Н. Э. Баумана лабораторный практикум icon

Н. Э. Баумана лабораторный практикум



НазваниеН. Э. Баумана лабораторный практикум
Дата конвертации10.08.2012
Размер134.72 Kb.
ТипПрактикум
1. /Лабы/Биполярный транзистор.doc
2. /Лабы/Исследование усилительного каскада по схеме ОЭ.doc
3. /Лабы/Ключ-теория.doc
4. /Лабы/Полевой.doc
5. /Лабы/Транзистор в ключевом режиме.doc
6. /Лабы/Усилительные каскады на ОУ.doc
Н. Э. Баумана лабораторный практикум
Исследование усилительного каскада по схеме оэ
Н. Э. Баумана лабораторный практикум
Н. Э. Баумана лабораторный практикум
Лабораторный практикум по курсу
Н. Э. Баумана лабораторный практикум


Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана

_____________________________________________________________________


ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ

Электроника и микропроцессорная техника”


(часть 1)

для студентов - факультета БМТ


ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА.


Созинов Б.Л.


Кафедра РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА

_____________________________________________________________________


Москва

2004 год

Исследование статических вольтамперных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.


Целью работы является освоение методик измерения статических вольтамперных характеристик (ВАХ) биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ). На базе полученных ВАХ транзистора научиться вычислять его малосигнальные низкочастотные усилительные параметры.


Задание на выполнение работы.


  1. Ознакомиться с паспортными данными на транзистор марки КТ203. По паспортным данным определить пределы изменений токов и напряжений, в пределах которых следует провести экспериментальные измерения ВАХ транзистора.


Паспортные данные на транзистор КТ203 приведены в приложении данной работы. Справочные параметры транзистора представляются в отчете по данной работе и сопровождаются краткими комментариями.

На базе паспортных данных транзистора изготовляется график-заготовка, куда в ходе измерений наносятся экспериментальные точки выходных характеристик биполярного транзистора.
При выборе масштабов графика необходимо учитывать, что в эксперименте максимальный ток коллектора не должен превосходить максимального тока коллектора IК.max, величина которого указана в паспорте (для КТ203 IК.max. =10 мА), а максимальное напряжение на коллекторе UКЭ.max.экс –техническими параметрами используемых лабораторных источников питания (UКЭ.max.экс =15 В.). Величина допустимой рассеиваемой мощности на коллекторе РК.max (паспортный параметр транзистора) изображается на графике гиперболой (для любой i-точки выполняется равенство РК.max = IК.i* UКЭ.i). Типичный вид графика-заготовки для выходной характеристики транзистора приведен на рис. 1.





Рис. 1. График-заготовка для выходной характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме ОЭ.


  1. Собрать схему для измерения семейства статических выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.


Для измерения ВАХ биполярного транзистора используется лабораторный макет, на котором расположен набор полупроводниковых приборов, резисторов и ряда соединенных между собой гнезд. Схема для проведения эксперимента собирается с использованием перемычек и проводников, позволяющие подключить измерительные приборы и лабораторные источники питания. Для измерения токов и напряжений применяют универсальные приборы с цифровой индикацией (мультиметры). Принципиальная схема для измерения семейства выходных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ, показана на рис. 2. В базовой цепи используется токоограничительный резистор с сопротивление R=51 кОм, с помощью которого входной источник напряжения превращается в источник тока. Лабораторные источники питания имеют возможность изменять свои выходные напряжения в пределах от 0 до 15 В (регулировки «грубо» и «плавно»). Пределы измерительных приборов выбираются из условия ожидаемых величин (коллекторный ток IК до 10 мА, ток базы IБ не более 300 мкА, напряжение между базой и эмиттером UБЭ не более 1 В).

После составления студентом любой схемы измерения всегда представите ее на проверку преподавателям или учебному персоналу лабораторного зала.

Перед включением источников питания необходимо предварительно установить их выходные напряжения: для источника входной цепи – нуль (регуляторы «грубо» и «плавно» повернуть против часовой стрелки до упора), для источника выходной цепи - приблизительно 7.5 В (регулятор «грубо» поставить в центральное положение).






Рис.2. Принципиальная схема стенда для измерения семейства выходных характеристик биполярного транзистора в схеме ОЭ.


  1. Измерить семейство выходных характеристик IК=f(UКЭ) биполярного транзистора.


