Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных схемах (стр. 2 из 5)
где rg - динамическое сопротивление стабилитрона.
Выходное сопротивление стабилизатора Rвых=Rб||rg»rg так как rg<<Rб.
Описание макета
Макет, схема которого представленана рис. 6, включает:
- выпрямитель, который в зависимости от положения переключателя BI может работать по однополупериодной или мостовой схеме;
- LC –фильтр /L1,C2/;
- параметрический стабилизатор /R2,V6/;'
- контрольно-измерительные приборы (I1, V2);
- дискретно изменяющуюся нагрузку (R3,R4,R5,R6);
- емкостную нагрузку (CI).
Риc.6. Схема макета лабораторной работы №1
Задание
1. Исследовать работу однополупериодной и двухполупериодной схем выпрямителя для случаев:
активной нагрузки;
емкостной нагрузки;
зарисовать форму выходного напряжения, а также форму тока, протекающего через диод.
2. Определить с помощью осциллографа угол отсечки q и коэффициент пульсаций кп для одно- и двухполупериодной схем.
3. Исследовать сглаживающее действие фильтра LC при одно- и двухполупериодном выпрямлении. Определить коэффициенты сглаживания.
4. Отснять нагрузочные характеристики выпрямителя и определить его выходное сопротивление.
5. Подключить к выпрямителю параметрический стабилизатор, снять нагрузочную характеристику стабилизатора и определить по ней его выходное сопротивление, определить коэффициент стабилизации (схема выпрямителя мостовая, фильтр LC отключен).
kонтрольные вопросы
1. Как работают однополупериодный и двухполупериодныймостовой выпрямители?'
2. Каковы основные параметры выпрямителей?
3. На чем основана работа LC -фильтра и что такое коэффициент сглаживания?
4. Как определяется коэффициент стабилизации стабилизатора?
5. Что такое угол отсечки и как его измерить?
6. Что такое нагрузочная характеристика, как она снимается и какие параметры можно по ней определить?
7. Объясните работу параметрического стабилизатора.
8. В чем отличие работы диода в однополупериодной и двух-полупериодной мостовой схемах?
9. Чему равен угол отсечки при коротком замыкании нагрузки и при холостом ходе?
Литература
1.Иванов-Цаганов А.И. Электротехнические устройства радио-систем: Учеб. для студентов радиотехн. спец. вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984.- 280 о., илл.
2. Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1983. - 128 с., ил.
Работа № 2. ТРИ Схемы ВКлючения ТРАНзистора
Цель работы - изучить, как влияют различные способы включения биполярного транзистора и величина сопротивления нагрузки на свойства усилительного каскада,
Продолжительность работы - 3,5 часа.
Теоретическая часть
В транзисторных схемах источник сигнала может включаться в цепь базы или эмиттера, нагрузка - в цепь коллектора или эмиттера, а третий электрод транзистора оказывается общим для входной и выходной цепи. В зависимости от того, какой электрод транзистора оказывается общим, различают схемы ОЭ (о общим эмиттером), ОБ (с общей базой) и ОК (с общим коллектором), показанные на рис. 7.
В этих схемах конденсаторы С1 и С2 служат для связи каскада с источником сигнала и нагрузкой на переменном токе и исключают в то же время влияние источника сигнала и нагрузки на режим работы каскада по постоянному току. Резисторы R1, R2, Rк и Rэ обеспечивают выбранный режим работы транзистора в активной области, т.е. выбранное положение рабочей точки на вольт-амперных характеристиках транзистора. Конденсатор СЗ выполняет роль блокировочного конденсатора, исключая из работы на переменном токе резистор Rэ (каскад ОЭ) или делитель напряжения в цепи базы R1, R2 (каскад ОБ), и тем самым обеспечивает присоединение эмиттера(базы) к общей точке схемы.
Для анализа транзисторных схем важно знать,как связаны электродные тока и напряжения между выводами транзистора, т.е. знать вольт-амперные характеристики.
Прианализе каскада ОЭ удобно пользоваться зависимостями Iб=f1(Uбэ, Uкэ) и Iк=f2(Uкэ,Iб). Первые из них называются семейством входных, а вторые - семейством выходных характеристик. Их типичный вид приведен на рис. 8. Здесь же приведена построенная нагрузочная прямая по постоянному току и выбранная на ней рабочая точка транзистора А с координатами IкА, UкэА, Iб , которая отображена также на семействе входных характеристик и имеет координаторы IбА, (UбэА, IкэА). Для построенной нагрузочной прямой Iк=(Ек-Uкэ)/(Rк+Rэ) (рис.8а) транзистop будет работать в активном режиме при токах базы в диапазоне Iк0 - IбН.
