Усилительные каскады

Усилительные каскады Реферат

Одиночные усилительные каскады на биполярных транзисторов — физика — referat-zona.ru

Муниципальное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно Уральский Профессиональный Институт»

Кафедра информатики и вычислительной техники

биполярный транзистор коллектор напряжение

Контрольная работа

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Тема: Одиночные усилительные каскады на биполярных транзисторов

Челябинск- 2021

Содержание

Одиночные усилительные каскады на биполярных транзисторов

Список использованной литературы

Одиночные усилительные каскады на биполярных транзисторах

1.  Что такое биполярный транзистор и для чего он используется? Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки. Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p—n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы. Биполярный точечный транзистор был изобретен в 1947 году, в течение последующих лет он зарекомендовал себя как основной элемент для изготовления интегральных микросхем, использующих транзисторно-транзисторную, резисторно-транзисторную и диодно-транзисторную логику. Применение транзисторов: усилители, каскады усиления, генератор, модулятор, демодулятор (Детектор), инвертор (лог. элемент), микросхемы на транзисторной логике.

2.  Чем отличается транзистор типа р-n-р от транзистора типа n-р-n?

В зависимости от типа проводимости зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база, поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (невозможно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате абсолютно аналогичный исходному биполярный транзистор).

3.  Какие схемы включения биполярных транзисторов используют и чем они отличаются?

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями. Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх. Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх..

Схема включения с общей базой. Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]. Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Недостатки схемы с общей базой. Малое усиление по току, так как α < 1. Малое входное сопротивление. Два разных источника напряжения для питания.

Достоинства. Хорошие температурные и частотные свойства. Высокое допустимое напряжение.

Схема включения с общим эмиттером Iвых=Iк, Iвх=Iб, Uвх=Uбэ, Uвых=Uкэ

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1].

Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб.

Достоинства: Большой коэффициент усиления по току. Большой коэффициент усиления по напряжению. Большое усиление мощности. Можно обойтись одним источником питания. Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки:

Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.

Схема с общим коллектором

Iвых = Iэ, Iвх = Iб, Uвх = Uбк, Uвых = Uкэ.

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1].

Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ Uкэ)/Iб.

Достоинства: Большое входное сопротивление. Малое выходное сопротивление.

Недостатки: Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.

Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем».

4.  Какие характеристики являются входными и выходными каждой из схем включения биполярных транзисторов?

Обычно анализируют входные и выходные характеристики биполярного транзистора в схемах с общей базой и общим эмиттером. Для определенности и преемственности изложения будем рассматривать p-n-p-транзистор.

Схема с общей базой:

Семейство входных характеристик схемы с общей базой представляет собой зависимость IЭ = f(UЭБ) при фиксированных значениях параметра UКБ — напряжения на коллекторном переходе (рисунок 1,а).

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image172.jpg

Рисунок 1—Входные (а) и выходные (б) характеристики биполярного транзистора в схеме включения с общей базой

Семейство выходных характеристик схемы с общей базой представляет собой зависимости IК = f(UКБ) при заданных значениях параметра IЭ (рисунок 1,б).

Схема с общим эмиттером:

Семейство входных характеристик схемы с общим эмиттером представляет собой зависимости IБ = f(UБЭ), причем параметром является

напряжение UКЭ (рисунок 2,а).

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image173.jpg

Рисунок 2—Входные (а) и выходные (б) характеристики биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером

Вторая характеристика на рисунке 2,а (UКЭ < 0) относится к нормальному активному режиму, для получения которого напряжение UКЭ должно быть в p-n-p транзисторе отрицательным и по модулю превышать напряжение UЭБ. В этом случае UКБ = UКЭ UЭБ = UКЭ — UБЭ < 0.

 Семейство выходных характеристик схемы с общим эмиттером представляет собой зависимости IК = f(UКЭ) при заданном параметре IБ (рисунок 2,б).

Крутые начальные участки характеристик относятся к режиму насыщения, а участки с малым наклоном — к нормальному активному режиму. Переход от первого режима ко второму, как уже отмечалось, происходит при значениях |UКЭ|, превышающих |UБЭ|. На характеристиках в качестве параметра берется не напряжение UБЭ, а входной ток IБ.

5.  Каково назначение элементов в схемах усилителей с общим эмиттером и общим коллектором?

Резисторы Rг учитывают в схемах внутреннее сопротивление источника сигнала. На входе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы Усилительные каскады. Кроме выполнения обычной функции разделения генератора и каскада по постоянному току, они служат для определения входного сопротивления каскада.

Назначение остальных элементов в схеме с общим эмиттером (рисунок 3а): Rк1 − коллекторная нагрузка каскада, Rн1 − нагрузка каскада, R1, R2 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, Rэ1 − резистор для стабилизации рабочей точки покоя.

Резистор Rэ1 вносит в схему отрицательную обратную связь по постоянному току. Действие обратной связи (стабилизации рабочей точки покоя) происходит за счет включения напряжения обратной связи во входную цепь усилителя. Если Rэ1Iэ возрастает, то напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 уменьшается, т.к. UR1=R2∙Iд»const, где Iд − ток делителя. Конденсатор Сэ1 шунтирует резистор Rэ1 по переменному сигналу. Назначение элементов в схеме с общим коллектором (рисунок 3б): R3, R4 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, Rэ2 −эмиттерная нагрузка каскада, Rн2 − нагрузка каскада.

В схеме действует 100% отрицательная обратная связь по напряжению, т.к. нагрузка включена во входную цепь усилителя и поэтому коэффициент усиления напряжения меньше 1. Из-за последовательной отрицательной обратной связи по напряжению входное сопротивление каскада велико, а выходное – мало, поэтому усилитель слабо влияет на источник входного сигнала и может работать на низкоомную нагрузку. Во всех усилительных каскадах выходное напряжение снимается с резисторов RН1, RН2. На выходе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы Усилительные каскады. Кроме выполнения обычной функции разделения нагрузки и каскада по постоянному току, они служат для определения выходного сопротивления каскада.

Усилительные каскады

Рисунок 3—Электрическая схема усилительных каскадов с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б)

6.  Что произойдет в схеме усилителя с ОЭ, если возникает пробой Ср2, Сэ1 и обрыв в цепях R1, R2?

При обрыве в цепи R2 и шунтировании Сэ1 на эмиттер будет подано обратное напряжение. А при обрыве R1 и шунтировании Ср2 на коллектор подастся прямое напряжение. В результате коллектор и эмиттер поменяться ролями, если на коллекторный переход будет подано прямое напряжение, а на эмиттерный-обратное.

Такой режим работы называется инверсным активным режимом (ИАР). В этом случае транзистор «работает» в обратном направлении: из коллектора идет инжекция дырок, которые проходят через базу и собираются эмиттерным переходом, но при этом его параметры отличаются от первоначальных.

7.  Как должна выбираться рабочая точка покоя, чтобы обеспечить усиление возможно большего входного сигнала с минимальными нелинейными искажениями?

Провести линию нагрузки по постоянному току MN используя выходные характеристики транзистора. Линия нагрузки MN стоится по двум точкам. Точка N соответствует режиму холостого хода, когда Iк=0, а Uкэ=Ек. Точка M соответствует режиму, когда Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1 Rэ1). Выбрать рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN.

8.  Какие элементы в усилительном каскаде обуславливают появление нелинейных искажений в выходном сигнале?

Нелинейные искажения зависят постоянной времени перезаряда конденсатора, из этого следует, что элементами обуславливающими появление нелинейных искажений в выходном сигнале являются конденсаторы.

9.  Как оцениваются нелинейные и частотные искажения сигналов?

Нелинейные искажения вызваны нелинейностью системы обработки и передачи сигнала. Эти искажения вызывают появление в частотном спектре выходного сигнала составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой изменения формы колебаний, проходящих через электрическую цепь (например, через усилитель или трансформатор), вызванные нарушениями пропорциональности между мгновенными значениями напряжения на входе этой цепи и на ее выходе. Это происходит, когда характеристика выходного напряжения нелинейно зависит от входного. Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник. Типовые значения КНИ : 0 % — синусоида; 3 % — форма, близкая к синусоидальной; 5 % — форма, приближенная к синусоидальной (отклонения формы уже заметны на глаз); до 21 % — сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы; 43 % — сигнал прямоугольной формы.

Частотные искажения вызваны неидеальностью амплитудно-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала. Показателем степени частотных искажений, возникающих в каком-либо устройстве, служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений.

Коэффициент частотных искажений — отношение коэффициента передачи на средних частотах к его значению на данной частоте.

10. Каким образом задается режим работы транзистора усилительного каскада?

Нормальный активный режим. Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт) Инверсный активный режим. Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое. Режим насыщения. Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Режим отсечки. В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).

Существуют три схемы включения транзисторов в усилительных каскадах: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором.

11. Как строится нагрузочная прямая по переменной составляющей по отношению к выбранной точке покоя?

Выбрав рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN, проводим через точку покоя А линию нагрузки СD по переменному току под углом g, котангенс которого пропорционален результирующему сопротивлению в цепи коллектора по переменному току: ctgg=(a/b)Rн1~, где a − масштабный коэффициент по оси ординат, мА/мм; b − масштабный коэффициент по оси абсцисс, В/мм; Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1 Rн1), кОм.

12. Чем вызвана необходимость температурной стабилизации усилительного каскада?

Влияние температуры на положение входной характеристики схемы с ОБ при поддержании неизменным ее параметра аналогично ее влиянию на ВАХ полупроводникового диода. В нормальном активном режиме ток эмиттерного перехода можно представить формулой:

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image174.gif

С ростом температуры тепловой ток IЭО растет быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения jТ = kT/q. В результате противоположного влияния двух факторов входные характеристики схемы с ОБ смещаются влево при выбранном токе IЭ на величину ΔU (1…2) мВ/°С (рисунок 4,а).

Начало входной характеристики в схеме с ОЭ определяется тепловым током коллекторного перехода IКБО который сильно зависит от температуры, так что начало характеристики при увеличении температуры опускается (рисунок 4, б).

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image175.jpg 

Рисунок 4—Зависимость входных характеристик от температуры для схем с общей базой (а) и с общим эмиттером (б)

Влияние температуры на выходные характеристики схем с общей базой и с общим эмиттером в нормальном активном режиме удобно анализировать по формулам:

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image176.gif и Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image177.gif.

Снятие выходных характеристик при различных температурах должно проводиться при поддержании постоянства параметров (IЭ=const в схеме с ОБ и IБ=const в схеме с ОЭ). Поэтому в схеме с ОБ при IЭ=const рост IК будет определяться только увеличением IКБО (рисунок 5, а).

Описание: http://works.tarefer.ru/71/100136/pics/image178.jpg

Рисунок 5—Зависимость выходных характеристик БТ от температуры для схем включения с общей базой (а) и с общим эмиттером (б)

Однако обычно IКБО значительно меньше αIЭ, изменение IК составляет доли процента и его можно не учитывать. В схеме с общим эмиттером положение иное. Здесь параметром является IБ и его надо поддерживать неизменным при изменении температуры. Будем считать в первом приближении, что коэффициент передачи b не зависит от температуры. Постоянство b∙IБ означает, что температурная зависимость IК будет определяться слагаемым (b 1)IКБО. Ток IКБО (как тепловой ток перехода) примерно удваивается при увеличении температуры на 10°С, и при b >> 1 прирост тока (b 1)IКБО может оказаться сравнимым с исходным значением коллекторного тока и даже превысить его. На рисунке 5, б показано большое смещение выходных характеристик вверх. Сильное влияние температуры на выходные характеристики в схеме с ОЭ может привести к потере работоспособности конкретных устройств, если не принять схемотехнические меры для стабилизации тока или термостатирование.

13. Какую форму имеет кривая выходного напряжения, если входной сигнал превышает допустимое значение?

Рабочей областью выходных характеристик в режиме усиления является область, ограниченная предельно допустимыми значениями и областями насыщения и отсечки. В этой области характеристики можно считать практически линейными, а транзистор — линейным элементом, т.е. полностью открывается, и он перестает быть управляемым током базы, т.е. переходит в ключевой режим работы.

Усилительные каскады

Рисунок 6—Амплитудная характеристика

14. Какой порядок имеет коэффициент усиления по току, по напряжению и входное сопротивление каскада ОЭ?

При включении с общим эмиттером усиление по току имеет большую величину и происходит без поворота фазы за счёт транзистора. Усиление по напряжению в режиме холостого хода велико и имеет практически такую же величину, как в схеме с общей базой. Однако при реальных сопротивлениях нагрузки усиление по напряжению получается большим, чем в схеме с общей базой, ввиду меньшего по сравнению с этой схемой выходного сопротивления каскада. Передача напряжения осуществляется с вносимым транзистором поворотом фазы на π. Входное сопротивление больше, чем для схемы с общей базой, и значительно меньше, чем для схемы с общим коллектором. Выходное сопротивление меньше, чем для схемы с общей базой, и значительно больше, чем для схемы с общим коллектором.

15. Какой порядок имеет коэффициент усиления по току, по напряжению и входное сопротивление каскада ОК?

Усиление по току имеет большую величину, практически равную усилению в схеме с общим эмиттером, и происходит с поворотом фазы на π за счёт транзистора. Усиление по напряжению отсутствует, а передача напряжения осуществляется без поворота фазы. Входное сопротивление значительно больше, а выходное сопротивление значительно меньше, чем для схем с общей базой и с общим эмиттером. Так как входное напряжение каскада повторяется на выходе, т.е. в эмиттерной цепи, практически без изменения по величине и по фазе, каскад по схеме с общим коллектором носит название эмиттерного повторителя. Такой каскад применяется для преобразования сопротивлений без использования трансформатора.

Усилительные каскады

Рисунок 7— принципиальные электрические схемы усилительных каскадов с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б) Таблица 1— Параметры элементов усилительных каскадов

Характеристики транзистора КТ312А:

Ik max=30мА; UКЭmax=20В; Pk max=225мВТ; IКБО=0,2 мкА; h21Э=10…100; fmax=80МГц; rБ=900 Ом; rЭ=30 Ом; r*К=30 кОм; β=50; Ск=4 пФ.

Усилительные каскады

Рисунок 8—Характеристики транзистора КТ312А с проведёнными линиями нагрузки MN по постоянному току и нагрузки СD по переменному току, а также выбрана точка покоя А

Данные для расчёта: Ек=15В, Rн1=1кОм, Rн2=0,2кОм, Сн1=Сн2=0,01мкФ

Проводим линию нагрузки по постоянному току MN, используя выходные характеристики транзистора (рисунок 8). Линия нагрузки MN стоится по двум точкам. Точка N соответствует режиму холостого хода, когда Iк=0, а Uкэ=Ек. Соответственно:

Iк=0, Uкэ=Ек=15 В.

Точка M соответствует режиму, когда Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1 Rэ1).

Соответственно:

Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1 Rэ1)=15/(1,3 1)=6,52 мА.

Выбраем рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN, проводим через точку покоя А линию нагрузки СD по переменному току под углом g, котангенс которого пропорционален результирующему сопротивлению в цепи коллектора по переменному току:

ctgg=(a/b)Rн1~;

где a—масштабный коэффициент по оси ординат, мА/мм; b—масштабный коэффициент по оси абсцисс, В/мм.

Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1 Rн1), кОм

Подставляем данные, получаем соответственно:

Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1 Rн1)=(1,3∙1)/(1,3 1)=0,5652 кОм

Подставляем данные а=9мА/мм; b=9В/мм; получаем соответственно:

ctgg=(a/b)Rн1~=(9/9)∙0,5652=0,5652

Зная ctgg находим g: g=60028/

Усилительные каскады

Рисунок 9—Временные диаграммы

Определяем графически параметры: Uкп − напряжение на коллекторе в режиме покоя, Iкп − коллекторный ток покоя, Uвыхm − амплитуду неискаженного выходного напряжения.

С учётом масштабных коэффициентов рисунка 9 a1=0,7; b1=0,7:

Напряжение на коллекторе в режиме покоя Uкп=1,986 В,

Коллекторный ток покоя Iкп=4,071 мА,

Амплитуда неискаженного выходного напряжения Uвыхm=5,857 В.

Начертим эквивалентные схемы и рассчитаем основные параметры усилителей по формулам таблицы 2, где Rвх − входное сопротивление каскада с учетом сопротивления делителя RБ, Rвых − выходное сопротивление каскада, Ki=Iн/Iвх − коэффициент усиления по току, KЕ=Uвых/Ег – коэффициент усиления ЭДС Ег источника сигнала, Кu=Uвых/Uвх − коэффициент усиления по напряжению относительно входного напряжения Uвх, Кр=Рвых/Рвх − коэффициент усиления по мощности, знак || означает параллельное соединение резисторов. Результаты расчета занесём в таблицу 3.

Усилительные каскады

Рисунок 10—Эквивалентным схемам для переменных составляющих тока и напряжения с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б)

Таблица 2—Основные параметры усилителей

Таблица 3—Результаты расчётов

№ вариантаСхема включенияРезультатыПараметры
Rвх, кОмRвых, кОмКЕKuKiKp
1с общим эмиттеромРасчет1,990,82,242,7123,1450,21
1с общим коллекторомРасчет0,090,050,060,790,360,28

Рассчитаем коэффициент температурной нестабильности S по формуле:

Усилительные каскады 

Зная β=50, подставив данные в следующию формулу:

Усилительные каскады 

Получим уравнение:

Усилительные каскады 

Откуда следует α=0,98.

Подставив данные получаем коэффициент температурной нестабильности S для схемы с общим эмиттером равный:

Усилительные каскады 

Подставив данные получаем коэффициент температурной нестабильности S для схемы с общим коллектором равный:

Усилительные каскады 

Рассчитаем частоты fн, fв, f0 и углы сдвига фаз jн, jв.

Частоты fн, f0 и fв определяем из приближенных выражений:

Для схемы с общим эмиттером:

Усилительные каскады Усилительные каскады, Усилительные каскады;

где Усилительные каскады;

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср1:

Усилительные каскады

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср2:

Усилительные каскады

Постоянная времени перезаряда конденсатора Сэ1:

Усилительные каскады

Постоянная времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

Усилительные каскады

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср1:

Усилительные каскады=(1,1 1,99)∙30=92,7

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср2:

Усилительные каскады=(0,8 1)∙30=54

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Сэ1:

Усилительные каскады=

Усилительные каскады 

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

Усилительные каскады=

Усилительные каскады 

Подставив данные получаем:

Усилительные каскады=1/(92,7-1 54-1 13,43-1)=10

Расчитаем частоты fн, f0 и fв определять из приближенных выражений:

Усилительные каскады Усилительные каскады, Усилительные каскады;

fн1=1/2πτн1=1/2∙3,14∙10=0,016 МГц

fв1=1/2πτв1=1/2∙3,14∙0,64=0,25 МГц

Усилительные каскадыМГц

Для схемы с общим коллектором:

Усилительные каскады, Усилительные каскады, Усилительные каскады;

где Усилительные каскады;

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср3

Усилительные каскады

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср4

Усилительные каскады

Постоянная времени перезаряда конденсатора нагрузки Сн2.

Усилительные каскадыСн2

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср3:

Усилительные каскады=(1,1 0,09)∙30=35,7

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср4:

Усилительные каскады=(0,05 0,2)∙30=7,5

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

Усилительные каскады=

Усилительные каскады 

Подставив данные получаем:

Усилительные каскады=1/(35,7-1 7,5-1)=6,2

Расчитаем частоты fн, f0 и fв определять из приближенных выражений:

Для схемы с общим коллектором:

Усилительные каскады, Усилительные каскады, Усилительные каскады;

fн2=1/2πτн2=1/2∙3,14∙6,2=0,026 МГц

fв2=1/2πτв2=1/2∙3,14∙0,0004=398,09 МГц

Усилительные каскадыМГц

Расчитаем углы сдвига фаз jн, jв по следующим формулам:

Усилительные каскады, Усилительные каскады.

Для схемы с общим эмиттером:

Усилительные каскады 

Усилительные каскады 

Для схемы с общим коллектором:

Усилительные каскады 

Усилительные каскады .

Рассчитаем и построим частотные KE(f) и фазовые j(f) характеристики усилителей.

При расчете зависимостей Усилительные каскады и Усилительные каскады следует задаваться частотами f=(0,2; 0,5; 1; 2; 5) fн и f=(0,2; 0,5; 1; 2; 5) fв.

