Исследование полевых транзисторов Полупроводниковые выпрямители Операционный инвертирующий усилитель Исследование полупроводниковых выпрямительных диодов Методика проведения исследований и обработки результатов эксперимента

Лабораторные работы по электронике

Логические основы цифровой интегральной техники. Реализация логических функций в базисах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Кодирование сигналов в цифровых устройствах. Микросхемотехника базовых логических элементов: ключевые полупроводниковые схемы; энергетические соотношения в ключевых схемах; переходные процессы в ключевых схемах; базовые потенциальные логические элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ),

Схемы исследования

 Схема исследования статических характеристик биполярного транзистора типа n-p-n, включенного по схеме «ОБ», представлена на рис. 2.14, а по схеме «ОЭ» - на рис. 2.15. Каждая из этих схем собирается поочередно в левом нижнем квадранте монтажного шасси с использованием комплекта соединительных проводов.

Напряжения питания подаются с гнезд источников стабилизированных напряжений: Е-1 и Е-2, имеющих собственную цифровую индикацию и плавные регулировки R9 и R10 выходных напряжений соответственно. Измерения постоянных напряжений и токов в схемах осуществляются с помощью цифровых тестеров серии MY6x. При этом тестер, используемый для измерения тока, всегда включается последовательно с исследуемым объектом; а тестер, используемый для измерения напряжения, всегда включается параллельно с исследуемым объектом.

Порядок выполнения работы

3.1. На тестере ММ-1 установить переключатель РРП в положение (0С). Включить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off). Определить температуру окружающей среды Токр. ср., считав показания тестера, и полученный результат занести во все ниже следующие таблицы. Выключить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off).

3.2. Собрать схему, представленную на рис. 2.14. Установить переключатель РРП каждого тестера в сектор «А» или «V» на соответствующий предел измерений, который указан на схеме (рис. 2.14). Убедиться, что регулировки R9 и R10 источников питания Е1 и Е2 находятся в крайнем левом положении, а переключатель П4, расположенный на монтажном шасси, - в положении «ОБ». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

3.3. Исследовать семейство статических входных характеристик биполярного транзистора (БПТ), включенного по схеме с общей базой, т.е. семейство вида IЭ=f(UЭБ) при UКБ=const. Измерения проводить для трех фиксированных значений UКБ= 0; 4; 8 В.

Включить тестеры ММ-1 – ММ-4 нажатием кнопок “on/off” и источники питания Е1 и Е2 нажатием кнопки “POWER”. С помощью R10 и тестера ММ-4 установить UКБ=0 В. Далее, с помощью R9 и тестера ММ-2 устанавливать значения тока IЭ от 0 до 30 mA c шагом 5 mA. При каждом значение тока IЭ с помощью R10 и тестера ММ-4 корректировать значение напряжения UКБ=0 В. После этого с табло тестера ММ-1 снять значение напряжения UЭБ, а с табло тестера ММ-3 – значение тока коллектора IК. Отметить значения UЭБ и IК при токе эмиттера IЭ= 0,2 mA. Полученные результаты занести в таблицу 2.1.

Установить R9 в крайнее левое положение. Повторить измерения для UКБ=4 В и UКБ=8 В. Полученные результаты занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Токр.ср.

(0С)

Тип

транзистора

UКБ

(В)

(mA)

0

0,2

5

10

15

30

КТ602А

0

UЭБ , B

IК , mA

4

UЭБ , B

IК , mA

8

UЭБ , B

IК , mA

3.4. Исследовать семейство статических выходных характеристик БПТ, включенного по схеме с общей базой, т.е. семейство вида IК=f(UКБ) при IЭ=const. Измерения проводить для пяти фиксированных  значений IЭ = 5; 10; 15; 20; 25 mA.

С помощью R9 и тестера ММ-2 установить IЭ=5 mA. Далее, с помощью R10 и тестера ММ-4 изменять напряжение UКБ от 0 до 8В c шагом 1 В. При каждом значение напряжения UКБ с помощью тестера ММ-3 определять величину тока коллектора IК. Полученные результаты занести в таблицу 2.2.

Установить R10 в крайнее левое положение. Повторить измерения для остальных фиксированных значений тока эмиттера IЭ=10; 15; 20; 25 mA. Полученные результаты занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Токр.ср.

(0С)

Тип

транзистора

(mA)

UКБ

(В)

0

1

2

3

4

8

КТ602А

5

IК, mA

10

IК, mA

15

IК, mA

20

IК, mA

25

IК, mA

Выключить источники питания Е1 и Е2 нажатием кнопки “POWER”.

3.5. Собрать схему, представленную на рис. 2.15. Для этого достаточно: установить переключатель П4, расположенный на монтажном шасси, в положение «ОЭ», а переключатель РРП тестера ММ-2 – в положение 20 mA. Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

3.6. Исследовать семейство статических входных характеристик БПТ, включенного по схеме с общим эмиттером, т.е. семейство вида IБ=f(UБЭ) при UКЭ=const. Измерения проводить для трех фиксированных значений UКЭ= 0; 4; 8 В.

Включить источники питания Е1 и Е2 нажатием кнопки “POWER”. С помощью R10 и тестера ММ-4 установить UКЭ=0 В. Далее, с помощью R9 и тестера ММ-2 устанавливать значения тока базы IБ от 0 до 0,8 mA c шагом 0,1 mA. При каждом значении тока IБ с табло тестера ММ-1 снять значение напряжения UБЭ, а с табло тестера ММ-3 – значение тока коллектора IК. Отметить значения UБЭ и IК при токе базы IБ=0,01 mA. Полученные результаты занести в таблицу 2.3.

В процессе измерений следить за величиной тока коллектора IК. Если IК превышает 30 mA, то измерения прекратить.

Установить R9 в крайнее левое положение. Повторить измерения для UКЭ=4 В и UКЭ=8 В. Полученные результаты занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

Токр.ср.

(0С)

Тип

транзистора

UКЭ

(В)

(mA)

0

0,01

0,1

0,2

0,3

0,8

КТ602А

0

UБЭ , B

IК , mA

4

UБЭ , B

IК , mA

8

UБЭ , B

IК , mA

Конденсаторы

Конденсатор – это элемент электрической цепи, предназначенный для накопления энергии электрического поля и обладающий определенной емкостью. Состоит из двух или более подвижных или неподвижных обкладок, между которыми находится диэлектрик. Емкость конденсатора измеряется в фарадах и определяется выражением: С=Q/U, где С – емкость.

Основными электрическими параметрами конденсатора являются: номинальная емкость С и допустимое отклонение от нее DС , номинальное напряжение U, пробивное напряжение Uпр, сопротивление изоляции R и потери энергии в конденсаторе DE . Номинальная емкость конденсатора и допустимое отклонение от нее указываются на самом конденсаторе. Номинальное напряжение конденсатора характеризует то напряжение, при котором он способен надежно работать, сохраняя свои параметры. Пробивное напряжение – это то минимальное напряжение, при котором наступает электрический пробой изоляции конденсатора. Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и в обкладках и характеризуются углом диэлектрических потерь.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, предназначенный для накопления энергии магнитного поля и обладающий определенной индуктивностью. Индуктивность катушки L принимается равной 1 Гн, если при изменении тока в ней на один ампер за одну секунду в катушке возникает эдс, равная одному вольту. Основными параметрами катушки индуктивности являются: номинальная индуктивность L, и допустимое ее отклонение от номинальной величины DL, номинальная добротность Q, равная отношению мнимой части Х ее полного сопротивления к действительной части R (Q=X/R), температурная нестабильность индуктивности, определяемая температурным коэффициентом ТКL, собственная емкость С.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют прибор, который содержит электрический р-n-переход и два вывода для подключения к внешней цепи. Работа диодов основана на определенных физических свойствах р-n-перехода, обладающего нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ). Полупроводниковый диод чаще всего выполняет функцию элемента. Служащего для преобразования сигналов (для выпрямления, детектирования и т. д.).

На практике наиболее широко используются кремниевые (Si), германиевые (Ge) и арсенид–галиевые (GaAs) полупроводниковые диоды с выпрямляющим р-n-переходом, а также диоды с контактом металл-полупроводник (так называемые диоды Шоттки).

р-n-переход представляет собой комбинацию двух полупроводниковых слоев (областей) с различным типом проводимости – дырочной (р-областью) и электронной (n-областью) (рис. 2.2 а). Условное обозначение выпрямительного диода с р-n-переходом на электрических схемах показано на рис. 2.2 б. Если на такую структуру подать внешнее напряжение плюсом к р-области, а минусом к n-области, то оно вызовет уменьшение потенциального барьера на границе раздела этих двух областей. Такое напряжение называется прямым. Если полярность внешнего напряжения изменить на противоположную, то потенциальный барьер на границе увеличится, и такое напряжение называется обратным.

Примерный перечень лабораторных работ 1. Базовые интегральные логические элементы. 2. Синтез минимизированных функционально-устойчивых комбинационных схем. 3. Интегральные триггеры. 4. Функциональные цифровые устройства последовательностного типа. 5. Устройства обработки сигналов на основе операционных усилителей. 6. Исследование характеристик интегральных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.
Изучение вращения плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея)