Исследование транзисторных схем генераторов линейно изменяющегося напряжения (ЛИН)

Исследование транзисторных схем генераторов линейно изменяющегося напряжения (ЛИН).

 

 

Методические указания по проведению лабораторной работы для студентов очного обучения специальностей физико-технического факультета

 

 

Екатеринбург

Исследование транзисторных схем генераторов линейно изменяющегося напряжения (ЛИН).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Познакомиться с физическими процессами, протекающими в схемах генераторов ЛИН.

Познакомиться с методами стабилизации тока при заряде и разряде конденсатора.

Познакомиться с влиянием времязадающих элементов схемы на коэффициент нелинейности, длительность импульса ЛИН и скорость изменения ЛИН.

 

КРАТКИЕ ПОЯСНЕНИЯ:

В лабораторной работе исследуются следующие схемы для получения ЛИН:

- Схема заряда конденсатора через резистор (рис. 1);

- Генератор ЛИН компенсационного типа с положительной обратной связью (ПОС) (рис. 1);

- Схема ждущего фантастрона (рис. 2) на базе генератора ЛИН с отрицательной обратной связью (ООС).

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ СХЕМЫ:

1. Расчет схемы заряда конденсатора через резистор.

;

;

; b_min=40.

По схеме: C = C₂, R = R₂.

2. Расчет схемы ГЛИН с ПОС.

;

;

;

;

По схеме: С = С₂, R = R₂, t = R₂×C₂, C_E = C₃, r¹_кэ = 10⁶ Ом , b₂ ³ 40,

r_{д пр} » 5 Ом, R_вых = 2 Ом.

 

3. Расчет схемы фантастрона на транзисторах.

, t = R×C, U_{кэ нас} » 50mV;

DU_к = e_0б – j_T;

;

;

По схеме: b₃ ³ 40,

1) Для случая, когда S1 и S4 разомкнуты, S5 – замкнут:

R = R₈, C = C₆, R_к = R₇;

2) Для случая, когда S1, S4 и S5 разомкнуты:

R = R₈ + R₉, C = C₆, R_к = R₇;

3) Для случая, когда S1 разомкнут, S4 и S5 – замкнут:

R = R₈, C = C₆ + C₅, R_к = R₇;

4) Для случая, когда S4 разомкнут, S1 и S5 – замкнуты:

R = R₈, C = C₆, R_к = R₇ || R₆;

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Схема заряда конденсатора через резистор (рис. 1).

1.1. Рассчитать исходный режим транзистора VT1 по постоянному току.

1.2. Переключатели S2 и S3 разомкнуть. Для изучения физических процессов при формировании ЛИН просмотреть осциллограммы на гнездах X2, X4. Установить между ними временную связь. Переключатель S2 при этом разомкнут, S1 замкнуть и разомкнуть. Зарисовать и объяснить полученные осциллограммы.

1.3. Замерить коэффициент нелинейности ЛИН, используя сигнал на гнезде X5, для двух значений резистора зарядной цепи, замыкая и размыкая S1. Оценить коэффициент нелинейности ЛИН при двух положениях переключателя S1. Объяснить влияние R4 на коэффициент нелинейности.

2. Схема генератора ЛИН компенсационного типа с ПОС (рис. 1).

2.1. Замкнуть S2, замыкая переключатель S1, наблюдать изменение амплитуды и коэффициента нелинейности ЛИН на гнезде X4 и X5. Переключатель S3 при этом разомкнут.

2.2. Для изучения физических процессов просмотреть осциллограммы на гнездах X2, X3, X4, X5, Х6 и установить между ними временную связь. Зарисовать и объяснить полученные осциллограммы.

3. Схема фантастрона на транзисторах (рис. 2).

3.1. Переключатели S1, S2, S3, S4 разомкнуть, S5 замкнуть. Для изучения физических процессов в схеме фантастрона просмотреть осциллограммы напряжений на гнездах X2-X8, установить между ними временную связь и объяснить ее.

3.2. Замыкая переключатель S4, наблюдать на гнезде X7 изменение коэффициента нелинейности, крутизны, длительности импульса ЛИН, изменение времени восстановления схемы.

3.3. Повторить п.2, размыкая и замыкая S5.

3.4. Замыкая S2, наблюдать на гнезде X7 изменение коэффициента нелинейности и времени восстановления схемы.

3.5. Замыкая S3, наблюдать изменение импульса ЛИН на гнезде Х7.

3.6. Замкнуть переключатели S5 и S4 и разомкнуть переключатели S2 и S3. Замыкая переключатель S1, наблюдать на гнезде X7 изменение времени восстановления схемы и коэффициента нелинейности. Оценить изменение коэффициента нелинейности.

Рис. 1. Электрическая принципиальная схема заряда конденсатора через резистор и генератор ЛИН компенсационного типа с ПОС (S2 вкл.).

 

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема ждущего фантастрона на базе генератора ЛИН с ООС.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Каким должен быть зарядный (разрядный) ток конденсатора, чтобы обеспечивался линейный закон изменения напряжения на конденсаторе? Основные характеристики ЛИН.

2. Какие существуют методы линеаризации?

3. Какими параметрами рассмотренных схем определяется линейность выходного напряжения?

4. Чем определяется наклон ЛИН рассмотренных схем?

5. Чем определяется время восстановления в рассмотренных схемах? Перечислите способы его уменьшения.

6. Чем определяется длительность импульсов ЛИН в рассмотренных схемах и как ее изменить?

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства.

2. Лекции.

3. Важенина З.П. Фантастронные генераторы.