Ставки life смотрите на сайте.
Физика примеры решения задач Электротехника Задачи и лабораторные работы Математика примеры решения задач Вычислить интеграл Информатика Компьютерные сети Компьютерная математика
Исследование полевых транзисторов Исследование биполярных транзисторов Полупроводниковые выпрямители Электронный усилитель на транзисторах Лабораторная работа Исследование стабилитронов Исследование варикапов

Методические указания лабораторные работы по электронике

К дифференциальным параметрам полевых транзисторов относятся:

проводимость прямой передачи, или крутизна характеристики управления,

g21и = Sпт = dIc / dUзи при Uси = const;

выходная проводимость, или выходное (внутреннее) сопротивление,

g22и = 1/Riпт = dIc / dUси при Uзи = const;

входное сопротивление

Rвх = 1/g11и = dUзи / dIз при Uси = const;

проводимость обратной связи

g12и = dIз / dUси при Uзи = const;

Кроме того, вводится параметр, называемый статическим коэффициентом усиления,

μпт = dUси / dUзи при Ic = const.

Параметры Sпт, Riпт и μпт связаны между собой соотношением: μпт = SптRiпт. Все дифференциальные параметры можно определить по статическим характеристикам полевых транзисторов, заменив в их формулах дифференциалы токов и напряжений на соответствующие приращения этих токов и напряжений. Так как характеристики полевых транзисторов нелинейны, то значения дифференциальных параметров зависят от положения выбранной рабочей точки «А» (рис. 1.6.).

Схемы исследования

Схема исследования статических характеристик: полевого транзистора с управляющим p-n-переходом представлена на рис. 1.8, а МДП–транзистора с индуцированным каналом - на рис. 1.9.

Рис. 1.8. Схема исследования статических характеристик полевого транзистора 2П103Б с управляющим p-n-переходом

 и каналом p-типа

Рис. 1.9. Схема исследования статических характеристик МДП-транзистора 2П301А с индуцированным (обогащенным) каналом p-типа

Напряжения питания подаются с гнезд источников стабилизированных напряжений: Е-1 и Е-2, имеющих собственную цифровую индикацию и плавные регулировки R9 и R10 выходных напряжений соответственно. Измерения постоянных напряжений и токов в схемах осуществляются с помощью цифровых тестеров серии MY6x. При этом тестер, используемый для измерения тока, всегда включается последовательно с исследуемым объектом; а тестер, используемый для измерения напряжения, всегда включается параллельно с исследуемым объектом.

 

Порядок выполнения работы

3.1. На тестере ММ-1 установить переключатель РРП в положение (0С). Включить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки on/off. Определить температуру окружающей среды Токр. ср., считав показания тестера, и полученный результат занести во все ниже следующие таблицы. Выключить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки on/off.

3.2. Собрать схему, изображенную на рис. 1.8, используя тестеры ММ-1, ММ-2 и ММ-3, а в качестве исследуемого объекта полевой транзистор 2П103Б. Убедиться, что регулировки R9 и R10 источников питания Е-1 и Е-2 находятся в крайних левых положениях. Переключатель РРП тестера ММ-1 установить в секторе V= на предел измерения 20 В. Переключатель РРП тестера ММ-2 установить в секторе A= на предел измерения 20 mA, а его красный щуп установить в красное гнездо mА. Переключатель РРП тестера ММ-3 установить в секторе V= на предел измерения 20 B. Убедиться, что расположенные на монтажном шасси переключатель П3 находится в положение «Полевой транзистор 2П103Б», а регулировки R12 и R13 находятся в крайних левых положениях. Предъявить собранную схему преподавателю для проверки. После проверки схемы преподавателем включить тестеры ММ-1, ММ-2 и ММ-3 нажатием красных кнопок (on/off) и включить источники питания Е-1 и Е-2 нажатием кнопки POWER.

Исследовать статические характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и каналом p-типа при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iс = ƒ(Uзи, Uси).

Вращая регулятор R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке, установить на его цифровом табло величину напряжения Uист1 = 2,2 В. С помощью регулятора R12, расположенного на монтажном шасси, и тестера ММ-1 установить значение Uзи = 0.