Таблица 4—Результаты расчётов для φ(f)

φн1(f)1,371,10,750,36-0,12
f от fн10,00320,0080,0160,0320,08
φв1(f)0,12-0,36-0,75-1,1-1,37
f от fв10,050,1250,250,51,25
φн2(f)1,250,870,470,1-0,38
f от fн20,00520,0130,0260,0520,13
φв2(f)0,12-0,35-0,75-1,1-1,37
f от fв279,618199,045398,09796,181990,45

Таблица 4—Результаты расчётов для КЕ(f)

КЕ1(f)0,441,011,642,12,22
f от fн10,00320,0080,0160,0320,08
КЕ1(f)2,222,11,641,020,44
f от fв10,050,1250,250,51,25
КЕ2(f)0,020,040,050,060,06
f от fн20,0120,0270,0420,0540,059
КЕ2(f)0,0590,0540,0420,0270,012
f от fв279,618199,045398,09796,181990,45

Построим частотные KE(f) и фазовые j(f) характеристики усилителей.

Усилительные каскады

Рисунок 11—Фазовые j(f) характеристики усилителей (масштаб для f: φн1(f)=100:1, φв1(f)=10:1, φн2(f)=100:1, φв2(f)=1:200)

Усилительные каскады

Рисунок 12—Частотные KE(f) характеристики усилителей (масштаб для: KE (f н1)=2:1, KE(f в1)=2:1, KE(f н2)=200:1, KE(f в2)= 200:1, f н1=100:1, f в1=10:1, fн2=100:1, f в2= 1:200)

Рассчитаем коэффициенты частотных искажений Мн и Мв.

Коэффициенты частотных искажений определяем из выражений:

Для схемы с общим эмиттером:

Усилительные каскады,

где Усилительные каскады;

Усилительные каскады;

Усилительные каскады, Усилительные каскады;

Усилительные каскады, Усилительные каскадыУсилительные каскадыωв1=2πfв1.

Согласно формулам производим расчёты:

ωв1=2πfв1=2∙3,14∙0,25=1,57;

Усилительные каскады

ωн1=2πfн1=2∙3,14∙0,0016=0,01;

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Для схемы с общим коллектором:

Усилительные каскады,

где Усилительные каскады;

Усилительные каскады,Усилительные каскады;

Усилительные каскады, Усилительные каскады.

Согласно формулам производим расчёты:

ωв2=2πfв2=2∙3,14∙398,09=2505;

Усилительные каскады

ωн2=2πfн2=2∙3,14∙0,026=0,16;

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Литература

Жаворонков М.А. Электротехника и электроника. – М.: Академия, 2005.

Новиков Ю.Н. Электротехника и электроника. – СПб.: Питер, 2005.

Касаткин А.С. Курс электротехники. – М.: Высшая школа, 2005.

Миловзоров О.В. Электроника. – М.: Высшая школа, 2005.

Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети телекоммуникации. — СПб.: Питер, 2005.

Хамахер К. Организация ЭВМ. – СПб.: Питер, 2003.

Безладнов Н.Л. Усилительные устройства.—Л.: СЗПИ,1971.

Войшвилло Г.В. Усилительные устройства.—М.: Радио и связь,1983.

Павлов В.М., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств.—М.: Радио и связь, 1997.

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

При использовании транзистора в усилительном режиме на выходе усилителя мощность электрических сигналов значительно пре­вышает мощность входного сигнала за счет передачи в нагрузку энергии источника питания. Существуют три типа усилительных каскадов на транзисторах: с общим эмиттером, с общим коллектором, с общей базой. Наибольшее распространение получили усилительные каскады с общим эмиттером (коллекторной нагрузкой), так как они обеспечивают большое усиление по напряжению, току и мощности (рис.15).

Усилительные каскады

Рис. 15

Выбор биполярного транзистора проводится по ряду требова­ний, предъявляемых к усилителю. К числу этих требований относят­ся: мощность, отдаваемая в нагрузку, коэффициент усиления, час­тота усиливаемых сигналов f. Для нормальной работы усилителя необходим транзистор, для которого выполняются соотношения: fгр>f,Усилительные каскады, Рк max. Выбор питающего напряжения Ек прово­дится из условия Ек < Uкэ max. Дальнейший расчет сводится к опре­делению параметров элементов Rк, Rб, Свх, Свых.

Для выходной (коллекторной) цепи можно записать уравнение по 2-му закону Кирхгофа:

Усилительные каскады , (2)

откуда выражение Усилительные каскады описывает ВАХ коллекторного резистора Rк (линию нагрузки). Линяя нагрузки строится по двум точ­кам В и С (рис.14): при Uкэ = 0 на оси ординат наносится точка В (Iк = Ек /Rк), при Iк=0 на оси абсцисс наносится точка С (Uкэ = Ек). Точка пересечения линии нагрузки с коллекторными характеристиками дает графическое решение уравнения (2) и позволяет построить динамическую переходную характеристику Iк = f(Iб). В качест­ве динамической входной характеристики используется одна из ста­тических характеристик Iб = f(Uбэ), так как их семейство практи­чески сливается в одну линию.

Выбор Rкпроводится таким образом, чтобы линия нагрузки не выходила за пределы рабочей области транзистора и в то же время обеспечивалась линейность динамической переходной харак­теристики. Так при малых Rкдолжно выполняться условие Усилительные каскады , а при больших недопустима малая крутизна переход­ной характеристики.

Резистор Rб, включенный в цепь базы, задает рабочую точку А транзистора. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для входной цепи Усилительные каскады резистор Rб позволяет выбрать такое значение Усилительные каскады , при котором рабочая точка А находится посередине линейного участка переходной характеристики. Рабочей точке соответствуют постоянные токи и напряжения Iб0, Uбэ0, Iк0, Uкэ0(рис. 14).

Конденсаторы Свх, Свыхпредназначены для разделения переменных усиливаемых сигналов Uвx, Uвыхи постоянных напряжений Uбэ0, Uкэ0.
Эти напряжения не должны поступать на источник входного сигнала
(e, rвн) и нагрузку (Rн), чтобы не оказывать влияния на их ра­боту. Выбор емкости С конденсатора проводится таким образом, чтобы для входных сигналов минимальной частоты fmin сопротив­ление конденсатора Усилительные каскады было равно 0.

При подаче на вход усилительного каскада переменного напря­жения Uвхвозникает переменный ток базы iб,который в соответ­ствии с переходной характеристикой приводит к возникновению пе­ременного тока коллектора iк. Ток коллектора создает на резисторе Rк падение напряжения, которое является выходным. Важнейшая характеристика усилительного каскада – коэффициент усиления по напряжению КU=Uвых/Uвх.Так как предел измерения выходного напряжения порядка единиц вольт, а входное напряжение измеряется в милливольтах (рис. 14), то коэффициент усиления может достигать сотен единиц.

При больших входных напряжениях переменные составляющие токов выходят за предел линейных участков переходной и динамической входной характеристик, в результате чего форма выходного напряжения претерпевает значительные искажения. Эти искажения, обусловленные нелинейностью указанных характеристик, называются нелинейными. Для оценки допустимого диапазона изменения вход­ных напряжений используют амплитудную характеристику, представляющую собой зависимость выходного напряжения от входного (рис.16). Линейный участок амплитудной характеристики позволяет определять диапазон входных напряжений, при которых отсутствуют нелинейные искажения.

Усилительные каскады

Рис. 16

При работе усилительного каскада в линейном режиме основныепараметры могут быть найдены аналитически из эквивалентной схемыкаскада с ОЭ (рис.17).

Усилительные каскады

Рис. 17

Так как Rб>>h11,то входное сопротивление усилительногокаскада равно:

Усилительные каскады .

Выходное сопротивление равно:

Усилительные каскады .

При Рн= ∞ в режиме холостого хода (XX) коэффициент усиленияпо напряжению КUхх= h21Rк/h11.

При работе нанагрузку Rнкоэффициент усиления равен:

КU=RнКUхх /(Rвых Rн).

Коэффициент усиления по току каскада:

Усилительные каскады .

Коэффициент усиления по мощности КР= КU KI.

Существенным недостатком транзисторов является зависимость ихпараметров от температуры. При повышении температуры увеличивается коллекторный ток за счет возрастания числа неосновных носителейзаряда в полупроводнике. Это приводит к изменению кол­лекторной характеристики транзистора и смещению рабочей точки. В некоторых случаях повышение температуры может вывести рабочую точку за пределы линейного участка переходной характеристики и нормальная работа усилителя нарушается. Для уменьшения влияния температуры в цепь эмиттера включают резистор Rэ, шунтированный конденсатором (рис.18).

Для создания начального напряжения смещения Uбэ0 используют делитель на резисторах Rб1, Rб2. Для напряжения Uбэ0 можно записать выражение:

Усилительные каскады .

Усилительные каскады

Рис. 18

Повышение температуры приводит к повышению Iэ,увеличению RэIэ. Это вызывает уменьшение Uбэ0, снижает Iб0, и в соответствии с переходной характеристикой приводит к уменьшению Iк0. Как видим, в данной схеме при изменении температуры ток коллектора автоматически поддерживается постоянным.

Однако введение резистора Rэ в схему поменяет работу уси­лительного каскада и при наличии входного напряжения. Переменная составляющая эмиттерного тока Iэсоздает на резисторе Rэпа­дение напряжения, которое уменьшает входное усиливаемое напряжение, непосредственно подводимое к транзистору Uбэ = Uвх – Rэiэ.

Усилительные каскады

Коэффициент усиления каскада при этом будет уменьшаться. Для ослабления этого явления включают конденсатор Сэ. Емкость кон­денсатора выбирают таким образом, чтобы для всех частот усили­ваемого напряжения его сопротивление было много меньше Rэ. При этом падение напряжения на участке Cэ//Rэот переменной составляющей iэбудет незначительным и усиливаемое напряжение будет практически равно входному напряжению UбэУсилительные каскадыUвх.

Широкое применение находят усилительные каскады с общим коллектором (рис.19).

В схеме при отсутствии входного напряжения проходят токи: в цепи базы – Iб0,который задается делителем напряжения Rб1, Rб2; в цепи эмиттера – Iэ0, который создает на Rэ падение напряжения Iэ0Rэ. При подаче входного напряжения uвх напряжение на резисторе Rэравно: Усилительные каскады .

Переменное напряжение iэRэ = Uвых подается через конденсатор связи на выход усилителя. Так как UвхУсилительные каскады Uвых, токаскад называют эмиттерным повторителем.

Усилительные каскады ; КUУсилительные каскады 1;

Rвх = h11/(1-KU) – очень велико и достигает сотен кОм;

RвыхУсилительные каскадыh11/(1 h21) – очень мало и составляет десятки Ом.

Усилительные каскады

Рис. 19

Эмиттерный повторитель применяется для согласования высокоомного источника усиливаемого напряжения с низкоомным сопротивлением нагрузки.

Усилительный каскад с ОБ находит меньшее применение вследствие малого входного и большого выходного сопротивлений и от­сутствия усиления по току. Он применяется на высоких частотах.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Стенд состоит из блока питания, генератора синусоидального сигнала частотой 1000 Гц и транзисторных каскадов.

Блок питания состоит из: двух стабилизаторов напряжения 9 В для питания цифровых мультиметров, стабилизатора напряжения 12 В для питания генератора синусоидального сигнала, стабилизатора напряжения 20 В для питания транзисторных каскадов.

Каскады: c общим эмиттером (с температурной стабилизацией), с общим коллектором (эмиттерный повторитель) и каскад для снятия статических характеристик транзистора (рис.20).

Для снятия статических характеристик используется транзистор КТ608Б.

Регулировка напряжения источника питания цепи коллектора Екосуществляется потенциометром и контролируется вольтметром. Ток коллектора Iк измеряется миллиамперметром. Микроамперметр служит для измерения тока базы Iб.

Усилительные каскады

Рис. 20

Выходное напряжение генератора с делителя 1:10 подается на регулирующий потенциометр и далее при включении тумблера на вход усилителя с общим эмиттером. Амплитуда входного сигнала и усиленного сигнала на выходе усилителя Uвых измеряется электронным милливольтметром В3-41. Для визуального наблюдения выходного сигнала используют осциллограф С1-68. При включении осциллографа и вольтметра необходимо соединять клеммы » Усилительные каскады » приборов и стенда.

Выходное напряжение генератора с делителя 1:1 подается на регулирующий сигнал потенциометр и далее при включении тумблера подается на вход усилителя с общим коллектором. Амплитуда входного сигнала и усиленный по току сигнал на выходе усилителя Uвых измеряется электронным милливольтметром. Для визуального наблюдения выходного сигнала используют осциллограф.

Снятие выходного сигнала с помощью осциллографа осуществляется следующим образом:

· подать на гнездо исследуемый сигнал;

· тумблер «Усилитель Y» – х 10;

· установить переключатель «Усиление» на значение 0,5 V/см;

· переключатель «Длительность» установить в положение 0,5 ms;

· при помощи ручек и поместитьизображение сигнала в центр экрана.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Тумблером «Сеть» включить стенд, осциллограф и вольтметр.

1 Снятие статических входных и выходных характеристик транзистора КТ608Б, включенного по схеме с ОЭ (рис. 21).

Усилительные каскады

Рис. 21

Потенциометром R(Iб) установить требуемый ток базы, контролируя его микроамперметром Iб, напряжение на базе контролируем милливольтметром Uб. Потенциометром R(Uк) установить требуемое значение напряжения на коллекторе, контролируя его вольтметром Uк, ток коллектора контролируем миллиамперметром Iк.

А. Снятие семейства статических входных характеристик Iб=f(Uбэ).

Снять 4 характеристики при постоянных напряжениях Uкэ = 0; 5; 10; 15 В. Ток базы изменять в пределах от 0 до100 мкА. Данные занести в таблицу 5.

Таблица 5

Б. Снятие семейства статических выходных характеристик Iк=f(Uкэ) припостоянных токах Iб = 30; 60; 100 мкА.

Напряжение Uкэизменять в пределах от 0 до 20 В. Данные занести в таблицу 6. Обратить внимание на начальный участок характеристики.

Таблица 6

2 Изучение однокаскадного усилителя напряжения с ОЭ с эмиттерной температурной стабилизацией (рис. 22).

Усилительные каскады

Рис. 22

Подать навход усили­теля «~Uвх», включив тумблер и изменяя амплитуду сигнала потенциометром «U». Величину Uвх и Uвыхизме­рять электронным вольтметром на входных и выходных гнездах, наблюдать Uвых на экране осциллографа. Снять амплитудную характеристику Uвых= f(Uвх) в режиме холостого хода (Rн = ∞, тумблер выключателя S5 в нижнем положении) и при Rн = 1кОм (тумблер в верхнем положении). Данные занести в таблицу 7. Определить коэффициент усиления по напряжению: КU = Uвых/Uвх.

Таблица 7

3 Изучение однокаскадного усилителя по схеме с ОК (рис. 23).

Усилительные каскады

Рис. 23

Подать навход усили­теля «~Uвх», включив тумблер и изменяя амплитуду сигнала потенциометром «U». Величину Uвх и Uвыхизме­рять электронным вольтметром на входных и выходных гнездах, наблюдать Uвых на экране осциллографа. Снять амплитудную характеристику Uвых= f(Uвх) в режиме холостого хода (Rн = ∞, тумблер выключателя S4 в нижнем положении) и при Rн = 1кОм (тумблер в верхнем положении). Данные занести в таблицу 8.

Таблица 8

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете должны быть:

1 Принципиальные схемы опытов 1, 2 и 3.

2 Таблицы с измеренными и вычисленными данными.

3 Построенные семейства входных Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const и выходных Iк=f(Uкэ) при Iбэ=const характеристик; амплитудные Uвых=f(Uвх) характеристики для схем с ОЭ и ОК.

4 Вычисленные h–параметры, коэффициенты усиления KU, входное Rвх и выходное Rвых сопротивления для схем усиления с ОЭ и ОК (см. теоретические сведения).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Каков принцип действия биполярного транзистора?

2 Чем отличается транзисторы p-n-р и n-р-n?

3 Какие схемы включения транзисторов используют? Дать сравнительную оценку каскадов с ОЭ, ОБ, ОК?

4 Объясните статические характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ.

5 Каково влияние температуры окружающей среды на ход характеристик транзистора?

6 Что такое h-параметры и как их определить по характеристикам транзистора в схеме с ОЭ?

7 Каково назначение элементов в схемах усилителей с ОЭ, ОК?

8 Какова эквивалентная схема каскада ОЭ?

9 Как определяются параметры КU, КI, Rвх, Rвых, КР?

10 Объясните построение динамических характеристик.

11 Из каких соображений выбирается рабочая точка и режим усиления каскада усилителя напряжения?

12 Какова фаза выходного сигнала относительного входного в усилителях с ОЭ и ОК и почему?

13 Каковы особенности и назначение каскада с ОК?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

§

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1 Исследование однокаскадных усилителей на биполярных и полевых транзисторах.

2 Исследование и сравнение различных схем включения транзисторов.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Биполярный транзистор

Принцип работы и статические характеристики биполярного транзистора.Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с двумя p-n – переходами, предназначенный для усиления или генерирования электрических сигналов. Он имеет 3 области: эмиттер (Э), коллектор (К) и базу (Б). Различают два типа транзисторов: p-n-p (рис.24,а) и n-p-n (рис.24,б).

Усилительные каскады

а) б)

Рис.24

Ниже рассматривается проводимость p-n-p транзистора (рис.25). Постоянные напряжения источников подаются на переход эммитер–база в прямом (проводящем) направлении (10…30 В), на переход коллектор–база в обратном (запирающем) направлении (0,1…0,5 В).

Усилительные каскады

Рис. 25

При отключении источника свободные носители зарядов (электроны и дырки) перемещаются в p-n– переходах из одной области в другую вследствие диффузии. Дырки эмиттера переходят в базу, а электроны базы – в эмиттер, образуя диффузионный ток Iдиф. В результате этого движения зарядов на границе p и n областей образуются объемные заряды, создающие потенциальный барьер (рис.25б, кривая 1), препятствующий движению основных носителей зарядов – дырок эмиттера в базу, электронов базы в эмиттер. Однако потенциальный барьер не препятствует движению неосновных носителей, образующих дрейфовый ток Iдр. Диффузионный и дрейфовый токи создают два равных потока зарядов:

Iдиф Iдр = 0, (1)

в результате чего ток в каждом p-n переходе равен 0.

При подключении источников уменьшается потенциальный барьер в переходе эмиттер – база (рис.25б, кривая 2). Дырки эмиттера преодолевают потенциальный барьер и попадают в область базы, создавая ток эмиттера Iэ. В области базы небольшая часть дырок рекомбинирует со свободными электронами базы (так как концентрация электронов базы мала), образуя малый ток базы Iб. Большая часть дырок вследствие диффузии и ускоряющего поля коллектора достигают области коллектора в виде тока коллектора Iк. Токи прибора связаны соотношением:

Рефераты:  Анализ систем видеонаблюдения. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации. 2013-09-29

Iэ = Iб Iк. (2)

Для анализа работы транзисторов используют статические характеристики. На рис.26 показаны семейства входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (рис.27). Входные характеристики представляют зависимостиIб = f(Uбэ) при Uкэ = const (рис.26а); выходные – Iк = f(Uкэ) при Iб = const (рис.26б). Входные кривые при изменении напряжения на коллекторе Uкэ в широких пределах изменяются незначительно, поэтому обычно пользуются одной кривой Iб = f(Uбэ), соответствующей среднему значению Uкэ.

Усилительные каскады

а) б)

Рис.26

Схема включения транзистора.Транзистор включается по трем схемам в зависимости от того, какой электрод является общим (по переменному току) для входной и выходной цепей усилителя: с общим эмиттером (рис.27), с общей базой (рис.28), с общим коллектором (рис.29). Наибольшее распространение получила схема с общим эмиттером, обладающая рядом преимуществ.

Усилительные каскады

Рис. 27 Рис. 28 Рис.29

В таблице 9 сопоставлены параметры усилителей с различными схемами включения транзисторов.

Таблица 9

Усилительный каскад на транзисторе с общим эмиттером. Принципиальная схема усилительного каскада на транзисторе с общим эмиттером приведена на рис.30. Источник переменной э.д.с. eвх с внутренним сопротивлением Rвн создает на входе схемы входное напряжение Uвх. Усиленное выходное напряжение Uвых снимается с сопротивления нагрузки Rн. При этом выходная мощность усилительного каскада значительно больше входной мощности источника питания Eк.

