Книга: Методичка для лабораторных работ по электронике

Распознанный текст из изображения:

Все полученные данные должны быть выражены в соответствующих единицах измерения с обязательным указанием на осциллограммах масштабов по осям координат.

К следующему занятию студент должен представить аккуратно оформленный отчет на листах формата 203х295 мм. Отчет должен содержать:

титульный лист, на котором указываются наименование и номер лабораторной работы, фамилия студента, номер группы, дата выполнения работы;

протокол экспериментов со схемами, таблицами, осциллограммами с изложением целей отдельных пунктов исследования и выводов по ним;

расчеты по результатам эксперимента и их обработке, сопоставление результатов экспериментов с теоретическими положениями, общие выводы.

Предполагается использование логарифмических. линеек или микрокалькуляторов и чертежных инструментов при оформлении отчета..

Пункты рабочих заданий, номера кото~их помечены верхним индексом "О", относятоя к обработке результатов экспериментов и их сопо' ставленлю с теоретическими положениями.

Р а б о т а 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПИУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

в

цель океовь — исследование вольв-вилериых херлкеерьоевк кремниевого выпрямительного и германиевого универсального диодов и стабилитрона, частотных и временных свойств диода.

Полупроводниковые диоды описываются в первую очередь их статическими вольт-амперными характеристиками (ВАХ). Каждой точке ВАХ соответствуют некоторые значения статического и дифференциального сопротивлений диода: Я = - иЯ

С ~ диф д ~'

Иногда для упрощения расчетов с использованием ВАХ ее линеаризуют, тогда прямая ветвь линеаризованной ВАХ характеризуется напряжением отпирания ~~ и дифференциальным сопротивлением~~ диода. Основными параметрами обратной ветви ВАХ выпрямительного диода являются обратный ток 1„и напряжение пробся. Основными параметрами обратной ветви ВАХ стабилитрона являются напряжение стабилизации 6'~,.и дифференциальное сопротивлением',, при заданном значении тока.

Выпрямительные свойства диода при повышении частоты выпрямляемого напряжения ухудшаются. Можно считать, что с ростом частоты прямая ветвь ВАХ становится более пологой, а обратная — более крутой. В результате средний выпрямленный ток уменьшается. Частота, на которой средний выпрямленный ток~ъеньшается до некоторого обусловленного уровня (например, до 1/~~2 = 0,707 от максимального (низкочастотного) значения), называется граничной рабочей частотой,~ выпрямительного диода.

Г,0

В импульсных схемах инерционность диода проявляется главным образом в том, что прямое напряжение на диоде и обратный ток диода после изменения полярнооти сигнала источника, к которому подключен диод, устанавливаются не сразу, а по истечении времени установления Ед,р. прямого напряжения и времени восстановления~ обратного

Ас

сопротивления диода.

Распознанный текст из изображения:

Лабо то ный макет

В работе используется лабораторный стенд "Полупроводники и микросхемы". Выводы исследуемых диодов и необходимых дополнительных элементов распаяны на гнезда, к которым могут подключаться генератор синусоидального напряженияГЯ), электронный осциллограф (ЭО) и вольтметр У .

1. Снять осциллографическим способом ВАХ кремниевого (Д226) и германиевого (Д310) диодов по схеме рис. 1.1 при частоте генератор „~ = 30..е50 Гц.

2. Снять ВАХ диода Д310 при повышен-

ной температуре. Для этого к гнездам наф Я' ® гревателяЯ - подсоединить источник постоян- Ю) © ного напряжения 20 В и через 3...4 мин зарисовать осциллограмму ВАХ диода Д310 в ее смещенном относительно первоначального положении. Зо. По полученным ВАХ определить значения прямого напряжения ~~~, статическогоЯ?~ и дифференциальногоР~ сопротивлений диодов при значениях тока 1 и 10 мА. Результаты эайести в таблицу. Определить напряжения открывания диодов по линеаризованным ВАХ. 4 . По вольт-амперным характеристикам диода Д310, снятым при

о

комнатной и повышенной температуре, определить значение температур. ного коэффициента напряжения ~~рр при токе 10 мА, приняв значение перепада температуры У 7 = 25оС.

5. Снять ооциллографически по схеме рис. 1.1 ВАХ стабилитронов Д814Б и КС156А.

6о. По ВАХ стабилитронов определить значения их напряжений ста- билизацииЯ . при значениях тока 3 и 10 .мА; определить по этим данным усредненйое значение р

е'T д~

7. Экспериментально снять зависимость среднего выпрямленного тока 1~ диода Д226 от частоты ~ выпрямляемого синусоидального

~рррр ср

напряжения в схеме однополупериодного выпрямителя (рис. 1,2), где Р~ — нагрузка выпрямителя; цепочка (рГ, С вЂ” интегрируицая ф Ю У (усредняющая); ~- цифровой вольтметр. Отключив вольтметр, подключить осцил-

Р . 1.2 лограф по схеме рис. 1.1 и, .не изменяя напряжения генератора, зарисовать осциллограммы н ений ~ (Д и ~ Й) при частотах 100 Гц, у,. и „-4= 2Я~,; / 8 . Построить график зависимости Х~„„~. ф), отметив на нем

о значение граничной частоты/,, диода Д226, йри которой 7р, уменьшается до 0,7 от его значения при~ = 100 Гц. Обьяснить йзменения осциллограмм напряжений на диоде и ЯУ с повышением частоты.

