Телекоммуникаций и информатики»

Телекоммуникаций и информатики»

(ГОУ ВПО «СибГУТИ»)

 

 

В.Л. Савиных

А.И. Брикман

Э.Н. Шилай

 

 

ЭЛЕКТРОНИКА

 

 

Лабораторный практикум

 

Новосибирск

УДК 621.38(075.8)

 

 

К.т.н., доц. В.Л. Савиных, к.т.н., доцент А.И. Брикман, асс. Э.Н. Шилай

Электроника: Практикум / СибГУТИ. – Новосибирск, 2010 г. – 49 с.

 

 

В лабораторном практикуме по курсу ²Электроника", рассмотрены краткие правила выполнения лабораторных работ, приведены описания шести работ, даны указания по выполнению этих работ с использованием электронной лаборатории Electronics Workbench и по оформлению результатов исследований.

 

 

Для студентов дневной формы обучения для направлений

23 010 1.65, 23 010 5.65.

 

Кафедра технической электроники.

Ил. 40, табл. 44, список лит. 11 назв.

 

 

Рецензент: к.т.н., доцент Матвеев В.А.

 

 

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве методических указаний.

 

@ Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики, 2010

Оглавление

 

 

Правила выполнения лабораторных работ ………………………………..….
Лабораторная работа № 1. Исследование статических характеристик полупроводниковых диодов …………………………………………………...
Лабораторная работа № 2. Исследование статических характеристик и параметров биполярных транзисторов…………………………………….
Лабораторная работа № 3. Исследование статических характеристик и параметров МДП- транзисторов………. …………………………………
Лабораторная работа № 4. Исследование функциональных узлов преобразования аналоговых сигналов на основе операционного усилителя………………………………………………………………………..
Лабораторная работа № 5. Исследование логических интегральных микросхем на биполярных транзисторах ……………………………………..
Лабораторная работа № 6. Исследование логических интегральных микросхем на полевых транзисторах...........................................................

 

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

Подготовка к работе

Подготовка к выполнению лабораторной работы включает в себя:

а) ознакомление с описанием работы;

б) изучение вопросов курса, указанных в описании, по одному из рекомендованных литературных источников и по конспекту лекций;

в) подготовку бланка отчета.

Выполнив указанные пункты, студент должен знать схемы исследования,

предполагаемый вид графиков, которые предстоит снять экспериментально, и уметь ответить на контрольные вопросы.

Предварительная подготовка бланка отчета позволяет в процессе выполнения работы записывать показания приборов непосредственно в таблицы отчета и строить по ним графики.

Бланк отчета начинается с титульного листа, который должен быть написан по следующей форме:

 

СибГУТИ

Кафедра технической электроники

 

Отчет по лабораторной работе 1

 

²Исследование статических характеристик

и параметров полупроводниковых диодов²

 

Составил: студент гр. П-91 Иванов А. Б. 15. 02. 11

Проверил: асс. Шилай Э.Н. 22. 02. 11

 

 

Далее необходимо указать цель работы, изобразить схему исследования и заготовить таблицы для записи результатов измерений. Примеры выполнения таблиц даны в каждой лабораторной работе.

Перед заполнением таблицы не следует полностью переписывать соответствующий пункт задания. Достаточно указать номер выполняемого пункта (по описанию работы), написать название выполняемого пункта и записать функциональную зависимость (если она имеется в задании).

Так как заполнение таблиц бланка отчета производится в процессе выполнения работы, то оформление отчета включает в себя: построение графиков, расчет необходимых значений и выводы по работе. Оформление отчета производится в соответствии с разделом "Указания к составлению отчета", имеющимся в описании каждой лабораторной работы.

При записи электрических величин (в таблицах, на осях координат и др.) кроме их обозначений необходимо написать единицы измерения, например: U_KЭ, В; I_K, мА; R1, Ом.

При построении графиков следует выбирать масштабы по координатным осям, так чтобы наиболее полно использовать всю площадь графика - до 90 %. Цифры масштаба должны быть расставлены вдоль координатных осей через равные промежутки. На график необходимо наносить реальные значения величин (четко обозначенные точки), полученные в результате эксперимента. Результирующая кривая, построенная по этим точкам, должна иметь сглаженный характер и проходить через большинство точек, но необязательно через каждую точку. Общий вид кривой должен соответствовать теоретической характеристике исследуемого прибора.

