МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Автономное профессиональное образовательное учреждение Удмуртской Республики «Техникум радиоэлектроники и информационных технологий

имени А.В. Воскресенского»

Рисунок 1-Статическая входная вольт-амперная характеристика транзистора

Из вершин Umin и Umax графика провести прямые до пересечения с графиком.

Определить численное значение I_б min и I_б max. Для этого точек пересечения с графиком проецировать на ось I_б. Зафиксировать эти значения численно. Рисунок 2.

Рисунок 2

2.Построить осциллограмму входного тока в осях Iб – t(рад). Для этого провести прямые, параллельные оси t(рад) из точек I_б min , I_б н.р.т. и I_б max входной ВАХ.

Рисунок3.

3.На выходной ВАХ отметить точки пересечения нагрузочной прямой с численными значениями графиков для токов I_б min , _{Iб н.р.т}. и I_б max.

Из этих точек провести прямые на ось t(рад) для построения осциллограммы выходного сигнала. Рисунок 4.

П
остроить осциллограмму выходного сигнала, учитывая , что сигнал симметричный, U_m1=U_m2

Рисунок 4

4. На выходной ВАХ (рисунок 4) из точек пересечения нагрузочной прямой с графиками токов, провести перпендикулярные линии к нагрузочной прямой и построить график зависимости Iк от U_к-э.

Содержание отчёта:

-название практической работы;

-построение графиков для трёх значений начальной рабочей точки (н.р.т.);

- определение режима работы транзистора для трёх значений н.р.т.;

- пояснение изменения

смещения транзистора, - это такая точка, при которой на переходе коллектор - эмиттер транзистора, как правило, устанавливается падение напряжения равное ровно половине напряжения источника питания. Отрезок АЧХ от точки С, до точки А называют рабочей областью смещения. После точки А , ток базы и следовательно ток коллектора резко возрастают, транзистор полностью открывается - входит в насыщение. В этот момент, на переходе коллектор-эмиттер падает напряжение обусловленное структурой n-p-n переходов, которое приблизительно равно 0,2…1 вольт, в зависимости от типа транзистора. Всё остальное напряжение источника питания падает на сопротивлении нагрузки транзистора – резисторе Rк., который кроме того, ограничивает дальнейший рост тока коллектора.

Расчёт транзисторного каскада с общим эмиттером (ОЭ)

Требования и условия при расчёте транзисторного каскада:

• Расчёт транзисторного каскада проводят, как правило, с конца (т.е. с выхода);

• Для расчета транзисторного каскада нужно определить падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в режиме покоя ( отсутствует входной сигнал). Оно выбирается таким, чтобы получить максимально неискаженный сигнал. В однотактной схеме транзисторного каскада работающего в режиме "A" это, как правило, половина значения напряжения источника питания;

• В эмиттерной цепи транзистора бежит два тока - ток коллектора (по пути коллектор-эмиттер) и ток базы (по пути база-эмиттер), но так как ток базы достаточно мал, им можно пренебречь и принять, что ток коллектора равен току эмиттера;

• Транзистор – усилительный элемент, поэтому справедливо будет заметить, что способность его усиливать сигналы должна выражаться какой-то величиной. Величина усиления выражается коэффициентом усиления тока базы, в схеме включения с общим эмиттером (ОЭ) и обозначается h21. Его значение приводится в справочниках для конкретных типов транзисторов, причём, обычно в справочниках приводится вилка (например: 50 – 200). Для расчётов обычно выбирают минимальное значение (из примера выбираем значение - 50).

• Коллекторное (Rк) и эмиттерное (Rэ) сопротивления влияют на входное и выходное сопротивления транзисторного каскада. Можно считать, что входное сопротивление каскада Rвх=Rэ*h21, а выходное равно Rвых=Rк. Если не важно входное сопротивление транзисторного каскада, то можно обойтись вовсе без резистора Rэ;

• Номиналы резисторов Rк и Rэ ограничивают токи, протекающие через транзистор и рассеиваемую на транзисторе мощность.

Порядок и пример расчёта транзисторного каскада с ОЭ

Исходные данные:

Питающее напряжение Uи.п.=12 В.

