АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

   Электроника және компьютерлік технологиялар кафедрасы

 

ЭЛЕКТРОНИКАНЫҢ ЖЕКЕ-ДАРА АКТИВТІ ЭЛЕМЕНТТТЕРІ

ЖӘНЕ КҮШЕЙТУ КАСКАДТАРЫ

 

 

050704 – Есептеу техникасы және бағдарламалы камтамасыздандыру,

050719 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттері үшін

“Электроника және аналогты құрылғылардың сұлбақұралымы” пәнінен зертханалық жұмыстарға әдістемелік  нұсқаулар

 

Алматы 2008

ҚҰРАСТЫРУШЫ: О.Т.Шанаев. Электрониканың жеке-дара активті элементтері және күшейту каскадтары. 050704 – Есептеу техникасы және бағдарламалы қамтама-сыздандыру, 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттері үшін “Электроника және аналогты құрылғылардың сұлбақұралымы” пәнінен зертханалық жұмыстарға әдістемелік  нұсқаулар. – Алматы: 2008. – 49 б.

 Әдістемелік нұсқауларда шалаөткізгішті электрониканың жеке-дара активті элементтері және солардың негізіндегі күшейту құрылғыларының сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық жұмыстардың түсініктемелері келтірілген. Бұл жұмыстардың орындалуы арқылы студенттердің “Электроника және аналогты құрылғылар сұлбақұралымы” пәнінен алар білімінің түпнегізі қаланады. Келтірілген жұмыстар мамандардың квалификациялық сипаттамасы мен Мемлекеттік стандарттардың талаптарына және зертханалық жұмыстардың ұйымдастырылуы мен жүргізілуінің педагогикалық-психологиялық негіздеріне сай құрылған. Ұсынылған зертханалық жұмыстар Degem Systems фирмасының PU-2000 құрылымында іс жүзіндегі тәжірибе түрінде және онымен қатар Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі виртуалды тәжірибе түрінде де орындалады.

Зертханалық жұмыстарға берілген әдістемелік нұсқамалар 050704, 050719 мамандықтарында оқытудың барлық түріндегі студенттерге арналған. Бұл нұсқауларды өзге мамандықтарға жоспарланған осы сияқты пәндердің сәйкесті тақырыптарынан зертханалық жұмыстар ұйымдастыру үшін де пайдалануға болады.

 Кіріспе

Әдістемелік жетектемедегі зертханалық жұмыстарға берілген жұмыс тапсырмалары автордың көптеген жылдық сабақ жүргізу барысында тексеріліп, уақыт тәжірибесінен өткен. Зертханалық жұмыстар екі түрде ұйымдастырылады: Degem Systems фирмасының PU-2000 құрылымында іс жүзіндегі тәжірибе түрінде және Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі виртуалды тәжірибе түрінде.

Оқу зерттелімінің әр түрде ұйымдастырылуы студенттердің электроника элементтері мен құрылғылары жөніндегі білімін кеңейтуге және олардың болашақ жұмысына қажетті пәнге байланысты іс жүзділік және зерттеушілік қабілеттерін қалыптастыруға бағытталған. Оқу зерттелімдерінің іс жүзіндегі және виртуалды тәжірибе түрінде орындалуы зерттеу құралдарының жетпестік жағдайында да зертханалық сабақтарды ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Бұндай жағдайда оқу тобының студенттерінің жартысына тәжірибелердің іс жүзінде орындалатын бөлігін орындауды, ал екінші жартысына виртуалды зерттемелерді жүргізуді ұсынуға болады. Берілген тапсырма орындалғаннан кейін олар жұмыс орнын ауыстырады. Әдістемелік жетектемеде келтірілген Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі виртуалды зерттемелердің жүргізілуіне берілген тапсырмалар зертханалық сабақтарға қойылған мақсаттарға жетуге толық мүмкіндік береді, сондықтан қажетті жағдайда (мысалы, ешқандай зерттеу құралдарының жоқ кезінде) олардың өзін-ақ қолдануға мүмкіндік бар.

Орындалған оқу зерттемесі жөнінде сәйкесті есептесім дайындалады. Онда зерттеу сүлбалары, өлшенген және есептелген шамалар, тәжірибеден шығарылған және қосалқы сызбалар, зерттелуші элементтің немесе құрылғының анықталған (өлшенген және есептелген) параметрлері және сұрақтарға қысқаша жауаптар болу керек.

1 № 1 зертханалық жұмыс. Шалаөткізгішті диод

1.1   Жұмыс мақсаты:

-       шалаөткізгішті диодтың тура және кері байланыс қосылымындағы қасиеттерін зерттеу;

-       шалаөткізгішті диодтың вольтамперлік сипаттамасын (ВАХ) салу және оны талдау;

-       диодтың вольтамперлік сипаттамасы арқылы оның шектеме кернеуі мен кедергісілерін анықтау;

-       диодтың вольтамперлік сипаттамасы арқылы оның әр түрлі жұмыс режимдерін талдау.

1.2   Жұмыс тапсырмасы

1.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

1.2.1.1        Диодтың вольтамперлік сипаттамасын салуға қажетті шамаларды алып, осы сипаттаманы салыңыз.

1.2.1.2        Диодтың салынған сипаттамасы арқылы оның келесі параметрлерін анықтаңыз: шектеме кернеуін Vth (threshold voltage), тура ығыстырым кернеуінің әдістемелік нұсқауларда көрсетілген мәндеріндегі статикалық RF және динамикалық RD кедергілерін.

1.2.1.3        Диодтың түзеткіштік қасиеттерін зерттеңіз.

1.2.1.4        Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасын салып, одан оның негізгі параметрлерін анықтаңыз.

1.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

1.2.2.1        1N4009 диодының вольтамперлік сипаттамасын осциллографты  характериограф режимінде пайдалану арқылы алыңыз.

1.2.2.2        Алынған диод сипаттамасы арқылы оның келесі параметрлерін анықтаңыз: шектеме кернеуін Vth (threshold voltage), тесілім кернеуін VBR (breakdown), тура ығыстырым кезіндегі динамикалық кедергісін RF, кері ығыстырым кезіндегі ақпа тогын RDR (drain).

1.2.2.3        1N4009 диодының вольтамперлік сипаттамасын жоғарырақ температурада алып, оны алдыңғы алынған үй температурасындағы сипаттамасымен салыстырып, талдаңыз.

1.2.2.4        1N4734 стабилитронының вольтамперлік сипаттамасын осциллографты  характериограф режимінде пайдалану арқылы алыңыз.

1.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

1.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

1.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Шалаөткізгішті диодтар тура және кері байланыс ығыстырылуы мүмкін. Идеалды диодты тура ығыстырым кезінде тікелей тұйықталған тізбек бөлігі ретінде, ал кері байланыс ығыстырым кезінде тізбек үзілімі ретінде қарастыруға болады. Іс жүзіндегі диодтың тура ығыстырым кезінде, диодтағы ток пен кернеудің мәніне тәуелді, нақтылы кедергісі болады. Бұл кедергі статикалық кедергісі деп аталады. Диод – қисықты элемент, сондықтан оның қасиеттері вольтамперлік сипаттамасы (ВАС) арқылы суреттеледі де, одан диодтың сәйкесті параметрлері анықталады.

Диодтың (немесе кез келген өзге бір қисықты қосұштының) сипаттамасын алу үшін оған резистор арқылы реттелмелі кернеу көзін қосып, оның әр түрлі мәндерінде диод кернеуін өлшеу арқылы жүзеге асыруға болады. Бұл кездердегі диод тогын амперметр арқылы өлшеп немесе

.

(1.1)

өрнегімен есептеп анықтауға болады.

Диодтың қосылым бағытын өзгертіп, оның кері бағыттағы сипаттамасын да айтылған әдіспен алуға болады.

Диод сипаттамасын бұл айтылған әдістен тезірек және аса ыңғайлы жолмен – осциллографты характериограф режимінде пайдалану арқылы оның экранында тікелей шығарып алуға болады. Бұнда осциллографтың көлденең ауытқытушы пластиналарына диодтағы кернеу, ал тік ауытқытушы пластиналарына кедергісі 1 Ом резистордан, немесе токты кернеуге түрлендіргіштен алынған кернеу беріледі. Кедергісі 1 Ом резистордағы кернеу сандық мәні жағынан диодтағы токқа тең болғандықтан, тік ось бойынша тікелей ток мәнін оқуға болады.

Диодқа нақтылы ығыстыру кернеуімен қатар айнымалы сигнал да берілуі мүмкін. Бұл жағдайда диод, сипаттаманың жұмыс нүктесіндегі еңкіштігімен анықталатын, динамикалық кедергісімен сипатталады.

Диодтың кеңірек қолданылатын аймағының бірі – айнымалы токты түзеткіш тізбектер арқылы тұрақты токқа түрлендіру. Түзеткіштің жұмысын түсіндіру үшін идеалды диод жөніндегі ұғымды пайдалану ыңғайлы келеді. Айнымалы токтың жарты периодында диод тура ығысады да, диодты идеалды деп санасақ, ол тізбектің тікелей тұйықталған бөлігі сияқты болады. Тізбектің бұндай бөлігінде кернеу түсімі болмайтындықтан, кіріс кернеуі тізбек шығысына, яғни жүктемелік кедергіге, толықтай жіберіледі. Егер диод идеалды болмаса, онда ол кедергіге ұқсайды, сондықтан кіріс кернеуінің бір бөлігі ғана тізбек шығысына жіберіледі. Айнымалы токтың екінші жарты периодында диод кері ығысады, сондықтан диод тізбектің ажыратылған бөлігі сияқты болады да, тізбек шығысына ешқандай кернеу жіберілмейді. Егер диод идеалды болмаса, онда ол жоғары кедергілі резисторға ұқсайды, сондықтан тізбек шығысына кіріс кернеуінің шамалы бөлігі ғана жіберіледі. Айтылғанды осциллограф арқылы бақылауға болады.

