Лабораторный практикум по радиоэлектронике - Колонтаевский Ю.Ф.

Автор: Колонтаевский Ю.Ф.

Теги: радиоэлектроника

ISBN: 5—06—000299—3

Год: 1989

Похожие

Радиоэлектроника.

Твердотельная электроника. Лабораторный практикум

Основы радиоэлектроники

Краткий словарь по радиоэлектронике

Текст

ЛАБОРАТОРНЫЙ
ПРАКТИКУМ
пп янакгазпЕктнзникЕ
Издание второе, переработанное
Одобрено Ученым советом
Государственного комитета СССР
по народному образованию
в качестве учебного пособия для
профессионально-технических училищ

Москва
«Высшая школа» 1989
Колонтаевский Ю. Ф.
К61 Лабораторный практикум по радиоэлектронике: •
Учеб, пособие для ПТУ. 2-е изд., перераб. — М.:
Высш, шк., 1989. — 206 с.: ил.
ISBN 5—06—000299—3
Пособие содержит описание 32 лабораторно-практических работ по
программе предмета «Радиоэлектроника», изучаемого в училищах си-
стемы профтехобразования. В каждой работе кратко изложен теорети-
ческий материал, приведены расчетные соотношения и методические
указания по подготовке к работе, ее выполнению, сборке исследуемых
схем и измерениям, предложены контрольные вопросы.
Во втором издании (1-е— 1984 г.) переработаны теоретические
пояснения к работам и приведены в соответствие с действующими
ГОСТами рисунки.
2302010000(4307000000)—139 _
1Z — -- о и ~~~ о «л
К 052(01)—89
ББК 32
6Ф
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Основных направлениях экономического и социаль-
ного развития СССР на 1986—1990 годы и на период до
2000 года указано на необходимость ускорения научно-
технического прогресса, важнейшими направлениями ко-
торого являются роботизация производства, создание
роторных и роторно-конвейерных линий, а также гибких
производственных систем. Решение поставленных задач
возможно лишь при широком использовании средств
вычислительной техники и информатики, основывающих-
ся на достижениях современной радиоэлектроники.
В связи с этим резко возрастают требования к под-
готовке в профессионально-технических училищах высо-
коквалифицированных рабочих, которые наряду с проч-
ными теоретическими знаниями должны обладать прак-
тическими навыками. Наиболее плодотворное приобрете-
ние навыков учащимися происходит при отработке ими
лабораторного практикума. В процессе выполнения лабо-
раторных работ активизируется познавательная деятель-
ность учащихся, проверяется их способность к самостоя-
тельному труду и осмыслению сложных явлений.
Все это определяет структуру данного учебного посо-
бия, предназначенного для выполнения 32 лабораторно-
практических работ по радиоэлектронике на оборудовании
87Л-01, выпускаемом Ленинградским опытным электро-
техническим заводом. Каждой лабораторной работе пред-
шествуют пояснения, содержащие основные сведения по
теории и элементарному расчету исследуемой схемы.
Усвоение материала пояснений и соответствующего раз-
дела учебника должно происходить при подготовке к ра-
боте.
Начинают лабораторно-практическую работу с заго-
товки необходимых таблиц и координатных осей, а также
выполнения предварительных расчетов.
Методические указания по выполнению каждой рабо-
ты имеют перечень используемых съемных элементов,
в соответствии с которым преподаватель готовит лабора-
3
торные стенды, а учащиеся собирают исследуемую схему.
Этот раздел содержит также рекомендации по выпол-
нению сложных измерений и обработке их результатов.
Выполнив лабораторно-практическую работу, учащие-
ся оформляют отчет и защищают его.
Оборудование 87Л-01, на котором выполняются лабо-
раторно-практические работы, является полностью уком-
плектованным и автономным. Кроме основного назначе-
ния оно может быть использовано как демонстрационное
при изучении курсов «Радиоэлектроника», «Специальная
технология регулировочных работ», «Радиоизмерения»
и др., а также при повышении квалификации рабочих
радиотехнических профессий на производстве и для само-
стоятельной работы учащихся в кружках технического
творчества.
Оборудование позволяет также выполнять работы по
специально составленным программам, содержащим
проблемные ситуации, разрешение которых возможно
только экспериментальным путем.
Автор
87Л-01
ОБОРУДОВАНИЕ 87Л-01
В комплект оборудования 87Л-01 входят:
лабораторный стенд;
блок монтажных полей БМП;
сменные панели;
съемные элементы и соединительные провода;
пенал оперативного набора съемных элементов;
осциллограф (С 1-72, С1-73 или С1-94);
Лабораторный стенд (рис. 1) содержит: генератор
прямоугольных импульсов ГПИ; генератор звуковой час-
тоты ГЗЧ; генератор радиочастоты ГРЧ; блок питания и
коммутации БП; ампервольтметр АВМ1 и ампервольтом-
метр АВО; ампервольтметр АВМ2 и милливольтметр МВ;
частотомер ЧМ и измеритель выхода ИВ.
Генератор прямоугольных импуль-
сов ГПИ вырабатывает прямоугольные импульсы поло-
жительной и отрицательной полярностей (гнезда « _П_»
и «1Г »), преобразуемые из выходного сигнала ГЗЧ и
совпадающие с ним по частоте. Амплитуды импульсов
одинаковы и регулируются плавно и одновременно от 0 до
3 В ручкой «Амплитуда», а длительность изменяется руч-
кой «Длительность» не менее чем в 2 раза в каждом диапа-
зоне. Для получения на выходе ГПИ импульсной после-
довательности со скважностью, близкой к 10, переключате-
ли «Диапазон» ГПИ и ГЗЧ следует установить в одина-
ковые положения. Если необходима большая скважность,
переключатель «Диапазон» ГПИ устанавливают на более
высокий частотный предел.
Генератор звуковой частоты ГЗЧ выраба-
тывает синусоидальное напряжение, амплитуда которого
автоматически поддерживается постоянной во всем час-
тотном диапазоне и плавно регулируется от 0 до 0,5 В дей-
ствующего значения ручкой «Амплитуда». Выход генера-
тора снабжен делителем, позволяющим уменьшать выход-
ной сигнал в 10 и 100 раз (гнезда «1:10» и «1 :100»).
Для измерения выходного напряжения ГЗЧ служит изме-
ритель выхода ИВ, переключатель которого устанавли-
5

вают в положение «ГЗЧ» (предельное значение шкалы
ИВ составляет 1 В действующего значения). Полный
диапазон частот, перекрываемый ГЗЧ, составляет 20 Гц —
100 кГц и разбит на четыре поддиапазона, для выбора
одного из которых служит переключатель «Диапазон».
В пределах каждого поддиапазона частота плавно регу-
лируется ручкой «Частота». Частоту выходного сигнала
ГЗЧ измеряют частотомером ЧМ стенда, для чего переклю-
чатель ИВ переводят в положение «ЧМ», а тумблер ИВ —
в положение «ГЗЧ». Переключателем частотомера выби-
рают один из семи поддиапазонов, в пределах которого
находится измеряемая частота.
Генератор радиочастоты ГРЧ состоит из
двух сопряженных по частоте генераторов: основного и ге-
теродина. Основной генератор перестраивается плавно
ручкой «Частота» и перекрывает диапазон частот 415—
515 кГц. Амплитуда его выходного сигнала автоматически
поддерживается постоянной во всем диапазоне перестрой-
ки и плавно регулируется ручкой «Амплитуда» от 0 до 0,3 В
действующего значения. Основной генератор имеет два
выхода: высокоомный и низкоомный (гнезда «ГТ» и «ГН»).
Колебания основного генератора могут быть промодули-
рованы по амплитуде выходным сигналом ГЗЧ. Глубина
модуляции плавно изменяется ручкой «Глубина модуля-
ции» от 0 до 100 %, а частота модулирующего сигнала
определяется частотой ГЗЧ. Для измерения выходного
напряжения основного генератора используют измеритель
выхода. ИВ, для чего его переключатель устанавливают
в положение «ГРЧ» (предельное значение шкалы ИВ сос-
тавляет 1 В действующего значения). Частоту основного
генератора измеряют частотомером ЧМ стенда, для чего
переключатель и тумблер ИВ устанавливают в положение
«ЧМ», а тумблер и переключатель частотомера — соответ-
ственно в положения «fx — 465 кГц» и «100 кГц». Частото-
мер при этом показывает разность частот /чм основного
генератора и гетеродина ЧМ, генерирующего сигнал час-
тотой 465 кГц. Знак отклонения частоты основного гене-
ратора от 465 кГц определяют вращая ручку ГРЧ «Час-
тота» по часовой стрелке.
В зависимости от того, показывает индикатор часто-
томера увеличение или уменьшение измеряемой разности
частот, частоту ГРЧ соответственно рассчитывают по
формулам
/грч = fx = 465 кГц + /чм;
7
/грч = fx= 465 кГц — /чм.
Выходное напряжение гетеродина ГРЧ не регулирует-
ся и составляет примерно 1 В действующего значения,
а его частота отличается от частоты основного генерато-
ра в любой точке диапазона перестройки на 465 кГц и
лежит в пределах от 880 до 980 кГц. Точность сопряже-
ния основного генератора и гетеродина при расстройке
относительно средней частоты на ±30 кГц составляет
± 3 кГц.
Блок питания и коммутации БП выраба-
тывает все необходимые напряжения, которые через
разъемы внутристендового монтажа поступают на соот-
ветствующие блоки стенда. Две группы тумблеров —
«ГПИ», «ГЗЧ», «ГРЧ» и «АВО», «МВ», «ЧМ» — служат
для включения блоков стенда, необходимых для прове-
дения конкретной лабораторной работы. Тумблером
«Сеть» первичная обмотка трансформатора стенда под-
ключается к сети. При этом загорается лампа, сигнали-
зирующая о поступлении сетевого напряжения на сило-
вой трансформатор. Для подачи напряжения на иссле-
дуемые схемы блок питания имеет пять источников: ИП,
ГТ, ГН1 — ГНЗ, выходные зажимы которых выведены
на его лицевую панель.
Источник переменного напряжения ИП обеспечивает
на зажимах «~15 В» одинаковые и противофазные
относительно зажима «Общ.» напряжения. Переключе-
нием тумблера ИП можно получить два значения этих
напряжений: 15 и 17,25 В. Для измерения выходного
напряжения ИП следует установить переключатель ИВ
в положение «25 В ИП».
Генератор тока ГТ является источником постоянного
тока и обладает большим внутренним сопротивлением,
поэтому его выходной ток практически не зависит от
сопротивления нагрузки. Максимальный выходной ток ГТ
составляет 10 мА и может быть измерен ИВ при переводе
его переключателя в положение «1 мА» или «10 мА».
Устанавливают выходной ток ГТ по ИВ при закорочен-
ных зажимах ГТ. Выходной ток ГТ плавно регулируется
ручками «Грубо» и «Точно».
Генератор напряжения ГН1 является источником
постоянного напряжения, обладает малым внутренним
сопротивлением, и его выходное напряжение плавно регу-
лируется от -|- 0,5 до —7 В ручками «Грубо» и «Точно».
Полярность выходного напряжения ГН1, указанная на
8
лицевой панели БП, соответствует интервалу его регули-
рования от -|- 0,5 В до 0. При регулировании выходного
напряжения ГН1 от 0 до —7 В его полярность противо-
положна указанной. Выходное напряжение ГН1 изме-
ряется ИВ при переводе его переключателя в положение
«1 В» (при изменении выходного напряжения ГН1 в пре-
делах от + 0,5 В до 0) и «— 10 В» (при изменении
выходного напряжения ГН1 в пределах от 0 до —7 В).
Генератор напряжения ГН2 является стабилизирован-
ным источником питания, его выходное напряжение плав-
но регулируется в пределах от 0,5 до 15 В ручками «Гру-
бо» и «Точно». Ток нагрузки, при котором срабатывает
защита ГН2, составляет 200 мА при выходном напря-
жении 15 В. При уменьшении выходного напряжения ток
срабатывания защиты уменьшается. Выходное напряже-
ние ГН2 измеряется ИВ при переводе его переключателя
в положение «25 В ГН2».
Генератор напряжения ГНЗ является источником пи-
тания; его выходное напряжение плавно изменяется в пре-
делах от 0 до 100 В одним регулятором и измеряется ИВ
при переводе переключателя в положение «100В ГНЗ».
Ампервольметр АВМ1 имеет пять пределов
измерения постоянного напряжения (1; 2,5; 5; 10; 25 В) и
шесть пределов измерения постоянного тока (0,5; 1; 5;
10; 50; 100 мА).
Ампервольтметр АВО имеет четыре преде-
дела измерения постоянного напряжения (0,1; 0,5; 1;
5 в), три предела измерения постоянного тока (10;
100 мкА; 1 мА) и четыре предела измерения сопротивле-
ния (0,1; 1; 10; 100 кОм). При измерении сопротивления
шкала АВО линейная.
Ампервольтметр АВМ2 аналогичен прибору
АВМ1, имеет шесть пределов измерения постоянного
напряжения (0,5; 1; 5; 10; 50; 100 В) и пять пределов
измерения постоянного тока (0,5; 1; 5; 10; 50 мА).
Милливольтметр МВ служит для измерения
малых переменных напряжений на шести пределах (5;
10; 50; 100; 500 мВ; 1 В) и больших — на пяти пределах
(5; 10; 10; 100; 250 В). При измерении больших напря-
жений зажимы МВ изолированы от провода заземления
стенда.
Частотомер ЧМ служит для измерения частоты
выходных сигналов ГЗЧ и ГРЧ (основного генератора),
а также любого внешнего генератора периодических
сигналов независимо от их формы. При измерении час-
9
тоты сигнала внешнего генератора сигнал подается на
зажим «/*». Частотомер имеет шесть пределов измере-
ния частоты (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 50; 100 кГц) и линейную
шкалу.
Измеритель выхода ИВ, работа которого
рассматривалась выше при всех положениях его пере-
ключателя и тумблера, кроме «25 В», при этом положе-
нии измеряет подводимое к его зажимам постоянное
внешнее напряжение.
Блок монтажных полей БМП предназначен для сбор-
ки исследуемой схемы после установки соответствующей
сменной панели и состоит из двух параллельных жестко
связанных гетинаксовых плат (монтажных полей), на
которых размещены контактные гнезда, электрически
соединенные между собой в определенном порядке. Этот
блок крепится к корпусу стенда над блоком питания
между приборными стойками. Каждое монтажное поле
снабжено штырями для точного ориентирования относи-
тельно него сменных панелей при установке их в рабочее
положение.
Сменные панели представляют собой древесноволок-
нистые плиты, размер которых равен размеру монтаж-
ного поля. На лицевые поверхности сменных панелей
нанесены изображения исследуемых электрических схем.
Каждая сменная панель устанавливается только на то
монтажное поле, ориентирующие штыри которого сов-
падают с отверстиями в ней. Правильность выбора ра-
бочей стороны блока монтажных полей определяют так-
же по маркировке сменной панели (шифр изделия, но-
мер сменной панели и лабораторной работы). Если мар-
кировка нанесена в левом нижнем углу сменной панели,
следует использовать монтажное поле 1, а если в левом
верхнем углу — монтажное поле 2.
Сменные панели (в оборудовании 87Л-01 их 32 шт.)
хранят отдельно.
Следует отметить, что изображения измерительных
приборов на сменных панелях выполнены с некоторыми
отступлениями от ГОСТов. Так, внутри условных графи-
ческих обозначений измерительных приборов вместо ла-
тинского обозначения единиц электрических величин (А,
V) даны обозначения измеряемых токов и напряжений,
принятые в описаниях лабораторных работ.
Съемные элементы и соединительные провода пред-
назначены для сборки исследуемых схем. Съемные эле-
менты устанавливают на монтажное поле через отверстия
ю
в сменной панели, имеющиеся на условных графических
обозначениях элементов (на рис. 1 эти отверстия хорошо
видны). Монтажное поле выполнено так, что после уста-
новки всех необходимых элементов исследуемая схема
оказывается собранной (смонтированной). Соединитель-
ными проводами к ней подключают источники питания,
измерительные приборы, подают сигналы от генераторов
и др. (рис. 2).
Сборка исследуемой схемы занимает несколько минут,
причем возможны замена любого ее элемента, имитация
его выхода из строя, измерение напряжения в любой точ-
ке или тока в любом проводе и др. Дополнительные
элементы — четыре перемычки и три блока-переходника
(рис. 3, а — в) — расширяют возможности исследования
вариантов схем, позволяют ввести дополнительные регу-
лировки и точки измерения.
Блок-переходник, показанный на рис. 3, а, позволяет:
включить реостатом съемный элемент, выполненный как
потенциометр (рис. 4, а);
получить дополнительную контрольную точку для под-
ключения вольтметра или осциллографа (рис. 4, б);
закоротить участок цепи и вывести контрольную точку
(рис. 4, в).
Блок-переходник, показанный на рис. 3, б, позволяет:
разорвать цепь с переключением вывода элемента
в другую цепь (рис. 5, а);
включить измеритель тока в цепь съемного элемента
(рис. 5, б);
включить последовательно два съемных элемента
(рис. 5, в).
Блок-переходник, показанный на рис. 3, в, позволяет:
включить вольтметр параллельно съемному элементу
(рис. 6, а);
включить параллельно два съемных элемента (рис. 6, б);
вывести две дополнительные контрольные точки от
съемного элемента (рис. 6, в).
Съемные элементы хранятся на задней стенке стенда
(за блоком монтажных полей).
Пенал оперативного набора предназначен для уста-
новки в него необходимых съемных элементов и соедини-
тельных проводов. Укомплектованный пенал выдается
учащимся, а после выполнения лабораторной работы и
разборки схемы исследования возвращается ими препо-
давателю также укомплектованным.
Осциллограф используется для визуального наблюде-
11
Рис. 2
о) д) в)
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 6
ния процессов в исследуемых схемах и некоторых измере-
ний. Если при выполнении работы осциллограф не нужен,
его следует снять с платформы и убрать в препаратор-
скую.
ОРГАНИЗАЦИЯ
ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
Лабораторные стенды можно разместить в обычном
учебном кабинете, переоборудованном на время проведе-
ния лабораторного практикума в лабораторию. Однако
лучше установить стенды стационарно в специальном по-
мещении. Для группы в 30 человек необходимо 15 стен-
дов, т. е. двое учащихся должны работать на одном стен-
де. Все лабораторные работы проводятся фронтально,
что значительно облегчает работу преподавателя.
На первом занятии целесообразно ознакомить уча-
щихся с устройством стенда, его генераторами, источни-
ками питания и измерительными приборами. Для этого
необходимо подготовить программу измерений и исследо-
ваний отдельных устройств самого стенда. Каждое оче-
редное занятие должно состоять из следующих частей:
предварительной беседы преподавателя;
подготовки к лабораторной работе и выполнения ее;
составления отчета и защиты выполненной работы.
В ходе предварительной беседы преподаватель рас-
крывает смысл и цель предстоящей работы, напоминает
основные положения теории, разбирает методику слож-
ных измерений.
Подготовка к работе проводится учащимися само-
стоятельно, но под наблюдением преподавателя и вклю-
чает повторение теоретического материала с использо-
ванием учебника, конспекта и кратких теоретических
сведений (пояснений, приводимых в каждой лаборатор-
ной работе), а также заготовку таблиц и координатных
осей для отчета, выполнение предварительных расчетов.
Для выполнения лабораторной работы на столах уча-
щихся должны находиться пеналы с набором съемных
элементов (их перечни даны в методических указаниях к
каждой лабораторной работе), а сменные панели должны
14
быть установлены на монтажные поля стендов и зафик-
сированы в рабочем положении. Стенды должны быть
обесточены.
Учащиеся под руководством преподавателя в соответ-
ствии с методическими указаниями по выполнению рабо-
ты собирают исследуемую схему, подключают измери-
тельные приборы, генераторы и источники питания. Пита-
ние на стенды подается централизованно только после
того, как преподаватель и лаборант (его роль может
исполнять мастер производственного обучения) проверят
правильность сборки схем всей группой.
Источники питания, генераторы и измерительные при-
боры стенда снабжены устройствами защиты от случай-
ного короткого замыкания выходных зажимов или по-
ступления на вход чрезмерно большого напряжения (то-
ка). Особое внимание следует уделять исправности съем-
ных элементов. Бережного отношения требуют сменные
панели. Лучше, если на монтажное поле их устанавли-
вает преподаватель или лаборант. Снятие блока монтаж-
ных полей и доступ в среднюю часть стенда, где нахо-
дятся элементы крепления блоков и хранятся съемные
элементы и соединительные провода, учащимся должны
быть запрещены.
В присутствии учащихся не должны выполняться
какие-либо ремонтные работы, так как стенды в доста-
точной степени резервированы по источникам питания
и измерительным приборам, что позволяет легко коррек-
тировать исследования при частичных отказах. Необхо-
димо следить также, чтобы блоки стендов, не используе-
мые в работе, были отключены.
При выполнении лабораторных работ учащиеся долж-
ны произвести все измерения и заполнить таблицы
отчета. После этого стенды обесточивают, тумблеры
выключают, а съемные элементы и соединительные про-
вода собирают на пенале и предъявляют преподавателю.
После составления отчета по лабораторной работе,
форма которого приведена ниже, и предъявления его
преподавателю учащиеся защищают работу.
Содержание отчета
1. Исследуемая электрическая схема.
2. Перечень использованных приборов стенда с указанием их пре-
делов измерения и цены деления шкал.
3. Таблицы результатов измерений.
4. Графики снятых зависимостей, выполненные на миллиметровой
бумаге.
15
5. Необходимые расчеты.
6. Ответы на контрольные вопросы (по указанию преподавателя).
7. Выводы.
8. Использованная литература.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ
С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ
ПРИБОРАМИ
Стенд имеет шесть многопредельных измерительных
приборов с тремя одинаковыми стрелочными индикато-
рами (прибор типа М2003, ток предельного отклонения
50 мкА, число больших делений шкалы 5, число малых
делений 25). Индикаторы подключают к выходу каждой
пары приборов тумблерами «АВМ1-АВО», «АВМ2-МВ»
и переключателем ИВ. В положении «ЧМ» этого пере-
ключателя стрелочный индикатор блока ЧМ-ИВ подклю-
чается к выходу частотомера ЧМ, в остальных положе-
ниях — к выходу ИВ.
Все измерительные приборы стенда имеют линейные
шкалы. Каждое положение переключателя прибора мар-
кировано на его лицевой панели предельным значением
измеряемой величины. Для нахождения измеряемой вели-
чины необходимо определить цену деления выбранного
предела измерения. Для этого предельное значение изме-
ряемого параметра делят на 25 — число малых делений
шкалы индикатора. Так, при использовании прибора
АВМ1 на пределе измерения «25 В» цена деления шкалы
будет 25 В : 25 дел. = 1 В/дел. Затем следует определить
измеряемую величину, умножив цену деления на число
делений, на которое отклонилась стрелка индикатора при
измерении.
Пример 1. При измерении частоты на пределе измерения «500 Гц»
стрелка отклонилась на 21 деление. Определить измеряемую частоту.
Цена деления шкалы составляет 500 Гц: 25 дел. = 20 Гц/дел.
Тогда измеряемая частота fx = 20 Гц/дел.Х21 дел. = 420 Гц.
Пример 2. При измерении напряжения прибором АВО на пределе
«0,1 В» стрелка отклонилась на 17 делений. Определить измеряемое
напряжение.
Цена деления шкалы составляет 0,1 В: 25 дел =0,004 В/дел. Тогда
измеряемое напряжение Ux = 0,004 В/дел.Х17 дел. = 0,068 В =
= 68 мВ.
16
Пример 3. При измерении сопротивления резистора прибором
АВО на пределе «10 кОм» стрелка отклонилась на 15 делений. Опреде-
лить сопротивление измеряемого резистора.
Цена деления шкалы составляет 10 кОм : 25 дел. = 0,4 кОм/дел.
Тогда сопротивление резистора = 0,4 кОм/дел.Х15 дел. = 6 кОм.
Следует выбирать такой предел измерения, на кото-
ром измеряемая величина дает отклонение стрелки инди-
катора, близкое к максимальному.
Два прибора с общим индикатором могут быть одно-
временно подключены к исследуемой схеме в любых ее
точках. При этом отсчет производят, переключая тумб-
лер блока.
Все зажимы стенда, имеющие обозначения «_1_»,
электрически связаны между собой. Измерительные при-
боры и источники питания, ни один из зажимов которых
не имеет обозначения «_1_», изолированы от провода
заземления стенда.
Все регуляторы стенда при вращении их по часовой
стрелке дают увеличение выходного параметра.
РАБОТА
I
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ
Цель работы — снятие и анализ вольт-амперных
характеристик германиевого и кремниевого диодов; опре-
деление их параметров по характеристикам (рис. 7, а, б).
’ Пояснения. Полупроводниковый диод содержит один
р-п-переход и имеет два вывода от р и п-областей.
Наиболее распространены и обширны две группы дио-
дов — выпрямительные и импульсные, называемые в не-
которых справочниках универсальными.
Выпрямительные диоды, в которых используется ос-
новное свойство р-п-перехода — его односторонняя элек-
тропроводность, применяют главным образом для вып-
рямления переменного тока в диапазоне частот от 50 Гц
до 100 кГц.
Импульсные диоды применяют в импульсных режимах
работы.
Работа полупроводникового диода в электрической
схеме определяется его вольт-амперной характеристикой
Прямую ветвь ВАХ снимают, включив испытуемый
диод в схему, показанную на рис. 7, а. Прямой ток через
диод задается генератором тока ГТ, характерной особен-
ностью которого является слабая зависимость выходного
тока от сопротивления нагрузки. Плавно увеличивая от
нуля выходной ток генератора ГТ, измеряют прямое
напряжение U„p диода для ряда значений прямого тока
/пр-
Обратную ветвь ВАХ снимают, включив испытуемый
диод в схему, показанную на рис. 7, б. Плавно увеличи-
вая от нуля выходное напряжение ГНЗ, измеряют обрат-
ный ток /обр диода для ряда значений обратного напря-
жения 170бр.
Анализ типовых ВАХ германиевого и кремниевого
диодов (рис. 8) позволяет сделать следующие выводы:
прямое падение напряжения Unp на германиевом дио-
де почти в два раза меньше, чем на кремниевом, при
одинаковых значениях прямого тока /пр;
18
германиевый диод начинает проводить ток при нич-
тожно малом прямом напряжении (7пр, а кремниевый —
только при (7пр = 0,4 4- 0,6 В;
обратный ток Лбр кремниевого диода значительно
меньше обратного тока германиевого при одинаковых
обратных напряжениях.
19
Эти выводы позволяют разграничить назначение гер-
маниевых и кремниевых диодов. Германиевые диоды при-
меняют для обработки сигналов малой амплитуды (до
0,3 В). Кремниевые диоды при подаче на них сигналов
такой амплитуды одинаково плохо проводят ток как в
прямом, так и в обратном направлениях. Кремниевые
диоды распространены шире, чем германиевые, и приме-
няются в тех случаях, когда обратный ток недопустим.
Кроме того, они сохраняют работоспособность до тем-
пературы окружающей среды 125—150 °C, тогда как гер-
маниевые могут работать только до 70 °C.
Основными параметрами выпрямительных диодов яв-
ляются:
постоянное прямое напряжение Unp при определенном
для каждого диода постоянном прямом токе или среднее
прямое напряжение (7пр.ср в схеме однополупериодного
выпрямителя при определенном среднем прямом токе
/пр.ср и максимально допустимом обратном напряжении;
постоянный обратный ток /ОбР при определенном по-
стоянном обратном напряжении или средний обратный
ток /обр.ср в схеме однополупериодного выпрямителя при
максимально допустимом обратном напряжении и опре-
деленном среднем прямом токе;
максимально допустимое постоянное обратное напря-
жение иобр max»
максимально допустимый средний прямой ток /пр.сртах,
обычно определяемый как средний за период прямой ток
в схеме однополупериодного выпрямителя.
Превышение (7ОбРтах переводит диод в режим пробоя.
Различают электрический и тепловой пробои р-п-перехо-
да. Электрический пробой может быть лавинным или тун-
нельным и не сопровождаться разрушением р-п-перехода
(участок аб на рис. 8). Тепловой пробой, как правило,
приводит к разрушению р-п-перехода и выходу диода из
строя (участок бв на рис. 8).
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 1 и 2 для снятия прямой и обрат-
ной ветвей ВАХ германиевого Ge и кремниевого Si дио-
дов.
нмЛпВвЫЧерТИТЬ/ИСТему координат (рис. 9) для построе-
ния прямых и обратных ветвей ВАХ (масштаб по осям:
/ПР - в 1 см 2 мА; иар - в 1 см 0,1 В; - германиево-
го
Таблица 1
го диода — в 1 см 5 мкА, кремниевого диода — в 1 см
0,05 мкА; Uo6p — в 1 см 5 В).
3. Зарисовать схемы для получения ВАХ диодов
(рис. 7, а, б).
4. Собрать схему, показанную на рис. 7, а, используя
графические обозначения на сменной панели 87Л-01/1.
Поочередно снять прямые ветви ВАХ германиевого и
кремниевого диодов и занести результаты измерений в
табл. 1.
5. Собрать схему, показанную на рис. 7, б, поочеред-
но снять обратные ветви ВАХ диодов и занести резуль-
таты измерений в табл. 2.
6. Пользуясь данными табл. 1 и 2, построить прямые
и обратные ветви ВАХ германиевого и кремниевого дио-
дов в координатных осях.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении п. 4 используют:
G1 (ГТ) —генератор тока стенда;
РА1 (/пр)—АВМ1 на пределе измерения «10 мА»;
PVl(//np)—АВМ2 на пределах измерения «0,5 В» и
«1 В» соответственно для германиевого и кремниевого
диодов;
VD1 — исследуемые диоды Д9 и КДЮЗ.
2. При выполнении п. 5 используют:
21
G2(PH3)— источник напряжения стенда, позволя-
ющий изменять выходное напряжение от 0 до 100 В;
РА2{1о^} — АВО на пределах измерения «и,1 мА» и
«0,01 мА»; 1лппчч
PV2(UO6p) — АВМ2 на пределе измерения «1UU Ь».
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие основные полупроводниковые диоды вы знаете.
2. Где применяют выпрямительные диоды?
3. Каковы особенности импульсных, точечных и плоскостных дио-
Д°В 4. Сравните германиевый и кремниевый диоды, пользуясь их ВАХ.
5. Каковы основные параметры выпрямительных диодов.
РАБОТА
г
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИТРОНА
И СТАБИСТОРА
Цель работы — снятие и анализ вольт-амперных
характеристик кремниевых стабилитрона и стабистора;
определение их параметров по характеристикам (рис. 10,
а, б).
Пояснения. Стабилитроны и стабисторы — это полу-
проводниковые диоды, на которых напряжение сохра-
няется с определенной точностью при изменении протека-
ющего через них тока в заданном диапазоне. Это приборы
предназначены для стабилизации напряжения. Участки
ВАХ, соответствующие электрическим режимам ста-
билитронов и стабисторов в режиме стабилизации, назы-
вают рабочими (участки ав и вг на рис. 11). Рабочий
участок стабилитрона расположен на обратной ветви
ВАХ, т. е. прибор работает в режиме пробоя. Рабочий
участок стабистора расположен на прямой ветви ВАХ.
Основными параметрами стабилитронов являются:
номинальное напряжение стабилизации £/ст.ном —
ooo^v66 напРяжение стабилизации стабилитрона при
29о К и определенном токе стабилизации /ст;
разброс напряжений стабилизации At/CT — интервал
22
ГТ Q2 ГН2 £3
231- ХМ
Рис. 10
Рис. 13
напряжений, в пределах которого находится напряже-
ние стабилизации прибора данного типа,
температурный коэффициент напряжения стабилиза-
ции аи„, показывающий, на сколько процентов изменяет-
ся напряжение стабилизации Ucr при изменении темпе-
ратуры окружающей среды на 1 К;
дифференциальное сопротивление Гст, определяющее
стабилизирующие свойства прибора и показывающее, как
напряжение стабилизации зависит от тока:
Гст — (//ст max-//сттш) / (/сттах ZcTmin) , (О
минимально допустимый ток стабилизации /ст min
минимальный ток через стабилитрон, при котором сохра-
няются его стабилизирующие свойства; при меньших
значениях тока /ст резко возрастает гп и уменьшается
//«;
максимально допустимый ток стабилизации /сттах
максимальный ток, при котором прибор сохраняет рабо-
тоспособность длительное время.
Значение температурного коэффициента напряжения
стабилизации со/Ст и его знак зависят от напряжения
//ст.ном* Стабилитроны, напряжение стабилизации которых
больше 5,5 В, имеют со/ст > 0, т. е. при увеличении темпе-
ратуры напряжение UCT увеличивается. При напряжении
//ст.ном < 5,5 В стабилитроны имеют о^ст < 0 и их напря-
жение стабилизации с увеличением температуры умень-
шается. Стабисторы также имеют со/стаб < 0.
В стабилизаторах напряжения, работающих в широ-
ком диапазоне температур, используют прецизионные
стабилитроны с внутренней термокомпенсацией, в кото-
рых последовательно их р-п-переходу включен в прямом
направлении обычный кремниевый р-п-переход с отрица-
тельным температурным коэффициентом прямого напря-
жения (рис. 12).
Дифференциальное сопротивление стабистора гстаб
рассчитывают по формуле (см. рис. 11)
Гстаб = (t/npmax ~ t/npmin)/(/npmax — /npmin) * (2)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
-1. Вычертить табл. 3 и 4 для снятия прямой и обрат-
ной ветвей ВАХ стабилитрона.
2. Вычертить координатные оси (рис. 13) для пост-
роения прямой и обратной ветвей ВАХ (масштаб по
24
Таблица 3
осям: /пр — в 1 см 2 мА; Unp — в 1 см 0,1 В; /обр — в 1 см
2 мА; Uo6p — в 1 см 1 В).
3. Вычертить табл. 5 для записи результатов измере-
ния нестабильности напряжения стабилитрона при изме-
нении проходящего через него тока.
4. Зарисовать исследуемые электрические схемы (см.
рис. 10, а, б).
5. Собрать схему, показанную на рис. 10, а, исполь-
зуя графические обозначения, нанесенные на сменную
панель 87Л-01/2. Снять прямую ветвь ВАХ стабилитрона
и занести результаты измерений в табл. 3.
6. Собрать схему, показанную на рис. 10, б, снять
обратную ветвь ВАХ и занести результаты измерений
з табл. 4.
7. Измерить нестабильность напряжения 6UCT стаби-
титрона при изменении проходящего через него тока и
шнести результаты измерений в табл. 5.
8. Построить прямую и обратную ветви ВАХ стаби-
штрона в координатных осях (рис. 13).
9. Рассчитать дифференциальные сопротивления ста-
шлитрона и стабистора по формулам (1) и (2).
25
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении п. 5 используют:
G1 (ГТ) — генератор тока стенда;
PAlfJnp) — АВМ1 на пределах измерения «10 мА» и
«5 мА»; , _
PV1 (Uпр) — АВМ2 на пределах измерения «1 В» и
«0,5 В»;
VD1 — стабилитрон Д814А.
2. При выполнении п. 6 используют:
G2 (ГТ) — генератор тока стенда;
PA2(JCT) — АВМ1 на пределе измерения «10 мА»;
PV2(6t7CT) — АВМ2 на пределе измерения «10 В»; об-
ратное напряжение измеряют, закоротив гнезда XI3 и
Х14.
3. При выполнении п. 7 используют:
G2(TT) —генератор тока стенда;
РА2(/ст) —АВМ1 на пределе измерения «10 мА»,
PV2{^U„)—АВО на пределах измерения «5 В»,
«1 В», «0,5 В» и «0,1 В»;
G3(TH2) — генератор напряжения стенда.
Предварительно по измерителю выхода ИВ устанав-
ливают выходное напряжение ГН2, равное напряжению
стабилизации t/CT (табл. 4), и ток через стабилитрон,
равный 1 мА; прибор PV2 при этом отключен. Затем его
подключают и, изменяя выходное напряжение ГН2 руч-
кой «Точно», добиваются нулевого показания АВО на
