Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Институт: ИШЭ
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
«Исследование режимов работы биполярного транзистора»
Лабораторная работа № 4
по дисциплине:
Электроника 1.1
Исполнитель:
|
|
||||
студенты группы |
. |
|
Кошкин Д.Р. |
|
04.04.2018 |
|
|
|
|
|
|
Руководитель:
|
|
||||
преподаватель |
|
|
Паюк Л.А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск - 2018
Цель работы: экспериментально установить различные классы усиления биполярного транзистора. Определить оптимальную точку покоя и максимальную амплитуду неискажённого выходного сигнала, а также минимальную амплитуду входного напряжения, при которой транзистор переходит в режим насыщения.
Оборудование: потенциометр, осциллограф, мультиметр, биполярный транзистор класса АB, В, D.
Рисунок 1 – Принципиальная схема
Рисунок 2 – Монтажная схема
Результаты исследований с таблицами
В таблице 1 представлены экспериментальные и расчетные данные для следующих режимов: класса A, B, D:
Таблица 1
Класс |
IБО, мА |
IКО, мА |
UКЭО, В |
UВХмакс, В |
UВЫХмакс, В |
КU |
A |
8,6 |
0,2 |
15 |
12 |
2 |
|
B |
13,6 |
0,19 |
15 |
10 |
1,5 |
|
D ( ̴ U) |
15,7 |
0,17 |
15 |
1,1 |
Минимальная амплитуда входного прямоугольного сигнала, при которой транзистор надёжно переходит в режим насыщения:
В.
Рисунок 3 – Зависимость IКО=f(UКЭО)
Расчеты
Находим значения коэффициентов усиления транзистора по напряжению для разных классов усиления по формуле:
Для класса А:
Для класса B:
Для класса D ( ̴ U):
Осциллограммы
На рисунке 3 представлена осциллограмма входного и выходного напряжений класса A, по которой определяем:
Рисунок 4 – Осциллограмма усилителя класса А
На рисунке 4 представлена осциллограмма входного и выходного напряжений класса B, по которой определяем:
Рисунок 5 – Осциллограмма усилителя класса В
На рисунке 5 представлена осциллограмма входного и выходного напряжений класса D, по которой можно определяем:
Рисунок 6 – Осциллограмма усилителя класса D (входной сигнал синусоидальной формы)
На рисунке 6 представлена осциллограмма усилителя класса D с входным сигналом прямоугольной формы в режиме насыщения, где минимальная амплитуда входного прямоугольного сигнала, при которой транзистор надёжно переходит в режим насыщения, равна:
В.
Рисунок 7 – Осциллограмма усилителя класса D (входной сигнал прямоугольной формы) в режиме насыщения
Вывод: из проделанной работы следует выводы, что в классе А точка покоя выбирается примерно в середине активной зоны от IКмакс до IКмин, в которой характеристики транзистора близки к линейным. В этом случае при подаче на базу переменного сигнала (в нашем случае синусоидального) в токе базы появляется переменная составляющая, что вызывает соответствующие изменения тока IК и напряжения UКЭ. Если входной сигнал не превышает допустимую величину, то происходит пропорциональное усиление всего сигнала. При превышении допустимого в уровнях наступает ограничение выходного сигнала на уровнях IКмакс до IКмин по току и на уровнях UКЭмин и UКЭмакс по напряжению.
В классе В усиливается половина синусоидального сигнала. Для этого точка покоя должна выбираться на границе зоны отсечки. В действительности её выбирают несколько выше, чтобы избежать искажений, вызванных существенной нелинейностью начального участка входной характеристики транзистора.
В классе D транзистор работает в ключевом режиме. Для этого точка покоя выбирается так же, как и в классе В на границе зоны отсечки, но на вход подаётся большой сигнал, чтобы транзистор быстро переходил в режим насыщения. Ещё лучше в этом режиме на вход подавать сигнал прямоугольной формы. Тогда отпадает необходимость в его большой амплитуде.