Порядок выполнения экспериментов

· Соберите цепь согласно рис. 2.7.3 и 2.7.4. В ней постоянный ток базы регулируется потенциометром 1 кОм и ограничивается постоянным сопротивлением тоже 1 кОм. Последовательно с источником переменного сигнала включен конденсатор 1 мкФ для предотвращения протекания через источник постоянного тока и токоограничивающее сопротивление 1 кОм. Диод включён для защиты эмиттерного перехода от обратного напряжения, а сопротивление 10 Ом для стабилизации характеристик транзистора. Измерение входного и выходного напряжений осуществляется осциллографом, а токов - двумя мультиметрами в режиме миллиамперметров.

· Включите осциллограф для наблюдения по двум каналам одновременно(канал I – 0,5 В/дел., канал II – 5 В/дел). Включите мультиметры для измерения постоянных токов (пределы измерения: ток базы – 2 мА, ток коллектора – 200 мА). Включите блок генераторов напряжений и установите частоту синусоидального напряжения 1 кГц, а амплитуду сначала равной нулю. Настройте осциллограф, установите и запомните положение линий нулевого сигнала.

· Изменяя напряжение смещения на базе поворотом ручки потенциометра вправо и влево, наблюдайте по осциллографу за изменением напряжения на коллекторе, а по мультиметрам за изменением токов базы и коллектора. Установите напряжение покоя U_{КЭ 0} примерно в середине диапазона его изменения.

Рис. 2.7.3

рис. 2.7.4

· Подаёте на вход усилителя синусоидальное напряжение и, регулируя его амплитуду, наблюдайте за изменением выходного сигнала. Уточните положение точки покоя так, чтобы вершины выходного сигнала начинали уплощаться одновременно.

· Установите на входе максимальный сигнал, соответствующий неискажённому напряжению на выходе, и запишите в табл. 2.7.1 токи базы и коллектора и напряжение, амплитуды входного и выходного напряжений, перерисуйте осциллограммы на рис. 2.7.5.

· Регулируя смещение в сторону зоны отсечки (закрывания транзистора), добейтесь, чтобы усиливалась точно половина периода синусоиды. Увеличьте входное напряжения до максимального значения, при котором выходной сигнал не искажается, подкорректируйте ещё раз смещение и запишите в табл. 2.7.1 параметры режима усиления в классе В. Перерисуйте кривую выходного напряжения также на рис. 2.7.5.

Примечание. I_{Б 0} ,I_{К 0} и U_{КЭ 0} измеряйте при отключённом входном сигнале!

Таблица 2.7.1

Рис. 2.7.5

· Увеличивая входной сигнал, убедитесь, что выходной сигнал принимает форму трапеции. Переключите форму входного сигнала с синусоиды на прямоугольник и убедитесь, что выходной сигнал тоже стал прямоугольным. Отключите цепь смещения и убедитесь, что выходной сигнал не изменился.

· Подберите и запишите минимальную амплитуду входного прямоугольного сигнала, при которой транзистор надёжно переходит в режим насыщения.

U_{мин.прямоуг.} = ……………………В.

Контрольные вопросы

1. Что такое область активного усиления, насыщения, отсечки?

2. Как выбирается точка покоя в классах усиления А, АВ, В, D?

3. Каковы преимущества и недостатки различных классов усиления?

Снятие статических характеристик полевого транзистора с p-n переходом

Общие сведения

Структура и условное обозначение полевых транзисторов с р-n переходом и каналами типа n и типа р показана на рис. 2.8.1а и б. На рис. 2.8.1в показан примерный вид выходных характеристик I_С(U_СИ) и стоко-затворная характеристика I_С(U_ЗИ) транзистора с каналом типа n. Три вывода транзистора обозначаются: И – исток, С – сток, З – затвор.

Рис. 2.8.1

Когда напряжение U_ЗИ равно нулю, а между стоком и истоком приложено постоянное напряжение U_СИ = U₀, по каналу протекает начальный ток стока I_С = I_нач, который обеспечивается свободными электронами, имеющимися в канале типа n. Если же между затвором и истоком приложено управляющее отрицательное напряжение, то вблизи затвора увеличивается объёмный положительный заряд, количество свободных электронов уменьшается, сопротивление канала возрастает, и ток стока уменьшается. При U_ЗИ = U_отс (напряжение отсечки) канал полностью перекрывается и ток прекращается.

При постоянном напряжении U_ЗИ и увеличении напряжения U_СИ от нуля ток стока сначала возрастает по линейному закону, но при этом возрастает и напряжение U_СЗ, что приводит к сужению канала проводимости в области, прилегающей к стоку. Когда это напряжение достигает значения U_отс, наклон характеристики I_С(U_СИ) резко уменьшается, и она становится почти горизонтальной. Эта область семейства выходных характеристик называется зоной насыщения. Именно в ней обеспечивается линейное усиление сигналов.

Важной характеристикой транзистора является крутизна стоко-затворной характеристики в области насыщения:

S = DI_C/DU_ЗИ.

Все эти обозначения и рассуждения применимы также к транзистору с каналом типа р (рис. 2.8.1б), с той лишь разницей, что полярность напряжений U_СИ и U_ЗИ должно быть противоположными.

Экспериментальная часть

Задание

Протестировать транзисторы типа n и типа р с помощью мультиметра, снять статические выходные характеристики и стоко-затворную характеристику. Исследовать влияние сопроивления нагрузки на стоко-затворную характеристику и коэффициент усиления напряжения.