62472 (597562), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Для отрицательного выходного напряжения изменяется знак напряжения обратной связи на отрицательный. Чтобы переключить компаратор, необходимо на вход подать отрицательное напряжение, которое должно сравняться с напряжением обратной связи и превысить его на малую величину. В результате переключения усилителя под действием входного сигнала разной полярности получается релейная характеристика в виде петли гистерезиса (рис.9). Пока значение входного сигнала лежит в пределах петли, триггер сохраняет значение выходного сигнала. Это означает, что схема триггера обладает памятью. Значения напряжения U_ос называются пороговыми U_пор.

Рис.9. Амплитудная характеристика триггера Шмитта

1. Двухвходовый компаратор с положительной обратной связью

Рис.10. Схема двухвходового компаратора с положительной обратной связью

Схема компаратора приведена на рис.10. В ней включен источник опорного напряжения в цепь неинвертирующего входа, а входной сигнал – в цепь инвертирующего входа. В зависимости от полярности опорного напряжения петля амплитудной характеристики сдвигается от нуля влево или вправо. На рис.11 изображена амплитудная характеристика для U_оп >0.

Рис.11. Амплитудная характеристика двухвходового компаратора с положительной обратной связью

Экспериментальная часть

1. Снятие амплитудной характеристики операционного усилителя.

Снять амплитудную характеристику операционного усилителя для U_оп = 0. Для этого вертикальный вход осциллографа подключить к выходу усилителя, а горизонтальный вход – к инвертирующему входу.

1. Снятие амплитудной характеристики одновходового компаратора.

Снять амплитудную характеристику одновходового компаратора для U_оп ≠ 0. Значение опорного напряжения взять из таблицы вариантов.

1. Снятие амплитудной характеристики триггера Шмита.

Амплитудная характеристика триггера Шмитта снимается также как и амплитудная характеристика одновходового компаратора: вертикальный вход осциллографа подключается к выходу, а горизонтальный – к инвертирующему входу.

1. Снятие амплитудной характеристики двухвходового компаратора.

Снять амплитудную характеристику двухвходового компаратора с положительной обратной связью для U_оп ≠ 0. Подключение осциллографа остается таким же как в п.3, а в цепь неинвертирующего входа подключается опорное напряжение.

1. Исследование работы компараторов от переменного входного сигнала.

5.1. Зарисовать осциллограммы напряжений u_вх(t), U_оп(t), u_вых(t) для U_оп ≠ 0. В качестве источника входного напряжения использовать генератор импульсов.

5.2. Зарисовать осциллограммы напряжений u_вх(t), u_вых(t) триггера Шмитта. В качестве источника входного напряжения использовать генератор импульсов.

5.3. Зарисовать осциллограммы напряжений u_вх(t), U_оп(t), u_вых(t) двухвходового компаратора с положительной обратной связью.

Снять зависимость коэффициента заполнения γ^± от опорного напряжения U_оп^±.

Контрольные вопросы

1. Что называется компаратором?

2. Зачем в схему компаратора включается опорное напряжение?

3. Зачем в компаратор включается положительная обратная связь?

4. В каких случаях применяется одновходовый компаратор?

5. Что такое амплитудная характеристика и как она выглядит для разных схем компараторов?

6. Как повысить помехоустойчивость триггера Шмитта?

7. Что такое коэффициент заполнения? Как изменяется коэффициент заполнения от опорного напряжения при синусоидальном входном сигнале в разных схемах компараторов?