Усилительные каскады

Рис.30

На рис.31 дан графический анализ работы усилительного каскада в режиме холостого хода (сопротивление нагрузки Rн отключено).

– По цепи базы ( Ек, резистор Rб, участок база–эмиттер транзистора, земля Усилительные каскады ) течет ток базы Iб0 и создает положительное напряжение смещения базы относительно эмиттера Uб0, равное:

Uб0 = Ек – Rк Iб0.(3)

Усилительные каскады

Рис. 31

– По цепи коллектора ( Ек, резистор Rк, участок коллектор–эмиттер транзистора, Усилительные каскады ) течет ток базы Iк0 и создает положительное напряжение смещения коллектора относительно эмиттера Uк0, равное:

Uк0 = Ек – Rк Iк0. (4)

Величины Iб0,Uб0,Iк0,Uк0 задают режим постоянных токов и напряжений входной и выходной цепей усилителя. На рис.31 это рабочие точки А2 и А3.

Для создания в дальнейшем линейного режима усиления каскада положения рабочих точек по постоянному току А2 и А3 находят следующим образом:

— на выходных характеристиках Iк = f(Uкэ) при Iб = const (рис.31) строят линию сопротивления Rк, используя формулу (4), согласно которой ток Iк равен:

Усилительные каскады ; (5)

Усилительные каскады

Рис. 32

Из формулы (5) следует, что линия Rк проходит через 2 точки на осях: точка B имеет координаты Uк = 0, Усилительные каскады ; точка С – Uк = Ек, Iк = 0;

— по точкам пересечения линии Rк c выходными характеристиками строят переходную характеристику Iк = f(Iб);

— затем в середине линейного участка переходной характеристики отмечают рабочую точку А1, которой соответствуют рабочие точки входной цепи (А2: Iб0, Uб0) и выходной (А3: Iк0, Uк0).

Усилительные каскады

При подаче на вход усилителя переменного напряжения Uвх возникает переменная составляющая тока базы iб, которая приводит к возникновению переменных составляющих тока коллектора iк и напряжения на коллекторе Uк. Переменное напряжение на коллекторе является выходным усиленным напряжением.

На рис. 32 показаны временные диаграммы токов и напряжений в усилителе на транзисторе (рис.30) в режиме покоя ( Усилительные каскады ) и в режиме усиления (t > t1).

При расчете режимов работы усилителя необходимо использовать данные предельно допустимых значений токов, напряжений, мощностей, частоты, а именно:

а) для предотвращения перегрева коллекторного перехода мощность, выделяемая на коллекторе должна быть меньше максимально допустимой мощности Pkmax:

Pk= Uк Iк< Pkmax; (6)

б) для предотвращения пробоя закрытого коллекторного перехода напряжение коллектора Uк должно меньше максимально допустимого напряжения Ukmax:

Uк< Ukmax; (7)

в) для предотвращения перегрева эмиттерного перехода ток эмиттера должен быть меньше максимально допустимого:

Iэ< Uэmax; (8)

г) частота входного напряжения должна быть меньше граничной частоты fгр, при которой коэффициент передачи по току уменьшается до единицы:

f < fгр. (9)

Схема замещения транзистора (для переменных токов и напряжений малой амплитуды). Из анализа работы усилителя на транзисторе (рис.30) видно, что под действием входного переменного напряжения uвх= Umвхsinωt входные величины uб, iб получают приращения ∆uб, ∆iб, вызывающие изменения выходных величин:

uб = Uб0± Δuб; iб = Iб0± Δiб;

(10)

uк = Uк0± Δuк; iк = Iк0± Δiк.

При этом максимальные приращения равны амплитудам переменных составляющих:

uб = Uб0 ± ∆Um; iб = Iб0 ± ∆Imб;

(11)

uк = Uк0 ± ∆Umк; iк = Iк0 ± ∆Imк.

Если входное напряжение имеет малую амплитуду, то приращения указанных величин также малы, и работа транзистора проходит на линейных участках входных и выходных характеристик. В этом случае транзистор может быть представлен в виде линейного четырехполюсника. Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, справедливы также уравнения для малых конечных приращений напряжений и токов: в окрестностях рабочих точек на входных и выходных характеристиках транзистора (рис.34):

Uб= h11Iб h12Uk;

(12)

Ik = h21Iб h22Uk,

где Усилительные каскадыпри Uкэ = Uкэ0 – входное сопротивление транзистора в Омах; (13)

Усилительные каскады при Uкэ = Uкэ0– коэффициент усиления по току; (14)

Усилительные каскады при Iб = Iб0 – коэффициент внутренней обратной связи по напряжению; (15)

Усилительные каскады при Iб = Iб0 – выходная проводимость транзистора в сименсах. (16)

Так как напряжение базы мало зависит от напряжения коллектора Uк, то коэффициент h12Усилительные каскады .

На рис.33 изображена схема замещения транзистора, соответствующая уравнениям (12).

h – параметры транзистора можно определить по семействам входных и выходных характеристик. h – параметры хорошо описывают работу транзистора в области низких частот. При работе на высоких частотах коэффициент усиления по току h21 уменьшается из-за инерционности носителей заряда. Кроме того, на повышенных частотах сказывается влияние межэлектродной емкости p-n – перехода коллектор-база.

Усилительные каскады

Рис.33

Графоаналитический метод расчета параметров усилительного каскада на транзисторе. Существует несколько методов расчета основных параметров, характеризующих работу усилителя: коэффициентов усиления по напряжению KU, току KI и мощности KР, входного Rвх и выходного Rвых сопротивлений. Наиболее простым является графоаналитический метод, при котором выбор рабочей точки производится графически, а для расчета других параметров пользуются h– параметрами транзистора.

Этот метод рассматривается на примере усилителя на транзисторе по схеме с общим эмиттером (рис.30).

Последовательность анализа работы усилителя указанным методом состоит в следующем:

— сначала графически находят положения рабочих точек по постоянному току входной и выходной цепей (рис.34);

Усилительные каскады

а) б)

Рис.34

— указание: если величина сопротивления Rк неизвестна, то линию Rк проводят вблизи точек перегиба кривых Iк = f(Uкэ)| Iб = const так, чтобы она не выходила за пределы рабочей области транзистора и при этом обеспечивала линейность и максимальную крутизну переходной характеристики Iк = f(Iб); кроме того, величина Усилительные каскады должна быть меньше предельно допустимого значения Iк max;

— величина сопротивления Rб, обеспечивающее необходимое напряжение смещения базы относительно эмиттера Uб0 и ток базы Iб0 рассчитывается по формуле:

Усилительные каскады ; (17)

— емкость С1 разделяет по постоянному току цепь базы и цепь источника усиливаемого напряжения eвх, Rвн, так как ток покоя базы Iб0 и напряжение Uб0 не зависят от параметра источника Rвн, иначе это приведет к смещению рабочей точки А2 и к появлению искаженной формы усиливаемого напряжения; сопротивление XС1 находят так:

Усилительные каскады , где Rвх – входное сопротивление усилителя для переменного тока; (18)

— емкость C2 разделяет по постоянному току цепь коллектора и нагрузку Rн, которая не должна влиять на режим покоя цепи коллектора – Uк0, Iк0; кроме того, напряжение нагрузки Uвых должно быть переменным:

Усилительные каскады , где Rвых – выходное сопротивление усилителя для переменного тока; (19)

— после того, как определены рабочие точки по постоянному току входной цепи (Uб0, Iб0) и выходной цепи (Uк0, Iк0), находят h– параметры транзистора по приращениям токов и напряжений указанных рабочих точек (рис.34):

Усилительные каскады(рис. 11а); Усилительные каскады (рис. 11б);

Усилительные каскады (рис.11б); h12 = 0;

— затем составляют схему замещения усилителя с использованием h– параметров транзистора (рис.35); эта схема справедлива для переменных составляющих токов и напряжений, имеющих малые амплитуды; на рис.35 обозначены их действующие значения;

Усилительные каскады

Рис. 35

— по схеме замещения усилителя находят его основные параметры:

КUxx – коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода (нагрузка Rн отключена):

Усилительные каскады ; h22Rk << 1; (20)

КU – коэффициент усиления по напряжению при работе на нагрузку Rн:

Усилительные каскады ; (21)

KI – коэффициент усиления по току при нагрузке Rн:

Усилительные каскады ; (22)

KР – коэффициент усиления по мощности:

KР =KUKI; (23)

Rвх – входное сопротивление усилительного каскада:

Усилительные каскады ; (24)

Rвых – выходное сопротивление:

Усилительные каскады ; (25)

Примечание: с учетом внутреннего сопротивления источника усиливаемого напряжения Rвн формулы для коэффициента усиления KU принимают следующий вид:

Усилительные каскады ; (26)

Усилительные каскады . (27)

При подаче на вход усилительного каскада переменного напря­жения Uвхвозникает переменный ток базы iб,который в соответ­ствии с переходной характеристикой приводит к возникновению пе­ременного тока коллектора iк. Ток коллектора создает на резисторе Rк падение напряжения, которое является выходным. Важнейшая характеристика усилительного каскада – коэффициент усиления по напряжению КU=Uвых/Uвх.Так как предел измерения выходного напряжения порядка единиц вольт, а входное напряжение измеряется в милливольтах (рис. 31), то коэффициент усиления может достигать сотен единиц.

При больших входных напряжениях переменные составляющие токов выходят за предел линейных участков переходной и динамической входной характеристик, в результате чего форма выходного напряжения претерпевает значительные искажения. Эти искажения, обусловленные нелинейностью указанных характеристик, называются нелинейными. Для оценки допустимого диапазона изменения вход­ных напряжений используют амплитудную характеристику, представляющую собой зависимость выходного напряжения от входного (рис.36). Линейный участок амплитудной характеристики позволяет определять диапазон входных напряжений, при которых отсутствуют нелинейные искажения.

Усилительные каскады

Рис. 36

Усилительный каскад с температурной стабилизацией параметров транзистора.Существенным недостатком биполярного транзистора является зависимость его от температуры. При повышении температуры увеличивается ток коллектора за счет возрастания числа неосновных носителей заряда в полупроводнике. Это приводит к изменению коллекторной (выходной) характеристики транзистора и к смещению рабочей точки. В некоторых случаях повышение температуры может вывести рабочую точку за пределы линейного участка переходной характеристики и нарушить работу усилителя.

Для уменьшения влияния температуры в цепь эмиттера включают резистор Rэ (рис. 37).

Усилительные каскады

Рис. 37

Для создания напряжения смещения базы Uб в схему включен делитель напряжения R1, R2. При этом постоянное напряжение на базе равно:

Усилительные каскады ; (28)

Повышение температуры приводит к увеличению тока эмиттера Iэ и напряжения RэIэ. Это вызывает уменьшение напряжения базы Uб и тока базы Iб, что, в соответствии с переходной характеристикой, приводит к уменьшению тока коллектора Iк. Итак, при изменении температуры ток Iк поддерживается постоянным.

Однако введение в схему резистора Rэ изменяет работу усилительного каскада в режиме усиления – при подаче на вход переменного усиливаемого напряжения Uвх.

Переменная составляющая ток эмиттера iэ~ создает на резисторе Rэпеременное напряжение Rэiэ~, действующее в противофазе по отношению к входному напряжению Uвх. Это уменьшает напряжение на базе:

Uв~ = Uвх — Rэiэ~ (29)

и, следовательно, уменьшает коэффициент усиления каскада. Для устранения этого явления, называемого отрицательной обратной связью, включают емкость Сэ параллельно Rэ. Величину емкости берут такой, чтобы сопротивление Усилительные каскады было много меньше Rэ, при этом напряжение Rэiэ~≈ 0 и напряжение на базе равно входному напряжению:

Uв~ ≈ Uвх. (30)

Усилительный каскад с общим коллектором.Широкое применение находит усилительный каскад на транзисторе, соединенном по схеме с общим коллектором. Каскад имеет сильно выраженную отрицательную обратную связь по напряжению (рис. 38).

Усилительные каскады

Рис. 38

Выходное напряжение практически равно входному:

Uвх= Uвых, (31)

так как Uвх= Uвых Uв~, но Uвых >> Uв~. При этом одинаковы фазы входного и выходного напряжений. Поэтому данный каскад называют эмиттерным повторителем. На рис. 39 показаны временные диаграммы Uвх(t), iэ(t), Uвых(t).

Усилительные каскады

Рис. 39

С помощью схемы замещения данного каскада (рис. 40) находят его параметры KU, KI, Rвх, Rвых.

Усилительные каскады

Рис. 40

Так, коэффициент передачи по напряжению равен:

Усилительные каскады (0,9…0,99); (32)

коэффициент передачи (усиления) по току:

Усилительные каскады (составляет десятки ед.); (33)

входное сопротивление:

Усилительные каскады (103…105 Ом – велико); (34)

выходное сопротивление:

Усилительные каскады (составляет десятки Ом – мало). (35)

Основное назначение эмиттерного повторителя – согласование высокоомного выходного сопротивления усилительного каскада Rвых ус с

низкоомным сопротивлением нагрузки Rн (рис. 41).

Усилительные каскады

Рис. 41

Полевой транзистор

Полевой транзистор с p-n переходом в области затвора и его работа.Полевой транзистор – это полупроводниковый триод; он состоит из пластин полупроводника р– типа или n– типа, образующих канал, и имеет 3 электрода:

исток (и) – источник основных носителей заряда;

сток (с) – сток основных носителей заряда;

затвор (з) – управляющий электрод.

На рис. 42 даны обозначения полевого транзистора с каналом n– типа (рис. 42а) и каналом p– типа (рис. 42б).

Усилительные каскады

а) б)

Рис. 42

На рис. 43 показан транзистор с каналом n– типа:

Усилительные каскады

Рис. 43

Из рисунка видно, что исток заземлен, сток подключен к « » источника Ec. ЭДС Ec создает в канале продольное электрическое поле, воздействующее на электроны канала. Электроны, перемещаясь в направлении от источника к стоку, образуют ток стока Ic. Вблизи затвора создана область полупроводника с другим типом проводимости (p– тип). Источник ЭДС Eз создает в канале поперечное электрическое поле, закрывающее p-n– переход (на p-n– переход действует обратное напряжение). В результате этого вблизи затвора образуется слой, обедненный основными носителями заряда – электронами. Ширина слоя увеличивается по мере приближения к стоку, так как в этом направлении увеличивается потенциал поля в канале. Этот слой уменьшает сечение канала, вызывая увеличение сопротивления току стока Ic. При подключении к затвору источника входного переменного напряжения Uвх изменяется величина обратного напряжения p-n – перехода и, следовательно, изменяется ширина канала, влияющая на величину тока Icи на величину выходного напряжения Uвых = Ucu.

Статические характеристики полевого транзистора (схема с общим истоком).На рис. 44,а приводится входная характеристика, представляющая собой обратную ветвь вольтамперной характеристики p-n–перехода. На рис. 44,б даны выходные (стоковые) характеристикиIс = f(Uсu) при Uзu= const. На них различают крутую область 1, пологую (область насыщения) 2 и область пробоя 3.

Усилительные каскады

Рис. 44

На крутых участках ВАХ ток стока является функцией двух напряжений – на стоке и на затворе, а на пологих участках – функцией только напряжения на затворе. В усилительной технике полевые транзисторы обычно работают на пологих участках ВАХ, поскольку этим участкам соответствуют наименьшие нелинейные искажения и оптимальные значения дифференциальных параметров. При определенном напряжении на стоке, называемом напряжением насыщения (Uси нас), плотность заряда электронов у стока становится очень малой – происходит перекрытие канала. Напряжение затвор-исток, при котором толщина канала уменьшается до нуля, называют пороговым напряжением. В этот момент прекращается прирост тока стока, несмотря на дальнейшее увеличение напряжения на стоке. При этом:

Усилительные каскады . (36)

Это выражение является уравнением границы между крутой и пологой областями ВАХ (пунктирная линия на рис. 44,б).

Помимо стоковых широко используются стокозатворные (передаточные) характеристики Iс = f(Uзu) при Uсu= constUси нас (рис. 44,в). Стокозатворная характеристика позволяет выбрать режим транзистора по постоянному току, оценить усилительные свойства транзистора, выяснить характер и оценить уровень нелинейных искажений усиливаемого сигнала.

Анализ стокозатворных ВАХ полевого канального транзистора показывает, что такие транзисторы работают строго при одной полярности напряжения на затворе: если произойдет смена полярности на затворе, то p-n-переход перейдет в прямосмещенное состояние, транзистор перестанет быть униполярным, так как начнется инжекция неосновных носителей в канал. Кроме того, сопротивление входной цепи резко уменьшится, во входной цепи может потечь недопустимо большой ток, что приведет к гибели транзистора. Таким образом, полевой канальный транзистор работает только в режиме обеднения канала.

Схемы включения полевого транзистора.Полевой транзистор в качестве элемента схемы представляет собой активный несимметричный четырехполюсник, у которого один из зажимов является общим для цепей входа и выхода. В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим истоком и входом на затвор (рис. 45); с общим затвором и входом на исток (рис. 46); с общим стоком и входом на затвор – истоковый повторитель (рис. 47).

Схема включения транзистора с общим затвором в реальной практике не получила распространения. Наиболее часто используется схема с общим истоком.

Усилительные каскады

Рис. 45 Рис. 46 Рис. 47

Усилитель на полевом транзисторе по схеме с общим истоком.На рис. 48 дана основная схема усилителя мощности на полевом канальном транзисторе с ОИ.

Усилительные каскады

Рис. 48

Эта схема — лучший усилитель мощности, так как она усиливает и по току и по напряжению.

Усилительные каскады ; (37)

Усилительные каскады ; (38)

Усилительные каскады . (39)

Кроме того, схему с ОИ можно использовать в качестве фазоинвертора: фазу входного сигнала схема с ОИ на выходе меняет на противоположную (рис. 49).

Усилительные каскады

Рис. 49

Назначение элементов схемы усилителя:

— с помощью резистора в цепи стока Rc создается переменное напряжение на выходе;

— на резисторе в цепи истока Ru создается необходимое постоянное напряжение Uзu, запирающее p-n– переход в области затвора;

— с помощью резистора Rз (105…106) Ом подается отрицательное напряжение Uзu на затвор;

— емкости С1 и С2 разделяют цепи постоянного и переменного тока на входе и выходе усилителя.

Усилитель на полевом транзисторе по схеме с общим стоком.На рис. 50 приведена схема на полевом транзисторе со стопроцентной обратной связью по току — истоковый повторитель.

Усиления по напряжению в схеме нет: напряжение на выходе меньше входного; коэффициент передачи напряжения в истоковом повторителе со входа на выход еще меньше, чем в эмиттерном повторителе (0,5-0,7):

Усилительные каскады . (40)

Не усиливая по напряжению, схема истокового повторителя хорошо усиливает по току, поэтому она может быть использована в качестве усилителя мощности.

Усилительные каскады

Рис. 50

Главным достоинством схемы с ОС является ее высокое входное сопротивление, которое объясняется тем, что в схеме усилителя действует 100-процентная отрицательная обратная связь по переменной составляющей тока. Имея большое входное и малое выходное сопротивления, схема истокового повторителя широко применяется для согласования высокоомной нагрузки с низкоомной, например, во входных цепях измерительных вольтметров, осциллографов.

Сравнивая полевой (канальный) транзистор с биполярным, следует отметить, что:

— входное сопротивление Усилительные каскады полевого транзистора велико, так как входной ток прибора является обратным током p-n– перехода и это является преимуществом полевого транзистора;

— выходное сопротивление полевого транзистора Усилительные каскады велико, что уменьшает величину коэффициента усиления по напряжению;

— низкий уровень шумов отличает полевой транзистор от биполярного, так как ток прибора обусловлен движением основных носителей заряда, мало зависящим от температуры.

§

Лабораторная установка состоит из лабораторного стенда, на передней панели которого смонтированы 4 различные схемы усилительных каскадов (рис. 51):

— на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером;

— на биполярном транзисторе по схеме с общим коллектором;

— на полевом транзисторе по схеме с общим истоком;

— на полевом транзисторе по схеме с общим стоком.