Первоначально установите в схеме напряжение на коллекторе UКЭ= -5 B, а изменением напряжения источника питания входной цепи добейтесь коллекторного тока IК1*, величина которого задается преподавателем (IК1*к.max=10мА.). После установки заданного коллекторного тока IК1* измерьте соответствующий ему ток базы IБ1*. Координаты данной точки выходной характеристики (UКЭ= -5 B и IК= IК1*) нанесите на график-заготовку и запишите в рабочую тетрадь. Следующие измерения коллекторного тока при сохранении тока базы IБ1 рекомендуется провести для напряжений на коллекторе UКЭ= -10 В и для UКЭ= -15 В. Затем уменьшить напряжение на коллекторе до -5 B и повторно измерить ток коллектора. Если его величина будет отличаться от первоначально установленной IК1*, то ее следует восстановить путем корректировки тока базы IБ1*. Возможное изменение тока коллектора IК1 может быть вызвано нагревом транзистора при работе в области, близкой к предельно допустимой по мощности (при UКЭ= -15 В). Далее, необходимо уменьшить напряжение на коллекторе до -3 В. и -1 В. и измерить соответствующие им токи коллектора.

Для измерения минимального напряжения на коллекторе UКЭ.нас, при котором транзистор находится на границе между активной областью и режимом насыщения, необходимо проделать следующее. Предварительно установите регулятор «грубо» напряжения источника питания выходной цепи в крайнее положение против часовой стрелки, а регулятором «плавно» выставьте напряжение Uкэ=1 В. Повторно измерьте ток коллектора IК1(UКЭ =1В.), а далее плавно уменьшайте напряжение UКЭ, пока коллекторный ток IК.нас не снизиться на 10% относительно тока IК1 (IК.нас=0.9*IК1). Напряжение на коллекторе, при котором это произойдет, примите за напряжение насыщения UКЭ.нас, а его величину запишите в рабочей тетради. Надо быть внимательным при измерении данного напряжения, так как у биполярных транзисторов напряжение насыщения UКЭ.нас менее 0.5 В.

Получив выходную характеристику IК1(Uкэ) при токе базы IБ1*, необходимо провести аналогичные измерения трех других ветвей IК2(UКЭ), IК3(UКЭ), IК4(UКЭ) с токами базы IБ2= 0.75* IБ1*, IБ3= 0.5* IБ1*, IБ4= 0.25* IБ1* соответственно. Токи базы IБ2, IБ3, и IБ4 устанавливайте при напряжении на коллекторе UКЭ= -5 В, фиксируя их абсолютные величины в рабочей тетради. Все экспериментальные данные записывайте в рабочую тетрадь в виде таблицы и одновременно наносите на график-заготовку, чтобы избежать попадания работы транзистора в запрещенной зоне.

Таблица №1.


Uкэ[B]

0

Uкэ.нас.

-1

-3

-5

-10

-15

Iк1[мА]

0

…(...)





Iк1*=…





Iк2[мА]

0

…(...)





Iк2*=…





Iк3[мА]

0

…(...)





Iк3*=…





Iк4[мА]

0

…(...)





Iк4*=…





*-во втором столбце записывается ток коллектора насыщения и в скобках напряжение насыщения между коллектором и эмиттером для каждого значения тока базы.


Таблица №2


Uкэ [В.]

Iк [ма]

IБ [мкА]

5

IК1*= …

IБ1* = …

5

IК2* =…

IБ2 =0.75* IБ1*=…

5

IК2* =…

IБ3 =0.50* IБ1*=…

5

IК4* =…

IБ4 =0.25* IБ1*=…



По результатам измерений постройте семейство выходных характеристик транзистора на графике – заготовке и покажите преподавателю. Только после проверки результатов измерений (преподаватель оставляет подпись на графике) можно преступить к выполнению следующего задания.



  1. Собрать схему для измерения семейства статических входных и передаточной характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ.


При измерении входных и передаточной характеристик транзистора напряжение на базе UБЭ изменяется в небольших пределах (0 – 0.7 В.). Поэтому для его измерения следует использовать цифровой мультиметр, который в предыдущем эксперименте измерял напряжение на коллекторе. Так как в последующих измерениях согласно заданию напряжение на коллекторе UКЭ следует устанавливать -5 В. или 0 В., то его можно измерять стрелочным вольтметром, встроенным в источник питания выходной цепи. Поэтому сборка схемы измерений состоит только в переносе места подключения одного мультиметра с выходной цепи во входную и изменении пределов его измерений. Схема для измерения семейства входных и передаточной характеристик транзистора показана на рис.3.





Рис.3. Схема для измерения семейства входных и передаточной характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ.