пределе «0,1 В». Увеличивают ток через стабилитрон в
соответствии с данными табл. 5; при этом прибор
PV2(8UCT) покажет нестабильность напряжения стаби-
литрона при изменении проходящего через него тока.
: КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
L Какие участки ВАХ стабилитрона и стабистора называют рабо-
2. Как изменяется напряжение стабилитрона при изменении проте-
кающего через него тока?
3. Какие свойства стабилитрона оцениваются дифференциальным
сопротивлением?
4. Почему стабилитрон и стабистор плохо работают при токах,
меньших минимальных токов стабилизации?
5. Каковы основные параметры стабилитрона?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ ТУННЕЛЬНОГО
И ОБРАЩЕННОГО ДИОДОВ
Цель работы — снятие и анализ вольт-амперных
характеристик туннельного и обращенного диодов; опре-
деление их параметров по характеристикам (рис. 14,
а, б).
Пояснения. Несмотря на то что туннельные диоды
являются двухполюсными, с их помощью можно усили-
вать и генерировать электрические колебания. Способ-
ность туннельных диодов выполнять функции активного
элемента электрической цепи объясняется тем, что на од-
ном йз участков ВАХ их дифференциальное сопротив-
ление отрицательное (участок пв на рис. 15). Физически
это означает, что при увеличении напряжения на диоде
ток через него уменьшается.
Туннельные диоды выполняются из Полупроводнико-
вых материалов с высокой концентрацией примесей —
вырожденных полупроводников — и имеют более узкий
запирающий слой, чем обычные диоды (0,1—0,2 мкм),
а поэтому значительно большую напряженность элек-
трического поля запирающего слоя (до 106 В/см).
При отсутствии внешнего напряжения через туннель-
ный диод протекают, как и через обычный диод, диффу-
зионные и ‘дрейфовые токи электронов и дырок. Однако
эти токи не определяют работу прибора и его вольт-ам-
перную характеристику при малых прямом и обратном
напряжениях. В этом режиме через диод протекают
также значительно большие токи, обусловленные тун-
нельным эффектом, который можно пояснить с помощью
энергетических диаграмм (рис. 16, а — г).
Потенциальный барьер в туннельном р-и-переходе
(рис. 16, а) превышает ширину запрещенной зоны (33),
поэтому валентная зона (33) p-области и зона проводи-
мости (ЗП) n-области перекрываются — интервал а.
Одну часть интервала а составляют уровни энергии,
заполненные электронами, другую — свободные уровни.
Разумеется, между занятыми и свободными частями
интервала а нет столь резкой границы, и распределение
электронов по энергиям изменяется плавно, причем коли-
27
Рис. 17
чество свободных уровней увеличивается при приближе-
нии к потолку валентной зоны p-области и удалении от
дна зоны проводимости п-области.
Между перекрывающимися частями зон возможен
переход электронов по горизонтали без изменения их
энергии. В этом состоит туннельный эффект. При тун-
нельных переходах электроны не преодолевают потен-
циальный барьер, а проникают через него — туннелиру-
ют. Очевидно, что для туннелирующего электрона в зоне,
куда он переходит, должен быть свободный уровень
энергии, значение которой равно его собственной энер-
гии.
При отсутствии внешнего напряжения туннельные
переходы электронов представляют собой одинаковые
прямой /Пр.т и обратный /ОбР.т туннельные токи.
При подаче обратного напряжения потенциальный
барьер и интервал перекрытия зон (рис. 16, б) увеличи-
ваются и создаются условия, при которых занятым энер-
гетическим уровням в валентной зоне p-области проти-
востоят свободные энергетические уровни в зоне прово-
димости n-области. При этом более вероятными становят-
ся туннельные переходы электронов обратного туннельно-
го тока /обр.т- Обратный ток стремительно нарастает и при
обратном напряжении 20—40 мВ приближается к мак-
симально допустимому значению. При обратном напря-
жении туннельные диоды не работают.
При подаче прямого напряжения интервал а (рис. 16,
в) уменьшается и быстро растет прямой туннельный ток
/пр.т, так как перекрываются заполненные уровни энергии
зоны проводимости n-области и свободные уровни энер-
гии валентной зоны p-области. Прямой ток через переход
быстро нарастает, чему соответствует первая восходящая
ветвь ВАХ (участок On характеристики на рис. 15).
Точка п, в которой ток /пр.т достигает максимального
значения, называемая пиком характеристики, опреде-
ляет ток /п и напряжение Un пика ВАХ туннельного
диода.
Дальнейшее увеличение прямого напряжения сопро-
вождается уменьшением тока /пр.т, так как уменьшается
интервал а и, следовательно, число уровней энергии,
между которыми возможен туннельный переход, чему
соответствует падающий участок пв характеристики.
Точка в, в которой ток /пр.т становится минимальным,
называемая впадиной характеристики, определяет ток /в
и напряжение UB впадины ВАХ туннельного диода.
29
Из зонной диаграммы, соответствующей точке впади-
ны в (рис. 16, г), следует, что энергетические зоны не
перекрываются (а = 0), т. е. туннельный ток невозможен.
Диффузионная составляющая тока при напряжении UB
впадины невелика. Существование тока впадины объяс-
няется другим механизмом туннелирования при сквозной
запрещенной зоне. При этом электрон преодолевает ее
по сложному пути, имеющему горизонтальные и верти-
кальные участки, на которых его энергия соответственно
не изменяется и изменяется.
Еще большему прямому напряжению соответствует
вторая восходящая ветвь ВАХ — участок, расположен-
ный на рис. 15 правее точки впадины в. При прямом
напряжении, большем Ua, через диод проходит диффу-
зионный ток.
Основными параметрами туннельного диода явля-
ются:
токи /„ и /в и напряжения Un и UB пика и впа-
дины;
напряжение раствора Upp — прямое напряжение на
второй восходящей ветви ВАХ, при котором прямой ток
равен току пика
отношение тока пика к току впадины 1п/1в.
Обращенные диоды являются разновидностью тун-
нельных и также изготовляются из вырожденных полу-
проводников, но с несколько меньшей концентрацией
примесей. Зонная диаграмма обращенного диода при от-
сутствии внешнего напряжения показана на рис. 17, а.
Обратное напряжение увеличивает потенциальный барь-
ер. При этом перекрываются ВЗ p-области и ЗП «-обла-
сти, появляется и увеличивается обратный туннельный
ток. При прямом напряжении ток через диод сначала
невелик и начальный участок ВАХ (рис. 17, б) имеет
небольшой подъем, как у туннельного диода. Затем, пос-
ле спада, начинается крутой подъем, т. е. нарастает диф-
фузионный ток.
Обращенные диоды используют в качестве выпрями-
тельных для обработки сигналов малой амплитуды (до
0»3 0,4 В), при которых прямой ток через диод мал
(10 мкА), а обратный — велик (10 мА). Таким образом,
при применении обращенных диодов их обратную ветвь
ВАХ используют как прямую обычных диодов, а пря-
мую как обратную. Отсюда название этих приборов —
обращенные диоды.
зо
в ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 6 и 7 для получения прямой и об-
ратной ветвей ВАХ туннельного диода.
2. Вычертить систему координат (рис. 18) для изо-
бражения ВАХ туннельного диода (масштаб по осям:
/Пр (/обР) — в 1 см 2 мА; Unp (U ОбР) — в 1 см 0,1 В).
3. Зарисовать схемы для получения ВАХ туннельного
диода (см. рис. 14,а,б).
4. Собрать схему, показанную на рис. 14, а, пользуясь
графическими обозначениями на сменной панели 87Л-
01/3, снять прямую ветвь ВАХ и занести результаты из-
31
обратную ветвь ВАХ и занести результаты измерений
в табл. 7.
6. Построить ВАХ туннельного диода в координатных
осях (рис. 18).
> МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении п. 4 используют:
G1 (ГТ) — генератор тока стенда;
РА1 (1пр) — АВМ1 на пределе измерения «10 мА»;
PV1 (U Пр) — АВМ2 на пределе измерения «1 В»;
VD1 — туннельный диод АИ301Г (или обращенный
АИ402Г).
2. Высокое выходное сопротивление ГТ не позволяет
снимать падающий участок ВАХ туннельного диода, по-
этому прямую ветвь ВАХ снимают в такой последова-
тельности:
осторожно увеличивают от нуля ток ГТ, следя за по-
казаниями прибора PV1. При достижении пика ВАХ
происходит скачкообразный переброс стрелки этого при-
бора, определяемый разностью напряжений t/pp — Un,
т. е. диод оказывается в режиме, соответствующем диф-
фузионной ветви ВАХ;
осторожно снижают ток ГТ, следя за показаниями
прибора PV1. При токе /в происходит обратный переброс
стрелки, т. е. диод оказывается в режиме, соответствую-
щем первой восходящей ветви ВАХ.
Эти операции выполняют несколько раз, уточняя па-
раметры туннельного диода в точках пика и впадины
его ВАХ. При построении ВАХ точки пика и впадины
следует соединить пунктирной линией.
3. При выполнении п. 5 в качестве G2 используют
генератор ГН1 стенда, на выходе которого перед изме-
рениями устанавливают по ИВ стенда нулевое напряже-
ние (переключатель ИВ следует перевести в положение
«ГН1 1 В»). Остальные приборы те же, что и при вы-
полнении п. 4.
4. Вольт-амперную характеристику обращенного дио-
да снимают аналогично.
• КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ивП1ЬИз «аКИХ ПОЛУПРОВ°ДНИКОВЫХ материалов изготовляют тун-
нельные и обращенные диоды? }
2. В чем состоит туннельный эффект?
32
3. При каких условиях возникают прямой и обратный туннель-
ные токи?
4. Каков физический смысл отрицательного сопротивления?
5. Чем туннельный диод отличается от обращенного?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРА
Цель работы—изучение принципа действия ти-
ристора; снятие и анализ его вольт-амперной характе-
ристики (рис. 19).
Пояснения. Тиристоры — это полупроводниковые при-
боры, обладающие двумя устойчивыми состояниями: от-
крытым и закрытым. В открытом состоянии тиристоры
хорошо проводят электрический ток, а в закрытом они
представляют собой большое сопротивление, соизмери-
мое с сопротивлением кремниевого диода при обратном
напряжении. Основное назначение тиристоров — безоб-
рывная коммутация электрических цепей.
Тиристоры имеют структуру р-п-р-п, т. е. три р-п-пе-
рехода: П1, П2 и ПЗ (рис. 20,а, б). Анод А прибора
соединен со слоем pl, катод К — со слоем п2, а управ-
ляющий электрод УЭ — со слоем р2 или nl.
Одна из возможных схем включения тиристора по-
казана на рис. 21. Положительное относительно катода
основное напряжение Ua подается на анод, а управляю-
щее напряжение Uy — на управляющий электрод. При
токе /у = 0 тиристор закрыт, если напряжение на его ано-
де меньше напряжения переключения (7прк (рис. 22), при
котором тиристор переключается в проводящее состоя-
ние даже при 1У = 0. Это состояние устойчиво и может
длиться неограниченно долго (например, точка Б).
Основное напряжение Ua распределяется между пере-
ходами прибора, причем для переходов П1 и ПЗ оно
прямое, а для перехода П2 — обратное. Поэтому боль-
шая часть напряжения Ua приложена к переходу П2 и
анодный ток тиристора представляет собой обратный ток
этого перехода.
2—1346
33
Iq.MA ___________
30-----------------------------------
25-----------------------------------
20-----------------------------------
15-----------------------------------
10-----------------------------------
5------------------------------------
10 20 30 W 50 60 70 80 90 UQ,B
Рис. 23
Дальнейшее увеличение напряжения (7а сопровожда-
ется увеличением напряжения на всех переходах. При
напряжении, близком к (7прк, электроны и дырки, посту-
пающие в слои п1 и р2 из слоев р/ и п2, уменьшают
сопротивление перехода П2, что сопровождается увеличе-
нием прямого напряжения на переходах П1 и ПЗ, и ти-
ристор переключается в проводящее состояние (точка А).
Ток анода открытого тиристора определяется в основном
сопротивлением резистора нагрузки Р„ (см. рис. 21).
Тиристор может находиться во включенном состоянии
неограниченно долго: пока существуют условия для про-
текания в его основной цепи достаточного анодного тока.
При напряжении управляющего электрода (7У > 0 ти-
ристор включается при любом положительном напряже-
нии на аноде (начиная с нескольких вольт), причем
чем меньше это напряжение, тем большим должен быть
ток УЗ.
Основными параметрами тиристоров являются:
максимальное постоянное напряжение в закрытом
состоянии (Уэстах — максимальное прямое напряжение,
при котором прибор остается закрытым при токе /у = 0;
максимальное постоянное напряжение в открытом со-
стоянии (/остах — прямое напряжение открытого прибора
при определенном токе /пр;
максимальный постоянный ток в открытом состоянии
/ос max >
ток удержания /уд — наименьший основной ток, необ-
ходимый для поддержания прибора в открытом состоя-
нии;
максимальная рассеиваемая мощность в открытом
состоянии Рос max-
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 8 для записи результатов иссле-
дования тиристора.
Таблица 8
Прямое напряжение Ua, В t/al Ua2 t/аЗ и*
Ток управления /у, мА
Ток нагрузки /а, мА
Напряжение в открытом со- стоянии U^, В
2*
35
2. Вычертить координатные оси (рис. 23) для по-
строения ВАХ тиристора (масштаб по осям: /а — в 1 см
5 мА; Ua —в 1 см 10 В).
3. Зарисовать схему исследования тиристора (см.
рис. 19) и собрать ее, пользуясь графическими обозна-
чениями на сменной панели 87Л-01/4.
4. Выполнить измерения и занести результаты в
табл. 8.
5. Построить- ВАХ тиристора в координатных осях.
> МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют:
G1 (ГТ) —генератор тока стенда;
G2 (ГНЗ) — генератор напряжения стенда;
РА1 (1У) — ИВ стенда, переключатель которого уста-
навливают в положение «ГТ 1 мА»;
РА2 (А) —АВМ1 на пределах измерения «50 мА» и
«10 мА»;
PV1 (Uy)—АВМ2 на пределах измерения «5 В» и
«1 В»;
PV2(Ua)—АВМ2 на пределах измерения «100 В»,
«50 В», «10 В» и «5 В»;
VS — тиристор КУЮ1;
R — резистор сопротивлением 3 кОм.
2. При снятии ВАХ (прибор PV1 не подключают)
следует:
разорвать цепь управляющего электрода (/у = 0) и
добиться, плавно увеличивая выходное напряжение гене-
ратора G2, переключения тиристора в открытое состоя-
ние. Напряжение, при котором начнется заметное увели-
чение анодного тока и тиристор переключится, является
напряжением переключения UnpK = Ua4 (принять Ua\ =
= 0,25 Ua4; Ua2 = 0,5 Ua4; Ua3 = 0,75 Ua4);
уменьшить до нуля выходное напряжение G2; при
этом тиристор вернется в закрытое состояние;
^подключить G1, установив на его выходе минималь-
ный ток, для чего следует повернуть регуляторы ГТ «Гру-
бо» и «Точно» против часовой стрелки до упора;
установить на выходе G2 напряжение, равное Uab и,
увеличивая выходной ток G/, добиться включения тирис-
тора перехода в проводящее состояние; занести значе-
ние тока 1у в табл. 8;
измерить анодный ток /а и напряжение Uoc тиристора
36
в открытом состоянии, переключив прибор PV2 на предел
«5 В»;
выполнить аналогичные измерения для остальных
значений анодного напряжения и занести результаты
измерений в табл. 8.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Из каких полупроводниковых материалов изготовляют тирис-
торы?
2. Почему закрытое состояние тиристора устойчиво?
3. Сохранится ли открытое состояние тиристора при снятии сиг-
нала управления (проверить экспериментально)?
4. Каковы преимущества бесконтактного переключения электри-
ческих цепей?
5. По какому основному параметру тиристор превосходит тира-
трон?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА,
ВКЛЮЧЕННОГО С ОБЩЕЙ БАЗОЙ
Цель работы — снятие и анализ входных и выход-
ных характеристик транзистора, включенного с ОБ; опре-
деление по ним /i-параметров (рис. 24).
Пояснения. Биполярные транзисторы являются наи-
более универсальными и распространенными полупро-
водниковыми приборами, предназначенными для усиле-
ния и генерирования электрических колебаний, и имеют
трехслойную р-п-р- или п-р-п-структуру (рис. 25, а, б).
Каждый слой имеет вывод, название которого совпадает
с названием слоя или области транзистора. Среднюю
область транзистора называют базой, а крайние — эмит-
тером и коллектором. Эти транзисторы получили назва-
ние биполярных потому, что перенос тока в них осу-
ществляется носителями заряда двух типов: электронами
и дырками.
Биполярный транзистор имеет два р-п-перехода —
эмиттерный П1 и коллекторный П2 — и два запирающих
слоя с контактными разностями потенциалов (7Ki и Uk2,
обусловливающих напряженности Ек1 и Ек2 электриче-
37
Рис. 26
Рис. 28
ских полей в них. Ширина переходов /01 и /02, ширина
базовой области /б.
В зависимости от выполняемых в схеме функций тран-
зистор может работать в трех режимах.
В активном режиме транзистор работает в уси-
лителях, когда требуется усиление электрических сигна-
лов с минимальным искажением их формы. При этом на
эмиттерный переход подают внешнее напряжение в пря-
мом направлении, а на коллекторный — в обратном
(рис. 26, а). Основные носители эмиттера под действием
напряжения (7Эб преодолевают эмиттерный переход, а им
навстречу движутся основные носители базы, которых
значительно меньше, поскольку концентрация примеси в
базе мала. Часть дырок эмиттера рекомбинирует с элек-
тронами базы вблизи перехода П1, а остальные инжек-
тируются (впрыскиваются) в базовую область.
На пути к коллекторному переходу часть дырок
эмиттера рекомбинирует с электронами базы (в реальных
транзисторах от 0,1 до 0,001 количества носителей заря-
да, покинувших эмиттер). Остальные дырки достигают
коллекторного перехода, на который подано обратное
напряжение (7кб, и с ускорением перебрасываются в кол-
лектор полем перехода П2.
Таким образом, ток /э основных носителей, покидаю-
щих эмиттер, частично теряется в переходе П1 и базе
на рекомбинацию, эти потери составляют ток базы /Б.
Остальная его часть достигает коллектора, где рекомби-
нирует с электронами, поступающими в него из внешней
цепи в виде тока iK. Уход дырок из эмиттера восполняет-
ся генерацией пар электрон—дырка в эмиттерной области
и отводом электронов во внешнюю цепь в виде тока
1Э. Расход электронов базы на рекомбинацию компенси-
руется их притоком в виде тока %.
Токи транзистора, работающего в активном режиме,
связаны уравнением 1э = /к + /б, которое можно перепи-
сать в приращениях: Д/э = Л/к + ЛТб- Таким образом,
при появлении переменной составляющей входного тока
транзистора (в рассматриваемом случае это ток эмитте-
ра) появляется переменная составляющая выходного
(коллекторного) тока. Если в цепь коллектора включить
резистор, то падение напряжения (7ВЫХ на нем окажется
значительно больше переменного напряжения (7ВХ вход-
ного сигнала, т. е. транзистор усиливает входной сигнал
(рис. 26,6).
В активном режиме транзистор управляется в любой
39
момент процесса усиления, т. е. каждому изменению
входного сигнала соответствует изменение выходного.
В режиме насыщения (рис. 26,в) на оба пере-
хода транзистора подается прямое напряжение. При этом
в базу инжектируются потоки основных носителей эмит-
тера и коллектора и сопротивление промежутка коллек-
тор — эмиттер транзистора резко уменьшается. В этом
режиме транзистор не управляется. Режим насыщения
используют в тех случаях, когда необходимо уменьшить
почти до нуля сопротивление цепи, в которую включен
транзистор.
В режиме отсечки (рис. 26,г) оба перехода
транзистора закрыты, так как на них подаются обратные
напряжения..В этом режиме транзистор обладает боль-
шим сопротивлением. Обратные токи эмиттерного /Эбо
и коллекторного /кбо переходов малы (особенно крем-
ниевых транзисторов).
При включении биполярного транзистора в электри-
ческую схему образуется две цепи: управляющая и уп-
равляемая. В управляющей цепи действует входной сиг-
нал, который обычно подают на эмиттер или базу. В уп-
равляемой цепи (коллекторной или эмиттерной) форми-
руется выходной сигнал, поступающий затем на вход
следующего каскада или в нагрузку. Третий электрод
транзистора является общим для входной и выходной
цепей.
Широко распространены три схемы включения тран-
зисторов: с общей базой (рис. 27, а), общим эмиттером
(рис. 27,6) и общим коллектором (рис. 27, в). Для ра-
счета транзисторных схем используют два семейст-
ва вольт-амперных характеристик: входные и выход-
ные.
Входные характеристики транзистора показывают за-
висимости тока входного электрода от напряжения меж-
ду ним и общим электродом при постоянном напряже-
нии на выходном электроде. Для схемы с ОБ это зависи-
мость тока эмиттера от напряжения между ним и базой
при постоянном напряжении на коллекторе (рис. 28,а):
/э = /(^эб) при (7КБ = const.
Выходные характеристики транзистора показывают
зависимость тока выходного электрода от напряжения
между ним и общим электродом. Снимают выходные
характеристики для ряда постоянных токов входного
электрода. Для схемы с ОБ это зависимости тока кол-
лектора от напряжения между ним и базой при постоян-
40
них значениях тока эмиттера (рис. 28,6): /к = /([/КБ)
при 1э — const.
В режиме усиления малых сигналов, когда нелиней-
ностью ВАХ можно пренебречь, транзистор, включенный
с ОБ, эквивалентно представляют в виде линейного
четырехполюсника (рис. 29), входные и выходные пара-
метры которого связаны следующими уравнениями:
А^эб — + /^бДГ/кб;
А7к — ЛгщЛ/э Ч- ^22бАГ/кБ-
Л1Э ли
Рис. 29
Рис. 31
41
Физический смысл /z-параметров транзистора состоит
в следующем:
Лмв — входное сопротивление в режиме короткого
замыкания на выходе;
_ коэффициент внутренней обратной связи в ре-
жиме холостного хода на входе;
/г2-1Б _ коэффициент передачи тока в режиме корот-
кого замыкания на выходе;
/г22Б — выходная проводимость транзистора в режиме
холостого хода на входе.
Рассчитывают /г-параметры для схемы с ОБ по фор-
мулам
Лпб = ДС/эб/Д/э при t/кв = const; (3)
hi2B = bUsb/kU™ при 1Э = const; (4)
/г2'1Б = Д/к/Д/э при Uкб = const; (5)
/г22Б = Д/к/Д^кб при /э = const. (6)
Аналитический расчет /г-параметров сложен и неточен.
Намного проще их получают измерением или по ВАХ.
Для определения /гпБ на входной характеристике,
соответствующей среднему значению коллекторного на-
пряжения, обозначают рабочую точку А (р, т) транзис-
тора (рис. 30,а), которая задается средними значения-
ми входного тока /Эр.т и входного напряжения (7Эбр.т-
Через рабочую точку А (р. т) проводят касательную и
строят треугольник BCD. Затем, используя формулу (3),
находят
Лпб = BD/CD = Д(7эб/Д/э.
Для определения /ц2Б необходимо построить две вход-
ные характеристики для двух значений напряжения на
выходном электроде (рис. 30, б). Через рабочую точку
А (р. т) проводят линию /э = const, что соответствует
холостому ходу на входе транзистора по переменному
току. Точки пересечения характеристик и этой линии
проецируют на ось (УЭБ. и определяют Д£7ЭБ. Затем, ис-
пользуя формулу (4), находят Л12Б, приняв MJKb =
= УкБ2 -- t/кБЬ
Для определения /г21Б семейство выходных характе-
ристик в области рабочей точки пересекают линией
t/кв = const, что соответствует короткому замыканию по
переменному току на выходе транзистора (рис. 30, в).
Затем по формуле (5) находят Л2*1б, графически опреде-
лив Д/к и вычислив Д7Э = 1Э2 — 7Э1.
42
Для определения Л22Б (рис. 30, г) снимают выходную
характеристику для тока эмиттера /э в рабочей точке,
а затем находят А/к и и по формуле (6) рассчиты-
вают Л22Б.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 9 и 10 для снятия входных и вы-
2. Вычертить координатные оси (рис. 31, а, б) для по-
строения входных и выходных характеристик транзисто-
ра (масштаб по осям: /э и /к — в 1 см 2 мА; 17эб —
в 1 см 0,1 В; С7кб — в 1 см 1 В).
3. Вычертить табл. 11 и 12 для записи /г-параметров
транзистора и его электрических параметров в рабочей
точке.
4. Зарисовать схему для снятия ВАХ транзистора
(см. рис. 24) и собрать ее, пользуясь графическими
обозначениями на сменной панели 87Л-01/5.
Таблица 11
Параметр ЙПБ Л12Б ' Л21Б ^22Б
Значение
43
Таблица 12
Параметр
Значение
5. Снять входные и выходные характеристики тран-
зистора и занести результаты измерений в табл. 9 и 10.
6. Построить входные и выходные характеристики в
координатных осях (рис. 31, а, б).
7. Выбрать по указанию преподавателя рабочую точ-
ку и нанести ее на входные и выходные характери-
стики.
8. Выполнить построения на входных и выходных
характеристиках для определения Л-параметров транзис-
тора, рассчитать их и занести результаты в табл. 11.
9. Занести электрические параметры транзистора в
рабочей точке в табл. 12.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы исследуют транзистор
КТ361А.
2. Для снятия входных характеристик используют:
G1 (ГТ) —генератор тока стенда;
G2 — при снятии характеристики при (7кб = 0 этот
источник не подключают, а гнезда XII и Х12 закорачи-
вают. При снятии характеристики при (7Кб = 1 В исполь-
зуют часть диапазона регулирования выходного напря-
жения ГН1 от 0 до —7 В (при регулировании выходного
напряжения ГН1 в этих пределах его полярность проти-
воположна указанной на лицевой панели блока пита-
ния). При снятии характеристики при == 10 В ис-
пользуют ГН2 стенда;
—АВМ2 на пределах измерения «10 мА»,
«5 мА» и «1 мА»;
PV1 ((7эб)—АВО на пределах измерения «0,5 В»
и «0,1 В»;
РА2 (7К) — не используют, а гнезда Х7 и Х8 закорачи-
вают соединительным проводом;
PV2 (GKb) — ИВ стенда, переключатель которого при
использовании ГН2 устанавливают в положение «ГН2
44
25 В», а при использовании ГН1 — в положение «ГН1
10 В».
3. Для снятия выходных характеристик используют:
61 (ГТ) — генератор тока стенда;
G2(TH2)— генератор напряжения стенда;
РА1 (1Э)— АВМ2 на пределе измерения «10 мА»;
PV1 (U3b) — не подключают;
РА2(1К)— АВМ1 на пределах измерения «10 мА»,
«5 мА» и «1 мА»; ток /Кбо при /э — 0 измеряют АВО на
пределах «100 мкА» и «10 мкА» при разомкнутой цепи
эмиттера;
РУ2(6Кб) — ИВ стенда, переключатель которого уста-
навливают в положение «ГН2 25 В».
4. При определении положения рабочей точки при-
нять /эр.т — 5 мА и С/кБр.т = 5 В.
5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему концентрация примеси в эмиттере значительно больше,
чем в базе?
2. Почему необходимо отводить теплоту от коллекторной области
тр'анзистора?
3. Каковы особенности активного режима работы транзистора?
4. Как транзистор переводят в режим насыщения?
5. Как добиваются режима отсечки?
6. Какие электрические параметры характеризуют рабочую точку
транзистора?
7. Почему ток коллектора при постоянном токе эмиттера не зави-
сит от напряжения между коллектором и базой?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА,
ВКЛЮЧЕННОГО
С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
Цель работы — снятие и анализ входных и вы-
ходных характеристик транзистора, включенного с ОЭ;
определение по ним его A-параметров (рис. 32).
Пояснения. Входными характеристиками транзистора
при включении с ОЭ являются зависимости тока базы от
45
напряжения между ней и эмиттером при постоянных
напряжениях на коллекторе (рис. 33, а): 7Б = Д^бэ) при
Г/кэ = const.
Выходные характеристики (рис. 33, б) представляют
собой зависимости тока коллектора от напряжения
между ним и эмиттером при постоянных токах базы:
IK = f(U кз) при /б = const.
В режиме усиления малых сигналов транзистор, вклю-
ченный с ОЭ, эквивалентно представляют в виде линей-
ного четырехполюсника (рис. 34), входные и выходные
параметры которого связаны следующими уравнениями:
ДС/бэ = ЛпэД7б + /112эЛ£7кэ;
Д/к = /гг’юД^Б + ЛггэД^кэ-
Физический смысл Л-параметров был пояснен в рабо-
те № 5. Рассчитывают Л-параметры для схемы с ОЭ по
формулам
Лпэ = Д^бэ/Д7б при икэ = const; (7)
hi23 = Д(7бэ/Д^кэ при /Б = const; (8)
= Д/к/Д7б при иКэ = const; (9)
/152Э == Д/к/Д^КЭ при /Б = const. (10)
Для определения hd3 проводят через рабочую точку
А (р. т), касательную к входной характеристике, и строят
треугольник BCD (рис. 35, а). Тогда, согласно форму-
ле (7),
Лйэ = BD/CD = Д£7бэ/Д7б.
Для определения /цгэ выбирают две входные характе-
ристики, снятые при двух значениях напряжений между
коллектором и эмиттером (рис. 35,6), и проводят через
А (р. т) линию /б = const, соответствующую холостому
ходу на входе транзистора. Затем точки пересечения этой
линии с характеристиками проецируют на ось Т/Бэ, опре-
деляют Д(7кэ = ^кэг — t/кэь находят Д£7Бэ и рассчитыва-
ют h(23 по формуле (8).
Для определения семейство выходных характерис-
тик вблизи А (р. т) пересекают линией [7КЭ = const
(рис. 35, в), что соответствует короткому замыканию на
выходе транзистора. Затем по формуле (9) рассчиты-
вают /г2'1э, определив графически Д/к и Д7Б как разность
7б2 — 7бь
Для определения Лз2э выбирают из семейства выход-
ную характеристику, снятую при 7вр.т. Находят прираще-
46
Рис. 35
ние тока коллектора A/к, вызванное приращением напря-
жения Д(7кэ на нем при постоянном токе базы (рис. 35, г),
и по формуле (10) рассчитывают /г^э-
Рабочая точка транзистора в схеме с ОЭ характери-
зуется следующими параметрами: /вр.т, ^вэр.т.» /кр.т. и
t/кэр.т..
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 13 и 14 для получения входных и
выходных характеристик транзистора и координатные
оси (рис. 36, а, б) для их построения (масштаб по осям:
7б — в 1 см 0,1 мА; (/Бэ — в 1 см 0,1 В; /к — в 1 см 4 мА;
(7Кэ — в 1 см 2 В).
2. Вычертить табл. 15 для записи электрических пара-
метров транзисторов в трех режимах его работы.
Таблица 14
Напряжение коллектор — эмит- тер икэ, В 0,1 0,5 1 5 10
Ток коллектора /к, мА. при /Б, мкА 50 100 200 300 400 500
Таблица 15
Режим Параметр
'в ^БЭ !К ^КЭ
Отсечки (р. т 1) Насыщения (р. т 2) Активный (р. т 3)
48
Таблица 16
Схема Параметр
Ан h (г Аг‘1 Агг
С общей базой
С общим эмиттером
3. Вычертить табл. 16 для записи /z-параметров тран-
зистора, включенного с ОБ (работа № 5) и ОЭ.
4. Зарисовать схему снятия входных и выходных ха-
рактеристик транзистора (см. рис. 32) и собрать ее, поль-
зуясь графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/6.
5. Снять входные и выходные характеристики и ре-
зультаты измерений занести в табл. 13 и 14.
6. Построить входные и выходные характеристики в
координатных осях (см. рис. 36, а, б).
7. Определить по характеристикам электрические
параметры транзистора в режимах отсечки, насыщения
и активном и занести их в табл. 15.
8. Выполнить построения на входных и выходных
характеристиках для определения /z-параметров транзис-
тора, рассчитать их и занести результаты расчетов в
табл. 16. В эту же таблицу занести /г-параметры тран-
зистора, полученные при выполнении работы № 5.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. В работе исследуется транзистор КТ361А.
2. Для снятия входных характеристик используют:
G1 (ГТ) — генератор тока стенда;
49
G2 (ГН2) — генератор напряжения стенда;
PAI (h) — АВМ2 на пределе измерения «0,5 мА»;
PV1 (Гбэ) — АВО на пределах измерения «0,5 В» и
«0,1 В»;
РА2 (1к) — не подключают, а гнезда Х7 и Х8 закора-
чивают;
РУ2((7КЭ)— измеритель напряжений между коллек-
тором и эмиттером..
Снимая характеристику при (7кэ=0, прибор PV2 не
используют, G2, также не подключают, а гнезда XII и
Х12 закорачивают.
При снятии характеристики при (7Кэ = 1 В в качест-
ве G2 используют ГН1 — часть диапазона регулирова-
ния его выходного напряжения от 0 до 7 В (в этих пре-
делах изменения выходного напряжения полярность
ГН1 противоположна указанной на лицевой панели блока
питания). Выходное напряжение ГН1 измеряют измери-
телем выхода ИВ стенда, переключатель которого уста-
навливают в положение «ГН1 10 В».
Снимая характеристику при (7КЭ=5В, используют
ГН2, выходное напряжение которого измеряют ИВ, для
чего его переключатель устанавливают в положение
«ГН2 25 В».
3. Для снятия выходных характеристик исполь-
зуют:
G1 (ГТ) — генератор тока стенда;
G2(FH2) — генератор напряжения стенда (при С7КЭ,
равном 5 и 10 В) или ГН1 (при (7КЭ, равном 0,1; 0,5 и
1 В);
РА1 (1Б)—АВМ2 на пределах измерения «10 мА»,
«5 мА», «1 мА» и «0,5 мА»;
PV1 (Обэ) — не подключают;
РА2 (1к) — АВМ1 на пределах измерения «50 мА»,
«10 мА», «5 мА», «1 мА» и «0,5 мА»;
PV2 (и^э) — ИВ стенда, подключаемый к выходу
ГН2 или ГН1.
4. При определении электрических параметров тран-
зистора в различных режимах его работы принять С7Кэ =
= 12 В и 7?к = 1,5 кОм. Линия нагрузки при этом пере-
сечет оси /к и t/кэ соответственно в точках 8 мА и 12 В
(см. рис. 33, б).
Рабочие точки р. т 1 и р. т 2 соответствуют режимам
отсечки и насыщения. Рабочую точку р. т 3 транзистора
в активном режиме выбирают посередине участка р. т 1 —
р. т 2 линии нагрузки.
50
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему й21э значительно больше 1?
2. Почему входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ боль-
ше, чем в схеме с ОБ?
3. Какие параметры транзистора, включенного с ОЭ, характери-
зуют его рабочую точку?
4. Каков физический смысл /i-параметров и при каких условиях их
определяют?
5. Почему схема включения транзистора с ОЭ наиболее распро-
странена?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
Цель работы — изучение принципа действия по-
левого транзистора, снятие и анализ его вольт-амперных
характеристик, определение параметров (рис. 37).
Пояснения. В отличие от биполярных транзисторов,
в которых перенос тока осуществляется электронами и
дырками, в полевых транзисторах в переносе тока участ-
вуют только электроны или только дырки; это зависит от
того, из какого материала выполнен проводящий канал 1
(рис. 38).
В работе исследуется транзистор КП 101 с каналом
p-типа. На боковую поверхность канала нанесены слои
полупроводника электронной электропроводности — за-
твор 2. Между затвором 3 и каналом образуется р-п-пе-
реход, обедненный слой которого сосредоточен главным
образом в объеме канала, выполняемого из материала с
низким содержанием примеси. От канала сделаны выво-
ды 3 и 4 — сток 'И исток. Исток И обычно заземляют, а
на сток С подают напряжение, при котором основные
носители заряда устремляются к нему.
В транзисторе с каналом p-типа на сток подается отри-
цательное напряжение, а на затвор — напряжение, при
котором переход затвор — канал закрыт и тока не про-
водит.
Выходной ток полевого транзистора — ток стока /с
зависит от напряжения на стоке Ucn и с его ростом
51
увеличивается. Кроме того, ток стока /с зависит от на-
пряжения на затворе (7зи, которое управляет глубиной
проникновения обедненного слоя 5 в объем канала, а сле-
довательно, его поперечным сечением.