Усилительные каскады

Рис. 51

В правом нижнем углу расположен общий выключатель питания стенда с индикаторной лампочкой. Кроме лабораторного стенда в установку входят:

— генератор звуковой частоты Г3-53 для подачи синусоидального напряжения на входы схем;

— милливольтметр В3-41 для измерения действующего значения входных и выходных напряжений усилительных каскадов;

— осциллограф С1-68 для визуального наблюдения выходного сигнала;

— соединительные кабели.

Снятие выходного сигнала с помощью осциллографа осуществляется следующим образом:

· подать на гнездо исследуемый сигнал;

· тумблер «Усилитель Y» – х 10;

· установить переключатель «Усиление» на значение 0,2 V/см;

· переключатель «Длительность» установить в положение 1 ms/см;

· при помощи ручек и совместитьизображение сигнала с делением шкалы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Опыт 1. Исследование однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 52,а, а на рис. 52,б – блок-схема усилителя.

Усилительные каскады

а) б)

Рис. 52

— Подключите стенд и измерительные приборы к сети;

— включите стенд, замкнув ключ, и измерительные приборы.

Выбор рабочей точки транзистора.

Рабочая точка транзистора выбирается так, чтобы усиливаемое Uвх не искажалось на выходе усилителя. Для этого следует:

— подключить генератор синусоидального напряжения Г3-53 к гнездам 1-2 схемы;

— подключить осциллограф С1-68 к гнездам 5-6;

— сопротивление нагрузки Rн отключить;

— сопротивление переменного резистора R1 должно быть равно 0; ручку резистора R1 установить в крайнее левое положение;

— установить напряжение генератора 0,05 В при частоте f = 1000 Гц;

— наблюдая на осциллографе выходное напряжение Uвых(t), переменным резистором R3 добиться получения выходного напряжения в виде синусоиды.

Определение коэффициента усиления каскада.

Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле:

Усилительные каскады .

С целью определения величины KU:

— подключить милливольтметр В3-41 к гнездам 3-4 и измерить входное напряжение Uвх;

— не изменять положение ручек переменных резисторов R1 и R3;

— подключить милливольтметр к гнездам 5-6, отключив осциллограф;

— измерить выходное напряжение Uвых;

— вычислить величину коэффициента усиления KU.

§

— Вновь вывести R1 влево (R1 = 0);

— измерить выходное напряжение Uвых хх (без нагрузки Rн);

— подключить Rн и измерить выходное напряжение с нагрузкой Uвых;

— вычислить выходное сопротивление по формуле:

Усилительные каскады ,

где Rн= 100 Ом.

Рассчитать значения Rвх и Rвых по справочным данным транзистора и параметрам усилительного каскада (см. приложение).

Результаты КUок, Rвх ок, Rвых ок записать в таблице 14.

2.4 Снятие амплитудных характеристик усилительного каскада:

Снять амплитудную характеристику каскада в режиме холостого хода и при Rн = 100 Ом. Для этого:

— отключить сопротивление нагрузки Rн;

— изменяя напряжение генератора от 0 до 1 В, измерять величину Uвхи Uвых электронным вольтметром на входных и выходных гнездах;

— данные занести в таблицу 11.

— включить Rн, повторить измерения.

Таблица 11

Опыт 3. Исследование однокаскадного усилителя на полевом транзисторе по схеме с общим истоком

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 54.

Усилительные каскады

Рис. 54

Определение коэффициента усиления каскада.

— Подключить к гнездам 1-2 генератор, а к гнездам 5-6 осциллограф;

— вывести R1 влево (R1 = 0), Rн отключить;

— установить на генераторе частоту 1000 Гц и напряжение Uвх = 0,1 В;

— наблюдать на осциллографе выходное напряжение Uвых(t);

— измерить напряжение на входе каскада Uвх, подключив милливольтметр на гнезда 3-4;

— подключить милливольтметр к гнездам 5-6, отключив осциллограф;

— измерить выходное напряжение Uвых;

— вычислить коэффициент усиления:

Усилительные каскады .

Определение входного сопротивления каскада.

— Вращая ручку R1, добиться уменьшения Uвых в два раза;

— по шкале R1 определить Rвх, Rвх = R1.

Определение выходного сопротивления каскада.

— Вновь вывести R1 влево (R1 = 0);

— измерить выходное напряжение Uвых хх (без нагрузки Rн);

— подключить Rн и измерить выходное напряжение с нагрузкой Uвых;

— вычислить выходное сопротивление по формуле:

Усилительные каскады ,

где Rн= 10 кОм.

Рассчитать значения Rвх и Rвых по справочным данным транзистора и параметрам усилительного каскада (см. приложение).

Результаты КUои, Rвх ои, Rвых ои записать в таблице 14.

3.4 Снятие амплитудных характеристик усилительного каскада:

Снять амплитудную характеристику каскада в режиме холостого хода и при Rн = 10 кОм. Для этого:

— отключить сопротивление нагрузки Rн;

— изменяя напряжение генератора от 0 до 1 В, измерять величину Uвхи Uвых электронным вольтметром на входных и выходных гнездах;

— данные занести в таблицу 12.

— включить Rн, повторить измерения.

Таблица 12

Опыт 4. Исследование однокаскадного усилителя на полевом транзисторе по схеме с общим стоком

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 55.

Усилительные каскады

Рис. 55

§

— Подключить к гнездам 1-2 генератор, а к гнездам 5-6 осциллограф;

— вывести R1 влево (R1 = 0), Rн отключить;

— установить на генераторе частоту 1000 Гц и напряжение Uвх = 0,1 В;

— наблюдать на осциллографе выходное напряжение Uвых(t);

— измерить напряжение на входе каскада Uвх, подключив милливольтметр на гнезда 3-4;

— подключить милливольтметр к гнездам 5-6, отключив осциллограф;

— измерить выходное напряжение Uвых;

— вычислить коэффициент усиления:

Усилительные каскады .

Определение входного сопротивления каскада.

— Вращая ручку R1, добиться уменьшения Uвых в два раза;

— по шкале R1 определить Rвх, Rвх = R1.

Определение выходного сопротивления каскада.

— Вновь вывести R1 влево (R1 = 0);

— измерить выходное напряжение Uвых хх (без нагрузки Rн);

— подключить Rн и измерить выходное напряжение с нагрузкой Uвых;

— вычислить выходное сопротивление по формуле:

Усилительные каскады ,

где Rн= 1 кОм.

Рассчитать значения Rвх и Rвых по справочным данным транзистора и параметрам усилительного каскада (см. приложение).

Результаты КUос, Rвх ос, Rвых ос записать в таблице 14.

4.4 Снятие амплитудных характеристик усилительного каскада:

Снять амплитудную характеристику каскада в режиме холостого хода и при Rн = 1 кОм. Для этого:

— отключить сопротивление нагрузки Rн;

— изменяя напряжение генератора от 0 до 1 В, измерять величину Uвхи Uвых электронным вольтметром на входных и выходных гнездах;

— данные занести в таблицу 13.

— включить Rн, повторить измерения.

Таблица 13

Таблица 14

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1 Название работы.

2 Цель работы.

3 Схемы усилительных каскадов опытов 1-4, результаты измерений, расчетные формулы, осциллограммы.

4 Таблицы.

5 Построенные по измеренным данным амплитудные характеристики.

6 Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Биполярный транзистор, его устройство и принцип действия.

2 Входная и выходная характеристика биполярного транзистора.

3 h – параметры транзистора.

4 Схемы включения биполярного транзистора.

5 Усилительный каскад с ОЭ: схема, работа, назначение элементов.

6 Усилительный каскад с ОК: схема, работа, назначение элементов.

7 Полевой транзистор, его устройство и принцип действия.

8 Характеристики полевого транзистора.

9 Усилительный каскад с общим истоком (ОИ): схема, работа.

10 Усилительный каскад с общим стоком (ОС): схема, работа.

11 Сравнительная характеристика различных усилительных каскадов. Область их применения.

12 Как определяется коэффициент усиления каскадов?

13 Как определяется входное сопротивление каскадов?

14 Как определяется выходное сопротивление каскадов?

15 Что такое рабочая точка усилительного каскада и как она устанавливается (на примере каскада с ОЭ)?

ПРИЛОЖЕНИЕ

§

На рис. 56 показано условное обозначение операционного усилителя, выполненного в виде интегральной микросхемы.

Усилительные каскады

Рис.56

В интегральном исполнении ОУ серии 140 изготавливаются в металлостеклянных и пластмассовых корпусах с гибкими выводами, обозначенными на схеме цифрами. Вывод 3 – инвертирующий вход. Входное напряжение, подключаемое к этому выводу, находится в противофазе по отношению к выходному напряжению. Вывод 4 – неинвертирующий вход. Вывод 7 – выход. К выводам 8 и 5 подключаются источники питания напряжением Е = ±15 В относительно общей точки схемы – вывод 1. К выводам 2 и 6 подключают переменный резистор 10 КОм для установки нулевого напряжения на выходе при отсутствии входного сигнала.

Принципиальная электрическая схема усилителя К140УД8 представлена на рис. 57.

Усилительные каскады

Рис.57

Входной каскад собран на полевых транзисторах VT1, VT11. В цепи истока этих транзисторов включен стабилизатор тока на транзисторах VT4, VT5, а в стоках – два транзистора VT2, VT9, стабилизирующие режим работы дифференциальной пары. Второй каскад – несимметричный дифференциальный каскад на двух эмиттерных повторителях – выполнен на транзисторах VT7, VT12. Выход этого каскада соединен с входом усилителя напряжения, выполненного на составном транзисторе VT15, VT19, нагрузкой которого служит полевой транзистор VT17. С коллекторов транзисторов сигнал поступает на выходной каскад микросхемы – бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах VT20, VT22 и VT23, VT24. Сигнал положительной полярности усиливается составным транзистором VT20, VT22, а отрицательный – VT23, VT24. Транзисторы VT20, VT24 служат для защиты микросхемы от токов короткого замыкания. Также в микросхеме применена внутренняя коррекция.

В таблице 15 приведены основные параметры микросхемы К140УД8 и ее эксплуатационные характеристики.

Таблица 15

§

Для получения схемы интегратора в параллельную ветвь обратной связи усилителя включают емкость С (рис. 60).

Усилительные каскады

Рис. 60

Из схемы (рис. 60) видно, что

i1 = i, (i вх.ус» 0). (11)

При U вх.ус» 0 токи определяются так:

Усилительные каскады ; (12)

Усилительные каскады . (13)

При подстановке (12) и (13) в (11) получают:

Усилительные каскады ; (14)

Усилительные каскады (15)

Напряжение на выходе схемы (рис. 60) равно интегралу от напряжений на входе.

При синусоидальном сигнале формулу (15) представляют в комплексной форме

Усилительные каскады , (16)

откуда получают комплексный коэффициент усиления (коэффициент передачи) Усилительные каскады :

Усилительные каскады . (17)

Модуль коэффициента усиления интегратора зависит от частоты (обратно пропорционально):

Усилительные каскады . (18)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) К(w) , представляющая собой зависимость модуля коэффициента передачи от частоты, для схемы идеального интегратора показана на рис. 61. Прямая линия – линейная аппроксимация АЧХ.

Усилительные каскады

Рис. 61

Коэффициент усиления интегратора, имеющего реальный операционный усилитель с конечным значением коэффициента усиления, определяется по формуле:

Усилительные каскады , (19)

где tс = RCКус

Модуль коэффициента усиления:

Усилительные каскады . (20)

На рис. 62 показана амплитудно-частотная характеристика реального интегратора и ее кусочно-линейные аппроксимации (кривые — — — и – × – × –). На низких частотах (w ®0) коэффициент усиления схемы К ® Кус. На частоте Усилительные каскады коэффициент усиления схемы уменьшается в Усилительные каскады раз по сравнению с величиной Кус. Это соответствует уменьшению К на 3 децибела в логарифмических единицах измерения коэффициента усиления

Усилительные каскады .

При частоте Усилительные каскады коэффициент усиления К равен единице (0 децибел).

Если интегратор используется для интегрирования переменных напряжений, то для уменьшения его чувствительности к заряду конденсатора с током смещения параллельно емкости С включают резистор R2 (рис. 63).

Усилительные каскады

Рис.62

Усилительные каскады

Рис.63

Амплитудно-частотная характеристика К(w) интегрирующей цепи (рис. 63) и ее кусочно-линейная аппроксимация (кривая – × – × –) даны на рис. 64.

Усилительные каскады

Рис. 64

Для получения хорошей точности интегрирования нижняя граничная частота интегратора, равная Усилительные каскады , задается на уровне 1/10 части низшей частоты интегрируемого сигнала w сиг.min:

w с £ 0,1w сиг.min . (21)

При расчете параметров схемы интегратора (рис. 63), имеющего желательную характеристику Усилительные каскады и используемого на частотах f сигоколо 1 кГц, выбирают разумное значение емкости С и вычисляют сопротивление R1.

Пусть С= 0,1 мкФ, по формуле Усилительные каскады находят R1:

Усилительные каскады .

Затем из соотношения (21) находят нижнюю граничную частоту fс:

F с = 0,1f сиг.min = 0,1×1000 = 100 Гц.

Нижняя граничная частота интегратора fс зависит от параметров С и R2:

Усилительные каскады .

Из этой формулы получают сопротивление резистора R2:

Усилительные каскады .

Дифференциатор на операционном усилителе.

§

На рис. 64 показана схема дифференциатора. Связь напряжений на входе и выходе идеального дифференциатора устанавливается соотношением

Усилительные каскады . (22)

Усилительные каскады

Рис. 64

Передаточная функция схемы:

Усилительные каскады . (23)

Амплитудно-частотная характеристика К(w) = RCw показана на рис. 65.

Усилительные каскады

Рис. 65

Так как дифференциатор имеет емкостной вход, то во избежание перегрузки источника напряжения Uвх следует включить последовательно с емкостью С1 резистор R1 (рис. 66).

Усилительные каскады

Рис. 66

Передаточная функция такого дифференциатора имеет вид

Усилительные каскады .

Частотная характеристика К(w ) этой схемы

Усилительные каскады

показана на рис. 67 (кривая 1). Также дана ее кусочно-линейная аппроксимация (кривая 2).

Усилительные каскады

Рис. 67

Для получения высокой точности дифференцирования (2 %) максимальная частота сигнала должна быть в 10 раз меньше верхней граничной частоты схемы Усилительные каскады :

w сиг.min £ 0,1w с.

Расчет параметров схемы дифференциатора (рис. 68), имеющего желательную характеристику

Усилительные каскады .

на рабочих частотах около 1 кГц, производят так. Сначала выбирают значение емкости С1и вычисляют сопротивление резистора R2 .

Пусть С1 = 0,1 мкФ. Тогда

Усилительные каскады

Затем находят верхнюю граничную частоту схемы f с:

f с = 10 f сиг.max = 10×103 = 10 кГц .

По частоте Усилительные каскады получают величину R1:

Усилительные каскады .

После этого рассчитывают отношение Усилительные каскады , которое должно быть больше 1.

Во избежание появления нежелательных высокочастотных шумов на выходе дифференциатора (рис.66) параллельно резистору R2 включают емкость С2 (рис.68).

Усилительные каскады

Рис. 68

Передаточная функция такой схемы имеет вид

Усилительные каскады , (24)

где К(w) = Усилительные каскады , Усилительные каскады .

На рис. 69 приведена аппроксимированная АЧХ схемы, построенная по данным таблицы 16.

Таблица 16

Усилительные каскады

Рис. 69

Для получения высокой точности дифференцирования сигнала в схеме (рис.68) емкость С2 надо выбрать так, чтобы частота Усилительные каскады приблизительно в 10 раз превышала наибольшую частоту сигнала.

Схему дифференциатора (рис. 68) можно использовать как полосовой фильтр пропускания, если соотношение Усилительные каскады выбрать равным коэффициенту передачи схемы К в полосе пропускания. Емкость С1 рассчитать по нижней частоте фильтра w с1:

Усилительные каскады .

Емкость С2 – по верхней частоте фильтра w с 2:

Усилительные каскады .

Итак, из кривой (рис. 69) видно, что схема (рис. 68) на частотах:

а) от w = 0 до Усилительные каскады – идеальный дифференциатор;

б) от w с1 до Усилительные каскады – усилитель, полосовой фильтр;

в) от w с 2 и выше – интегратор.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

В установке к лабораторной работе «Операционный усилитель» реализованы пять схем на операционном усилителе – масштабный, суммирующий, интегрирующий, дифференцирующий усилители и активный полосовой фильтр (рис. 70).

Питание схем осуществляется от блока питания (рис. 70г), подключенного к сети однофазного напряжения 220 В частотой 50 Гц. Блок питания содержит мостовые выпрямители на диодах, дающие постоянные напряжения 15 В и –15 В, необходимые для работы микросхем операционных усилителей. Кроме того, эти напряжения используются для создания источников входных регулируемых напряжений Uвх 1, Uвх 2, Uвх 3 в схемах масштабного усилителя и сумматора (рис.70а). На панели стенда источники входных напряжений обозначены Е1, Е2, Е3, напряжения на их зажимах U1, U 2, U 3.

В этом случае напряжения 15 В и –15 В от блока питания подаются на потенциометры R5, R6, R7, с которых регулируемые напряжения U1, U2, U3 подключаются к входам схем. На панели ручки потенциометров обозначены «U1», «U 2», «U 3».

Измерения входных и выходных напряжений в схемах масштабного ОУ и сумматора осуществляются одним вольтметром магнитоэлектрической системы (на панели вольтметр обозначен V), подключаемым с помощью четырехпозиционного переключателя SA3 к трем входам схемы (на панели положения переключателя обозначены «V1», «V2», «V3») и к выходу (положение переключателя).

Исследование интегратора (рис.70б) производится при подключении к его входу генератора прямоугольных импульсов (рис.70д), собранного на микросхемах ДД1. К выходу интегратора подключают электронный осциллограф С1-68.

Снятие выходного сигнала с помощью осциллографа осуществляется следующим образом:

· подать на гнездо исследуемый сигнал;

· тумблер «Усилитель Y» – х 10;

· установить переключатель «Усиление» на значение 0,5 V/см;

· переключатель «Длительность» установить в положение 0,2 ms;

· при помощи ручек и поместитьизображение сигнала в центр экрана.

Усилительные каскады

б) интегратор в) дифференциатор, интегратор

(активный полосовой фильтр)

Усилительные каскады

д) генератор прямоугольных импульсов

Рис. 70

Дифференциатор и активный полосовой фильтр (рис.70в) исследуются при подключении к входу генератора синусоидального напряжения Г3-53 с изменяющейся частотой. К выходу схемы подключают электронный вольтметр В3-41.

Внешний вид стенда изображен на рис. 71.

Усилительные каскады

Рис. 71

ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

1 Ознакомиться с расположением на панели стенда схем масштабного операционного усилителя, сумматора, интегратора, дифференциатора (рис. 71).

2 Исследование схемы масштабного операционного усилителя.

Подключить источник постоянного напряжения Е1 на первый вход схемы, замкнув ключ SA1.

Измерить напряжение U1 на первом входе. Для этого переключатель SA3 вольтметра V установить в положение «V1». По положению ключа SA2 определить знак измеряемого напряжения.

Регулятором напряжения «U1» установить напряжение U1, заданное преподавателем. Во избежание перегрузки ОУ входное напряжение не должно превышать 1 вольт.

Рефераты:  Сигнализация охранно-пожарная. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации. 2012-03-28

Установить регуляторы «U 2» и «U 3» в нулевые положения. Напряжения на втором входе U 2 и третьем входе U 3 должны быть равны нулю. Для того, чтобы убедиться в этом, подключить вольтметр V на второй вход (переключатель SA3 в положении «V2») и на третий вход (переключатель SA3 в положении «V3»).

Усилительные каскады

В данных условиях измерить напряжение (с учетом знака) на выходе схемы, установив переключатель SA3 в положение «V4».

Результаты измерений напряжений со знаками « » или «–» записать в таблицу 3. По данным опыта получить величину коэффициента передачи К1 и сравнить ее с расчетной.

Аналогичные измерения и расчеты произвести при подключении источника Е2 на второй вход, затем источника Е3 на третий вход.

3 Исследование сумматора на операционном усилителе.

Перед началом опыта рассчитать выходное напряжение сумматора по формуле, приведенной в таблице 3. Для этого, используя полученные из предыдущего опыта значения коэффициентов передачи К1, К2, К3, задаются входными напряжениями Uвх1, Uвх2, Uвх3 такой величины, чтобы результирующее выходное напряжение не превышало 5 В (в общем случае напряжение на выходе данной микросхемы не должно превышать 12,6 В).