  1. Измерить входные IБ=f(UБЭ) и передаточную IК=f(UБЭ) характеристики транзистора в схеме ОЭ.


Входные характеристики измеряются для двух напряжений на коллекторе: UКЭ*= -5 В. (работа транзистора в активном режиме) и UКЭ**= 0 В. (работа транзистора в режиме насыщения). Передаточную характеристику транзистора необходимо получить только для активного режима (UКЭ*= -5 В.).

Первоначально проведите измерения характеристик транзистора при работе в активном режиме. Для этого предварительно установите напряжение на базе UБЭ=0 В. (регулировки «грубо» и «плавно» источника питания входной цепи выведите в крайнее положение против часовой стрелки), а напряжение на коллекторе приближенно 5В. (регулировку «грубо» источника питания выходной цепи установите в центральное положение). Далее включите источники питания и точно выставите напряжение UКЭ*= -5 В. (контроль по стрелочному вольтметру, встроенному в источник питания). Затем плавно увеличьте напряжение источника питания входной цепи (левый источник схемы) до получения максимального тока базы IБmax IБ1*, при котором ток коллектора равен заданной преподавателем величины IК1* (см. предыдущий эксперимент). Максимальный ток базы IБmax выстанавляется с округлением до десятков микроампер, например, 180 мкА или 200 мкА. При данном токе базы IБmax измеряют напряжение на базе UБЭ.1 и ток коллектора IК1* и результаты заносят в рабочую тетрадь в виде таблицы (см. ниже).

Далее определяют шаг изменения тока базы IБ, с которым проводят измерения, как

IБ = IБmax / n,

где n – желаемое число экспериментальных точек (рекомендуется 10). Определив шаг изменения тока базы, установите новое значение тока базы IБ = IБmax - IБ путем уменьшения входного напряжения и замерьте новые значения напряжения на базе и тока коллектора, а результаты запишите. Так последовательно уменьшая ток базы с постоянным щагом IБ, проведите серию n-измерений. При последнем измерении определите напряжение на базе Uб0, когда коллекторный ток уменьшится до 5 – 10 мкА.

Измерьте сквозной ток транзистора IКЭ0, т.е. ток в коллекторной цепи при нулевом базовом токе. Для этого отсоедините проводник, подходящий к базовому выводу транзистора, и замерьте ток коллектора IКЭ0. После измерения сквозного тока, восстановите входную цепь.

Вторую входную характеристику необходимо получить для при работе транзистора в режиме насыщения, т.е. для напряжения на коллекторе Uкэ=0 В. Для этого отсоедините вывод коллектора транзистора от выходного источника питания и соедините его непосредственно с эмиттером (общим проводом макета). После этого проведите аналогичные измерения, т.е. уменьшайте ток базы от IБmax до нуля с постоянным шагом IБ и измерьте соответствующие напряжения между базой и эмиттером (ток коллектора в режиме насыщения можно не измерять).


Таблица №3

IБ

(IБmax)

















0

UБЭ5



















(Uб0)

IК5



















(n-мкА)

UБЭ0

(IБmax)




















По результатам измерений постройте семейство входных и передаточную характеристики и представьте их преподавателю. После проверки преподавателем характеристик, на каждой из которых он оставляет свою подпись, можно считать, что экспериментальная часть работы закончена и приступить к оформлению отчета.


По данной лабораторной работе каждый студент оформляет отчет, который должен содержать:

  1. название работы и ее цель,

2) схемы измерений и краткое описание методик измерений,

3) экспериментально полученные характеристики транзистора (семейство из 4-х ветвей выходных, семейство из 2-х ветвей входных и одной передаточной характеристик),

4) определение параметров транзистора на базе экспериментальных ВАХ и зависимости их от тока эмиттера (rкэ =f(Iэ), Rвх = f(Iэ), rвх =f(Iэ),  =f(Iэ), В = f(Iэ), S =f(Iэ)).


По выходной характеристики транзистора для каждой ветви вычисляется выходное сопротивление rкэ транзистора как

rкэ = UКЭ/IК,

где UКЭ - приращение выходного напряжения и соответствующее ему IК - приращение выходного тока берется относительно рабочей точки с напряжением UКЭ = 5 B. Определяется четыре значения rкэ, каждое из которых соответствует току эмиттера IЭ, равному:

IЭ = IБ + IК(UКЭ = 5 B)  IК(UКЭ = 5 B).

По четырем значения rкэ и тока IЭ строится зависимость rкэ=f(IЭ).

