Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Індикаторні прилади. ГТ 308А.Y-парметри біполярного транзистора з провідністю p-n-p типу для схеми ввімкнення, із спільною базою.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Автоматики та телемеханіки
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Контрольна робота
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Група:
КС-2
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра
Автоматика і телемеханіка
EMBED Word.Picture.8
Контрольна робота
З КУРСУ
«Електроніка та мікросхемотехніка»
На тему:
«Індикаторні прилади.ГТ 308А.Y-парметри біполярного транзистора з провідністю p-n-p типу для схеми ввімкнення,
із спільною базою»
Виконав студент
групи КС-2
Львів – 2008
Завдання
1)1.23_Індикаторні прилади.
2)2.41 ГТ 308а_Y-парметри біполярного транзистора з провідністю p-n-p типу для схеми ввімкнення:
-----2.4.1. з спільною базою;
Зміст
Індикаторні прилади…………………………………………………………4
Біполярні транзистори
Пристрій, класифікація і принцип
дії біполярних транзисторів…………………………………………….10
Схеми включення
біполярних транзисторів………………………………………………..13
Еквівалентна схема транзистора…………………………………….14
Система h-параметрів транзистора
Y-параметри…………………………………………………………………14
ГТ 308 А………………………………………………………………………....20
Література……………………………………………………………………..22
Завдання №1
Індикаторні прилади
Індикаторні прилади призначені для візуального відображення
інформації.
За способом світловидатності всі індикатори діляться на дві групи:
пасивні і активні. Інформації, що по вигляду відображається, індикатори діляться
на одиничних (крапка, кома, круг і ін.); цифрові для відображення цифр;
буквено-цифрові; шкальні; мнемонічні, графічні. Залежно від
значень живлячої напруги розрізняють низьковольтні (U<5В)
средневольтные (U<30В) і високовольтні (U>70В) індикатори.
Пасивні індикатори характеризуються відсутністю власного
випромінювання. Принцип їх роботи заснований на віддзеркаленні або заломленні
зовнішнього світлового потоку. До пасивних індикаторів відносяться
електромагнітні індикатори і рідкокристалічні індикатори.
Принцип роботи електромагнітних індикаторів заснований на віддзеркаленні
зовнішнього розсіяного освітлення, падаючого на інформаційне табло.
Основним елементом такого індикатора є рухомий элемент- шторка
на одну сторону якої нанесено светоотражающее покриття, а на другую-
світлопоглинальне.
При зміні вектора магнітного поля шторка повертається на 180°
звертаючись до зовнішнього освітлення цій або іншою стороною. Сукупність
елементів утворює відповідний символ. Такі індикаторні табло
широко використовуються на залізничних вокзалах і в аеропортах.
Гідністю електромагнітних індикаторів є простота і мала
споживана потужність.
Принцип роботи рідкокристалічних індикаторів (ЖКИ) заснований на
властивості деяких речовин змінювати свої оптичні показники (віддзеркалення
заломлення і ін.) під впливом зовнішнього електричного поля. Унаслідок
модуляції падаючого світла змінюється колір ділянки, до якої прикладено
електричне поле, і на поверхні речовини з’являється малюнок потрібної
конфігурації. Як речовини, що мають подібні властивості, використовують
рідкі кристали.
За способом використання зовнішнього освітлення ЖКИ підрозділяються на
індикатори, що працюють на просвіт і на віддзеркалення.
ЖКИ складається з двох паралельно розташованих скляних пластин, на
внутрішніх сторонах яких нанесені плівкові електроди (рис.1).
Міжелектродний простір заповнений рідкокристалічною речовиною.
Мал.1. Конструкції ЖКИ, що працюють на просвіт (А) і на
віддзеркалення (Б).
1,3- скляні пластини, 2-клейове з’єднання, 4- передній
прозорий електрод, 5- рідкокристалічна речовина, 6- задній
прозорий електрод, 7- задній електрод, що відображає.
Один з електродів виконується у вигляді малюнка знаку, що відображається, а другий
є загальним. У ЖКИ, що працює на просвіт, обидва електроди прозорі, а у
ЖКИ, що працює на віддзеркалення, внутрішній загальний електрод має
дзеркальну поверхню. При подачі напруги на загальний електрод і
вибрані прозорі сегментні електроди під відповідним сегментом
з’являється смуга, колір якої різко відрізняється від навколишнього фону.
