Задача 1
1. Выберите диод, выполняющий заданную функцию. При выборе диода учтите дополнительное условие выбора.
2. Расшифруйте маркировку выбранного диода.
3. Перечертите его характеристику и определите по ней заданные параметры, укажите их физический смысл.
4. Начертите схему включения диода и кратко опишите принцип ее работы.
Таблица 1
Методические рекомендации по решению задачи
Для решения задачи 1 изучите материал [Л4, с.41-54; 5, с.12-19]. Приведете задание и таблицу с вашим вариантом задания.
1.1. Обратитесь к Приложению 1.1. Из табл.7 выберите диод, выполняющий заданную функцию. Среди этих диодов выберите тот, который соответствует дополнительному условию выбора.
1.2. Обратитесь к Приложению 1.2. Разберитесь в системе принятых обозначений полупроводниковых диодов. Расшифруйте маркировку выбранного диода.
1.3. Из Приложения 1.3. аккуратно перечертите характеристику выбранного диода. Графически (или аналитически) определите указанные в таблице 1 параметры. Для этого обратитесь к [Л.1,с.12-17], где приведены формулы для расчета параметров. На графиках укажите величины, используемые при расчете параметров: Iпр и IОБР при |UПР| = |UОБР| =1В; ΔI и ΔU; ΔUcm, ΔIcm.
1.4. Обратитесь к [Л.5, рис.12, 14,16], начертите требуемую схему. Разберитесь в ее работе и кратко опишите принцип работы схемы. Схему вычерчивайте строго по стандарту.
Задача 2
1. Выберите биполярный транзистор согласно условию Вашего варианта; приведите его параметры и расширяйте маркировку.
2. Начертите схему включения заданного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) в активном динамическом режиме. Поясните полярность источников смещения.
3. Перечертите входную и выходные характеристики заданного транзистора.
4. Рассчитайте и постройте нагрузочную прямую; приведите данные режима работы транзистора.
5. Рассчитайте и постройте линию допустимых режимов; сделайте вывод о возможности работы транзистора в заданном режиме.
6. Обозначьте на выходных характеристиках транзистора области насыщения и отсечки.
7. По заданной амплитуде входного сигнала постройте графики:
Uвх=f(t); Iвх=f(t); Iвых=f(t); Uвых=f(t).
8. По получившимся графикам рассчитайте коэффициенты: передачи тока Кт, передачи напряжения Кн, передачи мощности Км.
Таблица 2
Методические рекомендации по решению задачи
Для решения этой задачи изучите материал [Л.4, с 60-99; 5, с.19-33]. Приведете условие задачи и таблицу с Вашим вариантом задания.
2.1. Для выбора транзистора используйте приложение 2.1. Выберите транзистор из табл. 8 Приложения 2.1 в соответствии с условиями выбора Вашего варианта. Выбрав транзистор, приведите в тетради таблицу с его справочными данными в соответствии с табл.8 Приложения 2.1.
Чтобы расшифровать маркировку выбранною транзистора, обратитесь к [Л.5, с.32-33].
2.2. Начертите схему включения биполярного транзистора с ОЭ в активном динамическом режиме. Сначала «заземлите» эмиттер, укажите структуру выбранного транзистора. Так как задан динамический режим, во входную цепь включите источник смещения и источник сигнала, а в выходную цепь источник питания и нагрузку.
В активном режиме работы транзистора эмиттерный переход включен прямо, а коллекторный - обратно. Укажите полярность источников питания и смещения, учитывая структуру транзистора, и кратко поясните свой выбор
2.3. На схеме укажите стрелками направление входного и выходного токов. Укажите, какие токи и напряжения являются входными, какие - выходными. Для этого определите, какой электрод входной, какой - выходной. Входное напряжение - это напряжение между входным электродом и общим, выходное напряжение - напряжение между выходным электродом и общим. Входной ток - это ток входного электрода. Выходной ток - это ток выходного электрода.