Подключить источники постоянного напряжения Е1, Е2, Е3 на входы схемы сумматора. Установить регуляторами «U1», «U2», «U3» рассчитанные напряжения на входах с помощью вольтметра V (положения переключателя SA3 «V1» , «V2» , «V3»).

Измерить выходное напряжение Uвых (положение переключателя SA3 «V4»).

Сравнить полученную величину Uвых с расчетной. Результаты опыта и расчета записать в таблицу 17.

Таблица 17

Масштабный операционный усилитель (рис.59, 70а)
Параметры схемы R1 = R2 = R3 = 10 кОм, R4 = 30 кОм.
Измерено Вычислено
 
Напряжения на входах и выходе схемы Коэффициент передачи напряжения
Uвх1, ВUвх2, ВUвх3, ВUвых , ВКiиз опытаКi¢ из расчета
   К1 = Усилительные каскадыК1¢= Усилительные каскады
   К2 = Усилительные каскадыК2¢= Усилительные каскады
   К3 = Усилительные каскадыК3¢= Усилительные каскады
Суммирующий операционный усилитель (рис.59, 70а)
Параметры схемы R1 = R2 = R3 = 10 кОм, R4 = 30 кОм.
Измерено Вычислено
 
Напряжения на входах и выходе схемы Расчетное напряжение на выходе схемы
Uвх1 , ВUвх2, ВUвх3, ВUвых, ВUвых рас 1, ВUвых рас 2 , В
       Uвы х рас1 = К1Uвх1
К2Uвх2 К3Uвх3
Uвы х рас 2 = К1¢Uвх1
К2¢Uвх2 К3¢Uвх3
         

4 Исследование схемы интегратора на операционном усилителе.

На вход интегратора подключен источник прямоугольных импульсов (рис.70д). Длительность импульсов tu << R1C2 (рис.72).

Подключить осциллограф С1-68 на вход (гнезда Г1-Г2), а затем на выход (гнезда Г3-Г4) интегратора. Зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходе схемы. Объяснить форму кривой напряжения на выходе Uвых .

Усилительные каскады

Рис. 72

5 Исследование амплитудно–частотных характеристик дифференциатора, интегратора и активного полосового фильтра на ОУ.

5.1 Собрать схему дифференциатора – на лабораторном стенде переключатели SA4 и SA5 установить в положение «выключено».

Опытным путем построить АЧХ дифференциатора К(f) = Усилительные каскады . Для этого к входу дифференциатора подключить источник синусоидального напряжения – звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 дифференциатора соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора) с помощью соединительного кабеля. К выходу дифференциатора подключить электронный вольтметр.

Установить на генераторе частоту, заданную в таблице 4 (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.). Для этого необходимо:

– переключатель «ПОДДИАПАЗОНЫ кГц» установить в одно из четырех положений, обозначенных «0–5», «5–10», «10–15», «15–20». Положение «0–5» соответствует поддиапазону 0,02…5 кГц; положение «5–10» соответствует поддиапазону 5…10 кГц; «10–15» – 10…15 кГц; «15–20» – 15…20 кГц. Например, при заданной частоте 2 кГц переключатель поддиапазонов поставить в положение «0–5», что означает выбор поддиапазона 0…5 кГц, включающего частоту 2 кГц.

– с помощью ручки «ЧАСТОТА» установить на большой и малой шкалах частот заданную частоту. На большой шкале имеется градуировка четырех указанных поддиапазонов частот. На этой шкале в пределах выбранного поддиапазона устанавливают сотни и тысячи герц заданной частоты, на малой шкале – единицы и десятки герц (например, при частоте 2 кГц ручкой «ЧАСТОТА» на большой шкале в пределах выбранного поддиапазона 0…5 кГц устанавливается 2 кГц, на малой шкале – 0 Гц).

Установить напряжение генератора один вольт. Для этого:

– переключатель «ПРЕДЕЛЫ ШКАЛ – ОСЛАБЛЕНИЕ ДБ» поставить в положение «1 В»;

– затем резистором плавной регулировки «РЕГУЛИРОВКА ВЫХОДА» довести напряжение генератора до одного вольта, контролируя его вольт-

метром на панели генератора по шкале «1 Вольт».

Измерить напряжение на выходе дифференциатора электронным вольтметром. Результат измерения выходного напряжения Uвых записать в таблицу 18.

Аналогичные измерения напряжения на выходе дифференциатора произвести для всех указанных в таблице 4 значений частот (20Гц, 500Гц, 1кГц, 2кГц и т. д.), поддерживая неизменным напряжение на входе дифференциатора, равное одному вольту. Результаты измерений напряжения Uвых занести в таблицу 18.

По опытным данным построить АЧХ дифференциатора К(f) = Усилительные каскады .

Таблица 18

Дифференциатор (рис.67, 70в)
Параметры схемы: R1 =1,5 кОм; R2 =3,3 кОм; С1 = 0,1 мкФ.
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц] 0,02 0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0
Uвых [В]                    
К (f)= Усилительные каскады        
Интегратор (рис.63, 70в)
Параметры схемы: R1 =1,5 кОм; R2 =3,3 кОм; С2 = 0,0047 мкФ.
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц] 0,02 0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0
Uвых [В]                    
К (f)= Усилительные каскады        
Активный полосовой RC-фильтр (рис.68, 70в)
Параметры схемы: R1 =1,5 кОм; R2 =3,3 кОм; С1 = 0,1 мкФ; С2 = 0,0047 мкФ.
Расчетные значения частот f01 , fc1 , fc2 , f02 (рис.15)
f01Усилительные каскады , кГц
 
fc1Усилительные каскады , кГцfc2 Усилительные каскады , кГцf02Усилительные каскады , кГц
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц] 0,02 0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0
Uвы х [В]                    
К (f)= Усилительные каскады                    
              

5.2 Собрать схему интегратора – переключатели SA4 и SA5 установить в положение «включено».

Опытным путем построить АЧХ интегратора К(f) = Усилительные каскады . Для этого к входу интегратора подключить звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 интегратора соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора). К выходу интегратора подключить электронный вольтметр.

На выходе генератора установить напряжение один вольт.

Электронным вольтметром произвести измерение выходного напряжения Uвых интегратора для указанных в табл.18 значений частот входного напряжения (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.), поддерживая неизменным величину напряжения на входе интегратора, равную одному вольту. Результат измерений выходного напряжения Uвых записать в таблицу 18.

На графике АЧХ дифференциатора по опытным данным построить АЧХ интегратора К(f) = Усилительные каскады .

Сравнить АЧХ дифференциатора и интегратора.

5.3 Собрать схему активного полосового фильтра. Для этого: переключатель SA4 установить в положение «выключено», а переключатель SA5 – «включено».

Для заданных в таблице 18 параметров схемы активного полосового фильтра рассчитать значения частот: f01, fc1, fc2, f02. Формулы для расчета частот приведены в таблице 18.

Рассчитать коэффициент передачи фильтра на указанных частотах f01, fc1, fc2, f02 и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) фильтра К(f):

Усилительные каскады

Опытным путем получить АЧХ фильтра Усилительные каскады . К входу фильтра подключить источник синусоидального напряжения – звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 фильтра соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора) с помощью соединительного кабеля. К выходу фильтра подключить электронный вольтметр.

На выходе генератора установить напряжение один вольт.

Электронным вольтметром произвести измерение напряжения на выходе полосового фильтра для указанных в табл.18 значений частот входного напряжения (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.), поддерживая неизменным величину напряжения на входе фильтра, равную одному вольту.

Результат измерений выходного напряжения Uвых записать в таблицу 18.

По экспериментальным данным построить амплитудно-частотную характеристику активного полосового фильтра К(f) = Усилительные каскады . На этом же графике по расчетным значениям частот – f01, fc1, fc2, f02 (таблица 18) построить теоретическую аппроксимированную кривую АХЧ фильтра (рис.15).

Сравнить опытную кривую с теоретической. Также сравнить между собой АЧХ активного полосового фильтра, дифференциатора и интегратора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Каковы электрические параметры микросхемы К140УД8?

2 Какова маркировка выводов микросхемы К140УД8?

3 Найдите выходное напряжение сумматора на ОУ при следующих параметрах схемы: R4=1 МОм – сопротивление в цепи обратной связи; R1=0,2 МОм – сопротивление на первом входе; R2=0,5 МОм – сопротивление на втором входе. Напряжения на входах равны Uвх1=3 В, Uвх 2=10 В.

4 Какова передаточная функция по напряжению Кu(w) (при этом считать схему ОУ идеальной):

а) дифференциатора на ОУ;

б) интегратора на ОУ.

5 Для интегратора на ОУ (рис.4) вычислить R1 и R2 , полагая С=0,1 мкФ; минимальная частота напряжения fmin=1 кГц; максимальный коэффициент передачи

Усилительные каскады .

6 Для дифференциатора на ОУ (рис.6) вычислить R1 и R2, C2 , полагая, что C1 = 0,1 мкФ; максимальная частота равна 20 кГц; максимальный коэффициент передачи

Усилительные каскады .

7 Найдите параметры R1, R2, C2 схемы полосового фильтра (рис.6) с полосой пропускания от 500 Гц до 2 кГц и коэффициентом передачи в полосе пропускания Кmax =20 при C1=0,1 мкФ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

§

Управляемый выпрямитель на тиристорах сводится к управлению моментом включения прибора. Наиболее распространенный способ управления тиристорами – импульсно-фазовый. При таком способе управления на управляющий электрод тиристора периодически подаются импульсы напряжения Uy, открывающие тиристор. Они могут сдвигаться во времени по отношению к моменту появления положительной полуволны напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тр.1 (рис.74) и тем самым влиять на момент включения тиристора. На рис.3 показана положительная полуволна этого напряжения- кривая U(t) и управляющий импульс напряжения Uy. Угол α называется углом управления. Начиная с момента времени t=α и до конца положительной полуволны напряжения тиристор находится в открытом (включенном) состоянии. Сопротивление включенного тиристора и, следовательно, напряжение на аноде (коллекторе) практически равны нулю. На рис.75 пунктиром (- — -) показана кривая напряжения на коллекторе тиристора в течение положительной полуволны напряжения U, а напряжение на нагрузке Rн обозначено штрих-пунктирной линией (¾ × ¾).

Усилительные каскады

Рис. 74 Схема управляемого выпрямителя Рис. 75 График напряжений на

на тиристорах нагрузке, коллекторе и

управляющем электроде

При α=0 тиристор открыт в течение положительной полуволны напряжения, его сопротивление мало. При α=180° тиристор закрыт, его сопротивление велико.

На рис.76а показано напряжение на нагрузке Uн двухполупериодного выпрямителя при α=0, на рис.76б – при α=π/2.

Усилительные каскады а) б)

Рис.76 Напряжение на нагрузке при α=0 (а) и α=π/2 (б)

К управляющим импульсам предъявляются следующие требования:

1) амплитуда и длительность управляющих импульсов тока Iymax должны быть достаточными для надежного открывания тиристоров, но амплитуда тока не должна превышать допустимого значения Iyдоп;

2) крутизна управляющих импульсов напряжения должна быть высокой, чтобы открывались тиристоры практически мгновенно.

Исходя из этих требований проектируется устройство (блок) импульсно-фазового управления. На рис.77 изображена схема управляемого двухполупериодного выпрямителя (с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора) с импульсно-фазовым управлением.

Усилительные каскады

а) б)

Рис. 77 Электрическая принципиальная схема управляемого выпрямителя (а), круговая векторная диаграмма (б)

В цепь управления выпрямителя напряжение подается от мостового фазовращателя, состоящего из трансформатора с выводом средней точки вторичной обмотки, конденсатора С и переменного резистора R. при изменении величины сопротивления R, как видно из круговой векторной диаграммы (рис.77б), угол сдвига фазы выходного напряжения моста Udc по отношению к входному напряжению Uab может изменяться от 0 до 180°. При этом величина напряжения Udc остается неизменной.

Напряжение Udc поступает на входы транзисторов VT1 и VT2 в виде напряжения Uвх1 и Uвх2, открывая один транзистор и закрывая другой. выходные напряжения, снимаемые с коллекторов транзисторов, Uk1 и Uk2 (рис.78д,е)содержат переменные составляющие Uk12 и Uk22 трапецеидальной формы (рис.78ж,з) , так как на входы транзисторов подаются напряжения значительной величины. Затем трапецеидальные напряжения дифференцируются (рис.78 и, к) с помощью цепочек R1C1 и R2C2 и в виде прямоугольных импульсов Yvs3, Yvs4 (рис.78 л, м ) поступают на управляющие электроды тиристоров VS3 и VS4 ; отрицательные импульсы напряжения шунтируются диодами VD3 и VD4.

Таким образом , изменяя сопротивление R, влияют на величину угла α и на время прихода импульсов на управляющие электроды тиристоров.

Усилительные каскады

Рис. 78 Графики напряжений

Характериограф

При выполнении данной лабораторной работы требуется снятие вольт-амперной характеристики тиристора. Для этого используется устройство, с помощью которого на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) получают вольт-амперную характеристику или семейство этих характеристик. Специ-

альное устройство, предназначенное для этой цели, называется характериографом. В данном случае в качестве характериографа применяется осциллограф С1-68 и специальная приставка (рис.79а).

Усилительные каскады а) б)

Рис.79 Схема подключения тиристора к характериографу (а), ВАХ тиристора (б)

На рис. 79а изображена схема подключения тиристора к характериографу для снятия семейства вольт-амперных характеристик Ia=f(Ua) при Iy1, Iy2,… .

Для наблюдения на экране ЭЛТ вольт-амперных характеристик тиристора необходимо, чтобы:

1) горизонтальное смещение луча ЭЛТ было пропорционально анодному напряжению Ua тиристора;

2) вертикальное смещение луча ЭЛТ- величине анодного тока.

С этой целью тиристор включается в схему однополупериодного выпрямления с диодом VD1; анодное напряжение подается на гнездо «X» осциллографа (горизонтальное отклонение) с помощью проводника. Резистором R2 регулируют величины анодного тока и напряжения. Резистор R3 ограничивает величину анодного тока при полностью выведенном резисторе R2. Для получения напряжения, пропорционального анодному току тиристора, в анодную цепь включают резистор R1. Создаваемое на нем напряжение подают с помощью кабеля на гнездо «®) 1 мW 50рF» осциллографа (вход усилителя вертикального отклонения луча). Сопротивления резистора R1 должно быть небольшим, чтобы оно практически не влияло на величину анодного тока тиристора (R1~100 Om).

При зарисовке осциллограмм с экрана осциллографа необходимо следить за тем, чтобы начало координат на экране ЭЛТ и на графике Ia=f(Ua) совпадали.

А. Масштаб по оси тока (ось У) определяют с помощью осциллографа. Для этого сначала подают на вход осциллографа «®) 1 мW 50рF» напряжение, снимаемое с резистора R1, затем устанавливают ручку «Усиление» осциллографа в крайнее левое положение. Манипулируя переключатель «V/cм, mV/cм», устанавливают максимальный размер изображения по вертикали не менее 2 см. Затем с помощью ручек «¯» и ««» осциллографа совмещают изображение сигнала с одним из делений шкалы на экране ЭЛТ и отсчитывают размер изображения по вертикали.

Усилительные каскады

Масштаб напряжения по оси Y mu равен произведению цифровой отметки, на которой стоит переключатель «V/cм, mV/cм», на отметку тумблера «´10, ´1».

Так, амплитуда напряжения на резисторе R1, подаваемого на вход осциллографа, равна произведению масштаба mU на размер ymax[см] изображения по оси у (рис. 79б):

UmR1= mU ymax..

Масштаб тока по оси у mI равен :

mI = mU /R1 [A/см].

Б. Масштаб напряжения по оси X можно определить так: измерить размер xmax (рис. 79б) у одной из полученных вольт-амперных характеристик тиристора. Затем подключить вход «®) 1 мW 50рF» осциллографа к гнездам «® ) X» и «^» характериографа; при этом положения переключателей осциллографа следующие:

Переключатель «X, ´1, ´0,2» на отметке «X1»;

Переключатель «Время/см» – на «2ms»;

Переключатель «V/cм, mV/cм» – на «1V/см»;

Тумблер «´10, ´1» — на «10».

Получить осциллограмму напряжения на тиристоре, не изменяя величину тока управления Iy (рис. 80):

Усилительные каскады

Рис. 80 Напряжение на тиристоре

Найти величину Umax в вольтах :

Umax=lmax[см] ∙mU[B/см],

здесь mU=1[B/cм] ∙10=10[B/см]

Это напряжение соответствует абсциссе xmax (рис. 79б), следовательно, масштаб напряжения по оси X равен mUx=Umобр/xmax [B/см].

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

На испытательной панели лабораторной установки изображена схема (рис.79) для снятия вольт-амперной характеристики тиристора, называемая характериографом. Ручка управления «Рег.Iy» плавно изменяет величину тока управления Iy тиристора.

Осциллограф подключается к характериографу с помощью проводника и кабеля, которые соединяют одноименные гнезда и разъемы «®) 1X» и «®) 1 мW 50рF» испытательной панели и осциллографа.

Кроме того, на панели показана схема управляемого выпрямителя на тиристорах (рис. 81) с блоком импульсно-фазового управления. С помощью переменного резистора R регулируется время поступления импульсов напряжения на управляющие электроды тиристоров. В управляемом выпрямителе установлены тиристоры типа КУ-101Б с параметрами

Iпр.доп=75мА,

Uобр.max=50B, Pkmax=150мВт, Iyпр=15мА.

Усилительные каскады

Рис. 81 Изображение на панели стенда управляемого выпрямителя

Внешний вид стенда изображен на рис. 82.

Усилительные каскады

Рис.82 Передняя панель стенда

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1 Получить с помощью характериографа (рис. 79) несколько (2-3) вольт-амперных характеристик тиристора при различных произвольных величинах тока управления:

Ia=f(Ua) при Iy1=0, Iy2, I y3>I y2, … .

Для этого необходимо:

— Включить установку, замкнув ключ «Вкл» (на панели справа) ;

— Подключить к характериографу осциллограф С1-68:

а) гнезда «®) 1 мW 50Рf» и «^» характериографа соединить кабелем с входом «®) 1 мW 50рF» осциллографа;

б) гнездо «X» характериографа соединить проводом с гнездом “X” осциллографа;

в) переключатель «X, ´1, ´0,2» осциллографа поставить в положение «X» (крайнее левое положение);

г) переключатель «V/см, mV/см» установить на отметке «2 mV/см», а тумблер «´10, ´1» – на «´10»;

д) включить осциллограф с помощью тумблера «Сеть».

— Установить ток управления Iy равным нулю (Iy=0) ; для этого следует установить ручку потенциометра Rрег в крайнее левое положение; зарисовать полученную кривую Ia=f(Ua);

— Установить небольшой величины ток управления Iy, для чего необходимо повернуть ручку потенциометра Rрег на небольшой угол (по часовой стрелке) и вновь зарисовать кривую Ia=f(Ua) и т.д.

2 В схеме управляемого выпрямителя (рис. 81)

А. Снять осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке – сопротивления Rн – при различных значениях угла управления α;

Б. Получить опытным и расчетным путем характеристику управления

выпрямителя

Uoα=f(α),

где Uoα – среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;

α — угол управления.

Для выполнения пункта 2А задания следует:

— Подключить к выпрямителю нагрузку, замкнув ключ в ветви с резистором Rн;

— Подключить осциллограф к нагрузке Rн:

а) кабель на входе «®)1 мW 50рF» осциллографа подключить параллельно резистору Rн;

б) переключатель «X, ´1, ´0,2» осциллографа перевести в положение «´1»;

в) переключатель «Время/см» в положении «2mS/см»;

г) переключатель «V/см, mV/см» в положении «2V/см»;

д) тумблер «´10, ´1» – в «´10».

— Получить на экране осциллограммы напряжения на нагрузке при различных значениях угла α:

α=αmin, α=π/2, α=3/4π;

Регулирование величины угла α производится с помощью потенциометра R в схеме блока импульсно-фазового управления (ИФУ); в левом предельном положении ручки потенциометра R угол α минимален и равен αmin~0,4π, в правом предельном – максимален и равен ~ π.