В даний час промисловістю випускаються однорозрядні і
багаторозрядні індикатори, а також шкальні індикатори і інформаційні
табло. ЖКИ харчуються змінною напругою величиною (3ч24)В.
Основними перевагами ЖКИ є сверхмалое споживання
енергії, хороша яскравість і контрастність зображення при сильному зовнішньому
освітленні, простота конструкції і висока довговічність. До недоліків
відносяться малий інтервал робочих температур і велика інерційність.
Активні індикатори характеризуються власним електромагнітним
випромінюванням. До них відносяться електронно-променеві трубки, накальные
індикатори, вакуумні люмінесцентні індикатори, газорозрядні
індикатори, світлодіодні індикатори і ін.
У накальных індикаторах як випромінюючий елемент використовується
вольфрамова нитка, нагріта до температури ~2500єC, поміщена в
скляну колбу з вакуумом. Використовуються точкові і цифрові
індикатори. Точкові індикатори можуть використовуватися для побудови
інформаційних табло.
Принцип роботи вакуумних люмінесцентних індикаторів (ВЛІ)
заснований на здатності деяких речовин-люмінофорів перетворювати
Мал.2. ВЛІ ВЕРБ-4.
Кінетичну енергію електронів в світлову. Яскравість
свічення залежить від щільності електронного потоку і
швидкості електронів.
ВЛІ є тріодом з анодом, що управляє
сіткою і катодом, виконаним у вигляді нитки напруження.
При нагріванні катода з нього вилітають електрони
які під впливом електричного поля набувають
швидкість і потрапляють на анод, який починає світитися.
Форма анода відповідає елементу, що відображається.
Індикатори підрозділяються на символьні, цифрові
і буквено-цифрові; однорозрядні і багаторозрядні
шкальні, матричні і мозаїчні.
Однорозрядні цифрові індикатори мають катод в
виді нитки напруження, сітку, що управляє, і сім анодів. Колір
перетини індикаторів залежить від хімічного складу люмінофора і може
бути червоним, жовтим, зеленим, синім і так далі Напруга живлення 25В.
Гідністю ВЛІ є висока яскравість і велика довговічність.
Принцип роботи газорозрядних індикаторів заснований на випромінюванні
газового розряду при проходженні електричного струму в замкнутому об’ємі.
У всіх газорозрядних індикаторах використовується режим тліючого розряду з
холодним катодом при напрузі (60ч200)В.
Яскравість і колір свічення індикатора залежать від газу-наповнювача.
Газорозрядні індикатори можна підрозділити на чотири групи:
неонові лампочки, газорозрядні кольорові сигнальні індикатори, знакові
газорозрядні індикатори і газорозрядні індикаторні панелі.
Неонова лампа містить два електроди: анод і катод, виконані у вигляді
дисків або циліндрів, поміщені в герметичну скляну судину
заповнений газом неоном.
При збільшенні напруги на аноді до величини, рівною Uзажиг
виникає тліючий розряд в газі, і поверхня катода починає світитися. Для
нормальної роботи індикатори повинні включатися в ланцюг послідовно з
баластним резистором. Неонові лампочки використовуються для індикації
наявність високої напруги, наприклад «Мережа вкл.»
Газорозрядні кольорові сигнальні індикатори є
скляну колбу, на внутрішню поверхню якої наноситься шар
люмінофора.
Колба наповнена інертним газом і містить два електроди: анод і катод.
При подачі напруги на анод виникає тліючий розряд і ультрафіолетове
випромінювання, під впливом якого люмінофор світиться. Колір свічення
залежить від газу і люмінофора. Наприклад, індикатор ТЛГ-1-2 – тліючий
люмінофор, блакитний, струм 1 мА.
Знакові газорозрядні індикатори призначені для відображення
символів або цифр. Вони є скляною колбою, усередині
якою розташовані напівпрозорий анод і десять катодів, виготовлених 44 m13измолибденовой дроту у вигляді цифр. При подачі напруги між анодом иодним з катодів виникає тліючий розряд, що охоплює всю поверхностьданного катода, в результаті відображається відповідна цифра.
Газорозрядні індикатори відрізняються хорошою яскравістю і
контрастністю, але вимагають високої напруги живлення. Маркіровка.
Мал.3. Конструкція неонової лампи ТН-30(а) і її вольт-амперна
характеристика(б).