52
При напряжении t/си = 0 напряжение (73и вызывает
уменьшение поперечного сечения канала (рис. 39, а) и
увеличение его сопротивления. Появление напряжения
t/си изменяет конфигурацию обедненного слоя, причем
сечение канала с приближением к стоку уменьшается,
поскольку увеличивается разность потенциалов между
затвором и каналом. При некотором напряжении t/си,
определенном для каждого значения напряжения t/3H,
обедненные слои смыкаются (точка А на рис. 39, б) и
наступает насыщение. Напряжение 17Си — t/си нас назы-
вают напряжением насыщения. При t/3H = 0 напряжение
насыщения максимально.
Увеличение напряжения t/си приводит к смещению
точки А в направлении истока (рис. 39, в). Ток /с под-
держивается за счет впрыскивания основных носителей
канала в обедненную область точно так же, как в коллек-
торном переходе биполярного транзистора. При дальней-
шем увеличении напряжения t/си происходит пробой и
выход транзистора из строя.
Стоко-затворная характеристика полевого транзисто-
ра (рис. 40, а), снимаемая при постоянном напряжении
t/си, позволяет определить напряжение отсечки t/зи.отс,
при котором ток стока становится равным нулю, и
начальный ток стока /Снач, протекающий через канал при
t/зи = 0.
Таким образом, выходной ток полевых транзисторов
в отличие от биполярных определяется напряжением на
затворе t/зи, при этом ток затвора близок к нулю, по-
скольку это обратный ток р-п-перехода. Аналитически
стоко-затворная характеристика выражается уравнением
/с = /(t/зи) при t/си = const.
На рис. 40, б показано семейство стоковых характе-
ристик полевого транзистора, представляющих собой ряд
зависимостей тока стока 1с от напряжения между стоком
и истоком t/си для ряда постоянных напряжений на за-
творе t/3H:
/с=Я^си) при t/3H = const.
Основными параметрами полевого транзистора явля-
ются крутизна стоко-затворной характеристики S и ак-
тивная выходная проводимость Ягги-
Крутизна S показывает, на сколько миллиампер изме-
нится ток стока /с при изменении напряжения на затворе
53
С/зи на 1 В и постоянном напряжении между стоком и
истоком Uси, т. е.
S = A/C/At/3H при £7СИ= const (11)
Этим параметром определяются усилительные свойст-
ва прибора. Обычно крутизну измеряют или рассчиты-
вают для режима, соответствующего линейному участку
стоко-затворной характеристики. Для этого строят тре-
угольник АВС (рис. 40, а), по которому находят прира-
щения тока А/с и напряжения At/зи, и по формуле (И)
рассчитывают крутизну S.
Активная выходная проводимость ^гги определяется
наклоном стоковой характеристики в области насыщения
(рис. 40, б). Этот параметр находят построением тре-
угольника АВС, по которому определяют приращения
тока А/с и напряжения А/7си- Тогда активная выходная
проводимость
&22и = А/с/А{7си при f/зи = const. (12)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 17 и 18 для снятия стоко-затвор-
ных стоковых характеристик полевого транзистора и
координатные оси (рис. 41, а, б) для их построения
54
(масштаб по осям: /с — в 1 см 0,4 мА; {7ЗИ — в 1 см
0,5 В; (Уси — в 1 см 1 В).
2. Зарисовать схему для снятия характеристик поле-
вого транзистора (см. рис. 37) и собрать ее, пользуясь
графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/7.
3. Снять стоко-затворную характеристику, занося ре-
зультаты измерений в табл. 17, построить ее в координат-
ных осях на рис. 41, а и определить параметры, необхо-
димые для расчета крутизны S, по формуле (11).
4. Снять стоковые характеристики, занося результаты
измерений в табл. 18, построить их в координатных осях
на рис. 41,6, определить параметры, необходимые для
расчета активной выходной проводимости £22и, по фор-
муле (12).
5. Рассчитать S и g22M..
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. В работе исследуется транзистор КП101.
2. Для снятия характеристик используют:
G1 (ГHI) — источник напряжения £7зи на затворе.
Предварительно следует установить по измерителю выхо-
да ИВ стенда нулевое напряжение на выходе этого источ-
ника. Выходное напряжение ГН1 регулируют в пределах
от 0 до —7 В, при этом его полярность противоположна
указанной на лицевой панели блока питания. Увеличи-
вать выходное напряжение ГН1 в этом интервале регу-
лирования следует вращая регуляторы против часовой
стрелки;
G2 (ГН2) — источник напряжения между стоком и
истоком {7си;
PV1 (U3w) — измеритель напряжения на затворе по
отношению к истоку (АВМ1 на пределе измерения
«2,5 В»);
РА1 (/с) — измеритель тока стока (АВМ2 на
пределах измерения «50 мА», «10 мА», «5 мА» и
«1 мА»);
- PV2 (Ucn) — измеритель напряжения на стоке по
отношению к истоку (ИВ стенда, переключатель которого
устанавливают в положение «ГН2 25 В»). Следует пом-
нить, что максимально допустимое напряжение между
стоком и истоком для исследуемого транзистора состав-
ляет 10 В.
55
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие транзисторы называют полевыми?
2. Чем объясняется высокое входное сопротивление полевых тран-
зисторов?
3. Чем отличается полевой транзистор от биполярного?
4. Каков принцип усиления сигналов с помощью полевого тран-
зистора?
5. Где применяют полевые транзисторы?
РАБОТА
а ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВУХПОЛУПЕРИОДНОЙ СХЕМЫ
ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Цель работы — исследование двухполупериодной
схемы выпрямления с нулевым выводом и сглаживающего
/?С-фильтра; построение нагрузочной характеристики вы-
прямителя (рис. 42).
Пояснения. Выпрямителями (рис. 43) называют
устройства, служащие для преобразования переменных
напряжений и токов в постоянные, используемые для пи-
тания радиоэлектронной аппаратуры. Переменное напря-
жение U\ сети поступает на первичную обмотку трансфор-
матора Г, с вторичной обмотки которого напряжение U2
подается на выпрямитель В. Выпрямленное пульсирующее
напряжение сглаживается фильтром Ф, превращаясь в по-
стоянное напряжение (7Rh для питания устройства, экви-
валентно представленного резистором нагрузки 7?н-
Схема двухполупериодного выпрямителя с нулевым вы-
водом трансформатора (вывод 2) с активной нагрузкой Ra
показана на рис. 44, а. Вторичная обмотка трансформато-
ра выполнена так, чтобы в точках 1 и 3 были одинаковые,
но противофазные относительно точки 2 напряжения U2
и U2 (рис. 44, б).
Рассмотрим работу схемы в полупериод, когда в точ-
ке 1 относительно точки 2 действует положительное напря-
жение, а в точке 3 — отрицательное. Напряжение U2 вы-
зывает ток /VDj (рис. 44, в), который проходит по цепи
(рис. 44, а): вывод 1, диод VD1, резистор 7?н, вывод 2. Та-
ким образом, ток в нагрузку отдает верхняя половина вто-
56
Рис. 42
Рис. 43
ричной обмотки трансформа-
тора. Этот ток создает на ре-
зисторе нагрузки /?н падение
напряжения URa (рис. 44, д),
полярность которого указана
на рис. 44, а, а амплитуда рав-
на амплитуде напряжения U2,
т. е. U2m. В течение этого полу-
периода диод VD2 закрыт на-
пряжением, действующим меж-
ду выводами 1 и 3, а следова-
тельно, его максимальное на-
пряжение равно 2U2m (рис. 44, Рис' 44
е). На диоде VD1, проводящем
ток в течение всего полупериода, образуется небольшое
прямое падение напряжения Unp.
В следующий полупериод диод VD2 начинает прово-
дить ток /vd2 (рис. 44, г) по цепи (рис. 44, а): вывод 3,
диод VD2, резистор R„, вывод 2. При этом на нагрузке по-
является синусоидальный импульс напряжения той же
полярности, что и в первый полупериод. В течение этого
полупериода диод VD1 закрыт.
Таким образом, диоды поочередно каждый в течение
своего полупериода цроводят ток в общую нагрузку. Час-
тота пульсаций выходного напряжения двухполупериод-
ной схемы равна удвоенной частоте сети, так как за период
напряжения сети ток в нагрузке и напряжение на ней
дважды достигают максимума. Двухполупериодную схему
применяют в сильноточных низковольтных выпрямителях.
Это объясняется тем, что в цепи тока нагрузки в любой
57
момент выпрямительного процесса находится только один
диод.
Пульсации выпрямленного напряжения оценивают
коэффициентом пульсаций kn, являющимся отношением
амплитуды первой гармоники U/m к среднему значению
напряжения на нагрузке URli. ср:
^n=t/lm/t/₽Hac- (13)
Коэффициент пульсаций двухполупериодной схемы
выпрямления без сглаживающего фильтра ka = 0,67.
Сглаживающий фильтр уменьшает k„. Это его свойство
оценивается коэффициентом сглаживания 1гстл, который
является отношением коэффициентов пульсаций на вхо-
де /гпвх и выходе /гп.вых фильтра:
&СГЛ == ^п.вх/&П.ВЫХ- ( 1 4 )
Простейшим сглаживающим фильтром является ем-
костный, состоящий из конденсатора, подключенного па-
раллельно нагрузке /?н. Заряжаясь во время, когда напря-
жение на входе фильтра близко к максимальному, конден-
сатор отдает запасенную энергию в нагрузку при умень-
шении входного напряжения. В схеме, которая была пока-
зана на рис. 42, сглаживающим может быть, например,
конденсатор С1. Коэффициент сглаживания емкостного
фильтра тем выше, чем больше емкость конденсатора.
Правда, при этом укорачиваются импульсы тока подза-
ряда конденсатора, а следовательно, растет из амплиту-
да, что усложняет работу выпрямительных диодов. Ем-
костные фильтры широко применяют в источниках
питания радиоэлектронных устройств, так как они просты
и недороги.
Намного эффективнее сглаживающий фильтр, состоя-
щий из двух звеньев: емкостного С1 и /?С-звена из элемен-
тов R1 и С2. Напряжение на конденсаторе С1 поднимается
почти до амплитуды входного, при этом предварительно
сглаживаются пульсации. Для их окончательного сгла-
живания служит второе звено. Такой фильтр прост в изго-
товлении и недорог. Недостатком /?С-фильтров является
низкий кпд. Обычно на резисторе R1 теряется до 10 %
выпрямленного напряжения, что допустимо только в мало-
мощных источниках питания.
Внешняя, или нагрузочная, характеристика источника
питания выражает зависимость выходного напряжения от
тока нагрузки и показывает, в какой степени уменьшается
выходное напряжение источника при увеличении нагрузки.
58
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1-о Вычертить табл. 19 для записи результатов изме-
рений и координатные оси для изображения осцилло-
грамм, снятых в схеме без фильтра (рис. 45, а) и с
фильтром (рис. 45,6), а также для построения нагру-
зочной характеристики выпрямителя (рис. 46).
Таблица 19
Элементы схемы R1, кОм со 1.6 1 0,51
Cl = С2, мкФ 20 50 20 50 20 50 20 50
"ср В Д1/С1, мВ At/C2, мВ I, мА "U"R2). в Кпд= (Рвых/Рвх) • Ю0%
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого вы-
прямителя (см. рис. 42) и собрать ее, пользуясь графи-
ческими обозначениями на сменной панели 87Л-01/8.
3. Измерить электрические параметры схемы вы-
прямителя для приведенных в табл. 19 значений R1 и
Cl = С2, рассчитать кпд и занести результаты вычис-
лений и измерений в табл. 19.
4. Вычислить коэффициенты пульсаций и сглажива-
ния для максимальной нагрузки (R2 = 510 Ом) и двух
номиналов конденсаторов С1 и С2, пользуясь формулами
(13) и (14) и данными табл. 19.
5. Снять и зарисовать в координатных осях (см.
рис. 45, а, б) осциллограммы напряжений в схеме вы-
прямителя.
6. Построить в координатных осях (рис. 46) нагру-
зочную характеристику выпрямителя, пользуясь данными
табл. 19.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: VD1 и VD2 —
диоды Д220 (КДЮЗА); резистор R1 = 200 Ом; конден-
саторы Cl — С2 емкостью 20 и 50 мкФ; резистор R2 со-
противлением 510 Ом, 1 кОм, 1,6 кОм.
59
Унтах
_j____i______i______
0,5 1 1,5 R2,k0m
Рис. 46
2. Переменное напряжение подводят к гнездам 1 и 3
исследуемой схемы от крайних зажимов источника пита-
ния ИП стенда, а к гнезду 2 — от зажима «Общ.».
Положение тумблера ИП значения не имеет, но при вы-
полнении работы его не следует изменять, так как в этом
случае на 15 % изменится входное напряжение, что
внесет погрешность в измерения.
3. В качестве измерителя тока нагрузки РА(Г) исполь-
зуют АВМ2 на пределах «50 мА» и «10 мА».
4. Постоянные напряжения в схеме измеряют АВМ1
на пределах «25 В» и «10 В».
5. Переменное напряжение на входе схемы измеряют
ИВ стенда, переводя переключатель в положение «ИП~
~25 В».
60
6. Пульсации в схеме измеряют милливольтметром
МВ стенда на пределах «5 В», «1 В», «500 мВ» и
«100 мВ», а их форму наблюдают с помощью осцилло-
графа.
7. В координатных осях (см. рис. 45, а, б) следует
построить не менее двух полных периодов пульсаций с
учетом постоянной составляющей.
8. Кпд выпрямителя вычисляют как отношение мощ-
ности на нагрузке Рвых = U^I к мощности на входе сгла-
живающего фильтра Рвх = Uq\I, выраженное в про-
центах.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Сколько диодов одновременно находится в цепи тока исследо-
ванного выпрямителя?
2. Почему напряжения на крайних выводах трансформатора
должны быть одинаковыми?
3. Какова частота пульсаций на выходе выпрямителя?
4. Как влияют конденсаторы фильтра на пульсации?
5. Почему исследуемую схему применяют в сильноточных вы-
прямителях?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
МОСТОВОЙ СХЕМЫ
ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Цель работы — исследование однофазной мосто-
вой схемы выпрямления со сглаживающим 7?С-фильтром
(рис. 47).
Пояснения. Мостовая схема выпрямления дает точно
такой же результат, как двухполупериодная, но имеет
более простой трансформатор с одной вторичной обмот-
кой, рассчитанной на напряжение
Схема мостового выпрямителя без фильтра и ее вре-
менные диаграммы показаны на рис. 48, а—е.
Пусть в первый полупериод (рис. 48, а—в) напряже-
ния U2 на выводе 1 вторичной обмотки трансформатора
действует положительное по отношению к выводу 2 на-
пряжение и ток /и проходит по цепи: вывод /, диод VD1,
61
Рис. 48
резистор RH, диод VD4t вывод 2. При этом на нагрузке
RK образуется падение напряжения i/RH, полярность ко-
торого указана на рис. 48, а. Форма напряжения (7Rh—
это следующие один за другим синусоидальные импульсы
(рис. 48, д). Диоды VD2 и VD3 в течение этого полупе-
риода тока не проводят, так как закрыты поступающим
на них через открытые диоды VD1 и VD4 напряжением
U2т. (рис. 48, е). Максимальное обратное напряжение за-
крытых диодов равно амплитуде напряжения U2m на об-
62
мотке трансформатора, т. е. вдвое меньше, чем в двух-
полупериодной схеме.
В следующий полупериод, когда знаки напряжения
на вторичной обмотке трансформатора изменяются на
противоположные (на рис. 48,а они даны в скобках),
ток /2з (рис. 48, г) будет проходить по цепи (рис. 48, а):
вывод 2, диод VD2, резистор диод VD3, вывод /.
Достоинство мостовой схемы по сравнению с двух-
полупериодной состоит в том, что диоды могут быть
рассчитаны на вдвое меньшее обратное напряжение. Од-
нако в цепи прямого тока в любой момент выпрямитель-
ного процесса находятся два последовательно включен-
ных диода, что снижает экономичность схемы из-за па-
дения напряжения на них при прохождении прямого
тока. В выпрямителях, выпрямленное напряжение кото-
рых значительно выше прямого падения напряжения на
диодах, этот недостаток незаметен. В тех же случаях,
когда выпрямленное напряжение соизмеримо с прямым
падением напряжения, применяют двухполупериодную
схему.
В мостовой схеме, как и в двухполупериодной, час-
тота пульсаций равна удвоенной частоте сети.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Вычертить таблицу, аналогичную табл. 19 в работе
№ 8, а также координатные оси (см. рис. 45, а, б) для
построения временных диаграмм.
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого вы-
прямителя (см. рис. 47) и собрать ее, пользуясь услов-
ными графическими обозначениями, приведенными на
сменной панели 87Л-01/9.
3. Выполнить п. 3—6 задания к работе № 8.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Переменное напряжение подводят к гнезду 1 иссле-
дуемой схемы от одного из крайних зажимов источника
питания ИП стенда, а к гнезду 2 — от зажима «Общ.».
Желательно, чтобы тумблер ИП находился в том же
положении, что и при выполнении работы № 8.
2. При выполнении работы используют диоды Д220
(КДЮЗА). Остальные съемные элементы те же, что в
работе № 8.
63
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
•
1. Сколько последовательно включенных диодов имеется в цепи
тока нагрузки при мостовой схеме выпрямления?
2. Каким должно быть максимально допустимое обратное напря-
жение диода в мостовой схеме?
3. Как влияют конденсаторы фильтра и сопротивление нагрузки
на амплитуду пульсаций?
4. Какой будет осциллограмма напряжения на нагрузке, если
один из диодов отключен?
5. Когда применяют мостовую схему выпрямления?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО
СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы — изучение принципа действия пара-
метрического стабилизатора напряжения, его исследова-
ние при изменении входного напряжения и нагрузки,
расчет коэффициента стабилизации и выходного сопро-
тивления (рис. 49).
Пояснения. Для питания радиоэлектронной аппарату-
ры обычно используют стабилизированные источники.
Особенно широко их применяют в аппаратуре на тран-
зисторах и микросхемах. Идеальный стабилизатор дол-
жен обеспечивать абсолютное постоянство выходного на-
пряжения. В реальном стабилизаторе выходное напря-
жение все же зависит от входного. Стабильность выход-
ного напряжения оценивают коэффициентом стабилиза-
ции:
/гст = &UmUBm/(bUBtMUm), (15)
где АГ7вх — изменение входного напряжения; А(/вых —
изменение выходного напряжения, вызванное изменени-
ем входного.
Стабилизаторы одновременно со стабилизацией сгла-
живают пульсации выпрямленного напряжения, т. е. яв-
ляются активными фильтрами.
В параметрических стабилизаторах напряжения ис-
пользуется малая зависимость напряжения на стабили-
64
Рис. 52
троне от проходящего через него тока (см. ВАХ стаби-
литрона— рис. II). Входное напряжение f7BX (рис. 50)
распределяется между ограничивающим резистором Rorp
и параллельно включенными стабилитроном VD и ре-
зистором нагрузки RH. Изменение входного напряжения
сопровождается изменением входного тока /вх. При этом
изменяются напряжения на ограничивающем резисторе
t^Rorp и незначительно на стабилитроне и нагрузке, по-
скольку рабочий участок ВАХ стабилитрона все же име-
ет некоторый наклон по отношению к оси /ОбР. При изме-
нении нагрузки происходит перераспределение токов /ст
и /и между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток /вх
остается неизменным.
Стабилитрон работает нормально, если при полном
3—1346 65
изменении входного напряжения и нагрузки ток через
стабилитрон /ст останется В пределах /CTmin— /сттах, кото-
рыми ограничивается рабочий участок ВАХ.
Параметрический стабилизатор позволяет получить
k„ = 20 -т- 30. Больший kCT можно получить, включив
последовательно два стабилизатора (при таком включе-
нии второй низковольтный стабилизатор будет питаться
предварительно стабилизированным выходным напряже-
нием первого высоковольтного). Однако при этом чрез-
вычайно низок кпд схемы (несколько процентов).
Короткое замыкание на выходе стабилизатора не
выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность,
рассеиваемую на резисторе /?огр:
Рц огр max = ((/„ + Д£/.х)7Лоп.. (16)
Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) пере-
водит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый ре-
жим, так как через него протекает весь входной ток /вх,
а напряжение остается прежним. Максимальную мощ-
ность стабилитрона рассчитывают по формуле
Лттах = Ucr + А/7ВХ - Ut)//?orp. (17)
Важным параметром стабилизатора является его вы-
ходное сопротивление
/?ВЫХ = А^Н/А/Н, (18)
где A(7rh — изменение напряжения на нагрузке, вызван-
ное изменением ее тока А/н.
Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузоч-
ную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем
меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.
Для расчета коэффициента стабилизации исследуе-
мой схемы можно применить формулу, следующую из
формулы (15):
kcr = A(/BX/7RH.cp/(A^H(7Bx.Cp), (19)
где //Вх.ср и //rh.cp — средние входное и выходное напря-
жения; A(/"Rh — изменение выходного напряжения, вы-
званное изменением входного А(7ВХ.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 20 для записи напряжений и то-
ков в различных точках схемы стабилизатора, а также
координатные оси (рис. 51) для построения зависимости
66
мощности, выделяющейся на стабилитроне, от сопротив-
ления нагрузки для двух значений входного напряжения;
[/1=15 В и U2 = 17,25 В (масштаб по осям: Рст —
в 1 см 50 мВт; R2 — в 1 см 0,25 кОм).
стабилизатора напряжения (см. рис. 49) и собрать ее,
пользуясь графическими обозначениями на сменной па-
нели 87Л-01/10.
3. Измерить ток нагрузки /н и напряжение (7r2((/rh)
на ней, а также напряжение пульсаций на нагрузке
A[/r2, напряжение на первом конденсаторе фильтра Uci
и напряжение пульсаций на этом конденсаторе A(/Ci- Ре-
зультаты измерений занести в табл. 20.
4. Вычислить напряжение [/Ri на ограничивающем
резисторе (на рис. 50—это резистор /?ОгР), входной ток
/вх стабилизатора, ток /Ст через стабилитрон и рассеивае-
мую на нем мощность Рст. Результаты вычислений занес-
ти в табл. 20.
5. Построить графики зависимости мощности, рассеи-
ваемой на стабилитроне, от сопротивления нагрузки для
двух значений напряжения сети.
6. Рассчитать максимальную мощность, рассеивае-
мую на ограничивающем резисторе R1 при коротком за-
мыкании на выходе стабилизатора и максимальном на-
пряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой (16), в ко-
торой /?огр — R1-
7. Рассчитать максимальную мощность, рассеивае-
мую на стабилитроне при холостом ходе на выходе ста-
я* 67
билизатора (при отключенном резисторе нагрузки R2)
и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь
формулой (17).
8. Измерить основные составляющие нестабильности
выходного напряжения и A[/rh (на рис. 50 резис-
тор R2 обозначен R„). Вычислить выходное сопротивле-
ние и коэффициент стабилизации схемы, используя фор-
мулы (18) и (19).
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 510 Ом;
R2 = 510 Ом; 1 кОм; 1,6 кОм; С1 = С2= 50 мкФ; диоды
Д220 (КД103А); VD5 — стабилитрон Д814А.
2. Переменное напряжение с зажимов «~15 В»
и «Общ.» источника питания ИП стенда подают на гнез-
да 1 и 2 исследуемого стабилизатора. Тумблер ИП уста-
навливают в положение «15 В»; его переключение в по-
ложение «15 В + 15 %» увеличивает выходное напря-
жение ИП до 17,25 В.
3. Ток нагрузки 1„ измеряют АВМ2 на пределах
«50 мА», «10 мА», а напряжения — АВМ1 на пределах
«25 В» и «10 В». Пульсации напряжений At/ci и А£/С2 на
конденсаторах С1 и С2 измеряют осциллографом. На-
пряжения UC2, U„ и URll одинаковы, так как их измеряют
на параллельно включенных элементах схемы.
4. Для измерения нестабильности выходного напря-
жения следует собрать вспомогательную схему (рис. 52).
В качестве измерителя используют АВО (сначала
на пределе «5 В», а затем по мере компенсации выход-
ного напряжения прибор переключают на все более чув-
ствительные пределы: «1 В», «0,5 В», «0,1 В»). Устанав-
ливают резистор R2 = 510 Ом и переводят тумблер ИП
в положение «15 В». Так как этот режим соответствует
максимальной нагрузке стабилизатора при минимальном
входном напряжении, на выходе схемы будет минималь-
ное напряжение.
Затем, изменяя напряжение ГН2, компенсируют вы-
ходное напряжение стабилизатора (АВО при этом дол-
жен показывать ноль, так как выходные напряжения
стабилизатора и ГН2 одинаковы). Отключают резистор
R2 (холостой ход на выходе),что сопровождается уве-
личением тока стабилитрона и выходного напряжения.
При этом АВО измерит напряжение AJ7rh, которое также
необходимо скомпенсировать. Далее переключают тумб-
68
лер ИП в положение «15В-|-15%» и измеряют напря-
жение [/r'h.
5. Выходное сопротивление стабилизатора рассчиты-
вают по формуле (Й8), где Д/н— приращение тока на-
грузки, соответствующее условиям измерения Д£Л'Н (Д/н
равен току нагрузки при 7?2=510 Ом, так как минималь-
ный ток нагрузки при R2=<x> равен нулю).
6. Коэффициент стабилизации рассчитывают по фор-
муле (19), составляющие которой вычисляют следующим
образом:
ДСЛх = Ub - U'Ci
где (/ci и [/'ci — напряжения на конденсаторе С1 при
напряжении 15 и 17,25 В на входе выпрямителя;
Цвх.ср = (£/ci + t/ci)/2; Г/rh.cp = t^RHniin + ДГ7£(н/2,
где i/RHmin — напряжение на выходе стабилизатора при
напряжении на входе выпрямителя 15 В и 7?2=510 Ом.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему пульсации напряжения на стабилитроне невелики?
2. Почему короткое замыкание на выходе не выводит парамет-
рический стабилизатор из строя?
3. Почему кпд параметрического стабилизатора невысок?
4. Когда применяют параметрические стабилизаторы?
5. Как изменяется режим работы стабилитрона при перегрузке?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
КОМПЕНСАЦИОННОГО
СТАБИЛИЗАТОРА
НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы — изучение принципа действия ком-
пенсационного стабилизатора напряжения и его исследо-
вание при изменении входного напряжения и нагрузки;
расчет коэффициента стабилизации и выходного сопро-
тивления (рис. 53).
Пояснения. Значительно лучшими параметрами об-
ладает компенсационный стабилизатор напряжения: его
коэффициент стабилизации может достигать сотен и да-
69
же тысяч единиц. Наиболее распространен компенсаци-
онный стабилизатор напряжения, регулирующий элемент
которого включен последовательно нагрузке (рис. 54).
На вход схемы подается отфильтрованное нестабилизи-
рованное напряжение £/вх (его предельные отклонения
от среднего значения ±&U), которое распределяется
между регулирующим транзистором VT1 и сопротивле-
нием нагрузки R 4, т. е.
Ubx = ^K3VT1 + t/вых- (20)
Принцип действия стабилизатора состоит в следую-
щем. Если увеличится UBX, то автоматически почти на
столько же увеличится {7K3vti, а ивых — незначительно.
При уменьшении UBX уменьшается (/кэуп, а [/вых— не-
значительно.
Усилитель сигнала рассогласования выполнен на
транзисторе VT2, на эмиттерный переход которого по-
ступает два напряжения: опорное Uon, вырабатываемое
параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD,
70
и напряжение а4/вых, пропорциональное выходному на-
пряжению (а—коэффициент деления делителя, выпол-
ненного на потенциометре R3). Сигнал рассогласования
складывается из этих двух напряжений:
== ^БЭУТ2 == ОС^вых ^Л>п» (21)
усиливается и поступает на базу регулирующего тран-
зистора VT1, потенциал эмиттера которого равен выход-
ному напряжению 4/вых стабилизатора. Напряжение в
эмиттерной цепи транзистора складывается из двух на-
пряжений:
C/b3VT1 = ^KVT2 — ^Лых- (22)
Увеличение входного напряжения сопровождается
увеличением выходного, а, следовательно, напряжения
aUBlM- При этом напряжение 4/бэут2 и ток коллектора
транзистора VT2 увеличиваются, а напряжения UKVJ2
и (7бэут1 в соответствии с формулой (22) уменьшаются.
Одновременно уменьшается коллекторный ток транзисто-
ра VT1, что равноценно увеличению сопротивления его
промежутка коллектор—эмиттер и, следовательно, напря-
жения 4/k3vti- Таким образом, почти все приращение
напряжения L/BX приходится на регулирующий транзис-
тор VT1, а напряжение L/Bblx в соответствии с формулой
(20) остается неизменным. Выходное напряжение стаби-
лизатора все же изменяется, так как для поддержания
нового электрического состояния транзистора VT1 необ-
ходим некоторый сигнал рассогласования, тем меньший,
чем выше коэффициент усиления усилителя сигнала рас-
согласования.
Уменьшение входного напряжения схема компенси-
рует уменьшением сопротивления промежутка коллек-
тор — эмиттер транзистора VT1, напряжение на котором
уменьшается, а выходное напряжение стабилизатора из-
меняется незначительно. Аналогично стабилизатор реаги-
рует на пульсации входного напряжения, значительно
ослабляя их на выходе.
При изменении положения движка потенциометра /?3
изменяется выходное напряжение L/Bblx стабилизатора.
Это происходит потому, что в схеме автоматически под-
держивается соотношение между напряжениями в эмит-
терной цепи транзистора VT2 в соответствии с форму-
лой (21). Из этой формулы следует, что С/вых « £Л>п/а.
Если движок потенциометра R3 сместить к верхнему
71
по схеме выводу (а= 1), то выходное напряжение ста-
билизатора приблизится к опорному.
При уменьшении а (смещение движка потенциомет-
ра R3 к нижнему выводу) выходное напряжение уве-
личивается и соответственно уменьшается напряжение
C/k3Vti» пока транзистор VT1 не перейдет в насыщение.
Тогда (/вых = {/вх — {/кэупнас « U«. В этом режиме тран-
зистор VT1 перестает управляться, а стабилизатор —
стабилизировать напряжение. Обычно напряжение на
промежутке коллектор—эмиттер транзистора VT1 сос-
тавляет не менее 3—5 В при максимальном напряжении
на выходе схемы. Такое же минимальное напряжение
{/кэуп необходимо для сглаживания пульсаций.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 21 для записи электрических ре-
жимов схемы стабилизатора.
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого ста-
билизатора (см. рис. 53) и собрать ее, пользуясь гра-
фическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/11.
3. Выполнить измерения и занести результаты в
табл. 21.
4. Рассчитать мощность, рассеиваемую транзистором
VT1, при всех режимах работы стабилизатора и опре-
делить режим, когда она максимальна.
72
5. Пользуясь данными табл. 21, рассчитать коэффи-
циент стабилизации и выходное сопротивление стабили-
затора.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: кОм;
/?2 = 7,5 кОм; /?<? = 200 Ом; /?4 = 2,2 кОм (переменный);
R5=l кОм; /?6=510 Ом, 1 кОм; 1,6 кОм; С1 — 50 мкФ;
С2 = 20 мкФ; VD1 — VD4 — диоды Д220 (КДЮЗА);
VT1 и VT2 — транзисторы КТ361А; VD5 — стабилитрон
Д814А.
2. На гнезда 1 и 2 исследуемой схемы подают пере-
менное напряжение с зажимов «~15 В» и «Общ.» источ-
ника питания ИП стенда.
3. Ток нагрузки /н измеряют АВМ2 (на пределах
измерения «50 мА» и «10 мА»), напряжение — АВМ1
(на пределах «25 В» и «10 В»), пульсации напряже-
ния — милливольтметром МВ (действующее значение) и
осциллографом (измеряют амплитудное значение и наб-
людают форму пульсаций, их частоту).
4. Для измерения нестабильности выходного напря-
жения следует собрать схему, показанную на рис. 52
(прибор, измеряющий нестабильность выходного напря-
жения стабилизатора, подключают к гнезду 4 схемы,
приведенной на рис. 53), и используют АВО сначала на
пределе «5 В», а затем по мере компенсации выходного
напряжения стабилизатора переключая на все более
чувствительные пределы измерения («1 В», «0,5 В»,
«0,1 В»).
Затем устанавливают R6—510 Ом, переводят тумблер
ИП в положение «15 В + 15 %»; при этом напряжение
на выходе стабилизатора должно быть равно 10 В. Из-
меняя напряжение ГН2, компенсируют выходное напря-
жение стабилизатора (АВО показывает ноль, когда на-
пряжение на выходах исследуемой схемы и ГН2 одина-
ковы). Записывают значение тока нагрузки /н (при R6=
= 510 Ом) и отключают резистор R6. При этом выходное
напряжение стабилизатора увеличивается на 6t/R6, что и
является его нестабильностью, вызванной изменением
тока нагрузки. Выходное сопротивление стабилизатора
рассчитывают по формуле /?вых = 6C/r6/AAi, где Д/н — изме-
нение тока нагрузки, вызвавшее изменение выходного
напряжения на 6(/r6, в данном случае Д/н = /н при R6=
= 510 Ом, так как ток нагрузки при отключенном резис-
торе R6 равен нулю.
73
5. Вновь устанавливают /?6 = 510 Ом, измеряют нап-
ряжение на конденсаторе С1 (постоянную составляю-
щую) и компенсируют выходное напряжение стабили-
затора. Переводят тумблер ИП в положение «15 В» и
снова измеряют напряжение на конденсаторе С1, а также
64/r6. Коэффициент стабилизации рассчитывают по фор-
муле
/, _ 2(t/ci—^Cl) .
ст“ -^-0,56^’
где Uci и Uci — напряжения на конденсаторе С1 при
напряжениях на входе стабилизатора 17,25 и 15 В;
(i/ci + t/ci)/2 и (7r6 — 0,564/r6 — средние напряжения на
входе и выходе стабилизатора; — изменение выход-
ного напряжения, вызванное изменением входного на
15%.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каков принцип действия компенсационного стабилизатора
напряжения?
2. Какие максимальное и минимальное напряжения можно полу-
чить на выходе исследуемой схемы?
3. Как влияет сопротивление резистора R2 на коэффициент ста-
билизации?
4. Почему компенсационный стабилизатор сглаживает пуль-
сации?
5. В каком режиме мощность, рассеиваемая транзистором, мини-
мальна?
РАБОТА
12
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО
СТАБИЛИЗАТОРА ТОКА
Цель работы — изучение принципов действия
стабилизаторов тока; исследование параметрического
стабилизатора тока при изменении сопротивления на-
грузки и выходного напряжения (рис. 55).
Пояснения. Для питания некоторых каскадов радио-
74
Рис. 60
Рис. 59
электронной аппаратуры используют стабилизаторы тока,
которые называются также генераторами тока и имеют
высокое выходное сопротивление, значительно большее
сопротивления нагрузки. Потому выходной ток стабили-
затора тока не зависит от сопротивления нагрузки и ос-
75
тается постоянным при его изменении. Стабилизаторы
тока бывают параметрическими и компенсационными.
В параметрических стабилизаторах тока используется
особенность ВАХ транзистора — малая зависимость тока
коллектора от напряжения коллекторного перехода при
постоянном токе эмиттера (для схемы с ОБ) и базы
(для схемы с ОЭ). Компенсационные стабилизаторы тока
выполняются аналогично компенсационным стабилизато-
рам напряжения. Схема параметрического стабилизатора
тока на транзисторе, включенном с ОБ, показана на
рис. 56. В входную цепь транзистора включен источник
питания, эдс Еэъ которого вызывает эмиттерный ток
/э = (£эб — £/эб)//?э,
где иЭБ — напряжение эмиттер — база транзистора (для
германиевых 0,2—0,3 В, а для кремниевых 0,4—0,6 В);
— резистор, ограничивающий ток эмиттера.
Из этой формулы следует, что при стабилизации эдс
£эб ток коллектора будет стабилен, так как
/к = ^2|б/э-
Максимальное сопротивление резистора RH определяют
по формуле
Rn max == £кб//н-
Поясним эту формулу. Току эмиттера /э соответствует
ток коллектора /к = А21Б/э (рис. 57), так как при корот-
ком замыкании нагрузки (£н=0) ток в коллекторной це-
пи не изменяется (рабочая точка каскада находится в
точке /), все напряжение источника коллекторного пита-
ния £кб будет приложено к коллекторному переходу и
выделяемая на нем мощность будет максимальна. Увели-
чение сопротивления резистора RH сопровождается увели-
чением падения напряжения, вызываемым током 7К. При
этом рабочая точка каскада смещается влево (точка 2),
напряжение на коллекторном переходе уменьшается,
а коллекторный ток остается неизменным, т. е. происхо-
дит перераспределение напряжения:
£кб = (7кб + IkRh-
При некотором сопротивлении RH max резистора RH
напряжение на коллекторном переходе уменьшится до
нуля и все напряжение £Кб окажется приложенным к это-
му резистору. На выходной характеристике этот режим
соответствует точке 3. Дальнейшее увеличение сопротив-
76
ления резистора /?н сопровождается уменьшением тока
коллектора.
Выходное сопротивление параметрического стабили-
затора определяют по формуле
/?Вых = А(7Кб/Д/к, (23)
где А/к = ^Ki — /кз, a /ki и /кз — токи коллектора в точ-
ках 1 и 3.
Схема компенсационного стабилизатора тока показа-
на на рис. 58. В соответствии с принципом действия
компенсационного стабилизатора напряжения, описан-
ным в пояснениях к работе № 11, напряжение на резис-
торе R3T будет поддерживаться постоянным независимо
от входного напряжения и сопротивления нагрузки RH.
Действительно, если по каким-либо причинам увеличит-
ся выходной ток, то увеличатся напряжение L/бэ и кол-
лекторный ток транзистора VT2. При этом напряжение
(/kvt2 уменьшится, что приведет к увеличению сопротив-
ления транзистора VT1 и уменьшению почти до преж-
него значения выходного тока стабилизатора.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 22 и 23 для снятия внешних ха-
рактеристик стабилизатора тока и зависимостей тока
нагрузки от напряжения коллекторного питания, а
также координатные оси (рис. 59 и 60) для их построе-
ния (масштаб по осям: R2 — в 1 см 500 Ом, ЕКб — в 1 см
2 В; /н — в 1 см 2 мА).
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого ста-
билизатора тока (см. рис. 57) и собрать ее, пользуясь
графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/12.
3. Снять внешние характеристики стабилизатора, за-
нося результаты измерений в табл. 22, и построить их
77
Таблица 23
Напряжение источника £КБ, В I 2 4 8 16
Ток нагрузки /н, мА, при /кз = 2 мА R2 = 1 кОм R2= 2 кОм
/кз = 4 мА R2= 1 кОм R2 = 2 кОм
/ 3 = 6 мА Ко R2= 1 кОм R2=2 кОм
4. Снять зависимости тока нагрузки от напряжения
коллекторного питания, занося результаты измерений в
табл. 23, и построить их в координатных осях, приведен-
ных на рис. 60.
5. Пользуясь результатами измерений, рассчитать
выходное сопротивление стабилизатора.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют:
Rl = 1 кОм; R2 = 0 (перемычка); 510 Ом; 200 Ом;
1; 1,6; 2; 2,4; 3 кОм; VT — транзистор КТ361А;
G1 — генератор напряжения ГН1 стенда (интервал
регулирования выходного напряжения от 0 до — 7 В;
следует помнить, что в этом интервале регулирования
полярность выходного напряжения ГН1 противоположна
указанной на лицевой панели блока питания стенда);
G2 — генератор напряжения ГН2 стенда;
PV(U)—АВМ1 на пределах измерения «25 В»,
«10 В», «5 В»;
PA(J)—АВМ2 на пределах измерения «10 мА» и
«5 мА».
Выходное напряжение ГН2 измеряют измерителем вы-
хода ИВ стенда, для чего переключатель ИВ устанав-
ливают в положение «ГН2 25 В».
2. " Внешние характеристики стабилизатора снимают в
такой последовательности:
устанавливают в гнезда для подключения резистора
R2 перемычку (R2 = 0), а на выходе ГН2 по ИВ — на-
пряжение, равное 2 В;
изменяя выходное напряжение ГН1, устанавливают
выходной ток стабилизатора, равный 2 мА;
78
извлекают перемычку и устанавливают в гнезда для
подключения резистора R2 один за другим резисторы,
сопротивления которых указаны в табл. 22, измеряя при
этом ток нагрузки.
Аналогично снимают две другие характеристики.
3. Зависимости тока нагрузки от напряжения кол-
лекторного питания снимают в такой последователь-
ности:
устанавливают на выходе ГН2 максимальное напря-
жение, а в гнезда для подключения резистора R2 — пере-
мычку;
изменяя выходное напряжение ГН1 добиваются полу-
чения выходного тока стабилизатора, равного 2 мА;
устанавливают вместо перемычки резистор R2 =
= 1 кОм;
снижают напряжение в коллекторной цепи в соответ-
ствии с данными табл. 23, измеряя ток нагрузки.
Аналогично снимают остальные зависимости.
4. Выходное сопротивление стабилизатора тока рассчи-
тывают по формуле (23) и данным табл. 23 для /н = 6 мА
и R2 — 2 кОм, приняв AL/Kb= 15 В, а Ы=Г — 1”, где
Г и Г' — токи нагрузки при коллекторных напряжениях
16 и 1 В.
? КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем отличается стабилизатор тока от стабилизатора напряже-
ния?
2. Какие особенности схемы включения транзистора с ОБ исполь-
зуются в стабилизаторе тока?
3. Почему стабилизатор тока выдерживает короткое замыкание на
выходе?
4. В каком режиме работы стабилизатора тока на коллекторе
транзистора рассеивается наибольшая мощность?
5. Каким должно быть выходное сопротивление идеального стаби-
лизатора тока?
РАБОТА
РЕЖИМ КАСКАДА
С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ
Цель работы — изучение способов получения ре-
жима транзисторных каскадов по постоянному току; экспе-
риментальная проверка расчета элементов различных ва-
риантов схем (рис. 61). .
Пояснения. Правильно построенный усилительный
каскад должен давать максимальное усиление при мини-
мальных нелинейных искажениях и максимальном исполь-
зовании возможностей усилительного элемента. При этом
наиболее ответственным моментом является выбор рабо-
чей точки каскада — электрического состояния усили-
тельного элемента по постоянному току до поступления
входного сигнала. Этот режим называют также режи-
мом молчания.
Рабочая точка каскада на транзисторе, включенном с
ОБ, определяется четырьмя параметрами: токами /эрт и
/к р.т и напряжениями (7эбр.т и L/Kb р.т.
Рабочая точка каскада на транзисторе, включенном
с ОЭ, также определяется четырьмя параметрами: токами
/бр.т и /кр.т и напряжениями (7БэР.т и 4/КэР.т-
В активном режиме рабочую точку транзистора уста-
навливают подачей прямого напряжения на эмиттерный
переход и обратного на коллекторный.
Упрощенная схема транзисторного каскада на транзис-
торе p-n-p-типа показана на рис. 62. В схеме на транзисто-
ре п-р-п-типа полярность источника питания будет проти-
воположной. Для коллекторной цепи каскада справедливо
соотношение (/Кэ = £к — /к/?к. называемое уравнением
линии нагрузки. Этому уравнению соответствует линия,
пересекающая координатные оси /к и (рис. 63, а) в
точках Ek/Rk и Ек и называемая линией нагрузки. При
неизменных напряжении питания Ек и сопротивлении
резистора /?к рабочая точка транзистора в любой момент
усилительного процесса находится на этой линии.
На линии нагрузки выделяют рабочий участок, в пре-
делах которого рабочая точка смещается под действием
входного сигнала между точкам^ Б и В, близкими соот-
ветственно к областям насыщения и отсечки.
80
Рис. 64
Для лучшего использования транзистора рабочую
точку выбирают посередине рабочего участка — точка А
(р. т). Положение точки А (р. т) определяется тремя
параметрами: /бр.т, /кр.т и t/кэр.т, четвертый параметр
I/вэр.т получают переносом рабочей точки на входную
характеристику (рис. 63, б).
Режим транзисторного каскада по постоянному току
обеспечивают двумя основными способами: смещением
рабочей точки подачей фиксированного тока или фикси-
рованного напряжения. При смещении фиксированным
4—1346
81
током (рис. 64, а) сопротивление резистора R1 выбирают
из условия
R1 = (£к - иБэ р. т)//бр. 7 « EK/h> р. т. (24)
Обычно используют приближенную формулу, так как
напряжение С7БэР.т значительно меньше напряжения пи-
тания Ек.
Этот способ прост, экономичен, но имеет существенные
недостатки, ограничивающие его применение. Так, режим
каскада по постоянному току изменяется, если при замене
транзистор имеет другое значение hi\ э. Поэтому подби-
рают транзистор с близким по значению hi\ э или сопротив-
ление резистора R1, что не всегда возможно. Изменение
температуры также нарушает режим по постоянному току,
поскольку неуправляемый ток коллектора /кбо с ростом
температуры увеличивается, что вызывает увеличение
всех токов транзистора и приближение рабочей точки кас-
када к точке Б (см. рис. 63, а).
При смещении фиксированным напряжением
(рис. 64, б) рабочая точка задается напряжением
t/вэр.т, обеспечивающим ток /Бр.т, а следовательно, ток
/кр.т и напряжение бСкэр.т- Обычно ток базового делителя
выбирают из условия.
/д = (0,5 4-2) /Бтах,
а сопротивления его резисторов рассчитывают по фор-
мулам
R1 = (Ек - ₽.т)/(/д + /б₽.т) ; (25)
R2= иБЭр.т/1д. (26)
Этот способ дает хорошие результаты при замене
транзистора и изменении температуры, однако менее
экономичен из-за потери части энергии источника пита-
ния в базовом делителе. Кроме того, сопротивление
базового делителя (для входного сигнала это парал-
лельно включенные резисторы R1 и R2) шунтирует вход-
ную цепь транзистора, нагружая источник входного
сигнала.
Для построения транзисторного каскада, устойчиво
работающего в диапазоне температур, не подходит ни
одна из этих схем.
Простейшим способом температурной стабилизации
рабочей точки является коллекторная стабилизация
(рис. 64, в). При росте температуры увеличиваются токи
/бр.т и /крЛ, что вызывает уменьшение напряжения на
82
коллекторе £хэ — Ек — (/Бр.т + /кр.т) R2, а следователь-
но, тока базы /Бр.т = (С/Кэ — UbSp.J/Rl. При этом увели-
чение токов базы и коллектора не будет столь значи-
тельным, как при смещении фиксированным током.
Лучший результат дает эмиттерная стабилизация ра-
бочей точки (рис. 64, г). Сопротивления резисторов R4
и R2 рассчитываются по формулам
£4 = (0,1 4-0,3)£х//Хр.т; (27)
R2 = (5~ 15) Двх.тр, (28)
где /?вх.тр — входное сопротивление транзистора в рабо-
чей точке, которое определяют как Айз в работе № 6.
Сопротивления резисторов R1 и R3 определяют по
формулам
R1 = (£к — t/вэр.т — им)Ц1А + /б р.); (29)
£3 = (0,20,5) £Х//Хр.т. (30)
Рассмотрим процесс эмиттерной стабилизации рабо-
чей точки. При росте температуры увеличиваются не-
управляемый ток коллектора /Хбо, напряжение £бэр.т,
а также токи базы /б и коллектора /х и соответственно
растет падение напряжения на резисторе R4 в эмиттер-
ной цепи. Схему можно рассчитать так, что при увели-
чении напряжения £R2 происходит почти такое же уве-
личение напряжения t/R4, в результате чего напряжение
£Бэр.т на управляющем переходе транзистора изменя-
ется незначительно. При этом почти не изменяются
и остальные параметры транзистора в рабочей точке,
что свидетельствует о ее стабильности.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 24 для записи расчетных и экспе-
риментально полученных значений элементов схем сме-
щения и табл. 25 для записи значений элементов схемы,
показанной на рис. 64, г, для ряда рабочих точек.
2. Вычертить координатные оси (рис. 65, а, б) и
построить входные и выходные характеристики тран-
зистора КТ361А, взяв данные в табл. 13 и 14.
3. Зарисовать исследуемую электрическую схему
(см. рис. 61).
4. Собрать схему смещения фиксированным током
(см. рис. 64, а). Подобрать сопротивление резистора R1
так, чтобы напряжение на коллекторе транзистора со-
4*.т
83
Таблица 24
Схема Резистор Сопротивление, кОм
расчетное эксперимеитальиое
Рис, 64, а Ri
Рис. 64, б R1 R2
Рис. 64, г R1 R2 R3 R4
ставляло 0,5 Ек, и измерить его. Рассчитать сопротив-
ление резистора R1, пользуясь формулой (24). Результа-
ты измерений и расчетов занести в табл. 24.
5. Собрать схему смещения фиксированным напря-
жением (см. рис. 64, б). Отрегулировать цепь смещения