9. Осциллографировать напряжение на диоде Ы~ й) и ток диода гр Й~ (напряжение г~л ® =К, ~~ Я) ) при открывании и запирании диода Д226 в схеме рис. 1.1 в импульсном режиме, когдар~~) — импульсный генератор напряжения. 10 . По осциллограммами~ ® игоре~~) определить значения време-

о ни установления прямого напряжения~~„,, и времени восстановления обратного сопротивления ~~ диода Д226. ос

ЛИТЕРАТ7РА

1. Б а т у ш е в В.А. Электронные приборы . — М.: Высшая школа, 1980. С. 56-82.

2. Электронные приборы / Под ред. Г.Г. Шишкина. — М.: Энергоатомиздат. 1989е С, 65-82, 115, 121-127.

Р а б о т а 2. ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОПЯРНОГО ТРАНЭИСТОРА

~ель рапота — оооаллогрврачеовое оелтве вольт-еаперюх харелтеристик биполярного транзистора; определение по ним статического коэффициента усиления по току и малосигнальных параметров схемы замещения транзистора; исследование статических и временных характеристик транзистора в ключевом режиме работы.

Транзистор характеризуется двумя семейотвами воль~ амперных характеристик — входных и выходных, показанных на рис. 2.1,а и б соответственно для случая включения транзистора по схеме с общим эмиттером.

Распознанный текст из изображения:

