Хід роботи:

1. За даними, нанесеними на радіодеталі контуру, підрахуйте влас- ну частоту контуру , користуючись формулою Томпсона:

Це дасть можливість оцінити потрібний діапазон частот звукового генератора при проведенні подальших досліджень коливального контуру (2).

2. Складіть дослідну установку згідно зі схемою (рис.2).

R₁ = 3,9 кОм; C =0,047 мкФ; L = 0,01 Гн

3. При постійній напрузі на виході звукового генератора в межах від 5 до 10 В ламповим вольтметром зняти залежність вихідної напруги від частоти, що подається на контур генератором

При знятті характеристик відліку напруги на контурі роботи через 100 Гц в областях частот, далеких від резонансної частоти і через 25,..30 Гц в області резонансу.

При вимірюванні напруг вибирати такі межі вимірювання, щоб від­хилення стрілок були значними. При знятті однієї резонансної кривої не потрібно міняти межі вимірювання вольтметра.

4. Користуючись графіком розрахуйте смугу пропускання контуру

h = 2Δω ( при у = 0,7), та добротність контуру Q =

Контрольні запитання і завдання:

1. Що називається послідовним і паралельним коливальними конту- рами?

2. Які явища відбуваються в послідовному і паралельному конту­рах?

3. Що таке добротність коливального контуру, як вона залежить від опору? Одиниці вимірювання.

4. Що таке абсолютна розстройка коливання в контурі; смуга про­пускання та її визначення з резонансної кривої?

5. Як залежить смуга пропускання коливального контуру від до­бротності?

6. Якими будуть опори паралельного та послідовного коливальних контурів при резонансній частоті?

Література: [1-3].

Лабораторна робота № 2

ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК І МАЛОСИГНАЛЬНИХ

h - ПАРАМЕТРІВ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Мета роботи: вивчення принципу дії та зняття вольт-амперної характеристики біполярного транзистора. Визначення h - параметрів, їх фізичний зміст.

Прилади: акумуляторна батарея U= 1,5 В; реостат РСП 520 Ом, міліамперметр ЛМ-І /до 3 мА/ міліамперметр М45М /до ЗО мА/, вольт­метр М45 /до 150 В/, універсальне джерело живлення напругою 0,5... 12 В, з'єднувальні провідники, вимикач, мілівольтметр МІ05 /до З В/, транзистор МП25А.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Біполярний Транзистор - це напівпровідниковий прилад, в роботі якого беруть участь носії обох знаків - електрони і дірки (1; 5).

За своєю конструкцією вони бувають двох типів: п-р-п і р-п-р . На практичних схемах їх позначають так, як показано на рис.(1).

Для спрощення розрахунків елек­тричних кіл біполярний транзистор зо­бражають у вигляді чотириполюсника (рис .2).

Залежно від того, який елемент е спільним для вхідного (1) і вихідного кола (11) розрізняють схеми зі спільною базою-спільним емітером, спільним ко­лектором. Біполярні транзистори, як і електронні лампи, мають вольт-амперні характеристики і параметри. Графічну залежність вхідного струму від вхідної напруги:

називають вхідною характеристикою транзистора, а залежність:

вихідною. Відповідно до способу ввімкнення транзистора ці характерис- тики різні для одного транзистора. Сім'я вхідних і вихідних характерис- тик для транзистора, ввімкненого зі спільним емітером, показана на рис.(З).

Як видно з рис. (З), вхідні характеристики аналогічні вольт-ампер­ним характеристикам діода для прямого струму, причому змінна напруги між колектором та емітером мало впливає на струм бази. Це пояснюється тим, що поле, створене напругою зі спільним емітером, практично все сконцентроване в колекторному переході і майже не проникає в об­ласть емітер - база . Але слід зауважити, що зі збільшенням спосте­рігається невелике збільшення струму емітера за рахунок того, що існує зворотний зв'язок вихідного та вхідного кіл транзистора.

При нормальній робочій полярності напруги , коли колекторний перехід працює у зворотному напрямі , вихідні характеристики є майже прямими лініями, які йдуть з невеликим нахилом до осі . Вже при невеликій напрузі колектор-емітер досягає максимального значення, це означає, що він створений головним чином за рахунок дифузії носі­їв, які проникають від емітера через базу до колектора. Поле, створе­не в колекторному переході напругою , мало впливає на . Створюється своєрідне насичення. Це пояснюється тим, що струм , як зворотний створюється неосновними носіями.

Для збільшення струму колектора необхідно збільшити струм емітер-бази, тоді в базу прийдуть додаткові неосновні носії, про що наочно показують вихідні характеристики транзистора, зняті за різних значень струму .