так, чтобы напряжение на коллекторе составляло 0,5 Ек-
Измерить сопротивления резисторов цепи смещения и
рассчитать их по формуле (25) и (26). Результаты
измерений и расчетов занести в табл. 24.
6. Собрать схему эмиттерной стабилизации (см.
рис. 64, г). Отрегулировать цепь смещения так, чтобы
напряжение на коллекторе транзистора составляло
0,5 Ек- Измерить сопротивления резисторов цепи смеще-
ния и рассчитать их по формулам (27), (28) и (29).
Результаты измерений и расчетов занести в табл. 24.
7. Построить в координатных осях (см. рис. 65, а, б)
входную и выходную характеристики транзистора, про-
ходящие через рабочую точку, и определить в этой точке
его параметры.
8. Отрегулировать схему эмиттерной стабилизации
(см. рис. 64, г), так, чтобы напряжение на коллекторе
84
Рис. 65
принимало ряд значений, приведенных в табл. 25. Изме-
рить значения сопротивлений резисторов R1 и R2 и
занести их в табл. 25.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют:
для схемы смещения фиксированным током (см.
рис. 64, a) R1 = 100 кОм (переменный); R3 = 1 кОм;
для схемы смещения фиксированным напряжением
(см. рис. 64,6) /?/ = 22кОм (переменный); /?2=300 Ом;
R3 = 1 кОм;
для схемы эмиттерной стабилизации (см. рис. 64, г)
R1 = 10 кОм (переменный); R2 = 1 кОм; R3 = 1 кОм;
R4 = 300 Ом;
VT1 —транзистор КТ361А.
2. Установить на выходе источника коллекторного
питания (ГН2 стенда) по измерителю выхода ИВ напря-
жение 10 В. Напряжение измеряют АВМ2 на пределах
«10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В», а сопротивления регули-
ровочных резисторов — АВО на пределах «100 кОм» и
«10 кОм».
3. Сопротивление резистора R1 для схемы смещения
фиксированным током определяют в такой последова-
тельности:
рассчитывают токи коллектора 7кр.т — 0,5 E*JR2 и
базы /Брт = /Крт//^1Э (где Л21э=55 — среднее значение
этого параметра транзистора КТ361А);
зная ток /Бр.т, определяют по входной характерис-
тике напряжения £/БЭр.т, а затем по формуле (24) рассчи-
тывают сопротивление резистора R1.
4. Элементы двух других схем рассчитывают по опре-
деленному в п. 3 току /Бр.т.
85
Г КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем объясняется более высокая стабильность схемы смещения
фиксированным напряжением по сравнению со схемой смещения
фиксированным током?
2. Каковы принципы действия схем коллекторной и эмиттерной
стабилизации?
3. В какой нз схем режим каскада по постоянному току мало
зависит от параметров транзистора?
4. В каком режиме окажется схема эмиттерной стабилизации
при отключении резистора R1 или R2?
5. Зависит ли температурная стабильность схемы от тока базо-
вого делителя?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
НА ТРАНЗИСТОРЕ
Цель работы — изучение принципа действия
усилителя напряжения звуковой частоты (УЗЧ) на тран-
зисторе, включенном с общим эмиттером; эксперимен-
тальная проверка расчета элементов схемы и опреде-
ление ее основных параметров (рис. 66).
Пояснения. Каскады усиления напряжения звуковой
частоты чаще всего выполняют на транзисторах, вклю-
ченных с ОЭ, так как при этом получают наибольшее
усиление сигнала по мощности (по сравнению с двумя
другими схемами включения транзистора — с ОБ и ОК).
Рабочую точку усилительного каскада выбирают в каж-
дом конкретном случае в зависимости от параметров,
которыми должен обладать усилитель. Основными требо-
ваниями, предъявляемыми к каскаду, являются: макси-
мальное усиление по напряжению; минимальные частот-
ные и нелинейные искажения; высокая экономичность;
температурная стабильность. »
Одновременно выполнить все эти требования невоз-
можно. Так, при большом усилении снижается устой-
чивость работы усилителя, который легко возбуждается,
86
превращаясь в генератор, и нарушается его нормальное
функционирование. Увеличение температурной стабиль-
ности обязательно сопровождается снижением усиления
и кпд.
В данной работе исследуется усилитель, к которому
87
предъявляют требование минимальных искажений усили-
ваемого сигнала при максимальном использовании воз-
можностей транзистора. Рабочую точку такого каскада
выбирают в определенной последовательности.
На семействе выходных характеристик транзистора
(рис. 67, а) строят линию нагрузки БВ (см. пояснения
к работе № 13), исходя из следующих условий:
Ек/Я<3<0,8 /кmax; (31)
Ек<0,8 t/K3max. (32)
Выполнение неравенства (31) необходимо потому, что
коллекторный ток насыщенного транзистора должен быть
меньше максимально допустимого тока /ктах. Коэффици-
ент 0,8 гарантирует выполнение этого неравенства при раз-
бросе сопротивления резистора R3 и нестабильности
источника питания ЕК- Выполнение неравенства (32) обес-
печивает надежную работу транзистора в режиме отсечки
или при обрыве цепи резистора R1, когда напряжение на
коллекторе транзистора поднимается почти до Ек.
Рабочая точка каскада А (р. т) выбирается посереди-
не рабочего участка линии нагрузки БВ и характеризу-
ется тремя параметрами: токами /Бр.т и /к р.т и напряже-
нием Uksp.t- Затем ее переносят на входную характе-
ристику транзистора, снятую при t/K3 = t/K3p.T, и по най-
денному значению /Бр.т определяют напряжение и^эрл
(рис. 67, б).
Входной сигнал (его ток /Б~, напряжение иЪэ~)
вызывает появление переменных составляющих тока кол-
лектора /к~ и напряжения на коллекторе t/кэ- = I&-R3
(см. рис. 66). Эмиттерный резистор R4 из цепи перемен-
ного тока исключен, поскольку шунтируется малым со-
противлением конденсатора СЗ.
Рассчитаем коэффициент усиления напряжения К
каскада. Напряжение входного сигнала t/BX от генерато-
ра G поступает через разделительный конденсатор С1
на базу транзистора VT1 и вызывает три тока. Два из
них, проходящие через резисторы R1 и R2 делителя, бес-
полезны, а третий, /Б~, проходит в цепи базы транзистора
и управляет его токами. Входным сопротивлением кас-
када для генератора G, обладающего внутренним сопро-
тивлением Ri, являются параллельно включенные резис-
торы базового делителя Rl || R2 и входное сопротивление
ftifs транзистора, т. е.
/?вх = Rl II R2 || Л, 1э. (33)
88
Обычно сопротивления резисторов R1 и R2 значитель-
но больше входного сопротивления Лпэ транзистора,
поэтому формулу (33) можно упростить:
/?вх ~ Лнэ- (34)
Цепь генератора входного сигнала G, которым может
быть каскад предварительного усиления, аналогичный
рассматриваемому, в общем случае представляет собой
последовательно включенные внутреннее сопротивление
Rt генератора и входное сопротивление /?вх каскада.
Согласно формуле (34),
/вх — Uw/^Ri + /?вх) ~ /б~,
так как переменными токами, проходящими через резис-
торы R1 и R2 от генератора G ввиду их малости можно
пренебречь. Отсюда переменная составляющая тока
коллектора
/.к~ = Л21э/б~ = Л21э//вх/(/?{ + Явх),
а напряжение на коллекторе, представляющее собой вы-
ходное напряжение,
//кэ~ = /к~/?3 = h2\3GmR3/{Ri + Лпэ) = t/вых-
Тогда коэффициент усиления напряжения
К — Unm/Um = h2\3R3/{Ri + Л11э) -
Этот параметр усилителя зависит от частоты и ампли-
туды усиливаемого сигнала. Это объясняется тем, что с
понижением частоты падения напряжения на конденса-
торах С1 и С2 под действием входного и выходного токов
каскада увеличиваются и представляют собой потери
напряжения сигнала, а конденсатор СЗ все меньше шун-
тирует резистор R4, что увеличивает полное сопротив-
ление эмиттерной цепи транзистора и глубину отри-
цательной обратной связи по переменному току, а
следовательно, уменьшает коэффициент усиления напря-
жения К.
При повышении частоты сигнала необходимо учиты-
вать влияние входной и выходной емкостей транзистора,
шунтирующих входное и выходное сопротивления каска-
да, что проявляется уменьшением полезного тока, посту-
пающего на его вход и в нагрузку (на рис. 66 одна из
таких емкостей эквивалентно представлена конденсато-
ром С4).
Для оценки влияния частоты сигнала на коэффи-
89
циент усиления напряжения используют амплитудно-
частотную характеристику (АЧХ) усилителя (рис. 68, а).
Полосой пропускания П усилителя называют интервал
частот АД в пределах которого коэффициент усиления
снижается не более чем на 3 дБ (до уровня 0,707) по
отношению к его значению на средних частотах Ко (для
УЗЧ частота fcp = 400 4- 1 000 Гц).
Важна также амплитудная характеристика (АХ) та-
кого усилителя, выражающая зависимость выходного
сигнала UBW от входного (рис. 68, б). Так как учас-
ток 0—1 ее линейный, коэффициент усиления до напря-
жения t/вхтах сохраняет постоянное значение. Начиная с
точки 1 рост выходного сигнала отстает от роста входно-
го. Это объясняется тем, что рабочая точка транзистора
под действием входного сигнала выходит за пределы
рабочего участка БВ линии нагрузки (см. рис. 67, а).
При этом резко возрастают нелинейные искажения.
Зная параметры транзистора в рабочей точке, можно
рассчитать сопротивления резисторов R1 и R2 базового
делителя. Ток /д делителя должен быть в 2—5 раз боль-
ше тока базы /Бр.т. Такой делитель позволяет выполнить
достаточно стабильный при изменении температуры кас-
кад при одновременном выполнении требования эконо-
мичности.
На резисторе R2 делителя должно действовать на-
пряжение
Ur2 = t/вэр.т + . (35)
откуда сопротивление
/?2 = Um/Ia, (36)
тогда
= Ек — ЕК2/(/Бр.т + /д). (37)
Так как выбранная рабочая точка находится посере-
дине рабочего участка Б В линии нагрузки, это позволяет
подавать на вход каскада и снимать в его выхода мак-
симальные сигналы. Нередко рабочую точку выбирают
ближе к точке В. При этом каскад потребляет от источ-
ника Ек значительно меньшую мощность и способен уси-
ливать лишь небольшие по амплитуде сигналы, поскольку
требование о недопустимости смещения рабочей точки
за пределы рабочего участка линии нагрузки остается
в силе. Обычно так выполняются предварительные кас-
кады усиления.
90
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 26—28 для записи режимов тран-
зистора по постоянному току и результатов, полученных
при снятии его амплитудно-частотной и амплитудной
характеристик, а также координатные оси (рис. 69, а, б)
для их построения (масштаб по осям: UBX — в 1 см 40 мВ;
UBbtx — в 1 см 0,5 В).
Таблица 26
Параметр транзистора в рабочей точке Рассчитанный Измеренный После коррекции
^Бр.т> мА ^БЭр.т В ^Кр.т, мА ^кэ₽_т. В
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого уси-
лителя (см. рис. 66) и собрать ее, пользуясь графически-
ми обозначениями на сменной панели 87Л-01/14.
3. Используя формулы (35), (36) и (37), рассчитать
сопротивления резисторов базового делителя и устано-
вить их в схему.
4. Измерить параметры режима транзистора по по-
стоянному току и занести результаты измерений, а также
расчетные параметры в табл. 26. Произвести корректи-
91
ровку режима по постоянному току и занести результаты
в табл. 26.
5. Снять АЧХ и АХ усилителя, занося результаты
измерений соответственно в табл. 27 и 28, и построить
их в координатных осях (рис. 69, а, б).
к МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R3 = 1 кОм;
R4 = 200 Ом; R5 = 2 кОм; С2 = 100 мкФ; VT1 —
транзистор КТ361А; сопротивления резисторов R1 и R2
рассчитывают по формулам (36) и (37), а емкость
конденсаторов С1, СЗ и С4 задают в трех вариантах:
С1 = 0,1 мкФ, СЗ = 10 мкФ, С4 = 0,01 мкФ; С1 =
= 10 мкФ; С5 = 0,1 мкФ, С4 = 0,1 мкФ; С1 = СЗ =
= 10 мкФ, С4 = 0,01 мкФ.
2. После расчета сопротивлений резисторов R1 и R2
устанавливают в схему резисторы из комплекта съемных
элементов стенда. Сопротивления этих резисторов
должны быть несколько больше (или меньше) рассчитан-
ных. В качестве корректирующего используют перемен-
ный резистор R1 = 22 кОм.
3. Для расчета режима базовой цепи следует принять
Ек = 10 В, а напряжение на коллекторе транзистора
установить 5В. Измерения выполняют АВМ2 (на преде-
лах «10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В»). Ток базы /Бр.т оп-
ределяют по входной характеристике транзистора, снятой
в работе № 6, а ток коллектора рассчитывают по фор-
муле
/кр.т = (Ек — t/кэр.т — Uw)/R3.
4. В качестве источника входного сигнала используют
Г34 стенда, выходное напряжение которого измеряют
ИВ (предел измерения 1 В действующего значения).
Частоту выходного сигнала измеряют ЧМ стенда, для
чего переключатель ИВ устанавливают в положение
«ЧМ», а тумблер «ЧМ-ГЗЧ» — в положение «ГЗЧ».
Выходное напряжение усилителя измеряют осциллогра-
фом, а при напряжениях, меньших 1 В, — милливольт-
метром МВ стенда. Источник питания схемы — ГН2
стенда.
5. Снимают две АХ на частоте 1000 Гц для схемы
варианта 3 (см. табл. 27). При снятии второй АХ сопро-
тивление резистора R1 следует увеличить вдвое.
92
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что происходит с рабочей точкой при увеличении сопротивле-
ния резистора R1 или R2t
2. Какие элементы схемы влияют на АЧХ усилителя в области
нижних (верхних) частот сигнала?
3. Как проявляют себя нелинейные искажения при усилении
синусоидальных сигналов?
4. Как изменится усиление каскада, если исключить из него
конденсатор СЗ?
5. Какую форму будет иметь выходной сигнал при отключении
резистора RJ?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ
Цель работы — наблюдение работы эмиттерного
повторителя и его исследование в режимах передачи
синусоидального и импульсного сигналов (рис. 70).
Пояснения. В эмиттерных повторителях транзисторы
включаются с ОК (рис. 71). При этом все выходное на-
пряжение, снимаемое с резистора 7?э в цепи эмиттера,
действует в управляющей цепи транзистора последова-
тельно входному напряжению и противофазно ему. Сле-
довательно, каскад охвачен отрицательной обратной
связью. Коэффициент передачи цепи отрицательной об-
ратной связи 0=1, т. е. обратная связь равна 100%.
Отсюда коэффициент усиления эмиттерного повторителя
по напряжению
Кэп = Коэ/(1 4-Коэ), (38)
где Коэ — модуль коэффициента усиления по напряже-
нию схемы с общим эмиттером, сопротивление нагрузки
которой равно сопротивлению резистора 7?э-
Из формулы (38) следует, что эмиттерный повтори-
тель не усиливает напряжение, так как Кэп < 1 (чем
больше Коэ, тем Еэп ближе к единице), а лишь повторяет
входной сигнал по амплитуде с некоторым ослаблением.
При этом на выходе эмиттерного повторителя повто-
ряется также фаза входного сигнала.
93
ХЮ
б)
2 -
3
4 -
Рис. 73
Эмиттерный повторитель в /г2*1э 4- 1 раз усиливает ток
входного сигнала и в Л21Э раз — его мощность.
Входное сопротивление эмиттерного повторителя ве-
лико и без учета сопротивления резисторов базового
делителя может быть рассчитано по следующей прибли-
женной формуле:
94
Rex. эп ~ А21э/?Э < Гк«
(39)
Верхний предел входного сопротивления эмиттерного
повторителя RBX.9n ограничен сопротивлением гк смещен-
ного в обратном направлении коллекторного перехода,
которое для современных транзисторов составляет еди-
ницы мегаом.
Формула (39) справедлива для hiiaRs (0,1 4- 0,2).
Выходное сопротивление эмиттерного повторителя
мало, лежит в пределах от долей ом для мощных транзи-
сторов до десятков ом для маломощных и с достаточной
точностью может быть определено по формуле
Явыхэп = 25//,. (40)
Если ток /э выражен в миллиамперах, то сопротивле-
ние 7?вых.эп получают в омах. Формула (40) справедлива
при токе 1Э С 3 4- 5 мА.
Большое входное и малое выходное сопротивление
эмиттерных повторителей позволяют использовать их в
качестве каскадов, согласующих высокоомный выход
одной схемы с низкоомным входом другой или с низкоом-
ной нагрузкой. Кроме того, их применяют для передачи
сигналов без изменения формы, амплитуды и фазы, но
при значительном усилении тока и мощности.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Вычертить табл. 29, 30 и 31 для записи режимов
транзистора эмиттерного повторителя по постоянному
току и снятия его амплитудно-частотной и амплитудной
характеристик, а также координатные оси (рис. 72, а, б
и 73, а, б) для их построения и изображения осцилло-
грамм (масштаб по осям: t/BX и 4/вых— в 1 см 0,2 В).
2. Зарисовать электрическую схему эмиттерного
повторителя (см. рис. 70) и собрать ее, пользуясь гра-
фическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/15.
Таблица 29
Вид сигнала Синусоидаль- ный импульс Положитель- ный импульс Отрицатель- ный импульс
Парметр в рабочей точке оБ, В Оэ, В 7Э. мА ОБЭ, В
95
Частота f, кГц
0,02
0,05
Таблица 30
Коэффициент усиления
Кэп
Таблица 31
Входное напряжение UB]l, В
Выходное напряжение (/вых, В
3. Измерить параметры режимов транзистора в рабо-
чей точке при передаче трех различных сигналов и за-
нести результаты измерений в табл. 29.
4. Снять АЧХ и АХ эмиттерного повторителя в режи-
ме передачи синусоидального сигнала, занести результа-
ты измерений соответственно в табл. 30 и 31 и построить
характеристики в координатных осях (см. рис. 72, а, б).
5. Снять осциллограммы импульсных напряжений на
входе и выходе эмиттерного повторителя в режимах пере-
дачи положительного и отрицательного импульсов и
изобразить их в координатных осях (рис. 73, а, б).
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: RJ = 20 кОм;
R2 = 10 кОм и 2,4 кОм; R3 = 510 Ом; R4 = 1 кОм;
Cl = С2 = 10 мкФ; СЗ = 0,033 мкФ; VT — транзистор
КТ361А; источник коллекторного питания Ек — генера-
тор ГН2 стенда, на выходе которого, устанавливают по
ИВ напряжение 10 В.
2. При сборке схемы для передачи синусоидального
сигнала в качестве генератора G используют ГЗЧ стенда,
частоту выходного сигнала которого измеряют частото-
мером ЧМ, а выходное напряжение — ИВ (предел изме-
рения — 1 В действующего значения).
4. При исследовании схемы в режиме передачи им-
пульсного сигнала в качестве генератора G используют
ГПИ стенда в диапазоне 1000 Гц (переключатель ГПИ
должен находиться в таком же положении), а амплитуду
выходного импульса, равную 3 В, устанавливают по
осциллографу.
5. Импульсные сигналы строят относительно оси ну-
левого потенциала с учетом постоянной составляющей.
6. При измерениях используют:
АВМ1 — на пределах «10 В», «5 В», «2,5 В» и «1 В»;
АВМ2 — на пределах «10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В»;
АВО — на пределе «1 В»;
АВМ1 — на пределах «50 мА», «10 мА», «5 мА» и
«1 мА». Это измерение выполняют с помощью блока-
переходника П2, в гнезда ХЗ и Х5 которого устанавли-
вают резистор R3, а к гнездам Х2 и Х4 подключают
АВМ1;
МВ — на пределе «1 В».
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каковы особенности включения транзистора с ОК?
2. Как влияет базовый делитель на входное сопротивление эмит-
терного повторителя?
3. Каково назначение эмиттерных повторителей?
4. Каковы особенности построения схемы эмиттерного повтори-
теля для передачи импульсов различной полярности?
5. Чем объясняется низкое выходное сопротивление эмиттерного
повторителя?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВУХТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ
МОЩНОСТИ
Цель работы — изучение принципа действия
двухтактного бестрансформаторного усилителя мощ-
ности; снятие и анализ его амплитудно-частотной и
амплитудной характеристик и наблюдение работы в
режимах АВ и В (рис. 74).
Пояснения. Усилители мощности бывают однотакт-
ными и двухтактными.
Однотактные усиливают сигнал одним транзистором в
течение всего периода за один такт, могут работать толь-
ко в линейном режиме А и имеют невысокий уровень
нелинейных искажений. Однако режим А неэкономичен,
так как ток коллектора транзистора в рабочей точке
97
Х9
Рис. 74
Рис. 75
Рис. 76
должен быть достаточно большим, чтобы можно было
его под действием входного сигнала как увеличивать,
так и уменьшать. Для режима А характерно также
равенство тока в режиме ожидания входного сигнала
среднему току при появлении этого сигнала, т. е. даже
теоретический кпд однотактного усилителя составляет
40—45%. Это ограничивает их применение.
Двухтактные усилители усиливают сигнал двумя
транзисторами за два такта. В течение первого полу-
периода один из транзисторов усиливает сигнал, а другой
в это время тока не проводит, а в течение второго полу-
периода — наоборот. Рабочие точки транзисторов выби-
рают в самом начале входных характеристик, т. е. при
отсутствии сигнала такой каскад тока не потребляет.
Так работает усилитель мощности в режиме В. В этом
случае усилитель экономичен, его кпд достигает 70%, а
нелинейные искажения выше, чем у однотактного.
При работе двухтактного усилителя в режиме В
(рис. 75, а) входной^ сигнал UBX в первый полупериод,
воздействуя на один из транзисторов, вызывает синусои-
дальный ток базы Коллекторный ток этого транзис-
тора будет также синусоидальным, но только в течение
первого полупериода. Во второй полупериод входной сиг-
нал С7ВХ аналогично воздействует на второй транзистор.
Схему усилителя выполняют так, чтобы через нагрузку
проходил ток, форма которого близка к синусоидальной,
повторяющей форму суммарного базового тока 1ъ~.
Для снижения нелинейных искажений при незначи-
тельном уменьшении кпд используют промежуточный ре-
жим АВ. В этом режиме рабочие точки транзисторов
выбирают при небольших токах их баз, т. е. при ожида-
нии входного сигнала схема потребляет от источника
питания небольшой ток. Режим АВ широко распростра-
нен, поскольку по сравнению с более экономичным ре-
жимом В при нем значительно меньше нелинейные
искажения.
Управление транзисторами двухтактного усилителя
мощности в режиме АВ показано на рис. 75, б. Дополни-
тельное напряжение £/бэр.т, подаваемое на эмиттерный
переход, смещает входные характеристики относительно
друг друга. При этом суммарный базовый ток /ь~ схемы
близок к синусоидальному.
В двухтактных каскадах усилителей мощности ис-
пользуют все три схемы включения транзисторов: с
ОБ, ОЭ и ОК.
99
Включение транзисторов с ОБ позволяет получить
схему с незначительными нелинейными искажениями,
хорошей температурной стабильностью и малым измене-
нием параметров при замене транзисторов. Однако для
управления такой схемой предварительный усилитель
должен быть мощным, так как для управления тран-
зисторами, включенными с ОБ, необходим ток эмиттера
даже несколько больший, чем выходной коллекторный
ток.
При включении транзисторов с ОЭ в /12’13 раз снижает-
ся мощность сигнала управления, но несколько возраста-
ют нелинейные искажения. Замена транзистора в такой
схеме вызывает изменение режима каскада по постоянно-
му току, поэтому требуется либо подбор пары транзис-
торов с одинаковыми параметрами, либо дополнительные
меры по восстановлению симметрии схемы, что обяза-
тельно сопровождается снижением кпд и ростом коэффи-
циента нелинейных искажений. н
При включении транзисторов с, ОК схема работает
с минимальными нелинейными искажениями. Сигнал
управления в такой схеме велик — его мощность близка
к мощности входного сигнала каскада на транзисторах
с ОБ. Для этой схемы подбирают пару одинаковых тран-
зисторов, поскольку только так можно обеспечить малые
нелинейные искажения.
В настоящее время наиболее распространены бестран-
сформаторные усилители мощности звуковой частоты,
выполненные на транзисторах разных типов электропро-
водности или одного типа.
Для управления транзисторами разных типов электро-
проводности (см. рис. 74) требуется один сигнал. Так,
если в первый полупериод входной сигнал увеличивает
ток базы транзистора VT2, одновременно уменьшается
ток базы транзистора VT1. Во второй полупериод — на-
оборот. Таким образом, входные цепи транзисторов по
отношению к источнику сигнала включены параллельно,
выходные по отношению к источнику питания Ек — по-
следовательно, а по переменному току — параллельно
на общую нагрузку R5.
Для управления транзисторами одного типа электро-
проводности требуется фазоинверсный каскад (рис. 76),
на выходе которого действуют два одинаковых и противо-
фазных напряжения Ui и U2. Эти напряжения и управ-
ляют транзисторами, которые поочередно открываются и
закрываются.
100
Рассмотрим работу каскада усиления мощности в ре-
жиме В (см. рис. 74). В схеме используется кремниевый
диод VD1. При положительном полупериоде переменной
составляющей коллекторного напряжения транзисто-
ра VT1 предварительного усилителя транзистор VT2 за-
крывается, а транзистор VT3 усиливает сигнал, исполь-
зуя как источник питания заряженный примерно до
0,5Ек конденсатор СЗ. В течение этого полупериода ток
проходит по цепи: правый электрод конденсатора СЗ,
заряженный положительно, резистор нагрузки R5, кор-
пус, промежуток коллектор—эмиттер транзистора VT3,
левый электрод конденсатора СЗ. Емкость конденсато-
ра СЗ должна быть настолько большой, чтобы за вре-
мя самого длительного полупериода (самая низкая
усиливаемая частота) он разряжался незначитель-
но.
При отрицательном полупериоде транзистор VT3
закрывается, а транзистор VT2 открывается, усиливая
сигнал. Коллекторный ток транзистора VT2 проходит
по цепи: 4-Ек. корпус, резистор нагрузки R5 , конденса-
тора СЗ, промежуток эмиттер — коллектор транзисто-
ра VT2, —Ек.
Таким образом, через резистор R5, на который
поочередно работают два транзистора, управляемые од-
ним сигналом, проходит переменный ток усиленного сиг-
нала — сумма переменных составляющих эмиттерных то-
ков транзисторов VT2 и VT3. Отсюда следует, что по
отношению к источнику сигнала транзисторы включены
по схеме с ОК, которая усиливает мощность сигнала,
повторяя его напряжение.
Включение кремниевого диода VD1 увеличивает на-
пряжение между базами транзисторов, и их рабочие
точки смещаются к началу входных характеристик, т. е.
каскад переходит в режим В. Этот переход становится
заметнее, если используют два последовательно вклю-
ченных кремниевых диода.
Одновременно диод VD1 служит для температурной
стабилизации базовых цепей транзисторов. При повы-
шении температуры входная характеристика транзистора
смещается влево, что означает увеличение тока базы при
постоянном напряжении на эмиттерном переходе. Однако
ток базы при включении диода VD1 увеличивается
значительно меньше, поскольку прямое напряжение
на нем при увеличении температуры также уменьша-
ется.
101
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 32 и 33 для снятия амплитудно-
частотной и амплитудной характеристик усилителя и
координатные оси (см. рис. 69, с, б в работе № 14) для
их построения (масштаб по осям: UBX — в 1 см 20 мВ,
t/вых —в 1 см 200 мВ).
Таблица 32
Входное напряжение UBK, В 20 40 60 80 100 120
Выходное напряжение С/ВЬ|Х> В
Таблица 34
Режим Сигнал отсутствует Максимальный сигнал
Пере- мычка Диод КД ЮЗА Пере- мычка Диод КД103А
ОДИН два одни два
Ток /1, потребляемый предварительным усили- телем, мА
Ток /2, потребляемый всем усилителем, мА
Таблица 35
Г нездо ХЗ Х5 Хб Х8 Х9 ХЮ
Напряжение, В, при включении перемычки
диода КД ЮЗА
двух диодов КД ЮЗА
102
2. Вычертить табл. 34 для записи токов, потребляе-
мых усилителем при разных режимах работы.
3. Вычертить табл. 35 для записи параметров режи-
мов транзисторов по постоянному току.
4. Зарисовать электрическую схему исследуемого
усилителя (см. рис. 74), собрать ее, пользуясь графи-
ческими обозначениями на сменной панели 87Л-01/16,
и отрегулировать режимы работы усилителя по постоян-
ному току.
5. Снять амплитудно-частотную и амплитудную харак-
теристики усилителя, занося результаты измерений в
табл. 32 и 33, и построить их в соответствующих коор-
динатных осях.
6. Измерить токи, потребляемые усилителем при
различных режимах работы, занося результаты измере-
ний в табл. 34. Одновременно измерять параметры ре-
жимов по постоянному току, занося результаты изме-
рений в табл. 35.
г
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 — 51 кОм;
R2 = 3,3 кОм и 10 кОм (переменный); R3 = 200 Ом;
R4 = 4,3 кОм; R5 = 100 Ом; С1 = 5 мкФ; С2 = 5 и
50 мкФ; СЗ = 0,1 и 50 мкФ; VT1 и VT2 — транзисторы
КТ361А; VD1 — диод КДЮЗА (2 шт.); VT3 — тран-
зистор КТ315А; перемычку.
2. Устанавливают по ИВ стенда напряжение 12 В
на выходе ГН2, подключая его с соблюдением поляр-
ности к гнездам «—Ек» и XI2, а затем измеряют АВМ1
(на пределе «10 В») в гнезде ХЮ напряжение, которое
должно составлять 0,5 Ек. Если это не так, устанавли-
вают вместо резистора R2 сопротивлением 3,3 кОм пере-
менный резистор сопротивлением 10 кОм и добиваются,
чтобы напряжение в гнезде ХЮ составляло 6 В.
3. Подключают к выходу усилителя милливольтметр
МВ стенда (зажим МВ «~» соединяют с гнездом 1 ис-
следуемой схемы, а зажим «JL» — с гнездом XII) и
устанавливают его переключатель на предел «1 В».
4. Устанавливают на. выходе ГЗЧ частоту сигнала
1000 Гц, для чего его переключатель «Диапазон» пере-
водят в положение «1 кГц». Для измерения частоты вы-
ходного сигнала ГЗЧ с помощью частотомера ЧМ тумб-
лер «ЧМ-ГЗЧ» устанавливают в положение «ГЗЧ»,
103
переключатель ИВ — в положение «ЧМ», а переключа-
тель ЧМ — в положение «5 кГц». Подключают ГЗЧ к
исследуемой схеме (зажим ГЗЧ «1 : 10» соединяют с
гнездом XI, а зажим «_1_» — с гнездом Х2). Устанавли-
вают на входе усилителя такой сигнал, при котором
напряжение на его выходе будет равно 5 В действующе-
го значения. При снятии АЧХ необходимо следить за
стабильностью амплитуды входного напряжения и при
изменении корректировать ее регулятором ГЗЧ «Ампли-
туда». Выходное напряжение ГЗЧ измеряют ИВ стенда,
для чего его переключатель следует перевести в поло-
жение «ГЗЧ».
5. При снятии амплитудной характеристики вход
осциллографа подключают к гнезду XI, а вывод «-L» —
к гнезду Х7. Наблюдая форму напряжения на выходе
усилителя, отмечают, при каком входном напряжении
искажения формы выходного напряжения становятся
заметными на глаз. Именно с этого значения входного
сигнала амплитудная характеристика отклонится от пря-
мой линии.
6. Потребляемый ток измеряют АВМ1, для чего за-
жим «—» ГН2 соединяют с зажимом «—» АВМ1, а за-
жим «+» АВМ1 — с гнездом «—Ек»-
7. При использовании кремниевого диода VD1 усили-
тель мощности оказывается в режиме В (или близком
к нему).
8. При использовании двух последовательно включен-
ных кремниевых диодов усилитель переходит в режим
АВ. При этом усилитель потребляет ток при отсутствии
входного сигнала.
9. Параметры режимов по постоянному току изме-
ряют АВМ2 на пределах «10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В».
: контрольные вопросы
1. Почему однотактные усилители мощности используют редко?
2. Чем объясняется экономичность двухтактных усилителей мощ-
ности, работающих в режиме В?
3. Какие параметры выходного сигнала зависят от емкости кон-
денсатора СЗ?
4. Почему при уменьшении емкости конденсатора С2 увеличи-
ваются частотные искажения в области нижних частот?
5. Как влияет режим работы усилителя на нелинейные искажения?
104
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
УСИЛИТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы — изучение принципа действия
дифференциального усилителя постоянного тока (УПТ)
и приобретение навыков его балансировки; снятие и ана-
лиз амплитудных характеристик (рис. 77).
Пояснения. Усилители постоянного тока предназначе-
ны для усиления сигналов в диапазоне частот от f=0
(постоянный ток) до некоторой максимальной часто-
ты /max, обычно определяемой частотными свойствами
транзисторов. Эта частота может достигать сотен мега-
герц.
Простейшая схема УПТ (рис. 78) используется в ком-
пенсационном стабилизаторе напряжения (см. рабо-
ту № 11). При номинальном входном напряжении (7ВХ
стабилизатора на электродах транзистора VT также уста-
навливаются номинальные напряжения (73VT, ^bvi и
t/KVT. Напряжение создается параметрическим ста-
билизатором на стабилитроне VD и не зависит от вход-
ного напряжения (7ВХ, а напряжения (7EVT и UKyrT изменя-
ются. Входное напряжение УПТ (7BVT является частью
выходного напряжения at7BbIX стабилизатора (где а=
= R2/(R1 + R2) — коэффициент деления делителя R1R2).
Коллекторное напряжение (7kvt управляет регулирую-
щим транзистором стабилизатора (см. рис. 54).
Если по какой-либо причине выходное напряже-
ние £7ВЫх стабилизатора изменилось, изменится и напря-
жение а(/Вых, например появится приращение напряже-
ния -|-А(/б. При этом базовый ток транзистора VT умень-
шится на А/Б = A(7B//if13, а коллекторный — на А/к=
= h2l3MB = h2i3MJB/h^3 и, следовательно, увеличится
коллекторное напряжение на А(7К=А/К/?К. Это напряже-
ние At7K является выходным напряжением УПТ, вызы-
вающим компенсирующее изменение электрического со-
стояния регулирующего транзистора стабилизатора.
В рассматриваемом случае при -|-А£/б на выходе УПТ
появляется —А(7к, способствующее уменьшению базово-
го тока регулирующего транзистора, что равносильно
увеличению сопротивления промежутка коллектор —
105
эмиттер, приводящего к уменьшению выходного напря-
жения стабилизатора 1/вых.
Коэффициент усиления напряжения УПТ определяют
по формуле
К = = /?К^2*1э/ЛнЭ-
106
Следовательно, изменение входного напряжения УПТ
вызывает в К раз большее изменение его выходного на-
пряжения.
Кроме того, УПТ может усиливать переменное напря-
жение до некоторой предельной частоты, которая опреде-
ляется частотными свойствами транзисторов, что особен-
но важно в стабилизаторах, работающих на схему с
импульсным потреблением.
На выходе УПТ появляется сигнал даже в том слу-
чае, если на входе его нет. Это явление, называемое дрей-
фом нуля, проявляется нестабильностью выходного на-
пряжения. Дрейф нуля представляет собой ложный вы-
ходной сигнал, причиной которого является не входной
сигнал, а воздействие на схему УПТ дестабилизирующих
факторов, наиболее серьезный из которых — изменение
температуры окружающей среды, влияющее на все без
исключения элементы. Устранить или полностью ском-
пенсировать это влияние невозможно.
Так, в УПТ, показанном на рис. 78, с ростом темпе-
ратуры из-за увеличения тока коллектора уменьшается
отрицательное коллекторное (выходное) напряжение, что
равносильно поступлению на вход сигнала отрицательной
полярности. Дрейф выходного напряжения может быть
скомпенсирован подачей на вход УПТ сигнала необходи-
мых значения и полярности, называемого дрейфом нуля,
приведенным ко входу УПТ. Зная абсолютный выходной
дрейф Д и коэффициент усиления напряжения К, можно
определить приведенный дрейф 6 = Д//С Приведенный
дрейф определяет чувствительность УПТ, т. е. минималь-
ный сигнал на его входе, который будет различим на вы-
ходе. Так, если приведенный дрейф при воздействии
определенных дестабилизирующих факторов составляет
100 мкВ, подавать на вход УПТ сигнал 1 мкВ не имеет
смысла — он потеряется на фоне дрейфа. Сигнал же,
соизмеримый с приведенным дрейфом, будет заметен на
выходе. Следовательно, снижение приведенного дрейфа
сопровождается повышением чувствительности УПТ.
Для уменьшения дрейфа нуля используют параллель-
но-балансные УПТ (рис. 79), которые состоят из двух
одинаковых каскадов, параллельно подключенных к
источнику питания Ек- Перед началом работы УПТ ба-
лансируют так, чтобы потенциалы входных 1 и 4 и вы-
ходных 2 и 3 зажимов были попарно одинаковы. Это
состояние соответствует отсутствию входного сигнала.
Коллекторные цепи транзисторов образуют мост,
107
верхними плечами которого являются резисторы R3 и R5
одинаковых сопротивлений, а нижними — промежутки
коллектор — эмиттер транзисторов VT1 и VT2, включен-
ные последовательно резисторам R4 и R6, сопротивления
которых обычно невелики. Сопротивления нижних плеч
моста после балансировки становятся одинаковыми.
Под действием входного сигнала (в простейшем слу-
чае его подают между зажимами 1 и 4) базовый ток
одного из транзисторов уменьшается, при этом сопротив-
ление его промежутка коллектор—эмиттер увеличивает-
ся, одновременно базовый ток другого транзистора уве-
личивается, а сопротивление его промежутка коллек-
тор— эмиттер уменьшается. Баланс моста нарушается и
на выходе схемы появляется сигнал. Входной сигнал про-
тивоположной полярности вызывает появление на выходе
схемы сигнала также противоположной полярности.
Таким образом, выходной сигнал содержит информацию
не только о значении входного сигнала, но и о его знаке.
При полной симметрии схемы дрейфы выходных напря-
жений отдельных каскадов будут одинаковы. Потому на
нагрузке, подключенной к зажимам 2 и 3, дрейфа вообще
не будет. В реальных схемах дрейф выходного напряже-
ния все же наблюдается, однако он значительно меньше,
чем в схеме, показанной на рис. 78, а.
Исследуемый в данной работе УПТ (см. рис. 77) вы-
полнен по параллельно-балансной схеме. Такие УПТ на-
зывают также дифференциальными, поскольку их выход-
ное напряжение пропорционально разности потенциалов
входов.
Наилучшей с точки зрения минимального дрейфа яв-
ляется схема УПТ с симметричными входом и выходом.
Входной сигнал подается на изолированные от корпуса
зажимы 1 и 4t а выходной снимается также с изолиро-
ванных от корпуса зажимов 2 и 3. Режим базовых цепей
транзисторов обеспечивается одинаковыми делителями
напряжения R1R2 и R9R10. Напряжения эмиттерных
переходов образуются на резисторах R2 и R10. Резис-
тор R4 служит для балансировки схемы — выравнива-
ния потенциалов на базах транзисторов. В коллекторные
цепи включены имеющие одинаковые сопротивления ре-
зисторы R3 и R8.
Потенциометр R5 предназначен для установки нуля
на выходе УПТ при нулевом входном сигнале. Потен-
циометр R6 служит для выполнения аналогичных функ-
ций и, кроме того, для выравнивания неодинаковых
108
сопротивлений эмиттерных областей транзисторов и соз-
дания небольшой по глубине ООС, дополнительно ста-
билизирующей режим транзисторов. Резистор R7 пред-
назначен для эмиттерной стабилизации рабочих точек
транзисторов, что снижает дрейф нуля. Напряжение
источника Е2 подбирают так, чтобы потенциалы эмитте-
ров транзисторов были близки к нулю, а сами транзисто-
ры находились в активном режиме.
При выполнении работы напряжение источника Е2
подбирают так, чтобы напряжение источника Е\ распре-
делялось поровну между промежутками коллектор—
эмиттер транзисторов и резисторами в коллекторных
цепях. При использовании транзисторов с одинаковыми
параметрами и резисторов Rl = R9, R2 — R10 и R3=R8
схема после балансировки будет симметричной, а дрейфы
потенциалов коллекторов транзисторов — одинаковыми.
Следовательно, дрейф нуля на нагрузке, включенной
между коллекторами, будет равен нулю, так как пред-
ставляет собой разность дрейфов одинаковых половин
усилителя.
Перед началом работы схема должна быть сбаланси-
рована, для чего необходимо:
установить движки потенциометров R4, R5 и R6 в
среднее положение;
подключить к гнездам 2 и 3 схемы вольтметр с пре-
дельным значением шкалы, равным Е2, и ^закоротить
гнезда 1 и 4\
установить потенциометром R5 нулевое напряжение
на выходе УПТ, одновременно переключая вольтметр
на все более чувствительные пределы (потенциометр R6
используют при регулировке варианта 1 схемы УПТ на
минимальный дрейф в диапазоне температур; он может
быть исключен, а все гнезда для его подключения зако-
рочены; в работе исследуется также вариант 2 схе-
мы УПТ, когда установку нуля выполняют потенциомет-
ром R6, а потенциометр R5 исключают);
раскоротить входы 1 и 4, восстановить потенциомет-
ром R4 нулевое напряжение на выходе;
закоротить снова гнезда 1 и 4 и при появлении напря-
жения на выходе повторить балансировку в той же по-
следовательности.
При подключении к гнезду 1 положительного полюса
источника входного сигнала, а к гнезду 4 — отрицатель-
ного ток будет проходить по цепи: гнездо /, база — эмит-
тер VT1, R6 (если он есть), эмиттер — база VT2, гнез-
109
до 4. Этим током транзистор VT1 будет закрываться, и
отрицательное напряжение на его коллекторе начнет
расти, а транзистор VT2 будет открываться, и отрица-
тельное напряжение на его коллекторе начнет умень-
шаться. Следовательно, вольтметр для измерения выход-
ного напряжения при установленной полярности входно-
го сигнала следует подключить плюсом к гнезду 3, а ми-
нусом — к гнезду 2.
При некотором входном сигнале транзистор VT1 нач-
нет закрываться, а транзистор VT2 окажется в режиме
насыщения, т. е. прекратится воздействие входного сиг-
нала на УПТ. Этому состоянию схемы соответствуют на-
пряжения + ивыхщах И —t/выхшах (рис. 80), ограничиваю-
щие линейный участок амплитудной характеристики, в
пределах которого коэффициент усиления напряжения
постоянен, т. е.
К = UBbtxmBX/UBXmBX. (41)
Особенностью схемы дифференциального УПТ явля-
ется отсутствие внутрикаскадной ООС при включении в
общую эмиттерную цепь резистора R7, сопротивление ко-
торого определяется только напряжением источника пи-
тания Е2.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 36 и 37 для снятия амплитудных
характеристик УПТ (для вариантов 1 и 2 схемы УПТ
гнезда для подключения соответственно резисторов R5
или R6 закорачивают) и координатные оси (рис. 81) для
их построения (масштаб по осям: UBX — в 1 см 0,2 В;
t/вых — в 1 см 2 В).
2. Вычертить табл. 38 для записи режимов транзисто-
ров УПТ по постоянному току.
3. Зарисовать схему исследуемого усилителя постоян-
ного тока (см. рис. 77), собрать ее вариант 1, пользуясь
графическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/17,
снять амплитудную характеристику и занести результаты
измерений в табл. 36.
4. Собрать вариант 2 схемы УПТ, снять амплитудную
характеристику для трех значений коллекторных резисто-
ров, занести результаты измерений в табл. 37 и измерять
режимы транзисторов по постоянному току, занося ре-
зультаты измерений в табл. 38.
ПО
Таблица 36
Входное напряжение UBX, мВ
Входной ток /вх, мкА, I
при сопротивлении рези- 2,4
сторов R3 = R8, кОм 4,3
Таблица 38
Выходное напряжение 1
1/вых, В, ПРИ сопротивле- 2,4
нии резисторов R3 = R8 4,3
кОм
5. Построить амплитудные характеристики УПТ в ко-
кординатных осях (см. рис. 81).
6. Вычислить коэффициенты усиления напряжения
УПТ для двух вариантов схемы, пользуясь форму-
лой (41).
> МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = R9 =
= 12 кОм; R2 = RIO = Q20 Ом; R3 = R8 = 1; 2,4;
4,3 кОм; R4 = 2,2 кОм (переменный); R5 = 1 кОм (пе-
111
ременный); R6 = 470 Ом (переменный); R7 = 510 Ом,
1,2 и 2,4 кОм; VT1 и VT2 — транзисторы КТ361А; блок-
переходник ПЗ.
2 Первый вариант схемы собирают, используя: Rl =
= R9= 12 кОм; R2 = R10 = 620 Ом; R3 = R8 =
= 4,3 кОм; R4 = 2,2 кОм (переменный); R5 закорачива-
ют с помощью блока-переходника ПЗ-, R6 = 470 Ом (пе-
ременный) ; R7 = 2,4 кОм;
Е\ — генератор напряжения ГН2 стенда;
Е2 — генератор напряжения ГН1 стенда;
АВМ2 — измеритель выходного напряжения на пре-
деле «10 В» (по мере балансировки схемы прибор пере-
ключают на все более чувствительные пределы; оконча-
тельную балансировку производят на пределе «0,5 В»;
неточность установки нуля на выходе УПТ не должна
превышать половины деления шкалы «0,5 В», что состав-
ляет 10 мВ);
АВО — измеритель входного напряжения (на преде-
ле «1 В» для первого варианта схемы и «0,1 В» для вто-
рого) ;
ИВ — измеритель входного тока на пределе «1мА»
(переключатель ИВ устанавливают в положение
«ГТ 1 мА»);
ГТ — генератор тока стенда — источник входного
сигнала.
3. Для снятия амплитудной характеристики следует
подключить: ГН2— к гнездам «—Ер> и Х5; ГН1—к
гнездам «+Е2» и Х2\ ГТ — к гнездам 1 и 4\ АВО — к
гнездам XI и Х3\ АВМ2 — к гнездам 2 и 3.
4. Для сборки второго варианта схемы необходимо:
отключить резистор R6 и, установив на его место блок-
переходник ПЗ, закоротить соединительным проводом
гнезда для подключения резистора R6-, установить R5,
R3 = R8 = 1 кОм и R7 = 510 Ом (при R3 = R8 =
= 2,4 кОм резистор R7 = 1,2 кОм, а при R3 = R8 =
= 4,3 кОм R7 = 2,4 кОм).
5. Напряжение источника питания Е2 при всех измере-
ниях подбирают так, чтобы напряжение на коллекторах
транзисторов после балансировки было равно половине
напряжения источника питания Еь которое необходимо
установить по ИВ стенда равным 10 В.
6. Режимы транзисторов по постоянному току изме-
ряют АВМ1 на пределах измерения «10 В», «5 В», «2,5 В»
и «1 В», подключая его зажимами «-)-» и «—» соответст-
венно к гнезду Х4 и нужной точке исследуемой схемы.
112
7. Для балансировки схемы необходимо: закоротить
гнезда 1 и 4, добиться потенциометром установки нуля
(R5 или R6) нулевого напряжения на выходе; переклю-
чить вывод от зажима «+» АВ М2 в гнездо Х4, отклю-
чив АВМ2 и установив переключателем АВМ1 предел
измерения «10 В»; установить регулятором ГН1 «Грубо»
такое напряжение источника £2 на выходе, при котором
на коллекторах транзисторов будет по —5 В. Балансиру-
ют схему как описано в пояснениях к работе.
8. Для построения амплитудных характеристик вто-
рого варианта схемы УПТ необходимо изменить масштаб
по оси [7ВХ в 10 раз, т. е. в 1 см должно быть 0,02 В.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
i. Каковы особенности схем УПТ?
2. Что такое дрейф нуля?
3. Почему уменьшение приведенного дрейфа нуля сопровожда-
ется ростом чувствительности УПТ?
4. Каковы причины и основные способы уменьшения дрейфа нуля?
5. Какие параметры транзистора зависят от температуры окру-
жающей среды?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
П ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ
» ГО В УСИЛИТЕЛЕ
ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
Цель работы — изучение влияния обратных свя-
зей на работу двухкаскадного усилителя звуковой час-
тоты (рис. 82).
Пояснения. В процессе усиления сигнал искажается,
т. е. изменяются его форма и частотный спектр. Причи-
ной этого является нелинейность вольт-амперных харак-
теристик транзисторов, проявляющаяся при усилении
сигналов больших амплитуд, а также частотная зависи-
мость сопротивлений разделительных и шунтирующих
конденсаторов. Искажения уменьшаются, когда рабочие
точки усилительных элементов остаются в пределах ли-
нейных участков ВАХ, а также при использовании кон-
денсаторов большой емкости.
5—1346
113
Основными требованиями, предъявляемыми к усили-
телям звуковой частоты (УЗЧ), являются минимальные
нелинейные и частотные искажения при достаточном ко-
эффициенте усиления, большое входное и малое выходное
сопротивления. Выполнить эти требования позволяют