В

Рис. 2.1

, для которого справедли урав

,ДЕ/' =Ь~, 3 Хл ~ с~ ~~ ~

~~к ~~гв ~ ~л ~з~я ~

~гг ~~ ~ ~к )~ ~с ~ 1/»= сап+~ '

~~~=( Щ~~~~к !т =сопн

~р~~ (~~кйУк1у =с-оп~~;

(2.2)

Крутая часть выходных В 1„

характеристик являетоя гра-

й ницей областей активного

.кк ~К 11~ режима и насыщения транзис- Ц $$

тора, нижняя ВАХ выходного ~ ~ф семейства, соответствующая

У~ 1 = О, определяет границу а) областей активного режима и отсечки (запирания) транзистора. Активная область (между крутым участком ВАХ и нижней ВАХ) соответствует режиму усиленин тока транзистором и используется в усилителях. Области насыщения и отсечки соответствуют ключевому режиму работы транзистора, в котором рабочая точка находится либо в области насыщения (точка О на рис. 2.1,б), либо в области отсечки (точка 1 на рис.2.1,б), переключаясь из одной в другую в соответствии с переключениями входного сигнала, поступапцего на базу транзистора.

Статическим коэффициентом усиления по току в схеме с общим эмиттером называют отношение Ь (2.1) ~ю=у

Б Значением зависит от значений ~' и~ . Зависимость Ь от 1к имеет явно выраженный максимум.

При работе транзистора как усилителя входные величины (2~,У' ) получают прирнщения,д.~~ идЬ~, которые в свою очередь вызывают приращения.9Х и З~~ значений Г и Ц. Если входной сигнал имеет небольшую величину, то эти приращения малы и транзистор работает на линейных участках входных и выходных характеристик. В этом случае транзистор может быть представлен в виде линейного четырехпо-. люс ника вы нения:

Д-параметры можно определить по семействам входных и выходных характеристик; Ь~~ — входное сопротивление транзистора;ф,~ - малосигнальный (дифференциальный) коэффициент усиления по току; т ~ - коэффициент внутренней обратной связи;/г~~- выходная проводимость транзистора.

При работе на высоких частотах коэффициент усиления Ь~~ уменьшается из-за инерционности носителей заряда и влияния междуэлектродных емкостей. Частота, на которой зйачение Ь~~ становится рав ным 1, называется граничной и обозначается как,у~р.

Схема ключа с нагрузкойЯ показана на рис. 2.2,а. Простейшая схема транзисторного ключа с одним резистором Я' в цепи управления приведена на рис. 2.2,б.

Работа ключа описывается, в частности, характеристикой переключения~~~,=~~ ~®, которая имеет вид, показанный на рис.2.3. Е Рк Рис. 2.2

Рис. 2.3

На выходе ключа напряжение имеет высокий уровень (логической единицы)Р =Е , когда ключ разомкнут, т.е. транзистор находится в отсечке, и низиий уровень (логического нуля)Р'- О, когда ключ замкнут, т.е. транзистор насыщен. Положения рабочих точек транзистора ключа для соотояний "0" и "1" в семействе выходных характеристик показаны на рис. 2.1,б.

В области насыщения оба перехода транзистора смещены в прямом

направлении. Транзистор со стороны базы и коллектора можно представить источниками напряжения со- Ий~~ ответственно ~ (0,5...0,6 В для германиевых и 0,7...0,8 В для кремниевых транзисторов) и ~ЕЬй~ ~ ф 1~,„(0,1...0,2 В) с внутренними

а сопротивлениями ~ (сопротивле- ~ФЬЮ ние базы, равное 100...200 Ом) и 1"кд (20...50 Ом). 1ф Хс

Рис. 2.4

Распознанный текст из изображения:

1. Б а т у ш е в В.А. Электронные приборы. — М.: Высшая школа, 1980. С. 93-132, 167-175.

2. Электронные приборы / Под ред. Г.Г. Шишкина. — М.: Энергоатомиздат, 1989. С, 140-175, 191-197. Р а б о т а 3. ИССЛЖДОВАНИЖ ПЯ2ВОГО ТРАНИСТОРА

с ф-п -ПЕРЕХО~(ОМ

Дель еввотв — ооввллогрвс1вчеовое овлтве свслслвслс вольт-вьтеС» ных характеристик и построение характериотики прямой передачи полевого транзистора; определение напряжения отсечки и выходной проводимости; построение зависимости крутизны (проводимости прямой передачи) от напряжения на затворе; исследование свойств транзистора в режиме управляемого сопротивления и в ключевом режиме. Вид семейства выходных ВАХ 1 Я„)/у =,. 5~ показан на

С Са ~и=~С7л'5 рис. 3.1.

У каждой ВАХ имеетоя пологий участок, называемый участком насыщения и расположенный правее значения напряжения на стоке Е/,.„ = = У' „,', причем

(3.1)

Кгас ~~о я ~ ~к ' где ~~, — напряжение насыщения; ~, — напряжение отсечки полевого транзистора;~~~- значение напряжения на затворе, при котором снята данная ВАХ; у~, — контактная разность потенциалов. На рис. 3.1 значениям 'и 1~ „соответствуют абсциссы точек пер~ ресечения пунктирной кривой с жцци амперными характеристиками.

Характеристика прямой передачи

Ъу ~',~5~ р) ! ~/ ~0 5~транзистора моше~ р д быть построена йо выходным ВАХ: для ®~ © этого из заданного значения 1~, прово- И дят вертикаль и для точек ее переоече-

СИ Рис. 3.1 ния с ВАХ определяют значения тока 1'

и напряжения ~~,.

Характеристику прямой передачи в режиме насыщения обычно аппрокоимируют зависимостью 12

~/

1=1

о

(3.2)

т- ~-~~и ~1 М

(З.З) где ~~~ ~9,',, ф)- напряжение на затворе, при котором ток стока ра— вен четверти максимального значения, т.е. 1,. /~г.

Проводимость прямой передачи (крутизна) 5' полевого транзистора численно равна величине изменения така стока при изменении напряжения~~~ на 1 В. Крутизна определяетоя по ВАХ как

с

(ЗА)

Л Е/~ ~ ~,~~ =СОРУ 5.~

Крутизна заисит от значения ~~„. Эту зависимость обычно аппрсжоимируют вырежением

(3.5)

Ц' /г

гдето„- максимальное значение крутизны (значение5 при У'„= 0).

БМходную проводимость полевого транзистора можно определить по

выходным ВАХ:

д е

в т,.

(3.6)

=евсеев

уи

Входное сопротивление полевого транзистора как входное сопротивление обратносмещенного,б-п -перехода велико. Входной ток полевого транзистора очень май, поскольку в его рабочем режиме к затвору приложено обратное напряжение смещения.

Коэффициент усиления,и. полевого транзистора количественно характеризует более сильное воздействие изменения напряжениями' „ на ток стока .? по сравнению с воздействием на .Т изменения непряжес ния ~~и .

~ ~4и

~ ~'~ Ст ~ -~С = СР775 ~

(3.7)

причем

5

=.БР-,

Фых

(3.8)

где1,. — максимальный (начальный) ток стока, ему соответствует

В соответотвии с (3.2) напряжение отсечки Ь' может быть определено как

Распознанный текст из изображения:

где Ю; — выходное сопротивление транзистора:

= 'д~„~, ~;~~

Полевой трайзистор может использоваться в качестве управляемого сопротивления. Его сопротивление между истоком и стоком зависит от нзпряжения ~~,, и эта зависимость аппроисимируется выражением А'

(3.9)

Еж

~»

ГДВ иве о МИНИМНЛЬН06 ЭнаЧВНИВ СОПРОТИВЛВНИЯ Ясий А~си иУйв ПРИ~~

= 0 и оно увеличивается с роотом значениями|

Лабо то ный макет

Лабораторная работа выполняется на стенде "Полупроводники и микросхемы" с использованием транзистораУУЗ (НПЗОЗА). Трвнзиотор КПЗОЗ имеет канал т -типа.

1. Осциллографическим методом снять семейство выходных ВАХ транзиотора У'73 (КПЗОЗА) .

Изменяя значение напряжения на затворе~~, от 0 до напряжения, соответствупщего1,'а О, зарисовать,осциллограммы выходных ВАХ с указанием маощтабов по осам и значейий~~~ для каждой ВАХ. Значения~~„ следует выбирать так, чтобы получить 8...10 кривых, равномерно расположенных между ВАХ, соответствующей ~~, = О, и ВАХ, соответствующей У~ О.

Пащобрать и записать знвчеийе1~~~,такое, чтобы прзб~~ = 10 В значение така стока было бцХ» .Т /~, гдето - значение тока ВАХ, соотввтствукщей+, О, при Я = 10 В. Раоочитать значение- Ц» в использУЯ (3,3) й полУченное эначени6 ~~~ (1»туу/~~).

2О. Для всех ВАХ, полученных-при выполнении.п. 1, рассчитать по (3 1) эначеник ~~»~ в ная60тй их на ОепиллогРаммы 'и СОВДинить эти точки пунктирной линией, как на рис. 3.1.

Зо. Используя осциллограьак ВАХ, вычислить и построить на графике характеристику прямой передачи ~' Яl„) при Ц-„.= 10 В. РассчитатьД ~У„) по (3.2), и построить на той же диагрнмме.

4О. Используя осциллограммы ВАХ и (3;4), вычиолить значения крутизны 5 для 5...7 значений~~~ при~~ = 10 В и построить графически зависимость5Я~у„~.на той ке диаграмме поотроить расчетную заэйси- МОСТЬЯЯ и Которуй СЛ6дуЕТ ИЫЧйСЛИТЬ ПО (3'.5) .

14

5о. По одной из снятых ВАХ рассчитать значением~ при~г' -10 В, используя соотношение (Зеб).

б~. По осциллограммам ВАХ и (3.7) вычислить одно значение коэффициента усиления,а. при условиях и. 5о.

7О. По (3.8) вычислить,и при условиях и. 5 и сопоставить с определенным в и. бо.

8. Экспериментально исследовать зависимость сопротивления канала сток — исток Я,', от напряжения на затворе полевого транзистора в схеме рис. 3.2, где еЯ) — регулируемый источник постоянного напряжения; Ч 1к е.. Я) — источник. синусоидзльного напряжения. Напряженнее,. ~я) в этой схеме делится

изиду ~ = 1 кОм и/?~„в соответствии с сооввоиеввем мемву вв ввечевввми, причем ЯВву и уц

Ю»~=К,. ~~~„) Сопротивлением~~ можно рассчитать по формуле

ПТ

Значения Я, вычислять по (3.10), используя~ = 1 кОм. Зарисовать

осциллограмму напряжения~~т я) на полевом транзисторе для одного

из значений ~ ~У ~ ~ ~ Я

15

ууу уу т

~поуу уу т

(3.10)