2.4. Найдите в Приложении 2.2. графики входной и выходных характеристик. Вашего транзистора. Достройте эти характеристики по точкам на миллиметровой бумаге. Расположение графиков должно соответствовать рис.1. Разместите графики на развороте листа: на левой стороне листа разместите входную характеристику, а на правой – семейство выходных характеристик. Оформление рисунков должно соответствовать требованиям, приведенным в общих указаниях по оформлению ДКР.
2.5. Рассмотрев выходную цепь схемы включения транзистора, получаем соотношение:
Uкэ =ЕК - IK ∙ RH,
называемое уравнением нагрузочной прямой. Для ее построения нужны две точки. Условием варианта могут быть заданы две из трех следующих точек:
рабочая точка (р.т.) точка пересечения с осью токов (т.М), точка пересечения с осью напряжений (т.М).
Точка М имеет координаты:
UКЭМ =ЕК; IКМ =0
Точка N имеет координаты:
UКЭN=0 IКN = EК/RН
Следовательно, если известны ЕК и RН, нагрузочная прямая строится по точкам М и N. Рабочая точка в этом случае находится на пересечении нагрузочной прямой со статической выходной характеристикой при заданном токе базы IБ р.т. (вариант 10) или с перпендикуляром, проведенном из точки IК=IК р.т. (вариант 8) или из точки UКЭ=UКЭ р.т. (вариант 3).
Если задана только одна из величин ЕК или RН, то для построения нагрузочной прямой используются р.т. и т.М (варианты 1,2,4, 5,6,7,9).
Отметив р.т, на выходных характеристиках, определите из графика значения IК р.т. (варианты 2,7,9). Далее по уравнению нагрузочной прямой рассчитывается ЕК:
ЕК = UКЭ р.т.+ IК р.т.∙RН.
Таким образом получается координата точки М:
UКЭМ =ЕК.
В тетради обязательно поясните настроение нагрузочной прямой: по каким точкам построена, укажите координаты этих точек, приведите их расчет. На графиках выносными линиями укажите величины: ЕК; UКЭ р.т.; IК р.т.; IБ р.т.; UБ р.т.; IК= EК/RН .
2.6. Имея положение рабочей точки на выходных характеристиках и зная величины UКЭ р.т.; IК р.т.; IБ р.т., перенесите ее на входную характеристику. Рабочая точка будет находиться на пересечении перпендикуляра, восстановленного на оси токов базы из точки IБ=IБ р.т., с самой входной характеристикой.
Определите из графика UБ р.т., спроецировав р.т. на ось UБЭ (рис.1).
Рисунок 1(а). Входная характеристика транзистора
Координаты рабочей точки на входной и выходной характеристиках определяют режим работы транзистора. Выпишите эти величины: IК р.т.; UКЭр.т.; IБ р.т.; UБ р.т., указав их численное значение.
2.7. Линия допустимых режимов работы соединяет все точки на выходных характеристиках, для которых справедливо соотношение: IК UКЭ =РКmaxТ.
Величина РКmaxТ определяется из табл.8 Приложения 2.1. Все транзисторы, кроме ГТ402 D, используются с теплоотводом, т.е. расчеты допустимых режимов следует вести по формуле:
IК =РКmaxТ/ UКЭ.
Задаваясь значениями UКЭ (лучше использовать величины, указанные на оси UКЭ выходных характеристик), рассчитайте соответствующие величины IK для 5...8 точек.
Составьте и заполните таблицу (см. табл. 2(а)).
Таблица 2(а).
Нанесите все рассчитанные точки на входные характеристики транзистора и соедините их плавной кривой. Это и будет линия допустимых режимов работы.
Если рабочая точка и вся нагрузочная прямая расположены ниже этой кривой, режим работы транзистора допустим.
Рис. I (б). Выходные характеристики транзистора.
2.8. В импульсных и цифровых устройствах транзисторы используется в режимах отсечки и насыщения. На рис.1 указаны области, соответствующие режимам отсечки и насыщения. Обозначьте их на своем графике. Если на графике отсутствует характеристика при IБ =0, область отсечки не отмечается. Поясните это в своем ответе.