Лабораторная работа № 6 исследование характеристик биполярного транзистора в активном режиме работы

Цель работы – исследовать работу транзистора в активном режиме в схеме усилителя с общим эмиттером при различном начальном смещении рабочей точки и амплитуде входного сигнала.

Используемое оборудование:

• испытательный стенд;

• двухканальный осциллограф;

• генератор сигналов;

• цифровой миллиамперметр;

• блок питания +12 В;

Программа работы

Соберите на стенде схему исследования транзистора согласно рис.6.1 и проведите исследование его работы в активном режиме (усиление входного сигнала). Для этой цели снимите осциллограммы U_вых = f(t) и U_вх = f(t) при различных величинах смещения рабочей точки транзистора.

Перед тем как подать на вход схемы синусоидальный сигнал от генератора, с помощью переменного резистора R_см, установите такой постоянный ток базы I_б = I_см (рис.6.1), при котором напряжение на коллекторе транзистора VT будет равно половине напряжения питания Е_к.

Рис.6.1

Затем с помощью генератора подайте на вход схемы синусоидальный сигнал такого уровня, при котором выходной сигнал U_вых = f(t) не будет ограничиваться по амплитуде ни с одной из сторон (рис.6.2, а). С помощью осциллографа определите коэффициент усиления по напряжению:

.

Измените величину тока I_см, получите на экране осциллографа напряжение U_вых сначала с ограничением амплитуды сверху (рис.6.2, б), а затем снизу (рис.6.2, в). Зарисуйте все три варианта осциллограмм, указав для каждой из них соответствующее значение тока смещения I_см.

Установите значение тока, при котором отсутствует искажение формы выходного сигнала, и затем увеличьте амплитуду входного сигнала, подаваемого от генератора до такой величины, чтобы выходной сигнал ограничивался с двух сторон (рис.6.2, г). Зарисуйте полученные осциллограммы. Примерный вид осциллограмм приведён на рис.6.2.

Рис.6.2

Контрольные вопросы

1. Как правильно установить рабочую точку транзистора при его работе в активном режиме?

2. Каким образом для усилителя с общим эмиттером определяется коэффициент усиления по напряжению?

3. Как изменяется форма выходного сигнала U_вых = f(t) при смещении рабочей точки транзистора.

4. Как изменяется форма выходного сигнала U_вых = f(t) при чрезмерно большом напряжении на входе усилителя? Чем обусловлено такое изменение формы?

Лабораторная работа № 7 Исследование динамических характеристик транзистора в ключевом режиме работы

Цель работы – исследовать работу транзистора в ключевом режиме при коммутации нагрузки активного и индуктивного характера, выполнить анализ переходных процессов при открывании и запирании транзисторных ключей.

Используемое оборудование:

• испытательный стенд;

• двухканальный осциллограф;

• генератор сигналов;

• цифровой вольтметр;

• блок питания +12 В;

Программа работы

1. Соберите на стенде схему, согласно рис.7.1 для режима работы транзистора в ключевом режиме без форсировки тока базы при отключенном конденсаторе С в цепи базы.

Установите на выходе генератора сигнал прямоугольной формы с частотой 20 – 50 кГц. Регулируя амплитуду входных импульсов, получите на экране осциллограммы переходных процессов на входе и выходе схемы при малом и большом коэффициенте насыщения тока базы. Убедитесь, что с увеличением коэффициента насыщения уменьшается напряжение насыщения, уменьшается время включения и увеличивается время выключения транзистора. Зарисуйте полученные осциллограммы.

Подключите параллельно резисторуR_б1 ускоряющий конденсатор С и проследите за изменением формы входного и выходного импульсов (времени фронта и спада), а также уменьшения напряжения насыщения при форсировке включения. Зарисуйте полученные осциллограммы. Общий вид осциллограмм представлен на рис. 7.2.

2. Соберите схему для исследования переходных процессов транзисторного ключа, с использованием в качестве нагрузки в цепи коллектора VT импульсного трансформатора Т_и согласно рис.7.3.

Установите на выходе генератора сигнал прямоугольной формы с частотой 10 – 20 кГц. Регулируя амплитуду входных импульсов, получите на экране осциллографа импульсы напряжения U_кэ с максимально крутыми фронтом и спадом. С помощью другого луча осциллографа пронаблюдайте сначала осциллограмму напряжения U_вых на нагрузке R_н, а затем осциллограмму напряжения вторичной обмотки трансформатора Т_и (для этого необходимо перенести зажимы входа «I» осциллографа с резистора R_н на выводы вторичной обмотки Т_и). Зарисуйте полученные осциллограммы.

Рис.7.3

Отключите нагрузку трансформатора Т_и (убрать перемычку между вторичной обмоткой Т_и и анодом VD2). Зарисуйте полученные осциллограммы напряжений U_кэ и U₂ (вторичной обмотки Т_и). Проанализируйте работу импульсного трансформатора Т_и при работе трансформатора на холостом ходу и под нагрузкой.

Отключите диод VD1 в цепи первичной обмотки трансформатора Т_и (убрать перемычку между VD1 и R_огр). Зарисуйте осциллограмму напряжения U_кэ. Измерьте величину перенапряжения на коллекторе транзистора VT при его запирании и сравните ее с аналогичной, когда диод VD1 включен.