~~~тв — ~~ Лт

г~~е~;~„- амплитуда (или размах) напряженияГ й);5' - амплитуда (или размах) напряжения на полевом транзисторе (между стоком и истоком). В соответствии с (3.10) зависимостьЯ,. ~~/' ) можно определить измеряя~ ~,„ИК, при разниц~ значенйихй~~~ .

8.1. Установить частоту /' источника Е,Я)равной 1 кГц, а напРЯжение ~~~у = -3 В (такое ~~„ запиРает тРанзистоР). С помощью осциллографа установить~=, = 0,1 В. В данном случаеГ =~,Г Далее, регулируя значение~~~ и измеряя его вольтметром, следует задавать такие значения~~, , чтобы амплитуда (размах) напряжения на транзисторе принимала значения Е; = 0,095; 0,09; 0,085 В и т.д. до тех пор пока% ° нет б 3 ко~и = О. Значе Уж

ануй амтв

НЕ..„. Измерять осциллографом. Результаты занести в таблицу:

Распознанный текст из изображения:

8.2 . Установить значение~~~,„таким, чтобы~~ достигло 1 В, и

ррррр"

зарисовать осциллограмму Ф ~ Ц

9 . Рассчитать зависимостьЯ',.„ (~' ) по (3.9), взяв значение Я

енн

из таблицы, и графически построить в одной глоскости эту зависимость и зависимостью, (у ) по данным таблицы. Объяснить различия осциллограмм~„,(~) при~ = 1 В и~ 0,1 В.

10. Исследовать работу полевого транзистора в ключевом режиме.

Собрать схему рис. 3.2, гдето(~~ — источник импульсного напряжения отрицательной полярности;~~сф-источник постоянного напря- женияЕ.Установить Е = 10 В, амплитуду импульсов Г = 5 В, длительность импульсов ю', = 1 мкс.

Зарисовать осциллограмму напряжения на стоке транзистора ~л т ~~).

11о. Объяснить физические причины полученной формы напряжения ~лт Ж.

Б а т у ш е в В.А. Электронные приборы. — М.: Высшая школа,

1980. С. 183-197.

Р а б о т а 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКАСКАДНЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ

Цель дриоты — иооиекование основных харектериотик транеиотот»

ных усилительных каскадов по схемам с общими эмиттером, общим

коллектором, общим истоком.

к Ри 8С

7

100к

Д

Схемы каскадов с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общим источником (ОИ) показаны на рис. 4.1, 4.2, '4.3 с резисторами смещения ЖГУТ ~З), разделительными (С1С2) и блокировочными (СЗ) конденсаторами (Е~ — источник питания транзисторов, назначение резисторами, указано ниже). Формулы расчета основных параметров каскадов приведены в табл. 4.1, где Яд, и/Гд „; входное и выходное сопротивления каскадов;/1 . — коэффициент усиления по напряжению.

В этих формулах не учитываются емкости С1, С2, С3, так- как значения параметров приведены для области средних частот каскадов, ~а которых сопротивления этих конденсаторов малы. На средних частотах на параметры каскадов не влияют емкости коллектор — эмиттер С и сток — истокС транзисторов и зависимости~р и.5' от частоты.

