Электроника. Лабораторный практикум. Учебно-методическое пособие

Для наиболее часто используемых параметров введены дополнительные обозначения: h21б , h21э . Причем и связаны вы-

ражением (1 ) .

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Постройте семейство статических входных характеристик схемы с ОБ

Iэ f (Uэб)Uкб const .

Исходные данные приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

2. Постройте семейство статических выходных характеристик схемы с ОБ

Iк f (Uкб) Iэ const .

Исходные данные приведены в табл. 3.2.

3. Вычислите h-параметры биполярного транзистора схемы с общей базой (h11б, h12б, h21б, h22б).

33

Они рассчитываются в рабочей точке методом малых приращений

Вычисления приращений проведите по табл. 3.1 и 3.2 или графикам ВАХ относительно рабочей точки (Uкбр, Iэ р), которая для раз-

личных вариантов задана в табл. 3.3.

Указание. На графиках ВАХ (аналогично рис. 3.3) обязательно отметьте требуемые для расчётов приращения токов и напряжений.

Таблица 3.3

34

Рис. 3.3. Резистивный усилитель на транзисторе по схеме с ОБ

Для этого прежде всего на графике выходных характеристик (рис. 3.4, а) постройте нагрузочную прямую

Iк (Eк Uкб)Rн ,

где Eк и Rн заданы в табл. 3.3. Она позволяет учесть влияние сопро-

тивления нагрузки на работу транзистора из-за уменьшения напряжения на коллекторе

Uкб Eк IкRн.

Прямую стройте по двум точкам. Первую отложите на оси напряжений (Iк 0, Uкб Eр); вторую – на оси токов (Uкб 0, Iк Eр/Rн). Нагрузочная прямая должна пройти через рабочую точку.

Далее вычислите приращение Iэ Iэ3 Iэ1 и для точек пересече-

ния нагрузочной прямой с соответствующими выходными характеристиками по графику, как показано на рис. 3.4 а, найдите Iк и Uк .

Приращение Uэ необходимо определять по входной характери-

стике, перестроенной с учетом влияния нагрузки на работу транзистора. Однако, так как Iэ слабо зависит от Uкб , можно использовать ста-

35

тическую входную характеристику при Uк Uкб р , как показано на рис. 3.4, б.

аб

Рис. 3.4. Пример графического получения приращений по выходным (а) и входным (б) характеристикам транзистора

По полученным приращениям вычислите требуемые коэффициенты передач (3.2).

5. Рассчитайте коэффициенты передачи исследуемого каскада по току и напряжению (Kiр, Kuр ) через h-параметры и сопротивление нагрузки Rн.

Рис. 3.5. Эквивалентная схема транзистора на основе h-параметров

На рис. 3.5 показана эквивалентная схема транзистора. Ее анализ с включенной на выходе нагрузкой (Rн) дает следующие соотношения:

36

6. Результаты выполнения предварительного задания сведите в

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Экспериментальные исследования транзистора проводятся в блоке «2А», схема которого показана на рис. 3.6.

Ознакомьтесь по табл. 3.5 с малосигнальными, а по табл. 3.6 с типовыми параметрами германиевых и кремниевых p–n–p-транзисторов малой мощности низкой частоты.

Рис. 3.6. Принципиальная схема блока 2А

Таблица 3.5

Окончание табл. 3.5

Лабораторное задание

1. Снимите данные для построения семейства статических входных характеристик схемы с общей базой

Iэ f (Uэб)Uкб const .

Для этого отключите сопротивление нагрузки R2 (переключатель S1 в положение «Включено»). К клеммам базы Х1, Х2 и коллектора Х7, Х8 подключите миллиамперметры с пределом измерения 20 и 200 мА.

38

Внимание! Какой из миллиамперметров будет измерять входной ток, а какой выходной, следует подобрать экспериментально, имея в виду, что выходной ток должен быть меньше входного.

Выведите все ручки источников питания в крайнее левое положение, включите на блоке коммутации электропитание стенда и нажмите кнопку «2А».

Источником V2 установите последовательно напряжение на коллекторе Uкб 0, 5 и –10 В (клеммы Х5, Х6).

Указание. Чтобы получить напряжение Uкб 0 В, замкните Х5 на

землю. Для этого выключите источник питания V2, отключите приборы от клемм Х5, Х6 и Х7, Х8 и перемычкой соедините коллектор и базу транзистора (Х5, Х6).

Источником V1 изменяйте входной ток Iэ от 0 до 5 мА и при этом измеряйте входное напряжение Uэб на клеммах Х3, Х4.

Внимание! При каждом изменении входного тока проверяйте постоянство установленного значения Uкб .

Перед выполнением следующего пункта по полученным экспериментальным данным обязательно постройте семейство входных харак-

теристик в координатах Uэб (от 0 до 0,4 В) и Iэ (от 0 до 5 мА).

2. Снимите данные для построения семейства статических выходных характеристик схемы с ОБ

Iк f (Uкб) Iэ const .

Данные снимаются последовательно при пяти постоянных значениях входного тока Iэ 1,2,3,4,5 мА .

Напряжение на выходе Uкб меняйте источником V2 в пределах от

0 до –12 В и отсчитывайте по вольтметру, подключенному к клеммам Х5, Х6. Отсчет выходного тока Iк ведется по миллиамперметру, под-

ключенному к клеммам Х7, Х8.

Замечание. Каждую из линий семейства можно строить по двум

точкам: Uкб 0 и Uкб 12 В. Для получения Uкб 0 В следует руководствоваться указанием п. 1.

Семейство выходных характеристик строится в координатах Uкб (от 0 до –12 В) и Iк (от 0 до 5 мА).

39

3. Измерьте обратный ток коллектора Iкбo при токе эмиттера

Iэ 0 (обрыв цепи эмиттера). Для этого разомкните клеммы Х1, Х2.

Миллиамперметр с пределом измерений 200 мкА подключите в коллекторную цепь к клеммам Х7, Х8. Источником V2 подайте на коллек-

тор напряжение Uкб 12 В; отсоедините вольтметр и отсчитайте значение тока Iкбо.

4. Исследуйте работу транзистора в схеме усиления сигнала. Подключите в цепь коллектора сопротивления нагрузки Rн R2

(переключателя S1 в положение «Выключено»).

Задайте рабочую точку усилителя. Для этого источником V1 установите ток эмиттера Iэ р 3мА. Затем регулировкой источника пита-

ния V2 установите напряжение на коллекторе Uкб р 5 В (клеммы Х5, Х6). Измерьте соответствующее им (Uэбр, Iк р), а также рабочее напряжение источника питания усилителя Eр (клеммы Х9, Х10).

Запишите в отчет координаты рабочей точки по входу (Iэ р,Uэбр) и выходу (Iк р,Uкбр), атакжерабочеенапряжениепитанияусилителя Eр .

Снимите данные для определения инструментальных значений коэффициентов усиления по току Kiи и по напряжениюKuи . Для этого относительно Iэр увеличьте и уменьшите ток эмиттера на 1 мА и от-

считайте по приборам (Uкб1, Iк1 и Uэб1, Iэ1) и (Uкб2, Iк2 и Uэб2, Iэ2 ) соответственно.

Указание. Если Uкб1 окажется в области, близкой к насыщению, т. е. Uкб1 1В, то рабочее напряжение коллектора Uкб р следует уве-

личить и повторить все измерения.

Рассчитайте инструментальные значения коэффициентов усиления по напряжению и току:

40