Выбираем транзистор, например: Транзистор КТ315Г, для него:

Pmax=150 мВт; Imax=150 мА; h21>50. (Из справочника)

Принимаем Rк=10*Rэ

Напряжение б-э рабочей точки транзистора принимаем Uбэ = 0,66 В . Материал кристалла транзистора – кремний.

Решение:

1. Определим максимальную статическую мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе в моменты прохождения переменного сигнала, через рабочую точку В статического режима транзистора. Она должна составлять значение, на 20 процентов меньше (коэффициент 0,8) максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике.

Принимаем Pрас.max=0,8*Pmax=0,8*150 мВт=120 мВт

2. Определим ток коллектора в статическом режиме (без сигнала):

Iк0=Pрас.max/Uкэ0=Pрас.max/(Uи.п./2 = 120мВт/(12В/2 = 20мА.

3. Учитывая, что на транзисторе в статическом режиме (без сигнала) падает половина напряжения питания, вторая половина напряжения питания будет падать на резисторах:

(Rк+Rэ)=(Uи.п./2/Iк0 = (12В/2/20мА=6В/20мА = 300 Ом.

Учитывая существующий ряд номиналов резисторов, а также то, что нами выбрано соотношение Rк=10*Rэ, находим значения резисторов :

Rк = 270 Ом; Rэ = 27 Ом.

4. Найдем напряжение на коллекторе транзистора без входного сигнала.

Uк0=(Uкэ0+ Iк0*Rэ)=(Uи.п.-Ik0*Rк) =(12В-0,02А*270 Ом) = 6,6 В.

5. Определим ток базы управления транзистором:

Iб=Iк/h21=[Uи.п./(Rк+Rэ)]/h21 = [12 В / (270 Ом + 27 Ом)] / 50 = 0,8 мА.

6. Полный базовый ток определяется напряжением смещения на базе, которое задается делителем напряжения Rб1,Rб2. Ток резистивного базового делителя должен быть на много больше (в 5-10 раз) тока управления базы Iб, чтобы последний не влиял на напряжение смещения. Выбираем ток делителя в 10 раз большим тока управления базы:

Rб1,Rб2: Iдел=10*Iб=10* 0,8 мА = 8,0 мА.

Тогда полное сопротивление резисторов

Rб1+Rб2=Uи.п./Iдел. = 12 В / 0,008 А = 1500 Ом.

7.Определяют напряжение UR2=URк+Uбэ рт, где UR4=Iэ рт*R4, Iэ рт=Iк рт, а Uбэ рт выбирают по графику входной характеристики.Для линейного режима (режим А) Uбэ рт выбирают равным 0,5-0,6В.

8.Определяют R2=UR2\Iдел.

9.Определяют R1=Rсум.-R2.

10.Iб рт находят по входной характеристике.

11.Разделительные конденсаторы выбирают исходя из требуемой амплитудно-частотной характеристики (полосы пропускания) каскада. Для нормальной работы транзисторных каскадов на частотах до 1000Гц необходимо выбирать конденсаторы номиналом не менее 5мкФ.

На нижних частотах амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) каскада зависит от времени перезаряда разделительных конденсаторов через другие элементы каскада, в том числе и элементы соседних каскадов. Ёмкость должна быть такой, чтобы конденсаторы не успевали перезаряжаться. Входное сопротивление транзисторного каскада много больше выходного сопротивления. АЧХ каскада в области нижних частот определяется постоянной времени tн=Rвх*Cвх, где Rвх=Rэ*h21, Cвх - разделительная входная емкость каскада. Cвых транзисторного каскада, это Cвх следующего каскада и рассчитывается она так же. Нижняя частота среза каскада (граничная частота среза АЧХ) fн=1/tн. Для качественного усиления, при конструировании транзисторного каскада необходимо выбирать, чтобы соотношение 1/tн=1/(Rвх*Cвх)<<fн в 30-100 раз для всех каскадов. При этом чем больше каскадов, тем больше должна быть разница. Каждый каскад со своим конденсатором добавляет свой спад АЧХ. Обычно, достаточно разделительной емкости 5,0 мкФ. Но последний каскад, через Cвых обычно нагружен низкоомным сопротивлением динамических головок, поэтому емкость увеличивают до 500,0-2000,0 мкФ, бывает и больше.