си

16

Распознанный текст из изображения:

Лабо торный макет

Таблица 4.1

8ых

Рис. 4.4

Метр ка изме ний ЮА ° Я А~к ~и

(4.1)

~~ ~кн ~к ~

„8~~

~. Уь

19

В табл. 4 ° 18я =Я~ИЯ;К„„=Я„/Я„, где Яц- сопротивление сгрузил каскада;Я, =К,((К„;Я „=КЪЦК„;К~„=~ ~ ~-~~у В— входное сопротивление биполярного транзистора,Юу„,.= 10 ...ЕО Ом-

8 9 входное сопротивление полевого транзистора (его обратносмещенного ,Ь-~ -перехода затвор - исток);Ю,- =Я~~Яя,~Г~ — сопротивление генератора сигнала;~~ =~~ /7~, ~Р = 26 мВ.

Для каскадов на биполярном транзисторе верхняя граничная час-

у~

й-~~.,-,,

прячемся соответствует табл. 4.1,С~ =С~~~у. ~), СА - коллекторяая емкость транзистора.

Для каскада ОИ на полевом транзисторе веращя граничная час тота ГЯ. ГЯ. T

(4.2)

сс~ ю А~х ~и °

~ЪФм - емкость монтажа миодиая,С, — емкость нагрузки.

18

Лабораторная работа выполняется на стенде "Полупроводники и микросхемы", в котором содержатся схемы, приведенные на рис.4.1... ... М.З, выводы которых распаяны на нумерованные гнезда, расположенные около разъемов ХТ5 (каскад ОЭ), ХТб (каскад ОК), ХТ7 (каскад ОИ). Нумерапия гнезд совцадает с нумерацией на рис. 4.1...4.3.

араметры транзисторов МП26БЯ,~~~- -1 МГц; В = 30...50;Р. = 200 Ом; ~к = 50 пФ; КПЗОЗА: 5' = 2 ьй/В; ~', = 6 'пф; ~',. ~ 2 пф; ~фк= 2 10 Ом; Е/ = Оэ5."2*5 В.

Усилительный каскад в линейном режиме работы на средних часто-

тах можно представить эквивалентной, схемой, показанной на рис.4.4,

где Хд„ иод~,„ - входное и выходное сопротивления каскада; зависи-

мый источник ЭДС~„ Р~„ отражает усилительное свойство каскада;

Я,. — сопротивление генератора входного' сигнала;К„, - сопротивление

нагрузился — известное сопротивление, используемое в учебной лабо-

ратории для измерения входного сопротивления каскада (в остальных

экспериментахК~ не используется и должно быть зашунтировано пере-

мычкой (пунктир)).

Для экспериментального определения значения входного сопротив-

ления~~ нужно разомкнуть перемычку, измерить значения Р„ и ~~„

(амплитуду, размах или действухщее значение) и использовать формулу

Я,

/Г~„= (4.3)

~Г

~ ~~х

Для экспериментального определения значения выходного сопро-

тивленияЯд нужно измерить напряжениеЕЯ, в двух режимах: 1) при

отключенном сопротивлении нагрузки~~ „ ; 2) при подключенном ~с'~

. Измеренные значения подставить в формулу

Распознанный текст из изображения:

Рис. 5.1

(5.1)

Рис. 5.2

Лабо то ный макет

2. Исследовать режим и основные характеристики каскада по схеме с общим коллекто ом, показанного на рис. 4.2, где цифры около выводов есть номера гнезд, расположенных рядом с разъемом ХТ6 .

2.1. Снять амплитудную характеристику каскада

Ъ~„„= ~~~„„( ~~„~

по методике и. 1.1, установив регулятор~ отклонения обоих лучей осциллографа в положение 1 В/дел.

2.2. Повторить выполнение пп. 1.2о, 1.3, 1.4, 1.6, 1.7, 1.9о, 1 .11о для каскада с общим коллектором.

3. Исследовать режим и основные характеристики каскада с обещ истоком, поканааного иа рис. 4.3, где пдфры около ныиодои есть нокер~ гиенд, раополокенаи ридом с раньеноы лгу.

3.1. Повторить выполнение пп. 1.1...1.6.

3.2. Отключив генератор и осциллограф, измерить вольтметром постоянные напряженияЬ' у6',б' смещения истока, затвора, стока (гнезда 4, 5, 10) относительно общей шины.

З.Зо. По данным и. 2.2 построить графически в семействе жходных ВАХ транзистора КПЗОЗА линию Я~ = 10 кОм, указать рабочую точку транзистора, определить максимальный неискаженный выходной сигнал- положительный и отрицательный.

3.4о. Повторить для каскада с общим истоком выполнение пп. 1.9о...1.11 .

ров,Ь'12 - генератор стабильного тока с задахщей цепью К73ЯУ.. АХ.

Выходное напряжение ДК может сниматься с каждого из выходов, но чаще снимается между ними — для исключения постоянной составляющей.

Амплитудная характеристика ДК, снятая на постоянном токе, имеет вид, показанный на рис. 5 .2, где~~ — входное напряжение смещения нуля ДК.

Фазы напряжений на выходах 1 и 2 ДК противоположны и являются инвертированными по отношению к напряжениям на входах 1 и 2.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала ДК определяется как

где/~~ и Л;. — коэффициенты усиления дифференци-

ального и синфазного сигналов.

ЛИТЕРАТУРА

Цьь

1. Экспериментально снять амплитудную характеристику ДК

Рис. 5.3

23

В о й ш в и л л о Г.В. Усилительные устройства. — М.: Радио

и связьи 1983. С. 64-72, 76-80, 87т90.

Р а б о т а 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО

УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

1~еньдрсоты — исследование аыплатудноа характеристика, усиления дифференциального и ослабления синфазного сигналов, фазовых соотношений, смещения нуля дифференциального каскада.