Для определения напряжения Эрли UЭР выходные характеристики аппроксимируются линейной зависимостью:

IК =a+b*UКЭ

где коэффициенты a и b определяются для каждой ветви выходной характеристики по двум измеренным точкам, например, при UКЭ = 10 B (UКЭ10 и IК10) и UКЭ = 1 B (UКЭ1 и IК1). Получив таким образом систему из двух уравнений и решая ее, находим коэффициенты a и b:

a=( IК1*UКЭ10 - IК10*UКЭ1)/( UКЭ10 - UКЭ1)

b=( IК10- IК1)/( UКЭ10- UКЭ1).

Тогда из условия, что при напряжении Эрли коллекторный ток становится равным нулю, определяем его величину:

UЭР=- (IК1*UКЭ10 - IК10*UКЭ1)/( IК10- IК1).

Каждая ветвь выходной характеристики дает свое значение UЭР, которые отличаются между собой незначительно. Их средняя величина характеризует семейство выходных характеристик транзистора.

По входным и передаточной характеристикам следует построить зависимости изменения входного сопротивления по постоянному (Rвх=Uбэ/IБ) и переменному (rвх=Uбэ/IБ) току, коэффициента передачи для постоянного (В=Iк/IБ) и переменного (=Iк/IБ) тока, крутизны транзистора (S=Iк/Uбэ) от тока эмиттера (Iэ=Iк+IБ). В качестве приращений  используйте показания соседних измерений, занесенные в таблицу №3.

Отчет должен быть закончен разделом «Обсуждение полученных результатов», где комментируются физические причины и пределы изменения параметров транзистора от выбора положения рабочей точки. На базе экспериментальных ВАХ транзистора формулируется понятие большого и малого сигнала для входной и выходной цепи транзистора.

Для оформления отчета используйте универсальную математическую программу Mathcad, которая упрощает проведение вычисления и построение необходимых зависимостей. Экспериментальные данные представляются в рабочем Mathcad –файле матрицами, поэтому их лучше при эксперименте фиксировать в виде таблиц. С примером создания рабочего Mathcad –файла можно познакомиться в ауд. 531 (Лаб-КТ203.mcd).


Приложение.


Справочные данные на транзистор КТ203.

Рк.max.=150 мВт,

Iк.max=10 мА,

Uкб.max=60 B., Uэбо.max=30 B. h21э=>9 для КТ203А

Uкб.max=30 B., Uэбо.max=15 B. h21э =30…150 для КТ203Б

Uкб.max=60 B., Uэбо.max=10 B. h21э =30…200 для КТ203В

Iкб0< 1мкА

fгр=>5 МГц

Cк=<10 пФ



Похожие:

Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconДокументы
1. /Карякина М.И. Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю производств лакокрасочных...
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconДокументы
1. /отечественная история/Конспект лекций по Отечественой истории.doc
2. /отечественная...

Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconДокументы
1. /Практикум/Author.txt
2. /Практикум/Практикум...

Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconПрактикум по теме «Новогодний сувенир» содержит предложение по методике практической работы в изготовлении миниатюрной мельницы, которая
Семинар-практикум в рамках сетевого взаимодействия педагогов мбоудод «сют» и гмо учителей технологии
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconПрактикум Под редакцией Н. И. Рябковой
Практикум предназначен для студентов высших учебных заведений и будет полезен всем, кто интересуется современным состоянием русского...
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconДокументы
1. /Амелина М.А. Троицкий Ю.В. Синтез комбинационных и последовательностных логических устройств....
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconПрактикум по информационным технологиям. Макарова Н. В. Полка №3
Информатика. 7 – 9 класс. Базовый курс. Практикум по информационным технологиям. Макарова Н. В
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconДокументы
1. /fox-prac/stud/!readme!.txt
2. /fox-prac/Задания...

Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconПрактикум по Excel Введение Методические указания предназначены студентам II курса специальности 080507(65) «Менеджмент организации», выполняющим практикум по курсу «Информатика».
Тф рмат, остальные задачи оригинальны и направлены на закрепление освоенного материала на примерах задач, встречающихся в менеджменте...
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconМинистерство образования Российской Федерации Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана Ассоциация технических университетов
Цель Конгресса: поиск выхода цивилизации из нравственного и экологического кризисов
Н. Э. Баумана лабораторный практикум iconПрактикум по экологии человека Учебный курс предпрофильной подготовки для учащихся 8-х классов, 17 часов
Программа курса «Практикум по экологии человека» предназначена для учащихся 8 классов в рамках предпрофильной подготовки, согласно...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы