На полевом транзисторе с общим истоком

 

1. Ознакомится с расчетом по постоянному и переменному току схем на полевых транзисторах [1, 9 - 22].

2. Выбрать из предложенных схем усилителей (рис. 1.4 - 1.6) схемы, которые подходят для заданного по табл.1.3 типа транзистора. Изобразить их с помощью графических средств пакета Micro-Cap и записать в файл.

Ориентировочные параметры элементов схем:

, - сотни кОм – единицы МОм; - 500 Ом – единицы кОм; - десятки – сотни Ом; - 10 кОм;

- 10 мкФ; - 10 мкФ; - сотни мкФ; - 15 В.

 

Таблица 1.3

№
Тип	Транзисторы со встроенным каналом	Транзисторы с индуцированным каналом	Транзисторы с управляющим р-п переходом
2N6568	2N6661	2N6804	2N6660	2N6756	2N6847	2N3329	2N3330	2N3331	2N2608
№
Тип	Транзисторы со встроенным каналом	Транзисторы с индуцированным каналом	Транзисторы с управляющим р-п переходом
2N6760	2N6849	2N6851	2N6765	2N6806	2N6845	2N3070	2N3071	2N3368	2N3369

3. Сформировать синусоидальный сигнал, используя генератор Sine source (F = 10 кГц, А = 10…50 мВ, R s= 1 кОм).

Рис. 1.4	Рис. 1.5
Рис. 1.6

 

 

4. В режиме Transient Analysis получить временные диаграммы:

а) напряжения на источнике сигнала;

б) напряжения на стоке транзистора;

в) тока в стоковой цепи.

5. Проверить положение рабочей точки усилителя, используя предварительный расчет по постоянному току. При необходимости произвести корректировку положения рабочей точки, изменяя величины элементов схемы , , , .

6. Провести расчет усилителя по переменному току. Рассчитать коэффициент усиления , входное сопротивление и выходное сопротивление .

7. Исследовать влияние нагрузки на выходные параметры , .

8. Рассчитать амплитудно-частотную характеристику усилителя в режиме АС Аnalysis.

9. Исследовать влияние емкостей разделительных , и шунтирующего конденсаторов, а также емкостей транзистора ( и ) на АЧХ.

10. Исследовать влияние температуры на выходной сигнал (Т=-40…+60ºС), а также сопротивления на термостабильность схемы.

11. Рассчитать нестабильность при изменении температуры, определить полосу пропускания усилителя.

12. Составить отчет по выполненной работе (разд.1.1, п.19).

 

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схему усилительного каскада на полевом транзисторе с общим истоком.

2. Поясните назначение элементов в схеме (рис. 1.3).

3. Изобразите сквозные и выходные ВАХ полевого транзистора со встроенным каналом, с индуцированным каналом, с управляющим р-п переходом.

4. Как рассчитывается цепь смещения в усилительном каскаде в зависимости от режима работы полевого транзистора?

5. Как влияет на выходной сигнал нагрузка по постоянному току (рис. 1.6)?

6. Как строятся нагрузочные прямые по постоянному и переменному току в усилительном каскаде на полевом транзисторе?

7. Объясните механизм работы термостабилизации в схеме на полевом транзисторе с общим истоком.

8. Поясните причину изменения коэффициента усиления при отключении конденсатора в истоковой цепи (рис. 1.3)?

9. Каковы причины искажений АЧХ в области нижних и верхних частот.

10. В чем принципиальное отличие усилителя с общим истоком от усилителя с общим эмиттером?

11. Параметры каких элементов схемы влияют на коэффициент усиления в области средних, низких и высоких частот?

12. Как рассчитать основные параметры усилительного каскада с общим истоком по переменному току?

13. Почему усилитель на полевом транзисторе имеет большую термостабильность, чем усилитель на биполярном транзисторе?

14. Перечислите основные факторы, обуславливающие нестабильность и неопределенность постоянного тока в схемах на рис. 1.4 – 1.6.

15. Сравните частотные свойства усилителя на полевом транзисторе и усилителя на биполярном транзисторе.

Анализ транзисторного ключа

 

1. Ознакомиться с принципом работы транзисторного ключа [2, 11, 16].