Вращая регулятор R10 источника питания Е-2 по часовой стрелке, изменять напряжение Uси от 0 до –8 В с шагом –1 В, фиксируя его значения с помощью тестера ММ-3. При каждом значении Uси с помощью тестера ММ-2 фиксировать величину Iс и полученные результаты занести в табл. 1.1. Закончив измерения, установить регулятор R10 в крайнее левое положение.

Данную процедуру измерения Iс повторить для различных напряжений Uзи, которые, с помощью регулятора R12, расположенного на монтажном шасси, и тестера ММ-1, устанавливать в пределах от 0 до 1,2 В с шагом 0,2 В. Полученные результаты занести в табл. 1.1. Напряжение Uзи, при котором Iс = 0, называется напряжением отсечки - Uзи отс.

Закончив измерения, установить регулировки R9, R10 и R12 в крайнее левое положение, выключить источники питания Е-1, Е-2 и тестеры ММ-1, ММ-2 и ММ-3. 

 Таблица 1.1

Токр. ср (0С)

Тип

транзистора

Uси, В

Iс, mA

Uзи = 0

Uзи = 0,2 В

Uзи = 1,2 В

2П103Б

0

-1

-2

-8

Лабораторная работа № 3

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ

Цель работы. Исследование резонансных свойств последовательного и параллельного колебательных контуров.

В различных радиотехнических устройствах, в частности, в радиоприемных, одной из важнейших операций является выделение полезного сигнала из всевозможных побочных сигналов и помех. Эти функции выполняются электрическими колебательными системами, основным элементом которых является колебательный контур. При изучении свойств колебательного контура главное внимание обращается на его резонансные свойства, которые и определяют его частотную избирательность.

В зависимости от способа включения элементов колебательного контура индуктивности L и емкости С по отношению к внешнему источнику возбуждения различают последовательный и параллельный колебательные контуры.

Свободные колебания в контуре

При отсутствии внешнего возбуждения в колебательном контуре с первоначально запасенной энергией электрического поля в конденсаторе или магнитного поля в индуктивности возникают свободные колебания.

Рассмотрим переходные процессы в цепи, состоящей из индуктивности L, емкости C и активного сопротивления R (рис. 3.1). Если предварительно зарядить конденсатор C, а затем в начальный момент времени t=0 замкнуть его на цепь, состоящую из последовательно включенных элементов L и R, то в таком контуре будет идти процесс периодического преобразования электрической энергии в магнитную и наоборот. В этом случае функция, описывающая внешнее воздействие при любых t³ 0, равна нулю и уравнение Кирхгофа для такой цепи имеет вид

<. (3.1)

После дифференцирования обеих частей соотношения (3.1) по времени и деления на L приходим к следующему дифференциальному уравнению для тока в контуре

 

(3.2)

Введем следующие параметры:

 

 или .

(3.3)

Тогда с учетом соотношения (3.1) уравнение (3.2) принимает вид

 

(3.4)

Решение этого дифференциального уравнения будем искать в виде

 

,

(3.5)

где Z – некоторая новая переменная. Подстановка решения (3.5) в (3.4) приводит к следующему уравнению:

 

(3.6)

Обозначим

 

(3.7)

С учетом обозначения (3.7) дифференциальное уравнение (3.6) принимает вид

 

(3.8)

Как известно, решением колебательного уравнения (3.8) является функция вида

 

(3.9)

После подстановки этого решения в выражение (3.5) для тока І получим окончательно

 

(3.10)

Из уравнения (3.10) следует, что ток в колебательном контуре изменяется по гармоническому закону, причем его амплитуда с течением времени непрерывно уменьшается. Затухание амплитуды тока аналитически описывается множителем e-gt. Скорость затухания собственных колебаний в контуре можно охарактеризовать отношением амплитуд тока в некоторые моменты времени t1 и t1+T, отстоящих друг от друга на период колебаний Т (рис. 3.2). С учетом формулы (3.10), находим это отношение

 

(3.11)

Натуральный логарифм выражения (3.11) носит название логарифмического декремента затухания контура, и для контура с малыми потерями будет иметь вид

 

(3.12)


где  – волновое или характеристическое сопротивление контура.

На практике вместо логарифмического декремента затухания (3.12) часто используется пропорциональная ему величина – затухание d

 

(3.13)

где параметр Q, равный

 

Q=r/R,

(3.14)

называется добротностью контура.

