38
Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ELECTRONICS WORKBENCH ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОДНОТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»

Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

  • Upload
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ

ELECTRONICS WORKBENCH ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОДНОТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»

Page 2: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

1. Цель работы – научиться применять программу Electronics Workbench

для ис-следования электронных приборов и устройств на примере однотранзисторного усилите-ля переменного тока.

Page 3: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

2. Усилитель переменного тока на транзисторе На базе транзистора 2N2222A можно создать усилитель переменного тока (рис.

6.1). В данном усилителе транзистор включен по схеме с общим эмиттером.

Рис. 6.1

На входе и выходе усилителя для отсечки постоянной составляющей включены

конденсаторы ёмкостью 5 мкФ. Рабочая точка ВАХ транзистора обеспечивается резистивным делителем напряже-

ния. Сопротивления резисторов делителя предварительно рассчитываются [8] либо под-бираются так, чтобы нелинейные искажения выходного сигнала были минимальными.

Page 4: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

В цепь эмиттера включено сопротивление 50 Ом, обеспечивающее стабилизацию рабочей точки.

По переменному току эмиттер транзистора через шунтирующий конденсатор 50 мкФ подключается к общей точке. Сопротивление нагрузки составляет 100 кОм – усили-тель работает в режиме холостого хода. Напряжение питания усилителя составляет 12 В. На вход усилителя с функционального генератора Function Generator подаётся гармони-ческий сигнал с амплитудой 20 мВ и частотой 10 кГц (рис. 6.2). Частота входного сигна-ла в дальнейшем будет меняться.

Рис. 6.2

Построитель частотных характеристик Bode Plotter имеет четыре вывода – две клеммы для входного сигнала In и две клеммы для выходного сигнала Out. Bode Plotter позволяет получить амплитудно-частотную (АЧХ) и фазочастотную (ФЧХ) характери-стики усилителя. По АЧХ возможно определить верхнюю и нижнюю границы полосы пропускания и среднегеометрическую частоту полосы пропускания. Диалоговое окно Bode Plotter

Включим кнопку приведено на рис. 6.3.

Magnitude для построения АЧХ. По вертикали (Vertical) и по го-ризонтали (Horizontal) установим логарифмическую шкалу (Log). Пределы по вертикали следующие: I = –20 дБ (dB) – нижний предел и F = –50 дБ – верхний предел. Пределы по горизонтали следующие: I = 10 Гц (Hz) – нижний предел и F = 10 ГГц (GHz) – верхний предел. Установим движок в точке с координатами 40.97 дБ и 432.9 кГц. Примем эту точку

Page 5: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

за среднюю в полосе пропускания. На границе полосы пропускания амплитуда выходно-го сигнала снизится на 3 дБ, или в 1.414 раза, и составит

40.97 – 3 = 37.97 дБ.

Рис. 6.3

Перемещая движок от средней точки влево до тех пор, пока амплитуда выходного

сигнала не примет значение 37.97 дБ, найдём нижнюю частоту полосы пропускания. Ве-личине 37.97 дБ наиболее соответствуют две точки:

1) 37.79 дБ и 1.874 кГц; 2) 38.18 дБ и 2.074 кГц. Величины абсолютных отклонений составят, соответственно, 1 37.97A∆ = –

37.79 = 0.18 дБ и 2 37.97A∆ = – 38.18 = 0.21 дБ . Принимаем первую точку с координа-тами нижн 37.79 дБA = и нижн 1.874 кГцf = в качестве нижней границы полосы пропускания усилителя 1 2A A∆ < ∆ переменного тока, так как .

Перемещая движок от средней точки вправо до тех пор, пока амплитуда выходного сигнала не примет значение 37.97 дБ, найдём верхнюю частоту полосы пропускания. Ве-личине 37.97 дБ наиболее соответствуют две точки:

1) 37.56 дБ и 81.11 МГц; 2) 38.06 дБ и 72.67 МГц.

Page 6: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Величины абсолютных отклонений составят, соответственно, 3 37.97A∆ = – 37.56 = 0.41 дБ и 4 37.97A∆ = – 38.06 = 0.09дБ . Принимаем точку с координатами

верхн 38.06дБA = и верхн 72.67 МГцf = в качестве верхней границы полосы пропускания усилителя переменного тока, так как 4 3A A∆ < ∆ .

