Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физические основы электроники. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
41
6. Определить экспериментально максимальную амплитуду
неискаженного выходного синусоидального напряжения U
m.вых
определить положение рабочей точки покоя; определить коэффициент усиления каскада по напряжению KU; определить амплитуду выходного напряжения (полуволны) в классе В. Зарисовать
кривые выходного напряжения при изменении постоянной составляющей тока базы.
7. Выводы.
8. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы и задания
1. Нарисуйте схему усилительного каскада с ОЭ и поясните
ее работу.
2. Для чего в схеме нужны конденсаторы?
3. Какие вы знаете режимы работы усилительного каскада?
4. Поясните работу усилительного каскада с ОЭ в режиме покоя.
5. Поясните сущность графоаналитического метода опре-
деление величин постоянных и переменных составляющих токов
и напряжений в усилительном каскаде с ОЭ?
6. Поясните работу усилительного каскада с ОЭ в динами-
ческом режиме.
7. Что собой представляют статические входные и выход-
ные характеристики транзистора с ОЭ?
8. Как строится нагрузочная прямая?
9. Какие вы знаете режимы работы усилителя?
10. Чем характеризуется режим работы усилителя А?
11. Чем характеризуется режим работы усилителя В?
12. Чем характеризуется режим работы усилителя АВ?
13. Чем характеризуется режим работы усилителя С?
14. Чем характеризуется режим работы усилителя D?
15. Какой режим работы усилителя называют ключевым и
где он применяется?
16. Какие вы знаете методы температурной стабилизации
работы усилителя по схеме с ОЭ?
17. В чем заключается метод термокомпенсации?
18. В чем заключается метод параметрической стабилизации?
19. В чем заключается метод введения отрицательной
обратной связи?
;
42
Лабораторная работа № 5. Исследование полевого
транзистора
Цель работы: исследование характеристик полевого тран-
зистора.
Краткие теоретические сведения
Структура и условное обозначение полевых транзисторов
с р-n- переходом и каналами типа n и типа р показана на рис. 23,
а и б. На рис. 23, в показан примерный вид выходных характери-
стик IС(UСИ) и стоко-затворная характеристика IС(UЗИ) транзистора с каналом n-типа. Три вывода полевого транзистора обозначаются: И – исток, С – сток, З – затвор.
Рис. 23. Полевой транзистор: а, б - схема и условное обозначение
полевого транзистора n и р типа; в - выходные характеристики и стоко-
затворная характеристика IС(UЗИ) полевого транзистора с каналом
n-типа
Когда напряжение UЗИ равно нулю, а между стоком и исто-
ком приложено постоянное напряжение UСИ = U0, по каналу протекает начальный ток стока IС = I
, который обеспечивается сво-
нач
бодными электронами, имеющимися в канале типа n. Если же
между затвором и истоком приложено управляющее отрицательное напряжение, то вблизи затвора увеличивается объемный положительный заряд, количество свободных электронов уменьша-
43
ется, сопротивление канала возрастает, и ток стока уменьшается.
При UЗИ = U
отс
(U
- напряжение отсечки) канал полностью пе-
отс
рекрывается, и ток прекращается. При постоянном напряжении
UЗИ и увеличении напряжения Uси от нуля ток стока сначала воз-
растает по линейному закону, но при этом возрастает и напряжение Uсз, что приводит к сужению канала проводимости в области,
прилегающей к стоку. Когда это напряжение достигает значения
U
, наклон характеристики IС(UСИ) резко уменьшается, и она
отс
становится почти горизонтальной. Эта область семейства выходных характеристик называется зоной насыщения. Именно в ней
обеспечивается линейное усиление сигналов.
Важной характеристикой транзистора является крутизна
стоко-затворной характеристики в области насыщения:
S = IС/U
ЗИ.
Все эти обозначения и рассуждения применимы также к
транзистору с каналом р-типа (рис. 23, б), с той лишь разницей,
что полярности напряжений UСИ и UЗИ должны быть противоположными.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с краткой теорией и описанием стенда
(приложение).
2. Собрать цепь для снятия характеристик транзистора
(рис. 24). Диод включен в схему для предотвращения подачи отрицательного напряжения на транзистор при снятии выходных
характеристик, а между точками А и В включена перемычка, удалив которую можно включить в цепь стока сопротивление нагрузки.
3. Подключить стенд к сети, включить источники питания.
Регулируя напряжение на затворе потенциометром, определить
начальный ток стока и напряжение отсечки I
нач
, U
отс
.
4. Изменяя напряжение на затворе потенциометром от нуля
до напряжения отсечки, снять сток-затворную характеристику
(табл. 8).