Жартыпериодты түзеткіштің шығыс кернеуінің орташа мәні (тұрақты құраушысы)

(1.2)

формуласы бойынша анықталады, ал қоспериодты түзеткіш үшін ол екі есе жоғары юолады.

Стабилитрондар кері тесілім аймағында істеуге арналған. Диод кері ығысқан кезде, ол арқылы, косалқы тасымалдаушылардан туған, өте аз мөлшерлі ток жүреді.  Кері байланыс кернеу белгілі бір шамаға дейін көтерілгенде диод тесілімі туады. Тесілім кезінде ток өте тез өседі, бірақ диодтағы кернеу түсімі айтарлықтай өзгермейді. Стабилитрондар тиянақты кернеу көзін құруға және кернеу тиянақтандырғыштарында пайдаланылады.

Стабилитронды резистор арқылы тұрақты кернеу көзіне жалғап, параметрлік тиянақтандырғыштың қарапайым сұлбасын құруға болады. Стабилитрон тогын, диодтағы сияқты, резистордағы кернеуді есептеу арқылы, яғни (1.1) формуласымен анықтауға болады.

Стабилитронның дифференциалды кедергісі, диодтағы сияқты, оның вольтамперлік сипаттамасының еңкіштігімен есептеледі.

        1.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

1.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда D1 диоды орналасқан тізбекті табыңыз. Мультиметрді сұлбаға амперметр ретінде қосыңыз (1.1-сурет). Диодтағы кернеуді осциллографтың 1-арнасы арқылы өлшеуге болады. Бұл кернеудің өлшену дәлдігін көтеру үшін мультиметр пайдаланған дұрыс.

1.1 Сурет

1.2 Сурет

Зертханалық қондырғының қорек көзін қосыңыз. Диодтың тура ығыстырым кернеуінің 1.1-кестеде келтірілген мәндерін PS-1 қорек көзінің потенциометрі арқылы қойып, өлшенген шамаларлы кестеге жазыңыз.

1.1 К е с т е

VF, V

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

IF, mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сұлбаны диодтың кері байланыс ығыстырымын зерттеу үшін, оны 1.2-суретке сәйкесті өзгертіңіз.

Диодтың кері ығыстырылымына PS-2 қорек көзінің потенциометрімен реттеу арқылы әр түрлі мәндер қойып, өлшенген шамаларды 1.2-кестеге жазыңыз.

1.2 К е с т е

VR, V

0

-1

-5

-10

IR, μA

 

 

 

 

Диодтың тура және кері байланыс ығыстырылымындағы ток өлшемдерінің айырмашылығына байланысты, диод  сипаттамасының сәйкесті IF = f (VF) и IR = f (VR) бөліктерін әр түрлі масштабта салу керек.

1.2.1.2 бөліміне. Салынған диод сипаттамасы арқылы оның шектеме кернеуінің VD мәнін, онымен қатар диодтың тура ығыстырым кернеуінің VF = 0.5 V и VF = 0.65 V мәндеріндегі статикалық RF және динамикалық RD кедергілерін есептеңіз.

1.2.1.3-бөліміне. Платада D2 диоды орналасқан тізбекті табыңыз. Сигнал генераторын амплитудасы 2 V, жиілігі 200 Hz синусоидалы сигнал шығаруға қойып, оны Vin ұштықтарына жалғаңыз. Осциллографтың 2-арнасын Vin кернеуін өлшеуге, ал 1-арнасын R3 жүктемесіндегі кернеуді өлшеуге жалғаңыз (1.3-сурет).

1.3 Сурет

Зертханалық қондырғының қорек көзін қосыңыз. Тізбектің кіріс және шығыс кернеулерінің түрін бірдей масштабпен қарастырып, оларды жұмыс дәптеріне сызып алыңыз. (Бұны осциллограф экранындағы кескінді сәйкесті мүмкіндікті қалталық телефон арқылы суретке түсіруге болады.) Сигнал амплитудаларының айырмашылығына көңіл бөліңіз және оның себебін түсіндіріңіз.

1.2.1.4-бөліміне. Платада D3 стабилитроны орналасқан тізбекті табыңыз. R6 резисторын реттелмелі PS-1 қорек көзіне жалғаңыз (1.4-сурет). Осциллографтың 1-арнасын PS-1 шықпаларына, ал 2-арнасын диодқа қосыңыз.

1.4 Сурет

Зертханалық қондырғының қорек көзін қосыңыз. 1.3-кестеде келтірілген  PS-1 кернеуінің мәндерін қойып, Vz кернеуін өлшеңіз де, оларды кестеге енгізіңіз.

1.3 К е с т е

Vin, V

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Vz, V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iz, mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стабилитрондағы ток мәнін кіріс кернеуінің 1.3-кестеде берілген мәндерінде Ом заңы арқылы  есептеңіз (R6=150 Ohm).

Стабилитрон сипаттамасын Iz = f (Vz) салыңыз. Бұл сипаттама арқылы стабилитронның тиянақтандыру кернеуін және оның дифференциалды кедергісін анықтаңыз.

Жұмыс тапсырмасының Electronics Workbench бағдарламалық ортасында орындалатын келесі бөлімдеріне кірісер алдында, бұл жүйедегі сұлба дайындау тәртібімен танысыңыз (1.4.3 бөлімін қара).

1.2.2.1-бөліміне. Диод сипаттамасын Electronics Workbench моделдеу жүйесінде, макетте жүргізілген тәжірибедегі сияқты, тікелей өлшенімдер арқылы салуға болады. Бірақ Electronics Workbench моделдеу жүйесінің бұл сипаттаманы тезірек салуға мүмкіндігі бар.

Диод сипаттамасының тура және кері тарамдарын токты кернеуге түрлендіргіші I/U арқылы тікелей шығаруға арналған сұлбаны жинаңыз (1.5-сурет). Суретте осциллографтың қажетті қойылымдары көрсетілген. Бұндай қойылымдарды өздерің анықтауға үйрене беріңдер.

Диод сипаттамасының тура және кері байланыс тарамдарын шығарыңыз. Оның тура тарамын шығару үшін сигнал амплитудасын 20 mA, ал кері байланыс тарамы үшін 20 μA қойыңыз.

Сипаттаманың шығарылған бөліктерін Paint бағдарламасы арқылы өңдеңіз: ось аталымдарын, олардың бойындағы бөлік мәндерін, сәйкесті өлшем бірліктерін және параметрлерді анықтауға қажетті қосалқы сызбаларды салыңыз.

 

 

 

1.5 Сурет

1.2.2.2-бөліміне. Шығарылған диод сипаттамасы арқылы оның шектеме кернеуінің VD және кері тесілім кернеуінің мәндерін, диодтың тура ығыстырым кернеуінің VF = 0.625 V и VF = 0.725 V мәндеріндегі статикалық RF және динамикалық RD кедергілерін есептеңіз.

1.2.2.3 бөліміне. Диод температурасын оның қасиеттерінің терезесіндегі Analysis Setup опциясында өзгертіп, оның сәйкесті сипаттамасын шығарыңыз.

1.2.2.4 бөліміне. Стабилитронның сипаттамасын, осциллограф экранында диод зерттелімінде пайдаланылған тәсілмен тікелей шығаруға болады (1.6-сурет).  Қарастырылушы стабилитронның сипаттамасын шығару үшін кіріс сигналының амплитудасын 10 V қойыңыз.

1.6 Сурет

1.4.3     Electronics Workbench моделдеу жүйесінде сұлба дайындау тәртібі

Сұлба құру процесi жұмыс алаңына алдын ала дайындалған сұлба бойынша программа қорларынан алынған бөлiктемелердi орналастырудан басталады. Қажеттi қор жинағын ашу үшiн, сәйкестi кескiнге жүгiрпек бағыттамасын әкелiп, оның сол жақ түймесiн бiр рет басу керек. Одан кейiн сұлба құруға қажеттi бөлiктеме белгiсi (символы) жинақтан бағдарламаның жұмыс алаңына сол жақ түймесi басылған жүгiртпек қозғалысымен шыға-рылады. Бөлiктеме параметрлерiн (резистор кедергiсiн, сигнал көзiнiң кернеуi мен жиiлiгiн және т.б.) өзгерту үшiн оның сызба кескiндiк белгiсiн жүгiртпекпен қос сыртылдату керек те, одан кейiн ашылған терезеде өзгерiстер енгiзiп, таңдалымды OK түймешегiн немесе Enter түймесiн басу арқылы құптау керек. Осы кезеңде тексерiм нүктелерi мен өлшеу-бақылау аспаптарының орналастырылатын орындарын алдын ала ескеру керек.

Бөлiктемелер орналастырылғаннан кейiн олардың шықпаларының өткiзгiш сымдармен өзара жалғануы жүзеге асырылады. Бұнда бөлiктеме шықпасына бiр сым ғана жалғауға болатынын ескеру керек. Жалғама жүргiзу үшiн жүгiртпек бағыттамасы бөлiктеме шықпасына жуықтатылып, нүкте түрiндегi жалғау түйiнi көрiнiп шыққанда сол жақ түйме басылып, одан шығарылған сым келесi бөлiктеме шықпасына осындай түйiн шыққанша тартылады да, одан кейiн жүгiртпек түймесi босатылады, нәтижесiнде қажеттi жалғаным пайда болады. Егер бөлiктеме шықпасын сұлбада бұрын тұрған сымға қосу керек болса, онда бөлiктеме шықпасынан шығарылған сым қажеттi сымға жуықтатылады да, жалғау нүктесi шыққјаннан кейiн жүгiртпек түймесi босатылады. Бөлiктеменi бұрын тұрған сымға оның үстiне қою арқылы да, яғни оны сымға жуықтатып, сосын жүгiрпек түймесiн босатып жалғауға болады.

