Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Исследование полевых транзисторов в динамических режимах



 

I. Цель работы

 

1. Приобрести навыки создания и экспериментального анализа рабочих режимов полевых транзисторов.

2. Оценить свойства каскадов с нелинейной нагрузкой на полевых транзисторах в усилительном и полевом режимах.

 

II. Краткие теоретические сведения

 

Рабочий режим транзистора – это его совместная работа с другими элементами в делителе напряжения источника питания ЕП или в делителе тока токового генератора Ir. В настоящей работе будет использован рабочий режим полевого транзистора КП302 в делителях напряжения ЕП , схемы которых представлены на рис. 1 а, б. Сопротивление (проводимость) транзистора КП302Б может быть изменено постоянным (Есм) или переменным (er) напряжением на затворе транзистора (Uвх = Uз).

 

а) б)

Рис.1

Другим элементом делителя напряжения ЕП могут быть либо линейный резистор (рис. 1, а), либо нелинейный резистор (рис. 1, б), например, полевой транзистор КП 103 с UЗИ = 0 (последнее достигается замыканием затвора с истоком транзистора).

Такие делители напряжения являются активными. Ибо позволяют получить эффект усиления сигнала. Размах входного сигнала определяется напряжением источника питания ЕП, а форма сигнала – небольшим сигналом управления на входе (затворе) транзистора. КП302Б.

На рис. 2, а изображены вольтамперные характеристики транзистора КП302Б и вольтамперные характеристики нагрузочных элементов (Rст или КП103), постоянные в единой системе координат.

По точкам пересечения (0,1, 2, 3, 4, 5) нагрузочных кривых с ВАХ управляемого транзистора можно построить статические передаточные характеристики Uвых = f(Uвх), которые изображены на рис. 2, б.

Форма передаточной характеристики определяет усиление и искажение выходного сигнала в зависимости от положения исходной рабочей точки и амплитуды входного сигнала, что показано на рис. 3.

На рисунке видно изменение формы выходного сигнала для случаев, когда траектория рабочей точки выходит за переделы линейного ускорительного участка передаточной характеристики.

 

а) б)

Рис. 2

 

 

Рис. 3

 

III. Краткое описание приборов и лабораторной установки.

 

Лабораторный стенд с набором источников питания и измерительных приборов. Наборное поле № 2.

Осциллограф CI-67, генератор импульсов Г5-54, универсальный вольтметр ВУ-15.

Резисторы: 8,2 кОм, 3 кОм, 82 кОм. Конденсаторы ёмкостью 0,1 мкФ, 1000 пФ. Транзисторы КП302Б, КП103. Объект исследования: КП302Б в рабочем режиме.

На универсальном рабочем стенде установить наборное поле № 2 и схёмную панель с конфигурацией соединительной схемы, изображённой на рис. 4. В гнёзда V2 установить полевой транзистор КП302Б, а в гнёзда V1 установить либо Rст , либо КП103. В гнёзда R5 и R3 установить короткозамыкатели. Положительное напряжение EП =10 В подать на схему от источника ГН2.Полярность напряжений, подоваемых на схему, определяется активным, управляемым транзистором V2. Например, транзистор КП302Б – прибор, на который необходимо подавать +Uсм и Uзи.

 

 

 

Рис. 4

 

Для измерения постоянного и переменного напряжения на выходе (стоке V2) рекомендуем использовать осциллограф CI-67. Для измерения постоянного напряжения на затворе V2 использовать ГН1, напряжение отрицательной полярности которого подавать в гнездо ЕСМ , предварительно установив резистор R2=82 кОм. Переменный сигнал (синусоидальный – с ГНЧ, а импульсный – с генератора Г5-54) подавать в точку Х2 схемы через конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ (см. рис. 1).