— Осциллограммы напряжения на нагрузке нарисовать на миллиметровой бумаге, указав масштабы для напряжения mu (положения ручки «V/см, mV/см» и тумблера «´10, ´1») и для времени mt (положения переключателей «X, ´1, ´0,2» и «Время/см»): mu [B/см], mt [C/cм].

Определить амплитуду напряжения на нагрузке Um по осциллограмме при α=αmin.

Для выполнения пункта 2Б задания необходимо измерить постоянную

составляющую напряжения на нагрузке при различных значениях угла α:

α=αmin – левое предельное положение ручки потенциометра R;

α=π/2, α=3/4π, α~π – правое предельное положение R.

Для этого следует:

— Установить по осциллографу заданный угол α, как указано в пункте выполнения задания 2А;

— Подключить вольтметр В3-41 параллельно резистору Rн, отключив осциллограф; вольтметр использовать для измерения постоянной составляющей выпрямленного напряжения на нагрузке Rн:

а) вход вольтметра – гнезда «®)» и «^»;

б) переключатель диапазонов напряжений (верхняя шкала) «30»;

в) включить прибор тумблером «Сеть».

— Измерить постоянную составляющую напряжения на нагрузке при различных значениях угла α ; результаты измерений записать в таблице 1;

— Вычислить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке (рис. 81) (без учета потерь в элементах схемы) при указанных значениях угла α, пользуясь формулой

Усилительные каскады .

Усилительные каскады

Рис. 83

Величину Um взять из опыта 2А по осциллограмме u(t), при α=αmin (рис. 83), результаты вычисления занести в таблицу 1;

— По данным таблицы 1 построить зависимости Uoα =f(α);

— Сравнить опытные и расчетные результаты.

Таблица 19

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Принцип работы тиристора. Что означает напряжения включения? Покажите семейство вольт-амперных характеристик тиристора.

2 Объясните работу схемы для снятия вольт-амперных характеристик тиристора.

3 Нарисуйте схему двухполупериодного выпрямления переменного напряжения на тиристорах; объясните ее работу.

4 Какова форма выпрямленного напряжения на нагрузке в схеме двухполупериодного выпрямителя на тиристорах, если угол α=π/3?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

§

В цифровых устройствах используются два вида сигналов:

1 Ступенчатое напряжение двух уровней (рис. 84), высокому напряжению U (потенциалу) приписывается информационное значение 1, низкому напряжению U – значение 0.

2 Прямоугольные импульсы напряжения (рис. 85), наличию импульса соответствует 1, отсутствию – 0.

Усилительные каскады

Рис. 84

Усилительные каскады

Рис. 85 Рис. 86

В этом случае входные X и выходные Y сигналы логических схем (рис. 86) являются двоичными сигналами. Они представляются сочетаниями 1 и 0.

Логические схемы выполняют определенные логические операции (функции) с входными сигналами и результаты этих операций отражают на выходе.

К логическим преобразованиям двоичных сигналов относятся три элементарные операции:

1 Логическое сложение (дизъюнкция) – операция ИЛИ:

Усилительные каскады ;

2 Логическое умножение (конъюнкция) – операция И:

Усилительные каскады ;

3 Логическое отрицание (инверсия) – операция НЕ:

Усилительные каскады .

Правила выполнения основных логических функций с двумя двоичными переменными X1, X2 таковы:

Логические функции реализуются в логических элементах, которые создают на базе электронных устройств – диодов, транзисторов, микросхем. В цифровой микросхеме логические операции осуществляются с помощью логических элементов.

В начале развития микроэлектроники микросхема содержала обычно один логический элемент. На рис. 88 показан элемент, относящийся к устройствам резистивно-транзисторной логики (РТЛ). Основными элементами таких устройств являются резисторы и транзисторы. На рис. 89 изображен элемент диодно-транзисторной логики (ДТЛ).

С течением времени импульсные параметра микросхем РТЛ и ДТЛ оказались недостаточными. Для улучшения таких параметров микросхем как быстродействие, помехоустойчивость, экономичность были разработаны новые принципиальные схемы логических элементов, образовавших класс устройств транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) с использованием многоэмиттерных транзисторов (рис. 90).

Среди простых микросхем ТТЛ преобладают приборы с логикой И, Усилительные каскады . Число микросхем с логикой ИЛИ существенно меньше.

Элемент инверсии или отрицания – элемент НЕ

Элемент НЕ выполняет функцию инверсии входного сигнала (рис. 87).

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Рис. 87

На рис. 88 изображена микросхема НЕ, реализующая функцию НЕ при использовании одного входа.

Усилительные каскады

Рис. 88

Пусть на вход X1 элемента (рис. 88) подается напряжение высокого уровня, соответствующее сигналу 1:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

Тогда по входной цепи ( UИП , R1,переход база – эмиттер, Усилительные каскады ) течет ток базы, приводящий транзистор VT1 в режим насыщения. При этом ток коллектора IК велик, а напряжение коллектора UК, являющееся выходным напряжением UY, мало (близко к нулю), что соответствует сигналу 0:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

При подаче на вход X1 низкого напряжения

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады

транзистор VT1 закрывается ( Усилительные каскады ), так как ток базы IБ мал ( Усилительные каскады ). Напряжение на выходе схемы в этом случае велико:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

Таким образом, данная схема является инвертором для каждого входа.

В микросхеме НЕ (рис. 89) отсутствуют входные резисторы, снижающие время включения схемы. Они заменены диодами VD1, VD2, VD3.

Усилительные каскады

Рис. 89

Как инвертор схема (рис. 89) работает следующим образом:

– при подаче на вход X1 напряжения низкого уровня

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады

открывается диод VD1, вследствие чего понижается напряжение в точке К и уменьшается ток базы транзистора VT1. Транзистор закрывается, напряжение выхода увеличивается до величины UИП :

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады ;

– при подаче на вход X1 напряжения высокого уровня

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады

диод VD1 закрывается, напряжение в точке К увеличивается и растет ток базы транзистора VТ1. Транзистор VТ1 открывается, напряжение на выходе уменьшается практически до нуля:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

Для улучшения электрических параметров рассмотренной микросхемы заменяют ячейку диодов VD1VD3 многоэмиттерным транзистором VT1 (рис. 90). Каждый n-p переход транзистора играет роль диода.

Усилительные каскады

Рис. 90

При подаче на вход Х1 напряжения низкого уровня

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады

на участке база – эмиттер транзистора /Т1 образуется цепь с малым сопротивлением ( Усилительные каскады ): UИП, резистор RБ1, база – эмиттер VТ1, ключ S1, Усилительные каскады .

В этом случае мало напряжение на участке база – коллектор транзистора VТ1 и транзистор VТ1 закрыт ( Усилительные каскады ). Напряжение на коллекторе VТ1, являющееся напряжением базы транзистора VТ2, также мало ( Усилительные каскады ) и оно закрывает транзистор VТ2.

Вследствие этого напряжение на выхода схемы велико:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

При подаче на вход X1 напряжения высокого уровня

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады

закрывается переход база – эмиттер транзистора VТ1, так как отсутствует разность потенциалов на этом участке. Образуется цепь тока базы второго транзистора: UИП, резистор RБ1, база – эмиттер VТ2, Усилительные каскады .

Транзистор VТ2 открывается, переходя в режим насыщения. Напряжение на выходе схемы уменьшается:

Усилительные каскады .=˙ Усилительные каскады .

Из рассмотренного следует, что многоэмиттерный транзистор VT1 не инвертирует уровень входного сигнала, роль инвертора играет транзистор VТ2.

На рис. 91 показана схема инвертора, имеющая двухтактный выходной каскад из n-p-n транзисторов VТ3 и VТ4.

Усилительные каскады

Рис. 91

Для поочередного включения выходных транзисторов необходим промежуточный каскад, называемый расщепителем фазы входного сигнала и состоящий из транзистора VТ2, резисторов R2, R3. Расщепитель фаз имеет два выхода: коллекторный (К) и эмиттерный (Э), импульсы на которых находятся в противофазе. Выходные транзисторы включаются поочередно, создавая на выходе высокое или низкое напряжение. Диод VD1 защищает эмиттер транзистора VT1 от пробоя.

Усилительные каскады

Пусть на вход Х схемы (рис. 8) подается напряжение низкого уровня. Ток коллектора транзистора VT1, являющийся током базы транзистора VТ2, при этом равен нулю и транзистор VТ2 закрыт. Поэтому отсутствует ток базы транзистора VТ4, транзистор VТ4 закрыт. При этом открывается транзистор VТ3.На выходе схемы создается высокое напряжение.

При подаче на вход Х напряжения высокого уровня появится ток базы IБ2 и транзистор – фазорасщепитель VТ2 откроется. Часть его эмиттерного тока поступит на базу транзистора VТ4, и транзистор перейдет в состояние насыщения. При этом напряжение UК4 транзистора уменьшится, т.е. напряжение на выходе схемы станет низким, близким к нулю.

Для микросхемы НЕ К155ЛН1 (рис. 92) приводятся основные параметры (табл. 19) и обозначение выводов цоколя микросхемы (рис. 93).

Усилительные каскады

Рис. 92

Таблица 19

Iвых– стекающий выходной ток для одного инвертора при входном вас напряжении низкого уровня;

I1потр.– потребляемый ток микросхемы при максимальных уровнях напряжений на всех входах;

Iпотр. – потребляемый ток микросхемы при минимальных уровнях напряжений на всех входах;

tзд.р– среднее время задержки распространения выходного сигнала для положительного и отрицательного фронта импульса (рис. 121).

Усилительные каскады

Рис. 93

На основе данного инвертора созданы микросхемы серии 155, например И и ИЛИ.

Элемент совпадения или логического умножения – элемент И

Элемент И, имеющий условное обозначение на рис. 94, выполняет функцию логического умножения.

Усилительные каскады

Рис. 94

Как видно из таблицы логического умножения, сигнал 1 на выходе схемы появляется при одновременном действии сигналов 1 на всех входах. Эта функция реализуется в микросхеме, показанной на рис. 95. При одновременной подаче напряжений высокого уровня на входы X1 и X2 транзистор VT1 открывается, напряжение на резисторе RНдостигает высокого уровня (1). Сигнал низкого уровня на любом входе приводит к появлению сигнала низкого уровня на выходе.

Усилительные каскады

Рис. 95

Для микросхемы И К155ЛИ1 показаны основные параметры (табл. 20) и обозначения выводов микросхемы (рис.96).

Таблица 20

Параметр Микросхема Значение параметра
Iвых , мА К155ЛИ1
I1потр. , мА 1,5-2,0
Iпотр., мА
tзд.р0,1. , нс
tзд.р.1,0, нс

Усилительные каскады

Рис. 96

Элемент разделения или логического сложения – элемент ИЛИ

Элемент ИЛИ с условным обозначением, данным на рис. 97, выполняет функцию логического сложения. Сигнал на выходе схемы отсутствует при одновременном отсутствии сигналов на входах.

Усилительные каскады

Рис. 97

На рис. 98 показан элемент ИЛИ, построенный на элементе И (рис. 95), при этом высокий уровень напряжения считается логическим 0, а низкий уровень – 1.

Усилительные каскады

Рис. 98

Элементы И-НЕ (Усилительные каскады), ИЛИ-НЕ( Усилительные каскады )

На рис. 99 показана микросхема двухвходового инвертора серии 155 с логикой Усилительные каскады (рис. 100) и Усилительные каскады (рис. 101).

Усилительные каскады

Рис. 99

Усилительные каскады

Рис. 100

Усилительные каскады

Рис. 101

Для микросхемы Усилительные каскады КI55ЛА3 (рис. 102) даны основные параметры (табл. 21) и обозначения выводов на цоколе микросхемы (рис. 103).

Усилительные каскады

Рис. 102

Таблица 21

Усилительные каскады

Рис. 103

Для микросхемы Усилительные каскады КI55ЛЕ1 (рис. 104) приводятся параметры (табл. 22) и обозначения выводов на цоколе микросхемы (рис. 105).

Усилительные каскады

Рис. 104

Таблица 22

Усилительные каскады

Рис. 105

Триггер

Триггер – логическое устройство, которое хранит 1 бит данных пик (название единицы информации 1 бит происходит от слов binary digit – двоичный разряд). Триггеры имеют два устойчивых состояния. На рис. 106 показана схема простейшего триггера. В этой схеме часть коллекторного напряжения транзистора передается в цепь базы другого транзистора с помощью делителей R1, RБ2 и R2, RБ1. Диоды VD1, VD2 служат для подачи входных положительных импульсов на базы транзисторов.

Усилительные каскады

Рис. 106

При подключении триггера к источнику питания при отсутствии входного напряжения Uвх состояния транзисторов VТ1 и VТ2 равновероятны: или открыт транзистор VТ1, а VТ2 – закрыт, или наоборот. Это видно из следующего: при подключении схемы к источнику питания UИП ток коллектора транзистора, например VТ1, оказался несколько больше тока коллектора транзистора VТ2. При этом напряжение на коллекторе транзистора VТ1 меньше напряжения на коллекторе транзистора VТ2. Это приводит к закрыванию транзистора VТ2, процесс окончится, когда транзистор VТ1 достигнет состояния насыщения – при этом установится постоянный по величине коллекторный ток IК1. Транзистор VТ2 закроется. На прямом выходе Q установится напряжение низкого уровня (0), на инверсном выходе Усилительные каскады – напряжение высокого уровня (1). Такое состояние триггера устойчиво.

При подаче на вход положительного импульса Uвх транзистор VТ2 начнет открываться, при этом его коллекторное напряжение уменьшается. Это напряжение передается на базу открытого транзистора VТ1, закрывая его. Коллекторное напряжение транзистора VТ1 увеличивается. Это передается на базу транзистора VТ2, открывая его еще больше. Процесс продолжается, пока транзистор VТ1 не закроется. На выходе Q установится напряжение высокого уровня (1).

Триггерные устройства разделяют по виду логического функционирования, способу записи информации, числу ступеней построения.

По способу записи информации триггеры делятся на несинхронные (асинхронные) и синхронные.

Синхронные триггеры имеют специальный синхронизированный (тактовый) С-вход, сигнал которого разрешает триггеру принять новую информацию. Этот сигнал называют тактирующим или командным.

По числу ступеней различают одноступенчатые и двухступенчатые триггерные устройства. Двухступенчатый триггер позволяет получить эффект задержки информации. Такие триггеры называют также MS-триггерами [1], так как ступень S (slave) повторяет состояние другой ступени M (master).

Особенно широко применяют триггеры с разным логическим функционированием:

– с установочным запуском (типа RS);

– с задержкой (типа D);

– универсальные (типа JК, /, Т) и другие.

На рис. 107 показана схема RS-триггера, которая содержит кроме транзисторов VТ1, VТ2 два раздельных статических входа управления с транзисторами VТ3, VТ4. Входы управления называются R (reset – сброс) и S (set – установка). С помощью ключей S1 и S2 на входы схемы можно подать четыре комбинация высокого уровня (1) и низкого уровня (0) напряжений.

Усилительные каскады

Рис. 107

При подаче за входы R и S напряжений низкого уровня (R=0, S=0) входные транзисторы VТ3 и VТ4 закрыты и поэтому состояния транзисторов VТ1 и VТ2 не изменятся. Напряжения на выходах Q и Усилительные каскады останутся без изменения, т.е. в триггере осталась информация, записанная раньше.

При подаче на вход S высокого, а на вход R низкого напряжения (S=1, R=0) транзистор VТ4 откроется и окажется низким напряжение на коллекторе параллельно включенного транзистора VТ2. На выходе Усилительные каскады установится напряжение низкого уровня ( Усилительные каскады ). Транзистор VТ1 закроется. По этой причине на выходе Q появится напряжение высокого уровня (Q=1). Установилось новое устойчивое состояние схемы.

При подаче на входы сигналов Усилительные каскады на выходах схемы установится состояние Усилительные каскады , Усилительные каскады .

При входных сигналах S=1, R=1 на выходе триггера наблюдается неопределенное состояние (табл. 23).

Таблица 23

Функциональное обозначение RS-триггера, составленного из двух элементов, дано на рис. 108. Такой триггер можно построить на элементах Усилительные каскады и на элементах Усилительные каскады . В табл. 24 показаны логические состояния такого триггера.

Усилительные каскады

Рис. 108

Таблица 24

Наиболее часто в цифровых микросхемах, а также в импульсных устройствах применяют D-триггеры с одним входом данных D (data) (рис. 109).

Усилительные каскады

Рис. 109

D-триггер имеет четыре внешних вывода: вход данных D,тактовый (синхронизирующий) вход C, два выхода Q и Усилительные каскады . Наличие инвертора между входами S и R исключает состояние неопределенности, т.к. на входе R формируется сигнал Усилительные каскады .

В табл. 25 даны логические состояния D-триггера. Из осциллограмм (рис. 110) видно, что при подаче в момент времени t1 напряжения высокого уровня на вход D на выходе Q создается напряжение высокого уровня в момент действия положительного фронта такого импульса. В этом состоянии триггер остается после окончания импульса на входе D до прихода очередного тактового импульса, возвращающего триггер в состояние 0.

Таблица 25

Усилительные каскады

Рис. 110

Таким образом, D-триггер задерживает поступивший на его вход сигнал на время, равное периоду тактовых импульсов.

На рис. 111 показана интегральная микросхема К155ТМ2, содержащая два независимых D-триггера.

Усилительные каскады

Рис. 111

У каждого триггера есть входы D, Усилительные каскады и Усилительные каскады , С и выходы Q и Усилительные каскады . Входы Усилительные каскады и Усилительные каскады — асинхронные, они работают от сигнала низкого уровня (сбрасывают состояние триггера) независимо от сигнала на тактовом входе С. Сигнал от входа D передается на выходы Q и Усилительные каскады по положительному перепаду импульса на тактовом входе С (от низкого к высокому). Чтобы триггер переключился правильно (табл. 26), уровень на входе D следует зафиксировать заранее перед приходом тактового импульса. Если на входы Усилительные каскады и Усилительные каскады одновременно подаются напряжения низкого уровня, состояния выходов Q и Усилительные каскады неопределенно. Загрузить триггер с входа D можно, если на входы Усилительные каскады и Усилительные каскады подать напряжения высокого уровня.

Таблица 26

Асинхронная установка нужного сочетания уровней на выходах получится, когда на входы Усилительные каскады и Усилительные каскады поданы взаимопротивоположные сигналы.

Если снабдить D-триггер цепью обратной связи (рис. 112), соединяющей выход Q с входом D, он станет работать как делитель частоты в 2 раза, что показано на осциллограммах.

Усилительные каскады

Рис. 112

Т-триггер (toggle – переключатель) (рис. 113) выполняет функцию деления частоты тактовых импульсов, подаваемых на вход, в 2 раза.

Усилительные каскады

Рис. 113

Как видно из рис. 114, триггер переключается отрицательным перепадом тактового импульса UC.

Усилительные каскады

Рис. 114

JK-триггер (универсальный триггер) имеет информационные входы J и К и синхронизирующий (тактовый) вход С (рис. 115а).

На основе JK-триггера можно получить Т-триггер (рис. 115б) и D-триггер (рис. 115в).

Усилительные каскады

Рис. 115

§

Счетчик импульсов – устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступивших на его вход.

Счетчики бывают:

– двоичные, десятичные и с произвольным коэффициентом счета;

– суммирующие, вычитающие и реверсивные (т.е. выполняющие сложение и вычитание);

– асинхронные и синхронные; в асинхронном режиме каждый предыдущий триггер вырабатывает для последующего тактовые импульсы, в синхронном режиме все триггеры получают тактовые импульсы с одновременно подключаемых тактовых входов;

– с непосредственными связями, переносом и комбинированными связями.

На рис. 116 показаны схема и условное обозначение двоичного четырехразрядного счетчика, состоящего из последовательно соединенных Т-триггеров.

С1 – счетный вход, R — установка 0, выходы 1, 2, 4, 8 соответствуют обозначениям двоичных разрядов:

Усилительные каскады

Усилительные каскады

Рис. 116

На рис. 117 показаны осциллограммы уровней счетчика на входе и выходах.

Рефераты:  Стома после операций на кишечнике - виды и рекомендации

Если в исходном состоянии все триггеры были в состоянии 0, то после окончания первого входного импульса триггер ТТ1 перейдет в состояние 1 (X=1).