Среднегеометрическая частота полосы пропускания усилителя переменного тока определяется как

ср нижн верхн .f f f= ⋅

Подставив численные значения, определённые ранее, рассчитаем

3 6 3ср 1.874 10 72.67 10 369 10Гц 369 кГцf = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = .

В диалоговом окне устройства Bode Plotter включаем фазочастотную характери-стику (ФЧХ) с помощью кнопки Phase

(рис. 6.4).

Рис. 6.4

Page 7: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

На нижней границе полосы пропускания при частоте нижн 1.874 кГцf = выходной гармонический сигнал отстаёт по фазе от входного на величину φ нижн 135= − ° . На верх-ней границе полосы пропускания при частоте верхн 72.67 МГцf = отставание по фазе со-ставляет: φверхн 230.7= − ° .

АЧХ и ФЧХ усилителя переменного тока (УПТ) возможно сохранить в отдельный файл, а затем построить в другой программе, например в программе Excel. В диалоговом окне Bode Plotter

1) путь, например c:\temp;

необходимо нажать кнопку Save (Сохранить). Появится диалоговое ок-но Save Bode Data (рис. 6.5), где необходимо выбрать:

2) имя файла, например OE_upt.bod.

Page 8: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.5

У сохранённого файла необходимо изменить расширение на *.xls, а затем загрузить файл с помощью Excel. Далее, в приложении 2 приведена методика построения логариф-мической АЧХ в программе Excel. На рис. 6.6–6.8 приведены характеристики УПТ, по-строенные в Excel.

Page 9: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.6. Логарифмическая АЧХ УПТ, построенная в Excel

Page 10: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.7. АЧХ УПТ, построенная в Excel

Page 11: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.8. ФЧХ УПТ, построенная в Excel

Page 12: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Коэффициент усиления УПТ по напряжению Uk можно определить как

вых.двых.а вых

вх.а вх.д вхU

UU UkU U U

= = = ,

где вых.а вых.д вых, ,U U U – амплитудное, действующее и среднее значения выходного

гармонического сигнала (напряжения) УПТ; вх.а вх.д вх, ,U U U – амплитудное, дейст-вующее и среднее значения входного гармонического сигнала УПТ.

Коэффициент усиления Uk является безразмерным, т. е. измеряется в относитель-ных единицах. Зависимость коэффициента усиления Uk УПТ от частоты f является ам-плитудно-частотной характеристикой ( )Uk f . Коэффициент усиления УПТ UL , выра-женный в децибелах (дБ или dB), можно выразить через Uk следующим образом:

20lgU UL k= .

Откроем диалоговое окно построителя частотных характеристик Bode Plotter (см. рис. 6.9). Включим кнопку Magnitude

( )Uk f

. В подразделе Vertical включим линейную шкалу Lin. Пределы по вертикали следующие: I = 0 – нижний предел, F = 500 – верхний предел. В подразделе Horizontal включим логарифмическую шкалу Log. Пределы такие же, как предлагаются по умолчанию (рис. 6.9). Данная характеристика является зависи-мостью или АЧХ УПТ в безразмерных единицах.

На нижней границе полосы пропускания УПТ при 1.874кГцf = коэффициент усиления 77.5Uk = (рис. 6.9). На верхней границе полосы пропускания УПТ при

72.67МГцf = коэффициент усиления 80.1Uk = . При среднегеометрической частоте по-лосы пропускания 369кГцf = коэффициент усиления 112Uk = .

Page 13: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.9

С помощью построителя частотных характеристик Bode Plotter выше определены параметры ср нижн верхн, , , ,U Uk L f f f . Эти параметры УПТ можно получить и при по-

мощи осциллографа (Oscilloscope).

В диалоговом окне функционального генератора Function Generator выставим па-раметры входного гармонического сигнала (напряжения): амплитуду вх.а 20 мВU и

частоту нижн1.9кГцf f (рис. 6.10).

Page 14: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Рис. 6.10

Page 15: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Диалоговое окно осциллографа представлено на рис. 6.11.

Рис. 6.11

Как видно из рис. 6.11, осциллограф имеет два движка.

Page 16: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Первый движок установим в такой момент времени ( 1 22.2435мсT = ), когда вход-ной сигнал принимает наибольшее (амплитудное) значение

1вх.а 19.8274мВ 20 мВAV U= = ≈ .

Значения 1AV и 1T индицируются в первом окне.

Второй движок установим в момент времени 2 22.4409мсT = , когда выходной сиг-нал принимает наибольшее (амплитудное) значение

2вых.а 1.4615ВBV U= = .

Значения 2BV и 2T индицируются во втором окне.

Коэффициент усиления УПТ по напряжению Uk на частоте н 1.9кГцf = по показа-ниям осциллографа рассчитаем следующим образом:

вых.а 23

вх.а 1

1.4615 73.71119.8274 10

BU

A

U VkU V −= = = =

⋅.

Вычислим коэффициент усиления УПТ в децибелах на частоте н 1.9кГцf = по по-казаниям осциллографа:

20 lg73.711 37.351UL = = .

Отставание по фазе выходного сигнала УПТ относительно входного на частоте н 1.9кГцf = по показаниям осциллографа рассчитаем следующим образом:

φ ( ) 32 1

22.4409 22.2435 10360 360 135.0221 1

1.9 10

T T

f

−− ⋅−= − ⋅ = − ⋅ = − °

.

Необходимо отметить, что параметры ,U Uk L и φ, измеренные и вычисленные с помощью инструментов Bode Plotter и Oscilloscope, примерно совпадают, а расхождения обусловлены дискретностью числовых величин, задаваемых в генераторе Functional Ge-nerator и индицируемых в инструментах Bode Plotter и Oscilloscope.

Page 17: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

По вышеописанной процедуре можно с помощью осциллографа (Oscilloscope) вы-числить параметры ,U Uk L и φ на верхней граничной частоте полосы пропускания УПТ

верхн 72.67МГцf =

и на среднегеометрической частоте полосы пропускания.

Page 18: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

3. Программа работы Собрать в программе Electronics Workbench усилитель переменного тока по схеме,

указанной на рис. 6.1, с применением транзистора, указанного в табл. 6.1, подключив все необходимые приборы: функциональный генератор (Function Generator), осциллограф (Oscilloscope), анализатор частотных характеристик (Bode Plotter

).

Таблица 6.1

Вариант (по последней цифре номера зачётной книжки студента) Тип транзистора

1 2N2218

2 2N3904

3 2N4401

4 BD537

5 BD535

6 BD533

7 BD501B

8 BD550

9 BD243

10 BD241

Page 19: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Определить, используя анализатор частотных характеристик (Bode Plotter

• среднюю частоту полосы пропускания

):

срf ;

• нижнюю граничную частоту полосы пропускания нижнf ;

• верхнюю граничную частоту полосы пропускания верхнf ;

• коэффициент усиления по напряжению в рассматриваемой схеме в относитель-ных единицах Uk и в децибелах UL на нижней, средней и верхней частоте полосы про-пускания;

• величину отставания по фазе ϕ выходного сигнала относительно входного на нижней, средней и верхней частоте полосы пропускания.

Определить, используя осциллограф (Oscilloscope):

• величины Uk и φ при нижнf , срf , верхнf ;

• вычислить 20lgU UL k= при нижнf , срf , верхнf .

Заполнить табл. 6.2.

Page 20: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Таблица 6.2

Измерительный прибор

Параметры усилителя

Частоты, кГц

нижн ...f = ср ...f = верхн ...f =

Анализатор частотных характеристик

Uk , о. е.

UL , дБ

φ, град

Осциллограф Uk , о. е.

UL , дБ

φ, град

Page 21: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

4. Содержание отчёта по работе 1. Цель работы. 2. Решение заданий 1–7, включая • текст задания; • поясняющий рисунок;

• заполненные таблицы, если это требуется по тексту задания; • численный ответ (или ответы).

3. Выводы по работе.

Page 22: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

ГЛОССАРИЙ

*.bod – Расширение файла программы EWB для записи амплитудно- и фазо-частотных характеристик прибора Bode Plotter.

*.scp – Расширение файла программы EWB для записи переходных процессов прибора Oscilloscope.