В усилительных схемах транзистор работает в активном режиме когда эмиттерный переход смещен прямо (для р-п-р-транзистора Uбэ>0), а коллекторный - обратно (Uбк>0) . При этом транзистор обладает усилительными свойствами и токи его электродов связаны между собой через статические коэффициенты передачи по току транзистора В и a
В= Iк /Iб , В+1= Iэ /Iб, a= Iк /Iэ
откуда следует, что В=a/(1-a), a=В/В+1.
Рис. 8 . Статические вольт-амперные характеристики транзистора: а) выходные, б) входные.
Для оценки параметров усилителя его принципиальную схему преобразуют в эквивалентную, в которой транзистор замещается своей малосигнальной эквивалентной схемой рис. 9.
Нас интересуют формулы для кu, кi, кp, Rвх и Rвых в диапазоне средних частот. На этих частотах можно не учитывать частотную зависимость коэффициента передачи по току и емкость Скэ(она отбрасывается). Емкости конденсаторов CI, C2 и СЗ выбирают настолько большими, чтобы на средних частотахих сопротивление было пренебрежимо малым по сравнению с суммарным сопротивлением окружающих их резисторов. Поэтому в эквивалентной схеме на рис.10 они представлены коротко- замкнутыми ветвями. То же относится и к источнику питания Ек, так как схема на рис.10 справедлива только для переменных составляющих токов и напряжений. С учетом сказанного резисторы R1и R2, так же как и резисторы Rки RH (RH - нагрузка, подключается к выходным клеммам усилителя), оказываются соединенными параллельно. Поэтому в эквивалентной схеме фигурируют Rб = R1||R2и RkH = Rk||RH. Аналогично можно получить эквивалентные схемы для каскадов ОБ и ОК. Применяя к эквивалентным схемам каскадов известные методы анализа электрических цепей (например, метод контурных токов), можно получить приближенные формулы для оценки основных параметров усилительных каскадов, представленные в таблице. В этих формулах
RЭH = RЭ||RHRвх троэ = rf + rЭ (B+1), где rЭ=26 мВ/IЭА, R'=RrRб/( Rr+Rб), а Rr- внутреннее сопротивление источника сигнала. Для всех схем кр=кuкi.
Верхняя граничная частота полосы пропускания (на этой частоте Uвых в
раз меньше, чем на средней частоте) транзисторного каскада зависит от параметров транзистора fh21б, B, Cк, rби rэ, нагрузки RH,CH , внутреннего сопротивления источника сигнала Rr и схемы включения транзистора. Дkя любого усилительного каскада fв=(2ptв)-1 где tв=G(tв+CкэRкH)+CHRкH. В последней формуле tв=(B+1)/ 2p fh21б, Cкэ=Cк(B+1), а коэффициент G для каждой схемы включения транзистора вычисляют по формулам таблицы.Описание макета
Исследуемая в работе схема представлена на рис. II. С помощью переключателей, расположенных на передней панели лабораторной установки, можно путем соответствующей коммутации эмиттерной, базовой и коллекторной цепей транзистора собрать любой из трех усилительных каскадов (ОЭ, ОБ или ОК).
Для оценки входного тока усилителя служат измерительные резисторы R1(ОЭ, ОК) и R6(ОБ). При этом iвх=(Uг-Uвх)/Rизм, где Uг. - напряжение на клеммах генератора, Uвх напряжение на входе усилителя (за измерительным резистором).
При опенке выходного сопротивления усилителя
Rвых =Uвых xx/iвых кз будем считать, что холостой ход на выходе усилителя возникает, если установить RH=RHмакс, а режим короткого замыкания – при RH=RHмин,так как других возможностей данная лабораторная установка не предоставляет.
Рис. II. Схема макета лабораторной работы № 2
Питание усилительного каскада осуществляется от источника G1, напряжение на выходе которого устанавливают 10 В.
В исследуемой схеме стоит маломощный низкочастотный транзистор МП42А ( fh21б = 1¸3 мГц, В= 30¸50, rб= 200 Ом, Ск = 30 пФ, Ркмакс =200 мВт). Резисторы и конденсаторы имеют следующие номиналы: R1=1 кОм, R2=11 кОм, R3=5.1 кОм, R4=R5=R9=3.6 кОм, R6=470 Ом, R7=20 Ом, R8=510 Ом, R10=10 кОм, С1=С2=С3=20 мкф.