Методические указания Томск 2007 удк 621. 38 (стр. 3 из 9)
Рисунок 3
6. Повторите для схемы (рисунок 3) п. 3 и сравните нестабильности выходных напряжений от вариаций Е1 в режимах холостого хода и под нагрузкой.
7. Установите номинальное входное напряжение Е1 = 12 В и замерьте выходное напряжение параметрического стабилизатора на холостом ходу (U1) и под нагрузкой (U2). Рассчитайте Rвых стабилизатора, замещая всю схему кроме RH = R14 = 2,2 кОм эквивалентным генератором с ЭДС Ег = U1 и выходным сопротивлением Rвых.
8. Отсоединить R14 и подсоедините вместо RH сопротивление R13, используя перемычки (34-69) и (29-54). Зафиксируйте значение выходного напряжения как
. Считая, что в предыдущем пункте получены значения на холостом ходу и половинной нагрузке, найдите значение нестабильности выходного напряжения на нагрузке 
9. Соберите схему (рисунок 4)[4], обеспечивающую лучшие параметры стабилизатора за счет использования динамического балластного сопротивления в виде схемы на VT5.
10. Установите входное напряжение Е1=15 В. Сопротивлением R15 установите значение выходного напряжения U, как в таблице № 1. Данные при изменении Е1 от 15 до 10 В занесите в таблицу № 3. Е1 = 12 В считать номинальным входным напряжением.
Таблица 3
| Е1, В | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 |
| U, В | ||||||
| I, мА |
Рисунок 4
11. По данным таблицы 3 рассчитайте коэффициент нестабильности выходного напряжения
и сравните его с ранее полученным значением (п. 6).12. По данным эксперимента при Е1 = 12 В рассчитайте статическое и дифференциальное сопротивления части схемы на VT5, выполняющего функции балластного сопротивления R (схема 1). Поясните с этих позиций улучшение параметров стабилизатора. Сделайте выводы.
4. Контрольные вопросы
1. Какая ветвь ВАХ стабилизатора обычно используется с целью стабилизации напряжения?
2. Почему для стабилизации напряжения используется область пробоя p-n-перехода стабилитрона?
3. Как в заявленной рабочей точке определить статическое и дифференциальное сопротивления стабилитрона?
4. Приведите графические построения на ВАХ стабилитрона для схемы (рисунок 1), поясняющие работу стабилизатора при изменениях Е1, когда RН = const.
5. Приведите графические построения на ВАХ стабилитрона для схемы (рисунок 1), поясняющие работу стабилизатора при изменениях RН, когда Е1= const.
6. Почему при использовании динамического балластного сопротивления на VT5 уменьшается нестабильность выходного напряжения
?7. Выведите формулу для расчета Rвых параметрического стабилизатора по методике п. 7.
5. Требования к отчету
Отчет должен содержать схемы и результаты их исследования, обработанные в соответствии с объявленными целями работы.
Лабораторная работа 1.2.3
Биполярный транзистор.
Анализ режимов (усилительного, отсечки, насыщения)
1. Цель работы:
- овладеть методикой снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) биполярного транзистора и определить его основные параметры в заданной рабочей точке;
- получить практические навыки схемного введения транзистора в заданный режим и определить основные свойства режимов.
2. Краткие сведения для подготовки к лабораторной работе
Плоскостной транзистор (полупроводниковый триод) имеет два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода. В таком транзисторе p-n-переходы создаются у поверхностей соприкосновения полупроводниковых слоев. В зависимости от типа проводимости центрального слоя различают p-n-p и n-p-n транзисторы. В данной работе будет исследоваться n-p-n транзистор.
В электрическую цепь транзистор включают таким образом, что один из его выводов (электродов) является входным второй – выходным, а третий – общим для входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой ОБ, с общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК.
2.1. Биполярный транзистор в усилительном режиме
Следует помнить, что в усилительном режиме работы транзистора его эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном, независимо от схемы включения (рисунок 1).
Рисунок 1
На рисунке 2 приведены вольт-амперные характеристики для схем включения с ОБ и ОЭ.
Рисунок 2
Cтатические ВАХ снимаются при отсутствии сопротивления нагрузки в выходной цепи.
При наличии этого сопротивления говорят о динамическом режиме работы транзистора. В таком режиме изменения коллекторного тока при EК = const и RК = const зависят не только от изменений базового тока, но и от изменений напряжения на коллекторе. Т.о. имеем уравнение динамического режима
| UКЭ | = | EК | - | IКRК |.
Характеристики, определяющие связь между токами и напряжениями транзистора при наличии сопротивления нагрузки, называются динамическими. Они строятся на семействе статических ВАХ при заданных значениях EК и RК. Для построения динамической выходной характеристики схемы с ОЭ использовано уравнение динамического режима, которое представляет собой уравнение прямой
.Точка пересечения динамической характеристики (нагрузочной прямой) с одной из статических ВАХ называется рабочей точкой транзистора. Изменяя IБ, можно перемещать ее по нагрузочной прямой.
При анализе транзисторных схем в области нижних частот или больших времен можно представить транзистор в виде эквивалентной низкочастотной схемы. Элементы, образующие эквивалентную схему, рассматриваются как параметры транзистора. Измеряют параметры транзистора в режимах малых сигналов, которые на его криволинейных характеристиках укладываются на участках, которые можно принять за отрезки прямых линий.
На рисунке 3 изображены упрощенные схемы замещения транзистора в схемах включения ОБ и ОЭ.
Каждому элементу, например схемы ОБ, можно придать физический смысл: rЭ – дифференциальное (динамическое) сопротивление эмиттерного перехода, включенного в прямом направлении; rБ – сопротивление базы для переменного тока примерно равно сопротивлению базы для постоянного тока; rК – динамическое сопротивление коллекторного перехода, смещенного в обратном направлении.
, 
.Также можно отметить дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока a и коэффициент обратной связи по напряжению m.
, 
.В схеме с ОЭ коэффициент передачи по току
, а сопротивление коллекторного перехода 
.  |
Нужно знать порядок величин дифференциальных параметров маломощных транзисторов: rЭ - единицы, десятки Ом; rК - единицы МОм – сотни кОм;
- сотни кОм; b – 20 – 100; a – 0.95 – 0.99. Рисунок 3
Достоинство физических параметров заключается в том, что они принадлежат транзистору как таковому и не зависят от способа его включения в схему. Недостаток – некоторые из них нельзя непосредственно измерить. На практике часто пользуются вторичными (внешними) параметрами транзистора, характеризующими его как активный линейный четырехполюсник.
Расчет параметров по конечным приращениям токов и напряжений вблизи рабочей точки транзистора для схемы ОЭ проводится следующим образом.
; 
; 
; 
.Параметры h11Э и h12Э схемы с ОЭ на семействе входных характеристик в рабочей точке А находят по формулам в соответствии со следующими графическими построениями (рисунок 3):
; 
.В рабочей точке А’ на выходных характеристиках, например, так определяют параметры h21Э и h22Э: