Лабораторный практикум / Лаборатория радиофизики / 4 - Импульсные схемы на транзисторах / Толстой

П. Толстой

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.

Импульсные схемы на транзисторах.

1. Исследование работы блокинг-генератора.

Была использована следующая схема блокинг-генератора:

Схема 1.

Было выставлено среднее значение емкости конденсатора С = 0,1 (мкф). При трех различных сопротивлениях R были измерены длительности всего периода колебаний и длительность импульса. Были получены следующие данные:

Сопротивление R, кОм.	Длительность всего периода, мкс
 0	160
 50	600
 100	1500

Длительность импульса при изменении R не менялась и оставалась равной  10 (мкс.). Объяснение см. ниже.

Такую зависимость периода от сопротивления можно объяснить тем, что период колебаний определяется постоянной времени RC-цепочки, имеющейся в схеме. Действительно, после генерации очередного импульса конденсатор заряжен и начинается процесс перезарядки его через сопротивление R. Отношение периода к сопротивлению принимает значения 0.0123 (мкф.), 0.0095 (мкф.) и 0.0,0133 (мкф). Все эти значения близки друг к другу (отклонение от среднего - 10%), т.е. длительность периода линейно пропорциональна сопротивлению R при фиксированной емкости C.

После этого при постоянном сопротивлении (R  100 (кОм.)) были получены значения длительности импульса и всего периода при трех различных значениях емкости C:

Таблица 1.

Емкость C, мкф.	Длительность периода, мкс.	Длительность импульса, мкс.
0,01	380	3,6
0,1	520	9
0,5	900	14

Зависимость периода от емкости, как и раньше, объясняется тем, что период зависит от постоянной времени RC-цепочки.

Появилась зависимость длительности импульса от емкости конденсатора. Т.к. импульс формируется, когда транзистор насыщен, то сопротивление R не влияет – длительность определяется временем зарядки конденсатора C током цепи база-коллектор J_kн = E_k / R_k. В нашем случае R_k = 390 (Ом).

2. Исследование работы мультивибратора.

Была использована схема:

Схема 2.

Была снята зависимость периода колебаний от напряжения питания E_б. Была получена следующая таблица данных:

Таблица 2.

Ошибка! Ошибка связи.

Эти величины были получены при емкости конденсатора C = 5100 (пф). По форме кривой на экране осциллографа было найдено то значение напряжения E_б, при котором транзистор переходил из насыщенного в активное состояние (появлялся характерный изгиб). Эта величина (E_б  - 4,5 (В.)) соответствует точке максимума на графике:

Ошибка! Ошибка связи.

График 1.

Рост периода до точки максимума хорошо описывается теоретической формулой вида ln((a+x)/x). Когда транзисторы переходят в активное состояние перестает быть верной эквивалентная схема рис. 5 и 6 из описания и уже нельзя считать, что конденсатор С просто заряжается от питания E_б через сопротивление 30К. Разность потенциалов на его обкладках меньше E_б из-за наличия отличного от нуля сопротивления участков коллектор-эмиттер и база-эмиттер у активного транзистора, следовательно, заряд происходит быстрее – период падает.

Коэффициент усиления по току был вычислен для точки перехода из насыщенного в активное состояние по формуле и составил   50 (в формуле взяты обозначения из описания к работе).

3. Исследование работы ждущего мультивибратора.

Была использована схема:

Схема 3.

На сопротивление 150 (Ом.) подавались от генератора запускающие импульсы различной амплитуды. Частота этих импульсов была больше частоты колебаний ждущего мультивибратора. На экране осциллографа наблюдался период следования колебаний в схеме. При малых амплитудах запускающих импульсов этот период определялся периодом колебания мультивибратора, при увеличивающихся амплитудах - был больше периода запускающих импульсов (в целое число раз), но меньше периода мультивибратора, и, наконец, при больших амплитудах запускающих импульсов был равен периоду генератора импульсов - мультивибратор запускался каждым импульсом.

Такое поведение зависимости периода следования импульсов мультивибратора от амплитуды запускающих импульсов можно объяснить так: мультивибратор запускается каждый раз, как только транзистор (левый на схеме), открывается. Следовательно тогда, когда потенциал базы ниже потенциала эмиттера. В нашем случае на эмиттер подавались положительные импульсы. После генерации очередного импульса потенциал базы левого транзистора начинает увеличиваться (из области отрицательных значений) - транзистор закрывается. Чем больше амплитуда запускающих импульсов, тем раньше ее будет достаточно для того, чтобы U_зап + U_базы > 0. В случае очень малой амплитуды ее будет вообще недостаточно для запуска, при увеличении амплитуды до этого “порогового” значения частота следования импульсов будет определяться схемой, а при еще больших амплитудах запускающих импульсов ее будет достаточно для увеличения частоты следования вдвое, втрое и т.д.