 |
|
Лабораторное задание и методические указания
1. Произвести измерение проходной характеристики (сток – затворной) вольт-амперной характеристики полевого транзистора. Для этого:
 |
1.1. Подготовить и включить приборы и лабораторный стенд. Собрать схему исследования (рис. 1.6), в качестве нагрузки транзистора включить резистор R1 (R1=3 кОм).
Рис. 1.6. Схема измерения сток-затворной характеристики полевого транзистора
Смещение на затворе транзистора устанавливается ручкой регулировки VСМ (рис. 1.5). Для его измерения к затвору транзистора
(рис. 1.6) подключается вольтметр GDM 8246 (в режиме измерения постоянного напряжения - DCV).
Величина тока, протекающего через транзистор (ток стока iC) измеряется косвенным методом по падению напряжения на сопротивлении R1, включенном в цепь стока.
При помощи вольтметра GDM 8246 (в режиме измерения постоянного напряжения - DCV) измеряется разность напряжения источника питания EC (на рис. 1.5 UC) и падения напряжения на резисторе R1 (рис. 1.6):
V2 = EC – iC·R1. (1.8)
Для измерения напряжения V2 вольтметр GDM 8246 отключается от затвора и подключается к стоку (рис. 1.6).
1.2. Подключить вольтметр GDM 8246 к стоку транзистора. Изменяя напряжение смещения ручкой VCM, установить ток стока равным нулю (напряжение на стоке установить максимальным, его значение должно быть примерно 12 В). Измерить напряжение источника питания (подключить вольтметр к гнезду на шине питания UC (рис. 1.5)). Его значение должно быть равным или близким к значению напряжения на стоке.
1.3. Выполнить измерение сток-затворной характеристики, то есть зависимости тока, протекающего по цепи сток-исток транзистора, от напряжения между затвором и истоком. Для этого изменяя напряжение смещения измерить зависимость напряжения на стоке от напряжения смещения (не менее 10 точек в диапазоне изменения напряжения на стоке от максимального значения до нуля).
Особенность характеристики транзистора требует первым измерять напряжение на стоке, а затем соответствующее этому значению напряжение на затворе. Допускается выбрать равномерный шаг изменения напряжения на стоке (например, через 1 В).
1.4. Построить сток-затворную характеристику полевого транзистора (зависимость тока стока от напряжения на затворе), выполнив пересчет результатов измерения с использованием формулы (1.8). Построение выполнить с использованием табличного редактора Microsoft Excel или другими средствами.
2. Выполнить аппроксимацию полученной характеристики тремя методами: степенной функцией (полином 4 степени), кусочно-линейной функцией и методом пяти ординат. В последнем случае выбрать амплитуду входного гармонического колебания равную половине диапазона входных напряжений, принятого при степенной аппроксимации. Рассчитать амплитуды четырех гармоник тока: Im1, Im2, Im3, Im4 (с частотами w0, 2w0, 3w0, 4w0).
3. Подать на нелинейный элемент с внешней характеристикой, описанной полученным в работе полиномом четвертой степени, входное напряжение Uзи(t) =Uсм +Um cos w0 с Uсм = U0 и амплитудой Um, выбранной в предыдущем пункте, рассчитать амплитуды четырех гармоник тока: Im1, Im2, Im3, Im4 (с частотами w0, 2w0, 3w0, 4w0).
4. Рассчитать амплитуды четырех гармоник тока с использованием кусочно-линейной аппроксимации. Амплитуду входного гармонического колебания принять равной значению в предыдущих расчетах. Начальное смещение выбрать равным напряжению UH (рис. 1.4), угол отсечки q принять равным π/2 (в соответствии с (1.10)).
1.5. Указания к отчету
Отчет должен содержать:
· результаты, полученные при выполнении домашнего задания;
· принципиальную схему установки, на которой производятся измерения;
· графики, полученные в результате измерения и расчета сток-затворной характеристики;
· рисунки и графики, полученные в процессе аппроксимации характеристики; результаты аппроксимации;
· таблицу сравнения результатов расчета амплитуд гармоник тока, протекающего через нелинейный элемент, полученных при трех видах аппроксимации;
· выводы и оценку полученных результатов.
1.6. Контрольные вопросы и задания для самопроверки
1. Чем определяется выбор функций для аппроксимации характеристик нелинейных элементов?
2. Как определить параметры полинома при использовании степенной аппроксимации?
3. Как определяются параметры кусочно-линейной функции?
4. Как зависит угол отсечки от напряжения смещения и амплитуды возбуждения?
5. Как определить амплитуды первой, второй и т.д. гармоник тока стока при степенной (полиномиальной) аппроксимации характеристик транзистора?
Литература: [ 1, с.220-229]; [2, с.283 –298, 300-304]; [3, с. 333-336];
[4, с.86-87, 188-194, 333-336]; [5, с. 62- 68, 72-79 ].
Лабораторная работа №2
Нелинейное резонансное усиление и умножение частоты
Цель работы: исследование физических процессов преобразования гармонического колебания в нелинейной цепи и методов математического описания этого преобразования.
В работе определяются колебательные характеристики нелинейного резонансного усилителя и умножителя частоты на полевом транзисторе.