72693

Дослідження мультивібратора на напівпровідникових транзисторах

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Відповідно, параметри транзисторів повинні бути повністю ідентичні. І така ідеальна схема буде непрацездатною: обидва транзистори будуть відкриті. Неможливість реально забезпечити абсолютну симетрію і наявність додатного зворотного зв’язку призводять до того, що після подачі напруги живлення...

Украинкский

2014-11-26

2.58 MB

0 чел.

Лабораторна робота №13

Дослідження мультивібратора на напівпровідникових транзисторах

Мета роботи: Ознайомитись з мультивібратором, навчитись знімати напругу на базі і на колекторі при симетричній і несиметричній схемах.

Обладнання:  

1.Блок живлення Б-5-7

.Макет

.Осцилограф.

Теоретичні    дані

Мультивібратор-це автогенератор релаксаційного типу з прямокутною формою вихідних коливань.Автогенератор означає,що він генерує незатухаючі коливання без будь-якого запуску із зовні.

Найбільше поширений симетричний мультивібратор з колекторно-базовими зв'язками.

Він складається з двох однакових каскадів, підсилення з СЕ. Для забезпечення додатного зворотного зв'язку, за рахунок якого мультивібратор самозбуджується, вихідна напруга кожного з каскадів подається на вхід іншого. Схема такого мультивібратора зображена на рис. 1, хоча зараз її практично не застосовують (бо використовують, в основному, мультивібратори на ІМС), вона якнайкраще підходить для здобуту навиків аналізу роботи імпульсних пристроїв.

 Рис. 1. Мультивібратор  з колекторно-базовими зв'язками        

Симетрія схеми забезпечується тим, що задають 1= Rк2 та RБ1= RБ2 (вони призначені для забезпечення насиченого стану транзисторів), СБ1 = СБ2, (забезпечують зв'язок між каскадами).  Відповідно, параметри транзисторів повинні бути повністю ідентичні. І така ідеальна схема буде непрацездатною: обидва транзистори будуть відкриті. Неможливість реально забезпечити абсолютну симетрію і наявність додатного зворотного зв'язку призводять до того, що після подачі напруги живлення Один із транзисторів повністю відкривається, а другий - закривається.

Роботу мультивібратора ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 2.

Отже, мультивібратор має два квазісталих стани:

1 - транзистор VТ1 відкритий, а VТ2 закритий;

- транзистор VТ2 відкритий, а VTI закритий.

Уявимо, що початковий стан мультивібратора такий: VТ1 відкритий (знаходиться у режимі насичення), а VТ2 закритий (знаходиться у режимі відтинання). При цьому і надалі:

) через VТ1 і 1  від Eк протікає колекторний струм насичення Ік1;

) через RБ1 і базо-емітерний перехід VТІ протікає струм бази IБ1, який утримує VТ1 в режимі насичення (маємо схему зміщення фіксованим струмом бази);

3) конденсатор СБ1 заряджається струмом І1зар від Ек через RК2  і базо-емітерний перехід VТ1;

) конденсатор СБ2 заряджений з вказаною на схемі полярністю до напруги, рівної Ек (у попередньому такті роботи схеми), і через VТ1 (замкнений ключ) підімкнений до нульової точки, за рахунок чого через нього протікає струм І2розр від Ек через RБ2, цей струм намагається перезарядити СБ2 від напруги -Ек до напруги +Ек, при цьому від'ємна напруга з СБ2- подається на базу VТ2 відносно його емітера і утримує транзистор в закритому стані (розімкнений ключ);

Рис. 2.  Часові діаграми роботи мультивібратора з колекторно-базовими зв'язками

5) процес перезарядки конденсатора СБ2 триває доти, доки напруга на ньому не перетне нульового рівня і не стане вищою за порогову напругу базо-емітерного переходу транзистора VТ2 UБенас ≈ 0,6 В, після чого потече базовий струм VТ2 і він почне відкриватися;

) через VТ2, що перейшов у активний режим, конденсатор СБ1 обкладкою «+» підмикається до нульової точки і від'ємна напруга з СБ2 подається на базу VТI відносно його емітера, закриваючи транзистор;

) як тільки VТ1 починає закриватися, збільшується додатна напруга на його колекторі і починає заряджатися СБ2 від Ек через RК1 і базо-емітерний перехід VТ2, за рахунок чого останній відкривається ще більше - діє додатній зворотний зв'язок: розвивається лавиноподібний регенеративний процес, по закінченні якого VТІ повністю закривається, а VТ2 відкривається і мультивібратор переходить до свого другого квазісталого стану.

