Физические основы электроники. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов специальности

4. Построить внешние характеристики выпрямительных схем Ud = f(Id)

для однополупериодной схемы (пять характеристик), для двухполупериодной схемы со средней точкой (пять характеристик), для мостовой схемы (пять за-

рактеристик).

5. Объяснить результаты измерений и дать критическую оценку всей проделанной работе.

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Объяснить достоинства и недостатки всех приведенных схем выпрям-

ления.

2. Объяснить работу однополупериодной схемы выпрямления при актив-

ной нагрузке.

3.Объяснить работу двухполупериодной схемы выпрямления со средней точкой. В чем преимущество этой схемы по сравнению с предыдущей?

4.Объяснить работу мостовой схемы выпрямления. Каковы преимуще-

ства и недостатки этой схемы?

5.какова роль емкостного фильтра в схемах выпрямления?

6.Что называется коэффициентом сглаживания фильтров?

7.Какова роль Г-образного фильтра, и каковы условия его применимо-

сти?

8.Объяснить работу П-образного фильтра.

9.Объяснить ход внешних характеристик при наличии:

а) чисто активной нагрузки без фильтра;

б) при наличии простого фильтра С-типа;

в) при наличии фильтра L-типа;

г) при наличии фильтра Г-типа (L-С-фильтр);

д) при наличии фильтра П-типа (С-L-С-фильтр).

21

10.Чем определяется значение максимального обратного напряжения в различных схемах выпрямления? Чему оно равно?

11.Какие изменения необходимо ввести в схему двухполупериодного вы-

прямителя со средней точкой, чтобы получить на нагрузке ту же величину вы-

прямленного напряжения Ud, что и в схеме однополупериодного выпрямителя? 12. Как зависит коэффициент сглаживания емкостного фильтра от вели-

чины сопротивления нагрузки Rн при неизменной величине емкости конденса-

ции фильтра Сф.

13.Нарисуйте известные вам схемы сглаживающих фильтров, назовите их.

14.Как изменится величина обратного напряжения на вентиле в схеме однополупериодного выпрямителя при включении П-образного C-L-C-

фильтра?

15.Чем обусловлено выпрямляющее действие полупроводникового диода?

16.Что называется коэффициентом пульсации выпрямленного напряже-

ния?

17.В каком из трех выпрямителей максимальное обратное напряжение на вентиле (Uобр.max) наибольшее? Почему?

18.Как изменится величина пульсации напряжения на нагрузке Rн, если увеличить емкость фильтра Сф?

19.Каким должно быть оптимальное соотношение емкостного сопротив-

ления С-фильтра и сопротивление нагрузки Rн.

6.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Гусев, Н.П. Электротехника [Текст] / Н.П, Гусев, К.В. Рогожин – М.:

Энергоатомиздат, 2010. – 572 с.

2. Блинцов, М.К. Основы промышленной электроники [Текст] / под ред.

Блинцова М.К. – М.: Высшая школа, 2008. – 247 с.

22

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 «Исследование транзисторов и транзисторных однокаскадных усилителей»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение статических характеристик биполярного транзистора и однокаскадного транзисторного усилителя.

2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для снятия статически характеристик КТ626Б p-n-p типа используется схема, изображённая на рис. 5, – схема с общим эмиттером. На этой схеме изучаются входные характеристики IБ = f1(UБЭ) при UКЭ = const и выходные характеристики – коллекторные - IК = f2(UКЭ) при IБ = const.

Напряжение Е = 12 В для питания базовой и коллекторной цепи подаётся от общего источника питания стенда в базовую цепь через делители напряжения R1-R2-R3, в коллекторную – с делителя R4. Постоянные напряжения между базой-эмиттером UБЭ измеряются электронными вольтметрами с большим внутренним сопротивлением типа В722А, а токи базы IБ и коллектора IК – соответствующими миллиамперметрами мА1 и мА2.

При изучении работы однокаскадного усилителя используется принципиальная схема на рис. 6.

Однокаскадный усилитель собран на транзисторе МП 25А. Он представляет собой усилитель с RC-связью, в котором конденсаторы С1 – на входе усилителя и С2, С3 – на выходе усилителя служат для разделения постоянной и переменной составляющих. В цепь базы включен делитель R1 – R2 для создания начального напряжения смещения UБО.

23

Рис. 5. Схема для снятия статических характеристик транзистора

- 12 В

Рис. 6. Схема однокаскадного усилителя

24

лучающиеся при этом значения тока коллектора IК, измеряемые миллиампер-

метром мА2, записать в таблицу 5.