Типичная схема интегрального дифференциального каскада (ДК), в частности исследуемого в данной работе (К1183Я1В), приведена на рис. 5.1, гдето?~,УТО- пара дифференциально включенных транзисто-

ДК обозначен как тре- угольникЮГ на стенде "Полупроводники и микросхемы" (рис. 5.3), причем резисторыР~, = 2 кОм размещены внутри стенда, как и сам ДК.

Распознанный текст из изображения:

Рис. 5.4

Таблица 5.1

Рис. 5.5

Таблица 5.2

Собрать схему рис. 5.4, где Š— регулируемый источник постоянного напряжения 0...30 В; ~ = 240 кОм — резистор из наборного поля стенда; ~à — цифровой вольтметр, который следует подключать к выходам 1 и 2 ДК и источникуЕ для измерения значений~ ,,У'~, Е .

1.1. Вывести регуляторЕ в левое полсжение (Е = 0). Не включая источника, измерить 1~ и Ъ~а, результаты занести в табл. 5 .1.

Включить источник Е . Изменяя его величину, а при необходимости и полярность включения в схему рис. 5.4, достигнуть равенства б»~=~~~~; записать эти значения и значениеЕ в табл. 5.1.

1.2. Регулируя Е и контролируя вольтметром~/„',, получить изменение ~Ь'„. напряжения У», на 1 В'; измерить~/„~ и Е, данные занести в табл. 5.1. Регулируя Е , пройти с шагомд~У = 1 В весь линей-

»~

ный участок амплитудной характеристики, На ее изгибе, соответствующем началу участка ограничения, измерить 2 — 3 точки и еще 1 — 2 точки на участке ограничения.

Изменить полярность подключения источника Е и повторить выполнение п. 1.2.

20 . По значениям Е в табл. 5 .1 рассчитать соответствующие значенияф, =Е/К~, гдеКу — коэффициент деления делителя напряжения Р,Кж: /~'у =(Я+Кь~Яь = 12О.

По данным табл. 5.1 построить на одной диаграмме графики ~к~ ШЕ~). ~ я й~~»). ~~Ь|~ Й'К»).

По построенной амплитудной характеристике определить коэффициент усиленияК~ =~~~~д/~у на линейном участке, напряжение смеще- 24

А~

ния нуля ~~ „,, максимальные неограниченные выходные напряжения

ФУд„~,иод,, и соответствующие им уровни ограничения

~~х ~ ° ~~Кк р~~ °

Определить также значением' =Е/120, где значениеЕ- измеренное в п.1.1.

3. Экспериментально определить значение коэффициента ослабления синфазного сигнала ~~, при постоянных входных напряжениях на входах ДК.

Собрать схему рис. 5.5, гдето' = 16 кОм — резистор из наборного поля стенда,Е' — источник регулируемого постоянного напряжения О... ...30 В.

Изменяя значениеЕ е шагом 10 В от 0 до +-30 В и измеряя при этом ЕР»~, ~~ж, записать данные в табл. 5.2.

4о. Рассчитать~~„,. =ЦК', гдеК' =Я'/0,5Я'. = 16, и заполнить второй столбец табл. 5.2.

Вычислить и занести в табл. 5.2 значениями„~,. = 201~ ~ — дБ,

б/хс МГ~ ~/гр коэффициент усиления прй соответствухщем

значении Рдд„определяемый по амплитудной характеристике, полученной в пп

5. Исследовать фазовые соотношения входных и выходных сигналов ДК.

Распознанный текст из изображения:

5.1. Подключить генератор синусоидального сигнала Я® к ДК вместо источника Е в схеме рис. 5.4, а вместо вольтметра использовать осциллограф.

Вход канала 1 осциллографа подключить к выходу 1 ДК, вход канала 11 — к источнику~® .

, Вывести регулятор амплитуды генератора влево (минимальный сигнал). Установить частоту генератора 1 кГц. Включить приборы.

Увеличивая сигнал генератора, получить на экране осциллографа синусоидальные функции ~ ~~) и й~~,~Е), измеритьЕ, и~~, , зарисовать осциллограммы.

Переключить вход канала 11 осциллографа на выход 2 ДК, установив отклонения лучей в каналах одинаковыми — 1 В/дел. Зарисовать осциллограммы ~„, Я) и и,„~ й). Вычислить/~' = ~ ' ~~р.

Увеличив сигнал генератора, наблюдать ограничение сигнала на выходах ДК и зарисовать осциллограммы ~~,„,®и Е~„~Й).

5.2. Подключить генератор еЯ) вместо источника Е по схеме рис. 5.5. Вместо вольтметра использовать осциллограф, подключив его входы канала 1 к выходу 1 ДК, а канала 11 — к генератору~Я~.

Отклонения лучей осциллографа установить: 1 — 1 мВ/дел, 11— 5 В/дел. Установить частоту генератора 1 кГц.

Увеличить сигнал генератора так, чтобы на выходе 1 ДК появилоя сигнал с частотой генератора, измерить амплитуды У , иЕуй . ОпрелелвтьК„. 1й в Ко,, = 20УΠ—, тлеК вЂ” ееачевае, полУЛ~к" ууыб Э уйГ/ео

ченное в и. 5.Х.