Лабораторная работа №1.

Цель работы

 

Изучить устройство полупроводниковых диодов различных типов, физические процессы, происходящие в них, характеристики и параметры.

 

Подготовка к работе

 

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

2.1.1 Электрические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.

2.1.2 Электронно-дырочный переход (p-n переход), его характеристики и параметры. Прямое и обратное включение p-n перехода.

2.1.3 Вольтамперные характеристики (ВАХ) и параметры полупроводниковых диодов, выполненных из различных материалов.

2.1.4 Влияние температуры на характеристики и параметры диодов.

2.1.5 Типы полупроводниковых диодов, особенности их устройства, работы и характеристики. Применение.

 

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:

2.2.1 Что такое собственная и примесная проводимость полупроводника?

2.2.2 Как создается p-n переход в полупроводниках?

2.2.3 Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется?

2.2.4 Чем определяется толщина p-n перехода?

2.2.5 Как выглядят потенциальные диаграммы p-n перехода при отсутствии внешнего напряжения, и при включении его в прямом и обратном направлениях?

2.2.6 Как происходит движение носителей зарядов через p-n переход:

a) при отсутствии внешнего напряжения,

b) при прямом включении,

c) при обратном включении.

2.2.7 Каковы различия между теоретической и реальной ВАХ p-n перехода и чем они объясняются?

2.2.8 Чем отличаются ВАХ p-n переходов, изготовленных из Ge, Si и Ga As?

2.2.9 Что такое барьерной и диффузионной емкости p-n перехода?

2.2.10 Как влияет изменение температуры полупроводника на положение ВАХ p-n перехода? (Привести графики для двух различных значений температуры.)

2.2.11 Какие основные параметры полупроводниковых диодов называются номинальными и какие – предельными?

2.2.12 Каков физический смысл дифференциальных параметров диодов?

.

2.2.13 Каковы особенности устройства и применения полупроводниковых диодов различных типов (выпрямительных, высокочастотных, импульсных, стабилитронов, варикапов) и каковы их основные параметры?

2.2.14 Каковы условные графические обозначения выпрямительных диодов, стабилитронов, варикапов?

2.2.15 Каковы способы увеличения допустимой мощности, рассеиваемой диодом?

 

Литература

1 Игнатов А.Н. и др. Классическая электроника и наноэлектроника: Учебное пособие / М.: Флинта: Наука. 2009. Стр. 56-69.

2 Игнатов А.Н. и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр. 33-48.

3 Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. /Под редакцией Федорова Н.Д. -М: Радио и связь, 1998. Стр. 11-66.

4 Электронные приборы. /Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр. 12-43, 54-88, 97-129.

5 Справочники по полупроводниковым диодам.

6 Савиных В.Л. Конспект лекций по ФОЭ. 2010. Электронная версия.

Задание для работы в лаборатории.

4.1 Для снятия ВАХ диодов при прямом включении собрать схему, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1- Схема для исследования ВАХ диода при прямом включении.

 

4.2 Последовательно снять ВАХ - I_ПР=f(U_ПР) - для диодов 1 и 2 согласно указанного варианта (приложение А.1 в конце лабораторной работы). Значения I_ПР устанавливать в соответствии с данными в таблице 1 и 2. В эти же таблицы заносить показания вольтметра, соответствующие значениям U_ПР.

Таблица 1 - Диод 1 (указать по варианту)

IПР, мА		0,1
UПР, мВ

Примечания:

1 Классическое выражение для ВАХ - I_ПР=f(U_ПР) – полагает, что I_ПР является функцией_, а U_ПР – аргументом. Однако, прямой ток значительно изменяется при небольшом изменении напряжения, поэтому удобнее в эксперименте использовать источник тока I_ПР, измеряя при этом вольтметром падение напряжения на диоде.

2 При построении графика ВАХ использовать классическое представление ось Y - I_ПР, ось X - U_ПР.

Таблица 2 - Диод 2 (указать по варианту)

IПР, мА		0,1
UПР, мВ

4.3 Удалить в схеме рисунок 1. диод и заменить его стабилитроном модели, указанной в варианте. Провести аналогичные действия для заполнения таблицы 3.

Таблица 3 - Стабилитрон (указать по варианту)

IПР, мА		0,1
UПР, мВ

 

4.4 Для снятия ВАХ диодов при обратном включении собрать схему, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема для исследования ВАХ диода при обратном включении.

 

4.5 Последовательно снять ВАХ - I_ОБР.=f(U_ОБР.), устанавливая значения U_ОБР в соответствии с данными, указанными в таблице 1.4 и 1.5.

Таблица 1.4 – Диод 1 (указать по варианту)

UОБР, В		0,1	0,2	0,5
IОБР, мкА

Таблица 1.5 - Диод 2 (указать по варианту)

UОБР, В		0,1	0,2	0,5
IОБР, мкА

 

4.6 Для исследования ВАХ стабилитрона собрать схему, указанную на рисунке 3. Ограничительное сопротивление R1 включено для исключения резкого броска тока при выходе на рабочий участок характеристики.

Рисунок 3 - Схема для исследования стабилитрона.

4.7 Изменяя значения U_ОБР, снять ВАХ стабилитрона I_СТ=f(U_СТ), результаты измерений занести в таблицу 1.6. Исследования проводить до тех пор, пока ток I_CT не достигнет значения I_CT.МАХ=40 мА.

Таблица 6 – Стабилитрон (указать по варианту)

UОБР, В
UСТ, В
IСТ, мА

 

4.8 Для исследования однополупериодного выпрямителя собрать схему, показанную на рисунке 4. В качестве диода использовать Si диод, указанный в варианте. Сопротивление нагрузки R = 1 кОм, напряжение U=20 B, f = 50 Гц.

Рисунок 4 - Схема для исследования однополупериодного выпрямителя

 

4.9 Получить значение постоянной составляющей выпрямленного напряжения и осциллограммы входного и выходного напряжений для четырех значений фильтрующего (сглаживающего) конденсатора С:

конденсатор отключен – клавишей F размыкается ключ,

C = C1 и С = С2 – значения из варианта,

С = С3 = 1000мкФ – для всех вариантов.

Показания вольтметра занести в таблицу 7.

Таблица 7 – Постоянная составляющая выпрямленного напряжения

С, мкФ	Откл.	С1	С2	С3 = 1000мкФ
UВЫПР, В

Приложение А

Таблица А.1 – Варианты заданий

№ вар	Диоды	Стабил	С, мкф	С2, мкф
	D11	D219A	D808
	D12	D220	D809	5,5
	D12A	D220A	D810
	D13	D220	D811	6,5
	D14	D226B	D813
	D14A	D226D	D814A	7,5
	D18	D226E	D814B
	D20	D226G	D814V	8,5
	D310	D226V	D815A
	D311	D237A	D815B	9,5
	D311A	D237B	D815D
	D311B	D237E	D815E	10,5
	D312	D237G	D815G
	D312A	D237V	D815I	11,5
	D312B	KD102A	D815V
	D7B	KD102B	D816A	12,5
	D7D	KD103A	D816B
	D7E	KD103B	D816D	13,5
	D7G	KD104A	D816G
	D7V	KD105B	D816V	14,5
	D9B	KD105G	D817A
	D9D	KD105V	D817B	15,5
	D9E	KD209A	D817G
	D9G	KD209B	D817V	16,5
	D9I	KD209V	KC147A
	D9K	KD503A	KC156A	17,5
	D9V	KD504A	KC162A
	D9J	KD509A	KC168A	18,5
	GD107A	KD510A	KC175A
	GD107B	KD512A	KC182A	19,5

Лабораторная работа №2.

БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

 

Цель работы

 

Изучить принцип действия биполярного транзистора (БТ) его вольтамперные характеристики в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ). Исследовать БТ в режиме усиления.

 

Подготовка к работе

 

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

2.1.1 Устройство БТ, принцип действия, основные физические процессы.

2.1.2 Схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК), режимы работы (с точки зрения состояния переходов).

2.1.3 Потенциальные диаграммы для различных структур БТ в активном режиме работы.

2.1.4 Уравнения коллекторного тока и коэффициенты передачи тока для всех схем включения.

2.1.5 Статические характеристики транзистора в схемах включения с ОБ и ОЭ.

2.1.6 Предельные параметры режима работы БТ. Рабочая область характеристик.

2.1.7 Влияние температуры на работу БТ, на его характеристики в схеме ОБ и ОЭ и на предельные параметры.

2.1.8 Дифференциальные параметры БТ и их определение по статическим характеристикам транзистора.

2.1.9 Работа БТ в усилительном режиме.

 

2.2. Ответить на следующие контрольные вопросы:

2.2.1 Каково устройство плоскостного транзистора?

2.2.2 Каков принцип действия биполярного бездрейфового транзистора?

2.2.3 Какой вид имеют схемы включения транзистора с ОБ, ОЭ и ОК для структур p-n-p и n-p-n?

2.2.4 Каковы потенциальные диаграммы p-n-p и n-p-n транзисторов для различных режимов работы?

2.2.5 Из каких компонентов состоят токи через эмиттерный и коллекторный переходы транзистора?

2.2.6 Из каких компонентов состоит ток базы?

2.2.7 Что такое коэффициенты инжекции и переноса?

2.2.8. Как влияет на работу транзистора неуправляемый ток коллекторного перехода? Какие причины его возникновения?

2.2.9 Каково уравнения коллекторного тока для схем ОБ и ОЭ?

2.2.10 Какой вид имеют входные и выходные характеристики транзистора для схем ОБ и ОЭ?

2.2.11 Где на входных и выходных характеристиках транзистора находятся области, соответствующие активному режиму работы, режимам отсечка и насыщение?

2.2.12 Какие факторы ограничивают рабочую область выходных характеристик транзистора?

2.2.13 Чем объясняется влияние температуры на статические характеристики БТ в схемах включения с ОБ и ОЭ?

2.2.14 Как зависят значения предельных параметров БТ от температуры?

2.2.15 В чем состоит и чем объясняется влияние температуры на рабочую область БТ?

2.2.16 Какой вид имеют системы уравнений с h-параметрами в дифференциальной и комплексной формах?

2.2.17 Как определяются h-параметры по статическим характеристикам транзистора?

2.2.18 В чем состоит работа БТ в усилительном режиме.?

 

Литература

1 Игнатов А.Н. и др. Классическая электроника и наноэлектроника: Учебное пособие / М.: Флинта: Наука. 2009. Стр. 87-113.

2. Игнатов А.Н. и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.59-69.

3. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н.Д -М: Радио и связь, 1998. Стр. 70-81, 86-92.

4. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр.140-170 (выборочно).

5. Транзисторы для широкого применения: Справочник. Под редакцией Перельмана Б. П. -М.: Радио и связь, 1981.

6. Савиных В.Л. Конспект лекций по ФОЭ. 2008. Электронная версия.

 

Задание для работы в лаборатории

4.1 Для исследования характеристик n-p-n транзистора при включении с ОБ собрать схему, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема для исследования транзистора при включении с ОБ.

Тип БТ установить в соответствии с вариантом (Приложение А.1). Этот же тип остается во всех последующих схемах.

4.2 Изменяя ток эмиттера 0,1, 1, 5 мА и т.д. снять две входные характеристики транзистора I_Э= f(U_ЭБ) при U_КБ=0 и U_КБ=10 В. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1 - Транзистор (указать по варианту)

UКБ, В	IЭ, мА		0,1
	UЭБ,В
	UЭБ,В

4.3 Снять выходные характеристики транзистора I_К=f(U_КБ) для трех значений тока эмиттера I_Э: 1) I_Э=0, 2) I_Э=10 мА, 3) I_Э=20 мА.

Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2 - Транзистор (указать по варианту)

IЭ, мА	UКБ, В		0,5
	IК, мкА
	IК, мА

 

4.4 Для исследования характеристик n-p-n транзистора при включении с ОЭ собрать схему, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема для исследования транзистора при включении с ОЭ.

 

4.5 Снять две входные характеристики I_Б=f(U_БЭ) при двух значениях U_КЭ: 1) U_КЭ=0, 2) U_КЭ=10 В. Результаты измерений занести в таблицу 3.