Сұлбадан сыртқы шықпалар шығаруға болады. Ол үшiн Basic қорынан нүкте (жалғама символы) алынып, жұмыс алаңына шығарылады да, одан кейiн ол сұлбаға жалғастырылады. Екi сымды өзара жалғастыру қажет болса да осылай iстеуге болады. Нүкте қараюы үшiн (басында ол қызыл түстi болады), жүгiртпектi жұмыс алаңының бос жерiнде сыртылдату керек. Егер бұл нүкте өткiзгiш сымға шындығында жалғанған болса, онда ол қара түске боянады. Егер оның үстiнде сым iзi көрiнiп тұрған болса, онда жалғаныстың болмағаны, яғни нүктенi қайтадан орналастыру керек. Егер сұлбадағы жалғанысты үзу керек болса, бағыттама бөлiктеме шықпасына немесе жалғама түйiнге әкелiнедi де, түйiн көрiнгенде жүгiртпектiң сол жақ түймесi басылып, жалғастыру сымы жұмыс алаңының бос жерiне апарылыды, одан кейiн түйме босатылады.

Жалғама түйiнiн өткiзгiш сымдарын қосу үшiн ғана емес, әр түрлi жазбалар енгiзуге де (мысалы, өткiзгiш сымдағы ток шамасын, оның атқарар қызметiн көрсетуге және т.б.) пайдалануға болады. Ол үшiн нүктенi қос сыртылдатып, ашылған терезеде қажеттi жазба енгiзiлу керек. Бұл кезде, қажеттi мөлшерде бос орын қалдыру арқылы жазбаны оңға ығыстыруға болады. Осындай тәртiптi бөлiктеменiң орналастырылу белгiлемесi (мысалы С1, R10) жанындағы өткiзгiш сымның немесе сұлбаның басқа элементтерiнiң үстiне түскен жағдайда да пайдалануға болады.

Егер өткiзгiш сымының бiр бөлiгiн ығыстыру қажет болса, онда оған көрсеткiш әкелiнiп, жүгiрпектiң сол жақ түймесi басылады да, вертикаль немесе горизонталь жазықтықта қосарланған бағыттама пайда болғаннан кейiн қажеттi ығыстыру iске асырылады.

Сұлбаға өлшеу-тексеру аспаптарын қосу  да осындай тәртiппен жүргiзiледi.

Осциллограф немесе логикалық    талдауыш   сияқты приборлардың жалғанған өткiзгiш сымдарының түстерi сәйкестi осциллограмма түсiн анықтайтын болғандықтан, олардың сұлбаға жалғанымдарының түрлi түстi сымдармен жүргiзiлгенi ыңғайлы болады. Түрлi түстi сымдарды бiрдей қызмет атқаратын сымдарды белгiлеуге ғана емес, сұлбаның әр түрлi бөлiктерiндегi сымдарға да пайдалану ыңғайлы (мысалы, буферлiк элемент алдындағы және артындағы мәлiметтер желiсiне).

Осциллограф белгiсiн қос сыртылдатумен ашылады.

Сигнал амплитудасын өлшеу үшiн осциллографтың,  Expand түймешегiн басу арқылы алынатын, кеңейтiлген  түрiн пайдалану керек. Одан кейiн көрсетiм сызықшасын уақыт осiнiң бойындағы сигналдардың максималды мәнiнде болатын жерiне әкелу керек, нәтижесiнде осы мезеттегi сигналдар мәнi (бұл жағдайда олардың амплитудалық мәнi) осциллограф экранының астындағы терезеде көрiнiп шығады (VA1 және VB1).

1.5   Сұрақтар

1. Диодтың тура және кері ығыстырылым кезіндегі тогы мен кернеуін шамасы жағынан салыстырыңыз. Олардың айырмашылығының себебі қандай?

2. Диодтың тура және кері байланыс кедергілерін мультиметрді омметр режимінде пайдаланып, өлшегенде қандай айырмашылық байқаймыз? Бұл өлшенімдер арқылы диодтың дұрыс-бұрыстығын анықтауға бола ма?

3. Диодтың шектеме кернеуі нені сипаттайды және ол қалай анықталады?

4. Диодтың тура ығыстырылым кернеуінің әр түрлі мәндерінде анықтал-ған статикалық кедергілерінің мәні жағынан айырмашылығын түсіндіріңіз.

5. Диодтың динамикалық кедергісі қалай анықталады?

6. Диод сипаттамасының температураға байланысты өзгерісін түсінді-ріңіз.

7. Диодтың түзеткіштік қасиетін түсіндіріңіз.

8. Жартыпериодты түзеткіштің кіріс және сигналдарының қандай айыр-машылығы бар?

9. Стабилитрондар қай режимде істейді және?

10. Стабилитрондар қандай жұмысқа пайдаланылады?

11. Стабилитрондар қандай параметрлермен сипатталады?

2 № 2 зертханалық жұмыс. Биполярлы транзистор

2.1   Жұмыс мақсаты:

-       транзистордың коллектор тогының база тогына тәуелділігін зерттеу;

-       транзистордың тұрақты токтық күшейту коэффициентінің (статикалық ток жіберім коэффициентінің) база тогына тәуелділігін талдау;

-       транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларын алу;

-       транзистордың айнымалы токтық күшейту коэффициентін анықтау;

-       сипаттамалары арқылы транзистордың әр түрлі жұмыс режимдерін талдау;

-       сипаттамалары арқылы транзистордың негізгі параметрлерін анықтау.

2.2   Жұмыс тапсырмасы

2.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

2.2.1.1        Транзистордың кіріс сипаттамасын салыңыз.

2.2.1.2        Транзистордың ток жіберім коэффициентін анықтаңыз.

2.2.1.3        Транзистордың ток көзі ретінде паайдаланылу мүмкіншілігін зерттеңіз.

2.2.1.4        Транзистордың база тогының әр түрлі мәндеріндегі шығыс сипаттамаларын салыңыз.

2.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

2.2.2.1        2N3904 транзисторының кіріс сипаттамасын алыңыз.

2.2.2.2        2N3904 транзисторының шығыс сипаттамаларының жинағын алыңыз.

2.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

2.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

2.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Ортақ эмиттерлі сұлбамен қосылған биполярлы транзистор статикалық ток жіберім коэффициентімен сипатталады; ол база мен коллектор токтарының өлшенген мәндері арқылы есептеледі:

.

(2.1)

Идеалды транзистор үшін β жеке-дара мәнімен сипатталады. Іс жүзіндегі транзисторларда β мәні база тогына байланысты өзгереді.

Транзистор параметрлері олардың сипаттамалары арқылы анықталады. Ортақ эмиттерлі (ОЭ) сұлбамен қосылған транзистордың дифференциалды кіріс кедергісі коллектор-эмиттер кернеуінің бекітілген нақтылы мәнінде анықталады. Оны база-эмиттер кернеуінің өсімшесінің оның тудырған база тогының өсімшесіне қатынасы түрінде анықтауға болады

.

(2.2)

Транзистордың коллектор тогының база тогы мен коллектор кернеуіне тәуелділіктері оның шығыс сипаттамаларымен көрсетіледі. Бұл тәуелділіктер сәйкесті сипаттамалық қисықтар жинағымен суреттеледі.

Транзистордың айнымалы токтық ток жіберім коэффициенті коллектор тогының өсімшесінің оны тудырған база тогының өсімшесіне қатынасы түрінде анықталады

.

(2.3)

2.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

2.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда Q1 транзисторы орналасқан тізбекті табыңыз. Мультиметрді сұлбаға, 2.1-суретте көрсетілгендей, амперметр ретінде жалғаңыз. Транзистор кірісіндегі кернеуді өлшеу үшін тізбекке осциллографтың 1-арнасын жалғаңыз.

2.1 Сурет

Зертханалық қондырғының қорек көзін қосыңыз. RV1 потенциометрі арқылы 2.1-кестеде келтірілген база тогының мәндерін қойып, база кернеуінің өлшенген сәйкесті мәндерін кестеге жазыңыз.

2.1 К е с т е

IB, μA

0

5

10

20

50

100

160

UBE, V

 

 

 

 

 

 

 

Өлшенген шамалар арқылы транзистордың кіріс сипаттамасын IВ = f (VВЕ) тәуелділігі түрінде салыңыз. Бұл сипаттама арқылы транзистордың кіріс кедергісін есептеңіз.

2.2.1.2-бөліміне. PS-1 кернеуін осциллографтың екінші арнасында өлшей отырып (2.2-сурет), оның мәнін 10 V қойыңыз.

2.2 Сурет

RV1 потенциометрі арқылы 4.2-кестеде келтірілген база тогының мәндерін қойып, коллектор кернеуінің өлшенген сәйкесті мәндерін 2.2-кестеге жазыңыз. 100 μA шамасынан асқан база тогын алу үшін 12 V қорек көзін пайдаланыңыз.

2.2 К е с т е

IB, μA

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

VCE, V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IC, mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β=IC/IB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R5 резисторына Ом заңын пайдалану арқылы, коллектор тогының сәйкесті мәндерін есептеңіз: , R5 = 470 Ohm.

Транзистордың ток жіберім коэффициентін β есептеңіз.

Транзистордың ток жіберім коэффициентінің база тогына тәуелділігін салыңыз.

2.2.1.3-бөліміне. 2.3-суретте көрсетілген сұлбаны жинап, PS-1 кернеуінің мәнін 2 V қойыңыз. RV1 потенциометрін коллектор тогы 2 mA болатындай етіп реттеңіз.

2.3 Сурет

PS-1 кернеуін 2.3-кестедегі мәндеріне сәйкесті қойып, коллектор тогын өлшеп, оларды кестеге жазыңыз.

2.3 К е с т е

PS-1, V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

IC, mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Өлшенген шамалар арқылы Транзистордың коллектор тогының қорек көзінң кернеуіне тәуелділігін IС = f(VPS-1) тәуелділігі түрінде салыңыз.