44
Рис. 24. Схема стенда для снятия характеристик полевого транзистора
Таблица 8
U
ЗИ
I
С
5. Построить график стоко-затворной характеристики и оп-
ределите крутизну по формуле:
I
D
C
S
=
D
. (10)
U
ЗИ
6. Для снятия выходных характеристик транзистора переключить питание на регулируемый источник постоянного напряжения –12…+12 В, как показано на схеме пунктиром, установить
напряжение на затворе равным нулю и переключите вольтметр
для измерения напряжения UСИ.
7. Регулируя напряжение питания от 0 до максимального
значения, снять зависимость IС(UСИ) при UЗИ = 0 (табл. 9).
Таблица 9
U
СИ
При UЗИ = 0 В
I
С
При UЗИ = -1 В
При UЗИ = -2 В
При UЗИ = -3 В
0 0,5 1 1,5 2 3 4 6 8 12
45
8. Переключить снова вольтметр для измерения напряже-
ния UЗИ, установите потенциометром UЗИ = –1 В, переключить
вольтметр обратно для измерения напряжения UСИ и снимите зависимость (UСИ) при UЗИ = –1 В.
9. Аналогично снять выходные характеристики при других
значениях UЗИ.
10. Построить графики выходных характеристик.
11. Для исследования влияния нагрузочного сопротивления
на крутизну стоко-затворной характеристики и коэффициент
усиления напряжения вновь переключить питание на нерегулируемый источник +15 В, удалить из схемы перемычку и включать
вместо нее различные сопротивления нагрузки. При каждом сопротивлении записывать в табл. 10 значения IС и UСИ при двух
значениях напряжения на затворе.
12. Вычислить по этим значениям коэффициенты усиления
напряжения и крутизну затворно-стоковой характеристики. Построить графики и провести анализ.
Таблица 10
R
Н
U
ЗИ -1 -1,5 -1,5 -2 -2 -2,5 -2,5 -3
U
СИ
I
Н
13. Отключить питание стенда. Проанализировать результаты. Сделать выводы.
Содержание отчёта
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Перечень оборудования.
4. Исследуемая схема.
5. Результаты исследований с таблицами.
6. Построить ВАХ транзистора по экспериментальным
данным. Нарисовать семейство входных и выходных характеристик полевого транзистора по данным табл. 8 и 9. Построить гра-
46
фик стоко-затворной характеристики и определить крутизну по
формуле (10).
7. Вычислить по результатам эксперимента (табл. 10) коэффициенты усиления напряжения и крутизну затворно-стоковой
характеристики.
8. Выводы.
9. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое полевой транзистор?
2. Как работает полевой транзистор, каковы его основные
характеристики?
3. Как обозначаются на схеме полевые транзисторы p- и n-
типа?
5. Какие виды полевых транзисторов вы знаете и, чем они
отличаются друг от друга? Классификация полевых транзисторов. Правила маркировки.
6. Нарисуйте структуру транзистора р-типа и поясните его
работу.
7. Что собой представляют статические входные и выход-
ные характеристики полевого транзистора?
8. Что такое крутизна характеристики?
9. Что собой представляет полевой транзистор с управляю-
щим p-n переходом?
10. Что собой представляет транзистор с изолированным за-
твором (МДП-транзистор)? Обозначение и характеристики полевого транзистора с изолированным затвором.
11. Что собой представляет полевой транзистор с индуцированным каналом? Обозначение, входная и выходная характеристики полевого транзистора с индуцированным каналом.
Лабораторная работа № 6. Исследование усилительного
каскада на полевом транзисторе
Цель работы: исследование усилительного каскада на поле-
вом транзисторе.
47
Краткие теоретические сведения
Полевые транзисторы, так же как и биполярные, могут
быть использованы как управляющие элементы в различных усилительных цепях. По названию того электрода транзистора, который используется как общая точка для напряжений входного и
выходного сигналов, различают три основные схемы усилителей
на полевых транзисторах: с общим истоком (ОИ), с общим стоком (ОС) и с общим затвором (ОЗ).
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с краткой теорией и описанием стенда.
2. Собрать схему усилительного каскада с ОИ (рис. 25). В
ней напряжение смещения регулируется потенциометром. Последовательно с источником переменного сигнала и на входе
включены конденсаторы для развязки цепей постоянного и переменного тока. На входе между точками А и В включена перемычка для подключения добавочного сопротивления. Измерение
входного и выходного напряжений осуществляется осциллографом и двумя мультиметрами.