При изменении температуры малосигнальные параметры также изменяются, причем характер зависимости различен для различных параметров. На практике наиболее важным является влияние температуры на величину h21. Для схемы с ОБ величина h21Б в рабочем диапазоне температур практически постоянна (с увеличением температуры h21Б увеличивается на доли процента). Для схемы с ОЭ изменение h21Э гораздо больше (для большинства транзисторов величина h21Э увеличивается в 2 раза при изменении температуры от -60 до +60оС).

Как у, так и h – параметры широко используются на практике. Система у – параметров оказывается удобнее для проведения расчетов, а h – параметры более удобны для их экспериментального измерения, поэтому в справочниках по транзисторам обычно приводятся именно h – параметры. Между у и h – параметрами существует взаимнооднозначное соответствие, поэтому при необходимости с помощью соответствующих формул можно определить у – параметры, если известны h – параметры, и наоборот. При этом для определения единственного параметра одной системы может потребоваться знание нескольких параметров другой системы (формула для у22, например, содержит все четыре h – параметра).

Однако при реальном проектировании электронных устройств необходимо иметь в виду, что в справочниках величины h – параметров приводятся только для одного типового режима работы транзистора. А так как величины малосигнальных параметров зависят от рабочей точки, то для практических расчетов использовать значения параметров, взятых из справочника можно далеко не всегда. Отсюда следует необходимость уметь определять малосигнальные параметры для произвольно выбранной рабочей точки самостоятельно.

Такое определение производится по характеристикам транзистора с использованием общего алгоритма определения параметров по характеристикам, справедливого для любых малосигнальных параметров любого электронного прибора, для которого существуют такие параметры. Подробное описание этого алгоритма, примеры его использования, разбор типовых трудностей и характерных ошибок при его применении приведены в учебном пособии […].

В кратком изложении этот алгоритм сводится к следующему:

1. Требуемый параметр m записывается в виде формулы, выраженной через приращения:

2. Выбирается необходимое семейство характеристик, на котором обязательно должны присутствовать все три переменных x1, x2 и x3, входящих в формулу для m. Если одной из этих переменных (в том числе и x3) на имеющемся семействе характеристик нет, то по этому семейству определить заданный параметр m невозможно.

3. На выбранном семействе характеристик находится требуемая рабочая точка и через эту точку проводится линия, соответствующая условию x3=const. В некоторых случаях такой линией оказывается одна из характеристик и тогда дополнительного построения не требуется.

4. На линии x3=const вблизи заданной рабочей точки находятся две другие точки, для которых можно определить значения x1 и x2 и вычислить значения ∆x1 и ∆x2. При этом необходимо выполнять условие малосигнальности.

5. Вычисляется частное ∆x1/∆x2 (условие x3=const уже выполнено при построениях по пункту 4).

В качестве примера на рис…. показано определение h21Э по выходным и управляющим характеристикам транзистора. Исходная формула для h21Э представляется в виде

На обоих семействах характеристик, представленных на рис…., имеются все три переменные: IК, IБ и UКЭ. Интересующая рабочая точка обозначена буквой Φ. Линией UКЭ=const на выходных характеристиках (рис….а) служит вертикальная линия, проходящая через точку Φ. На рис….б условию UКЭ=const удовлетворяет сама управляющая характеристика и дополнительного построения не требуется. Точки, между которыми находятся требуемые приращения, обозначены буквами А и В, так что величина h21Э на рис….а определяется как

а на рис….б – как ∆IК2/∆IБ. Величины ∆IК1, ∆IК2 и ∆IБ, входящие в эти выражения, обозначены непосредственно на рис….

Наиболее важной областью применения транзистора является усилительная техника. Наиболее распространенной схемой усилителя является схема с общим эмиттером, в которой нагрузочный резистор включен в коллекторную цепь транзистора (рис….). Напряжение на входе такого усилителя – это напряжение на эмиттерном переходе транзистора, а напряжение на выходе – это напряжение UКЭ, которое можно найти из 2-го закона Кирхгофа

 (8)

Транзистором  называется полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n-переходами, пригодный для усиления мощности и имеющий три или более выводов. Наиболее распространены биполярные транзисторы с тремя выводами. В процессах прохождения токов биполярных транзисторов участвуют основные и неосновные носители зарядов. По порядку чередования p-n-переходов различают биполярные транзисторы структуры p-n-p и n-p-n. Принцип действия обоих типов биполярных транзисторов одинаков.


Методические указания к выполнению лабораторных работ по электронике