2.2.1.4-бөліміне. 2.4-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Сұлбаға кернеуі 5 V VBB қорек көзін қойыңыз. R5 резисторын жалғамамен немесе сыммен  тұйықтаңыз.

2.4 Сурет

RV1 потенциометрін база тогы 10 μA болатындай етіп қойыңыз. Амперметрді жалғамамен ауыстырып, алып тастаңыз.

PS-1 кернеуін 0.5 V қойыңыз. Амперметрді коллектор тізбегіне жалғаңыз. Коллектор тогының мәнін кестеге жазыңыз.

PS-1 кернеуін 2.4-кестеде келтірілген мәндеріне сәйкесті қойып, коллектор тогының сәйкесті мәндерін кестеге жазыңыз. RV1 резисторына тиіспеңіз.

База тогының 2.4-кестеде келтірілген мәндерін қойып, өлшеу тәжірибесін қайталаңыз.

2.4 К е с т е

 

IB, μA

10

20

40

60

80

100

IC, mA

 

 

 

UCE, V

0.5

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

База тогының мәні үшін транзистордың шығыс сипаттамасын IC = f (UCE) салыңыз. Транзистордың салынған шығыс сипаттамаларының жинағы арқылы оның үш жұмыс режимін (активті, қанығым және кесілім) анықтаңыз.

Сипаттамалардың біреуінде (тұрақты база тогында) транзистордың токжіберім коэффициентін анықтаңыз.

2.2.2.1-бөліміне. Транзистордың кіріс сипаттамасын алуға арналған сұлбаны жинаңыз (2.5-сурет). Генератор мен осциллографтың параметрлерін суретте көрсетілуіне сәйкесті қойыңыз.

Моделдеуді қосыңыз. Тізбектің кіріс және шығыс кернеулерінің түр-әлпетін бақылап, оларды жұмыс дәптеріне бірдей масштабпен көіріп алыңыз. Шығарылған сипаттаманы Paint бағдарламасы арқылы өңдеңіз: ось аталымдарын, олардың бойындағы бөлік мәндерін, сәйкесті өлшем бірліктерін және параметрлерді анықтауға қажетті қосалқы сызбаларды салыңыз.

Сипаттама арқылы транзистордың кіріс кедергісін анықтаңыз.

2.2.2.2-бөліміне. Транзистордың шығыс сипаттамасын алуға арналған сұлбаны жинаңыз (2.6-сурет). Генератор мен осциллографтың параметрлерін суретте көрсетілуіне сәйкесті қойыңыз.

 

2.5 Сурет

2.6 Сурет

2.4-кестеде келтірілген база тогының әрбір мәні үшін транзистордың шығыс сипаттамасын алыңыз. Алынған сипаттамаларды Paint бағдарламасында бірінің үстіне бірін орналастыру арқылы жинау ыңғайлы болады.

Сипаттамалар арқылы транзистордың шығыс кедергісін және ток жіберім коэффициентін анықтаңыз.

2.5   Сұрақтар

1. Биполярлы транзистордың токтары қандай қарым-қатынастармен байланысқан?

2. Биполярлы транзистор қандай параметрлермен сипатталады және олар қалай анықталады?

3. Транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларын Electronics Workbench бағдарламасында тікелей алу принципін түсіндіріңіз.

3 № 3 зертханалық жұмыс. Өрістік транзистор

3.1   Жұмыс мақсаты:

-       өрістік транзистордың ағыс сипаттамаларын салу;

-       өрістік транзистордың жіберім сипаттамаларын салу;

-       өрістік транзистордың арнасының кедергісін анықтау;

-       өрістік транзисторды аттенюатор ретінде қолдану;

-       өрістік транзистордың өткізім кедергісін анықтау.

3.2   Жұмыс тапсырмасы

3.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

3.2.1.1        Өрістік транзистордың ағыс сипаттамаларын зерттеңіз.

3.2.1.2        Өрістік транзистордың жіберім сипаттамаларын зерттеңіз.

3.2.1.3        Өрістік транзистордың арнасының кедергісін анықтаңыз.

3.2.1.4        Өрістік транзистордың аттенюатор сұлбасындағы жұмысын зерттеңіз.

3.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

3.2.2.1        J2N3922 өрістік транзисторының жіберім сипаттамасын алыңыз.

3.2.2.2        J2N3922 өрістік транзисторының ағыс сипаттамаларын алыңыз.

3.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

3.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

3.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Өрістік транзистордың іс-әрекеті екі түрлі сипатта көрінеді. Оның ағыс-құйыс кернеуінің UDS төменгі мәндерінде (тәжірибеде n-арналы транзистор пайдаланылады) транзистордың арна кедергісі UDS тиянақты бір мөлшерінде қалады. UDS кернеуінің UP мәнінен жоғарырақ мәндерінде транзистордың ағыс тогының мәні өзгермейді. Бірінші құбылыс – басқарылмалы кедергі ретінде, ал екіншісі күшейткіштерде немесе ток көздерінде пайдаланылады.

3.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

3.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда 3.1-суретте келтірілген тізбекті табыңыз. Сұлбаға амперметрді жалғап, көрсетілген жалғамаларды орналастырыңыз.

3.1 Сурет

PS-2 қорек көзін реттеу арқылы жаппа-құйыс кернеуін UGS = 0 қойыңыз. PS-1 қорек көзін реттеу арқылы қойылатын, ағыс-құйыс UDS кернеуінің әр түрлі мәндеріндегі ағыс тогының мәнін 3.1-кестеге жазып алыңыз.

Тәжірибені кестеде келтірілген барлық UGS мәндерінде қайталаңыз.

Өлшенген деректер арқылы транзистордың ағыс сипаттамаларын ағыс тогының ағыс-құйыс кернеуіне тәуелділігі ID = f (UDS) түрінде салыңыз. UGS = 0 жағдайына салынған сипаттама арқылы сипаттаманың иілім кернеуінің мәнін UP және осы кездегі арна тогын IDSS анықтаңыз.

3.1 К е с т е

UGS, V

UDS, V

0

0.1

0.25

0.5

1.0

2.0

5

10

ID, mA

0

 

 

 

 

 

 

 

 

–0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

–1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

–1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

–3

 

 

 

 

 

 

 

 

 3.3.1.2-бөліміне. Өлшенген деректер арқылы UDS кернеуінің үш мәнінде (0.1 V, 1 V и 10 V) транзистордың жіберім сипаттамаларын ағыс тогының ағыс-құйыс кернеуіне тәуелділігі ID = f (UGS) түрінде салыңыз. Салынған сипаттамалар арқылы UDS кернеуінің әрбір мәні үшін кесілім кернеуін UGS(OFF) және максималды ағыс тогын IDSS анықтаңыз.

3.2.1.3-бөліміне. 3.2-суреттегі, арна кедергісін RDS анықтуға арналған, сұлбаны жинап, PS-1 қорек көзінің кернеуін 1 V қойыңыз. Ағыс кернеуін UDS өлшеп, оны 3.2-кестеге жазып алыңыз.

3.2 Сурет

3.2 К е с т е

VPS-1, V

VDS, mV

RDS(on), Ohm

1

 

 

2

 

 

RDS(ON) кедергісін есептеңіз

бұндағы R3 =10 kOhm.

PS-1 қорек көзінің кернеуін 2 V шамасына өзгертіп, өлшемелер мен есептемелерді қайталаңыз. RDS(ON) кедергісінің шамасы өзгерді ме? Неге UDS кернеуінің мәні төмен болу керек?

3.2.1.4-бөліміне. Аттенюатор сұлбасын (рис. 3.3-сурет) жинап, оның кірісіне генераторды жалғаңыз. Оны синусоидалы сигнал қалыптастыру режиміне қойып, бұл сигналдың жиілігін 1 kHz, амплитудасын 100 mV және ығыстырылымын 100 mV мәндерінде тиянақтаңыз.

UGS кернеуінің 3.3-кестеде келтірілген мәндерін қойып, аттенюатордың кірісі мен шығысындағы кернеу мәндерін өлшеп, жазып алыңыз. UDS сызықты өзгере ме?

UIN мәнін 1.5 V шамасына дейін өсіріп, ығыстырылымын 1.5 V қойыңыз. UGS мәнін 0 V пен –5 V арасында өзгерте отырып, шығыс сигналының UDS өзгерісін бақылаңыз. Бұл кезде туған бұзылыс себептерін түсіндіріңіз.

3.3 Сурет

3.3 К е с т е

VGS, V

Vin, mV

VDS, mV

0

 

 

–1

 

 

–2

 

 

–3

 

 

–4

 

 

–5

 

 

3.2.2.1-бөліміне. 3.4-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Генератор сигналының амплитудасын 2 V қойыңыз. Әр түрлі UDS (1.5 V, 1.0 V, 0.5 V, 0.2 V) мәндерінде сипаттама шығарып, оларды көшіріп алыңыз.

Транзистордың алынған сипаттамалары арқылы оның негізгі параметрлерін анықтаңыз.

 

3.4 Сурет

3.2.2.1-бөліміне. 3.5-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Әр түрлі UGS (0.7 V, 0.4 V, 0.2 V, 0 V) мәндерінде сипаттама шығарып, оларды көшіріп алыңыз.

 

3.5 Сурет

3.5   Сұрақтар

1. p-n-ауыспамен басқарылушы өрістік транзистордың құрылымын және жұмыс принципін түсіндіріңіз.

2. Өрістік транзистордың іс-әрекеті қандай сипаттамалармен суреттеледі? Оларды көрсетіңіз.

3. Өрістік транзистор қандай параметрлермен сипатталады және олар қалай анықталады?

4. Өрістік транзисторларды неге реттелмелі кедергілер ретінде пайдалануға болады?

5. МДШ-транзистордың құрылымын және жұмыс принципін түсіндіріңіз.