Спад АЧХ в области верхних частот определяется постоянной времени перезаряда tв=Rвых*Cк=RкCк, где Cк - паразитная емкость коллекторного перехода (указывается в справочниках). Для звуковых частот, емкость коллекторного перехода незначительна, поэтому паразитной ёмкостью можно пренебречь.

Порядок выполнения работы

Исходные данные:

Питающее напряжение Uи.п.=10В.

Транзистор КТ315А

Pmax=....; Imax=.....h21>....з справочника)

Принимаем Rк=10*Rэ

Напряжение б-э рабочей точки транзистора принимаем Uбэ = .... Материал кристалла транзистора – кремний.

Rк=1 кОм, Rэ=200Ом.

1.Расчитать сопротивления резисторов базового делителя.

Инструкция к выполнению практической работы №2 по теме

«Выбор рабочей точки в каскаде УНЧ»

Задание 1. Выбор заданных рабочих точек для каскада УНЧ.

Инструкция. Внимательно прочитайте пункты задания и выполните их.

1. Внимательно изучите таблицу 1, выясните все непонятные моменты. Перечертите таблицу в тетрадь.

Таблица 1

2. Используя методику расчета, рассчитайте сопротивления Rб, Iк, Iб, Uб для трех рабочих точек каскада УНЧ (Uк=5B, Uк=2B, Uк=8B).Результаты расчета запишите в таблицу

Методика расчета базового резистора

Исходные данные: Епит=10В; Rк=1 кОм; Uк=5B; 2В; 8В; h21 для транзистора КТ315 взять из справочных данных.

Порядок расчета:

1. Определяют ток коллектора для заданной рабочей точки Iк =

2. Определяют ток базы

3. Определяют сопротивление базового резистора

Задание 2. Настройка каскада УНЧ на заданные рабочие точки

Инструкция. Внимательно прочитайте пункты задания и выполните их.

1. Подберите базовый резистор с номиналом близким к расчетному, установите его в УНЧ на нужное место.

2. Подайте на УНЧ питание 10 вольт, соблюдая полярность.

3. Измерьте напряжение на коллекторе. Результат запишите в таблицу. Проанализируйте совпадает ли результат измерения с расчетом. Допускается несовпадение на 20%.

4. Проанализируйте в каком состоянии находится транзистор при данной рабочей точке (сильно открыт, приоткрыт, сильно закрыт) запишите свои предположения в таблицу 1

5. Повторите пункты 1, 2, 3, 4 для остальных двух резисторов.

Задание №3. Работа с графиками.

Инструкция. Внимательно прочитайте пункты задания и выполните их.

1. Перечертите графики с рис.1 и рис.2 в тетрадь.

2. Нанесите на график рисунка 1 все реальные значения Iк р.т. и Uк р.т. Для трех заданных рабочих точек. (Iк определите косвенным методом опираясь на измеренные сопротивление Rк и напряжение на Rк).

3. На графике рисунка 2 начертите измеренные постоянные Uк для трех заданных рабочих точек. Для каждой рабочей точки укажите (на графике) в каком состоянии находится транзистор.

Инструкция. Внимательно прочитайте пункты задания и выполните их:

1. Перечертите таблицу 1 в тетрадь. Изучите ее.

2. Выставьте на низкочастотном генераторе синусоидальный сигнал с параметрами — Um=10-20 мВ, f=1000 Гц.

3. Поддерживая на входе усилителя постоянный уровень сигнала, изменяйте частоту генератора в обе стороны от контрольной частоты 1000 Гц (смотри таблицу 1), одновременно измеряйте выходное напряжение на каждой из этих частот, результаты измерений запишите в таблицу 1.При снятии амплитудной характеристики используйте осциллограф или электронный милливольтметр типа В-56. (В таблице 1 отметьте, каким прибор используете для снятия АЧХ)

4. По данным из таблицы1 постройте на координатных осях частотно- амплитудную характеристику. По характеристике определите диапазон воспроизводимых частот УНЧ.

5. Проанализируйте форму полученной АЧХ, опишите АЧХ в тетради. При необходимости проведите коррекцию АЧХ (замените необходимые радиоэлементы в УНЧ). Повторите пункты 2,3,4 для УНЧ с замененными радиоэлементами.

