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

74387. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ И НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 61.5 KB
  При построении схем системы передачи и распределения электроэнергии можно условно разделить на системообразующие и распределительные электрические сети. К системообразующим относят электрические сети которые объединяют электрические станции и крупные узлы нагрузки. Системообразующие сети выполняют на напряжения 330 500 и 750 кВ обеспечивая тем самым их большую пропускную способность. Назначение распределительных сетей передача электроэнергии от подстанций системообразующей сети к центрам питания сетей городов промышленных предприятий и...
74389. Принципы формирования разомкнутых сетей. радиальные и магистральные нерезервированные и резервирование сети 865.5 KB
  Схема электрической сети определяется применяемыми номинальными напряжениями числом ступеней трансформации схемой соединения подстанций конфигурацией сети и схемами электрических соединений понижающих подстанций. При проектировании электрической сети и выборе ее схемы в первую очередь решается задача выбора Uном и ступеней трансформации. Схема соединения сети или конфигурация сети определяет соединение ветвей и узлов.
74390. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПРОТЯЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ СИСТЕМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 87 KB
  При развитии системообразующей сети они становятся ее составной частью. В этом случае протяженная электропередача соединяющая несколько системных подстанций является элементом системообразующей сети. Схему системообразующей сети формируют исходя из ее многофункционального назначения. При этом должна обеспечиваться достаточная пропускная способность отдельных линий и сечения сети группы линий связывающих один регион с другим надежная выдача мощности в систему крупных электростанций надежное питание крупных узлов нагрузки.
74391. Способы присоединения концевых, транзитных и узловых подстанций к электрической сети 45.5 KB
  Способ присоединения подстанции к сети напряжение и количество присоединяемых линий а также вид применяемых коммутационных аппаратов определяют схемы понижающих подстанций рис. Подстанции питающие сеть рассматриваемого напряжения называют центром питания ЦП. Как правило это подстанции более высокой ступени напряжения...
74392. ВЫБОР КОНФИГУРАЦИИ И НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 121.5 KB
  На последующих этапах выбираются параметры сети для намеченных конфигураций и производится их технико-экономическое сравнение. Конфигурация сети ее протяженность число цепей линий на каждом из участков непосредственно влияют на выбор номинального напряжения. Другой важнейший фактор при выборе напряжения это предполагаемые нагрузки на участках сети.
74393. ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПО УСЛОВИЯМ ЭКОНОМИЧНОСТИ 582.5 KB
  С другой стороны от площади сечения проводника зависит его активное сопротивление и его диаметр которые в свою очередь влияют соответственно на нагрузочные потери электроэнергии и потери холостого хода и как следствие на стоимость этих потерь. Действительно например при увеличении площади сечения проводников капитальные затраты на них будут возрастать а стоимость потерь электроэнергии в них уменьшаться.40 нагрузочные потери электроэнергии выражены по методу времени наибольших потерь потери холостого хода не учитываются а...
74394. ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ 315.5 KB
  Как уже отмечалось, внутри распределительных электрических сетей напряжением до 20 кВ включительно обычно отсутствуют средства регулирования напряжения. При этом допустимые отклонения напряжения у элсктроприемников обеспечивают, как правило...