Усилительные каскады

Рис. 117

Состояние триггеров с приходом входных импульсов отражено в табл. 27. Общее число возможных состояний N определяется числом триггеров n (N=2n).

Комбинации состояний триггеров после прихода очередного импульса соответствуют двоичному числу, равному номеру импульса.

В работе исследуется быстродействующий счетчик К155ИЕ5, представляющий собой асинхронный двигатель частоты на JK-триггерах (рис. 118).

Таблица 27

Первый триггер, имеющий тактовый вход С1 и изолированный от других триггеров прямой выход 1, представляет собой счетчик – делитель на 2. Остальные триггеры образуют счетчик – делитель на 8. Счетные импульсы при этом должны подаваться на вход С2, а частота, деленная на 8, снимается с выхода 4. Счетчики работают самостоятельно, однако выбор их производится по входам R1 и R2, которые обеспечивают два режима работы. Это показано в таблице на рис. 35. Переключение триггеров происходит по отрицательному фронту входных тактовых импульсов. Путем внешнего соединения выхода 1 с входом С2 образуется двоичный счетчик – делитель на 16. Счетные импульсы при этом подаются на вход С1, а выходное напряжение с частотой, деленной на 16, снимается с выхода 4. В режиме счета состояния выходов триггеров изменяются в последовательности двоичного счета от 0 до 15.

Усилительные каскады

Рис. 118

Регистр

Регистром называется устройство для записи и хранения информации, представленной двоичным числом.

Каждому разряду двоичного числа соответствует двоичная ячейка – триггер. В простейшем регистре триггеры соединены последовательно (рис. 119). Выходы Q и Усилительные каскады предыдущего триггера передают исходные данные – двоичное число – на входы R и S последующего триггера. Все тактовые входы С триггеров соединены параллельно. При таком включении сигнал 1, записанный в первом триггере, перейдет во второй триггер после подачи одного тактового импульса. Затем после второго тактового импульса сигнал 1 попадет в третий триггер [1, с. 199].

Усилительные каскады

Рис. 119

На рис. 120 показан регистр с параллельно включенными триггерами.

Запись сигналов в триггерах разрядов Т1…Т3 происходит при подаче сигнала 1 на шину «Ввод». На выходе схемы сигналы появятся при подаче сигнала 1 на шину «Вывод». На рис. 120 показаны уровни сигналов при записи двоичного числа 101. При считывании информация, записанная в регистре, сохраняется.

Усилительные каскады

Рис. 120

На рис. 121 изображена микросхема регистра К155ИР1.

Микросхема К155ИР1 представляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр. Он имеет вход S1 (вывод 1) для последовательного ввода данных, четыре параллельных входа D0…D3 (выводы 2-5), а также четыре выхода Q…Q3 (выводы 10-13) от каждого триггера, два тактовых входа С1 и С2. Сигналы со всех пяти входов поступают на выходы синхронно с отрицательным фронтом импульса, поданным на тактовый вход.

Вход разрешения параллельной загрузки Усилительные каскады для выбора режима работы регистра. Если на вход Усилительные каскады дается напряжение высокого уровня, то разрешается работа тактового входа Усилительные каскады . В момент прихода на этот вход отрицательного фронта тактового импульса регистр загружается данными параллельных входов D0…D3. Если на вход Усилительные каскады подается напряжение низкого уровня, то разрешается работа тактового входа Усилительные каскады . Отрицательные фронты последовательности тактовых импульсов сдвигают данные с входа S1 на выход Q, затем на Q1, Q2, Q3. Сдвиг данных по регистру влево получают, соединяя выход Q3 с входом D2, Q2 с D1, Q1 с D0.

Для перевода регистра в параллельный режим на вход Усилительные каскады подают напряжение высокого уровня. Напряжение на входе Усилительные каскады можно изменять только в том случае, если на обоих тактовых входах уровни низкие. Когда на входе Усилительные каскады напряжение низкого уровня, перемена сигнала на входе Усилительные каскады от низкого уровня к высокому не изменяет состояние выходов.

Микросхема К155ИР1 имеет ток потребления 64 мА. Максимальная тактовая частота 25 мГц. Режимы работы регистра ИР1 следует выбирать по табл. 28.

Усилительные каскады

Рис. 121

Таблица 28

Усилительные каскады

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

В лабораторной установке «Исследование логических элементов» собраны цепи, содержащие интегральные микросхемы ТТЛ: К155ЛН1 (инвертор), К155ЛИ3 (элемент И), К155ЛЛ1 (элемент ИЛИ), К155ЛА3 (элемент И-НЕ), К155ЛЕ1 (элемент ИЛИ-НЕ), К155ТМ2 (D-триггер), К155ИЕ5 (счетчик), К155ИР1 (регистр) (рис.122).

Микросхемы серии К155 питаются от источника постоянного напряжения Усилительные каскады В. Потребляемая мощность одной микросхемы 10 мВт. Среднее время задержки распространения импульса сигнала tзд.р. (рис. 123) равно 13 нс. Среднее значение потребляемого тока 1,5…2,0 мА. Допустимые напряжения на входе и выходе схемы, соответствующие логическим уровням 0 и 1, следующие:

Усилительные каскады .

Усилительные каскады

Рис. 122

Единичный уровень сигнала на входе и выходе элемента отображается свечением светоизлучающего диода.

Усилительные каскады

Рис. 123

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

1 Ознакомиться с расположением схем логических элементов на панели лабораторной установки (рис. 124).

2 Подключить установку к сети переменного напряжения 220 В частотой 50 Гц.

3 Переключателем «Вкл.» включить блок питания установки, дающий постоянное напряжение 5 В для микросхем.

4 Исследование логического элемента НЕ-инвертора (рис. 124а) на микросхеме К155ЛН1.

В исходном режиме (ключ SA1 «Выкл.», кнопка КН на входе Х1 не нажата) на вход инвертора напряжение не подается, что подтверждается отсутствием свечения светодиода, подключенного к входу элемента. Это соответствует отсутствию сигнала на входе:

Усилительные каскады .

На выходе Y инвертора создается напряжение – светится светодиод, подключенный к выходу элемента. Это соответствует сигналу 1:

Усилительные каскады .

Подать на вход инвертора сигнал 1, нажав кнопку на входе Х1:

Усилительные каскады .

Убедиться, что на выходе инвертора сигнал отсутствует.

Заполнить табл. 29.

Таблица 29

5 Исследование элемента И (рис. 124б), выполненного на микросхеме К155ЛН1.

К входам Х1 и Х2 элемента И подключить сигналы 1 и 0 в соответствии с табл. 30. При этом ключ SA2 находится в положении «Выкл.». Сигнал 1 подается на вход элемента нажатием кнопки на входе.

Полученные сигналы на выходе записать в табл. 30 (столбец Y).

Таблица 30

Усилительные каскады

6 Исследование элементов ИЛИ, И-НЕ ( Усилительные каскады ), ИЛИ-НЕ ( Усилительные каскады ).

Исследовать элементы ИЛИ (рис. 124д), Усилительные каскады (рис. 124г), Усилительные каскады (рис. 124в), выполненные на микросхемах К155ЛЛ1, К155ЛА3, К155ЛЕ1. Аналогично пп. 4, 5 подать сигналы на входы элементов в соответствии с табл. 31, 32, 33 и записать результаты эксперимента в столбцах Y.

Таблица 31 Таблица 32 Таблица 33

7 Исследование логического элемента с тремя состояниями – повторителя (рис. 124е).

Повторитель работает по логической схеме (табл. 34), характеризуемой тремя состояниями на выходе элемента.

Таблица 34

Из табл. 34 следует, что в двух режимах – 1 и 2-я строки – сигнал на выходе элемента повторяет сигнал на входе Х1 независимо от уровня сигнала на входе Х2.

При входном сигнале Усилительные каскады сигнал Усилительные каскады переводит элемент в третье состояние, когда на выходе отсутствует какой-либо сигнал – 0 или 1 – (3-я строка).

8 Исследование логических элементов в динамическом режиме.

Элемент НЕ (рис. 124а).

Подключить к входу Х инвертора последовательность импульсов напряжения, т.е. последовательность сигналов 1, 0. Для этого ключ SA1 поставить в положение «Вкл.».

Снять осциллограммы напряжений на входе и выходе элемента, подключив вход осциллографа к гнездам на входе и выходе элемента.

Элемент И (рис. 124б).

Подключить к входу Х1 элемента последовательность импульсов напряжения. С этой целью ключ данной схемы поставить в положение «Вкл.».

Убедиться, что осциллограмма напряжения на входе Х1 элемента аналогична осциллограмме напряжения на входе инвертора.

В условиях подключения последовательности импульсов напряжения к входу Х1 получить осциллограммы напряжений на выходе Y элемента при двух уровнях напряжения на входе Х2:

1 Усилительные каскады (кнопку на входе Х2 не нажимать);

2 Усилительные каскады (кнопку на входе Х2 нажать).

Зарисовать полученные осциллограммы – Усилительные каскады :

Усилительные каскады

Аналогично исследовать элементы ИЛИ (рис. 124д), И-НЕ (рис. 124г), ИЛИ-НЕ (рис. 124в).

9 Исследование D-триггера (рис. 124з).

Исследуемый D-триггер (микросхема К155ТМ2) имеет следующие входы и выходы:

С – тактовый вход, на который подаются тактовые (синхронизирующие) импульсы;

Усилительные каскады и Усилительные каскады – асинхронные инверсные входы; при поступлении сигнала (0) на асинхронные входы работа триггера не зависит от импульса на тактовом входе С; для инверсных входов активным уровнем, вызывающим работу схемы, является низкий уровень напряжения сигнала – 0;

D – информационный вход; сигнал со входа D подается на выходы Y и Усилительные каскады по положительному перепаду импульса (от Н к В) на тактовом входе С;

Q – прямой выход;

Усилительные каскады – инверсный выход.

Исследование триггера в асинхронном режиме:

Подать на входы Усилительные каскады и Усилительные каскады сигналы, указанные в 1…3 строках табл. 17. Учесть, что в исходном режиме на входы Усилительные каскады и Усилительные каскады подаются сигналы 1 (светятся индикаторы на входах Усилительные каскады и Усилительные каскады ). Полученные сигналы на выходах Q и Усилительные каскады записать в 1…3 строках табл. 35. УКАЗАНИЕ: В начале опыта произвести сброс информации (нажать и отпустить кнопку на входе R).

Исследование триггера в режиме загрузки со входа D (табл.35, строки 4,5):

С помощью кнопки R произвести сброс.

На входах Усилительные каскады и Усилительные каскады действуют напряжения, соответствующие сигналу 1. На вход D подать сигнал 1 – нажать кнопку на входе D и не отпускать ее до подачи тактового импульса. Тактовый импульс подается путем кратковременного нажатия кнопки на входе С. Записать сигналы на выходах Q и Усилительные каскады . Так реализуется строка 4 табл. 35.

На вход D подать сигнал 0 – не нажимать кнопку на входе D. Подать тактовый импульс. Записать сигналы на выходах в строке 5 табл. 35.

УКАЗАНИЕ: Чтобы триггер переключался правильно, подача уровня сигнала на вход D должна опережать положительный фронт ( Усилительные каскады ) короткого тактового импульса на входе С.

Таблица 35

10 Исследование счетчика импульсов (рис.124ж).

Исследуемый счетчик импульсов (микросхема К155ИЕ5) представляет собой двоичный четырехразрядный счетчик. Он имеет:

– счетный вход С для подачи импульсов напряжения;

– вход сброса R;

– четыре входа Y1, Y2, Y3, Y4, соответствующих четырем разрядам двоичного счетчика:

Усилительные каскады .

При исследовании работы счетчика сначала установить нулевые уровни сигналов на всех выходах. Для этого следует нажать кнопку на входе R.

Затем подать на счетный вход С первый импульс напряжения (1). Для этого надо нажать кнопку КН1 и через несколько секунд отпустить ее. Записать уровни сигналов (1, 0) на выходах счетчика в табл. 36.

Подать на вход С второй импульс и вновь записать в таблицу состояния выходов счетчика и так далее, включая 15-й импульс.

Проверить работу счетчика в динамическом режиме. Для этого подключить источник прямоугольных импульсов напряжения к входу С (тумблер SA6 в положении «Вкл.»). Подключая осциллограф к выходам Y1, Y2, Y3, Y4, зарисовать форму выходных сигналов. Попытаться объяснить характер их изменения.

Таблица 36

11 Исследование регистра (рис. 124и).

Исследуется четырехразрядный регистр, выполненный на микросхеме К155ИР1. Регистр работает в режиме параллельной загрузки сигналов. На

схеме (рис. 124и) входы и выходы имеют следующие обозначения:

Х1, Х2, Х3, Х4 – входы для подачи сигналов разрядов двоичного числа при параллельной загрузке; Х1 – разряд 2, Х2 – 21, Х3 – 22, Х4 – 23;

Х5 – вход разрешения параллельной загрузки ( Усилительные каскады );

Х6 – тактовый вход;

Y1, Y2, Y3, Y4 – входы, соответствующие разрядам двоичного числа, Y1 – низший разряд 2.

Установить на выходах Y1Y4 нулевые уровни сигналов, т.е. реализовать «сброс». С этой целью подать на вход Х6 сигнал 1 – нажать кнопку на входе Х6.

Режим параллельной загрузки регистра реализуется при подаче на вход Х5 сигнала 1 – в исходном состоянии регистра светится индикатор на входе Х5.

Ввод двоичного числа с параллельных входов разрядов Х1Х4 осуществляется следующим образом:

– подать сигнал 1 на те входы Х1Х4, которым соответствуют значения 1 разрядов двоичного числа. Для этого следует нажать (и не отпускать) кнопки на указанных входах Х1Х4;

– при одновременном действии сигнала 1 на всех указанных входах Х1Х4 подать короткий тактовый импульс на вход Х6. Для этого при нажатых кнопках на входах Х1Х4 кратковременно нажать и отпустить кнопку на входе Х6. После чего отпустить кнопки на входах Х1Х4;

– по окончании ввода числа в регистр светятся индикаторы на тех выходах разрядов Y1Y4, на входы которых (Х1Х4) подавался сигнал 1;

– комбинация выходных сигналов Y1Y4 не изменяется после отпускания всех кнопок.

Ввести в регистр двоичное число 0111. С этой целью на входы регистра подать сигналы, указанные в таблице. Нажать кнопки Х1, Х2, Х3 и не отпускать их до окончания тактового импульса, который подается нажатием кнопки Х6. Наблюдаемые уровни сигналов на выходах Y1Y4 занести в табл. 37.

Таблица 37

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Какую функцию выполняет инвертор, и какого его условное обозначение как элемента схемы? Укажите буквенное обозначение.

2 Нарисуйте схему инвертора и объясните работу схемы.

3 Какие функции выполняют логические элементы И, Усилительные каскады , ИЛИ, Усилительные каскады и каковы их условные обозначения в схемах? Укажите буквенные обозначения перечисленных элементов.

4 Нарисуйте схему элемента И и объясните работу схемы.

5 Нарисуйте схему элемента Усилительные каскады и объясните работу схемы.

6 Нарисуйте схему RS-триггера на логических элементах Усилительные каскады .

7 Объясните работу D-триггера.

8 Каков принцип действия двоичного счетчика?

9 Какова схема сдвигающего регистра с последовательным вводом информации? Объясните, как работает схема.

10 Какова схема регистра с одновременным вводом информации? Объясните, как работает схема.

§

Открыть файл Опыт6.9.ms7 в папке Л.Р.6.

Включить схему. Установить нулевые уровни сигналов на всех выходах. Для этого разомкнуть и замкнуть ключ J5 нажатием клавиши 5. Ввести в регистр произвольное двоичное число клавишами 1, 2, 3, 4. На вход Х6 подать тактовый импульс нажатием клавиши 6. Наблюдать уровни сигналов на выходах Y1-Y4. Убедиться, что в регистре запоминается входное число. Выключить схему.

РАЗДЕЛ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ «ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

Лабораторные работы выполняются при помощи различных интерактивных элементов. К ним относятся ключи, автоматические выключатели, переключатели и кнопки. Ключи и автоматические выключатели отмечены красным цветом на принципиальных схемах лабораторных работ. Переключение этих элементов из одного положения в другое происходит при клике мыши на их изображении. Переключатели имеют несколько положений, правая кнопка мыши вращает переключатель на одно положение по часовой стрелке, левая – против часовой стрелки. Цифровые вольтметры, снабженные переключателями (-/~) постоянный/переменный ток, измеряют СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ в случае постоянного тока, а в случае переменного тока – ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОЛЬКО ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ, отбрасывая постоянную составляющую.

ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

Включить вольтметр V1 и осциллограф V2 нажатием кнопки «Сеть». Также включить схему автоматическим выключателем QF. Наблюдать на осциллографе выходной сигнал, включая различные элементы (L, R, C1, C2) сглаживающего фильтра и задаваясь нужными номинальными значениями. Можно подключить на выход схемы нагрузку Rн и изменять ее значение. Миллиамперметр измеряет ток нагрузки. Генератором сигналов можно изменять форму входного напряжения.

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ТИРИСТОРНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Включить вольтметр V1, осциллографы V2 и А2 нажатием кнопки «Сеть». Также включить схему автоматическим выключателем QF. Управляемый выпрямитель собран по однофазной двухполупериодной схеме со средней точкой. С помощью фазовращателя изменять угол управления α от 0 до 180° и наблюдать форму выходного напряжения и тока. На выход можно подключить индуктивный фильтр и изменять его значение.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДОВ И ОДНОКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ НА ТРАНЗИСТОРЕ

Включить вольтметр V1, микроамперметр µА и осциллограф нажатием кнопки «Сеть». При помощи генератора сигналов на вход схемы подается постоянное или переменное напряжение нужной амплитуды (ключ S12). Ключ S1 шунтирует разделяющую емкость Cр1, S2 и S5 включают делитель входного напряжения, S3 и S4 – сопротивления цепи коллектора, S6, S9 и S11 – сопротивления цепи эмиттера, S7 – температурную стабилизацию, S8, S10 и S13 подключают нагрузку и регулируют ее величину. Схема может работать в двух режимах: с общим эмиттером и общим коллектором, переключение между которыми осуществляется ключом S14.

На осциллографе можно наблюдать различные сигналы (Iб, Uэб, Iк, Uэк, Uвых).

Напряжение питания транзистора изменяется переключателем Eк.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

ЭЛЕКТРОННЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Электронные вольтметры предназначены для измерения постоянного и переменного напряжений. По способу представления их подразделяют на стрелочные и, в которых результат измерения отсчитывается по стрелочному (магнитоэлектрическому) прибору (аналоговая форма представления информации), и цифровые, в которых для отсчета используется цифровое табло (цифровая форма представления информации).

Вольтметры переменного тока имеют две основные структурные схемы (рис. 1), в основе которых заложен принцип преобразования переменного напряжения в постоянное, величину которого отсчитывают по стрелочному индикатору.

Усилительные каскады

а)

Усилительные каскады

б)

Рис. 1. Структурные схемы стрелочных электронных вольтметров переменного напряжения:

а) с детектором на входе;

б) с предварительным усилителем

В вольтметрах, выполненных по рис. 1а, переменное входное напряжение преобразуется в постоянное (выпрямляется) детектором, усиливается с помощью УПТ и поступает на стрелочный индикатор. При использовании схемы рис. 1б переменное напряжение поступает на входное устройство, которое содержит делитель, определяющий предел измерения, а также цепи согласования низкоомного делителя с высокоомным входом, после чего оно усиливается широкополосным усилителем, детектируется и подается на стрелочный индикатор.

Вольтметры с детектором на входе имеют широкий диапазон частот. Их недостатком является низкая чувствительность.

Вольтметры с предварительным усилением имеют более высокую чувствительность, но более узкий диапазон частот из-за трудностей создания широкополосных усилителей.

В лабораторных работах используется милливольтметр В3-41. Внешний вид милливольтметра показан на рис. 2.

Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены:

тумблер «СЕТЬ» — для включения и выключения прибора;

переключатель «dB — mV», «dB — V» — для переключения шкал стрелочного прибора;

гнездо «®)» — для подачи исследуемого сигнала.

Также на панели имеется корректор механического нуля.

Усилительные каскады

Рис. 2 Внешний вид милливольтметра В3-41.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Измерительные генераторы служат источниками переменного и импульсного напряжений и применяются для исследования и настройки разнообразной электронной аппаратуры.

Измерительные генераторы подразделяют на группы по форме кривой выходного напряжения: генераторы синусоидального напряжения, генераторы прямоугольных импульсов, генераторы напряжения специальной формы (треугольной, пилообразной, колоколообразной и т. д.) и по частотному диапазону: низкочастотные генераторы (0,001 Гц – 10 МГц), высокочастотные генераторы (100 кГц – 100 ГГц). Особую группу составляют генераторы шумовых сигналов – источники сигналов с равномерным спектром и калиброванным уровнем, используемые для радиотехнических измерений.

Усилительные каскады

Низкочастотные генераторы (генераторы синусоидального напряжения) строят по структурной схеме рис. 3.

Усилительные каскады

Рис. 3. Структурная схема низкочастотного измерительного генератора

Задающий генератор ЗГ служит источником синусоидальных колебаний и представляет собой автогенератор с регулируемой частотой.

Усилители У низкочастотных генераторов состоят из нескольких каскадов усиления напряжения и мощности.

Выходное устройство ВУ включает в себя согласующие трансформаторы для согласования выходного сопротивления генератора с сопротивлением нагрузочного устройства и аттенюаторы – делители напряжения для регулирования уровня выходного сигнала.

Электронный вольтметр ЭВ (обычно стрелочный) предназначен для измерения выходного напряжения генератора, а модулятор М – для модуляции синусоидальных колебаний по амплитуде, т. е. для медленных по сравнению с периодом колебаний изменений амплитуды.

Низкочастотные генераторы широко используют для исследования параметров и характеристик усилителей, например, для измерения коэффициента усиления, получения амплитудных и частотных характеристик и т. д.

К основным техническим характеристикам низкочастотных генераторов относят: диапазон частот, погрешность установки частоты, нестабильность частоты, величину и погрешность установки выходного напряжения, нестабильность выходного напряжения, коэффициент нелинейных искажений.

Упрощенная структурная схема генератора прямоугольных импульсов приведена на рис. 4.

Задающий генератор ЗГ вырабатывает импульсы с частотой следования, устанавливаемой либо плавно, либо дискретно. В качестве задающего генератора используют мультивибраторы или генераторы гармонических колебаний фиксированной стабильной частоты.

Обычно задающий генератор может работать как в непрерывном (автоколебательном), так и в ждущем режиме с внешним запуском через блок внешнего запуска БВЗ. Кроме того, предусматривается вывод на отдельное гнездо импульсов синхронизации (синхроимпульсов) от задающего генератора.

Усилительные каскады

Рис. 4. Структурная схема измерительного генератора прямоугольных импульсов

Блок задержки БЗ служит для задержки импульсов, поступающих на его вход от задающего генератора, на время, регулируемое в широких пределах. Блок формирования БФ вырабатывает прямоугольные импульсы регулируемой длительности. Усилитель мощности УМ предназначен для увеличения амплитуды импульсов до необходимой величины и для согласования блока формирования импульсов с нагрузочным устройством. Ступенчатый аттенюатор СА позволяет уменьшить амплитуду выходных импульсов в 100-1000 раз. Импульсы с выхода аттенюатора поступают на отдельное гнездо. Измеритель амплитуды импульсов ИА служит для измерения установленного значения амплитуды выходных импульсов и представляет собой импульсный электронный вольтметр.

В лабораторных работах используется звуковой генератор Г3-53. Внешний вид прибора показан на рис. 5.

Усилительные каскады

Рис. 5 Внешний вид звукового генератора Г3-53.

Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены:

тумблер «СЕТЬ» — для включения и выключения прибора;

ручка «ЧАСТОТА Hz» — для плавной установки частоты в пределах каждого поддиапазона;

тумблер «ПОДДИАПАЗОНЫ» — для переключения поддиапазонов частоты;

переключатель «ПРЕДЕЛЫ ШКАЛ – ОСЛАБЛЕНИЕ» — для переключения шкал стрелочного прибора;

ручка «РЕГУЛИРОВКА ВЫХОДА» — для плавной регулировки выходного напряжения на несимметричном и дополнительном симметричном выходах;

вольтметр – для контроля выходного напряжения;

гнезда «ВЫХОД» — для подключения кабеля.

§

Электронный осциллограф – прибор, предназначенный для записи или наблюдения на экране электронно-лучевой трубки изменений электрических сигналов во времени, а также измерения различных электрических величин (напряжения, тока, частоты, сдвига фаз, параметров импульсов и т. д.).

На рис. 6 приведена структурная схема электронно-лучевого осциллографа.

Усилительные каскады

Рис. 6 Структурная схема электронно-лучевого осциллографа

Основным узлом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). С помощью делителя напряжения R1, R2 электроды электронной пушки ЭЛТ подключают к высоковольтному источнику питания.

Канал вертикального отклонения луча (канал Y) содержит входное устройство и высоковольтный широкополосный усилитель вертикального отклонения (усилитель Y). На выходе усилителя Y создается напряжение, пропорциональное входному сигналу. Это напряжение вызывает вертикальное отклонение луча.

Канал горизонтального отклонения луча (канал X) состоит из входного устройства, усилителя канала синхронизации, генератора развертки и усилителя горизонтального отклонения луча (усилитель X).

Генератор развертки вырабатывает линейно-изменяющееся напряжение, которое через усилитель X поступает на горизонтально-отклоняющиеся пластины ЭЛТ. Через усилитель синхронизации сигналы от входного устройства Y или X поступают на генератор развертки.

Усилитель канала Z (усилитель Z) предназначен для усиления сигналов, поступающих на вход Z.Через переключатель П2 усиленные сигналы с входа Z могут быть поданы на модулятор ЭЛТ, изменяя яркость свечения экрана. Усилитель канала Z в некоторых осциллографах может отсутствовать.

Калибраторы предназначены для калибровки чувствительности канала Y путем подачи стандартного переменного напряжения на вход Y (калибратор амплитуды) и длительности развертки путем подачи импульсов напряжения со стандартным периодом на модулятор ЭЛТ (калибратор длительности).

В лабораторных работах используется осциллограф С1-68. Внешний вид прибора показан на рис. 7.

Усилительные каскады

Рис. 7 Внешний вид осциллографа С1-68.

Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены:

тумблер «СЕТЬ» — для включения и выключения прибора;

ручка «ЯРКОСТЬ» — для установки необходимой яркости луча;

ручка «ФОКУС» — для фокусировки луча ЭЛТ;

шлиц «АСТИГМАТИЗМ» — для устранения астигматизма ЭЛТ;

ручка «ШКАЛА» — для регулировки освещения шкалы.

Усилитель «Y»:

ручка переключателя « ≂, ~» — для выбора открытого или закрытого входа усилителя;

гнездо « ®) 1MW50 pF» — для подачи исследуемого сигнала на усилитель;

большая ручка переключателя «V/cm, mV/cm» — для плавной регулировки чувствительности усилителя;

ручка, обозначенная «↕», — для перемещения луча по вертикали;

ручка «БАЛАНСИР.» — для балансировки усилителя;

шлиц «▼» — для калибровки чувствительности усилителя;

тумблер, обозначенный «´1» — «´10», — для загрубления чувствительности усилителя.

Развертка:

переключатель «®) X, ´1, ´0,2» — для пятикратного растяжения и подключения входа X;

гнездо « ®) X» — для подачи внешнего сигнала на входной усилитель горизонтального отклонения;

ручка ««» — для перемещения по горизонтали;

большая ручка сдвоенного переключателя «ВРЕМЯ/cm» и малая ручка «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» — для регулирования длительности развертки;

ручка «СТАБ.» — для выбора режима работы генератора развертки (ждущий, автоколебательный).

Синхронизация:

ручка переключателя вида синхронизации «СЕТЬ ВНУТР., ВНЕШ., — 1 : 1,1 : 10» — для установки внутренней или внешней синхронизации с делителем и без делителя напряжения, а также для синхронизации от питающей сети;

ручка переключателя полярности синхронизации «±, ≂, ±, ~» — для установки открытого и закрытого входа синхронизации и выбора ее полярности;

ручка «УРОВЕНЬ» — для выбора уровня запуска развертки;

гнездо « ®) ВНЕШ. » — для подачи внешнего сигнала синхронизации.

Кроме того, на переднюю панель выведено гнездо калибратора

Усилительные каскады « 2 kHz 100mV», а также зажим «^».

ОСЦИЛОГРАФ ОСУ-10 А

Структурная схема электронно-лучевого осциллографа приведена на рис 6. Назначение каналов приведено выше.

Усилительные каскады

Рис 8.Внешний вид осциллографа ОСУ 10 А

ВНИМАНИЕ! Студентам разрешается подсоединить пробник-делитель ко входу Y. Включить питание осциллографа с помощью клавиши ВКЛ. По окончании экспериментов выключить питание с помощью клавиши ВЫКЛ, и отсоединить пробник –делитель.

§

Студентам рекомендуется теоретически изучить назначение органов управления осциллографом.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

ТРАКТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ

Чувствительность 10 мВ/дел … 5 В/дел, с шагом 1-2-5
Погрешность ±4 %,
Плавная регулировка Перекрытие не менее чем в 2,5 раза
Полоса пропускания 0…10 МГц
Вход ЛС : ограничивает частоту от 10 Гц.
Время нарастания 35 нс
Входное сопротивление и емкость 1 МОм ± 3 % С= 30 пФ 5пФ
Входы усилителя АС: закрытый вход DC: открытый вход
GND: Вход усилителя отключается
от источника сигнала
и заземляется.
Макс, входное напряжение 400 В (DC АС пик), АС: частотой
не более 1 кГц
 
СИНХРОНИЗАЦИЯ
Синхронизация От входного сигнала
от сети
внешняя
Полярность /-
Режимы работы синхронизации Автоматическая,
Ждущая,
TV
ЕХТ вход
Входное сопротивление макс, входное напряжение
Внешний вход 1 МОм, С = 20 пФ 400 В
ТРАКТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ
Коэффициенты развертки 0.1 мксдсл .0.1 сек/дел, в
1-2-5 последовательности
Погрешность ±4%
Плавная регулировка Обеспечивает перекрытие не менее чем в 2,5 раза

X-Y РЕЖИМ

ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ

Прибор обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм после времени прогрева, равного 15 минутам.

Параметры прибора соответствуют техническим характеристикам при питании от сети, напряжением 220 В ±10% частотой 50±2 Гц с содержанием гармоник до 5%.

СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ

УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

К работе с прибором допускаются лица, ознакомившиеся с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации прибора, а также прошедшие инструктаж по технике безопасности. В приборе имеются напряжения, опасные для жизни.

Общие требования по технике безопасности

Соблюдение следующих правил безопасности значительно уменьшит возможность поражения электрическим током.

1. Старайтесь не подвергать себя воздействию высокого напряжения — это опасно для жизни. Снимайте защитный кожух и экраны только по мере необходимости. Не касайтесь высоковольтных конденсаторов сразу, после выключения прибора.

2. Постарайтесь использовать только одну руку (правую), при регулировке цепей, находящихся под напряжением. Избегайте небрежного контакта с любыми частями оборудования, потому что эти касания могут привести к поражению высоким напряжением.

3. Работайте по возможности в сухих помещениях с изолирующим покрытием пола или используйте изолирующий материал под вашим стулом и ногами. Если оборудование переносное, поместите его при обслуживании на изолированную поверхность.

4. При использовании пробника, касайтесь только его изолированной части.

5. Постарайтесь изучить цепи, с которыми Вы работаете, для того, чтобы избегать участков с высокими напряжениями. Помните, что электрические цепи могут находиться под напряжением даже после выключения оборудования.

6. Металлические части оборудования с двухпроводными шнурами питания не имеют заземления. Это не только .представляет опасность поражения электрическим током, но также может вызвать повреждение оборудования..

7. Никогда не работайте один. Необходимо, чтобы в пределах досягаемости находился персонал, который сможет оказать вам первую помощь.

Внимание! Для предотвращения преждевременного выхода из строя или снижения наработки ЭЛТ необходимо перед включением (выключением) прибора устанавливать ручку регулировки яркости в крайнее положение.

НАЗНАЧЕНИЕ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ

1). Расположение и назначение органов управления (передняя панель)

(1) Выключатель сетевого питания. Когда этот выключатель нажат (питание включено — слева загорается индикатор).

(2) Яркость. Регулирует яркость изображения.

(3) Фокус. Регулировка фокуса изображения.

(4) Выход калибратора. Выход сигнала 1 кГц калибратора делителя.

(5) < ►(положение). Перемещает изображение по горизонтали.

(6) Уровень. Регулировка уровня синхронизации.

(7) БЛК. Блокировка регулятора уровня синхронизации.

(8) ВРЕМЯ /ДЕЛ. устанавливает коэффициент развёртки от 0,1 мке/дел до 0,1 с/дел 19 ступенями.

(9) Вход X (основной).

(10) Внеш./ Внутр. Развёртка синхронизируется внутренним или внешним сигналом.

(11) Сеть. Развёртка синхронизируется внутренним сигналом от сети питания.

(12) ТВ. Синхронизация телевизионным строчным сигналом

(13) Авто/Ждут. Авто: развертка переходит в автоколебательный режим, если нет сигнала синхронизации или он <25 Гц; Ждущ. — развертка запускается только при наличии входного сигнала.

Усилительные каскады

(14) Заземлено. Переключатель режима входа усилителя: вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется.

(15) Пост./ Перем. Переключатель режима входов усилителя: Пост. — открытый вход; Перем. закрытый вход;

(16) Вход Y (для организации развертки X-Y).

(17) Кнопка включения режима «X_Y».

(18) ВОЛЬТ. /ДЕЛ. Устанавливает коэффициенты отклонения каналов в указанных значениях.

(19) « -»: Развёртка синхронизируется положительным фронтом сигнала ( ), отрицательным фронтом сигнала (-).

(20) ▼(положение) Регулировка положения изображения по вертикали.

(21) ^(плавно) Плавное изменение коэффициента отклонения каналов с перекрытием не менее чем в 2.5 раза в каждом положении переключателей в/дел.

(22) ^(плавно) Плавное изменение коэффициента развёртки с перекрытием не менее чем в 2.5 раза в каждом положении переключателей время/дел.

2) Установите желательную яркость и фокус изображения с помощью ручек ЯРКОСТЬ и ФОКУС.

3). Подайте на вход осциллографа сигнал с КАЛИБРАТОРА через пробник 1:1.

4). Установите переключатель 15 (AC/DC) в положение «Перем» (отжат). На экране должно наблюдаться изображение сигнала соответствующее рисунку.

5). Отрегулируйте четкость изображения ручкой ФОКУС

6). С помощью переключателей В/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ установите желаемые размеры сигнала.

7). Совместите с помощью переключателей изображение сигнала с линиями шкалы, так чтобы можно было легко рассчитать амплитуду (Vp-p) и период (Т).

Синхронизация

Выбор синхронизации необходим для эффективных действий с осциллографом. Пользователь должен быть полностью знаком с функциями переключателей режимов и источников синхронизации.

Назначение переключателя (13):

(Авто) Выбор автоматического режима работы развертки осуществляется установкой переключателя в положение Авто (автоматический). Генератор развертки работает в автоколебательном режиме без сигнала синхронизации. Как только появится сигнал синхронизации генератор развертки будет работать синхронно с входным сигналом. Режим Авто удобно использовать при включении прибора для наблюдения луча и входного сигнала и последующего включения других режимов работы прибора. При установке органов управления в необходимые положения можно вернуться в режим Ждущ. Режим Авто должен использоваться при исследовании постоянных напряжений и сигналов с малыми амплитудами когда нет синхронизации развертки.

(Ждущ) Генератор развертки не будет запускаться до тех пор, пока не будет установлен необходимый уровень запуска развертки ручкой «УРОВЕНЬ» (6). Генератор развертки формирует только один ход луча и в дальнейшем активируется только при поступлении другого сигнала синхронизации. В режиме Ждущ на экране не будет отображения луча, до тех пор пока не будет синхронизации.

ТВ Перевод переключателя (12) в положение ТВ позволяет выделять строчные синхроимпульсы из полного видеосигнала. Синхронизация строчными импульсами позволяет наблюдать ТВ строки. При этом коэффициент развертки желательно установить в положение 10 мке/дел. Более удобный размер изображения можно установить ручкой (22) «плавно».

Синхронизация возможна только «-» полярностью, это означает что синхросигнал должен быть отрицательным и видео сигнал положительным. Как показано на рис.

Функции переключателей (10,11):

Переключатель (10) используется для выбора источника синхронизации.

Внутр (отжат): сигнал предусилителя, который используется, как сигнал синхронизации наиболее часто.

Внеш (нажат): развёртка запускается внешним сигналом, который подаётся на внешний вход. Так как развёртка синхронизируется одним и тем же сигналом это позволяет исследовать сигналы различной амплитуды, частоты и формы без перестройки регулировок синхронизации.

(11) Сеть (нажат): сигнал с частотой сети переменного тока используется как сигнал синхронизации. Этот метод эффективен, когда измеряемый сигнал имеет временное соотношение с частотой сети.

Выбор уровня запуска и полярности:

Запуск развертки осуществляется при установке определенного уровня запуска. Вращение ручки приводит к изменению начальной точки запуска генератора развертки. При вращении ручки в область « » запуск будет происходить положительной полуволной, при вращении ручки в область «-» запуск будет происходить отрицательной полуволной, когда ручка находится в центральном положении запуск развертки будет осуществляться с нулевой линии.

Вращая ручку Уровень (6), установите необходимый уровень запуска. При исследовании синусоидального сигнала начальная фаза может быть изменена. Вращением ручки Уровень можно добиться синхронизации сигнала от пика до пика. (19) Этот выключатель выбирает полярность сигнала синхронизации, как показано на рис..

Когда переключатель (19) находится в положении » «, развёртка запускается положительной частью синхронизирующего сигнала.

Когда переключатель (19) находится в положении «-«, развёртка запускается отрицательной частью синхронизирующего сигнала. Выбор полярности сигнала показан на рис.10.

Установка времени развертки.

Установите переключатель время/дел в такое положение при котором на экране отображается необходимое число периодов сигнала. Если периодов много уменьшите время развертки. Если на экране отображается только линия развертки, попробуйте увеличить время развертки. Когда время развертки достаточно малое при наблюдении части сигнала, особенно прямоугольной формы, на экране будет видна прямая линия.

Режим X-Y.

Установите переключатель (17) в нажатое положение для установки режима наблюдения фигур Лисажжу. Входы распределятся следующим образом:

Х-ось (горизонтальная).Вход внешней синхронизацииY-ось (вертикальная) Вход Y осциллографа

Внимание: Когда сигналы высокой частоты наблюдают с помощью X-Y режима, следует обратить внимание на полосу частот и различие фаз между X и Y-осью.

ось Y

Рис.10

Режим X-Y используется для измерений, которые не могут быть проведены в обычном режиме (измерение отношений частот, температуры, скорости и т.д.).

Установите переключатель (17) в нажатое положение. Вход внешней синхронизации станет осью X и Вход Y осциллографа станет осью Y.

Ручками положения луча по горизонтали и вертикали установите изображение в необходимую часть экрана.

Переключателем В/дел установите необходимый размер изображения по оси Y.

Размер изображения по оси Y регулировать невозможно, оно всегда составляет 0,5Вдел.

Калибровка делителя.

Как объяснено предварительно, делитель расширяет диапазон измерений. Если компенсация делителя не должным образом выполнена, отображенная форма сигнала будет искажена и приведёт к ошибкам в измерениях.

Подключите делитель 1:10 к входу осциллографа, и установите переключатель Вольт/Дел. в положение 10 мВ. Подсоедините делитель к выходу калибратора и с помощью переменного резистора установите оптимальное изображение сигнала. См. рис. 11

Усилительные каскады

Рис.11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Челябинск: Металлургия, 1989. 352 с.

2 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: СОЛОН – Пресс, 2003. – 736 с., ил.

3 Мымрин М.П. Конструкция, применение, программирование и ремонт ПЭВМ «Агат». М.: Машиностроение, 1990. 297 с.

4 Основы промышленной электроники / Под ред. проф. В.Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1986. 336 с.

5 Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Лаборатория на компьютере. В 2 т. / Под общ. ред. Д.И. Панфилова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2004.

Оцените статью
Реферат Зона
Добавить комментарий