Рис. 25. Схема усилительного каскада с ОИ
3. Включить осциллограф для наблюдения по двум каналам
одновременно. Включить мультиметры для измерения переменных напряжений. Подключить функциональный генератор
(к точке ФГ) для подачи переменного напряжения на схему. Под-
48
ключить стенд к сети, включить автоматический выключатель
(
)
стенда и выключатели модулей, используемых в схеме. Установить частоту синусоидального напряжения функционального
генератора 1 кГц, а амплитуду сначала равной нулю.
4. Изменяя напряжение смещения на базе с помощью
потенциометра, установить напряжение покоя примерно в середине диапазона его изменения. Подать на вход усилителя синусоидальное напряжение и, регулируя его амплитуду, установить
на входе максимальный сигнал, соответствующий неискаженному напряжению на выходе. При необходимости уточните положение точки покоя.
5. Записать в табл. 11 входное и выходное напряжения и
определить коэффициент усиления по напряжению.
Таблица 11
U
вх
U
вых
U
вых1
U
вых2
K
u
R
вых
R
вх
6. Для определения выходного сопротивления подключить
к выходу (параллельно вольтметру V2) нагрузочное сопротивле-
ние Rн. При этом напряжение на выходе уменьшится от U
торое уже записано в табл. 11, до U
. Занести это значение в
вых1
ВЫХ
, ко-
эту же таблицу и вычислить выходное сопротивление по формуле:
U
ВЫХ
1
RR . (11)
нвых
-=
U
ВЫХ1
7. Отключить питание стенда, убрать нагрузочное сопро-
тивление, а для определения входного сопротивления включить
добавочное сопротивление R
во входную цепь (вместо пере-
доб
мычки АВ), включить питание стенда. При этом напряжение на
выходе уменьшится от U
вых
до U
вых2
.
Занести это значение также в табл. 11 и вычислить входное
сопротивление по формуле
R
R
вх
æ
ç
ç
è
доб
U
вых
вых1
-=1
U
. (12)
ö
÷
÷
ø
49
8. Выключить питание стенда. Разобрать схему. Проанали-
зировать результаты, сделать выводы.
Содержание отчёта
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Перечень оборудования.
4. Исследуемая схема (рис. 25).
5. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения u
вых
искажениями и без искажения и входного напряжения. На осциллограммах указать основные параметры наблюдаемых сигналов.
6. Измерить переменные напряжения при частоте синусоидального напряжения функционального генератора 1 кГц, а амплитуде сначала равной нулю.
7. Установить напряжение покоя. Подать на вход усилителя
синусоидальное напряжение и, регулируя его амплитуду, установить на входе максимальный сигнал, соответствующий неискаженному напряжению на выходе.
8. По данным табл. 11 определить коэффициент усиления
по напряжению.
9. Вычислить выходное сопротивление по формуле (11).
10. Вычислить входное сопротивление по формуле (12).
11. Сделать выводы.
12. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы и задания
1. Нарисуйте схему усилительного каскада с ОИ и поясните
ее работу.
2. Для чего в схеме нужны конденсаторы?
3. Какие вы знаете режимы работы усилительного каскада?
4. Поясните работу усилительного каскада с ОИ в режиме
покоя.
5. Поясните работу усилительного каскада с ОИ в динами-
ческом режиме.
6. Что собой представляют статические входные и выходные характеристики транзистора с ОИ?
7. В чем заключается метод введения отрицательной обрат-
ной связи?
с
50
ПРИЛОЖЕНИЕ
Лабораторный комплекс по физическим основам электроники
Модуль питания стенда (рис. 1) предназначен для подачи
напряжения из сети в лабораторный комплекс, защиты комплекса
от короткого замыкания и подачи силовых и низких напряжений
питания на модули стенда. Модуль содержит автоматический
трехполюсный выключатель QF1 и вторичный источник питания
низковольтных цепей модулей напряжениями ±15 В и +5 В. На
лицевой части имеется индикация подачи постоянных напряжений питания +5 В, +15 В и –15 В.
Модуль «Миллиамперметры» (рис. 2) - измерительный мо-
дуль, который позволяет измерить стрелочными приборами магнитоэлектрического типа два тока (приборами А1 и А2). Диапазоны
измерений приборов приведены в табл. 1.
Рис. 1. Общий вид лабораторного комплекса по физическим основам электроники и его модули: 1 - функциональный генератор; 2 - миллиамперметры; 3 - логические элементы и триггеры; 4 - диоды; 5 - мультиметры; 6 - модуль питания; 7 - операционный усилитель; 8 - транзисторы;
9 - оптоэлектронные приборы; 10 - тиристоры
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]