6о. Объяснить письменно фазовые соотношения осциллографированных в и. 5.1 сигналов.

Сопоставить значения У~„ и~/~ „,„, полученные осциллографически и по емплитудной характеристике (в и. 2 ).

Сравнить значения уй~~~~~, полученные осциллографически и в п. 4о

1. В о й ш в и л л о Г.В. Усилительные устройства. — М.: Радио и связь, 1983. С. 136-143.

2. Б у л е к о в В.П., Г о л о в к и н В.Л. Основные аналоговые схемы микроэлектроники. — М.: ЫАИ, 1989. С . 4-23.

Р а б о т а 6. ИССЛДОВАБП МНОГОКАСКАЦЬ~Х УСИЛИТЕЛИ

~ль работы — еоелеловввле чаототеыл овойотл уоалвтеля авпрт-. жения с емкостной связью каскадов; исследование основных характеристик интегрального операционного усилителя и эффектов обратной связи

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усиления усилителя о емкоотными межкаскадными связями характеризуется в первую очередь частотой,~' максимума АЧХ, при которой коэффициент усиления К максимален (К =К ) (пунктир на рис. 6.1), нижней граничной частотой „4 и верхней граничной частотой5~, при котрых Кя)=М'6~ ) =у~ /~~у. Обычно проектированием обеспечиваетсяК®=/г',. в достаточно широкой области частотф~~~~~ (рис. 6.1), тогда используют понятие

-.орелвей чаототы половы пропуоввввяДу' ~~-~а У такого усилителя усиление поотоянного напряжения равно нулю.

Усилители с непосредственными (гальваническими) межкаскадными связями обеспечивают усиление поотоянннх напряжения и тока и назнваютоя усилителями постоянного тока. Среди таких усилителей важнейшее место занимают интегральные операционные усилители (Оу). Примерный вид АЧХ коэффициента уоиления цо напряжению К операционного усилителя показан на рис. 6.2.

Схема исследуемого усилителя о емкостной межкаскадной связью приведена на рис. 6.3. Она включает в себя два идентичных каскада о общим эмиттером (рис. 4.1). Такой каскад исследован в лабораторной работе 4 — установлено влияние эмиттерной отрицательной обратной связи (ООС) и нагрузки Р„на коэффициент усиления К, и входное

уу ~ йй' и соцротявление Рд каскада, измерены их значения К~~,/~~,Кди Я~„,Я~„ Я~'„. Частотами, усилителя (рис. 6.3) определяется емкостями, в первую очередь эмиттерными емкостями (СЗ, С5), емкостями связи (С1, (С2 С4/(С2 + С4)) и С6). Частота~~ схемы рис. 6.3 определяется емкостью связи С2.С4/(С2 + С4) в ее взаимодействии с входной емкостью 2-го каскада с учетом эффекта Миллерами~„д =~й~~ ~~" у~~л) а также выходной емкостью 1-го каскадаС,~~, где цифровые индексы отнооятоя к транзисторам УТ~ иК7Я.

В работе исследуетоя влияние/~~и Рд„каждого каскада (извеотных из работы 4) в совокупности с емкостями схемы и обратными связями на частотные характеристики Юру„Я„/~) усилителя.

Распознанный текст из изображения:

Рис. 6.6

Т-а б л и ц а 6.1

Рис. 6.7

1. Исследовать характеристики с /~' у у

коотной межкаскадной связью (рис. 6.3) и влияние на них обратных связей.

1.1.

.1. Подключить к усилителю, коказанному на рис. 6.3, генера- торГ и осциллограф ЭО по схеме рис. 6.5, где резисто~ыР/ = 82 кОм; Р2 ' 82 ОмЯ~= 1 кОм - из наборного поля стенда; замкнуть перемычками гнезда 4 — 11, 5 — 10. Установить отклонения лучей в каналах ооциллографа: 1 — 0,1 В/дел, П - 1-В/дел, режимы входов — в положение = . Установить чаототу генератора 5 кГц.

1.2. Ре

егулируя аахлит~ду сигнала генератора, получить на выходе усилителя синусоидэльный сигнал с размахом 1...2 В.

Наблюдая одновременно сигнэл генератора и выходной сигнал усилителя и изменяя частоту генератора, найти значение частот/ макоямума уоиления (при этом отношением~~ /р максимально).

Определить по размаху осциллограмм и известным отклонениям

лучей в каналах ЭО значения размахами и~' . Результаты занести в

первую графу табл. 6.1. Определить

~Ф х

= — Ку

~~Фх Ц~

гдето~ — коэффициент деления делителя ннпрякенияЯ,'~Яг: Ку = 100.

1.3. Наблюдая одновременно оигннл генераторами - и жходной

сигнал уоилителяУ~ и изменяя частоту генератора, найти значения

частот,~, и/'~, на кото1кх отношением',/у снижается в/2 раз по

/

сравнению с его значением при,~ =/,'

Результаты занести в первую графу табл. 6.1.

1.4. Для иоследования влияния отрицательной обратной связи на

характеристики усилителя. разомкнуть перемычку 4 — 11 и повторить

измерения по пп. 1.2, 1.3, занося результаты во вторую графу

табл. 6.1.