Примечание. Вы можете воспользоваться информационной картой к уроку 4 по теме «Снятие амплитудно-частотной характеристики УНЧ. Определение диапазона воспроизводимых частот УНЧ» или учебником Ю. Ф. Колонтаевский «Радиоэлектроника» стр.85, 86.

Задание 3.Ответы на вопросы

Инструкция. Внимательно прочитайте вопросы и ответьте на них письменно в тетради.

1. Какие элементы схемы влияют на АЧХ в области низких (верхних) частот?

2. Каковы пути расширения частотного диапазона в области верхних и нижних частот?

Таблица 1

Вы можете воспользоваться справочной информацией: Типовые неисправности УЗЧ

Типовые неисправности УЗЧ

Практическая работа № 07 по теме

`Регулировка дифференциального усилителя постоянного тока: подавление синфазного сигнала`.

Практическая работа №08

по МДК05.01 «Технология регулировки радиоэлектронной аппаратуры»

Составлена мастером производственного обучения Кругловой Н.И.

Тема:Макетирование и регулировка (запуск) трёхзвенного RC-генератора в программе multisim. Расчёт коэффициента по цепи обратной связи. Расчёт квазирезонансной частоты. Поиск неисправностей в автогенераторе

Цель: закрепление теоретических знаний и получение практических навыков по расчёту, сборке и исследованию схемы 3-х звенного RC- автогенератора.

1.Рассчитать величину квазирезонансной частоты по формуле :fкв.рез.=1\2п6RC

2.Собрать в программе фазосдвигающую цепь.

3.Подключить на вход функциональный генератор.

4.Подключить на выход мультиметр (вольтметр).

5.Подать на вход фазосдвигающей цепи сигнал с генератора с параметрами:f=fкв.рез.,Uвх.=1В.

6.Замерить напряжение на выходе фазосдвигающей цепи Uвых.

7.Определить коэффициент передачи по цепи обратной связи по формуле:B=Uвых.\Uвх.

8.Собрать в программе схему 3-х звенного RC- автогенератора.

9.Разорвать все цепи положительной обратной связи (точки А и Б).

10.Подключить на вход функциональный генератор в точку В через конденсатор С3 =100 мкФ.

11.Подключить на выход мультиметр (вольтметр).

12.Подать на вход усилителя сигнал с генератора с параметрами:f=fкв.рез.,Uвх.=0,3В.

13.Замерить напряжение на выходе усилителя.

14.Рассчитать коэффициент усиления Ку=Uвых.\Uвх.

15.Определить выполнение условия баланса амплитуд:В*К=1.

16.Восстановить все цепи положительной обратной связи.

17.Подключить на выход автогенератора осциллограф.

18.Наблюдать наличие генерации на выходе схемы.

19.Заполнить таблицу1.

Практическая работа№09

по теме» Регулировка частоты RC-автогенератора с фазосдвигающими цепочками. Поиск неисправностей в RC-автогенераторах с фазосдвигающими цепочками` ` (частота генерируемых колебаний, выполнение баланса амплитуд)»

Тема: сборка, расчёт и исследование схемы RC-автогенератора гармонических колебаний на основе биполярного транзистора , выполненного в программе multisim.

Цель:закрепление теоретических знаний и получение практических навыков по расчёту, сборке и исследованию схемы 3-х звенного RC- автогенератора.

1. Рассчитать величину квазирезонансной частоты по формуле :

2. Собрать в программе фазосдвигающую цепь.

3. Подключить на вход функциональный генератор.

4. Подключить на выход мультиметр (вольтметр).

5. .Подать на вход фазосдвигающей цепи сигнал с генератора с параметрами:f=fкв.рез.,Uвх.=1В.

6. Замерить напряжение на выходе фазосдвигающей цепи Uвых.

7. Определить коэффициент передачи по цепи обратной связи по формуле:B=Uвых.\Uвх.

8. Собрать в программе схему 3-х звенного RC- автогенератора.

9. Разорвать все цепи положительной обратной связи (точки А и Б).

10. Подключить на вход функциональный генератор в точку В через конденсатор С3 =100 мкФ.

11. Подключить на выход мультиметр (вольтметр).

12. Подать на вход усилителя сигнал с генератора с параметрами:f=fкв.рез.,Uвх.=0,3В.

13. Замерить напряжение на выходе усилителя.

