Контрольні питання. Лінійний та нелінійний режими роботи БТ

Хід роботи

Лінійний та нелінійний режими роботи БТ

Біполярний транзистор

Мета: вивчити роботу біполярного транзистора в лінійному та нелінійному режимах. Вивчити роботу схеми включення БТ зі спільним емітером.

Прилади й матеріали: електронний осцилограф, генератор гармонійний низькочастотний, лабораторний стенд, магазин опорів, мультиметр, з’єднувальні дроти.

Попередня підготовка до роботи. Використовуючи «Посібник до лабораторних робіт з основ сучасної електроніки» та додаткову літературу, вивчіть основні відомості про біполярні транзистори, лінійний і нелінійний режими роботи та методику розрахунків.

1.

Рис. 1. Принципова схема каскаду зі спільним емітером та ємнісним зв’язком.

Використовуючи елементи лабораторного стенда, зберіть підсилювальний каскад за схемою зі спільним емітером (рис. 1). Підберіть резистори, користуючись методичними вказівками. R_K повинен бути достатньо великим (оскільки від нього залежить коефіцієнт підсилення), але дуже великий опір може зумовити зворотний ефект. Ємності можна обрати будь-які. Резистор навантаження повинен бути якомога більший, щоб збільшити коефіцієнт підсилення за напругою. Напруга живлення ­­­­­­­­­­­­­­­­– не більше 12В. У подільнику R₁ –R₂ резистор R₁ – десятки кілоом, R₂ – одиниці кілоом. Запишіть обрані номінали у таблиці нижче.

Табл. 1

Елемент	R1	R2	RK	RE	RН
Номінал	1,7k	30k	70k	2,5k	200k
№ на макеті	R2	R1	R3	R4	R5

2. Подайте на вхід схеми сигнал від генератора синусоїдальної напруги. Частота сигналу – близько 5кГц, амплітуда – близько 50мВ. Подайте живлення на схему.

3. Простежте за допомогою осцилографа за формою напруги на виході каскаду (на навантаженні). У разі, коли форма вихідного сигналу буде відрізнятися від синусоїдальної, треба зменшити амплітуду вхідного сигналу.

4. Змінюючи амплітуду вхідного сигналу, встановіть її максимальне значення, для якого форма вихідного сигналу не відрізняється від синусоїдальної.

5. Змінюючи значення змінного резистора R₂ (тим самим регулюючи напругу зміщення на базі транзистора, а отже, і положення робочої точки транзистора в стані спокою), а також змінюючи амплітуду вхідного сигналу, прослідкуйте за змінами режиму роботи транзистора.

6. Встановіть R₂ так, щоб робоча точка у стані спокою була якомога ближча до середини лінійної ділянки (тобто, щоб вхідна напруга змінювалася в найширшому діапазоні значень без викривлення форми вихідної напруги).

7. Для 5-10 значень амплітуди вхідного сигналу, менших за раніше знайдене граничне значення, виміряйте амплітуду вихідного сигналу. Для кожного значення розрахуйте коефіцієнт підсилення схеми за напругою. Побудуйте графік залежності амплітуди напруги на виході від амплітуди вхідного сигналу.

Табл. 2

Uвх.(M)	419,884	379,885	339,087	299,09	258,99	219,98	179,99	139,9	99,96	59,98
Uвих.	8,17	7,548	6,373	6,152	5,392	4,603	3,791	2,963	2,124	1,278
Kпідс.	19,454	19,486	20,217	20,507	20,74	20,921	21,06	19,166	21,241	21,293

Рис. 2. Залежність амплітуди напруги на виході від амплітуди вхідного сигналу. (до пункту 7).

U_вих.

U_вх.

8. Збільшіть амплітуду вхідного сигналу так, щоб викривилася форма вихідного сигналу. Нарисуйте форму вихідної напруги, поясніть це явище.

Рис. 3. форма вихідної напруги. (до пункту 8).

Амплітуда вихідної напруги (до пункту 8): U_вх.=___________0,9В__

Форма сигналу на виході викривлена, тому що перевершено Е мин________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Встановіть амплітуду вхідного сигналу так, щоб форма вихідного сигналу була не викривлена. Замість резистора навантаження включіть магазин опорів. Змінюючи опір навантаження від сотень ом до сотень кілоом, виміряйте амплітуду вихідного сигналу, результати запишіть у таблицю 3. Побудуйте залежність коефіцієнта підсилення за напругою від опору навантаження.