Примечание. Величины напряжения UКЭ для статической характеристики

IБ = f1(UБЭ) и тока базы IБ для статической характеристики IК = f2(UКЭ) задаются преподавателем.

3.Построить на миллиметровой бумаге семейство входных IБ = f1(UБЭ) и

выходных IК = f2(UКЭ) характеристик по данным таблиц 4 и 5.

4.Пользуясь входными и выходными характеристиками, определить по ним коэффициент передачи по току β (входное и выходное сопротивление транзистора по схеме с ОЭ).

5.Подключить схему однокаскадного усилителя (схема с ОЭ) на транзи-

сторе МП25А (рис. 6) к источнику питания Ек = 12 В, строго соблюдая при этом полярность.

6. На вход усилителя (клеммы К1, К2, – К3, К4) подать входной сигнал с генератора ГЗ111 (или ГЗ112/1). Для измерения входного напряжения Uвх ис-

пользовать электронный вольтметр типа В7-22А. К входным клеммам усилите-

26

в) переключатель S1 – в положение 1 (сопротивление в цепи коллектора

RК1 = 4,3 кОм);

г) изменяя частоту входного сигнала от 2×103 до 500×103 Гц, поддерживая

постоянным входное напряжение Uвх (контролировать вольтметром В722А),

величину которого установить по указанию преподавателя (RК1 = 4,3 кОм, Uвх = const), снять амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада. Ре-

зультаты записать в таблицу 7.

Таблица 7

Результаты измерения при изменении частоты сигнала

RК1 = 4,3 кОм, Uвх = const

f, Гц

Uвых, В

К= Uвых / Uвх

K/Кср

д) поставить переключатель S1 в положение 2 (сопротивление в цепи

коллектора RК2 = 2,2 кОм).

Повторить измерения по пункту 8 («а» и «г») (RК2 = 2,2 кОм, Uвх = const).

Результаты записать в таблицу 8.

Таблица 8

Результаты измерения при изменении частоты сигнала

RК2 = 2,2 кОм, Uвх = const

f, Гц

Uвых, В

К= Uвых / Uвх

K/Кср

28

4.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

1.По экспериментальным данным (таблицы 4 и 5) построить входные

IК = F2(UКЭ) транзистора КТ62ББ, включенного по схеме с ОЭ. Определить по ним: коэффициент передачи по току |β| = |IК / IБ|; входное сопротивление транзи-

стора Rвх = UБЭ/IБ UКЭ =const , выходное сопротивление транзистора, рав-

ное Rвых = UКЭ /IК UIБ =const .

2. По экспериментальным данным (таблица 6) построить амплитудные

характеристики каскада Uвых =F3 (Uвх ) при fср для двух значений резистора R К

(RК RК1 и RК RК2 ) при заданной величине СР (СР С2 и СР С3 ) . Вычислить по ним коэффициент усиления каскада (для прямолинейной части харак-

6. На основании результатов эксперимента и расчётов (п. 2-5) сделать вы-

воды:

29

а) об изменении коэффициента усиления (или К/Кср ) в зависимости от изменения величины входного сигнала; связать изменения величины К с иска-

жением формы выходного сигнала (см. осциллограммы);

б) об изменении коэффициента усиления (или К/Кср ) в зависимости от

частоты входного сигнала в области низших и высших частот данного диапазо-

на, уяснить причины этого;

в) об изменении полосы пропускания каскада при изменении емкости связи СР разделительного конденсатора (СР С2 и СР С3 ) и изменении вели-

чины резистора R К . Объяснить причины этого изменения. 7. Дать критическую оценку всей проделанной работе.

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дать определение и объяснение амплитудной и амплитудно-частотной характеристик усилительного каскада.

2.Что такое транзистор и для чего он используется?

3.Чем отличается транзистор типа p-n-p от транзисторов типа n-p- n?

4.Какие схемы включения транзисторов используются в промышленной электронике? Чем они отличаются?

5.Какие характеристики являются входными и выходными для каждой

схемы?

6.Напишите соотношение, связывающее токи эмиттера, базы и коллекто-

ра? Где они используются?

7. Каково назначение элементов в схеме для снятия статических характе-

ристик транзистора (рис. 5)?

8. Как влияет величина емкости разделительных конденсаторов С1, С2 , С3

на коэффициент усиления каскада? Влияние R К на коэффициент усиления.

30