Для транзисторів характерні види параметрів (5). Первинні - це ті, що залишаються незмінними за будь-якого включення транзистора в електричне коло. Вони наводяться у довідковій літературі. До них на­лежать максимально допустимий імпульсний струм колектора, максимально допустима розсіювана потужність колектора, постійна напруга колектор-емітер та ін. [4].

Вторинні параметри визначаються з вольт-амперної характеристики. Розглядаючи транзистор, як чотириполюсник, можна встановити взаємо­зв’язок між вхідними та вихідними струмами і напругами з допомогою рівнянь:

{

(1)

Система рівнянь (1) називається системою малосигнальних мішаних, або гібридних, h-параметрів. У цих рівняннях і стосують­ся змінних струмів і напруг.

Фізичний зміст цих вторинних параметрів визначають із рівняння (1) так:

(Ом); ^{якщо при короткому замиканні}

для змінної складової струму на виході.

Індекси при визначають належність вторинного параметра тран­зистора вхідному чи вихідному колу чотириполюсника. Так, пока­зує, що цей параметр цілком характеризує вхідне коло, його розмір­ність говорить про фізичний зміст величини - це вхідний опір тран­зистора.

^{при безрозмірна величина, що показує}

зв'язок між вихідним і вхідним струмом транзистора і є коефіцієнтом

підсилення транзистора за змінним струмом.

при , тобто при холостому ході на виході транзистора, або розімкнутому по змінному струму вхідному колі. Це коефіцієнт зворотного зв'язку за напругою. Він показує, яка частина напруги вихідного кола повертається у вхідне коло.

- провідність вихідного кола транзистора при холостому ході на вході ( )

[5]. ХІД РОБОТИ

1.Ознайомтеся з вимірювальними приладами, джерелами струму вхідного та вихідного кола транзистора, визначіть тип досліджуваного транзистора і його правильне підключення до джерела постійного струму.

2.Складіть електричне коло для зняття вхідних і вихідних характеристик транзисторів згідно зі схемою рис.4.

3. Користуючись схемою рис.4, зніміть /не менше двох/ вихідних характеристик транзистора. Для цього в первинному колі у першому випадку встановіть струм I₁ = 0,3 mA і визначте значення в міліамперах за різних значень напруги

Складіть таблицю залежності : при I₁ = 0,3 mA

Для зняття другої вихідної вольт-амперної характеристики вста­новіть струм 0,7 mA.

5. Побудуйте графіки сім'ї вхідних і вихідних характеристик так, як це показано на рис. З.

6. Користуючись графіками, визначте .

7. Розрахуйте значення h- параметрів транзистора; що включений за схемою зі спільним емітером:

,

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Поясніть будову і принцип дії біполярного транзистора.

2. Що таке характеристики транзистора? Накресліть вхідні та ви- хідні характеристики, поясніть, як вони підтверджують принцип роботи транзистора.

3. Які ви знаєте параметри транзистора?

4. Як можна практично визначити тип транзистора?

5. Як правильно підключити зовнішнє джерело постійного струму за­лежно від типу транзистора? Напишіть рівняння вхідних і вихідних параметрів транзистора.

6. Дайте визначення h- параметрів транзистора і поясніть їх фізичний зміст.

7. Поясніть, як за характеристиками визначаються h- параметри транзистора.

_{[І;3-5] .}

Лабораторна робота № 3

ВИВЧЕННЯ ТРАНЗИСТОРНОГО АПЕРІОДИЧНОГО

ПІДСИЛЮВАЧА НАПРУГИ

Мета роботи; детально ознайомитися з принциповою схемою підсилювача низької частоти; визначити його основні параметри і характерис­тики, призначення деталей.

Прилади:генератор 13-34, макет попереднього підсилювача низької частоти, універсальне джерело живлення, вольтметр ИВ-4 /"Измеритель выхода"/ з межою вимірювання змінної напруги частотою 50...5000 Гц до З В, з'єднувальні провідники.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Транзисторний аперіодичний підсилювач напруг є попереднім під­силювачем сигналів, які забезпечують нормальну роботу підсилювача потужності. Напруга на нього подається від мікрофона, звукознімача, з виходу попередніх підсилювальних каскадів, в радіоприймачах з виходу детектуючого пристрою. Типова схема підсилювача зі спільним емітером показана на рис.1. Таке включення транзистора одночасно за­безпечує підсилення і по напрузі, і по струму, і цим самим створює значне підсилення потужності сигналу. Тому ця схема використовується частіше за інші.

Призначення деталей: , - створюють подільник напруги постійного джерела живлення. Ця напруга створює постійну напругу змі­щення на базі транзистора, вибір робочої точки. Резистор є резис­тором навантаження в колі колектора, забезпечує зворотний зв'язок за постійним струмом для термостабілізації режиму роботи транзистора.