4 № 4 зертханалық жұмыс. Транзисторлы күшейту каскады

4.1   Жұмыс мақсаты:

-       күшейту каскадындағы транзистордың жұмыс режимін анықтау;

-       транзисторлы каскадтың негізгі параметрлерін тәжірибе жүзінде анықтау.

4.2   Жұмыс тапсырмасы

4.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

4.2.1.1        Күшейту каскадының бұзылыссыз істеуін қамтамасыз ететін, ондағы транзистордың тұрақты токтық жұмыс нүктесін қойыңыз. 

4.2.1.2        Жұмыс нүктесінің өзгерісінің күшейту каскадының сипаттамаларына әсерін талдаңыз.

4.2.1.3        Күшейткіштің айнымалы сигналды күшейтуін зерттеңіз.

4.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

4.2.2.1        Транзистордың жұмыс нүктесін есептеп, қойыңыз.

4.2.2.2        Күшейткіштің, ондағы транзистордың әр түрлі жұмыс режиміндегі, айнымалы сигналды күшейту сипатын зерттеңіз.

4.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

4.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

4.4.1.  Теориядан қысқаша мәлімет

Күшейткіш қасиеттері тұрақты токтық жұмыс нүктесін таңдау арқылы анықталады. Күшейту каскадының істеп тұрған жұмыс режимін транзистордың шығыс сипаттамаларының жинағында оның жүктемелік сызығын сызу арқылы анықтауға болады.

Күшейту каскадындағы транзистордың жұмыс нүктесін тиянақтаудың іс жүзінде кең таралған тәсілінің бірі – кернеу бөлгішін пайдалану (4.1-сурет).

4.1 Сурет

Коллектор тогы күшейту режимінде жүктемелік сызықтың теңдеуімен суреттеледі

.

(4.1)

База тогы

(4.2)

өрнегімен сипатталады.

Коллектор тогы мен эмиттер тогы

(4.3)

өрнегімен байланысқан.

Транзистордың базасындағы кернеу

(4.4)

өрнегімен анықталады.

Жұмыс нүктесі жүктемелік сызық пен транзистордың шығыс сипаттамасының қиылысымен анықталады. R1 и R2 кедергілерінің белгілі мәндерінде транзистордың база тогы

(4.5)

өрнегімен анықталады.

Егер   болса, онда RЭКВ шамасын және тұрақты токтық жұмыс режиміндегі транзистордың базасындағы кернеуді есептеуге

,        

(4.6)

өрнектерін пайдалануға болады.

Эмиттер тогы Ом заңымен анықталады

.

(4.7)

Коллектор мен эмиттер арасындағы кернеу мәні Кирхгоф заңы бойынша есептеледі

.

(4.8)

Күшейткіштен симметриялы айнымалы шығыс сигналын алу үшін, оның коллекторындағы кернеу VCE шамамен коллектор тізбегіндегі қорек көзінің кернеуінің жартысындай болу керек.

Күшейту каскадының кернеулік күшейту коэффициенті шығыс сигналы мен кіріс сигналының амплитудаларының қатынасымен анықталады

.

(4.9)

Күшейткіштің айнымалы токтық кіріс кедергісі кіріс кернеуі мен кіріс тогының амплитудаларының қатынасы түрінде анықталады

.

(4.10)

Күшейткіштің дифференциалды шығыс кедергісінің Rout мәні оның толық ажыратылған  жағдайдағы (режим холостого хода) шығыс кернеуі Uхх (оны кедергісі 200 kOhm шамасынан асқан жүктеме кедергісіндегі кернеу түсімі ретінде өлшеуге болады) мен нақтылы RL мәнді жүктеме кедергісінде өлшенген кернеу түсімі арқылы

.

(4.11)

өрнегін Rout шамасына байланысты шешу арқылы табылады.  кедергісін жүктеме тізбегіндегі үзіліс деп санауға болады.

Қанығым режимі өте аз мәнді UCE кернеу түсімімен сипатталады. Кесілім режимінде коллектор тогы нольге тең болады да, RC резисторында кернеу түсімін тудырмайды. Демек, кесілім режимінде UCE кернеуі максималды болады да, ол қорек көзінің кернеуіне тең болады.

4.4.2.  Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

1.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда Q4 транзисторы орналасқан тізбекті табыңыз. 4.2-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. PS-1 қорек көзінің кернеуін 10 V қойыңыз. RV3 потенциометрін реттеу арқылы коллектор кернеуін бұл тізбектегі қорек көзінің кернеуінің жартысының шамасында, яғни VCE = 5 V шамасында қойыңыз.

4.2 Сурет

4.1-кестеде келтірілген шамалардың мәндерін өлшеп, жазып алыңыз. 

4.1 К е с т е

Өлшенімдер

VBE, V

VCE, V

VR16 = VE, V

VR13, V

 

 

 

 

Өлшенген деректер арқылы 4.2-кестедегі шамалардың мәндерін есептеңіз.

4.2 К е с т е

Есептемелер

, mA

R14 = 4.7 KOhm

, μA

R13 = 22 KOhm

 

 

 

 4.2.1.2-бөліміне. RV3 қойылымын ұлғайтып-кемітіп өзгертіңіз. Сәйкесті өлшенімдер жүргізу арқылы, RV3 параметрінің өзгерісінің VC мен VCE шамаларына әсерін бақылап, бақыламаларыңызды жазып алыңыз. Бақыланған өзгеріс себептерін түсіндіріңіз.  

RV3 потенциометрін реттеу арқылы VCE = 5 V шамасын қайта қойыңыз. VC мен VR14 кернеулерін өлшеп, жазып алыңыз. Өлшенім нәтижелері жөнінде қорытынды шығарыңыз.

4.2.1.3-бөліміне. 4.3-суретте көрсетілген сұлбаны жинап, оның кірісіне генератор жалғаңыз. Оны 2 kHz жиілікті синусоидалы сигнал қалыптастыру режиміне қойыңыз.

4.3 Сурет

Генераторды уақытша ажыратыңыз. RV3 потенциометрін VCE = 5 V болатын жағдайға қойып, одан кейін генератор жалғанымын бұрынғы қалпына қайта келтіріңіз. Генератордың шығыс сигналын коллекторда амплитудасы 2 V бұзылыссыз сигнал шығарылатындай етіп реттеңіз.

Айнымалы сигналды кернеулік күшейту коэффициентін әр түрлі RL мәндерінде есептеп, нәтижесін 4.3-кестеге жазып алыңыз. Сигналдардың түрін салып алыңыз.

4.3 К е с т е

RL

KV

KI

KP

4.7 kOhm

 

 

 

680 Ohm

 

 

 

Токтық күшейту коэффициентін есептеңіз

. Бұндағы  (транзистордың базалық кедергісін елемегенде). R13 = 22 kOhm, ал R12 мәні өлшену керек. .

Қуаттық күшейту коэффициентін токтық және кернеулік күшейту коэффициенттерінің мәндері арқылы есептеңіз: .

С2 конденсаторын ажыратып, кернеулік күшейту коэффициентінің өзгеріс сипатын байқаңыз.

Генераторды ажыратып, RV3 потенциометрін VCE = 8 V болатындай етіп қойыңыз да, бұдан кейін генератор жалғанымын қалпына келтіріңіз. Сигнал түрін сызып алыңыз. Бұзылыс себебін түсіндіріңіз.

Мына сұраққа жауап беріңіз: Транзистор қарқынды режимнен шыққан жоқ па? Шыққан болса, онда ол қай режимде тұр?

Генераторды ажыратып, RV3 потенциометрін VCE = 2.5 V болатындай етіп қойыңыз. Егер RV3 өзгерілімінің кеңістігі оған жетпесе, онда R11 резисторын жалғамамен тұйықтаңыз. Генератор жалғанымын қалпына келтіріңіз. Генераторды бұзылыссыз сигнал алу жағдайына қойыңыз. Сигнал түрін сызып алыңыз. Бұзылыс себебін түсіндіріңіз. Транзистор қай режимде тұр?

Тәжірибені 4.7 кOhm коллекторлық кедергі орнына 680 Ohm кедергі қойып (R14 жалғамасын R15 кедергісіне ауыстыру арқылы), қайталаңыз. Егер RV3 өзгерілімінің кеңістігі қажетті жұмыс нүктесін қоюға жетпесе, онда R11 резисторын жалғамамен тұйықтаңыз.

4.2.2.1-бөліміне. Транзистордың тұрақты токтық жұмыс нүктесін кернеу бөлгіші арқылы қою сұлбасын жинаңыз (4.4-сурет).

Сұлбаны іске қосып, өлшенім нәтижелерін 4.4-кестеге жазып алыңыз. Ток жіберім коэффициентін β есептеңіз.

Кернеу бөлгіші арқылы алынатын транзистор базасындағы кернеу мәнін UB есептеңіз. Бұл шама арқылы, UBE0 = 0.7 V болатынын ескере отырып, эмиттер тогын және транзистор токтарының қарым-қатынасы арқылы коллектор тогын есептеңіз. Есептелген эмиттер мен коллектор токтарының мәндері арқылы коллектор менэмиттер арасындағы кернеу мәнін UCE есептеңіз. Есептеме нәтижелерін кестеге жазып алыңыз. өлшенген және есептелген шамалардың мәндерін салыстырыңыз.

R1 кедергісінің мәнін, Транзисторды қанығым және кесілім режимдеріне ауыстыратындай етіп өзгертіңіз. Өлшенім нәтижелерін 4.4-кестеге жазып алыңыз.

 

4.4 Сурет

4.4 К е с т е

Режим

R1, kOhm

UB, V

UCE, V

IB, μA

IC, mA

IE, mA

β

қарқынды

 

 

 

 

 

 

 

қарқ.есепт

 

 

 

 

 

 

 

қанығым

 

 

 

 

 

 

 

кесілім

 

 

 

 

 

 

 

4.2.2.2-бөліміне. 4.5-суреттегі сұлбаны жинап, оны іске қосыңыз. Кіріс және шығыс сигналдарының түрін сызып алыңыз.