1 5. Для исследования влияния полсаительной обратной связи на характеристики усилителя замкнуть перемычку 9 - 12, и повторить измерения по пп. 1.2, 1.3, занося результаты в третью графу табл.6.1. Замкнуть перемычку 4 — 11, отключить генератор, наблюдать и зариоовать осциллограмму~/ ®в режиме сэмовозбуждения (генерации) уои-

Ю

лителя с ПОС.

1.6. Для иаоледсвания влияния величины емкости межкаокадной овязи на характеристики уоилителя уменьшить ее значение о 2,0 до 0,2 мкФ, разомкнув перемычку 5 - 10. Повторить измерения по

Ж

Распознанный текст из изображения:

пп. 1 .2, 1 .3, занося результаты в последнюю графу табл. 6.1.

1.7 . Письменно объяснить различие значений~р~,~~, ~' 'в графах табл. 6 .Е.

2; Исследовать амплитудную характеристику и частотные свойства операционного усилителя и влияние на них обратной связи.

2.1..Собрать схему рис. 6.6, где И вЂ” регулируемый источник; К= О... -30 В;Р~ ~2,Х,р, соответствуют схеме рис. 6 .4, а делитель

+ напряженияЮр~,У,рд используется для удобства измерений, причем ануя Т а б л и ц а 6.2 играет рольЯ, в схеме рис. 6.4 и формулах (6.1), (6.2). Включить питание Оу и, не включая источника ~Ур = О), измерить вольтметром выходное напряжение Оу. Результат занести в табл. 6.2.

Включить источник И и, регулируд его непряжениеУ~, добиться на выходе ОУЬ~„„ = О. Измерить вольтметромР~ и значение записать в табл. 6 .2.

2.2о. По (6 .1) рассчитать коэффициент усиленияЛ' . По определенному в и. 2.1 значениюУ,' приУд, = 0 раосчитать напряжение смещения нуля~~,. =~/100, где 100 — значениеЛ'р =Яр~~Юрл)/Я~.

2.3. Снять амплитудную характеристйку ОУ, изменяя знак и величину напряжения ~~, результаты занести в табл. 6.2.

2.4. В качествеЯ' ~ в схеме рис. 6 .6 включить резистор 1 МОм. Повторить выполнение и. 2.3.

2.5. С целью исследования фазовых соотношений и определения„~'р Оу собрать схему рис. 6.7, где /" — генератор синусоидального напряжения; ЭΠ— осциллограф; И вЂ” регулируемый источник постоянного напряжения 0...30 В, используемый для компенсации смещения нуля ОУ.

Не включая генератора, включить питание Оу и,регулируя напряжение ~и, возможно, полярность) источника И , установить~д~,„= О, контролируя ~~~,„с помощью вольтметра.

Включить генератор на частоте / = 1000 Гц. Регулируя его амплитуду, получить на выходе ОУ синуооидальный сигнал размахом 6 В. Измерить осциллографом Р и ~~„„ и определить

р= ~ид„,~~г ) юо. Зарисовать на,одной осциллограмме синусоиды У' Й) и Уд „Ю. 2.6. Выключить источник И и наблюдать изменением~~„„~~~: из-за нескомпенсированного~~,„ может произойти смещение положения ~~~~„® на экране ЭО и даже ограничениеЕ~~ ~~) . Включить источник И .

Ф/е' 32

2.7. Увеличивая частоту генератора Г и наблюдая на экране ЭО ру';Му~ иод „(+), определить значением .

2.8. Включить в качестве Р„ резистор 1 МОм ~вместо 240 к) и повторить измерение -по и. 2.7.

2.9. В схеме рис. 6.7 произвести изменение: к выходу делителя (точке д ) подключитьЯГ, аЯ'~ заземлить . Зарисовать осциллограммы ~.й) и~Я,„Я) на одном рисунке.

2.10о. Сделать письменные выводы о влиянии глубины обратной связи на амплитудную характеристику ОУ и значение Ь' — по пп. 2.3 и 2.4.

Сопоставить полученное экспериментально значение~~„с его паспортным значением.

Сопоставить значения Л', определенные по (6.1) и экспериментально в и. 2.5.

Сделать вывод о влиянии обратной связи на значение,ф ОУ по данным пп. 2.7, 2.8.

1. В о й ш в и л л о,Г.В. Усилительные устройства. - М.: Радио и связь, 1983. С. 41-63,

2е Б у л е к о в В.П., Г о л о в к и н В.Л. Основные аналоговые схемы микроэлектроникие — М.: МЬИ, 1989. С. 29-33.

Р а б о т а 7. ИССЛЯКОВАНИЕ ИМПУЛЪСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

~ели тасоас - исолалаилие треииис*ориото усилителя с иорреитирукщими цепями, применяемыми для расширения полосы пропускания и улучшения переходной функции.

Импульсные сигналы обладают частотным спектром с полосой от десятков герц до многих мегагерц. Поэтому усилители импульсных сигналов должны иметь широкую частотную полосу пропускания, чтобы в нее укладывалаоь полоса спектра импульсного сигнала.

Для обеопечения широкой полосы пропускания в схему усилителя вводят цепи частотной коррекции.

В качестве цепи низкочастотной коррекции обычно применяют КГ-цепь, включаемую в коллекторную цепь транзистора усилителя по схеме низкочастотного фильтра (рис. 7.1,а). С уменьшением частоты сопротивление емкостиС возрастает и меньше шунтирует сопротивле- Ф

33

Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"

Файлы представлены исключительно для ознакомления

Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт

Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!