обратные связи. Обратные связи могут осуществляться
в пределах одного каскада — внутрикаскадные ОС (на-
пример, в эмиттерном повторителе — см. работу № 15),
а также между выходом любого последующего каскада
(в том числе последнего) и входом любого предыдущего
(в том числе первого).
Действие обратных связей состоит в следующем. Сиг-
нал, поступивший на вход усилителя по цепи обратной
связи и содержащий информацию о его работе и всех
видах искажений, так воздействует на входной сигнал,
искажая его в результате сложения, что в выходном сиг-
нале эти искажения либо увеличиваются, либо умень-
шаются. Например, если сигнал обратной связи совпада-
ет по фазе с входным сигналом, все искажения, вноси-
мые усилителем, увеличиваются. Такую обратную связь
называют положительной (ПОС). Если же сигнал обрат-
ной связи противоположен по фазе входному сигналу,
искажения уменьшаются. Такую обратную связь называ-
ют отрицательной (ООС).
Положительная обратная связь увеличивает коэффи-
циент усиления усилителя:
/Слое = /С/( 1 — /СР), (42)
где р — коэффициент передачи цепи обратной связи;
К — коэффициент усиления усилителя без обратной
связи:
Отрицательная обратная связь уменьшает коэффи-
114
циент усиления усилителя:
Коос = К/(1 + ^). (43)
При ПОС все параметры усилителя ухудшаются: уве-
личиваются нелинейные и частотные искажения, снижа-
ется температурная стабильность режимов усилительных
элементов, уменьшается входное и увеличивается выход-
ное сопротивление схемы. При К0 = 1 знаменатель в
формуле (42) обращается в нуль, а Каос — в бесконеч-
ность. Физически это означает, что бесконечно малое слу-
чайное изменение напряжения на входе усилителя при-
водит к появлению на его выходе значительного сигнала,
ограниченного только мощностью источника питания и
предельными параметрами усилительных элементов. При
этом усилитель самовозбуждается, превращаясь в гене-
ратор напряжения сложной несинусоидальной формы.
Обычно положительные обратные связи в усилителях
паразитные и возникают при неверно выполненном мон-
таже. Вероятность самовозбуждения усилителя тем вы-
ше, чем больше коэффициент усиления. Самовозбужде-
ние можно предотвратить введением дополнительной це-
пи ООС или увеличением ее глубины по имеющимся
цепям. Однако сначала обычно определяют причину,
вызывающую самовозбуждение усилителя, устраняют ее и
только затем введением отрицательной обратной связи
увеличивают устойчивость усилителя, доводя его пара-
метры до заданных.
Отрицательная обратная связь улучшает все пара-
метры усилителя, кроме коэффициента усиления, который
уменьшается. Влияние ООС на входное и выходное соп-
ротивления зависит от способа подачи сигнала ООС на
вход усилителя по отношению к входному сигналу, а так-
же от того, какому из параметров выходного сигнала
(току или напряжению) он пропорционален.
При параллельном способе подачи сигнала ООС вход-
ное сопротивление усилителя уменьшается, а при после-
довательном — увеличивается. В зависимости от того,
пропорционален сигнал ООС выходному напряжению
(ООС по напряжению) или выходному току, выходное
сопротивление усилителя соответственно уменьшается
или увеличивается.
В данной работе исследуется двухкаскадный усили-
тель низкой частоты с двумя цепями положительной об-
ратной связи R5C3 и R10, которые при использовании
блока-переходника П2 могут быть превращены в це-
пи ООС.
5*г
115
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Зарисовать схему исследуемого усилителя
(см. рис. 82) в двух вариантах:
при варианте 1 в гнезда XI и Х2 установить конденса-
тор С5, отключить левый (по схеме) вывод резистора R5
от эмиттерной цепи транзистора VT1 и присоединить к
его базовой;
при варианте 2 в гнезда XI и Х2 установить конденса-
тор С5, отключив его нижнюю обкладку от базы тран-
зистора VT1 и присоединив к эмиттеру.
2. Собрать вариант 1 схемы, пользуясь указаниями
п. 1 и графическими обозначениями на сменной пане-
ли 87Л-01/18.
3. Исследовать усилитель, одновременно охваченный
ПОС и ООС.
4. То же повторить для варианта 2 схемы усилителя и
исследовать его в режиме высокочастотного возбужде-
ния.
5. Зарисовать осциллограммы напряжения на выходе
усилителя,- наблюдаемые при его исследовании.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 82 кОм;
R2 = 5,1 кОм; R3 = 10 кОм; R4 — 6,8 кОм; R5 = 10 кОм
(переменный); R6 = 51 кОм; /?7 = 10 кОм; R8 =
= 3,9 кОм; R9 = 510 Ом; R10 — 22 кОм (переменный);
R11 = 7,5 кОм; С1 = 5 мкФ; С2 = 10 мкф; СЗ = 0,01;
0,1 и 20 мкФ; С4 = 5 мкФ; С5 = 20 мкФ (устанавливают
выводом «+» в гнездо XI, а выводом «—» — в гнез-
до Х2); VT1 и VT2 — транзисторы КТ361А; блок-пере-
ходник П2.
2. При сборке варианта 1 схемы вместо резистора R5
устанавливают переходник П2 так, чтобы его штырь Х6
был соединен с конденсатором СЗ. Устанавливают в гнез-
да ХЗ и Х5 переходника П2 переменный резистор R5, а
гнездо Х4 соединяют проводом с гнездом ХЗ исследуемой
схемы. Конденсатор С5 устанавливают в гнезда XI и Х2
переходника П2.
* 3. Устанавливают по ИВ на выходе ГН2 напряже-
ние 10 В и подключают его с соблюдением полярности
к гнездам «—Ек» и XI3.
4. Устанавливают по частотомеру ЧМ на выходе ГЗЧ
116
сигнал частотой 1 кГц, для чего тумблер «ЧМ-ГЗЧ» пере-
водят в положение «ГЗЧ», тумблер «fx—/х — 465 кГц» —
в положение «fx», переключатели «Диапазон» ГЗЧ_____в
положение «1 кГц», ЧМ — в положение «5 кГц», ИВ —
в положение «ЧМ». Регулируют ручкой «Частота» часто-
ту выходного сигнала ГЗЧ.
5. Подключают зажимы ГЗЧ «1:10» и «JL» соответ-
ственно к гнездам 1 и Х4, а осциллограф — к гнездам 2
(вход) и Х12 (вывод « ±») . Регулятором ГЗЧ «Амплиту-
да» устанавливают такой выходной сигнал, при котором
искажения еще незаметны на глаз (сопротивления ре-
зисторов R5 и R10 максимальны).
6. Плавно уменьшая сопротивление резистора R10,
добиваются самовозбуждения усилителя, отмечая, что с
увеличением глубины ПОС увеличивается коэффициент
усиления и растут нелинейные искажения. Зарисовывают
осциллограмму сигнала при возбуждении усилителя.
Плавно уменьшая сопротивление резистора R5, восста-
навливают нормальную работу схемы, наблюдая за прев-
ращением искаженного сигнала в исходный. Эти дейст-
вия повторяют несколько раз (до полного закорачивания
резисторов R5 и R10).
7. Уменьшают глубину ООС, увеличивая сопротив-
ление резистора R5, и добиваются заметных на глаз
искажений выходного сигнала. Увеличивая сопротивле-
ние резистора R10 (глубина ПОС уменьшается), сни-
мают искажения. При этом необходимо обратить внима-
ние на то, что при уменьшении глубины ООС и ПОС ко-
эффициент усиления соответственно увеличивается и
уменьшается.
8. Для сборки варианта 2 схемы устанавливают
штырь Х6 переходника П2 в гнездо XI, а штырь XI —
в гнездо Х2\ соединяют гнездо Х4 переходника П2 про-
водом с гнездом Х6 исследуемой схемы; устанавливают
конденсатор С5 в гнезда ХЗ и Х5 переходника П2, а ре-
зистор R5 — в его гнезда на сменной панели.
9. Повторяют п. 6 и 7 для варианта 2 схемы.
10. Устанавливают конденсатор СЗ = 0,01 мкФ и до-
биваются высокочастотного возбуждения схемы, умень-
шая сопротивление резистора R5. Зарисовывают осцил-
лограмму напряжения на выходе и убеждаются, что вве-
дение ООС (уменьшение сопротивления резистора R10)
позволяет и в этом случае снять возбуждение.
И. Повторяют п. 10 для конденсатора СЗ = 0,1 мкФ.
117
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего применяют обратные связи?
2. Каков принцип действия ООС?
3. Каковы причины возникновения ПОС в усилителях?
4. Как ПОС в усилителе компенсирует ООС?
5. Почему с увеличением коэффициента усиления усилителя
растет вероятность его самовозбуждения?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ
Цель работы — снятие и анализ резонансных
характеристик последовательного, параллельного и свя-
занных колебательных контуров; приобретение навыков
регулирования колебательных систем (рис. 83).
Пояснения. Важнейшей частью радиоэлектронной ап-
паратуры являются колебательные системы, простейшая
из которых — колебательный контур с сосредоточенными
параметрами — состоит из катушки индуктивности L,
конденсатора С и резистора R.
Катушка индуктивности L, представляющая собой ре-
активный элемент цепи, преобразует энергию электриче-
ского тока в энергию магнитного поля и наоборот.
В идеальной катушке индуктивности эти преобразования
не сопровождаются потерями энергии. Ток в катушке
отстает от приложенного к ней напряжения на 90 °, а
сопротивление пропорционально частоте тока:
XL=2nfL.
Конденсатор С, также являющийся реактивным эле-
ментом, преобразует энергию электрического тока в энер-
гию электрического поля и наоборот. В идеальном кон-
денсаторе эти преобразования не сопровождаются поте-
рями энергии. Ток через конденсатор опережает прило-
женное к нему напряжение на 90 °, а сопротивление об-
ратно пропорционально частоте тока:
Хс = l/(2nfC).
U8
X2 у * X6 №0 Xf1 X12
S) I/Ip-kUb/ULp
Рис. 85
Рис. 84
Резистор R, являющийся активным элементом цепи,
преобразует энергию электрического тока в тепловую
энергию. Ток резистора совпадает по фазе с напряже-
нием. Сопротивлением резистора определяются все поте-
ри колебательной системы, поэтому его обычно называют
119
полным сопротивлением потерь. Контуры, элементы L
и С которых подключают к внешнему генератору после-
довательно или параллельно, соответственно называют
последовательными или параллельными.
Для возникновения колебательного процесса необхо-
димо тем или иным способом сообщить контуру порцию
энергии, например зарядить конденсатор. Колебательный
процесс в контуре состоит в периодическом переходе
энергии электрического поля конденсатора в энергию
магнитного поля катушки и наоборот. Так как этот про-
цесс сопровождается потерями энергии на полном соп-
ротивлении потерь, с течением времени колебания в кон-
туре затухают. Частота свободных колебаний
f=l/(2nVZC).
Важным параметром колебательного контура являет-
ся его характеристическое сопротивление
p = VE7c.
Процесс затухания свободных колебаний в контуре
характеризуется его добротностью
Q = р/Я,
которая показывает, во сколько раз реактивная мощ-
ность колебательного процесса больше мощности потерь.
Чем выше добротность, тем дольше длятся свободные
колебания в контуре.
В данной работе наблюдают процесс затухания сво-
бодных колебаний в параллельном колебательном конту-
ре при воздействии на него коротких мощных импульсов
тока. В отличие от свободных вынужденные колебания
в контуре имеют постоянную амплитуду и происходят
под действием внешней периодической эдс Е. Амплитуда
вынужденных колебаний определяется соотношением
частоты внешнего генератора и собственной частоты кон-
тура.
В последовательном колебательном контуре
(рис. 84, а) внешний генератор подключают к зажи-
мам 1 и 2. Модуль полного сопротивления контура
121 = + (XL - Хс)\ (44)
а ток /= E/Z. Если частота внешнего генератора равна
собственной частоте контура, сопротивления его реактив-
ных элементов одинаковы, т. е.
120
Xl — Xc — 2jifoL = 1/(2л/оС) = -у/ L/C = p,
а ток / = E/R.
В таком режиме контур представляет собой чисто
активное сопротивление, его ток совпадает по фазе с на-
пряжением. Напряжения на реактивных элементах
UL = EXl/R = EQ и Uc = EXc/R = EQ.
Отсюда следует, что при совпадении частоты внешнего
генератора и собственной частоты контура напряжения
на реактивных элементах возрастают в Q раз по сравне-
нию с эдс Е генератора. Это явление называют резо-
нансом напряжений, а частоту, на которой его наблюда-
ют, — частотой резонанса. Таким образом, при резонансе
напряжений сопротивление последовательного колеба-
тельного контура становится чисто активным, минималь-
ным и равным полному сопротивлению R потерь, ток в
контуре достигает максимального значения и совпадает
по фазе с эдс генератора, а напряжения на реактивных
элементах становятся также максимальными и в Q раз
большими эдс Е внешнего генератора.
При расстройке генератора относительно резонансной
частоты, как следует из формулы (44), сопротивление
контура увеличивается, а ток уменьшается. Работу коле-
бательного контура в диапазоне частот отражает его
резонансная характеристика, которую снимают как за-
висимость напряжения UL на катушке индуктивности
от частоты внешнего генератора. В этом случае кривая
получается несимметричной, так как U = XlR a Xl при
изменении частоты изменяется.
Нормированные резонансные характеристики последо-
вательного колебательного контура для двух значений
добротности (Qi>Q2), показанные на рис. 84,6, выра-
жаются уравнением
///, = r/Vr2 + № = kVL/Vi, =
= kXLR/(XL^ + (Xl - Хс)1. (45)
Значения коэффициента k = fo/f для формулы (45)
при f0 = 465 кГц приведены в табл. 39.
Таблица 39
Расстройка частоты А/, кГц —60 —40 —20 0 4-20 4- 40 4- 60
Коэффициент k 1,15 1,09 1,04 1 0,96 0,92 0,89
12|
Добротность последовательного колебательного кон-
тура можно экспериментально определить по формуле
Q = f0/(2Af), (46)
где 2Af — полоса пропускания контура, измеренная на
уровне 0,707 резонансной кривой.
В параллельном колебательном контуре (рис. 85)
при совпадений собственной частоты с частотой внешне-
го генератора происходит резонанс токов, при котором
сопротивление контура максимальное и чисто активное,
ток максимальный и в Q раз больший тока генератора,
а ток генератора — минимальный и совпадает по фазе
с эдс.
Сопротивление параллельного колебательного контура
на частоте резонанса, называемое эквивалентным, опре-
деляют по одной из следующих формул:
я,» = Д/(ЯС) = р2/я = «Эр = <Э2Я.
Резонансные кривые параллельного контура зависят
от соотношения между внутренним сопротивлением Ri ге-
нератора и эквивалентным сопротивлением контура.
В данной работе & и R3KB соизмеримы, поэтому резо-
нансная кривая параллельного контура представляет
зависимость напряжения от частоты.
Для формирования резонансных кривых, которые не
могут быть получены с помощью одиночного колебатель-
ного контура, а также для гальванической развязки меж-
ду различными цепями схемы применяют связанные ко-
лебательные контуры. Простейшая система связанных
контуров состоит из двух одиночных.
Связь между контурами может быть индуктивной
(трансформаторной), автотрансформаторной и емкост-
ной.
При индуктивной связи переменный магнитный поток
катушки первичного контура пронизывает витки катушки
вторичного контура и наводит в ней эдс взаимоиндукции,
которая возбуждает колебания во вторичном контуре.
Индуктивную связь имеют контуры, исследуемые в лабо-
раторных работах № 20—22, 24 и 25.
При автотрансформаторной связи вторичный контур
подключается к части витков первичного. Очевидно, что
связь между контурами тем больше, чем больше число вит-
ков катушки первичного контура включено во вторичный.
При внутренней емкостной связи вторичный контур
подключается к конденсатору, находящемуся в цепи тока
122
первичного контура. Напряжение, возникающее на кон-
денсаторе связи, возбуждает колебательный процесс во
вторичном контуре. Связь между контурами в этом слу-
чае тем больше, чем меньше емкость конденсатора связи.
При внешней емкостной связи (рис. 86, а) энергия
из первичного контура L1C1 передается во вторич-
ный L2C2 через конденсатор связи Ссв. Чем больше
емкость конденсатора Ссв, тем больше связь между кон-
турами.
Резонансные кривые связанных контуров в зависи-
мости от степени связи показаны на рис. 86, б. При сла-
бой связи резонансная кривая 1 вторичного контура та-
кая же, как одиночного. При критической связи резо-
нансная кривая 2 имеет один максимум и форму, близ-
кую к прямоугольной (плоскую вершину и крутые ска-
ты). Полоса пропускания связанных колебательных кон-
туров при критической связи в 1,4 раза больше, чем оди-
ночного. При сильной связи резонансная кривая 3 дву-
горбая (ее провал на частоте резонанса тем больше, чем
сильнее связь между контурами). Максимальная полоса
пропускания при сильной связи в 3,1 раза больше полосы
пропускания одиночного контура. В этом случае провал
резонансной кривой достигает уровня 0,707 максималь-
ного тока вторичного контура.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 40 и 41 для снятия резонансных
характеристик последовательного и параллельного кон-
туров и координатные оси (рис. 87, а, б) для их построе-
ния (масштаб по осям: Af— в 1 см 10 кГц; kUt/Utp
и (7K/UP — в 1 см 0,2).
2. Вычертить табл. 42 и 43 для снятия зависимостей
тока и напряжения во вторичном контуре от частоты
входного сигнала и при трех значениях степени связи
между контурами, а также координатные оси
(рис. 88, а, б) для их построения (масштаб по осям:
Af— в 1 см 10 кГц; 72//2Р и (7кг/^к2Р— в 1 см 0,2).
3. Зарисовать электрическую схему, пользуясь услов-
ными графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/19 (см. рис. 83).
4. Собрать схему последовательного колебательного
контура, снять его резонансные характеристики при трех
значениях сопротивления резистора R4 и занести резуль-
таты в табл. 40.
123
Таблица 40
Расстройка частоты А/, кГц —60 —40 —20 0 + 20 + 40 + 60
uL, в R4 = 0 R4= 51 Ом R4= 100 Ом
kUL, В R4=0 R4 = 51 Ом R4= 100 Ом
kUL/ULv R4=0 R4= 51 Ом R4= 100 Ом
Таблица 41
Расстройка частоты А/, кГц —60 —40 —20 0 + 20 + 40 + 60
f/K. в R2 = 0 R2= 10 Ом R2=5l Ом
^к/ 6кр R2=0 R2=l0 Ом Я2 = 51 Ом
Таблица 42
Расстройка частоты А/, кГц —40 —20 — 10 0 + ю + 20 + 40
I2R5 = f/R5, В С4 = 10 пФ 64 = 39 пФ С4= 100 пФ
^/4р — = UК,/ Ur5p С4= 10 пФ 64 = 39 пФ 64= 100 пФ
124
Таблица 43
5. Собрать схему параллельного колебательного кон-
тура, снять его резонансные характеристики при трех
значениях сопротивления резистора R2 и занести резуль-
таты в табл. 41.
6. Собрать схему связанных колебательных контуров,
снять их резонансные характеристики при трех значениях
степени связи между контурами и занести результаты
в табл. 42.
7. Снять зависимости напряжения на вторичном кон-
туре от частоты при трех значениях степени связи между
контурами и занести результаты в табл. 43.
125
8. Рассчитать нормированные резонансные характе-
ристики и построить их в соответствующих координат-
ных осях.
9. Рассчитать по формуле (46) добротность колеба-
тельных контуров, определив их полосы пропускания по
построенным резонансным характеристикам.
10. Наблюдать с помощью осциллографа колебания в
контуре при ударном возбуждении.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Для сборки схем колебательных контуров исполь-
зуют:
51 R1 = 0 (перемычка); R2 = 0 (перемычка), 10 и
R3 = 0 (перемычка), 51 и 100 Ом; R5 = 0 (пере-
мычка) и 10 Ом; Cl = С2 = СЗ = 680 пФ; С4 = 10,
39 и 100 пФ; фильтры Z1 и Z2; диод Д9; блок-переход-
ник ПЗ.
2. При сборке последовательного колебательного кон-
тура используют: С1 = 680 пФ; L2 — фильтр Zl; R4 = 0
(перемычка), 51 и 100 Ом.
126
Затем устанавливают на выходе ГРЧ напряжение
частотой 465 кГц, для чего тумблер «Д — fx — 465 кГц»
переключают в положение «fx — 465 кГц», тумблер
«ЧМ-ГЗЧ» — в положение «ЧМ», переключатель ИВ —
в положение «ЧМ», а переключатель ЧМ — в положение
«100 кГц». Регулятором ГРЧ «Частота» добиваются ну-
левого показания частотомера стенда, что соответствует
частоте сигнала на выходе ГРЧ, равной 465 кГц.
Подключают осциллограф к гнездам Х6 (вход) и
ХЮ (вывод « _L »), а зажим ГРЧ «ГН» — к гнезду
XI, гнездо « ± » — к гнезду Х12. Устанавливают на
выходе ГРЧ регулятором «Амплитуда» максимальное
напряжение и измеряют с помощью осциллографа на-
пряжение на катушке индуктивности контура. Расстрой-
ку относительно частоты 465 кГц измеряют частотомером
стенда по шкале с предельным значением «100 кГц».
Перед измерениями настраивают контур на частоту
465 кГц, вращая сердечник катушки индуктивности L2
и добиваясь максимального напряжения (7L на экране
осциллографа, что соответствует резонансу напряжений.
3. При сборке параллельного колебательного контура
используют: R1 = 0 (перемычка); R2 = 0 (перемычка),
10 и 51 Ом; L1 — фильтр Zl; С2 = 680 пФ. Затем под-
ключают зажим ГРЧ «ГТ» к гнезду ХЗ, зажим «_1_» —
к гнезду Х4, а осциллограф — к гнездам Х5 (вход) и Х8
(вывод « _L ») и, как при снятии характеристик по-
следовательного контура, снимают характеристики па-
раллельного (вращая сердечник катушки L1, настраи-
вают контур на частоту 465 кГц).
4. При сборке связанных контуров используют:
R3 — 0 (перемычка); R5 = 0 (перемычка) и 10 Ом;
С3 = С5=Ш) пФ; С4 = 10, 39 и 100 пФ; L3 и L4 —
фильтры L1 и L2, Затем зажим ГРЧ «ГТ» подключают
к гнезду Х7, зажим « _1_ » — к гнезду Х8, а осцилло-
граф — к гнездам Х13 (вход) и Х14 (вывод «_1_») и
устанавливают резистор /?5=ЮОм. Настраивают кон-
туры на частоту 465 кГц, для чего, вращая сердечники
катушек L3 и L4, добиваются максимального напряже-
ния сигнала на экране осциллографа, которое соответ-
ствует максимальному току во вторичном контуре.
Для снятия зависимости напряжения на вторичном
контуре от частоты конденсатор С5 включают через
переходник ПЗ, что позволяет подключить осциллограф
к левой обкладке конденсатора С5.
5. Для наблюдения ударного возбуждения собирают
127
параллельный колебательный контур и в гнезда для
подключения резистора R1 устанавливают полупроводни-
ковый диод так, чтобы он пропускал ток от гнезда ХЗ
к гнезду Х5. Переводят переключатели ГПИ и ГЗЧ
«Диапазон» в положение «100 кГц» и устанавливают
регулятором ГЗЧ «Частота» минимальную для выбран-
ного диапазона частоту, регулятором ГПИ «Длитель-
ность» — минимальную длительность, а регулятором
ГПИ «Амплитуда» — максимальную амплитуду выход-
ных импульсов. Далее подключают ГПИ зажимом
« _П_» к гнезду ХЗ, а зажимом «_1_» — к гнезду Х4 и,
подключив осциллограф к гнездам Х5 (вход) и Х8 (вы-
вод «±»), наблюдают на экране осциллографа зату-
хающие колебания в контуре. Осциллограмму затухаю-
щих колебаний следует зарисовать. Затем наблюдают
изменение характера колебательного процесса в контуре
при изменении частоты следования импульсов возбужде-
ния в пределах диапазона.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
I. Из каких элементов состоит колебательный контур?
2. От чего зависит продолжительность свободных колебаний в
контуре?
3. Как определяют полосу пропускания контура?
4. Каковы признаки резонансов напряжений и токов и где их
используют?
5. Каково назначение связанных контуров?
РАБОТА
2D
ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
И АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы — изучение принципа действия
каскадов усилителя промежуточной частоты (УПЧ) с
одиночным и связанными контурами в нагрузке, приоб-
ретение навыков регулирования избирательных усилите-
лей, исследование схемы амплитудного детектора
128
Пояснения. Современные радиоприемники чаще всего
выполняют по супергетеродинной схеме, что обеспечи-
вает уверенный прием с высокими чувствительностью и
избирательностью. Принцип супергетеродинного приема
состоит в том, что входной сигнал, выделенный из мно-
жества сигналов, действующих в антенне, преобразуется
в сигнал промежуточной частоты с сохранением спект-
рального состава, т. е. содержащейся информации.
Другими словами, спектр принятого сигнала, включаю-
щий несущую частоту, на которой сообщение излучается
радиопередатчиком, переносится в другую часть диапазо-
на радиочастот. При этом несущая частота в принятом
сообщении заменяется промежуточной частотой, постоян-
ной во всем диапазоне рабочих частот приемника.
129
Дальнейшее усиление принятого сигнала происходит на*
промежуточной частоте, которая обычно значительно
ниже несущей, что облегчает построение усилителей.
Амплитудно-частотная характеристика усилителя про-
межуточной частоты должна быть близка к прямо-
угольной — кривая 1 (рис. 90). В этом случае УПЧ в
диапазоне частот от /Пч — Fmax ДО fm Fmax (ГДС /пч
промежуточная частота; Fmax — максимальная частота
модулирующего сигнала) обладает равномерным усиле-
нием и искажения сигнала будут минимальны. Одновре-
менно все частоты, лежащие за пределами выбранного
диапазона, подавляются, что необходимо для достиже-
ния нужной избирательности.
Однако получение прямоугольной АЧХ связано с
большими трудностями — необходимостью построения
колебательных систем, состоящих из нескольких свя-
занных колебательных контуров. Такие системы сложны
в регулировке, дороги и применяются лишь в тех слу-
чаях, когда требования к прямоугольности АЧХ высоки
(например, в УПЧ телевизионных приемников цветного
изображения).
Каскады УПЧ приемников выполняют на одиночных
или связанных контурах.
В первом случае АЧХ (кривая 2) аналогична по
форме кривой одиночного колебательного контура. Уси-
ление УПЧ неравномерно и сохраняется при значитель-
ной расстройке за пределы диапазона 2Гтах. Приемники
при этом обладают невысокой избирательностью, а сле-
довательно, на их вход могут попасть сигналы близко
расположенных станций.
Во втором случае АЧХ по форме близка к прямо-
угольной (кривая 3) и имеет крутые скаты, что свиде-
тельствует о высокой избирательности приемника и рав-
номерности усиления в пределах полосы пропускания.
Обычно связь между контурами устанавливается близкой
к критической или несколько больше ее.
Для выделения сигнала информации из амплитудно-
модулированного сигнала промежуточной частоты при-
меняют амплитудный детектор (рис. 91, а, б). Процесс
детектирования состоит в выпрямлении переменного
тока промежуточной частоты, последующей фильтрации
составляющей промежуточной частоты выпрямленного
напряжения и выделении модулирующего сигнала,
являющегося сигналом информации.
Ток диода VD1 представляет собой последователь-
но
ность импульсов промежуточной частоты, амплитуда
которых изменяется по закону модулирующего сигнала
(огибающей принятого амплитудно-модулированного сиг-
нала). Конденсатор С6 заряжается этими импульсами
почти до амплитуды напряжения Un4, а в интервале
между ними успевает немного разрядиться через резис-
тор R4, чтобы вновь подзарядиться очередным импуль-
сом. На выходе детектора появляется переменное на-
пряжение модулирующего сигнала U34.
Постоянную составляющую сигнала UC6 не учитыва-
ют, так как при дальнейшем усилении ее не пропускают
разделительные конденсаторы усилителя звуковой час-
тоты.
Емкость конденсатора С6 должна быть достаточно
большой, чтобы пульсации напряжения промежуточ-
ной частоты на выходе детектора были как можно
меньшими, что повышает эффективность детектирования.
В то же время этот конденсатор должен успевать разря-
жаться через резистор R4 при быстром изменении
амплитуды входного напряжения детектора, что соответ-
ствует верхним частотам модулирующего сигнала.
В ином случае изменяется форма модулирующего сиг-
нала U34, т. е. возникают нелинейные искажения сиг-
нала информации (рис. 91, в).
Исследуемая схема (см. рис. 89) состоит из УПЧ
на транзисторе VT1, включенном по схеме с ОЭ, свя-
занных контуров L1C2 и L2C5 в нагрузке и амплитуд-
ного детектора, в который входят диод VD1 и фильтр
R4C6. На вход схемы (гнездо /) поступает амплитудно-
модулированный сигнал, а с выхода детектора (гнездо 3)
снимается низкочастотный модулирующий сигнал. Под-
ключив осциллограф к гнезду 2, можно наблюдать
процесс настройки каскадов УПЧ с одиночным или свя-
занными контурами.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 44 и 45 для снятия амплитудно-
частотных характеристик УПЧ с одиночным и связан-
ными контурами и координатные оси (рис. 92) для их
построения (масштаб по осям: Д/—в 1 см 10 кГц;
Um — в 1 см 1 В).
2. Вычертить табл. 46 для снятия амплитудной ха-
рактеристики УПЧ и координатные оси (рис. 93) для
131
Таблица 44
Расстройка частоты А/, кГц —50 —20 — 10 0 + 10 + 20 + 50
Выходное напряжение 1/пч, В Та б Л И 1 ц а 45
Расстройка частоты А/, кГц —50 —20 — 10 0 + ю + 20 + 50
Выходное напряжение Un4, В Та б л И 1 ца 46
Входное напряжение Цвх.пч> МВ 20 40 60 80 100 120 140
Выходное напряжение U^, мВ
ее построения (масштаб по осям: L/BX, пч — в 1 см 40 мВ;
t/R4 — в 1 см 0,2 В).
3. Зарисовать электрическую схему исследуемого уси-
лителя (см. рис. 89) и собрать схемы каскадов УПЧ с
одиночным и связанными контурами в нагрузке, поль-
зуясь графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/20, снять их АЧХ, занося результаты измерений
в табл. 44 и 45, и построить ее в координатных осях
(см. рис. 92).
Снять амплитудную характеристику УПЧ и детектора,
занося результаты измерений в табл. 46, и построить
ее в координатных осях (рис. 93).
Зарисовать осциллограммы напряжений в гнездах 2
и 3 (см. рис. 89) при различных емкостях конденсатора
С6 и убедиться в том, что сигнал на выходе детектора
повторяет огибающую амплитудно-модулированного сиг-
нала на входе УПЧ.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 33 кОм;
/?2=3,9 кОм; R3 = 200 Ом; /?4=15 кОм; С1 =
= 1000 пФ; С2 == С5 = 510 пФ; СЗ = С4 = 0,01 мкФ;
С6 = 680 и 1000 пФ; L1 и L2 — фильтр Z4\ VT1 —
транзистор КТ361А; VD1 — диод Д9; перемычку.
132
> 2. При сборке УПЧ с одиночным контуром использу-
ют: 7?/, R2, R3, Cl, С2, СЗ, L1 (на штыри фильтра Z4
выведена катушка с выводом от средней точки, который
в работе не используют, выводы L2 не подключают)
VT1, перемычку.
3. Устанавливают на выходе ГН2 по ИВ стенда на-
пряжение 10 В и подают его, соблюдая полярность, на
гнезда «—£к» и ХЮ. Устанавливают на выходе ГРЧ по
ЧМ стенда сигнал частотой 465 кГц, для чего тумблеры
«ЧМ-ГЗЧ» переводят в положение «ЧМ», «fx — fx —
465 кГц» — в положение «fx — 465 кГц», переключатель
ЧМ — в положение «100 кГц», а ИВ —в положение
«ЧМ». Регулятором ГРЧ «Частота» добиваются нулевого
показания индикатора ЧМ, что соответствует частоте
выходного сигнала 465 кГц. Подключают зажим «ГН»
ГРЧ к гнезду 1 исследуемой схемы, а зажим «_1_» —
к гнезду ХЗ. Устанавливают по ИВ стенда выходное
напряжение ГРЧ равным 100 мВ, для чего переключатель
ИВ переводят в положение «ГРЧ» и измеряют действую-
щее значение выходного напряжения (предел измере-
ния 1 В).
После этого подключают осциллограф к гнездам 2
(вход) и Х7 (вывод «-1-») и, вращая сердечник катушки
L1, добиваются максимального переменного напряжения
на коллекторе транзистора VT1. Регулятором «Амплиту-
да» ГРЧ корректируют входное напряжение так, чтобы
двойная амплитуда переменного напряжения на коллек-
торе транзистора VT1, измеренная осиллографом, была
5 В.
4. При снятии АЧХ изменяют частоту ГРЧ регулято-
ром «Частота». Расстройку со знаком минус получают
вращая этот регулятор против часовой стрелки относи-
тельно его положения, соответствующего частоте выход-
ного сигнала 465 кГц. Измеряют расстройку ЧМ стенда
на пределе 100 кГц. Можно также перейти на предел
50 кГц. Расстройку со знаком плюс получают вращая
регулятор ГРЧ «Частота» по часовой стрелке.
5. При сборке УПЧ со связанными контурами выводы
катушки L2 фильтра L4 включают в соответствующие
гнезда и устанавливают конденсатор С5. Сигнальный
вывод осциллографа переключают в верхнее гнездо для
подключения диода VD1. Вращением сердечника катуш-
ки L2 добиваются максимального напряжения на вто-
ричном контуре, а вращением сердечника L1 дополни-
133
тельно увеличивают напряжение на нем, компенсируя
расстройку первичного контура, так как в результате
переключения осциллографа емкость контура L1C2
уменьшилась на суммарную емкость соединительного
кабеля и входа осциллографа. Связь между контурами
при такой настройке близка к критической или несколь-
ко превосходит ее.
6. При сборке схемы для снятия амплитудной харак-
теристики УПЧ и детектора используют VT1, R4, С6 =
= 680 пФ, а также АВМ1 (на пределе измерения
«1 В»), подключая его зажимом «+» к гнезду 3, а за-
жимом «—» к гнезду Х9.
7. Для наблюдения амплитудно-модулированного сиг-
нала включают ГЗЧ и устанавливают на его выходе по
ЧМ сигнал частотой 1000 Гц, для чего тумблер «ЧМ-ГЗЧ»
переключают в положение «ГЗЧ», а переключатель
ИВ — в положение «ЧМ», ЧМ — в положение «5 кГц», а
«Диапазон» ГЗЧ — в положение «1 кГц», и подключают
вход осциллографа к гнезду 2. Устанавливают регуля-
тором ГРЧ «Глубина модуляции» коэффициент модуля-
ции выходного напряжения в пределах 30—50%. Коэф-
фициент модуляции т рассчитывают по формуле
т = 100% (t/max - + t/min), (47)
где L/max и L/min — двойные максимальная и минималь-
ная амплитуды колебаний.
После этого следует убедиться в соответствии сиг-
нала звуковой частоты (осциллограф подключают к вы-
ходу ГЗЧ) огибающей амплитудно-модулированного
сигнала (осциллограф подключают к гнезду 3).
8. Выпрямленное и частично сглаженное напряжение
на выходе детектора при отключенном конденсаторе С6
(сглаживающий эффект в этом случае определяется
емкостью кабеля и входа осциллографа) подают на
вход осциллографа по постоянному току. Регулируя
смещение луча по вертикали, устанавливают линию нуле-
вого потенциала в нижней части экрана и наблюдают
осциллограмму напряжения на выходе детектора выше
нее. Переключателем «Диапазон» устанавливают на
выходе ГЗЧ сигнал частотой около 100 Гц и убеждаются
в отсутствии значительных искажений огибающей. То же
выполняют на частотах 10 и 100 кГц. Затем устанавли-
вают конденсатор С6 = 680 пФ, повторяют наблюдения
и убеждаются в том, что искажения огибающей происхо-
дят только на частоте 100 кГц, а на более низких час-
134
готах искажений нет. Установив конденсатор С6 =
-= 1000 пФ, еще раз повторяют наблюдения и выясняют,
на какой частоте искажения выходного сигнала стано-
вятся заметными на глаз. Убеждаются в том, что регу-
лятором «Глубина модуляции» можно изменять амплиту-
ду сигнала информации на выходе амплитудного детек-
тора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему в нагрузке УПЧ используют колебательные контуры?
2. Каковы особенности амплитудно-частотной характеристики
УПЧ со связанными контурами в нагрузке?
3. Почему приемник должен иметь хорошую избирательность?
4. Как происходит детектирование АМ-сигнала?
5. Как выбирают емкость конденсатора С6?
ИССЛЕДОВАНИЕ LC-ГЕНЕРАТОРА
Цель работы — изучение принципа действия
автогенератора с индуктивной обратной связью, экспе-
риментальное определение условий для получения незату-
хающих электрических колебаний (рис. 94).
Пояснения. ЕС-генератор предназначен для преобра-
зования энергии источника постоянного тока в энергию
незатухающих электрических колебаний синусоидальной
формы, частота которых определяется индуктивностью
катушки и емкостью конденсатора колебательной систе-
мы. При включении источника коллекторного питания
Ек в контуре L2C2 возникают электрические колебания,
частота которых
f = 1/(2лТЁ2С2). (48)
Так как в контуре обязательно имеется активное
сопротивление, то из-за потерь на нем энергии колеба-
тельный процесс вскоре прекратится. Незатухающим
колебательный процесс будет лишь в том случае, если
потери энергии будут восполняться от внешнего источ-
135
ника питания. Один из
возможных способов
восполнения потерь
энергии исследуется в
данной работе. На за-
крытый транзистор VT1
воздействуют импульсы
отрицательной поляр-
ности малой длитель-
ности, которые откры-
вают его. При этом в
коллекторной цепи по-
являются короткие
мощные импульсы тока, заряжающие конденсатор С2У
и в контуре возникает колебательный процесс, частично
или полностью затухающий к моменту прихода очередно-
го импульса, восполняющего потери.
Такой колебательный процесс с периодическим зату-
ханием колебаний используют, например, в генераторах
ударного возбуждения при формировании меток даль-
ности в индикаторных устройствах радиолокационных
станций. Исследуя генератор ударного возбуждения,
можно выявить следующие особенности.
При уменьшении длительности импульсов возбужде-
ния амплитуда колебаний увеличивается, так как кон-
денсатор заряжается только в течение одного полупе-
риода переменного напряжения. Если же импульс тока
имеет длительность, большую одного полупериода, кон-
денсатор, зарядившись во время первого полупериода,
разряжается в течение следующего. Следовательно, для
эффективного возбуждения колебаний в контуре необхо-
димо, чтобы длительность импульса была меньше дли-
тельности полупериода свободных колебаний.
При увеличении частоты импульсов возбуждения
затухание колебательного процесса уменьшается, а при
равенстве частот свободных колебаний и импульсов воз-
буждение не наблюдается вообще.
Затухание колебаний в контуре происходит тем
быстрее, чем больше потери в нем. t
На основании этого можно сформулировать правила,
в соответствии с которыми выполняют автогенератор.
Во-первых, для восполнения потерь энергии незатухаю-
щих электрических колебаний необходимо хотя бы один
раз за период сообщать колебательной системе опреде-
ленную энергию. Причем для поддержания постоянной
136
амплитуды колебаний энергия, поступающая в контур
извне, должна быть равна энергии потерь. Во-вторых,
фаза восполняющего потери тока (или напряжения)
должна быть такой, чтобы энергия колебательной си-
стемы увеличивалась.
Первое правило позволяет сформулировать условие
баланса амплитуд: получение незатухающих колебаний
возможно лишь в том случае, когда приток энергии в
колебательную систему извне равен ее потерям.
В автогенераторах условие баланса амплитуд выпол-
няют следующим образом: часть энергии колебаний из
выходной цепи транзистора передается в его входную
цепь для управления током выходной цепи, энергию ко-
торого используют для восполнения потерь.
В исследуемой схеме энергия из коллекторной цепи
транзистора VT1 передается в базовую цепь в виде эдс
взаимоиндукции, наводимой в катушке L1, индуктивно
связанной с -катушкой L2. Эдс взаимоиндукции управ-
ляет базовым током транзистора VT1, что приводит к
появлению в коллекторном токе переменной составляю-
щей с частотой колебаний контура.
Второе правило позволяет сформулировать условие
баланса фаз: обратная связь, охватывающая автогенера-
тор, должна быть положительной. Действительно, фаза
переменной составляющей коллекторного тока транзис-
тора VT1 должна быть такой, чтобы конденсатор С2
контура заряжался импульсами коллекторного тока. Кон-
денсатор С2 заряжается, если ток из внешней цепи
поступает на его положительный заряженный электрод,
и разряжается при токе противоположного направления.
Так, для полупериода колебаний, в течение которого
переменная составляющая тока /к~ коллектора совпа-
дает по направлению с его постоянной составляющей
/к= (оба тока проходят по цепи: резистор R3 или конден-
сатор С4, эмиттер — коллектор транзистора VT1, контур,
—Ек), нижний электрод конденсатора С2 должен быть
заряжен положительно, что соответствует положитель-
ному полупериоду переменной составляющей напряже-
ния на коллекторе транзистора VT1 и отрицательному
полупериоду напряжения на его базе, так как транзистор
в схеме с ОЭ инвертирует фазу входного сигнала.
Таким образом, для самовозбуждения генератора
необходимо, чтобы фаза сигнала, поступившего по цепи
обратной связи на вход усилительного элемента для его
управления, была противоположна фазе сигнала на коле-
137
бательном контуре и коллекторе транзистора, т. е. обрат*
ная связь должна быть положительной.
Условие баланса амплитуд выражается формулой
/(0=1, где р _ коэффициент передачи цепи обратной
связи, К — коэффициент усиления каскада на транзис-
торе VT1 при отключенной катушке L1.
Условие баланса фаз выражается формулой фос +
4- <РуС = 360°, где фос и фус — фазовые сдвиги, вносимые
цепью обратной связи и усилителем.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 47 для записи частот генерации
в зависимости от емкости конденсатора С2.
Таблица 47
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого гене-
ратора (см. рис. 94), собрать, пользуясь графическими
обозначениями на сменной панели 87Л-01/21, схему уси-
лителя с контуром ударного возбуждения в нагрузке,
измерить частоту колебаний в контуре ударного возбуж-
дения и занести результаты измерений в табл. 47. Зари-
совать осциллограммы затухающих колебаний.
3. Собрать схему автогенератора, добиться его само-
возбуждения, используя конденсаторы, номинальные ем-
кости которых приведены в табл. 47.
4. Измерить и рассчитать частоты генерации, занося
результаты в табл. 47.
5. Определить минимальные напряжения источника
коллекторного питания Ек и сопротивления резистора
нагрузки 7?4, при которых генератор сохраняет работо-
способность.
6. Выяснить влияние конденсатора С5 на параметры
колебаний.
138
> МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
L При выполнении работы используют: R1 = 51 кОм*
R2 = 10 кОм, R3 = 100 Ом, R4 = 22 кОм (переменный)*
С/= 0,01 мкФ, С2 = 100 и 510 пФ, 1 и 10 нФ СЗ =
= С4 = 0,022 мкФ, 05=100 и 510 пФ; L1 и L2 —
фильтр Z-Z (выводы катушки L2 припаяны к штырям,
а катушка L1 имеет гибкие выводы с однополюсными
вилками на концах); VTI — транзистор КТ361А; пере-
мычку.
2. При сборке схемы усилителя с контуром ударного
возбуждения используют: R2, R3, R4, С2, СЗ, С4, L2
(выводы катушки L1 не подключают), VT1, гнезда XL
и Х2 закорачивают перемычкой.
3. Для питания схемы на выходе ГН2 устанавливают
по ИВ стенда напряжение 10 В и подают его, соблюдая
полярность, к гнездам «—Ек» и Х5.
4. Переключатели ГПИ и ГЗЧ «Диапазон» переводят
в положение «100 кГц», устанавливают регулятором
ГЗЧ «Частота» на выходе ГПИ по ЧМ стенда частоту
импульсной последовательности 10 кГц, для чего перево-
дят переключатели ЧМ в положение «50 кГц», ИВ —
в положение «ЧМ», а тумблер «ЧМ-ГЗЧ» — в положение
«ГЗЧ». Устанавливают регуляторами ГПИ «Длитель-
ность» и «Амплитуда» минимальную длительность и
максимальную амплитуду выходных импульсов. Подклю-
чают ГПИ зажимом « Т_Г » к верхнему гнезду для
установки конденсатора С1, а зажимом « I »—
к нижнему. Вход осциллографа подключают к гнезду
ХЗ, а вывод « JL » — к гнезду Х5.
5. При максимальном сопротивлении резистора R4
получают на экране осциллографа осциллограммы зату-
хающих электрических колебаний в контуре при С2 = 0
(конденсатор С2 не устанавливают, его функцию выпол-
няет суммарная паразитная емкость Съ). Следует убе-
диться, что при уменьшении сопротивления резистора
R4 затухание колебаний в контуре происходит быстрее,
т. е. увеличиваются потери энергии в контуре, так как
этот резистор включен параллельно контуру и отбирает
тем большую энергию, чем меньше его сопротивление.
Наконец, при некотором сопротивлении резистора R4
колебательный процесс в контуре вообще не возникает,
т. е. контур становится апериодическим.
6. При измерении частоты колебаний, увеличивая
частоту ГПИ, добиваются такого ее значения, при кото-
139
ром между двумя ближайшими импульсами возбуждения
окажется десять полных периодов колебаний. Затем из-
меряют частоту выходных импульсов ГПИ (она равна
частоте ГЗЧ) и умножают результат на 10.
7. Поочередно включая конденсаторы С2 различной
емкости и измеряя частоту затухающих колебаний, сле-
дует убедиться, что с увеличением емкости она умень-
шается. Частоту колебаний рассчитывают по форму-
ле (48).
8. Полная паразитная емкость, состоящая из собст-
венной емкости катушки С£, емкостей монтажа См,
коаксиального кабеля для подключения осциллографа
Ск и входной емкости осциллографа Свх>Осц, составляет
Q = CL + См + Ск + Свх.осц и может быть определена
из системы уравнений
/га-») = fl = l/{2n-/L2Cjy
U, = f,= 1/(.2п-у[ЩсГГС2) ).
При решении этой системы уравнений получают сле-
дующее выражение для расчета полной паразитной ем-
кости Се через измеренные значения частот колебаний
и известную емкость конденсатора С2:
9. При сборке схемы генератора схему усилителя до-
полняют резистором R1, конденсатором С1 и катушкой L1
(выводы катушки L1 фильтра Z1 включают в соответ-
ствующие гнезда).
Если генератор не возбуждается, проверяют выпол-
нение условия баланса фаз, поменяв местами выводы
катушки LA. Затем устанавливают конденсатор С5 =
= 100 пФ (при С2 = 100 пФ) и убеждаются в его влия-
нии на частоту генерации.
То же повторяют при С5 = 510пФ.
10. Уменьшая напряжение источника питания Ек и
измеряя по ИВ выходное напряжение ГН2, определяют^
при каком напряжении питания происходит срыв гене-
рации.
Затем, увеличивая нагрузку (уменьшая сопротивле-
ние резистора R4), определяют, при каком сопротивле-
нии нагрузки происходит срыв генерации (сопротивление
резистора R4 измеряют АВО).
140
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какими параметрами схемы определяется частота колебаний
в контуре ударного возбуждения?
2. Почему с уменьшением длительности импульсов возбуждения
амплитуда колебаний в контуре увеличивается?
3. Как может быть изменен баланс амплитуд в исследуемой
схеме автогенератора?
4. Каков физический смысл баланса фаз?
5. Как влияет сопротивление резистора R4 на амплитуду коле-
баний автогенератора?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы — изучение принципа действия час-
тотного детектора, снятие его амплитудно-частотной ха-
рактеристики и освоение процесса регулировки (рис. 95).
Пояснения. При частотной модуляции в соответствии
с модулирующим сигналом изменяется частота радио-
сигнала, а амплитуда остается постоянной.
В данной работе исследуется одна из схем частотного
детектора — частотный дискриминатор (различитель),
предназначенный для выделения модулирующего сигнала
из ЧМ-сигнала. Эта же схема используется для полу-
чения постоянного напряжения, знак и значение кото-
рого определяются знаком расстройки частоты входного
сигнала относительно некоторой заданной частоты и зна-
чением этой расстройки. Это напряжение содержит ин-
формацию о нестабильности частоты автогенератора и
используется для такого воздействия на элементы коле-
бательного контура (например, варикап, включенный
параллельно конденсатору контура), которое приводит к
необходимому изменению частоты автогенератора.
Частотный детектор состоит из двух колебательных
контуров L1C1 и (L2 + L3) СЗ, настроенных на среднюю
частоту сигнала fo (в супергетеродинных приемниках —
на промежуточную частоту). Катушки LA и (L2-J-L3)
связаны индуктивно. Кроме того, напряжение с контура
141
Рис. 95
Рис. 97