Кіріс және шығыс сигналдарының амплитудасын анықтап, алынған нәтижелер арқылы күшейткіштің кернеулік күшейту коэффициентін есептеңіз. Нәтижені 4.5-кестеге жазып алыңыз.

4.5 К е с т е

RL

Uin, V

Uout, V

KV

Rout

200 kOhm

 

 

 

 

2 kOhm

 

 

 

Жүктемені өзгертіп (RL = 2 kOhm), кіріс және шығыс сигналдарының амплитудаларының өлшенген мәндері арқылы күшейткіштің кернеулік күшейту коэффициентінің жаңа мәнін есептеңіз.

Жүктеменің екі түрлі мәніндегі шығыс сигналының мәндерін пайдаланып, күшейткіштің шығыс кедергісін есептеңіз.

R1 резисторының кедергісін жоғары және төмен қарай 2-3 есе өзгертіп, сәйксті осциллограммаларды салып алыңыз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

4.5 Сурет

С3 конденсаторын ажыратып, бұл жағдайдағы осциллограмманы салып алыңыз және бұнда туған өзеріс себебін түсіндіріңіз.

4.5   Сұрақтар

1. Күшейткіш каскадының құрылымын және жұмыс принципін түсіндіріңіз.

2. Күшейткіш каскады қандай параметрлермен сипатталады?

3. Күшейткіш бұзылыссыз істеуі үшін қандай шарттар орындалу керек?

4. Транзистордың тұрақты токтық жұмыс нүктесі қалай беріледі?

5. Транзистордың эмиттерлік тізбегіндегі конденсатордың ролі қандай?

6. С1 және С2 конденсаторлардың қызметі қандай?

5 № 5 зертханалық жұмыс. Күшейткіштің жиіліктік сипаттамалары

5.1   Жұмыс мақсаты:

-       күшейткіштің амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын құру;

-       шығыс күшейткішінің өркендеу уақытын анықтау;

-       сигналдың жиіліктк бұзылысын бақылау.

5.2   Жұмыс тапсырмасы

5.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

5.2.1.1        Күшейткіштің жиіліктік сипаттамасын дәстүрлі тәсілмен құрып, оған теріс кері байланыстың әсерін зерттеңіз.

5.2.1.2        Күшейткіштің шығыс сигналының өркендеу уақытын оның уақыттық диаграммасы арқылы анықтап, оған теріс кері байланыстың әсерін зерттеңіз.

5.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

5.2.2.1        Күшейткіштің жиіліктік сипаттамасын оның айнымалы токтық режимін моделдеу режимінде алып, оған күшейткіш сұлбасындағы сыйымдылық элементтерінің әсерін зерттеңіз.

5.2.2.2        Күшейткіштің шығыс сигналының өркендеу уақытын осциллографтың өлшеу мүмкіндіктерін пайдалану арқылы анықтап, оған күшейткіш сұлбасындағы сыйымдылық элементтерінің әсерін зерттеңіз.

5.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

5.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

5.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Күшейткіштердің сұлбасында сыйымдылық элементтерінің болуынан немесе олардағы бөгде сыйымдылықтардан күшейткіштерде жиіліктік бұзылыстар (басқаша айтқанда, сызықты бұзылыстар) туады. Тұрақты токтық жұмыс нүтесінің дұрыс берілмеуінен туатын бұзылыстардың қисықты бұзылыстар деп аталатынын еске түсіреміз. Күшейтіштің жиіліктік бұзылыстары әр түрлі жиілікті синусоидалы сигналдардың әр түрлі күшейтілуінен, яғни күшейту коэффициентінің бүкіл жиілік кеңістігінде тұрақты болып қалмауынан туады.

Күшейткіштің жиіліктік қасиеттері оның амплитудалы-жиіліктік сипаттамасымен (АЖС) сипатталады. Бұл сипаттама арқылы күшейткіштің өткізу жолағы және оның төменгі және жоғарғы шектері анықталады. Күшейткіштің төменгі жиіліктік аймағындағы іс-әрекетіне негізгі әсер ететіндер – ажыратушы және тұйықтаушы конденсаторлар, ал жоғарғы жиілікте – транзисторлардың сыйымдылықты қасиеттері мен сұлбаның әр түрлі бөгде сыйымдылықтары.

Күшейткіштің жиіліктік бзылыстары күрделі түрдегі сигналдардың (мысалы, тікбұрышты импульстердің) түрінің күшейткіш шығысында сәйкесті өзгермеуі арқылы, яғни кіріс және шығыс сигналдарының түрлерінің сәйкес келмеуімен көрінеді. Күшейткіштің бұл қасиеті оның кірісіне тікбұрышты синалдар берілген кездегі шығыс сигналының өркендеу уақытымен сипатталады.

5.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

5.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда Q4 транзисторы орналасқан тізбекті табыңыз. 5.1-суретте көрсетілген сүлбаны жинаңыз. PS-1 қорек көзінің кернеуін 10 V қойыңыз. RV3 потенциометрін реттеу арқылы коллектор кернеуін VCE = 5 V қойыңыз.

Генераторды жиілігі 1000 Hz синусоидалы сигнал қалыптастыруға қойып, оның амплитудасын коллекторда амплитудасы 3 V (осциллографпен өлшеу арқылы) сигнал алтындай етіп реттеңіз. Кіріс сигналының амплитудасының мәнін жазып алыңыз: Vin = ____.

Кіріс сигналының жиілігінің 5.1-кестеде келтірілген мәндерін қойып, күшейткіштің шығыс сигналының сәйкесті мәндерін кестеге жазып алыңыз. Кіріс кернеуін өзгертпеңіз.

5.1 К е с т е

F,kHz

0.02

0.1

0.2

0.5

1

2

5

10

20

50

100

U, V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ku

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алынған деректер арқылы күшейткіштің АЖС-ын Ku = f (F) тәуелділігі түрінде салып, өткізу жолағының төменгі FL және жоғарғы Fu (lower, upper) шектерін анықтаңыз. АЖС салу кезінде сызбаны ықшамдау үшін горизонталь ось бойында логарифмдік масштаб алыңыз.

Айнымалы токтық теріс кері байланысын  (ТКБ) қосу үшін С2 конденсаторын ажыратыңыз. Генератордың синусоидалы сигналының жиілігін 1000 Hz қойып, оның амплитудасын коллекторда амплитудасы 1.5 V сигнал алатындай етіп қойыңыз. Кіріс сигналының амплитудасының мәнін жазып алыңыз: Vin = ____.

5.1 Сурет

Кіріс сигналының 5.2-кестеде келтірілген мәндерінде шығыс сигналының амплитудалық мәндерін кестеге жазып алыңыз. Кіріс кернеуін өзгертпеңіз.

5.2 К е с т е

F,kHz

0.02

0.1

0.2

0.5

1

2

5

10

20

50

100

U, V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ku

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Айнымалы токтық ТКБ-ты күшейткіштің алынған деректері арқылы сәйкесті АЖС салып, оның параметрлерін анықтаңыз.

Алынған нәтижелерді салыстырып, қорытынды шығарыңыз.

5.2.1.2-бөліміне. Генераторды жиілігі 1000 Hz тікбұрышты сигнал қалыптастыруға қйып, оның амплитудасын коллекторда амплитудасы 1.5 V сигнал алатындай етіп қойыңыз. С2 конденсаторының жалғанымын қалпына келтіріңіз.

Осциллограф арқылы кіріс және шығыс сигналдарының түрлерін бақылап, оларды салып алыңыз. Шығыс сигналының уақыттық диаграммасы арқылы оның өркендеу уақытын trise (rise) анықтаңыз.

Айнымалы токтық ТКБ қосу үшін С2 конденсаторын ажыратыңыз. Генератордың синусоидалы сигналының жиілігін 1000 Hz қойып, оның амплитудасын коллекторда амплитудасы 1.5 V сигнал алатындай етіп қойыңыз.

Кіріс және шығыс сигналдарының түрлерін салып алыңыз. Айнымалы токтық ТКБ кезіндегі шығыс сигналының өркендеу уақытын trise анықтаңыз.

5.2.2.1-бөліміне. Әрине, EWb бағдарламасында АЖС салуға қажетті деректерді жоғарыда суреттелген дәстүрлі тәсілмен алуға болады, бірақ АЖС-сын айнымалы токтық талдауын моделдеу арқылы алатын жолы бар. Сонымен танысалық.

Күшейткіш сұлбасын жинаңыз (5.2-сурет). Кіріс сигналының түрінің бәрі бір, әйтеуір біреуі болса болды. Осциллографтың да қажеті жоқ, ол келесі тәжірибе үшін қойылған.

5. 2 Сурет

Алдымен сұлбада оның түйіндерінің аттарының (Show nodes) шығуын Circuit/Schematic Options командасы арқылы қамтамасыз етеміз. Бұдан кейін Analysis/AC Frequency командасы арқылы диалог терезесін шығарып, онда сұлбаның талдауға арналған түйінін таңдаймыз, талдау параметрлерін қоямыз да, сосын моделдеуді (Simulate) қосамыз. Ақырында талдау нәтижесі, яғни зерттелуші құрылғының АЖС-ы шығады.

Күшейткіш сұлбасындағы конденсаторлардың оның жиіліктік сипаттамаларына әсерін олардың параметрлерін өзгертіп, сыйымдылықтың әрбір жаңа мәніне сәйкесті АЖС алу арқылы зерттеуге болады. Бірақ Electronics Workbench моделдеу жүйесінің, параметрлік талдау ұйымдастыру арқылы, бұндай зерттемені тез жүргізуге мүмкіндік береді. Ол үшін Analysis/Parameter Sweep командасы арқылы сәйкесті диалог терезесін шығарып, онда сұлбаның талдауға арналған түйінін таңдаймыз, талдау түрін (AC Frequency Analysis) және зерттелуші элементті (Component) белгілейміз де, оның параметрінің өзгеру шектерін (Start value, End value) және оның өзгеріс қадамын (Increment step size) қоямыз, сосын моделдеуді (Simulate) қосамыз. Ақырында талдау нәтижесі, яғни қойылған параметрлердің шегінде нақтылы қадаммен зерттелуші құрылғының бірнеше АЖС-ы шығады.