2. Изобразить с помощью графических средств пакета Micro-Cap и записать в файл принципиальную схему транзисторного ключа (рис. 1.8).

3. Тип транзистора выбрать из табл.1.4 согласно номеру варианта.

 

Таблица 1.4

№
Тип	2N5209	2N5210	2N5223	2N4125	2N4126	2N4260	2N2102	2N2221	2N2222	2N2270
№
Тип	2N2894	2N2906	2N2907	2N3249	2N3250	2N3702	2N3740	2N3741	2N3905	2N3906

4. При помощи генератора импульсного сигнала (Pulse source) сформировать входной импульсный сигнал трапецеидальной формы и подать его на схему. Параметры импульсного сигнала представлены на рис. 1.7.

Рис. 1.7

VZERO - начальное значение напряжения (0,5...1 В); VONE - максимальное значение напряжения (1...3 В); P1 - начало формирования фронта (10^-8...10^-6с); P2 - начало плоской вершины импульса (10^-8...10^-6с); P3 - конец плоской вершины импульса (10^-8...10^-6с); P4 - момент достижения с уровня VZERO (10^-8...10^-6с); P5 - период повторения (10^-8...10^-6с).

5. В режиме Transient Analysis получить временные диаграммы:

а) напряжения на источнике сигнала;

б) напряжения на коллекторе транзистора;

в) тока в базовой цепи;

г) тока в коллекторной цепи.

6. Исследовать влияние сопротивлений резисторов и , а также параметров транзистора на статические и динамические характеристики электронного ключа.

7. Определить, при каких значениях и транзисторный ключ будет иметь наибольшее быстродействие (минимальные временные параметры ) и наилучшие статические параметры (минимальный остаточный ток и минимальное остаточное напряжение).

Рис. 1.8	Рис. 1.9
Рис. 1.10

 

8. Исследовать влияние резистивной нагрузки на работу транзисторного ключа ( = 100 Ом …100 кОм).

9. Исследовать влияние емкостной нагрузки на работу транзисторного ключа ( = 10пФ…10нФ).

10. Построить принципиальную схему транзисторного ключа с ускоряющей емкостью (рис. 1.9). Исследовать влияние ускоряющей емкости и сопротивления на временные параметры транзисторного ключа и определить, при каких значениях и ключ будет обладать наибольшим быстродействием.

11. Построить принципиальную схему транзисторного ключа с нелинейной отрицательной обратной связью (рис. 1.10) и исследовать влияние на быстродействие ключа параметров ее элементов.

12. Исследовать влияние температуры (-40…+60ºС) на схемы (рис. 1.8 - 1.10).

13. Составить отчет по выполненной работе согласно СТП ВятГУ 101-2004.

Отчет должен содержать:

- титульный лист;

- цель работы;

- принципиальные схемы исследуемых устройств;

- временные диаграммы, поясняющие их работу;

- рассчитанные динамические и статические параметры для трех схем транзисторного ключа (рис. 1.8 – 1.10).

- описание влияния емкостной и резистивной нагрузкок на работу транзисторного ключа.

В выводах сравнить исследованные схемы по быстродействию, статическим параметрам и температурной стабильности.

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схему электронного транзисторного ключа.

2. Какие основные требования предъявляются к транзисторному ключу?

3. Сформулируйте условия, выполнение которых позволяет выделить три этапа включения биполярного транзистора.

4. Нарисуйте и поясните эпюры напряжений и токов транзисторного ключа на биполярном транзисторе.

5. Как влияет на временные параметры базовый ток транзистора?

6. В чем причина возникновения переходных процессов при переключении ключа на биполярном транзисторе?

7. Как переходные процессы биполярного транзистора связаны с частотой управляющего напряжения?

8. Как влияет на остаточное напряжение транзистора сопротивление нагрузки ?

9. Как на быстродействие транзисторного ключа влияет емкостная нагрузка?

10. Какой должна быть оптимальная форма переключающего базового тока с точки зрения повышения быстродействия ключа?

11. Поясните принцип работы ключа с ускоряющей емкостью.

12. Как емкость ускоряющего конденсатора влияет на временные параметры транзисторного ключа?

13. Поясните принцип действия ключа с нелинейной отрицательной обратной связью.

14. Поясните достоинства и недостатки насыщенного и ненасыщенного транзисторных ключей.