Табл. 3

RН	150 Ом	250 Ом	350 Ом	450 Ом	500 Ом	550 Ом	650 Ом	1,5 кОм	3 кОм	5 кОм
Uвх.	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Uвих.	6 мВ	12 мВ	17 мВ	20 мВ	23 мВ	30 мВ	40 мВ	150 мВ	500 мВ	3 В
Kпідс.	0,02	0,035	0,044	0,54	0,06	0,073	0,12	0,81	1,32	3,7

RН	50 кОм	85 кОм	2*10^5	5*10^5	7*10^5	9*10^5	10*10^5	12*10^5	14*10^5	15*10^5
Uвх.	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0.5	0.5	0.5	0.5
Uвих.	1,5	1,7	2,6	2,6	2,7	2,7	2.95		3,5	3,85
Kпід.	4,91	5,34	6,5	7,3	8,13	8,36	9,12	9,35	10,5	10,9

Рис. 5. Принципова схема транзисторного ключа.

Рис. 4. Залежність коефіцієнта підсилення за напругою від опору навантаження. (до пункту 9).

K_підс.

R_Н

10. Вимкніть живлення, розберіть схему.

11. Використовуючи елементи лабораторного стенда, зберіть схему транзисторного ключа (рис. 5). Значення опорів: R_Б та R_К – одиниці кілоом. Форсуючий конденсатор у схему не вмикайте. R_Б=___4,5кОм____, R_К=__4,5кОм_____.

12. Подайте на вхід схеми сигнал від генератора синусоїдальної напруги. Частота сигналу – близько 1кГц, амплітуда – близько 5В. Подайте живлення на схему (8В).

13. Виміряйте параметри та зарисуйте осцилограми сигналів на вході (поданий з генератора сигнал), на базі транзистора та виході (колектор транзистора) схеми. Виміряйте тривалість переднього та заднього фронтів отриманих на виході схеми П-подібних імпульсів.

Амплітуда вхідного сигналу: U_вх.=________7 В_____ Частота вхідного сигналу: f_вх.=______2 кГц________

Рис. 6. Осцилограма сигналу на вході схеми (до пункту 13).

Амплітуда вихідного сигналу: U_вх.=__14В____ Частота вихідного сигналу: f_вх.=___2 кГц___ Тривалість переднього фронту: T_пер.фр.=__12В___ Тривалість заднього фронту: T_{задн.фр.}=3мкс мкс__

Рис. 7. Осцилограма сигналу на виході схеми (до пункту 13).

14.

Рис. 8. Фронт зростання імпульсу колекторного струму для двох значень базового струму Іб.н.1 (крива 1) та Іб.н.1 (крива 2)

Спостерігаючи за формою вихідної напруги, зменшуйте амплітуду вхідної доти, поки транзистор не перейде в лінійний режим роботи (тобто форма вихідних імпульсів стане не П-подібною, а напівсинусоїдною – транзистор не буде досягати насиченого стану). Виміряйте для цього граничного значення амплітуду вхідного сигналу. Відключивши заземлення корпусу осцилографа, виміряйте амплітуду напруги на базовому резисторі. Знаючи опір базового резистора, розрахуйте амплітудне значення струму через R_Б (у базовій ланці транзистора) – це базовий струм насичення – Іб.н.1 (рис. 8). Поновіть заземлення корпусу осцилографа.

Граничне значення амплітуди вхідного сигналу (до пункту 14):

U_вх.=_______3 В______

Амплітуда напруги на базовому резисторі (до пункту 14):

U_RБ=______900 мВ_______

Базовий струм насичення (до пункту 14):

Іб.н.1= U_RБ/R_Б=_____200 мкА___________

15. Збільшіть амплітуду вхідного сигналу рівно вдвічі (тим самим збільшивши вдвічі базовий струм і зробивши коефіцієнт насичення ключа N = 2). Виміряйте та запишіть нижче тривалість переднього та заднього фронтів, отриманих на виході схеми П-подібних імпульсів.

Тривалість переднього фронту: Тривалість заднього фронту:

T_пер.фр.=________50мкс___ T_{задн.фр.}=____56мкс_______

16. Спостерігаючи за формою одного з фронтів, увімкніть у схему форсуючий конденсатор, як показано на рис. 5. Виміряйте тривалість переднього та заднього фронтів, отриманих на виході схеми П-подібних імпульсів. Порівняйте з попередніми результатами.

Тривалість переднього фронту: Тривалість заднього фронту:

T_пер.фр.=______45 мкс_____ T_{задн.фр.}=____20мкс_______

Після увімкнення форсуючої ємності ___зменшувати тривалість заднього фронту____________________________ ________________________________________________________________

17. Вимкніть живлення схеми.

1. Структура та характеристики біполярного транзистора.

2. Схеми ввімкнення біполярних транзисторів.

3. Принцип роботи біполярного транзистора в схемі зі спільним емітером.

4. Принцип роботи транзистора як електронного ключа.

5. Причини виникнення фронтів, вплив на них форсуючого конденсатора.

6. Призначення схеми електронного ключа в аналогових та імпульсних схемах.

Дата добавления: 2017-01-14