение (постоянную составляющую сигнала), равное 2.5 В. Задайте частоту выходного сигнала, равную 1 кГц.

6.Подключите к выходу генератора первый канал осциллографа, к базе транзистора UБ

–второй канал, а к выходу схемы UВЫХ (к коллектору транзистора) – третий канал. Установите масштаб по оси времени 250 мкс в клетке, включите питание стенда и выход генератора. Настройте синхронизацию осциллографа, добившись неподвижной картинки на экране

осциллографа. Убедитесь в работоспособности схемы, наблюдая входной и выходной сигналы (прямоугольные импульсы с разностью фаз в половину периода).

Рис. 2. Схема для измерения временны́х параметров ключа на биполярном транзисторе

7.Включите режим синхронизации осциллографа по фронту сигнала в первом канале. Увеличьте масштаб оси времени таким образом, чтобы можно было наблюдать за процессом открытия транзистора. При помощи вертикальных курсоров измерьте время задержки включения tЗД и длительность фронта tФ. Сфотографируйте осциллограмму процесса включения (открытия) ключа. Результат измерений tЗД и tФ занесите в таблицу (табл. 2).

8.Включите режим синхронизации осциллографа по срезу сигнала в первом канале, при необходимости отрегулируйте масштаб по оси времени (процесс закрытия ключа обычно занимает больше времени, чем наблюдавшийся вами ранее процесс открытия). Измерьте время рассасывания носителей tРАС и длительность среза tСП. Сфотографируйте осциллограмму процесса выключения (закрытия) ключа. Результат измерений tРАС и tСП занесите в таблицу (см. табл. 2).

9.Повторите измерения для других номиналов резистора RБ, указанных в табл. 2. Фотографировать осциллограммы для других значений сопротивления этого резистора, отличных от 10 кОм, не нужно.

10.Соберите схему транзисторного ключа с форсирующим конденсатором (рис. 3). В качестве RБ используйте резистор сопротивлением 10 кОм.

11.Повторите наблюдения и измерения согласно п.п. 7 и 8 для схемы ключа с форсирующим конденсатором. Сопротивление резистора RБ изменять не нужно. Пронаблюдайте форму сигнала на базе транзистора (второй канал осциллографа), убедитесь в наличии выбросов отрицательной полярности UБ–.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ: ШАБЛОН ОТЧЕТА

Составьте отчет по лабораторной работе, включив в него перечисленное

вшаблоне ниже.

1.Измерение параметров транзисторного ключа в статическом режиме

Из результатов эксперимента определите граничный ток IБ ГР – значение тока базы, при котором транзистор переходит в режим насыщения. Для каждой точки, полученной в активном режиме, рассчитайте коэффициент усиления транзистора β = IК / IБ. Для каждой точки, полученной в режиме насыщения, рассчитайте коэффициент насыщения транзистора

KНАС = IБ / IБ ГР).

Минимальное измеренное падение напряжения на открытом транзисторе:

UКЭнас = UК = ________ мВ.

Примеры расчетов:

IБ = (UП – UR1Б) / R1Б = (______ – _______) / _________ = __________ мА.

Добавьте еще 2-3 примера, на ваш выбор.

Рис. 1. Зависимость тока коллектора от тока базы в схеме с общим эмиттером

По оси X откладываем IБ, по оси Y – IК; на графике отметьте точку

IБ = IБ ГР.

Рис. 1. Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях простого ключа на биполярном транзисторе: процесс открытия

Рис. 2. Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях простого ключа на биполярном транзисторе: процесс закрытия

Рис. 3. Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях ключа с форсирующим конденсатором: процесс открытия

Рис. 4. Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях ключа с форсирующим конденсатором: процесс закрытия

Рис. 5. Осциллограмма напряжений на коллекторе транзистора, управляющего реле с защитным диодом

Амплитуда выброса напряжения на коллекторе относительно цепи питания = ____ В. Это значение хорошо [плохо] согласуется со значением падения напряжения на p-n переходе защитного диода (___ В).