Рис. 99
L1 а через конденсатор C2 поступает на общую точку
катушек L2 и L3. Диоды VD1 и VD2 служат для вы-
прямления поступающего на них с катушек L2 и L3, а
также с контура L1C1 переменного напряжения, а кон-
денсаторы С4 и С5 — для фильтрации напряжения не-
сущей (или промежуточной) частоты ЧМ-сигнала.
Постоянные составляющие токов диодов VD1 и VD2
замыкаются через дроссель L4.
Добротность Q контуров и коэффициент связи между
ними определяют форму и параметры амплитудно-час-
тотной характеристики частотного детектора, выражаю-
щей зависимость его выходного напряжения от частоты
входного сигнала (рис. 96).
Рассмотрим работу частотного детектора при частоте
входного сигнала fc, равной частоте f0 настройки его
контуров. Напряжение U\t действующее на первичном
контуре L1C1, изобразим на векторной диаграмме
в нулевой фазе (рис. 97,а). Это напряжение вызовет
в катушке первичного контура L1 ток 1\, отстающий от
напряжения U\ на 90°. Магнитный поток Фь созданный
током /1, совпадает с ним по фазе. Эдс Е2, наведенная
в катушках вторичного контура частью магнитного по-
тока Фь пронизывающего их витки, опережает на 90°
магнитный поток Ф| и, следовательно, совпадает по фазе
с напряжением U\. Во вторичном контуре ток /г, вызван-
ный эдс £г, совпадает с ней по фазе, так как частоты
эдс и настройки контура одинаковы. Этот ток вызывает
на катушках вторичного контура падение напряжения
U2, опережающее на 90° ток /2, а следовательно, и на-
пряжение t/i на первичном контуре, которое через кон-
денсатор С2 поступает на общий вывод катушек вто-
ричного контура, т. е. одновременно на оба диода VD1
и VD2. Приложенные к диодам VD1 и VD2 полные на-
пряжения представляют собой суммы их векторов
(рис. 98,а):
t/vDi = U\ + (JJ2/2);
i/vD2 = U\ — (U2/2).
Так как векторы (/vdi и Uvdz равны, амплитуды на-
пряжений, действующих на диодах, также равны; следо-
вательно, через диоды проходят одинаковые токи, соз-
дающие на резисторах нагрузки R1 и R2 равные и
встречно направленные напряжения (верхний электрод
143
конденсатора С4 и нижнии электрод конденсатора С§
заряжаются положительно). Напряжение на выходе де-
тектора (гнездо 2) равно нулю.
Проследим прохождение токов через диоды VD1 и
VD2, напомнив, что они проводят ток, когда к р-области
приложено положительное напряжение, а к //-области —
отрицательное. Через диод VD1 ток проходит по цепи:
верхний вывод катушки L2 (положительный полупериод),
диод VD1, фильтр R1C4, затем ток разветвляется, по-
стоянная составляющая проходит через дроссель L4 к
нижнему выводу катушки L2, а переменная — через кон-
денсатор С5, корпус, контур L1C1 и конденсатор С2 так-
же к нижнему выводу катушки L2. Через диод VD2 ток
проходит по цепи: нижний вывод катушки L3, диод VD2,
затем ток разветвляется, постоянная составляющая
проходит через фильтр R2C5 (С5 заряжается) и дроссель
L4 к верхнему выводу катушки L3, а переменная — через
контур L1C1, конденсатор С2 также к верхнему выводу
катушки L3.
При уменьшении частоты входного сигнала фазовые
соотношения между токами и напряжениями в схеме
детектора (см. рис. 97, б) изменяются: эдс Е2, частота
которой ниже частоты настройки вторичного контура,
вызывает в нем ток, опережающий Е2 по фазе на угол <р,
так как сопротивление вторичного контура для этой эдс
емкостное. Поэтому согласно векторной диаграмме, по-
казанной на рис. 98, б, напряжение на диоде VD2 ока-
зывается больше, чем на диоде VD1, а напряжение на
резисторе R2 больше, чем на резисторе R1. Следователь-
но, на выходе детектора появится отрицательное напря-
жение.
При отклонении частоты входного сигнала вверх от
средней частоты f0 сопротивление вторичного контура по
отношению к эдс Е2 индуктивное. Поэтому ток вторич-
ного контура /2 будет отставать от Е2 по фазе на угол
Ф (см. рис. 97, в), а напряжение на диоде VD1 будет
больше, чем на диоде VD2 (рис. 98, в). Следовательно,
на выходе детектора появится положительное напряже-
ние.
Выходное напряжение частотного детектора тем боль-
ше, чем больше частота входного сигнала отличается
от средней частоты, на которую настроены его контуры,
а знак отклонения частоты ЧМ-сигнала от его среднего
значения определяет знак выходного напряжения. Та-
ким образом, на выходе детектора появляется напря-
144
жение модулирующего сигнала. Если при детектировании
рабочая точка не выходит за пределы линейного участка
амплитудно-частотной характеристики детектора, ограни-
ченного максимальными отклонениями частоты -f-Af и
—А/ (см. рис. 96), искажения выделенного на его выходе
модулирующего сигнала будут невелики.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 48 и координатные оси (рис. 99)
для снятия АЧХ частотного детектора (масштаб по осям:
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого де-
тектора (см. рис. 95) и собрать ее, пользуясь графиче-
скими обозначениями на сменной панели 87Л-01/22.
3. Настроить контуры детектора на среднюю частоту
сигнала, снять АЧХ, занося результаты измерений в
табл. 48, и построить ее в координатных осях (рис. 99).
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: /?1 = 7?2 =
= 15 кОм, С1 = СЗ = 680 пФ, С2 = 1000 пФ; С4 = С5 =
= 0,01 мкФ; LI, L2 и L3 — фильтр Z4 (крайние выводы
катушек L2 и L3 выведены на штыри съемного элемента,
с помощью которых его устанавливают в гнезда иссле-
дуемой схемы, выводы катушки L1 выполнены гибким
проводом одного цвета и снабжены однополюсными вил-
ками, которые подключают к гнездам Х4 и Х5, общий
вывод катушек L2 и L3 выполнен проводом другого цве-
та и подключается к гнезду Х6), L4 — фильтр Z3, VD1
ч VD2 — диоды Д9.
6—1346 145
2. Устанавливают на выходе ГРЧ сигнал частотой
465 кГц. Частоту выходного сигнала ГРЧ измеряют ЧМ
по внутренним цепям стенда, для чего переключают
тумблеры «ЧМ-ГЗЧ» в положение «ЧМ», «fx—fx —
465 кГц» — в положение «fx — 465 кГц», переключатель
ЧМ — в положение «100 кГц», а ИВ — в положение
«ЧМ». Затем регулятором ГРЧ «Частота» добиваются
нулевого показания ЧМ, что соответствует частоте сиг-
нала 465 кГц на выходе ГРЧ. Для более точной уста-
новки частоты можно использовать пределы измерения
ЧМ «50 кГц» и «10 кГц».
3. Подключают зажим ГРЧ «ГТ» к гнезду / исследуе-
мой схемы, а зажим « J_ » — к гнезду XI и регуля-
тором «Амплитуда» устанавливают на выходе ГРЧ мак-
симальное напряжение.
4. Подключают вход осциллографа к гнезду Х2, а
вывод « _L » — к гнезду ХЗ.
5. Вращая сердечник катушки L1, добиваются мак-
симального напряжения на контуре L1C1, что соответ-
ствует его настройке на 465 кГц.
6. Подключают АВМ2 (на пределе измерения «0,5 В»)
к гнездам 2 и 5; вращая сердечник катушек L2 и L3,
добиваются нулевого напряжения на выходе детектора.
При этом вторичный контур также оказывается настроен-
ным на частоту 465 кГц.
7. Подключают, не изменяя настройки генератора и
не отключая осциллограф, гнездо 1 к зажиму ГРЧ «ГН»
и, вращая сердечник катушек L2 и L3, корректируют
напряжение на выходе детектора, если оно появляется.
В этом случае при снятии АЧХ детектора напряжение
на первичном контуре будет автоматически поддержи-
ваться постоянным.
8. Снимают АЧХ детектора в соответствии с данны-
ми табл. 48, используя ЧМ на пределах измерения
«10 кГц» и «50 кГц».
I КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каков принцип частотной модуляции?
2. Каково назначение частотного детектора?
3. По каким элементам схемы детектора проходят переменные
и постоянные составляющие токов диодов?
4. Почему при детектировании следует использовать только ли-
нейные участки АХЧ?
146
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ RC-ГЕНЕРАТОРА
Цель работы — изучение принципа действия двух-
каскадного /?С-генератора; определение условий его са-
мовозбуждения и получения минимальных нелинейных
искажений выходного сигнала (рис. 100).
Пояснения. 7?С-генераторы применяют главным обра-
зом Для радиотехнических измерений в диапазонах зву-
ковых и ультразвуковых частот. На этих частотах они
по сравнению с £С-генераторами обладают существен-
ными преимуществами, поскольку на звуковых частотах
элементы колебательного контура получаются громозд-
кими (прежде всего катушка индуктивности) и неста-
бильными, что определяет низкую стабильность частоты
генерируемого сигнала. Кроме того, в LC-генераторах
затруднена, а в некоторых случаях невозможна пере-
стройка частоты выходного сигнала.
Т^С-генератор (рис. 101) состоит из усилителя зву-
ковой частоты с коэффициентом усиления К и фазовым
сдвигом фуС и связывающей выход усилителя с его вхо-
дом цепи положительной обратной связи с коэффициен-
том передачи 0 и фазовым сдвигом фоС. Схема усили-
теля, как и схема 0-цепи, может быть любой, но неиз-
менным остается общее требование, выполнение кото-
рого позволяет получить синусоидальный выходной сиг-
нал: генерация должна возникать и поддерживаться на
одной-единственной частоте, для которой выполняются
условия самовозбуждения /(0=1 (условие баланса амп-
литуд) и Фус + Фос = 2л (условие баланса фаз). Особенно
широко распространены /?С-генераторы с мостом Вина
(рис. 102), представляющим собой четырехплечий мост
переменного тока, два плеча которого содержат частото-
зависимые элементы, а два других состоят из резисто-
ров. Существует единственная частота, на которой мост
балансируется. Эту частоту определяют по формуле
f* = 1 Д2л^/С1С2 (R1 + R2) (R3 + R4) ). (49)
На частоте /к коэффициенты передачи левой и правой
ветвей моста одинаковы и равны 1/з, а фазовый сдвиг
6*г 147
Рис. 101 Рис. 102
V* > С/ G
между подводимым к мосту выходным напряжением
(/вых генератора и его входным напряжением UBX, дей-
ствующим на выходе моста, равен нулю.
При малейшем отклонении частоты сигнала вверх
или вниз относительно частоты fK на выходе моста появ-
ляется сигнал с фазовым сдвигом относительно вход-
ного сигнала на +90°. Мост Вина в /?С-генераторах
немного расстраивают, увеличивая сопротивление резис-
тора R8 (или уменьшая сопротивление резистора R7).
В этом случае напряжение (/А больше напряжения (/Б,
а входное напряжение усилителя представляет собой
разность (7вх=(/д—иъ. Учитывая, что на частоте fK на-
пряжение Uк совпадает по фазе с напряжением UBUX, его
используют для создания ПОС, а несколько меньшее
напряжение 1Л — для ООС.
В схеме, показанной на рис. 100, RC-ветвъ моста
148
Вина, по которой на вход усилителя (базу транзистора
VT1) поступает сигнал ПОС, состоит из конденсатора
С1 и С2 и резисторов Rl, R2, R3 и R4. Параллельно
резистору R4 по переменному току включен резистор
R5, а нижнему плечу /?С-ветви моста Вина — входное
сопротивление /?вхтр транзистора VT1.
Резисторная ветвь, по которой на вход усилителя
(эмиттер транзистора VT1) поступает несколько меньший
по амплитуде сигнал ООС, состоит из резисторов R7
и R8.
Двухкаскадный усилитель выполнен на транзисторах
VT1 и VT2, включенных по схеме ОЭ. Следовательно,
полный фазовый сдвиг от базы транзистора VT1 до кол-
лектора транзистора VT2 составляет 360°. Мост Вина
на частоте fK не дает фазового сдвига, поэтому сигнал
Ua. является сигналом ПОС, а сигнал — сигналом
ООС.
В каскад на транзисторе VT2 введена дополнитель-
ная внутрикаскадная ООС, сигнал которой образуется
на резисторе R12. Резистор R13 служит нагрузкой гене-
ратора. Конденсаторы СЗ и С4 разделительные. Посто-
янное режимное напряжение поступает на базу транзис-
тора VT1 с резистора R4 через резистор R3. Так ослаб-
ляют влияние базового делителя на С-ветвь моста
Вина.
Минимальные нелинейные искажения выходного сиг-
нала получают при одинаковых номиналах резисторов
и конденсаторов ЯС-ветви моста Вина:
Rl + R2 = R3 + R4R5/(R4 -J- R5) = R; Cl = С2 = С.
В этом случае генератор возбуждается на частоте
fK= 1/(2лЯС).
Элементы резисторной ветви моста Вина выбирают
в соответствии с выражением 0,5 R8 = (1 + A) R7, где А —
часть сопротивления, на которую необходимо увеличить
сопротивление резистора R7, чтобы получить необходи-
мый разбаланс моста. Обычно А = 0,01 -4-0,1. Коэффициент
усиления усилителя при А = 0,01 должен превышать 900,
а при А = 0,1—только 90. Лишь при таких значениях
коэффициента усиления напряжения усилитель превра-
тится в генератор.
Обычно частота /?С-генераторов плавно перестраи-
вается в пределах заданного диапазона, для чего ис-
пользуют сдвоенные переменные резисторы R2 и R3 или
149
сдвоенный блок конденсаторов переменной емкости С1
и С2, но в этом случае транзистор VT1 должен быть
обязательно полевым.
Достижимый коэффициент нелинейных искажений в
рассмотренном /?С-генераторе при тщательной его регу-
лировке равен 1—2 %.
Нередко в качестве резистора R8 используют тер-
мистор — прибор, сопротивление которого определяется
проходящим током и, следовательно, рассеиваемой мощ-
ностью. При увеличении амплитуды выходного сигнала
генератора ток через резистор R8 увеличивается, а со-
противление, уменьшается, что увеличивает глубину ООС
и снижает усиление, так как коэффициент передачи
цепи ООС р = R7/{R7 -f- R8). Таким образом, нелиней-
ная ООС способствует стабилизации амплитуды выход-
ного сигнала и одновременно уменьшает коэффициент
нелинейных искажений.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 49 и 50 для записи результатов
измерений, расчетов и режимов по постоянному току.
Таблица 49
Емкость конденсаторов Cl = С2 1000 пФ 0,01 мкФ 0,033 мкФ 0,1 мкФ
Частота генерации, кГц, при R2 = R3, кОм 1
3
10
Амплитуда неискаженно- го сигнала, В, при R2 — = R3, кОм 1
3
10
Частота генерации рас- четная, кГц, при R2 = = R3, кОм 1
3
10
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого ге-
нератора (см. рис. 100) и собрать ее, пользуясь графи-
ческими обозначениями на сменной панели 87Л-01/23.
150
Г нездо
Напряжение, В
Таблица 50
3. Измерить частоты генерации и максимальные амп-
литуды неискаженного сигнала при включении различных
элементов схемы, приведенных в табл. 49, и занести ре-
зультаты в эту таблицу.
4. Рассчитать частоты генерации, пользуясь форму-
лой (49), занести результаты расчетов в табл. 49 и срав-
нить их с экспериментальными данными.
5. Снять и зарисовать осциллограммы напряжений в
гнездах схемы, измерить постоянные составляющие на-
пряжений и занести результаты измерений в табл. 50.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ f
9/ К f —
I. При выполнении работы используют: R1 = 2 кОм;
R2 = R3=l,3 и Ю кОм; R4 = 2,4 кОм; R5=24 кОм; R6=
= 20 кОм; R7= 1,2 кОм; R8 = 10 и 22 кОм (оба резистора
переменные); /?9=51 кОм; R10—5,\ кОм; /?// = 3,9кОм;
R12 = 510 Ом; R13 = 15 кОм; Cl = С2 = 1000 пФ, 0,01,
0,033 и 0,1 мкФ; СЗ = С4 = 20 мкФ; VT1 и VT2 — транзи-
сторы К.Т361А.
2. Устанавливают на выходе ГН2 по измерителю вы-
хода ИВ стенда напряжение 12 В, для чего переводят
переключатель ИВ в положение «ГН2 25 В», и подклю-
чают зажим ГН2 «—» к гнезду XII.
3. Для возбуждения схемы ручку резистора R8 по-
ворачивают по часовой стрелке до упора, что соответст-
вует его максимальному сопротивлению. Сначала исполь-
зуют резистор R8 = 22 кОм, получая выходное напряже-
ние генератора, нелинейные искажения которого мало-
заметны, а затем резистор R8 = 10 кОм.
4. Для наблюдения формы выходного напряжения
вход осциллографа подключают к гнезду /, а вывод
« _1_ » — к гнезду ХЮ.
5. Для измерения частоты выходного сигнала тумблер
«ЧМ-ГЗЧ» частотомера ЧМ переключают в положение
«ЧМ», переключатель ЧМ — в положение «100 кГц» (за-
тем его переводят на другие диапазоны), а ИВ — в по-
151
ложение «ЧМ». Вход частотомера «/> подключают к
гнезду Х9, а зажим « _L » — к гнезду Х6.
6. Затем следует убедиться, что уменьшение сопро-
тивления резистора R8 не только уменьшает амплитуду
и нелинейные искажения выходного сигнала, но и изме-
няет его частоту. Изменение частоты в этом случае объ-
ясняется тем, что глубина ООС сказывается на входном
сопротивлении первого каскада генератора, которое шун-
тирует нижнюю часть полосового фильтра цепи положи-
тельной обратной связи.
7. Постоянные составляющие напряжений в схеме
генератора в режиме генерации измеряют АВМ2 на пре-
делах «50 В», «10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В».
: контрольные вопросы
1. Как выполняют условия баланса фаз и амплитуд в исследуе-
мом генераторе?
2. Каков приблизительный коэффициент усиления напряжения
усилителя без обратной связи?
3. Во сколько раз надо изменить сопротивление резисторов R2 и
R3, чтобы частота генерации увеличилась (уменьшилась) в 10 раз?
4. В чем состоит стабилизирующее действие термистора, вклю-
ченного вместо резистора R8?
5. Как и почему изменится форма выходного напряжения гене-
ратора при отключении конденсатора С2?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
И АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы — изучение принципа действия пре-
образователя частоты и амплитудного детектора с удво-
ением напряжения, приобретение навыков регулирования
преобразователя частоты (рис. 103).
Пояснения. Преобразование частоты состоит в пере-
носе спектра принимаемого сигнала из одной части диа-
пазона радиоволн в другую с сохранением вида и пара-
метров модуляции, используется в супергетеродинных
приемниках и осуществляется специальными усилитель-
152
Рис. 104 Рис. 105
ними каскадами, называемыми смесителями (рис. 104).
На входы смесителя поступают принятый сигнал (7С час-
тотой /с и сигнал UT вспомогательного генератора (гете-
родина) частотой /г. При перестройке приемника часто-
ты fc и fr изменяются так, что их разность fr — fc (иногда
/с — /г) остается постоянной в любой точке диапазона.
Таким образом, для каждого принимаемого сигнала Uc
вырабатывается сигнал гетеродина UT частотой /г, отли-
чающейся от частоты сигнала /с на постоянное значе-
153
ние /пч, называемое промежуточной частотой. Именно на
частоте fm происходит основное усиление сигнала.
При преобразовании частоты происходят перемноже-
ние двух колебаний — сигнала гетеродина и принятого
сигнала — в нелинейных устройствах с переменными па-
раметрами и последующая фильтрация разностной сос-
тавляющей сигнала произведения.
Рассмотрим перемножение двух сигналов в идеальном
смесителе, который не искажает форму исходных сигна-
лов. Пусть принятый сигнал ис = Uc(t) coscoc/ (где Uc(t) —
огибающая сигнала, соответствующая закону модуля-
ции), а сигнал гетеродина иг= lAgCos оЛ Вычислим
произведение сигналов, называемое преобразованным
сигналом:
Нпр = UcUr = Uc(f)Ur COS (0<7 COS (0,7 =
= 0,5 Пс(/) Hr COS ((Ос — (0г)/ + 0,5Hc(/)UrCOS((Oc-h(Or)/.
Таким образом, преобразованный сигнал содержит
две составляющие. Первая составляющая имеет разност-
ную частоту (ос — (ог, и ее огибающая пропорциональна
огибающей принятого сигнала. Следовательно, спектр
этой составляющей повторяет спектр принятого сигнала,
но перенесенный в область разностной частоты. Сигнал
разностной частоты (промежуточная частота приемника)
выделяется настроенным на нее фильтром, полоса про-
пускания которого должна быть достаточной для выде-
ления всего спектра принимаемого сигнала. То же можно
сказать о второй составляющей преобразованного сигна-
ла, частота которой (ос+ шг.
В исследуемой схеме (см. рис. 103) смеситель, нагруз-
кой которого являются связанные контуры L2C3 и
L3C6y настроенные на промежуточную частоту 415 кГц,
выполнен на транзисторе VT1, включенном с ОЭ. На один
из входов смесителя (гнездо /) подают входной сигнал,
на другой (гнездо 2) — сигнал гетеродина. Режим тран-
зистора по постоянному току, создаваемый делителем
R1R2 и резистором R3, должен обеспечивать перемноже-
ние этих сигналов. При этом в нагрузке выделяется сиг-
нал разностной частоты 415 кГц, на которую настроены
контуры L2C3 и L3C6. Последовательный (режекторный)
контур L1C2 также настроен на промежуточную частоту
и предназначен для подавления на входе смесителя ме-
шающих сигналов промежуточной частоты, которые мо-
гут проникнуть на выход схемы и исказить полезный
сигнал.
154
При выполнении данной работы оба сигнала (приня-
тый и гетеродина) поступают на входы смесителя от ГРЧ
стенда и сопряжены между собой с точностью в несколь-
ко килогерц, причем частота гетеродина выше частоты
принимаемого сигнала на 415 кГц. Частота принимаемого
сигнала изменяется в пределах 465—515 кГц, а частота
сигнала гетеродина — в пределах 880—930 кГц. Прини-
маемый сигнал регулируется от 0 до 300 мВ действую-
щего значения, а сигнал гетеродина не регулируется и
составляет 500—800 мВ действующего значения.
Сигнал промежуточной частоты поступает с выхода
смесителя на выполненный по схеме удвоения напряже-
ния на диодах VD1 и VD2 детектор (рис. 105). В поло-
жительный полупериод напряжения (7ПЧ ток проходит по
цепи: верхний вывод контура L3C6, конденсатор С7,
диод VD1, корпус, нижний вывод контура L3C6. В тече-
ние этого полупериода конденсатор С7 заряжается почти
до амплитуды Un4 (его левый электрод заряжен положи-
тельно). В отрицательный полупериод напряжения ипч
ток проходит по цепи: нижний вывод контура L3C6, кон-
денсатор С8, диод VD2, конденсатор С7, верхний вывод
контура L3C6. В этот полупериод максимальное напря-
жение, которым заряжается конденсатор С8, складыва-
ется из амплитуды напряжения контура и напряжения
заряженного конденсатора С7, т. е. почти до удвоенной
амплитуды напряжения Un4. Схема детектора с удвое-
нием напряжения применяется в портативных радиопри-
емниках и позволяет почти вдвое увеличить сигнал,
поступающий с детектора на усилитель звуковой частоты.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 51 и 52 для записи результатов
измерений и режимов по постоянному току в схеме, а
также координатные оси (рис. 106) для построения ам-
плитудной характеристики УПЧ и детектора (масштаб
по осям: UBX — в 1 см 80 мВ, Um — в 1 см 0,2 В).
2. Зарисовать электрическую схему преобразователя
частоты и детектора (см. рис. 103) и собрать ее, поль-
зуясь графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/24.
3. Отрегулировать контуры преобразователя и, пода-
вая на его вход ряд напряжений немодулированного сиг-
нала, измерять выходной сигнал промежуточной частоты
155
и выходное напряжение детектора, занося результаты
в табл. 51.
Таблица 51
Напряжение сигнала
1/вх, мВ
160 240 320 400
Напряжение проме- двойная амплитуда
жуточной частоты ----------------------
ипчг В действующее значение
Коэффициент усиле-
ния преобразователя
Ацр = ^пч/^вх
Выходное Схема
напряжение, 1
В ------
Схема
2
КП2(Д9)
КП2(КДЮЗА)
VD1, VD2 (Д9)
VD1, VD2 (КДЮЗА)
Таблица 52
Гиездо ХЗ Х5 Х6 "—Ека
Напряжение, В
4. Изменяя частоту входного сигнала (одновременно
изменяется частота гетеродина), убедиться, что на вы-
ходе преобразователя частота сигнала не изменяется и
равна промежуточной частоте.
5. Вводя модуляцию входного сигнала, наблюдать
выходной сигнал промежуточной частоты и выходной
сигнал детектора. Убедиться в отсутствии искажений
огибающей в результате преобразования частоты.
6. Изменяя глубину модуляции входного сигнала,
убедиться в соответствующем изменении глубины моду-
ляции сигнала промежуточной частоты и амплитуды сиг-
нала звуковой частоты на выходе детектора.
7. Изменяя частоту модуляции, убедиться в измене-
нии частоты огибающей сигнала промежуточной частоты
и частоты выходного сигнала детектора.
8. Пользуясь данными табл. 51, построить амплитуд-
ную характеристику преобразователя и детектора в коор-
динатных осях (рис. 106).
156
9. Измерить постоянные составляющие напряжений в
трех точках схемы, занести результаты в табл. 52 и зари-
совать осциллограммы напряжений.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 39 кОм;
R2 = 2,4 кОм; R3 = 1 кОм; R4 = 33 кОм; Cl = С4 =
= 0,022 мкФ, С2 = 1000 пФ; СЗ = С6 = 680 пФ; С5 =
= 0,033 мкФ; С7 = С8 = 0,01 мкФ; VT1 — транзистор
КТ361А; VD1 и VD2 — диоды Д9 и КД103А, Л/—
фильтр Zl, L2 и L3— фильтр -Z4, перемычку.
2. Устанавливают на выходе ГН2 по измерителю вы-
хода ИВ стенда напряжение 10 В. Зажим ГН2 «—» под-
ключают к гнезду «—£к», а зажим «+»— к гнезду
XII.
3. Устанавливают на выходе ГРЧ сигнал частотой
415 кГц. Частоту ГРЧ измеряют частотомером ЧМ, для
чего переключают его тумблер «ЧМ-ГЗЧ» в положе-
ние «ЧМ» и «fx — fx — 465 кГ ц» — в положение
«Д—465 кГц», а переключатели — в положение
«100 кГц», ИВ — в положение «ЧМ». Вращая регулятор
«Частота» против часовой стрелки, устанавливают часто-
ту ГРЧ ниже 465 кГц на 50 кГц, при этом частота выход-
ного сигнала ГРЧ окажется равной 415 кГц. Следует
помнить, что гетеродинный частотомер показывает абсо-
лютное значение отклонения измеряемой частоты относи-
тельно 465 кГц. Признаком правильности установки час-
тоты выходного сигнала ГРЧ является то, что при не-
большом повороте регулятора «Частота» по часовой
стрелке показания индикатора частотомера уменьша-
ются.
4. Подключают ГРЧ к исследуемой схеме, для чего
его зажим «ГТ» соединяют с гнездом /, а зажим «JL» —
с гнездом Х2. На выходе ГРЧ по ИВ стенда устанавли-
вают напряжение 0,1—0,2 В. Для измерения выходного
напряжения ГРЧ переключатель ИВ устанавливают в по-
ложение «ГРЧ» (при этом предельное значение шкалы
составляет 1 В действующего значения).
5. Подключают вход осциллографа к гнезду XI, а вы-
вод «-L» — к гнезду Х4.
6. Вращая сердечник катушки L1, настраивают ре-
жекторный фильтр на промежуточную частоту. В резуль-
тате настройки последовательного контура L1C2 на час-
157
тоту 415 кГц напряжение этой частоты на базе транзис-
тора VT1 должно стать минимальным.
7. Переключают вход осциллографа в гнездо 3. Вра-
щая сердечник катушки L1, корректируют расстройку
контура L1C2 из-за отключения осциллографа и вновь
добиваются минимального напряжения промежуточной
частоты, но уже на коллекторе транзистора VT1. Отклю-
чают режекторный фильтр (извлекают конденсатор С2),
и, вращая сердечник катушки £2, добиваются макси-
мального напряжения промежуточной частоты на коллек-
торе транзистора VT1, что соответствует настройке кон-
тура на промежуточную частоту. Вновь устанавливают
конденсатор С2.
8. Переключают вход осциллографа в гнездо Х8 и,
вращая сердечники катушек L2 и L3, добиваются макси-
мального напряжения промежуточной частоты на вто-
ричном контуре. При этом расстройка первичного конту-
ра, вызванная отключением от него осциллографа, ока-
зывается скорректированной.
9. Устанавливают на выходе ГРЧ частоту сигнала
465 кГц. Подключают выход ГРЧ «ГН» к гнезду 1 иссле-
дуемой схемы, а зажим «ГЕТ» — к гнезду 2.
10. Для измерения сигнала промежуточной частоты
используют осциллограф. При этом удобно измерять
двойную амплитуду сигнала Ua4 — его полный размах.
Пересчет в действующее значение выполняют по фор-
муле Um = ивч шах /(2-V2).
11. Выходное напряжение детектора измеряют АВМ2
на пределах «1 В» и «0,5 В».
В работе исследуют две схемы амплитудных детекто-
ров: последовательную однотактную (схема 1) и с удвое-
нием напряжения (схема 2).
При сборке схемы 1 устанавливают только один диод
V D2, а гнезда для подключения конденсатора С7 зако-
рачивают перемычкой. Схему 2 собирают по рис. 103. Обе
схемы собирают сначала на германиевых, а затем на
кремниевых диодах.
12. Для наблюдения амплитудно-модулированных ко-
лебаний включают ГЗЧ и устанавливают по ЧМ стенда
на его выходе сигнал частотой 1000 Гц, для чего тумблер
«ЧМ-ГЗЧ» переключают в положение «ГЗЧ», переключа-
тель ИВ — в положение «ЧМ», ЧМ — в положение
«5 кГц», а переключатель ГЗЧ «Диапазон» — в положе-
ние «1 кГц», затем регулятором ГРЧ «Глубина моду-
ляции» устанавливают на выходе сигнал с коэффициен-
те
том модуляции 30—50 %, который рассчитывают по фор-
муле (47).
13. Изменяют частоту модулирующего сигнала пере-
ключателем «Диапазон» и регулятором «Частота» ГЗЧ.
14. Постоянные составляющие напряжений в схеме
измеряют АВМ2 на пределах измерения «10 В», «5 В»,
«1 В» и «0,5 В».
15. Осциллограммы напряжений строят одну под дру-
гой в одном и том же масштабе времени.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем вызвана необходимость преобразования частоты принимае-
мых сигналов?
2. Каковы достоинства супергетеродинного приема?
3. Почему промежуточная частота обычно меньше частоты при-
нимаемого сигнала?
4. Когда промежуточная частота выше частоты принимаемого сиг-
нала?
5. В чем особенность детектора, применяемого в исследуемой
схеме?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМЫ
АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ
Цель работы — изучение принципа получения
амплитудно-модулированных колебаний (рис. 107).
Пояснения. Радиосвязь осуществляется излучением в
пространство и последующим приемом радиочастотной
электромагнитной энергии. Для передачи информации
радиочастотный сигнал модулируют, изменяя один из его
параметров в соответствии с сигналом информации (зву-
ком, изображением и др.). Существует три вида модуля-
ции: амплитудная, частотная и фазовая. При амплитуд-
ной модуляции (AM) изменяется амплитуда радиочастот-
ного сигнала, при частотной (ЧМ) — его частота, а при
фазовой (ФМ) — фаза.
В данной работе рассматривается один из возможных
способов осуществления амплитудной модуляции. Ампли-
159
'min
Рис. 108
2Цзчтах
Рис. 109
тудно-модулированный сигнал показан на рис. 108, а.
Степень изменения амплитуды радиочастотного колеба-
ния определяется коэффициентом модуляции т, который
рассчитывают по формуле (47).
При отсутствии модуляции Umin=Uma* и, следователь-
но, т = 0. При максимально возможной глубине модуля-
ции t/min = 0, а т — 100 %. При модуляции с коэффи-
циентом т > 100 % происходит перемодуляция, при кото-
рой в течение некоторых интервалов времени информация
теряется, так как нет излучения. В радиовещании ампли-
тудную модуляцию с коэффициентом т, близким к 100 %,
не используют.
Спектральный состав AM-сигнала сложен. Так, при
модуляции синусоидальным сигналом частотой F ампли-
тудно-модулированное колебание состоит из трех немо-
дулированных колебаний (рис. 108,6), имеющих часто-
ты f0 (несущая частота), fo — F (нижняя боковая часто-
та) и f0 + F (верхняя боковая частота).
При модуляции сложным сигналом, спектр которого
лежит в пределах Fmin — Fmax, сигнал (рис. 108, в) состоит
из несущей частоты fo и двух боковых полос: верхней
(от fo + Fmjn ДО fo + Лпах) И нижней (от fo Fщах ДО
fo — /’min), так как каждый синусоидальный сигнал спек-
тра образует две симметрично расположенные относи-
тельно fo частоты: нижнюю и верхнюю боковые частоты.
Таким образом, при модуляции синусоидальным сигна-
лом полоса пропускания радиоканала должна быть не
менее 2F, а при модуляции сигналом сложного спек-
трального состава — 2Fmax-
Модуляция — процесс нелинейный, так как на вход
модулятора поступают два синусоидальных сигнала, час-
тоты которых fo и F, а на его выходе образуются три
радиочастотных колебания, имеющих частоты fo, fo — F
и fo + F.
Для получения амплитудно-модулированных колеба-
ний модулятор передатчика должен работать в режиме
колебаний второго рода или близком к нему. В этом слу-
чае модулирующий сигнал звуковой частоты управляет
коэффициентом усиления радиочастотного сигнала, а в
выходной цепи каскада появляются импульсы радиочас-
тотного тока, амплитуда которых изменяется в соответ-
ствии с модулирующим сигналом. Нагрузочный контур,
настроенный на несущую частоту, выделяет радиочастот-
ные колебания, также промодулированные по амплитуде.
Схема получения амплитудно-модулированного сиг-
161
нала (см. рис. 107) состоит из модулятора на транзисто-
ре VT1 и фазоинверсного каскада на транзисторе VT2.
Сигнал радиочастоты подается на базу транзистора VT1
через разделительный конденсатор С1, а сигнал ^звуковой
частоты — не его эмиттер через разделительный конден-
сатор СЗ. Нагрузкой каскада служит одиночный колеба-
тельный контур, настроенный на несущую частоту.
Под действием сигнала звуковой частоты коэффици-
ент усиления модулятора изменяется, что видно на моду-
ляционной характеристике (рис. 109), которая показыва-
ет зависимость радиочастотного напряжения на кол-
лекторе транзистора модулятора от напряжения U3 на
его эмиттере. Модуляционная характеристика позволяет
определить рабочую точку А (р. т) каскада по постоян-
ному току, т. е. напряжение на эмиттере транзистора при
отсутствии входного сигнала, а также максимальный
размах модулирующего сигнала.
Рабочая точка модулятора характеризуется постоян-
ным напряжением на эмиттере U9o и средним напряже-
нием радиочастотного сигнала Ц>чо. Минимальная и мак-
симальная амплитуды радиочастотного сигнала опреде-
ляются границами линейного участка модуляционной ха-
рактеристики £7p4min и t/рчтах. Двойной размах модули-
рующего сигнала определяется как проекция линейного
участка характеристики на ось абсцисс, т. е. составля-
ет 2(7ЗЧтах.
Колебания через разделительный конденсатор С4
поступают на фазоинверсный каскад, выходные примерно
равные и противофазные напряжения которого могут слу-
жить для возбуждения двухтактного выходного каскада
передатчика.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 53 и 54 для записи параметров
модуляционной характеристики и режимов транзисторов
по постоянному току, а также координатные оси
(рис. 110) (масштаб по осям: U3 — в 1 см 0,1 В, U™ —
в 1 см 5 В).
2. Зарисовать схему исследуемого модулятора
(см. рис. 107) и собрать ее (без фазоинверсного каска-
да), пользуясь графическими обозначениями на сменной
панели 87Л-01/25.
3. Отрегулировать коллекторный контур, наблюдать
амплитудно-модулированный сигнал, снять и зарисовать
162
Таблица 53
Г нездо XI ХЗ Х4 Х6 Х7 Х8 . "~ЕК
Напряжение, В
осциллограммы напряжения на коллекторе транзисто-
ра VT1 (гнездо ХЗ) при синхронизации осциллографа
радиочастотным сигналом и сигналом звуковой частоты.
4. Зарисовать осциллограммы напряжения на коллек-
торе транзистора VT1 при перемодуляции и импульсной
модуляции.
5. Снять модуляционную характеристику (см.
рис. 109), занося результаты измерений в табл. 53, и по-
строить ее в координатных осях (см. рис. ПО). Опреде-
лить {7рчппп> £7рч шах» иЭо и mmax.
6. Собрать фазоинверсный каскад и наблюдать
АМ-сигналы на его выходах.
7. Измерить режимы транзисторов по постоянному
току и занести результаты измерений в табл. 54.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 82 кОм;
Я2 = 2,4 кОм; ЯЗ=510 Ом; R4 = 20 кОм; R5 =
= 5,1 кОм; R6 = 1,6 кОм; R7 = 1,2 кОм; С1 = 0,01 мкФ;
С2 = 510 пФ; СЗ = 20 мкФ; С4 = 0,1 мкФ; С5 = С6 =
= 0,022 мкФ; L1 — фильтр Z/; VT1 и VT2 — транзис-
торы КТ361А.
2. При сборке схемы модулятора используют: Rl, R2,
R3, Cl, С2, СЗ, L1 и VT1.
3. Устанавливают на выходе ГН2 по ИВ напряжение
10 В. Зажим ГН2 «—» соединяют с гнездом «—Ек», а
зажим «+» — с гнездом ХЮ.
4. Устанавливают на выходе ГРЧ регулятором «Час-
тота» 465 кГц. Измеряют частоту ГРЧ частотомером ЧМ,
для чего тумблеры «fx — fx — 465 кГц» переключают в
положение «/%— 465 кГц», «ЧМ-ГЗЧ» — в положение
163
«ЧМ», переключатель ЧМ — в положение «100 кГц»,
а ИВ — в положение «ЧМ». Устанавливают регулято-
ром ГРЧ «Амплитуда» выходное напряжение 100 мВ,
для чего переключатель ИВ переводят в положение
«ГРЧ» (выходное напряжение ГРЧ измеряют на пределе
1 В действующего значения). Подключают зажим ГРЧ
«ГН» к гнезду 1 исследуемой схемы, а зажим «-L» —
к гнезду Х2.
5. Подключают вход осциллографа к гнезду ХЗ, а вы-
вод «J_» — к гнезду Х5.
6. Вращая сердечник катушки L1, добиваются мак-
симального переменного напряжения на коллекторе
транзистора VT1. Контур L1C2 при этом будет настроен
на частоту 465 кГц. Следует помнить, что параллельно
контуру L1C2 действует большая суммарная емкость
соединительного кабеля и входа осциллографа, поэтому
при отключении осциллографа настройка контура нару-
шается.
7. Переводят переключатель ГЗЧ «Диапазон» в поло-