 

Таблица 3 - Транзистор (указать по варианту)

UКЭ, В	IБ, мкА
	UБЭ, В
	UБЭ, В

 

4.6 Снять семейство из шести выходных характеристик I_К=f(U_КЭ) при токах базы, указанных в таблицу 4, включая I_Б=0. Особое внимание обратить на участок характеристик в режиме насыщения, т.е. в диапазоне значений U_КЭ от 0В до ~ 1В. Результаты измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4 - Транзистор (указать по варианту)

IБ, мкА	UКЭ, В		0,1	0,2	0,5
	IК, мкА
	IК, мА

 

4.7 Для исследования схемы усилителя на БТ, включенного с ОЭ, собрать схему, приведенную на рисунке 3. На базу транзистора подаются постоянное напряжение смещения Е_БЭ и переменное напряжение U_ВХ = U_БЭ~. Выходным напряжением усилителя является переменная составляющая U_БЭ~ = U_ВЫХ

Рисунок 3. Схема усилителя, включенного с ОЭ.

 

4.8 Перед включением схемы установить следующие параметры:

Е_КЭ = 15 В, U_{БЭ ~} = 10 мВ, f = 1 кГц, R_H = 1.5 k.

Для вольтметра установить режим постоянного напряжения – DC.

4.9 Подобрать напряжение источника смещения Е_БЭ такой величины, чтобы постоянное напряжение на коллекторе (показания вольтметра в режиме DC) составляло 7-8 В.

4.10 Переключить вольтметр в режим измерения переменного напряжения – АС и снова включить схему.

Определить коэффициент усиления К_U = U_ВЫХ/U_BX. Зарисовать в отчет осциллограммы на входе и выходе усилителя.

4.11 Рассчитать параметры h_11Э, h_21Э и h_22Э по соответствующим графикам.

Расчет произвести в рабочей точке U_КЭ = 10 В и I_Б=200 мкА,

 

5 Содержание отчета

Отчет должен содержать:

5.1 Схемы исследований транзистора.

5.2 Таблицы с результатами измерений

5.3 Графики входных и выходных характеристик для схем включения БТ с ОБ и ОЭ. Примеры графиков даны на рисунках 4.4-4.6.

5.4 Расчет значений h_11Э, h_21Э и h_22Э по соответствующим графикам:

5.5 Значение K_U и осциллограммы напряжений на входе и выходе усилителя.

5.6 Выводы по работе.

а) схема с ОБ б) схема с ОЭ

Рисунок 4. Входные характеристики БТ

Рисунок 5. Выходные характеристики БТ – схема включения с ОБ

 

 

Рисунок 6 – Выходные характеристики БТ – схема включения с ОЭ

 

Приложение А

Таблица А.1 – Варианты заданий

№ вар
Тип БТ	КТ3102A	КТ3102B	КТ3102D	КТ3102E	КТ3102G
№ вар
Тип БТ	КТ3102V	KT315B	KT315D	KT315E	KT315G
№ вар
Тип БТ	KT315 I	KT315V	KT315Z	KT316A	KT316B
№ вар
Тип БТ	KT316D	KT316G	KT316V	KT355A	KT368A
№ вар
Тип БТ	KT368B	KT371A	KT371B	KT373A	KT373B
№ вар
Тип БТ	KT373G	KT373V	KT375A	KT375B	KT630A

Лабораторная работа № 3.

Цель работы

 

Изучить принцип действия, характеристики и зависимость параметров от режима работы МДП ПТ.

 

Подготовка к работе

 

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

Устройство, назначение, принцип действия ПТ разных структур.

Статические характеристики и параметры режима МДП ПТ.

Дифференциальные параметры ПТ их измерение и определение по характеристикам.

Зависимость дифференциальных параметров от режима работы

 

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:

2.2.1 Как устроены ПТ с индуцированным каналом и ПТ со встроенным каналам?

2.2.2 Какой вид имеют условные графические обозначения ПТ разных типов и структур?

2.2.3 Каковы принципы действия ПТ с индуцированным каналом и ПТ со встроенным каналом?

2.2.4 Какой вид имеют передаточные и выходные характеристики ПТ с индуцированным каналом и ПТ со встроенным каналом?

2.2.5 Какой вид имеют схемы для исследования статических характеристик МДП ПТ с каналами различных типов?

2.2.6 Как определить дифференциальные параметры МДП ПТ по статическим характеристикам?

2.2.7 Какой вид имеют схемы для исследования параметров МДП ПТ различных типов с каналами p -типа и n -типа?

2.2.8 Какой вид имеют и чем объясняются графики зависимостей дифференциальных параметров ПТ от режима его работы?

2.2.9 Какие параметры ПТ называются предельным эксплуатационным?