MASTECH M92A – Мультиметр для измерения напряжений и токов.

p–n-переход – Переход между областью полупроводника, обладающей избытком «дырок», и областью, где основными носителями заряда являются электроны. Этот переход обладает вентильными или выпрямляющими свойствами.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя переменного тока – Зависимость коэффициента усиления Uk УПТ от частоты f является амплитудно-частотной характеристикой ( )Uk f .

ВАХ (Вольтамперная характеристика) – Зависимость между приложенным к прибору напряжением и протекающим через него током, выраженная аналитически и построенная графически: по оси абцисс – напряжение, по оси ординат – ток.

ВАХ идеального p – n-перехода – Вольтамперная характеристика идеализированного p–n-перехода описывается известным уравнением:

0( 1)

qUkTI I e= − ,

где 0I – обратный ток p–n-перехода; q – заряд электрона ( 191,6 10q −= ⋅ Кл); k – постоянная Больцмана 23( 1,38 10Дж град)k −= ⋅ ; T – температура в градусах Кельвина.

Page 23: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Виды пробоя p–n-перехода – Существуют несколько видов пробоя p–n-перехода в зависимости от концентрации примесей в полупроводнике, от ширины p–n-перехода и температуры:

• обратимый (электрический пробой);

• необратимые (тепловой и поверхностный пробои).

Входная характеристика схемы с общим эмиттером – Входной характеристикой для этой схемы является зависимость тока базы бI от напряжения между базой и эмиттером

бэU при постоянной величине напряжения между эмиттером и коллектором:

( ) кэб бэ constUI f U == .

БI

0БЭU

КЭ 0U = КЭ 0U ≠

Входные характеристики биполярного транзистора – ( ) выхвх вх constUi f U == .

Выпрямительные диоды – Полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p–n-переходом), использующиеся в различных устройствах для выпрямления переменного тока.

Page 24: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Выходная характеристика схемы с общим эмиттером – зависимость тока коллектора кI от напряжения между эмиттером и коллектором при неизменной величине тока базы

бI : ( ) бк кэ constII f U == .

КI

0 КЭUБ 0I =Б1 0I >

Б1> IБ2IБ2> IБ3IБ3> IБ4I

Выходное сопротивление выпрямителя – 0вых

0

URI

∆=∆

, где 0U∆ и 0I∆ – изменения

выпрямленного напряжения и выпрямленного тока, определенные из нагрузочной (внешней) характеристики выпрямителя:

( )0 0U f I= ,

где 0I – постоянная составляющая выпрямленного тока.

Выходные (стоковые) характеристики полевого транзистора с общим истоком – зависимость тока стока сI от напряжения стока сU при неизменном напряжении на

затворе зиU : ( ) зис с constUI f U == .

Page 25: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

СI

0СU

З1U

>

CI∆

СU∆

З2U З1U

>З3U З2U

>З4U З3U

Выходные характеристики биполярного транзистора – ( ) вхвых вых constii f U == ;

Г-образный LC-фильтр:

вх U выхU

L

C

Граничная частота пропускания усилителя переменного тока – На граничных частотах полосы пропускания амплитуда выходного сигнала снижается на 3 дБ. Есть две граничные частоты – верхняя и нижняя.

Динамическое сопротивление – Динамическое сопротивление определяется как

отношение приращения напряжения к приращению тока: динΔΔURI

=

Page 26: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Дифференциальное сопротивление стока (выходное сопротивление) схемы включения с общим истоком: По выходным (стоковым) характеристикам определяют дифференциальное сопротивление стока (или выходное сопротивление)

зис

с constс

UURI =

∆=∆

, где сI∆ – приращение тока стока сI , соответствующее приращению

напряжения сток-исток сU∆ при постоянном напряжении затвор-исток зи constU = .

Длительность фронта транзисторного ключа определяется по формуле ф вτ ln1

StS

=−

,

где Âτ – постоянная времени, S – коэффициент насыщения.

Качество стабилизации напряжения на нагрузке оценивается коэффициентом

стабилизации при постоянном токе нагрузки: вх вых

вх.ном вых.ном:U UK

U U∆ ∆

= , где выхU∆ –

приращение выходного напряжения U0 при изменении входного вхU на величину вхU∆ ; вх.ном вых.ном,U U – номинальные значения напряжений на входе и выходе стабилизатора.

Комбинированный прибор «СУРА» – Комбинированный прибор, включающий в себя осциллограф, генератор синусоидальных и прямоугольных напряжений и блок питания, состоящий из двух одинаковых стабилизированных источников питания.

Коэффициент насыщения транзисторного ключа определяется как

1 1б б ст к

бн к

βI I RS

I E= = , где бнI – ток базы насыщения; стβ – статический коэффициент

передачи по току.

Коэффициент пульсаций выпрямителей и фильтров определяется отношением

~0

2UqU

= , где ~U – действующее значение напряжения, измеряемое по вольтметру

Page 27: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

переменного тока; 0U – среднее значение напряжения, измеряемое по вольтметру постоянного тока.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения оценивается коэффициентом

пульсаций 1п

0

mUКU

= , где 1mU – амплитуда основной гармоники переменной

составляющей (гармоники с наименьшим порядковым номером); 0U – постоянная составляющая выпрямленного напряжения на нагрузке (среднее значение за период).

Коэффициент сглаживания: Качество сглаживания определяется коэффициентом

сглаживания п.вхсгл

п.вых

kkk

= , где п.вхk и п.выхk – коэффициенты пульсаций на входе и

выходе фильтра соответственно.

Коэффициент сглаживания фильтров – 1

qSq

= , где q – коэффициент пульсаций на

входе фильтра, т. е. того выпрямителя, на основе которого исследуется фильтр; 1q – коэффициент пульсаций фильтра.

Коэффициент схемы двухполупериодного выпрямителя – Коэффициентом схемы для однополупериодного выпрямителя определяется 0 20,45U U= ⋅ ; где 0U – постоянная составляющая выпрямленного напряжения; 2U – действующее значение переменного напряжения на входе выпрямителя; 0,9 – коэффициент схемы двухполупериодного выпрямителя.

Коэффициент схемы однополупериодного выпрямителя – Коэффициентом схемы для однополупериодного выпрямителя определяется 0 20,45U U= ⋅ ; где 0U – постоянная составляющая выпрямленного напряжения; 2U – действующее значение переменного напряжения на входе выпрямителя; 0,45 – коэффициент схемы однополупериодного выпрямителя.

Page 28: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Коэффициент усиления по мощности – P U iK K K= .

Коэффициент усиления по напряжению – вых

вхU

UKU

= .

Коэффициент усиления по току вых

вхi

iKi

= .

Коэффициент усиления усилителя переменного тока в децибелах (дБ) – УПТ UL , выраженный в децибелах (дБ или dB), можно выразить через Uk следующим образом:

20lgU UL k= .

Коэффициент усиления усилителя переменного тока в относительных единицах –

УПТ по напряжению Uk можно определить как вых.двых.а вых

вх.а вх.д вхU

UU UkU U U

= = = , где

вых.а вых.д вых, ,U U U – амплитудное, действующее и среднее значения выходного

гармонического сигнала (напряжения) УПТ; вх.а вх.д вх, ,U U U – амплитудное, действующее и среднее значения входного гармонического сигнала УПТ.

Крутизна стокозатворной характеристики схемы включения с общим истоком: По стокозатворным характеристикам определяют крутизну S характеристики

сс

constзи

UIS

U =∆

=∆

, где сI∆ – приращение тока стока сI , соответствующее приращению

напряжения затвор-исток зиU∆ , при постоянном напряжении сток-исток с constU = .

Page 29: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Назначение Electronics Workbench (EWB) – Программа Electronics Workbench предназначена для исследования электронных приборов и устройств методами имитационного моделирования.

Назначение выпрями теля вторичного источника электропитания – Выпрямитель на полупроводниковых диодах преобразует напряжение переменного тока в пульсирующее напряжение постоянного тока.

Назначение сглаживающего фильтра – Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой включают сглаживающий фильтр.

Назначение сглаживающего фильтра вторичного источника электропитания – Сглаживающий фильтр, подключаемый к выходу выпрямителя, уменьшает пульсацию выходного напряжения.