жение «1 кГц» и, вращая регулятор «Частота», уста-
навливают на выходе ГЗЧ частоту сигнала 1 кГц. Час-
тоту выходного сигнала измеряют частотомером ЧМ,
для чего его переключатель переводят в положение
«5 кГц», тумблер «ЧМ-ГЗЧ» — в положение «ГЗЧ», а
переключатель ИВ — в положение «ЧМ». Затем повора-
чивают регулятор ГЗЧ «Амплитуда» до упора против
часовой стрелки, что соответствует минимальному на-
пряжению на выходе ГЗЧ.
8. Подключают зажим ГЗЧ «1:1» к гнезду 2 иссле-
дуемой схемы, зажим «_1_» подключать не нужно, так
как внутри стенда он соединен с аналогичным зажимом
ГРЧ. Вращая регулятор ГЗЧ «Амплитуда», получают на
экране осциллографа изображение AAf-сигнала. При
этом следует убедиться, что глубина модуляции опреде-
ляется амплитудой модулирующего сигнала, а частота
огибающей равна его частоте.
9. Отключив ГЗЧ, подключают к гнезду 2 исследуе-
мой схемы зажим ГПИ «_ГТ_» и наблюдают на экране
осциллографа модулированный сигнал, который необ-
ходимо растянуть на всю развертку, следя за измене-
нием амплитуды колебаний на его фронте и срезе.
10. Отключают ГПИ, устанавливают регуляторы ГН1
«Грубо и «Точно» в крайнее по часовой стрелке поло-
жение, что соответствует максимальному напряжению
164
на его выходе для интервала регулирования «О 4- +
4-0,5 В». Зажим ГН1 «+» подключают к гнезду Х5, а
зажим «—» — к гнезду Х4. Выходное напряжение ГН1
измеряют ИВ стенда, для чего его переключатель уста-
навливают в положение «ГШ 1 В». Затем снимают моду-
ляционную характеристику при отрицательных напряже-
ниях на эмиттере транзистора VT1.
11. Выходное напряжение модулятора измеряют с
помощью осциллографа (двойную амплитуду напряже-
ния- на коллекторе транзистора VT1). Выходное напря-
жение ГРЧ должно быть таким, чтобы при нулевом на-
пряжении на эмиттере транзистора VT1 двойная ампли-
туда выходного напряжения модулятора составляла
5—8 В. Для снятия второго участка модуляционной
характеристики (при положительном напряжении на
эмиттере транзистора VT1) зажим ГН1 «+» переклю-
чают в гнездо Х4, а зажим «—» — в гнездо Х5.
12. При сборке фазоинверсного каскада дополнитель-
но используют съемные элементы R4, R5, R6, R7, С4,
С5, С6 и VT2. Выход ГЗЧ «1:1» подключают к гнезду 2
и наблюдают амплитудно-модулированные колебания,
подключая вход осциллографа к гнездам 3 и 4.
13. Режимы транзисторов по постоянному току изме-
ряют при выключенных ГРЧ и ГЗЧ с помощью АВМ2
на пределах «10 В», «5 В», «1 В», «0,5 В».
? КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего модулируют передаваемый радиочастотный сигнал?
2. Каковы принципы, достоинства и недостатки амплитудной мо-
дуляции?
3. Какую полосу частот занимает AM-сигнал при модуляции
синусоидальным сигналом и сигналом сложной формы?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА
ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы — изучение принципа действия ге-
нератора пилообразного напряжения со следящей связью
(рис. 111).
Пояснения. Генератор пилообразного, или линейно
изменяющегося, напряжения служит для формирования
165
Рис. Ill
Рис. 112
Рис. 113
периодической последовательности импульсов пилообраз-
ной формы. Временная диаграмма выходного сигнала
генератора линейно нарастающего отрицательного напря-
жения показана на рис. 112, а. Этот сигнал характери-
зуется следующими основными параметрами: длитель-
ностью рабочего Гр и обратного Го хода, периодом Т=
166
==7’р + 7’о и частотой f=l/T следования импульсов, а
также амплитудой пилообразного напряжения U„B. Ос-
новным требованием, предъявляемым к пилообразному
напряжению, является линейность его изменения во вре-
мя рабочего хода, так как только линейное напряжение
позволяет получить, например, постоянную скорость раз-
вертки электронного луча в осциллографе.
В простейшем случае (рис. 112,6) пилообразное
напряжение формируется при заряде конденсатора С
от источника постоянного напряжения Е через резистор R
и периодическом его разряде при замыкании ключа К.
Выходное напряжение такого генератора недостаточно
линeйнoJ так как конденсатор С заряжается током
(Е—Uc)/R, уменьшающимся по мере заряда. Ток
и напряжение заряда конденсатора определяют по фор-
мулам I с= Ee~t/x / R\ Uc= E(l—e~t/x), где е«2,7 —
основание натурального логарифма, t — время, т= RC —
постоянная времени зарядной цепи.
Кривые, по которым изменяются ток заряда и напря-
жение конденсатора, называют экспонентами (рис. 112, в).
Для получения строго линейного пилообразного на-
пряжения необходимо заряжать конденсатор током, по-
стоянным в течение всего времени заряда. Так, заряд
q конденсатора и напряжение U на его электродах свя-
заны между собой следующим соотношением:
q = CU, (50)
где С — емкость конденсатора.
Разделив левую и правую части формулы (50) на
время /, перепишем ее в приращениях:
bq/bt=CbU/bt.
Левая часть уравнения представляет собой ток заря-
да, а правая — произведение емкости конденсатора на
скорость изменения его напряжения, т. е.
/с = СД^/Д/. (51)
Из формулы (51) следует, что напряжение конденса-
тора будет изменяться строго линейно, если за каждый
равный интервал времени Д/ оно изменится на одну и ту
же величину Д(7, т. е. необходимо, чтобы ДС7/Д^= const.
Это возможно в том случае, если ток заряда конденсато-
ра не изменяется, т. е. /с= const. Такой принцип полу-
чения линейно изменяющегося напряжения используют
167
в большинстве генераторов пилообразного напряжения.
В данной работе исследуется генератор пилообразного
напряжения со следящей связью (см. рис. 111). Рассмот-
рим его работу начиная с момента, когда закончится
импульс управления и конденсатор СЗ полностью разря-
дился током разряда /р через насыщенный транзистор
VT1. Этому моменту соответствует точка а на временных
диаграммах, показанных на рис. 113, а—д.
Сразу после момента а транзистор VT1 закроется и
начнется заряд конденсатора СЗ током /3, в результате
чего напряжение на его верхнем электроде увеличится
(рис. 113, г). Некоторое время (интервал ab — рис. 113, д)
транзистор VT2 будет закрыт, так как напряжение на
его эмиттере, вызванное током подзаряда конденсатора
С2, частично разрядившегося при формировании преды-
дущего рабочего хода, превышает напряжение (7СЗ на
его базе.
В момент b напряжение UC3 станет больше напряже-
ния на резисторе R3, транзистор VT2 откроется и перей-
дет в активный режим, при котором напряжение на его
эмиттере повторяет напряжение на конденсаторе СЗ.
Выходное напряжение схемы суммируется с напря-
жением заряженного почти до напряжения источника
Ек конденсатора С2, поэтому напряжение в общей для
диода VD1, резистора R2 и конденсатора С2 точке схемы
становится больше напряжения Ек на значение выход-
ного напряжения. Диод VD1 закроется и в течение
всего времени формирования линейно нарастающего от-
рицательного напряжения будет закрыт. При этом кон-
денсатор СЗ заряжается по цепи: +ЕК (корпус), СЗ,
R2, С2, коллектор—эмиттер VT2, —Ек. Ток заряда кон-
денсатора СЗ почти не изменяется, так как напряжение
на верхнем выводе резистора R2 следит за напряжением
Uсз на его нижнем выводе, т. е. напряжение на рези-
сторе R2 в течение всего времени формирования также
не изменяется. Следовательно, конденсатор СЗ заряжает-
ся постоянным током, а напряжение на нем нарастает
по линейному закону.
Некоторое снижение напряжения на резисторе R2 и
тока заряда 13 все же происходит из-за частичного разря-
да конденсатора С2 током заряда конденсатора СЗ. Ем-
кость конденсатора СЗ меньше емкости конденсатора С2,
который поэтому разряжается незначительно и не влияет
на линейность выходного напряжения генератора.
В момент с (рис. 113, а) очередной импульс управ-
168
ления откроет транзистор VT1 до насыщения (см. рис. 111)
и конденсатор СЗ быстро разрядится через него почти
до нуля, т. е. будет сформирован обратный ход пилооб-
разного напряжения. При этом конденсатор С2 подзаря-
дится до первоначального напряжения по цепи: +£к
(корпус), R3, С2, VD1, —Ек. Чем меньше емкость кон-
денсатора С2, тем быстрее он восстановит заряд.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 55 и 56 для записи оптимальных
частот импульсов управления и постоянных напряжений
в схеме.
Таблица 56
Гнездо
XI Х9 ХЮ *—Ек»
Напряжение, В
2. Зарисовать электрическую схему генератора пило-
образного напряжения со следящей связью (см. рис. 111)
и собрать ее, пользуясь графическими обозначениями
на сменной панели 87Л-01/26.
3. Измерить частоту следования импульсов управле-
ния для параметров схемы, приведенных в табл. 55,
и занести результаты измерений в таблицу.
4. Наблюдать и зарисовать осциллограммы напряже-
ний в гнездах XI, Х9, ХЮ и в точке, общей для резисто-
ра R2, диода VD1 и конденсатора С2.
5. Наблюдать неоптимальное соотношение между па-
раметрами-зарядной цепи и частотой следования импуль-
сов управления. Зарисовать осциллограммы напряжений.
6. Измерить постоянные составляющие напряжений
в гнездах схемы, указанных в табл. 56, и занести резуль-
169
тэты в эту таблицу. Указать на осциллограммах уровни
постоянных составляющих.
7. Наблюдать работу генератора без конденсатора
С2, зарисовать временные диаграммы и сравнить их с
временными диаграммами, снятыми в полной схеме гене-
ратора.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 7,5 кОм;
Я2 = 20, 33, 51, 82 кОм; /?3=2,4кОм; С1 = 0,1 мкФ,
02=50 мкФ, 03= 1000 пФ, 0,01 и 0,1 мкФ; VD1 — диод
КДЮЗА; VT1 и VT2 — транзисторы КТ361А; переходник
/73; две перемычки.
2. Устанавливают на выходе ГН2 напряжение 10 В,
которое измеряют ИВ стенда, переведя его переключа-
тель в положение «ГН2 25 В». Зажим ГН2 «—» подклю-
чают к гнезду «—Ок»» а зажим «+» — к гнезду XI2.
3. Переводят переключатель ГПИ «Диапазон» в по-
ложение «100 кГц», а регуляторы «Длительность» и «Ам-
плитуда» поворачивают по часовой стрелке до упора, что
соответствует максимальным длительности и амплитуде
выходных импульсов ГПИ. Зажим ГПИ «ЦТ» подклю-
чают к гнезду 1 исследуемой схемы, а зажим «X» —
к гнезду Х2.
4. Подключают вход осциллографа к гнезду 2, а вы-
вод «X» — к гнезду XII.
5. Изменяют регулятором ГЗЧ «Частота» частоту
выходных импульсов ГПИ так, чтобы на выходе схемы
появилось пилообразное напряжение неискаженной фор-
мы, амплитуда которого равна напряжению Е^. Для из-
мерения частоты следования импульсов управления тум-
блер «ЧМ-ГЗЧ» переключают в положение «ГЗЧ», пере-
ключатель ИВ — в положение «ЧМ», переключатель
ЧМ — сначала в положение «100 кГц», а затем в поло-
жение, соответствующее измеряемой частоте.
6. Для наблюдения осциллограммы в точке соеди-
нения резистора R2, диода VD1 и конденсатора С2 вклю-
чают конденсатор С2 через переходник /73 и подключают
осциллограф к соответствующему гнезду переходника.
7. Для измерения постоянных составляющих напря-
жений в схеме используют АВМ2 на пределах измерения
«10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В». Эти измерения выполняют
при любом из режимов, заданных табл. 55.
170
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
•
1. Каким током должен заряжаться конденсатор, чтобы напряже-
ние увеличилось строго линейно?
2. Какую роль в исследуемой схеме выполняет транзистор VT2?
3. Каково значение конденсатора С2?
4. Как определяют время, в течение которого конденсатор пол-
ностью заряжается через резистор?
5. Где применяют линейно изменяющееся напряжение?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
МУЛЬТИВИБРАТОРА
Цель работы — изучение принципа действия
мультивибратора, работающего в автоколебательном ре-
жиме; наблюдение его работы в режимах синхронизации
и деления частоты (рис. 114).
Пояснения. Мультивибратор представляет собой им-
пульсный автогенератор и предназначен для генерации
периодической импульсной последовательности. Форма
выходных импульсов мультивибратора близка к прямоу-
гольной, а скважность находится в пределах от 2 до 20.
Для таких генераторов характерно чередование интер-
валов времени, когда напряжение на выводах транзисто-
ров изменяется медленно или не изменяется вовсе, с
моментами лавинообразного и быстрого его изменения —
перепадами, которые на экране осциллографа наблюда-
ются как разрывы.
Рассмотрим работу мультивибратора в автоколеба-
тельном режиме (рис. 115, а—г). Электрическое состояние
схемы, соответствующее моменту а, через определенный
промежуток времени повторяется, что свидетельствует
об автоколебательном характере процессов в мультиви-
браторе.
В момент а транзистор VT1 открыт (см. рис. 114),
насыщен и напряжение L/kvti на его коллекторе мало.
При этом конденсатор С2 разряжен почти до нуля, а
конденсатор С4 заряжен почти до напряжения Ек источ-
ника, причем его электрод, подключенный к базе транзи-
171
Рис. 115
Рис. 116
стора VT1, заряжен положительно. Транзистор VT2
закрыт, напряжение на его коллекторе близко к напря-
жению источника Ек- Напряжение на базе VТ2 прибли-
жается к нулю.
Сразу же вслед за моментом а напряжение на базе
транзистора VT2 становится отрицательным, так как
завершается разряд конденсатора С2 через насыщенный
транзистор VT1, источник питания Ек и резистор R2-
Появляется ток базы транзистора VT2, он начинает
открываться. Напряжение на его коллекторе уменьшает-
ся из-за падения напряжения на резисторе R4, вслед-
172
ствие чего начинает закрываться транзистор VT1, так как
напряжение на его базе также уменьшается. При этом
напряжение на коллекторе транзистора VT1 увеличивает-
ся, что приводит к увеличению напряжения на базе тран-
зистора VT2 и увеличению его базового тока /Б2, проходя-
щего по цепи: 4-£к (корпус), эмиттер— база транзистора
VT2, параллельно включенные резисторы R1 и R2. В ре-
зультате транзистор VT2 переходит в насыщение и на-
пряжение на его коллекторе уменьшается до С\эут2пйп.
К базе транзистора VT1 через насыщенный транзистор
VT2 подключается заряженный почти до напряжения
источника £к конденсатор С4, и транзистор VT1 закры-
вается.
Процесс переключения мультивибратора в новое вре-
менно устойчивое состояние происходит лавинообразно и
завершается в момент b (см. рис. 115, а — г).
В интервале времени Ьс в схеме происходят следую-
щие процессы:
напряжение на коллекторе транзистора VT1 сначала
увеличивается по экспоненте, так как ток заряда /3 —
конденсатора С2 создает падение напряжения на резисто-
ре R1, уменьшающееся по мере заряда, а затем по окон-
чании заряда коллекторное напряжение транзистора VT1
становится близким к напряжению источника Ек;
напряжение (Укэутгпип на коллекторе транзистора VT2
мало;
напряжение на базе транзистора VT1 положительное
и уменьшается по экспоненте в соответствии с разрядом
конденсатора С4 током /р по цепи: +С4, R3, —Ек, 4-£к
(корпус), насыщенный VT2, —С4\
напряжение на базе транзистора VT2 сначала увели-
чивается (точка b на рис. 115, а), а затем уменьшается
по экспоненте до уровня, определяемого током, прохо-
дящим через резистор R2. Выброс и экспоненциальный
спад напряжения объясняются тем, что ток заряда кон-
денсатора С2 через переход эмиттер — база транзистора
VT2 сразу же вслед за моментом а близок к току кол-
лектора транзистора VT1 в режиме насыщения, а затем по
мере заряда конденсатора С2 этот ток уменьшается по экс-
поненте, при этом одновременно уменьшается напряжение
на эмиттер ном переходе транзистора VT2;
по окончании заряда конденсатора С2 ток базы тран-
зистора VT2 определяется сопротивлением резистора
R2\ этот ток должен быть достаточным для удержания
транзистора VT2 в насыщении.
173
В момент с (см. рис. 115, в) конденсатор С4 разря-
жается до нуля и начинается процесс опрокидывания
схемы в первое временно устойчивое состояние. При этом
появляются токи базы и коллектора транзистора VT1,
уменьшается напряжение на его коллекторе, он открыва-
ется и переходит в насыщение, а конденсатор С4 заря-
жается через эмиттерный переход транзистора VT1. Вре-
менно устойчивое состояние длится до момента е (см.
рис. 115, г), пока конденсатор С2 не разрядится до нуля.
Таким образом, электрическое состояние мультивибрато-
ра в момент е такое же, как в момент а, т. е. в схеме
происходит автоколебательный процесс. Длительности
импульсов мультивибратора
ти1«0,7ЯЗС4; ти2«0,7Я2С2,
а частота и период их следования
f = 1 /[ 0,7(R3C4+R2C2)]; (52
T=0,7(R3C4 + R2C2). (53
Если номинальные значения времязадающих элемен-
тов схемы попарно одинаковы, т. е. R2— R3= R и С2=
=С4 = С, мультивибратор становится симметричным г
генерирует импульсы со скважностью 2. Временные пара
метры выходного сигнала симметричного мультивибрато
ра определяют по формулам
ти«0,7ЯС; Т«1,4/?С; f= 1/(1,4/?С).
Длительность фронтов отрицательных перепадов н;
коллекторах транзисторов определяют по формулам
Тф1 = 2,37?/С2; тф2=2,ЗЯ4С4.
Мультивибратор хорошо синхронизируется импульса
ми внешнего генератора, частота которых несколько вы
ше частоты свободных колебаний (рис. 116, а, б). В ав
токолебательном режиме транзистор открывается в мс
мент Ь. Синхроимпульс открывает транзистор нескольк
раньше — в момент а. При этом схема принудительн
переходит во второе временно устойчивое состояние
при котором транзистор VT1 открыт и насыщен, а траь
зистор VT2 закрыт. Продолжительность этого состояни
определяется постоянной цепи разряда конденсатор
С2 через резистор R2. Затем схема возвращается в пер
вое временно устойчивое состояние. При очередном и»
пульсе синхронизации процесс повторяется. Таким обрг
зом, стабильность частоты колебаний мультивибратор
174
определяется стабильностью частоты синхроимпульсов.
Мультивибратор способен работать в режиме деления
частоты (рис. 116,в, г). На базу транзистора VT1 пода-
ется импульсная последовательность £/вх, частота которой
в несколько раз выше частоты свободных колебаний.
Амплитуду импульсов подбирают так, чтобы прину-
дительное опрокидывание схемы происходило под дей-
ствием второго, третьего, четвертого импульса и т. д.
Соответственно частота выходного сигнала будет ниже
частоты входной импульсной последовательности £7ВХ
в два, три, четыре раза и т. д.
Мультивибратор работает устойчиво при коэффициен-
те деления менее 10.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 57 и 58 для записи результатов
измерений, расчетов и режимов по постоянному току.
Таблица 57
Емкость конденса-
торов С2 = С4
1000 пФ
0,01 мкФ
0,1 мкФ
Сопротивление
резисторов R2 = R3,
кОм
33 51
33
Период следова- измеренный
ния импульсов Т, ------------
мс расчетный
Частота следова-
ния импульсов f,
кГц
измеренная
расчетная
Таблица 58
Гнездо
Х2
Х4
К:
Напряжение, В
2. Зарисовать электрическую схему исследуемого
мультивибратора (см. рис. 114) и собрать ее, пользуясь
графическими обозначениями на сменной панели 87Л-
01/27.
3. Измерить временные параметры выходного сигнала
мультивибратора для приведенных в табл. 57 номиналов
175
элементов схемы и занести результаты измерений в эту
таблицу. Рассчитать эти же параметры схемы, пользу-
ясь формулами (52) и (53), занести результаты расчетов
в табл. 57 и сравнить их с измеренными.
4. Измерить постоянные составляющие напряжений
на выводах транзисторов мультивибратора в автоколеба-
тельном режиме и занести результаты в табл. 58.
5. Наблюдать и зарисовать осциллограммы напряже-
ний в гнездах XI, ХЗ, Х4, Х5 и 3, а также отметить го-
ризонтальными линиями уровни постоянных составляю-
щих напряжений.
6. Наблюдать работу мультивибратора в режимах
синхронизации и деления частоты. Зарисовать осцилло-
граммы напряжений, действующих на базах транзис-
торов, в едином масштабе времени. Убедиться, что
изменение времязадающих элементов цепей в определен-
ных пределах не нарушает синхронизацию.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = R4 =
=2 кОм; /?2 = 33, 51 и 100 кОм (переменный); R3 = 51 и
33 кОм; С7 = С2 = 0,022 мкФ; 02 = 04=1000 пФ, 0,01 и
0,1 мкФ; 05 = 0,033 мкФ; VT1 и VT2 — транзисторы
КТ361А, перемычку.
2. Устанавливают на выходе ГН2 по ИВ стенда на-
пряжение 10 В, для измерения которого переключатель
ИВ переводят в положение «ГН2 25 В». Зажим ГН2 «—»
подключают к гнезду «—Ек», а зажим «+» — к гнезду
Х9.
3. Для измерения временных параметров колебаний
мультивибратора вход осциллографа подключают к гнез-
ду 3, а вывод «_1_» — к гнезду ХР.
4. Для измерения постоянных составляющих напря-
жений в схеме используют АВМ2 на пределах «10 В»,
«5 В», «1 В» и «0,5 В».
5. Для наблюдения осциллограмм используют откры-
тый вход осциллографа.
6. Для синхронизации мультивибратора используют
ГПИ стенда и съемные элементы R2 = R3= 51 кОм,
С2— 04 = 0,01 мкФ. Частоту синхроимпульсов устанавли-
вают 2 кГц. Для ее измерения используют ЧМ стенда,
переключив тумблер «ЧМ-ГЗЧ» в положение «ЧМ», а
переключатель ЧМ — в положение «10 кГц». Переклю-
чатели ГЗЧ и ГПИ «Диапазон» устанавливают в положе-
ние «10 кГц». Частоту синхроимпульсов подбирают ре-
176
гулятором ГЗЧ «Частота». Регуляторы ГПИ «Длитель-
ность» и «Амплитуда» поворачивают по часовой стрелке
до упора, что соответствует максимальной длительности
синхроимпульсов для этого диапазона и максимальной
амплитуде. Зажим ГПИ «1_Г» подключают к гнезду 2,
а зажим «±» — к гнезду Х2.
7. Для наблюдения эффективности синхронизации
устанавливают резистор ^2=100 кОм (переменный).
Сняв импульс синхронизации, регулируют сопротивление
переменного резистора R2 до получения импульсной
последовательности со скважностью 2. Затем вводят
синхронизацию и убеждаются, что при небольшом пово-
роте движка резистора R2 .синхронизация сохраняется.
Уменьшая до нуля амплитуду синхроимпульсов, убежда-
ются, что мультивибратор возвращается в автоколеба-
тельный режим.
8. Для наблюдения режима деления частоты увели-
чивают частоту синхроимпульсов и сравнивают получен-
ную осциллограмму с временной диаграммой, показанной
на рис. 116,г. Наблюдают деление частоты на 2, 3, 4
и т. д.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каково назначение мультивибратора?
2. Какие элементы схемы мультивибратора определяют времен-
ные параметры его выходного сигнала?
3. Как регулируют частоту и скважность импульсной последо-
вательности на выходе мультивибратора?
4. Какова максимальная скважность выходного сигнала мульти-
вибратора?
5. Поясните процессы синхронизации и деления частоты.
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРА
Цель работы — изучение принципа действия
симметричного триггера со счетным входом в режиме
деления частоты (рис. 117).
Пояснения. Триггерами называют электронные уст-
ройства, обладающие двумя устойчивыми состояниями,
7—1346
177
Рис. 117
Рис. 118
что обусловливает их использование в качестве элемен-
тов памяти. В первом устойчивом состоянии триггере
транзистор VII открыт и насыщен, напряжение на его
коллекторе близко к нулю, а напряжение на базе тран-
зистора VT2 положительное; следовательно, этот тран-
зистор закрыт и напряжение на его коллекторе близко
к Ек- Во втором устойчивом состоянии, наоборот, тран-
зистор VT2 открыт и насыщен, а транзистор VT1 за-
крыт.
Насыщение транзистора VT1 в первом устойчивом
178
состоянии обеспечивается его током базы, состоящим
из двух токов, один из которых /отп (отпирающий) про-
ходит по цепи: 4-Ек, корпус, эмиттер — база транзистора
VT1, резисторы R6 и Rs, —Ек- Другой ток — запираю-
щий /зап — обеспечивается источником напряжения сме-
щения -1- ЕСм и проходит по цепи: -|-Есм, резистор R3,
база — эмиттер транзистора VT1, корпус, — Есм. Для
того чтобы транзистор был открыт и насыщен, необхо-
димо, чтобы отпирающий ток был больше запирающего.
Открытое и насыщенное состояние транзистора VT1
возможно лишь в том случае, если транзистор VT2 за-
крыт положительным напряжением на его базе, поступа-
ющим с делителя R4R7 от источника Н-ЕСм. Напряжение,
запирающее транзистор VT2, не компенсируется значи-
тельно меньшим отпирающим напряжением, поступаю-
щим с коллектора открытого и насыщенного транзистора
VT1.
Для переключения триггера во второе устойчивое
состояние необходимо воздействовать на него одним из
трех способов:
подать на базу транзистора VT1 импульс положитель-
ной полярности, который его закроет, вследствие чего
откроется транзистор VT2;
подать на базу транзистора VT2 импульс отрицатель-
ной полярности, который его откроет, вследствие чего за-
кроется транзистор VTT,
подать одновременно положительный импульс на базу
транзистора VT1 и отрицательный на базу транзистора
VT2.
Пусть на базу транзистора VT1 поступит положитель-
ный импульс, амплитуда которого достаточна для его
закрытия. При этом на коллекторе транзистора VT1 поя-
вится отрицательный перепад напряжения, в результате
чего на базу транзистора VT2 через конденсатор С2 по-
ступит короткий отрицательный импульс и откроет его.
Напряжение на коллекторе транзистора VT2 уменьшит-
ся, соответственно уменьшится отпирающий ток базы
транзистора VT1 и увеличится напряжение на его коллек-
торе. Процесс переключения происходит лавинообразно
и завершается переходом триггера во второе устойчивое
состояние.
Цепь коллекторного счетного запуска, при котором
триггер переключается каждым входным импульсом, со-
стоит из конденсатора С1, резистора RJ и диодов VD1
и VD4. Конденсатор С1 разделяет по постоянному току
7*г
179
источник входной импульсной последовательности и триг-
гер, а также может служить конденсатором дифференци-
рующей цепи, пропускающей на вход триггера только
фронты входных импульсов. Резистор R1 образует цепь
разряда конденсатора С1 в интервалы времени между
входными импульсами и одновременно ' фиксирует на
уровне — £к потенциал общей точки диодов VD1 и VD4.
Временные диаграммы триггера, работающего в ре-
жиме коллекторного счетного запуска, показаны на рис.
118, а — е.
Пусть к моменту а появления входного импульса
транзистор VT1 открыт, а транзистор VT2 закрыт. Диод
VD1 при этом закрыт напряжением, близким к напря-
жению источника £к (см. рис. 117 и рис. 118, а — д),
так как на его p-область через резистор R1 поступает
напряжение —£к, а n-область через насыщенный тран-
зистор VT1 соединена с корпусом. Следовательно, вход-
ной импульс, имеющий амплитуду, меньшую напряжения
источника £к, через диод VD1 не пройдет. Диод VD4
также закрыт, но значительно меньшим напряжением,
действующим на резисторе R8. Так как обычно R8<^R7,
то URs<^Ek, поэтому входной импульс, амплитуда которо-
го превышает напряжение t7R8, пройдет через диод VD4.
Этот импульс поступает через конденсатор С4 на базу
транзистора VT1 и закрывает его, что приводит к увели-
чению напряжения на коллекторе этого транзистора.
В результате открывается транзистор VT2. К моменту
b опрокидывание схемы во второе устойчивое состояние
завершается.
Выброс и экспоненциальный спад напряжения на базе
транзистора VT1 объясняются подключением к ней заря-
женного конденсатора С4, который перезаряжается через
насыщенный транзистор VT2 до запирающего напряже-
ния 4-£см.
Следующий входной импульс поступает через диод
VD1 на базу транзистора VT2, закрывает его, и схема
возвращается в первое устойчивое состояние. Неболь-
шой выброс отрицательного напряжения в момент d на
базе транзистора VT1 и последующий его экспоненциаль-
ный спад свидетельствуют о заряде конденсатора С4
током базы транзистора VT1 (в это время резистор R6
шунтируется заряженным конденсатором С4 и постоянная
цепи заряда в момент d определяется только сопротив-
лением резистора R8).
Схема базового счетного запуска состоит из диодов
180
VD2 и VD3, разделительного конденсатора СЗ, а также
резистора R5, образующего цепь разряда конденсатора
СЗ и фиксирующего нулевой потенциал общей точки
диодов VD2 и VD3. В отличие от схемы коллекторного
запуска в этой схеме только один диод (подключенный
к базе закрытого транзистора) закрыт небольшим поло-
жительным напряжением, а другой открыт, но прямой
ток через него невелик. Входные импульсы при базовом
запуске могут иметь значительно меньшую амплитуду,
чем при коллекторном. При счетном запуске триггера
частота импульсной последовательности делится на 2.
Так, продифференцировав коллекторное напряжение лю-
бого транзистора, можно убедиться, что частота положи-
тельных импульсов уменьшилась в два раза (см. рис.
118, е). Эти импульсы могут быть использованы для
запуска аналогичного триггера, на выходе которого часто-
та положительных импульсов будет еще вдвое меньше,
и т. д. Таким образом, коэффициент деления частоты
схемы, состоящей из п последовательно включенных
триггеров, будет равен 2я.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 59 для записи напряжений на
выводах транзисторов триггера в статическом режиме.
Таблица 59
Характеристика Транзистор
VT1 VT2
коллектор база коллектор база
Напряжение, В
Состояние
Таблица 60
Транзистор
Характеристика VT1 VT2
коллектор база коллектор база
Напряжение, В
181
1. В графе «Состояние» для открытого транзистора
записать «Открыт», для закрытого — «Закрыт».
2. Вычертить табл. 60 для записи средних значений
напряжений на выводах транзисторов триггера, работаю-
щего в режиме деления частоты.
3. Зарисовать электрическую схему исследуемого
триггера (см. рис. 117).
4. Собрать схему триггера без цепей запуска, пользу-
ясь графическими обозначениями на сменной панели
87Л-01/28, убедиться в устойчивости двух его состояний,
измерить постоянные напряжения на выводах транзисто-
ров и занести результаты в табл. 59, указав знак напряже-
ния относительно корпуса.
5. Собрать схему коллекторного счетного запуска и
наблюдать работу триггера в режиме деления частоты.
Измерить параметры запускающих импульсов и напря-
жение коллекторного питания, при котором триггер ра-
ботает устойчиво. Построить осциллограммы в едином
масштабе времени относительно линий нулевого потенци-
ала.
6. Собрать схему базового счетного запуска, наблю-
дать работу триггера в режиме деления частоты во всем
диапазоне работы ГПИ и построить осциллограмму вы-
ходного напряжения при частоте запускающих импульсов
100 кГц.
7. Измерить постоянные составляющие напряжений
на выводах транзисторов триггера при его работе в ре-
жиме деления частоты и занести результаты в табл. 60,
указав знак измеренного напряжения относительно кор-
пуса.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1=R5 —
= 51 кОм, R2=R8—2 кОм, R3=R7=\2 кОм, R4 =
— R6=8,2 кОм; С2=С4 = 510 пФ, С/ = С5 = 0,01 мкФ;
VD1 и VD4 (VD2, VD3) — диоды КД103А; VT1 и VT2-
транзисторы КТ361А; две перемычки.
2. Устанавливают на выходе ГН2 напряжение 10 В,
для измерения которого переключатель ИВ стенда пере-
водят в положение «ГН2 25 В». Зажим ГН2 «—» под-
ключают к гнезду «—Ек» а зажим «4-» — к гнезду
Х12.
3. Для измерения постоянных напряжений на выво-
дах транзисторов используют АВМ1 на пределах «10 В»,
«5 В, «2,5 В» и «1 В». Зажим АВМ1 «—» поочередно
182
подключают к гнездам XI, ХЗ, Х5 и Х6, а зажим «+» —
к гнезду Х9. При измерении положительного напряжения
на базе закрытого транзистора зажим АВМ1 «+» под-
ключают к базе транзистора (гнездо ХЗ или Х5), а за-
жим «—» — к гнезду Х9.
4. Уменьшают выходное напряжение ГН2 до 5 В и
собирают схему коллекторного запуска, установив съем-
ные элементы Rl, Cl, VD1 и VD4.
5. Устанавливают переключатели ГЗЧ «Диапазон»
в положение «1 кГц» и ГПИ «Диапазон» — в положение
«100 кГц», тумблер «ЧМ-ГЗЧ» — в положение «ГЗЧ»,
переключатель ИВ — в положение «ЧМ», в переключа-
тель ЧМ — в положение «5 кГц». Вращая регулятор
ГЗЧ «Частота», устанавливают на выходе ГПИ по ЧМ
стенда частоту 1 кГц, затем поворачивают регулятор
ГПИ «Длительность» против часовой стрелки до упора,
что соответствует минимальной длительности выходных
импульсов, а регулятор «Амплитуда» — по часовой
стрелке до упора, что соответствует максимальной ам-
плитуде выходных импульсов. Зажим ГПИ «Л» подклю-
чают к гнезду 1 исследуемого триггера, а зажим «JL» —
к гнезду Х2.
6. Открытый вход осциллографа подключают к гнез-
дам XI, ХЗ, Х5, Х6, а вывод «_1_» — к гнезду Х4.
7. Для измерения постоянных составляющих напря-
жений на выводах транзисторов используют АВМ1 на
пределах, указанных в п. 3.
8. Для исследования схемы базового запуска элемен-
ты схемы коллекторного запуска переносят в базовые
цепи транзисторов, а зажим ГПИ « -TL » переключают в
гнездо 3.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему каждое состояние триггера устойчиво?
2. Каково назначение ускоряющих конденсаторов в схеме триг-
гера?
3. Каково назначение источника смещения?
4. Поясните процесс деления частоты с помощью триггера.
5. Чем определяется длительность импульсов на выходе триггера?
183
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА
Цель работы — изучение принципа действия
блокинг-генератора в автоколебательном режиме; наблю-
дение его работы в режимах синхронизации и деления
частоты (рис. 119).
Пояснения. Блокинг-генератор представляет собой
автогенератор импульсных колебаний и предназначен
для получения импульсов напряжения малой длительно-
сти, форма которых близка к прямоугольной, а скваж-
ность значительно больше 2.
Блокинг-генератор, показанный на рис. 119, выполнен
на транзисторе VT1, включенном с ОЭ. В коллекторную
цепь этого транзистора включена первичная (коллектор-
ная) обмотка L1 с числом витков Wi импульсного тран-
сформатора Т. Вторичная базовая обмотка L2 с числом
витков W2 через конденсатор С2 подключена к базе тран-
зистора. Эту обмотку включают так, чтобы обратная
связь, охватывающая каскад, была положительной. Так
как коэффициент трансформации импульсного трансфор-
матора Т обычно близок к единице, т. е. Wi/w2~l,
коэффициент передачи цепи обратной связи 0 также бли-
зок к единице, т. е. блокинг-генератор охвачен глубокой
ПОС.
Рассмотрим автоколебательный процесс начиная с
момента а (рис. 120, а, б), когда конденсатор С2 (см.
рис. 119) заряжен, причем напряжение на его электроде,
соединенном с базой транзистора VT1, положительное.
Транзистор VT1 закрыт напряжением на конденсаторе
С2, и его коллекторный ток равен нулю, а напряжение
на коллекторе близко к напряжению источника Ек. Кон-
денсатор С2 разряжается током /р до нуля по цепи:
+ С2, R1, ~ЕЪ, 4-Еб (корпус), обмотка L2, —С2, а
затем начинает перезаряжаться до —ЕБ. Как только
напряжение на базе транзистора VT1 достигнет пример-
но— 0,6 В (момент Ь на рис. 120,6), появляются его
базовый, а также коллекторный ток и на обмотке L2 воз-
никает эдс взаимоиндукции, способствующая дальней-
шему открыванию этого транзистора.
184
Так происходит лавинообразное формирование фрон-
та импульса, завершающееся в момент с (см. рис. 120, а)
насыщением транзистора VT1 и уменьшением напряже-
ния его коллектора C7kvti почти до нуля. Напряжение
на обмотке L1 (см. рис. 119) при этом достигает почти
напряжения источника £к- Этот процесс, обусловленный
глубокой ПОС, называют прямым блокинг-процессом.
Длительность фронта импульса составляет доли мик-
росекунды.
Одновременно под действием эдс взаимоиндукции,
наведенной на обмотке L2, начинается заряд конден-
сатора С2 током базы насыщенного транзистора VT1.
В течение времени, пока ток заряда удерживает тран-
зистор VT1 в насыщении, формируется вершина импуль-
са (интервал cd, рис. 120, а, б).
а)
185
По мере заряда конденсатора С2 уменьшается ток
базы транзистора УТ1, который из насыщения переходит
в активный режим, т. е. уменьшается его коллекторный
ток. Этот процесс, называемый обратным блокинг-про-
цессом, также происходит лавинообразно и завершается
переходом транзистора в режим отсечки.
Обратный блокинг-процесс ускоряется эдс взаимоин-
дукции, возникающей на обмотке L2, знаки которой
противоположны знакам эдс взаимоиндукции при прямом
блокинг-процессе.
Процессы, наблюдаемые в схеме после завершения
генерации импульса и закрывания транзистора УТЦ