2.2.10 Чем объясняется влияние температуры на работу ПТ, на его статические характеристики и параметры?

 

Литература

1 Игнатов А.Н. и др. Классическая электроника и наноэлектроника: Учебное пособие / М.: Флинта: Наука. 2009. Стр. 73-86.

2 Игнатов А.Н. и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.48-59.

3 Бобровский Ю. Л. И др. Под редакцией Федорова Н.Д. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. -М: Радио и связь, 1998. Стр.146-156, 166-176, 184-185.

4 Дулин В.Н. и др. Под редакцией Шишкина Г.Г. Электронные приборы. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр. 205-224, 235-245 (выборочно).

5 Савиных В.Л. Конспект лекций по ФОЭ. 2010. Электронная версия.

 

Задание для работы в лаборатории

4.1 Собрать схему для исследования статических характеристик МДП ПТ со встроенным каналом (ВК), показанную на рисунке 3.1. Установить тип ПТ с ВК согласно варианту (Приложение А.1). U_СИ = 10 В для всех вариантов.

Рисунок 1. Схема для исследования статических характеристик

МДП ПТ ВК.

ВНИМАНИЕ!!! МДП ПТ ВК могут работать в двух режимах:

- обеднение – U_ЗИ < 0 для n -типа и U_ЗИ > 0 для p -типа,

- обогащение - U_ЗИ < 0 для p -типа и U_ЗИ > 0 для n -типа.

4.2 Снять характеристику прямой передачи в режиме обеднения, (т.е. при U_ЗИ < 0) I_C=F(U_3И). Определить напряжение отсечки U_ЗИ0, которое соответствует значению I_C» 10мкА

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1 - ПТ (указать по варианту)

UЗИ, В
IС , мА
	Обеднение		Обогащение

В разделе "Обеднение" значения U_ЗИ – отрицательные.

4.3 Снять три выходные (стоковые) характеристики транзистора в режиме обеднения, при значениях напряжения U_{ЗИ 1}= 0, U_{ЗИ 2} » 0,25·U_{ЗИ ОТС} и U_{ЗИ 3}» 0,5·U_{ЗИ ОТС}. Результаты измерений занести в таблицу 2.

4.4 Снять характеристику прямой передачи в области обогащения. Для этого поменять полярность источника G1. Характеристику снимать до тех пор, значение I_C не достигнет ~15 мА. Результатами измерений дополнить таблицу 1.

4.5 Снять стоковые характеристики транзистора при двух значениях U_ЗИ в режиме обогащения, при U_{ЗИ 4} » 0,25·U_ЗИО и U_ЗИ5» 0,5·U_ЗИО. Эти значения будут положительными, т.к. U_ЗИО < 0. Результатами измерений дополнить в таблицу 2.

Таблица 2 - ПТ (указать по варианту)

	UСИ,В
UЗИ1 = 0	IС, мА
UЗИ2 » -0.25·UЗИО
UЗИ3 » -0.5·UЗИО
UЗИ4 » 0.25·UЗИО
UЗИ5 » 0.5·UЗИО

Примечание: U_ЗИ2 ÷ U_ЗИ5 – записать конкретные значения напряжений.

 

4.6 По результатам измерений построить:

- характеристику прямой передачи,

- семейство стоковых характеристик.

4.7 Собрать схему для исследования статических характеристик МДП ПТ с индуцированным каналом (ИК), показанную на рисунке 2. Установить тип ПТ с ИК согласно варианту (Приложение А). U_СИ = 10 В для всех вариантов.

Рисунок 2. Схема для исследования статических характеристик

МДП ПТ ИК.

 

4.8 Снять характеристику прямой передачи для транзистора с индуцированным каналом и определить пороговое напряжение U_{3И ПОР}, соответствующее значению I_C» 10 мкА. Характеристику снимать до тех пор, пока ток стока не достигнет ~15 мА. Результаты измерений занести в таблицу 3.3 аналогичную таблице 1.

4.9 Снять выходные характеристики при трех значениях напряжения на затворе U_ЗИ в режиме обогащения транзистора с индуцированным каналом при U_{ЗИ 1}=1,25·U_{3И ПОР}, U_{ЗИ 2}= 1,5·U_{3И ПОР} и U_{ЗИ 3}= 1,75·U_{3И ПОР}.

Результаты измерений внести в таблицу 4, аналогичную таблице 2.

4.10 По результатам измерений построить:

- характеристику прямой передачи,

- семейство стоковых характеристик.

4.11 Для измерения крутизны у МДП ПТ с ВК собрать схему, показанную на рисунке 3. Установить для всех вариантов: U_СИ = 10 В, U_ЗИ~ - 100 мВ/1кГц, для амперметра – режим переменного тока – АС.

 

Рисунок 3 - Схема для измерения крутизны МДП ПТ с ВК

Рисунок 4 - Схема для измерения крутизны МДП ПТ с ИК

 

4.12 Исследовать зависимость крутизны от значения U_ЗИ для МДП ПТ с ВК. Для того же диапазона значений U_ЗИ, что и в таблице 1, провести измерение переменного тока стока. Результаты занести в таблицу 5. Вычислить крутизну по формуле S = I_C~ / U_ЗИ~, [мА/В] (3.1)

Таблица 5 - ПТ (указать по варианту)

UЗИ, В
IС~, мA
S, мА/В

4.13 Для измерения крутизны у МДП ПТ с ИК собрать схему, показанную на рисунке 4.

4.14 Провести действия аналогичные п. 4.12. Диапазон значений U_ЗИ такой же, как в таблице 2.

Результаты занести в таблицу 6, аналогичную таблице 5.

Таблица 6 - ПТ (указать по варианту)

UЗИ, В
IС~, мA
S, мА/В

Приложение А

Таблица А.1 – Варианты заданий

№ вар.
ПТ с ВК	КР305А	КР 305B	КР 305 D	КР 305 E	КР 305G	КР 305 I
ПТ с ИК	КР 301 А	КР 301 B	КР 301 D	КР 301 E	КР301 G	КР 301 I
№ вар.
ПТ с ВК	КР 305J	КР 305K	КР 305 V	КР 305 Z	КР 305 L	КР 305 M
ПТ с ИК	КР 301 J	КР 301 K	КР 301 V	КР 301 Z	КР 301 L	КР 301 M
№ вар.
ПТ с ВК	КР 305 N	КР 305 P	КР 305 C	КР 313 А	КР 313 B	КР 313 D
ПТ с ИК	КР 301 N	КР 301 P	КР 301 C	КР 304 А	КР 304 B	КР 304 D
№ вар.
ПТ с ВК	КР 313 E	КР 313 G	КР 313 I	КР 313 J	КР 313 K	КР 313 V
ПТ с ИК	КР 304 E	КР 304 G	КР 304 I	КР 304 J	КР 304 K	КР 304 V
№ вар.
ПТ с ВК	КР 313 Z	КР 313 L	КР 313 M	КР 313 N	КР 313 P	КР 313 C
ПТ с ИК	КР 304 Z	КР 304 L	КР 304 M	КР 304 N	КР 304 P	КР 304 C

 

Лабораторная работа № 4.

Исследование функциональных узлов преобразования аналоговых сигналов на основе операционного усилителя

 

Цель работы

Исследование функциональных узлов преобразования аналоговых сигналов, выполненных на основе операционного усилителя.

 

Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие разделы курса, связанные с применением операционного усилителя и построением следующих функциональных узлов на его основе:

2.1.1 Инвертирующий и неинвертирующий усилитель с заданным

коэффициентом усиления;

2.1.2 Сумматор и вычитатель.

2.1.3 Интегратор и дифференциатор.

2.1.4 Детектор и ограничитель.

2.1.5 Генератор и мультивибратор.

2.1.6 Фильтры: полосовых, нижних и верхних частот.

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы.

2.2.1 Какой вид имеют схемы инвертирующего и неинвертирующего усилителей и как влияют элементы схем на параметры усилителей?

2.2.2 Какой вид имеют схемы сумматора и вычитателя, и каковы принципы их работы?

2.2.3 Какой вид имеют схемы интегратора и дифференциатора, и каковы принцип их работы.

2.2.4 Какой вид имеют схемы детектора и ограничителя, и каковы принцип их работы?

2.2.5 Какой вид имеют схемы автогенератора и мультивибратора, и каковы принцип их работы?

2.2.6 Какой вид имеют схемы фильтров: полосовых, нижних и верхних частот и их АЧХ?

Литература