Таблица вариантов

№ вар.	Uоп, В	Uвхm, В	, В	№ вар.	Uоп, В	Uвхm, В	, В
1	0,5	4,0	0,3	13	0,5	3,0	0,4
2	1,0	5,0	0,5	14	1,0	4,0	0,6
3	1,5	6,0	1,0	15	1,5	3,5	1,0
4	2,0	5,0	1,5	16	2,0	4,0	0,5
5	2,5	6,0	1,0	17	2,5	4,5	1,0
6	3,0	5,0	1,5	18	3,0	6,0	0,5
7	0,5	3,0	0,3	19	0,5	4,0	1,0
8	1,0	3,5	0,5	20	1,0	3,5	0,3
9	1,5	4,0	0,8	21	1,5	4,0	0,5
10	2,0	4,5	1,0	22	2,0	4,5	1,0
11	2,5	3,0	1,5	23	2,5	5,0	1,5
12	3,0	5,0	1,0	24	3,0	5,5	1,0

Примечание: студенты, получившие подвариант А, строят временные диаграммы u_вх(t), u_вых(t), u_оп(t) для двухвходового компаратора; подвариант Б – временные диаграммы u_вх(t), u_вых(t), u_пор(t) для триггера Шмитта; подвариант В – временные диаграммы u_вх(t), u_вых(t), u_оп(t), u_пор(t) для двухвходового компаратора с положительной обратной связью (ПОС). Напряжение насыщения усилителя U_н^± = 7 В.

Работа № 9

Исследование биполярного транзистора

Цель работы

Изучение характеристик и параметров биполярного транзистора.

Теоретическая часть

В биполярном транзисторе два типа носителей заряда (электроны и дырки) участвуют в процессе протекания тока. Кроме того, транзистор содержит две цепи: входную и выходную. Входная цепь транзистора состоит из перехода эмиттер-база, который включается в прямом направлении, а выходная цепь состоит из перехода коллектор-база, который включается в обратном направлении.

По типу основных носителей, которые перемещаются в структуре, различают транзисторы типа n-p-n и p-n-p. В транзисторе типа n-p-n основные носители – электроны, а в транзисторе типа p-n-p – дырки. По способу перемещения основных носителей через базу различают диффузионные и дрейфовые транзисторы.

Дрейфовые транзисторы имеют более тонкую базу, в которой характер перемещения основных носителей – дрейфовый. В диффузионных транзисторах время перемещения основных носителей через базу больше чем в дрейфовых. Статические характеристики и параметры диффузионных и дрейфовых транзисторов одинаковые, а динамические параметры разные. Дрейфовые транзисторы относятся к высокочастотным полупроводниковым приборам и используются в интегральных схемах или в виде отдельных полупроводниковых приборов. Схема включения транзисторов в статическом режиме с общей базой приведена на рис.1. Стрелками на структуре показано перемещение электронов.

Рис.1. Схема включения с общей базой в статическом режиме

Под действием прямого напряжения U_э происходит диффузия электронов из эмиттера в базу. Потенциальный барьер перехода П₁ не препятствует диффузии, т.к. его ослабляет внешнее напряжение. В базе происходит диффузионное перемещение электронов от перехода П₁ к переходу П₂, если рассматривается транзистор диффузионного типа. В процессе диффузионного перемещения происходит рекомбинация электронов и дырок. Если заполненные электронные связи получаются устойчивыми, то к переходу П₂ подходят не все электроны, которые были инжектированы в базу из эмиттера.

В результате актов рекомбинации база теряет электрическую нейтральность и приобретает избыточный отрицательный заряд. Между слоем базы и ее выводом возникает электрическое поле, выталкивающее во внешнюю цепь электроны, в результате чего появляется ток базы.

Основная масса электронов подходит к коллекторному переходу П₂ и под действием напряжения U_к дрейфует в коллектор. Слой коллектора приобретает избыточный отрицательный заряд, поэтому между слоем коллектора и его выводом возникает электрическое поле, выталкивающее во внешнюю цепь электроны. По аналогии с цепью коллектора в цепи эмиттера протекает ток, вызванный избыточным положительным зарядом эмиттера. Таким образом, протекание токов в цепях эмиттера, базы и коллектора связано с поддержанием электрической нейтральности слоев транзистора.

Для взаимодействия эмиттерного и коллекторного переходов необходимо, чтобы слой базы был достаточно тонким, например, для диффузионного транзистора ширина базы составляет десятки мкм. Передача тока из эмиттерной цепи в коллекторную определяется коэффициентом α. Различают статический коэффициент передачи тока эмиттера и дифференциальный:

, . (1)

Характеристики

Список файлов книги