связаны с рассеиванием энергии, запасенной в магнит-
ном поле трансформатора Т за время формирования
импульса.
Таким образом, полный цикл колебательного процесса
в блокинг-генераторе состоит из следующих интервалов:
ab — разряд конденсатора С2 через резистор R1, при
этом транзистор УТ1 закрыт и происходит формирование
паузы между импульсами;
Ьс — лавинообразное открывание транзистора УТ1
и формирование фронта импульса;
cd — открывание и насыщение транзистора УТ1, фор-
мирование вершины импульса и заряд конденсатора С2;
de — лавинообразное закрывание транзистора УТ1
и формирование среза импульса;
ef — выброс отрицательного напряжения на коллек-
торе транзистора УТ1 (так проявляет себя эдс само-
индукции обмотки Ll)t который может быть периодиче-
ским (колебательным) и апериодическим, но в любом
случае опасен, так как увеличивает коллекторное напря-
жение закрытого транзистора, суммируясь с напряже-
нием источника Ек; для устранения этого выброса слу-
жит диод V7);
её — формирование очередной паузы между импуль-
сами.
Стабилизируют частоту импульсов блокинг-генерато-
ров, синхронизируя их импульсами более высокой часто-
ты (рис. 121, а, б). При этом процесс генерирования
импульса начинается не в момент а, когда конденсатор
С2 перезаряжается до — 0,6 В, а в момент Ь, когда
синхроимпульс открывает транзистор.
Деление частоты с помощью блокинг-генератора про-
исходит при частоте импульсов внешнего генератора,
186
в несколько раз большей частоты свободных колебаний
(рис. 121, в, г).
Подключение дополнительного источника напряжения
С/зап положительным полюсом к гнезду 2 (см. рис. 119),
а отрицательным — к гнезду Х4 переводит блокинг-
генератор в ждущий режим, при котором он генерирует
импульсы только в моменты поступления на вход импуль-
сов t/BX внешнего генератора с амплитудой, достаточной
для открывания транзистора VT1 (рис. 121, д, е).
Исследуемая в данной работе схема имеет также вы-
полненный на транзисторе VT2 фазоинвертор, который
позволяет получать импульсы отрицательной полярности
на коллекторе и почти равные ему по амплитуде импуль-
сы положительной полярности на эмиттере. Следует пом-
нить, что при наблюдении осциллограмм с помощью
осциллографа коллекторный импульс будет иметь мень-
шую амплитуду, чем эмиттерный. Это объясняется тем,
что коллекторный выход каскада имеет большое выход-
ное сопротивление и часть выходного импульса при под-
ключении осциллографа теряется на нем. Эмиттерный
выход — низкоомный, поэтому подключение осциллогра-
фа на него не влияет.
Постоянное напряжение подается на базу транзисто-
ра VT2 с коллектора транзистора VT1 делителем напря-
жения R3R4. Конденсатор С4 служит для передачи на
базу транзистора VT2 импульсов, соответствующих фрон-
ту и срезу импульсов блокинг-генератора, так как сопро-
тивление конденсатора С2 ничтожно мало. Конденсаторы
С5 и С6 являются разделительными.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 61 и 62 для записи параметров
выходного напряжения блокинг-генератора и постоянных
составляющих напряжений в схеме.
Таблица 61
Емкость конденсатора С2, пФ 510 1000
Сопротивление резистора R1, кОм 51 100 51 100
Длительность импульсов, мкс
Частота следования, кГц
Период следования, мкс
187
Таблица 62
Гнездо XI Х2 ХЗ Х6 Х7 Х8
Напряжение, В
2. Зарисовать электрическую схему блокинг-генерато-
ра и фазоинверсного каскада (см. рис. 119) и собрать
ее, пользуясь графическими обозначениями на сменной
панели 87Л-01/29.
3. Определить параметры импульсной последователь-
ности на выходе схемы при номиналах элементов R1 и
С2, приведенных в табл. 61, и занести результаты в эту
таблицу.
4. Зарисовать осциллограммы напряжений в гнездах
XI, Х2, Х6, Х7, Х9, а также на коллекторе транзистора
VT1 при отключенном диоде VD.
5. Наблюдать работу блокинг-генератора в режимах
синхронизации и деления частоты и зарисовать осцилло-
граммы напряжений на базе транзистора VT1.
6. Наблюдать работу блокинг-генератора в ждущем
режиме и зарисовать осциллограмму напряжения на ба-
зе транзистора VT1.
7. Измерить постоянные составляющие напряжений
на выводах транзисторов и занести результаты в табл. 62.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: Rl = 5\, 82,
100 и 100 кОм (переменный); £2=330 Ом; R3 = 15 кОм,
£4=12 кОм, R5=2 кОм, £6=1,6 кОм; С7=100 и
510 пФ, С2=510 и 1000 пФ, СЗ=С4 = 0,01 мкФ,
С5= С6 = 0,022 мкФ; VT1 и VT2—транзисторы КТ361А;
VD—диод КД ЮЗА; Т — импульсный трансформатор Т.
2. Устанавливают на выходе FH2 напряжение 10 В,
для измерения которого переключатель ИВ переводят в
положение «ГН2 25В». Зажим ГН2 «—» подключают к
гнезду «—£к», а зажим «+» — к гнезду ХЮ.
3. Генератор напряжения ГН1 подключают зажимом
«+»— к гнезду 2, а зажимом «—» — к гнезду Х4.
Напомним, что в интервал регулирования выходного
напряжения ГН1 входит и нулевое значение. При пово-
роте ручек регуляторов ГН1 «Грубо» и «Точно» по часо-
вой и против нее стрелки выходное напряжение достигает
188
соответственно 0,5 и 7 В. При этом полярность напряже-
ния соответствует в первом случае указанной на лицевой
панели блока питания.
При исследовании блокинг-генератора в автоколеба-
тельном режиме на выходе ГН1 устанавливают напряже-
ние 7 В, которое изменяют ИВ стенда при переключении
его переключателя в положение «ГН1 — 10 В». Для
перевода блокинг-генератора в ждущий режим достаточ-
но повернуть по часовой стрелке до упора регуляторы
ГН1 «Грубо» и «Точно». При этом напряжение, посту-
пающее на гнездо 2, окажется положительным относи-
тельно корпуса и транзистор VT1 будет закрыт.
4. Открытый вход осциллографа подключают к гнез-
дам XI, Х2, Х6, Х7 и Х8, а вывод «±» — к гнезду Х5.
5. Для наблюдения блокинг-генератора в режимах
синхронизации и деления частоты подключают следую-
щие съемные элементы: R1 = 82 кОм, С2= 100 пФ.
Устанавливают переключатели ГЗЧ и ГПИ «Диапазон»
соответственно в положения «10 кГц» и «100 кГц» и по-
ворачивают регулятор ГПИ «Амплитуда» до упора по
часовой стрелке, что соответствует максимальной ампли-
туде выходных импульсов. Добиваются синхронизации
колебательного процесса в блокинг-генераторе и убеж-
даются в том, что частота выходных импульсов опреде-
ляется частотой синхроимпульсов. Затем, увеличивая ча-
стоту синхроимпульсов регулятором ГЗЧ «Частота» и
уменьшая их амплитуду регулятором ГПИ «Амплитуда»,
получают осциллограмму, соответствующую процессу де-
ления частоты.
6. Наблюдают возбуждение блокинг-генератора при
уменьшении запирающего напряжения до нуля и измене-
нии его полярности (ГПИ следует отключить).
7. Для измерения постоянных составляющих напря-
жений на выводах транзисторов используют АВМ2 на
пределах «10 В», «5 В», «1 В» и «0,5 В». Измерения вы-
полняют в режиме свободных колебаний.
? КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего применяют блокинг-генераторы?
2. Какие процессы происходят в схеме блокинг-генератора при
формировании различных элементов импульса?
3. Параметры каких элементов схемы влияют на продолжитель-
ность паузы?
4. Каково назначение диода V£>?
5. Пояснить процессы синхронизации блокинг-генератора и деле-
ния частоты.
189
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ТРИГГЕРА ШМИТТА
Цель работы — изучение триггера Шмитта в ре-
жимах преобразования медленно изменяющегося напря-
жения в напряжение прямоугольной формы (рис. 122).
Пояснения. Триггер Шмитта, или триггер с эмиттер-
ной связью, применяют для преобразования медленно
изменяющегося напряжения в импульсное напряжение
прямоугольной формы с крутыми фронтами и срезами.
Схема обладает двумя устойчивыми состояниями: тран-
зистор VT1 открыт и насыщен, а транзистор VT2 закрыт;
транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт и на-
сыщен.
Первое устойчивое состояние обеспечивается, если на
базе транзистора VT1 по отношению к его эмиттеру
будет отрицательное напряжение, т. е. |t/R2|>|t/R4|, а на
базе транзистора VT2 по отношению к его эмиттеру —
положительное, т. е. Второе устойчивое состоя-
ние обеспечивается,’если pR2|<|t/R4|, a |C7R6|>| t7R4|-
Входной сигнал выводит триггер Шмитта из устой-
чивого состояния, в которое схема возвращается при
снятии сигнала. Таким образом, триггер Шмитта не за-
поминает введенную в него информацию.
Рассмотрим процесс опрокидывания схемы во времен-
но устойчивое состояние под действием входного сигна-
ла. Пусть в устойчивом состоянии транзистор VT1
открыт и насыщен, а транзистор VT2 закрыт. Изменение
состояния схемы произойдет при подаче на базу тран-
зистора VT1 сигнала положительной полярности, под
действием которого он начнет закрываться, его коллек-
торный ток будет уменьшаться, а коллекторное напряже-
ние — увеличиваться. Неравенство напряжений в устой-
чивом состоянии |t/R2|>|t/R4| сначала превращается в ра-
венство, так как из-за уменьшения коллекторного тока
транзистора VT1 уменьшается общее эмиттерное напря-
жение (7r4, а из-за увеличения коллекторного напряже-
ния этого транзистора увеличивается напряжение U№.
Затем напряжение становится больше напряжения
[/R4, вследствие чего транзистор VT2 откроется, появится
190
Рис. 122
его эмиттерный ток и увеличится напряжение C7R4, что
равносильно появлению дополнительного положительного
напряжения на базе транзистора VT1.
В момент а (рис. 123, а, б) триггер лавинообразно
перейдет во временно устойчивое состояние, при котором
транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт и насы-
щен. Это состояние будет длиться до тех пор, пока на
входе схемы присутствует входной сигнал. Уменьшение
положительного напряжения на входе схемы завершится
обратным переключением триггера, но уже в момент
Ь, которому соответствует большее отрицательное напря-
жение на базе транзистора VT1. Разность между напря-
жениями перехода во временно устойчивое состояние и
возвращения в устойчивое называют гистерезисом у.
Лавинообразный характер переключения триггера
Шмитта объясняется положительной обратной связью,
охватывающей схему при переходном процессе, когда оба
транзистора ненадолго оказываются в активном режиме.
Конденсатор С2 способствует ускорению переключе-
ния триггера Шмитта и называется ускоряющим.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 63 для записи напряжений на
выводах транзисторов при двух устойчивых состояниях
схемы.
2. Зарисовать электрическую схему триггера Шмитта
(см. рис. 122) и собрать ее, пользуясь графическими
обозначениями на сменной панели 87Л-01/30.
3. Измерить напряжения на выводах транзисторов в
двух устойчивых состояниях схемы, занести результаты в
191
табл. 63 и убедиться, что переход из одного состояния в
другое происходит скачкообразно.
4. Наблюдать работу триггера при преобразовании
синусоидального напряжения в напряжение прямоуголь-
ной формы,, снять и зарисовать осциллограммы. Убедить-
ся в работоспособности триггера до самых высоких ча-
стот ГЗЧ и в возможности регулирования временных
параметров выходного напряжения.
5. Наблюдать дифференцирование выходного напря-
жения триггера конденсатором СЗ и зарисовать осцил-
лограммы выходного напряжения для трех номиналов
этого конденсатора.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: Rl = 10, 20,
22 кОм (переменный); R2=7,5 кОм, £5 = 2,4 кОм,
£4=100 Ом, R5 = 8,2 кОм, R6= 12 кОм, R7=2 кОм;
С/ = 0,1 мкФ, С2=100, 510 и 1000 пФ, С5=0,01, 0,1 и
5 мкФ; VT1 и VT2 транзисторы КТ361А; перемычку.
2. Устанавливают на выходе ГН2 напряжение 12 В.
Зажим ГН2 «—» подключают к гнезду «—£к», а зажим
«+» — к гнезду ХЮ.
3. Подключают зажим АВМ1 «—» к гнезду Х9, а за-
жим «+» — к гнезду Х5 и устанавливают переключатель
на предел измерения «25 В». Плавно изменяя сопротив-
ление резистора R1, следует убедиться в скачкообразном
переходе схемы из одного устойчивого состояния в другое
и наоборот. Постоянные напряжения на выводах
транзисторов в двух устойчивых состояниях схемы изме-
ряют АВМ1 на пределах «10 В», «5 В», «2,5 В» и «1 В».
4. Подключают зажим ГЗЧ «1:1» к гнезду 1 схемы,
а зажим «±» — к гнезду Х2 и регулятором ГЗЧ «Ампли-
туда» устанавливают такое напряжение на входе схемы,
при котором скважность выходного напряжения близ-
ка к 2. Чтобы зарисовать осциллограммы напряжений,
192
действующих в гнездах XI, ХЗ, Х4, Х6 и Х9, поочередно
подключают к этим гнездам осциллограф. Вывод «_]_»
осциллографа подключают к гнезду Х5, отключив АВМ1.
5. Для наблюдения влияния ускоряющего конденса-
тора на скорость переключения схемы из устойчивого
состояния во временно устойчивое поочередно устанав-
ливают конденсатор С2 трех номиналов.
6. Для наблюдения дифференцирования выходного
сигнала подключают вход осциллографа к гнезду 2.
! КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каково назначение триггера Шмитта?
2. Как осуществляется положительная обратная связь в триггере
Шмитта?
3. Какова причина гистерезиса?
4. Поясните процесс дифференцирования прямоугольного импуль-
5. Как изменяют скважность выходной импульсной последователь-
ности триггера Шмитта?
РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЖДУЩЕГО МУЛЬТИВИБРАТОРА
С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ
Цель работы — изучение принципа действия
ждущего мультивибратора; экспериментальное подтверж-
дение расчетных соотношений для определения его пара-
метров, влияющих на длительность выходных импульсов
(рис. 124).
Пояснения. В импульсной технике широкое распро-
странение получили схемы, предназначенные для форми-
рования импульсов прямоугольной формы и определен-
ной длительности из импульсов произвольной формы и
длительности. Примером таких схем является ждущий
мультивибратор с эмиттерной связью. В исходном устой-
чивом состоянии схемы транзистор VT1 закрыт, так как
]/7R2| < |ЕК4|, а транзистор VT2 открыт и насыщен, так
как |LWr2| > |f7R4|. Напряжение на коллекторе транзис-
тора VT1 близко к напряжению источника Ек, а напря-
193
жение на базе VT2 — к напряжению ER4 и невелико.
Поэтому конденсатор С2 заряжен до напряжения, близ-
кого к напряжению источника Ек-
Пусть в момент а (рис. 125, а — е) на вход схемы
поступит отрицательный импульс С7ВХ, амплитуда которо-
го достаточна, чтобы открылся транзистор VT1. На кол-
лекторе транзистора VT1 (см. рис. 124) появится поло-
жительный перепад напряжения и соответствующий ему
импульс поступит через конденсатор С2 на базу транзис-
тора VT2 и закроет его. При этом эмиттерный ток тран-
зистора VT2 уменьшится до нуля, что приведет к умень-
шению напряжения на общем эмиттерном резисторе R4,
так как эмиттерный ток открытого и насыщенного тран-
зистора VT1 меньше (сопротивление резистора R3 долж-
но быть больше сопротивления резистора R6). Схема
перейдет во временно устойчивое состояние, которое сох-
ранится и после окончания входного импульса, так как
транзистор VT2 удерживается в закрытом состоянии на-
пряжением на конденсаторе С2 (положительно заряжен-
ный электрод конденсатора С2
присоединен к базе транзисто-
ра VT2 через насыщенный
транзистор VT1).
Конденсатор С2 перезаря-
жается током /р по цепи:
+ С2, Е5, -Ек, +ЕК (кор-
пус) , R4, эмиттер — коллектор
транзистора VT1, — С2. При
этом напряжение на базе тран-
зистора VT2 уменьшается, он
открывается (момент b на рис.
Рис. 124
Рис. 125
194
125, б) и появляется его эмиттерный ток, вследствие чего
увеличивается напряжение на эмиттерном резисторе R4.
Транзистор VT1 под действием этого напряжения начи-
нает закрываться, напряжение на его коллекторе увели-
чивается и конденсатор С2 заряжается током /3 по цепи:
+ Ек (корпус), R4, эмиттер — база транзистора VT2, С2,
R3, — Ек- В результате транзистор VT2 переходит в на-
сыщение, а транзистор VT1 закрывается падением напря-
жения на резисторе R4, т. е. схема возвращается в устой-
чивое состояние. Этот процесс происходит лавинообраз-
но (момент с на рис. 125, в — е).
Схема будет готова для генерации очередного импуль-
са после того, как завершится заряд конденсатора С2.
Временем его заряда определяется время восстановления
/в (интервал cd). При поступлении очередного импуль-
са UBK в пределах интервала времени cd схема или вооб-
ще не срабатывает, или выходной импульс имеет меньшие
амплитуду и длительность.
Длительность импульса, генерируемого ждущим муль-
тивибратором,
ти « 0,7 R5C2, (54)
а время восстановления
tB = (4~5)C2(R3 + R4). (55)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 64 й 65 для записи результатов
измерений и расчетов, а также режимов по постоянному
току.
2. Зарисовать электрическую схему ждущего мульти-
Таблица 64
Емкость конденсатора С2, мкФ 0,01 0,022 0,033
Измеренная длительность импульса ти, мс, при R5 = 15 кОм
R5 = 33 кОм
Рассчитанная длительность импульса ти, мс, при R5 = 15 кОм
R5 = 33 кОм.
Время восстановления tB, мс
195
Таблица 65
Гнездо
ХЗ
Х6
<-Ек>
Напряжение, В
вибратора (см. рис. 126) и собрать ее, пользуясь графи-
ческими обозначениями на сменной панели 87Л-01/31.
3. Измерить и рассчитать по формулам (54) и (55)
параметры выходного сигнала в соответствии с данными
табл. 64, занося в нее результаты расчетов и измерений.
4. Снять и зарисовать осциллограммы напряжений,
действующих в гнездах XI, ХЗ, Х4, Х6, Х9 и 2.
5. Наблюдать плавное изменение длительности вы-
ходного импульса при включении переменного резистора
R5 и уменьшении напряжения питания.
6. Измерить постоянные напряжения в схеме, находя-
щейся в устойчивом состоянии, и занести результаты
измерений в табл. 65.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При выполнении работы используют: R1 = 51 кОм;
R2 = 8,2 кОм, R3 = 2 кОм, R4 = 120 Ом, R5 = 15 и
100 кОм (переменный), = 1,6 кОм; С1 = 510 пф,
С2 = 0,01, 0,022, 0,033 мкФ, СЗ = 0,022 мкФ; VT1 и
VT2 — транзисторы КТ361А; перемычку.
2. Устанавливают на выходе ГН2 по ИВ стенда на-
пряжение 10 В. Зажим ГН2 «—» подключают к гнезду
«—Ек»> а зажим «+» к гнезду ХЮ.
3. Устанавливают на выходе ГЗЧ сигнал частотой
1 кГц, измеряя частоту ЧМ стенда, для чего тумблер
«ЧМ-ГЗЧ» переводят в положение «ГЗЧ», переключатель
ЧМ — в положение «5 кГц», а переключатель ИВ—
в положение «ЧМ». Переключатель ГПИ «Диапазон»
устанавливают в положение «100 кГц», регулятор «Дли-
тельность» поворачивают против часовой стрелки до упо-
ра, что соответствует минимальной длительности выход-
ных импульсов ГПИ, а регулятор «Амплитуда»—до
упора по часовой стрелке, что соответствует максималь-
ной амплитуде импульсов. Зажим ГПИ «ДГ» подклю-
чают к гнезду 1 исследуемой схемы, а зажим «_1_» —
к гнезду Х2.
4. Подключают открытый вход осциллографа пооче-
196
редко к гнездам XI, ХЗ, Х4, Х6, Х9 и 2, а вывод «~1_»
соединяют с гнездом Х5.
5. Для измерения постоянных напряжений в схеме
используют АВМ2 на пределах «10 В», «5 В», «1 В» и
«0,5 В». Если необходимо одновременно включить осцил-
лограф и АВМ2, зажим АВМ2 «+» соединяют с за-
жимом «±» милливольтметра МВ стенда, который
внутренним монтажом соединен с зажимом «JL» ГПИ,
а через него с гнездами Х2, Х5, ХЮ. Зажим АВМ2 «—»
соединяют с гнездами, в которых измеряют напряжения.
6. Осциллограммы снимают при R5 — 15 кОм, С2 =
= 0,033 мкФ и частоте входных импульсов 1 кГц.
7. Для плавной регулировки длительности выходных
импульсов включают R5 = 100 кОм (переменный) и
С2 = 0,033 мкФ.
8. Питающее напряжение уменьшают регуляторами
ГН2 «Грубо» и «Точно», контролируя его по ИВ стенда,
переключатель которого переводят в положение «ГН2 25 В».
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего используют ждущие мультивибраторы?
2. Каковы отличия ждущего мультивибратора от симметричного?
3. Чем определяется амплитуда входных импульсов?
4. От чего зависит длительность выходных импульсов?
5. Чем ограничивается максимальная частота входных импульсов?
РАБОТА
за
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И и ИЛИ
Цель работы — изучение принципа действия ло-
гических схем И и ИЛИ на транзисторах и эксперимен-
тальное подтверждение их таблиц истинности; наблюде-
ние работы схемы И при передаче импульсной последо-
довательности (рис. 126, а, б).
Пояснения. В вычислительной технике для выполне-
ния большинства операций используется двоичная сис-
197
тема счисления, имеющая всего две значащие цифры О
и 1, которые могут быть представлены разными уровня-
ми потенциала. Например, 0 можно представить как от-
сутствие потенциала (нулевой потенциал на выходе или
входе схемы либо настолько низкий потенциал, что им
можно пренебречь), а 1 —как потенциал высокого уров-
ня. Такая форма представления сигналов информации,
Х1 Х2 Y
Y--X1+X2
ООО
О 1 1
I 0 1
1 1 1
из
/2О-СЗ
Рис. 129
198
называемая также цифровой, позволяет наиболее эко-
номно и быстро их обрабатывать.
Для построения схем цифровой техники используют
алгебру логики, основными операциями которой явля-
ются:
логическое отрицание (инверсия) Y = X (НЕ);
логическое умножение (конъюнкция) Y = XI-Х2 (И);
логическое сложение (дизъюнкция) Y = XI -f- Х2
(ИЛИ).
Наиболее полно и наглядно логическая функция пред-
ставляется таблицей истинности (или состояний), в кото-
рой для каждой возможной операции входных логиче-
ских переменных XI, Х2, ... указывается значение функ-
ции Y. Таблица истинности однозначно определяет алго-
ритм работы цифровой схемы. Создание логической
схемы обычно начинают с составления таблицы истин-
ности.
Условное графическое обозначение элемента НЕ,
реализующего логическое отрицание, его таблица истин-
ности и одна из возможных схем показаны на рис. 127,
а — в. При логическом 0 на входе элемента на его выхо-
де должна появиться логическая 1, а при логической 1
на входе будет логический 0.
При соединении входного зажима схемы с корпусом
на базу транзистора от источника питания + Есм подает-
ся положительный потенциал. При этом транзистор VT
закрывается и напряжение на его коллекторе увеличи-
вается до напряжения источника £к, т. е. на выходе схе-
мы появляется логическая 1. При соединении входного
зажима схемы с источником питания £к (на входе схемы
логическая 1) транзистор переходит в насыщение и на-
пряжение на его коллекторе уменьшается до долей вольт,
что соответствует появлению на выходе логического ,0.
Такую схему называют инвертором. В ней используют
свойство каскада на транзисторе, включенном с ОЭ,
изменять фазу входного сигнала на 180°, т. е. инверти-
ровать его.
Условное графическое обозначение элемента И, реа-
лизующего логическое умножение, его таблица истин-
ности и одна из возможных схем показаны на
рис. 128, а — в.
Первая строка таблицы истинности показывает, что
при логическом 0 на входах схемы (XI = 0 и Х2 = 0)
на ее выходе также будет логический 0. При логиче-
ских 0 на входах схемы оба транзистора закрыты поло-
199
жительным напряжением + Еск. Напряжение на выходе
близко к нулю, так как ток через резистор R5 равен
нулю. В соответствии с второй и третьей строчками
таблицы истинности при логической 1 только на одном из
входов схемы на ее выходе должен быть логический 0.
Входной сигнал, соответствующий логической 1, откры-
вает транзистор, на базу которого он поступает, второй
транзистор остается закрытым и на выходе схемы при
этом сохраняется логический 0. В соответствии с четвер-
той строчкой таблицы истинности логические 1 на обоих
входах схемы вызывают появление на ее выходе логи-
ческой 1. При поступлении на оба входа схемы логиче-
ской 1 открываются оба транзистора и напряжение на
выходе становится близким к напряжению источника
£к (логическая 1).
Условное графическое обозначение элемента ИЛИ,
реализующего логическое сложение, его таблица истин-
ности и одна из возможных схем показаны на рис. 129,
а — в.
В соответствии с первой строчкой таблицы истинности
при логических 0 на входах схемы на ее выходе должен
быть логический 0. При логических 0 на входах схемы оба
транзистора закрыты напряжением источника питания
+ £см и, следовательно, напряжение на выходе близко
к нулю (логический 0). В соответствии с тремя следу-
ющими строчками таблицы истинности при появлении
логической 1 хотя бы на одном из входов схемы на вы-
ходе должна появиться логическая 1. Появление логи-
ческой 1 на одном из входов или на двух входах одно-
временно открывает один или оба транзистора, вследст-
вие чего на выходе появляется напряжение, близкое к
напряжению источника £к (логическая 1).
ЕЯ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Вычертить табл. 66 и 67 для записи состояний
логических схем И и ИЛИ.
Таблица 66
Входы XI Логическое состояние Напряжение, В 0 0 1 1
Х2 Логическое состояние Напряжение, В 0 1 0 1 ’
Выход 200 У Логическое состояние Напряжение, В 0 0 0 1
Таблица 67
Входы XI Логическое состояние Напряжение, В 0 0 1 1
Х2 Логическое состояние Напряжение, В 0 1 0 1
Выход Y Логическое состояние Напряжение, В 0 1 1 1
2. Зарисовать электрические схемы логических эле-
ментов И и ИЛИ (см. рис. 126, а, б).
3. Собрать схему И, пользуясь графическими обозна-
чениями на сменной панели 87Л-01/32 (см. рис. 126, а),
и исследовать ее, подавая на входы сигналы в соответст-
вии с табл. 66. Измерить напряжение на входах и выхо-
де схемы и занести результаты в табл. 66.
4. Наблюдать прохождение на выход схемы И им-
пульсной последовательности, подаваемой на один из ее
входов при логической 1 на другом входе.
5. Собрать схему ИЛИ, пользуясь графическими
обозначениями на сменной панели 87Л-01/32 (см.
рис. 126, б), и исследовать ее, подавая на входы сигналы
в соответствии с табл. 67. Измерить напряжения на
входах и выходе схемы и занести результаты в табл. 67.
► МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. При сборке схемы И используют: R1 — 15 кОм,
R2 = R4 = V2 кОм, R3 = 2 кОм, R5 = 1 кОм; VTJ и
VT2 — транзисторы КТ361А.
2. При сборке схемы ИЛИ используют: Rl = R3 —
= 12 кОм, R2 = R4 = 33 кОм, R5 = 2 кОм; VT1 и
VT2 — транзисторы КТ361А.
3. Устанавливают на выходе ГН2 напряжение 12 В,
которое измеряют ИВ стенда, для чего его переключа-
тель переводят в положение «ГН2 25 В». Зажим ГН2
«—» подключают к гнезду «— Ек» исследуемой схемы,
а зажим «+» — к гнезду Х5.
4. Поворачивают регуляторы ГН1 «Грубо» и «Точно»
до упора по часовой стрелке, при этом выходное напря-
жение ГН1 составляет 0,5—0,7 В. Зажим ГН1 «+» под-
ключают к гнезду «+ Есм», а зажим «—» — к гнезду Х4.
5. Необходимо учитывать, что для подачи на входы
схемы И логической 1 включают резисторы R1 и R3, при
201
их отключении на входы схемы поступают логические О.
6. Для измерения напряжений в схеме используют
АВМ1 на пределах измерения «25 В», «10 В», «5 В»,
«2,5 В» и «1 В». Напряжения измеряют в гнездах XI, Х2,
ХЗ. При подключении измерительных приборов следует
помнить, что гнезда Х4 и Х5 обеих схем соединены между
собой внутренним монтажом.
7. Переводят переключатели ГЗЧ и ГПИ «Диапазон»
в положение «10 кГц» и устанавливают регулятором
ГПИ «Амплитуда» максимальную амплитуду выходных
импульсов. Зажим ГПИ «ТГ» соединяют с входом XI
(гнездо XI) или Х2 (гнездо Х2) соответственно при
отключенных резисторах R1 или R3.
8. Для наблюдения выходного сигнала вход осцил-
лографа подключают к гнезду 1 схемы И, а вывод
«J-» — к свободному гнезду Х4 или Х5 схемы ИЛИ.
9. При исследовании схемы ИЛИ следуют указаниям,
приведенным для исследования схемы И (кроме п. 7 и 8).
1 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему в вычислительной технике используют двоичную систему
счисления?
2. Как работают схемы НЕ, И и ИЛИ?
3. Составьте схему ИЛИ—НЕ и заполните ее таблицу истинности.
4. Составьте схему И—НЕ и заполните таблицу истинности для
этой схемы.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Ши хи н А. Я. Электротехника. М.» 1988.
Колонтаевский Ю. Ф. Радиоэлектроника. М.,
1988.
Телешевский Б. Е. Измерения в электро- и ра-
диотехнике. М., 1984.
Гуревич Б. М., Иваненко Н. С. Справочник
по электронике для молодого рабочего. М., 1987.
Бодиловский В. Г. Справочник молодого радис-
та. М.» 1983.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.................................................. 3
Оборудование 87Л-01........................... ... . 5
Организация лабораторного практикума ..................... 14
Рекомендации по работе с измерительными приборами ... 16
Работа № 1. Исследование полупроводниковых диодов . . 18
Порядок выполнения работы.......................... 20
Методические указания.............................. 21
Работа №2. Исследование стабилитрона и стабистора . . 22
Порядок выполнения работы.......................... 24
Методические указания.............................. 26
Работа № 3. Исследование туннельного и обращенного
диодов...................................................... 27
Порядок выполнения работы............................... 31
Методические указания................................... 32
Работа № 4. Исследование тиристора . •...................... 33
Порядок выполнения работы............................... 35
Методические указания................................... 36
Работа №5. Исследование биполярного транзистора, вклю-
ченного с общей базой....................................... 37
Порядок выполнения работы............................... 43
Методические указания................................... 44
Работа Исследование биполярного транзистора, вклю-
ченного с общим эмиттером................................... 45
Порядок выполнения работы............................... 48
Методические указания................................... 49
Работа № 7. Исследование полевого транзистора .... 51
Порядок выполнения работы............................... 54
Методические указания................................... 55
Работа № 8. Исследование двухполупериодной схемы вы-
прямления .................................................. 56
Порядок выполнения работы............................... 59
Методические указания .... -........................ 59
Работа №9. Исследование мостовой схемы выпрямления 6Ь
Порядок выполнения работы............................... 63
Методические указания................................... 63
Работа № 10. Исследование параметрического стабилизато-
ра напряжения............................................... 64
Порядок выполнения работы............................... 66
Методические указания................................... 68
204
Работа № II. Исследование компенсационного стабилизато-
ра напряжения............................................ 69
Порядок выполнения работы............................. 72
Методические указания................................. 73
Работа № 12. Исследование параметрического стабилиза-
тора тока.................................................. 74
Порядок выполнения работы.............................. 77
Методические указания.................................. 78
Работа №ИЗА Режим каскада с общим эмиттером по по-
стоянному tokjT\........................................... 80
Порядок выполнения работы.............................. 83
Методические указания.................................. 85
Работа №^14?) Исследование усилителя напряжения звуковой
частоты на транзисторе..................................... 86
Порядок выполнения работы.............................. 91
Методические указания.................................. 92
Работа №^5/ Исследование эмиттерного повторителя ... 93
Порядок выполнения работы.............................. 95
Методические указания.................................. 96
Работа № 16. Исследование двухтактного усилителя мощно-
сти ........................................................ 97
Порядок выполнения работы...............................102
Методические указания...................................103
Работа №бТт) Исследование усилителя постоянного тока . . 105
Порядок выполнения работы............................... ПО
Методические указания...................................111
Работа №/18?) Исследование обратных связей в усилителе
звуковой частоты............................................113
Порядок выполнения работы...............................116
Методические указания...................................116
Работа 19. Исследование колебательных контуров .... 118
Порядок выполнения работы...............................123
Методические указания...................................126
Работа № 20. Исследование усилителя промежуточной часто-
ты и амплитудного детектора.................................128
Порядок выполнения работы...............................131
Методические указания...................................132
Работа №(21?) Исследование ЛС-генератора....................135
Порядок выполнения работы...............................138
Методические указания.................................. 139
Работа №22. Исследование частотного детектора . ... 141
Порядок выполнения работы.............................. 145
Методические указания...................................145
Работа №(&) Исследование /?С-генератора.....................147
Порядок выполнения работы...............................150
Методические указания...................................151
Работа № 24. Исследование преобразователя частоты и
амплитудного детектора.................................... 152
Порядок выполнения работы...............................155
Методические указания.................................. 157
205
Работа № 25, Исследование схемы амплитудной модуляции 159
Порядок выполнения работы...............................162
Методические указания...................................163
Работа №(26J Исследование генератора пилообразного нап-
ряжения ....................................................165
Порядок выполнения работы...............................169
Методические указания................................. 170
Работа №(27 JИсследование мультивибратора.................. 171
Порядок выполнения работы...............................175
Методические указания.................................. 176
Работа № 28. Исследование триггера..........................177
- Порядок выполнения работы.................................181
Методические указания.................................. 182
Работа №^29J Исследование блокинг-генератора................184
Порядок (исполнения работы............................. 187
Методические указания.................................. 188
Работа № 30. Исследование триггера Шмитта...................190
Порядок выполнения работы...............................191
Методические указания...................................192
Работа № 31. Исследование ждущего мультивибратора с
эмиттерной связью...........................................193
Порядок выполнения работы...............................195
Методические указания.................................. 196
Работа № 32. Исследование логических схем И и ИЛИ . . . 197
Порядок выполнения работы...............................200
Методические указания...................................201
Рекомендуемая литература....................................203
Учебное издание
Колоитаевский Юрий Федорович
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
Заведующая редакцией С. В. Никитина
Редактор А. Ш. Долгова
Младший редактор М. Б. Кочерова
Художественный редактор В. Г. Пасичник
Технический редактор Г. А. Фетисова
Корректор Г. И. Кострикова
ИБ № 7909
Изд. № ЭГ—201. Сдано в набор 06.05.88. Подп. в печать 09.01.89. Формат
84ХЮ8,/з2. Бум. кн.-журн. Гарнитура литературная. Печать высокая.
Объем 10,92 усл. печ. л. 11,13 усл. кр.-отт. 10,05 уч.-изд. л. Тираж 50 000 экз.
Зак. 1346. Цена 25 коп.
Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14.
Ярославский полиграфкомбинат «Союзполиграфпрома» при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
150014, Ярославль, ул. Свободы, 97.