Назначение силового трансформатора вторичного источника электропитания – Силовой трансформатор предназначен для получения необходимой величины переменного напряжения из напряжения сети, а также для гальванической развязки с сетью.

Наименование выводов биполярного транзистора – У биполярного транзистора есть база, эмиттер и коллектор.

Наименование выводов полевого транзистора – У полевого транзистора есть затвор, сток и исток.

Напряжение насыщения транзисторного ключа – Напряжение насыщения НкэU

транзисторного ключа (ТК) измеряется между коллектором и эмиттером во включенном состоянии ТК.

Напряжение отсечки 0U – Если продолжить линейный участок прямой ветви вольтамперной характеристики до пересечения с осью абсцисс, то получим точку 0U – напряжение отсечки, которое отделяет начальный пологий участок характеристики, где

Page 30: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

динамическое сопротивление динR сравнительно велико от круто изменяющегося участка, где динR мало.

Напряжение пробоя полупроводникового диода – В паспортных данных диода всегда указывается предельно допустимое обратное напряжение пробU (напряжение лавинообразования), соответствующее началу пробоя p–n-перехода.

Область применения транзисторных ключей – Транзисторные ключи находят широкое применение в силовых цепях вентильных преобразователей различного назначения, в качестве основных логических элементов применяются в устройствах вычислительной техники, в различных схемах автоматики.

Обратная ветвь ВАХ стабилитрона:

ст I

U 0

ст.min I

ст.ном I

ст.max I

ст.ном U ст.min U

ст.max U

Обратное номинальное значение напряжения полупроводникового диода составляет обычно проб0,5 U и определяет класс прибора по напряжению. Так, класс 1 соответствует 100 В обратного напряжения, класс 2 – 200 В и т. д.

Обратный ток (ток утечки) транзисторного ключа – Ток утечки 0кI транзисторного

ключа (ТК) измеряется в цепи «коллектор-эмиттер» в выключенном состоянии ТК (в режиме отсечки) и его величина много меньше номинального коллекторного тока

Page 31: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Основные параметры переходных процессов при включении транзисторного ключа:

• зt – время задержки;

• фt – длительность фронта.

Основные параметры переходных процессов при выключении транзисторного ключа:

• рt – время рассасывания накопленного в базе заряда;

• сt – длительность среза.

Осциллограф – Прибор для индикации напряжений в статическом и динамическом режимах.

Параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне – Простейшим электронным стабилизатором является параметрический стабилизатор, состоящий из балластного сопротивления Rб и стабилитрона.

ст U Н I

н R VD вх U

+

− б R

ст I

1 I

Page 32: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Переходные (стокозатворные) характеристики схемы включения с общим истоком представляют собой зависимость тока стока сI от напряжения между затвором и

истоком зиU при постоянном напряжении стока сU : ( ) сс зи constUI f U == .

CI

0ЗИ0U

>

C1U

ЗИU

CI∆

ЗИU∆

C2U C1U

П-образный LC-фильтр:

вх U вых U

L

2 C 1 C

Постоянная времени переходного процесса включения транзисторного ключа

определяется как вв

1τ2π f

=⋅ ⋅

, где вf – верхняя граничная частота применяемого

транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Page 33: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Построитель частотных характеристик Bode Plotter позволяет анализировать амплитудно- и фазочастотные характеристики RLC-схем.

Практическая методика определения длительности фронта – Для удобства измерения длительности фронта его часто определяют как время нарастания тока от уровня кн0,1 I до уровня кн0,9 I от номинального тока коллектора.

Простейшие сглаживающие фильтры – Простейшими сглаживающими фильтрами являются емкостный и индуктивный.

Рабочий участок ВАХ стабилитрона – Для стабилитронов рабочим является участок пробоя на обратной ветви ВАХ, а напряжение пробоя (напряжение стабилизации) является одним из основных параметров.

Режим Magnitude прибора Bode Plotter – Режим построения амплитудно-частотных характеристик прибора Bode Plotter.

Режим Phase прибора Bode Plotter – Режим построения фазо-частотных характеристик прибора Bode Plotter.