14. Рассчитать коэффициент усиления Ку=Uвых.\Uвх.

15. Определить выполнение условия баланса амплитуд:В*К=1.

16. Восстановить все цепи положительной обратной связи.

17. Подключить на выход автогенератора осциллограф.

18. Наблюдать наличие генерации на выходе схемы.

19. Заполнить таблицу1.

Практическая работа № 11

Макетирование и регулировка (запуск) блокинг – генератора на основе Hi-Tech конструктора на основе платформы Arduino.Подбор радиокомпонентов с учётом заданных параметров.

Выбор элементов схемы

Практическая часть

Моделирование схемы блокинг-генератора в среде Мультисим и создание макета

Практическая работа № 12

Устранение причины самовозбуждения в схеме блокинг-генератора. Поиск и устранение неисправностей в схеме блокинг-генератора .

Задание 1 Диагностика технического состояния собранной схемы блокинг-генератора

Вам необходимо выполнить следующие действия:

1. Составьте порядок ваших действий (алгоритм) проверки технического состояния блокинг-генератора, по которому вы предполагаете проводить проверку.

2. Нарисуйте схему подключения необходимых приборов для проверки работоспособности блокинг-генератора.

3. Разберитесь, в отличии терминов «исправен», «неисправен», «работоспособен» - вы можете воспользоваться кратким конспектом, находящимся ниже, своими конспектами или Интернет-ресурсами.

4. Соберите рабочее место для проверки работоспособности схемы.

5. Выполните проверку схемы на функционирование.

6. Устраните неисправности по алгоритму.

7. Краткий конспект

ЗАДАЧИ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ РЭС

Основные понятия и определения

В технической диагностике важным понятием является техническое состояние ОД. Совокупность свойств объекта, подверженных изменениям в процессе производства и эксплуатации, называют техническим состоянием. К СРД и К относят различного типа электрорадиоизмерительные приборы, информационно-измерительные системы и другие устройства, с помощью которых производится определение технического состояния ОД.

Различают несколько видов технического состояния ОД:

1. Исправность – техническое состояние объекта диагностирования, при котором он удовлетворяет всем требованиям нормативнотехнической документации (НТД), в противном случае ОД неисправен.

2. Работоспособность – техническое состояние объекта диагностирования, при котором он удовлетворяет основным требованиям НТД, определяющим возможность его применения по назначению.

3. Правильность функционирования – техническое состояние объекта диагностирования, при котором значение его параметров в текущий момент реального времени применения объекта находится в требуемых пределах и заданных режимах, определяемых НТД.

Итак, исправный объект всегда работоспособен и функционирует правильно. Неправильно функционирующий объект всегда неработоспособен и неисправен. Работоспособный объект может быть неисправен.

Первоочередной задачей (целью) технического диагностирования РЭА является проверка (контроль) ее работоспособности, исправности или правильности функционирования в настоящий момент.

Задание 2 Ремонт не исправной схемы блокинг-генератора

Описание задания: Вам поручается отремонтировать неисправную схему блокинг-генератора, которая обнаружена при проведении проверки работоспособности. Результаты технического состояния блокинг-генератора приведены в таблице 1. Необходимо найти причины неисправности усилителей и устранить их.

Таблица 2 Поиск и причины неисправности

Вам необходимо выполнить следующие:

1.Составьте порядок ваших действий (алгоритм) поиска предполагаемых причин неисправности блокинг-генератора, приведенных в таблице 2 (необходимо написать алгоритмы для всех указанных вами в таблице 2 предполагаемых причин неисправности блокинг-генератора). Пишите, что думаете сами, опираясь на полученные знания и практический опыт при освоении профессионального модуля ПМ.03.

Пример записи алгоритма поиска причины неисправности:

1. Неисправен С1 (берется из таблицы 2):

Алгоритм поиска неисправности:

1. мультиметром прозваниваю входную цепь: входное гнездо – минусовая обкладка С1; плюсовая обкладка С1 – база VT1;

2. если обрывы цепи не обнаружены, с помощью осциллографа проверю присутствие сигнала на базе транзистора, если сигнала на базе нет, делаю вывод – неисправен разделительный конденсатор С1, так как он не пропускает входной сигнал, следовательно его надо заменить;

3. меняю конденсатор, проверяю наличие сигнала на выходе.