Кіріс тізбегіндегі сыйымдылықтың күшейткіш АЖС-на әсерін зерттеуге арналған параметрлік талдау жүргізіп, алынған нәтжелерді көшіріп алып, одан сәйкесті қорытынды шығарыңыз.

Осы сияқты күшейткіш АЖС-на эмитерлік тізбектегі сыйымдылықтың әсерін зерттеңіз.

5.2.2.2-бөліміне. Күшейткіш кірісіне жиілігі 5 MHz және амплитудасы 10 mV тікбұрышты сигнал беріңіз.

Моделдеуді қосыңыз. Күшейткіштің шығыс сигналының уақыттық диграммасын салып алып, одан оның өркендеу уақытын анықтаңыз. Бұл жерде осциллографтың кеңейтілген вариантын пайдаланған ыңғайлы болады, ол уақыттық сигналдардың диаграммалары арқылы сәйкесті өлшенімдер жүргізуге көптеген мүмкіндіктер береді.

Күшейткіш сұлбасындағы конденсаторлардың сыйымдылықтарын өзгерту арқылы олардың шығыс сигналының өркендеу уақытына әсерін зерттеңіз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

5.5   Сұрақтар  

1. Күшейткіште қисықты бұзылыстардың туу себептерін түсіндіріңіз.

2. Күшейткіштегі қисықты бұзылыстардың мөлшері қандай параметрмен сипатталады?

3. Күшейткіштің шығыс сигналының жиіліктік бұзылыстары неден туады?

4. Күшейткіштің жиіліктік бұзылыстары қандай параметрмен сипатталады?

5. Күшейткіштер жиіліктік сипаттамалары бойынша қалай жіктеледі?

6. Күшейткіштің өткізу жолағы қалай анықталады?

7. Күшейткіштің шығыс сигналының өркендеу уақыты қалай анықталады?

8. Күшейткіш сұлбасындағы С1 және С2 конденсаторларының қызметі қандай?

9. Күшейткіш сұлбасындағы С3 конденсаторы қандай қызмет атқарады?

6 № 6 зертханалық жұмыс. Эмиттерлік қайталауыш

6.1   Жұмыс мақсаты:

-       эмиттерлік қайталауыштың күшейту коэффицентін тәжірибелік деректер арқылы анықтау;

-       эмиттерлік қайталауыштың кіріс және шығыс кедергілерін анықтау;

-       эмиттерлік қайталауышты кернеу тиянақтандырғышында пайдалану және тиянақтандыру коэффициентін анықтау;

-       екітактілі күшейткіштерді зерттеу.

6.2   Жұмыс тапсырмасы

6.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

6.2.1.1        Эмиттерлік қайталауыштың жұмысын зерттеңіз.

6.2.1.2        Эмиттерлік қайталауышты кернеу тиянақтандырғышында пайдалану мүмкіншіліктерін зерттеңіз.

6.2.1.3        Екітактілі күшейткіштің жұмысын зерттеңіз.

6.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

6.2.2.1        Эмиттерлік қайталауыштың жұмысын моделдеу арқылы  зерттеңіз.

6.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

6.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

6.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Ортақ коллекторлы (ОК) күшейткіштің немесе эмиттерлік қайталауыштың сұлбасы 6.1-суретте келтірілген. ОК күшейткіштің кернеулік күшейту коэффициенті

.

(6.1)

өрнегімен анықталады.

Әдетте транзистордың эмиттерлік ауыспасының кедергісінің re мәні RE кедергісімен салыстырғанда өте аз болатындықтан, бұл өрнектен ОК каскадтың күшейту коэффициентінің 1 шамасында болатыны көрініп тұр. Осы қасиетіне қарай бұндай каскад эмиттерлік қайталауыш деп аталады. Күшейткіштің айнымалы токтық кіріс кедергісі rin  тәжірибе жүзінде синусоидалы кіріс кернеуі мен кіріс тогының амплитудаларының қатынасы ретінде анықталады

.

(6.2)

6.6 Сурет

Эмиттерлік қайталауыштың (emitter follower)  айнымалы токтық кіріс кедергісі rin.ef тізбек элементтерінің параметрлері арқылы

(6.3)

өрнегімен анықталады.

Бұл жерде каскадтың кіріс кедергісін анықтау үшін R1 және R2 резисторларының кедергілерін ескеру керек. Айтылғанға байланысты

.

(6.4)

Сұлбалардың есептелінуі кезінде RE кедергісіне параллель қосылатын жүктеме кедергісін де ескеру керек.

Кедергіге арналған өрнектен эмиттерлік қайталауыштың кіріс кедергісінің ОЭ каскадпен салыстырғанда жоғары болатындығын көреміз.

Жалпы жағдайда эмиттерлік қайталауыштың шығыс кедергісі оның кірісіндегі сигнал көзінің (source) кедергісінен βАС+1 есе кем болады

.

(6.5)

Егер эмиттерлік қайталауыштың кірісіндегі сигнал көзінің кедергісі RS елеусіз аз болса, онда эмиттерлік қайталауыштың шығыс кедергісі база-эмиттер ауыспасының дифференциалды кедергісіне тең болады

.

(6.6)

Кірістегі сигнал көзінің кедергісінің RS аса жоғары болған жағдайында (βАС + RE шамасымен салыстырарлықтай), RЕ кедергісі эмиттерлік қайталауыш-тың анықталған шығыс кедергісіне параллель қосылымы ретінде ескерілуі керек.

Тәжірибе жүзінде каскадтың шығыс кедергісін екі өлшенім нәтижелері арқылы анықтауға болады: толық ажыратылым кернеуінің Uхх өлшенімінің (каскад шығысына 200 kOhm шамасындағы кедергі қосылып, сондағы кернеу түсімі өлшенеді) және UL кедергілі жүктеме тұрған кездегі шығыс кернеуінің өлшенімінің. Өлшенімдер жүргізілгеннен кейін каскадтың шығыс кедергісін

(6.7)

өрнегі арқылы есептеуге болады.

Кіріс кедергісінің жоғары және шығыс кедергісінің төмен болуына байланысты ортақ коллекторлы каскад көбіне сигнал көзі мен жүктеме арасындағы келістіруші құрылғы ретінде пайдаланылады.

Екітактілі күшейткіш кезек-кезек істейтін (жарты периодта – біреуі, ал екінші  жарты периодта – екіншісі) қарама-қарсы типті транзисторлардан тұрады. Нәтижесінде күшейткіш шығысында қуаты жоғарырақ сигнал алуға мүмкіндік туады, сондықтан бұндай құрылым күшейту құрылғысының ақырғы каскадына орналастырылатын қуат күшейткішінің қызметін атқарады.

6.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

6.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-111 платасын орнатып, онда Q2 транзисторы орналасқан тізбекті табыңыз. 6.2-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. PS-1 қорек көзінің кернеуін 5 V қойыңыз. Генераторды жиілігі 2 kHz және амплитудасы 3 V үшбұрышты сигнал шығаруға қойыңыз.

Кіріс және шығыс сигналдарын қарастырып, оларды салып алыңыз.

Кіріс сигналының амплитудасының 6.1-кестеде келтірілген мәндерінде шығыс сигналының амплитудасын өлшеп, оларды кестеге жазып алыңыз. R10 = 10 kOhm орнына R17 = 100 Ohm кедергісін жалғап, өлшенімдерді қайталаңыз.

6.1 К е с т е

Uin, V

-3

-2

-1

-0.5

0

0.5

1

2

3

Uout, V(R10=10 kOhm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uout, V (R17=100 Ohm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2 Сурет

6.2.1.2-бөліміне. 6.3-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Іс жүзінде бұл, 6.4-суретте көрсетілгендей, платадағы екі блокты жалғау арқылы жүзеге асырылады.

6.3 Сурет

6.4 Сурет

PS-1 қорек көзін 9V шамасына қойыңыз. UD3 стабилитронындағы және сұлба шығысындағы (Q2 эмиттеріндегі) кернеулерді  өлшеңіз

UD3 = ___V,         Uout = ___V.

R17 = 100 Ohm кедергісін R10 = 10 kOhm орнына жалғап, өлшенімдерді қайталаңыз

UD3 = ___V,         Uout = ___V.

Тиянақтандыру коэффициентін есептеңіз

 = ____%.

1-зертханалық жұмыстағы қарапайым тиянақтандырғыштың зерттемесінде алынған нәтижемен салыстырыңыз.

6.2.1.3-бөліміне. 6.5-суретте көрсетілген сұлбаны жинап, PS-1 және PS-2 қорек көздерінің кернеуін 10 V қойыңыз. Сұлбаға Vin генераторын қосып, оны жиілігі 2 kHz және амплитудасы 3 V үшбұрышты сигнал шығаруға қойыңыз. Сигнал осциллограммаларын бақылап, оларды салып алыңыз.

6.5 Сурет

Кіріс сигналының амплитудасының 6.2-кестеде келтірілген мәндерінде шығыс сигналының амплитудасын өлшеп, оларды кестеге жазып алыңыз.

6.2 К е с т е

Uin, V

-3

-2

-1

-0.5

0

Uout, V(R10=10 kOhm)

 

 

 

 

 

Uout, V (R17=100 Ohm)

 

 

 

 

 

R17 = 100 Ohm кедергісін R10 = 10 kOhm орнына жалғап, өлшенімдерді қайталаңыз.

6.2.2.1-бөліміне. 6.5-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Генераторды жиілігі 1 kHz және амплитудасы 200 mV үшбұрышты сигнал шығаруға қойыңыз.