Далі процеси в схемі протікають аналогічно, тільки тепер заряджається С RБ2 а перезаряджається СБ1.

Таким чином, пристрій фактично працює за рахунок автоматичної комутації конденсаторів ключами-транзисторами.

Умовами працездатності мультивібратора є:

RK2CБ1< RБ2CБ1;    RK1CБ2< RБ2CБ1  .

RK1β1≥ RБ1;  RK2β2≥ RБ2.

Тривалість імпульсів, що знімаються з колекторів транзисторів VТ1 або VТ2, становить відповідно

t1 ≈ 0,7 RБ1CБ1;   t2 ≈ 0,7 RБ2CБ2.

Період надходження імпульсів   Т = t1 + t2 .

Для симетричної схеми  T≈1,4RC,

де R = RБ1 = RБ2;  С = СБ1 = СБ2.

Співвідношення величин t1  і t2 (шпаруватість) можна змінювати, порушуючи симетрію схеми: наприклад, збільшуючи величину RБ1 і пропорційно зменшуючи величину RБ2. При цьому тривалість періоду залишається незмінною.

Якщо змінювати величину тільки одного з резисторів або конденсаторів, то при постійній тривалості імпульсу (або паузи) будуть змінюватись період і шпаруватість.

Недоліком розглянутої схеми є значно спотворений передній фронт генерованих імпульсів (він являє собою експоненту). Це відбувається через те, що вихідним сигналом пристрою є напруга, яка знімається з транзисторного ключа і під'єднаного паралельно до нього конденсатора - фактично це є напруга на конденсаторі, що заряджається.

Скоротити тривалість фронтів (час заряду конденсаторів) можна, наприклад, зменшивши величину колекторних резисторів RК1 і RК2. Але це призведе до значних енергетичних втрат: через транзистори в режимі насичення буде протікати великий струм.

Оскільки причиною спотворення є процес заряду конденсаторів, то забезпечити якість генерованих імпульсів можна, відключаючи колектори транзисторів від кіл заряду конденсаторів. Для цього в схему мультивібратора необхідно ввести допоміжні ключі - наприклад, діоди VD1 і VD2, як це показано на рис. 3. Для створення кіл заряду конденсаторів тут введено резистори R1 і R2. У результаті, діодні ключі відтинають кола заряду від колекторів на час заряду. Тому такий мультивібратор називають мультивібратором з відтинаючими діодами. Перезаряджатися конденсаторам діодні ключі не заважають. Тепер довжина фронтів імпульсів практично однакова і визначається частотними властивостями транзисторів і діодів, а також паразитними ємностями схеми.

Рис. 3. Мультивібратор з відтинаючими діодами

Порядок виконання роботи.

1.Зібрати схему, необхідну для проведення роботи.

2.Розибратись в схемі макету, знайти елементи схеми макета, які відповідають елементам принципової схеми , накреслити схему.

3. Включити схему, намалювати форму напруги, генерованої мультивібратором, на колекторі VT1 і  VD1 при включених С1, С2, С3, С4. Виміряти період коливань , обчислити частоту коливань по осцилографу.

5.Виконати п.3. на базі VT1 .Замалювати картинку, яка спостерігається на осцилографі.

6.Переробити схему на несиметричну і замалювати форму напруги на базі і на колекторі.

7.Виключити VD1і поміряти напругу на колекторі VD1, замалювати картинку.

    8.Порівняти результати з включеним VD1.

9.Зробити висновки по даній роботі.

Контрольні   питання:

1.Що таке мультивібратор ?

2.Що означає симетричність мультивібратора ?

З.Що таке процес генерації ?

4.Від чого залежить напруга на базі транзистора ?

5. Назвіть   основні  електронні   вимірювальні прилади.

. Який принцип роботи електронних генераторів синусоїдальних  коливань?

. Для чого застосовується тригер?

. Для чого застосовується осцилографа.

. Як працює електронний вольтметр?

. Призначення елементів схеми в електронних генераторах синусоїдальних  коливань?

. Поясніть призначення відхиляючої системи в електронному   осцилографі.

. Розповісти про особливості автогенераторів гармонічних коливань типу RC. На яких частотах вони працюють?

. Чим відрізняються електронні генератори від підсилювачів?

. Що таке баланс амплітуд?

. Зобразити генератор пилкоподібної напруги на тиратроні. Як в ньому можна змінити значення пилкоподібної напруги?

16. Поясніть фізичний смисл умови балансу амплітуд.

17. Чому кількість ланок у фазообертаючій ланці генератора типа RC повинно бути не менше трьох?

18. Поясніть  призначення елементів структурної схеми і принцип роботи цифрового вольтметра.

19. Як здійснюється регулювання яскравості та фокусування в електронно-проміневих трубках?

. Назвіть умови самозбудження незатухаючих коливань.

21.Який зворотній зв’язок використовується в генераторах електричних коливань?

Література

  1.  Гаврилюк В.Д. Электротехника с основами электроники.- К.: Высшая школа. 1987.
  2.  Колантаєвський Ю.П.,  Сосков А.Г Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум. За ред. А.Г. Соскова. –К.:Каравела, 2003.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49772. ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ 1.5 MB
  Как многие редкие элементы открыты цирконий и гафний довольно поздно. Так в 1789 г. член Берлинской академии наук Мартин Генрих Клапрот опубликовал результаты анализа драгоценного камня, привезенного с берегов Цейлона. В ходе этого анализа было выделено вещество, которое Клапрот назвал цирконовой землей. Происхождение этого названия объясняют по-разному.
49774. Программа для имитационного моделирования системы массового обслуживания 1.7 MB
  В системе интервалы времени между поступлением требований являются независимыми случайными величинами со средним временем 0. которое участвует при генерировании массива содержащего все периоды времени между поступлениями требований. является случайной величиной некоррелированной с интервалами поступления требований. Оценке подлежат следующие параметры: коэффициент использования системы ρ; средняя задержка в очереди d; среднее время ожидания w; среднее по времени число требований в очереди Q; среднее по времени число требований...
49775. Циклическаю система массового обслуживания с квантами 1.29 MB
  Емкость накопителя требований r равна 44 дисциплина обслуживания – циклическая с квантом q = 5 секунд. В системе интервалы времени между поступлениями требований являются независимыми случайными величинами со средним временем = 20 секунд. Время обслуживания является случайной величиной некоррелированной с интервалами поступления требований. Среднее значение обслуживания требований – = 50 секундам.
49776. Выпрямительный агрегат ПВЭ -5А-У1 286.9 KB
  Преобразователь выпрямительный типа ПВЭ-5А-У1 наружной установки, предназначен для преобразования переменного тока в выпрямленный, и питания контактной сети электрифицированных железных дорог.
49777. Факторный анализ для выяснения влияний факторов на отклики и выведения уравнений регрессии 1.54 MB
  Поток событий ПС называется последовательность событий происходящих последовательно в случайные моменты времени. Такую модель можно проиграть во времени как для одного испытания так и заданного их множества. В нашем случае необходимо изучить систему массового со следующими параметрами: средний интервал времени между поступлениями требований равен 10 секунд среднее время обработки требования равно 25 секунд количество обрабатывающих устройств равно 5 дисциплина обслуживания – FIFO. В системе интервалы времени между поступлениями...
49778. Имитационная модель двигателя внутреннего сгорания 225 KB
  В отличие от традиционного аналитического моделирование принцип имитационного моделирования основывается на том, что математическая модель воспроизводит процесс функционирования во времени, причем имитируются элементарные события, протекающие в системе с сохранением логики их взаимодействия.