 

IV. Порядок выполнения работы

 

5. Измерение статических передаточных характеристик, Uвых =f(Uвх), для схем, изображённых на рис 1, а и б, в которых транзистор КП302Б работает в рабочем режиме. Источник переменного сигнала er отключается от схемы, а входное напряжение (снимаемое с ГН1) изменять от -3 В до 0 В. Напряжение 7на выходе – либо осциллографом, либо вольтметром стенда АВМ-2. Определите рабочие точки на передаточных характеристиках, при которых можно предположительно получить наибольшее усиление.

6. Исследование рабочего режима усиления гармонического сигнала.

Осциллограф подключить к выходу. Ручкой “вольт/дел.” Выбрать такой масштаб по вертикали экрана, чтобы на нём размещались уровни “0 B” “ЕП=10В”. Зафиксируйте их положение.

На вход системы (рис. 1) подать гармонический сигнал f = 10 кГц с выхода “1:10” стендового генератора ГНЧ через разделительный конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ. Синхронизация осциллографа – внутренняя.

Изменяя напряжение смещения Eсм от -3 В до 0, найти такое напряжение, при котором на выходе получается максимальная амплитуда гармонического сигнала. Данный эксперимент проводиться для линейной и нелинейной нагрузки. Сравните полученный результат с тем, что было получено в предыдущем пункте при анализе передаточных характеристик. Определить величину Eсм, при котором происходит ограничение выходного сигнала сверху за счёт запирания транзистора АП302Б (при запирании Uвых = ЕП). изобразите полученные осциллограммы в пространстве между уровнями 0 и ЕП.

7. Исследование рабочего режима усиления импульсного сигнала.

С выхода генератора НГ5-54 на выход схемы (рис. 1,б) подать отрицательный импульс амплитудой примерно 0,6 В, tu = 20мкс, F =10 кГц. Осциллограф подключить к выходу. Синхронизация осциллографа внешняя от генератора импульсов. С помощью регулировки исходного положения рабочей точки (Eсм) и амплитуды входного импульса добиться максимального усиления схемы без ограничений сверху и снизу выходного импульса (выходной сигнал расположен между уровнями 0 и ЕП). Исследовать влияние нагрузочного элемента схемы на коэффициент усиления. Для этого вместо нагрузочного транзистора КП103 поставить резисторы разных номиналов: 8,2 кОм; 3 кОм. При каждом изменении в схеме регулировкой Eсм добиваться максимального усиления. Амплитуда входного сигнала постоянна для всех измерений.

8. Исследование полевого транзистора в ключевом режиме.

Установите Eсм=0. Амплитуду входного импульса увеличить на столько, чтобы он надёжно закрывал транзистор.

Исследуйте влияние дополнительной ёмкости на выходе схемы на инерционность включения и выключения транзистора. Для этого к выходу схемы подключить конденсатор ёмкостью Сдоб =1000 пФ. Заряд ёмкости происходит через нагрузочный элемент по цепи: n →Ri (V1) → Сдоб →- Еn. Разряд ёмкости происходит через открывающийся транзистор НП302Б по цепи: + Сдоб →Ri (V1) →земля→ -Сдоб .Снимите осциллограмму Uвых. Измерьте tф+ (закрывание ключа) и tф- (открывание ключа) для трёх нагрузочных элементов: КП103; Rст= 8,2 кОм; Rст= 3 кОм. Сделайте вывод относительно влияния нагрузочного элемента на быстродействие переключения транзистора V2 (КП302Б).

 

 

V. Содержание отчёта

 

5. Измерение статических передаточных характеристик Uвых =f(Uвх). Схемы измерений.

Rст= 8,2 кОм.

Нелинейная нагрузка КП103 при Uзи =0

 

 

 

6. Исследование рабочего режима усиления гармонического сигнала.

 

Е см1 (К= К макс) Е см2 (К= К макс)

Ограничения сверху при Е см1= Ограничение сверху при Е см2=

 

7. Исследование рабочего режима усиления импульсного сигнала.

 

8. Исследование полевого транзистора в ключевом режиме.

 

 

 

 

Литература: [2], с. 228-235.