При зростанні температури збільшується число носіїв струму і підвищу­ється струм колектора. Це приводить до зростання спаду напруги на ре­зисторі термостабілізації Полярність її така, що від'ємний по­тенціал через подається на базу транзистора, а додатний потен­ціал - на емітер. Це приводить до підзапирання емітерного переходу і зменшення струму колектора. Ємність шунтує резистор за змін­ним струмом, запобігаючи утворенню від'ємного зворотного зв'язку. Конденсатори і - розділові; запобігає попаданню постій­ної складової струму на базу транзистора.

При відсутності цього конденсатора постійний струм зі спільної точки кола через джерело вхідного сигналу, опір якого може бути неве­ликим, надходить на базу і порушує режим роботи каскаду.

пропускав лише змінну складову підсиленого сигналу на опір навантаження .

Найважливішими характеристиками і параметрами підсилювача є та­кі:

1. Коефіцієнт підсилення за напругою, визначається, як відношення вихідної напруги до вхідної при сталому значенні частоти:

;

Для визначення коефіцієнта підсилення в децибелах використовують рівняння

G=20 20 log

Інколи на практиці зручніше користуватися цими одиницями вимі­рювання при побудові графіків. Введення децибелів пов'язане з тим, що звуковий тиск і людське сприйняття звуку відбувається не за ліній­ним законом, а за логарифмічним.

2. Амплітудно-частотна характеристика виражає залежність коефі- цієнту підсилення від частоти при const.

У загальному вигляді амплітудно-частотна характеристика підси­лювача показана на рис. 2. Наявність зниження коефіцієнта підсилення в області низьких і високих частот підсилювача пов'язана з наявністю реактивних опорів у практичних схемах.

3. Нерівномірність амплітудно-частотної характеристики виража­ється коефіцієнтом частотних спотворень М. Це величина, що показує, у скільки разів коефіцієнт підсилення підсилювача в області середніх частот більший, ніж в області низьких або високих частот.

; ; 20 log ; 20 log .

У практичних схемах допустиме значення коефіцієнта частотних спотворень приблизно 3 дБ.

Наявність частотних спотворень у підсилювачі приводить до не­рівномірного підсилення складових частот спектра підсилювального сигналу. Якщо підсилюються звукові коливання, наприклад музика чи мова, то ці спотворення приводять до зміни тембру звуку, музика чи мова стають або дуже приглушеними, або дзвінкими - не пригoдними .

Для поліпшення амплітудно-частотної характеристики в підсилю­вачах використовують від'ємний зворотний зв'язок, якщо вихід підси­лювача зв'язаний з входом. Коло зі зворотним зв'язком характеризу­ється коефіцієнтом зв'язку β , що показує , яка частина вихідної напруги подається з виходу підсилювача на його вхід:

.

Коефіцієнт підсилення підсилювача зі зворотним зв'язком /від'єм­ним/ визначається рівністю:

,

де - коефіцієнт підсилення підсилювача без зворотного зв'язку.

[1; 3; 5]

ХІД РОБОТИ

1. Детально ознайомтеся з макетом підсилювача низької частоти, зібраного на транзисторі. Для цього в робочій схемі /рис.1./ роз­ставте номінали радіодеталей.

2. Зберіть установку для зняття амплітудної та частотної ха­рактеристик підсилювача згідно зі схемою рис. З.

Користуючись інструкцією, розгляньте можливості ГЗ-34 для ваших досліджень. Вивчіть межі вимірювання вольтметра ИВ-4.

3. Зніміть амплітудну характеристику підсилювача НЧ; для цього встановіть на генераторі ГЗ-34 частоту 1000 Гц і при подальших дослід­женнях залиште її сталою. Подайте на вхід підсилювача напругу з ге­нератора в межах від 0 до 300 мВ з інтервалом 10 мВ і визначьте вихідну напругу вольтметром ИВ-4. Дані запишіть у табл. І.

Таб.1.

Побудуйте амплітудну характеристику підсилювача Ф( ).

4.Зніміть амплітудно-частотну характеристику підсилювача при const.

Для цього встановіть на генераторі по­стійну напругу 20 мВ, змінюючи частоту в межах 20 Гц...20 кГц, ви­значте . Дані занесіть у таб.2. Зробіть розрахунки коефіцієн­та підсилення /у відносних одиницях і децибелах G(ДБ)/. Побу­дуйте графік. Дані занесіть у табл.2.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Поясніть призначення деталей у підсилювачі напруги /рис1./, його принцип роботи.

2. Дайте визначення основних параметрів і характеристик підсилю­вача: коефіцієнта підсилення, амплітудної характеристики, частотної характеристики, коефіцієнта частотних спотворень.

3. До яких негативних явиш призводить не лінійність амплітудно-частотної характеристики? Чим викликаються спотворення в роботі під­силювача?

[1;3;5]

Лабораторна робота № 4