Сұлбаны іске қосыңыз. Кіріс және шығыс сигналдарын қарастырып, оларды салып алыңыз.

Кіріс және шығыс сигналдарының амплитудаларын өлшеңіз. Өлшенімдер нәтижелері арқылы кернеулік күшейту кэффициентін есептеңіз.

Кілт [Space] арқылы сұлба кірісінде ораластырылған RD резисторын қосып, кіріс және шығыс сигналдарының амплитудаларын өлшеңіз. Кіріс сигналының амплитудасының осы және алдыңғы бөлімдердегі өлшенімдері арқылы кіріс тогын есептеңіз. iin және uin шамалары дифференциалды кіріс кедергісін rin есептеңіз.

6.1 Сурет

Кілт арқылы резисторды тұйықтаңыз. RL резисторының номиналын 200 kOhm шамсына дейін өзгертіңіз. Бұдан кейін сұлбаны іске қосып, шығыс кернеуінің амплитудасының өленім нәтижесін жазып алыңыз. Бұл кернеу, 200 kOhm кедергісін тізбектің ажыратылымы ретінде қарастыруға болатындықтан, толық ажыратылған жағдайдағы кернеу шамасында болады. Осы кедергінің мәнін 200 Ohm шамасына дейін кемітіп, сұлбаны қайта іске қосыңыз. Жүктемедегі кернеу амплтудасын өлшеңіз. Өлшенім нәтижелері арқылы каскадтың шығыс кедергісін есептеңіз.

6.5   Сұрақтар

1. Эмиттерлік қайталауыштың синусоидалы кіріс және шығыс сигналдарының фазаларының айырымы қандай? Ол ОЭ сұлбада қалай?

2. Неге эмиттерлік қайталауыштың кернеулік күшейту коэффициентінің мәні бірден кем болады?

3. Эмиттерлік қайталауыштың шығыс кедергісінің мәні жоғары бола ма?

4. Эмиттерлік қайталауыш сұлбасының басты артықшылығы қандай?

5. Эмиттерлік қайталауыштың атқаратын негізгі қызметі қандай?

6. Екітактілі күшейткіш қалай істейді және ол қайда пайдаланылады?

7. Күшейту каскадының шығыс кедергісі іс жүзінде қалай анықталады?

7 № 7 зертханалық жұмыс. Өрістік транзисторлы күшейткіш

7.1   Жұмыс мақсаты:

-       өрістік транзисторлы күшейткіштің тұрақты токтық режимін анықтау;

-       өрістік транзисторлы күшейткіштің АЖС-ын алу және оның өткізу жолағын анықтау.

7.2   Жұмыс тапсырмасы

7.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

7.2.1.1        Өрістік транзисторлы күшейткіштің тұрақты токтық режимін анықтаңыз.

7.2.1.2        Өрістік транзисторлы күшейткіштің жиіліктік сипаттмасын зерттеңіз.

7.2.1.3        Күшейткіш жұмысна жүктеменің әсерін анықтаңыз.

7.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

7.2.2.1        Жұмыс нүктесінің күшейткіш сипаттамаларына әсерін анықтаңыз.

7.2.2.2        Күшейткіштің жиіліктік сиаттамаларын тікелей алыңыз.

7.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  плата EB-111;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       мультиметр;

-       генератор;

-       екісәулелі осциллограф;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

7.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

7.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет

Өрістік транзисторлы күшейткіш құрылымы жағынан биполярлы транзисторлы күшейткішке ұқсайды, тек қана бұнда кірісі бойынша теріс ығысым қамтамасыз ету керек болады.

Өрістік транзисторлы күшейткішті ортақ құйысты (ОҚ) немесе ортақ ағысты (ОА) сұлбамен жинауға болады. Күшейткіштің қажетті параметрлеріне жету үшін каскадталу қолданылуы және биполярлы транзисторлы күшейткіштегі сияқты қосалқы тізбектер қосылуы мүмкін.

Өрістік транзисторлы күшейткіштің күшейту коэффициенті аздау болады, бірақ оның кіріс кедергісі жоғары, шуылы төмен болады және оның сыртқы сәулеленулердің ықпал-әрекетіне сезімталдығы төменірек болады.

7.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

4.2.1.1-бөліміне. Зертханалық қондырғыға алмалы-салмалы EB-112 платасын орнатып, 7.1-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. PS-1 қорек көзінің кернеуін VDD = 12 V қойыңыз. RV1 потенциометрін реттеу арқылы ағыс кернеуін ағыс тізбегіндегі қорек көзінің жартысындай болып шығатын қылып, яғни  VD = 6 V шамасында қойыңыз.

Тұрақты токтық кернеулерді өлшеп, алынған мәндерді 7.1-кестеге жазып алыңыз.

7.1 Сурет

7.1 К е с т е

US, V

UD, V

UG, V

 

 

 

7.2.1.2-бөліміне. Айнымалы ток күшейткішінің сұлбасын (7.2-сурет) жинап, оған осциллографты (RL = RI = 10 kΩ) жалғаңыз. Кіріс генераторын амплитудасы 100 mV және жиілігі 100 kHz сигнал қалыптастыруға реттеңіз.

Кіріс және шығыс кернеулерін өлшеп, алынған мәндерді 7.2-кестеге жазып алыңыз. (Қажет болса, жоғарырақ күшейтілім алу үшін RV1 потенциометрін өзгерту арқылы ығыстырымды реттеңіз).

Генератор жиілігін 7.2-кестеде келтірілген мәндеріне сәйкесті қойып, шығыс кернеуінің алынған мәндерін жазып алыңыз. Әрбір өлшенім кезінде кіріс кернеуінің мәнінің өзгермегендігіне көз жеткізіңіз.

Әрбір өлшенім үшін күшейту коэффициентін есептеңіз AV = UOUT/UIN.

Алынған деректер арқылы күшейкіштің АЖС-ын салып, онда өткізу жолағын анықтаңыз.

7.2 Сурет

7.2 К е с т е

F, kHz

VIN, V

VOUT, V

AV

0.1

 

 

 

0.2

 

 

 

0.5

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

5

 

 

 

10

 

 

 

50

 

 

 

100

 

 

 

7.2.1.3-бөліміне. Генератор жиілігін 1 KHz қойыңыз.

RL = R1 кезінде UIN және UOUT мәндерін өлшеп, оларды 7.3-кестеге жазып алыңыз. Күшейту коэффициентін есептеңіз.

Өлшенімдерді және есептемелерді RL = R2 кезінде қайталаңыз. Жүктеме өзгерісіне байланысты туған өзгерістерді белгілеп қойыңыз.

7.3 К е с т е

RL, kΩ

VIN, V

VOUT, V

AV

RL = 1 kΩ

 

 

 

RL = 2 kΩ

 

 

 

4.2.2.1-бөліміне. Өрістік транзисторлы күшейткіштің сұлбасын жинаңыз (7.3-сурет).

7.3 Сурет

Генераторды амплитудасы 10 mV және жиілігі 1 kHz сигнал қалыптасты-руға қойыңыз. Кіріс және шығыс сигналдарының түрін қарастырып, оларды салып алыңыз. Күшейткіштің күшейту коэффициентін анықтаңыз.

Кіріс сигналының мәнін ұлғайта отырып, күшейткіштің шығыс сигналының өзгерісін бақылаңыз. Пайда болған өзгерістерді белгілеп қойыңыз.

Ығыстырымды екі жақты өзгертіп (RS = 100 Ohm  и RS = 200 Ohm), тәжірибелерді қайталаңыз. Шығыс сигналында туған өзгерістерді түсіндіріңіз.

7.2.2.2-бөліміне. Сұлбаның бастапқы параметрлерін қалпына келтіріп, айнымалы токтық талдау жүргізіңіз, яғни күшейткіш АЖС-ын алыңыз.

Алынған сипаттамадан күшейткіштің өткізу жолағын анықтаңыз.

Ажыратушы конденсаторлардың сыйымдылығын өзгертіп, күшейткіш АЖС-ының өзгерісін бақылаңыз. Пайда болған өзгерістерді түсіндіріңіз.

7.5   Сұрақтар

1. Өрістік транзисторлы күшейту каскадының құрылымын және жұмыс принципін түсіндіріңіз.

2. Күшейткіш бұзылыссыз істеуі үшін қандай шарттар қамтамасыз етілуі керек?

3. Транзистордың тұрақты токтық жұмыс нүктесінің таңдалымы күшейту каскадының шығыс сигналының түріне қалай әсер етеді?

4. Транзистордың тұрақты токтық жұмыс нүктесі қалай беріледі?

5. С1 жәнеи С2 конденсаторларының қызметі қандай?

Әдебиеттер тізімі

1. Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. – М.: Высш. шк., 1987.

2. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника / Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Радио и связь. 2003.

3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Пер. с. нем. – М.: Мир, 1982.

4. Сугано Т., Икома Т., Такэиси Ё. Введение в микроэлектронику: Пер. с яп. – М.: Мир, 1988.

5. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных устройств. Аналоговые и импульсные устройства. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

6. Шанаев О.Т. Electronic Workbench моделдеу жүйесі / қазақ және орыс тілдерінде. – Алматы, 2003.

Мазмұны

Кіріспе. 3

1 № 1 зертханалық жұмыс. Шалаөткізгішті диод. 4

2 № 2 зертханалық жұмыс. Биполярлы транзистор. 12

3 № 3 зертханалық жұмыс. Өрістік транзистор. 18

4 № 4 зертханалық жұмыс. Транзисторлы күшейту каскады.. 23

5 № 5 зертханалық жұмыс. Күшейткіштің жиіліктік сипаттамалары.. 31

6 № 6 зертханалық жұмыс. Эмиттерлік қайталауыш.. 36

7 № 7 зертханалық жұмыс. Өрістік транзисторлы күшейткіш.. 43

Әдебиеттер тізімі 47

 

Шанаев Орынғали Төлегенович