Среднегеометрическая частота полосы пропускания усилителя переменного тока – Среднегеометрическая частота полосы пропускания усилителя переменного тока определяется как ср нижн верхн .f f f= ⋅ или, по-другому, как корень квадратный из произведения нижней и верхней частот полосы пропускания усилителя

Page 34: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Стабилитроны – Полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p–n-переходом), работающие на обратной ветви ВАХ, использующиеся в различных устройствах для стабилизации пульсирующего напряжения.

Статические состояния транзисторного ключа – В ключевом режиме работы транзистора используются статические состояния ТК, в которых транзистор работает в зоне или отсечки, или насыщения. Во время переходных процессов при переключении из одного статического состояния в другое транзистор работает в нормальном и инверсном активном режимах.

Статическое сопротивление – Статическое сопротивление, например в точке А, определяется как отношение напряжения и тока, соответствующих этой точке:

ст tgαA

A

URI

= = .

Структурная схема вторичного источника электропитания – Вторичные источников питания включают, как правило, силовой трансформатор Т, выпрямитель В, сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор напряжения С:

Сеть Нагрузка Т В Ф С

Page 35: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Схема каскада с общей базой:

2R

1VT

1RКR

3R3C

1C

вых~ U

кE−

вх~ U

2C

Схема каскада с общим коллектором:

3R

1VT

1R

2R

1C

2C

вых~ U

КE−

вх~ U

Page 36: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Схема каскада с общим эмиттером:

эR

1VT

1R кR

2R3C

1C2C

вых~ U к

E−

вх~ U

Упрощенная вольтамперная характеристика выпрямительного диода – Для упрощения практических расчетов вольтамперную характеристику выпрямительного диода часто представляют на основе кусочно-линейной аппроксимации двумя участками прямых АВ и ВС, причем АВ идет по оси абсцисс, а наклон ВС определяется средним, прямым сопротивлением диода:

( )пр.срα arctg arctgAC AB

AC

U U RI

−= =

, где пр.срR –

среднее значение сопротивления прямой ветви ВАХ.

Вольтамперная характеристика

диода

U

I ∆

AC I

I

A B

C

α

AB U

AC U 0 U

Page 37: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Функциональный генератор Function Generator генерирует сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм:

Эмиттерный повторитель – Другое название схемы усилительного каскада с общим коллектором. Выходное напряжение повторяет входное, усиление по напряжению отсутствует.

Эффект от применения стабилизатора напряжения в схеме вторичного источника электропитания – Если к выходному напряжению предъявляются высокие требования по стабильности при колебаниях напряжения сети и тока нагрузки, то в источник питания вводят стабилизатор напряжения

Page 38: Лабораторная работа № 6 «ПРИМЕНЕНИЕ …lms2.tpu.ru/pluginfile.php/42383/mod_resource/content/0/...за среднюю в полосе пропускания

Home

PgUp

PgDn

Alt F4+

Нажатие клавиши «Home» на клавиатуре вызывает переходк титульной странице документа.С титульной страницы можно осуществить переход к оглавлению(в локальной версии курса).

Панель управления – содержит перечень разделов, а также кнопкинавигации, управления программойпросмотра и вызова функциипоиска по тексту.

Просматриваемый в данный момент раздел.

Доступные разделы.

В зависимости от текущего активного раздела в перечне могут присутствовать подразделыэтого раздела.

Кнопки последовательного перехода к предыдущей и следующей страницам.

Кнопка возврата к предыдущему виду. Используйте еёдля обратного перехода из глоссария.

Кнопка перехода к справочной странице.(этой)

Кнопка завершения работы.

Кнопка вызова функции поиска по тексту.

Кнопка переключения между полноэкранными оконным режимом просмотра.

Нажатие клавиши «PgUp» («PageUp») или показанных клавишсо стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотрупредыдущей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Нажатие комбинации клавиш «Alt»+«F4» на клавиатуре вызывает завершение работы программы просмотра документа(в локальной версии курса).

Нажатие левой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «от себя» вызывает переход к просмотру следующей страницы относительно просматриваемой в настоящий момент согласно порядку их расположения в документе.

Нажатие правой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «к себе» вызывает переход к просмотру предыдущейстраницы относительно просматриваемой в настоящий моментсогласно порядку их расположения в документе.

Нажатие клавиши «PgDn» («PageDown») или показанных клавиш со стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотруследующей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Возвратиз справки