При збільшенні напруги на аноді до величини, рівною Uзажиг
виникає тліючий розряд в газі, і поверхня катода починає світитися. Для
нормальної роботи індикатори повинні включатися в ланцюг послідовно з
баластним резистором. Неонові лампочки використовуються для індикації
наявність високої напруги, наприклад «Мережа вкл.»
Газорозрядні кольорові сигнальні індикатори є
скляну колбу, на внутрішню поверхню якої наноситься шар
люмінофора.
Колба наповнена інертним газом і містить два електроди: анод і катод.
При подачі напруги на анод виникає тліючий розряд і ультрафіолетове
випромінювання, під впливом якого люмінофор світиться. Колір свічення
залежить від газу і люмінофора. Наприклад, індикатор ТЛГ-1-2 – тліючий
люмінофор, блакитний, струм 1 мА.
Знакові газорозрядні індикатори призначені для відображення
символів або цифр. Вони є скляною колбою, усередині
якою розташовані напівпрозорий анод і десять катодів, виготовлених з
молібденового дроту у вигляді цифр. При подачі напруги між анодом і
одним з катодів виникає тліючий розряд, що охоплює всю поверхню
даного катода, в результаті відображається відповідна цифра.
Газорозрядні індикатори відрізняються хорошою яскравістю і
контрастністю, але вимагають високої напруги живлення. Маркіровка
знакових індикаторів включає дві букви ІН і цифру, що означає номер
модифікації. Наприклад, ІН-8, Ін12, Ін18 і так далі
Напівпровідникові світлодіодні індикатори виконуються на основі
светоизлучающих діодів. Розрізняють точкові, цифрові, буквено-цифрові
шкальні, мозаїчні і інші светоизлучающие індикатори. Використовуючи
різний матеріал, можна отримати індикатори з різним кольором
свічення. Для візуального збільшення розмірів індикаторів використовуються
фокусуючі і збільшувальні лінзи.
У мікрокалькуляторах широко використовуються багаторозрядні
світлодіодні індикатори на 4ч16 розрядів. Робоча напруга світлодіода
лежить в межах (1,2ч2,5) В, а струм від 3 до 20 мА.
Для управління роботою індикаторів розроблені спеціальні
мікросхеми. Звичайно це перетворювачі коди з формувачами вихідних
сигналів.
Для управління ВЛІ використовуються мікросхеми серії К161 і
мікросхеми з серії К176. Для цифрових газорозрядних індикаторів
застосовується мікросхема К155ід1.
Існують два принципи управління роботою індикаторів: статичний
і динамічний. У першому випадку кожен індикатор управляється своєю схемою.
У другому випадку кожна цифра підключається по черзі з частотою більше 30
Гц. При цьому із-за інерційності ока зображення виглядає нерухомо.
При динамічному управлінні і великій кількості розрядів
значно зменшується кількість виводів з індикаторного табло. Зазвичай
Мал.4. Управління індикаторами статичне (а) і
динамічне (б).
при кількості розрядів, менше 4 використовується статичний принцип
управління, а якщо більше 4 – динамічний
Мал.5. Умовне позначення світлодіодних елементів індикації: 7-сегментний з
загальним катодом (а), для індикації дев’яти цифр з роздільними катодами (б)
для індикації цифри із загальним анодним виходом(в).
Завдання №2
Біполярні транзистори
Пристрій, класифікація і принцип
дії біполярних транзисторів
1) Класифікація і маркіровка транзисторів. Транзистором називається напівпровідниковий преобразовательный прилад, що має не менше трьох виводів і здатний підсилювати потужність. Класифікація транзисторів проводиться по наступних ознаках:
За матеріалом напівпровідника – зазвичай германієві або кремнієві;
За типом провідності областей (тільки біполярні транзистори): з прямою провідністю (p-n-p - структура) або із зворотною провідністю (n-p-n - структура);
За принципом дії транзистори підрозділяються на біполярних і польових (уніполярні);
По частотних властивостях;
НЧ (<3 Мгц);
СРЧ (3ч30 Мгц);
ВЧ і СВЧ (>30 Мгц);
По потужності. Малопотужні транзистори ММ (<0,3 Вт), середній потужності СРМ (0,3ч3Вт), могутні (>3 Вт).
Маркіровка
I – матеріал напівпровідника: Г – германій, До – кремній.
II – тип транзистора за принципом дії: Т – біполярні, П – польові.
III – три або чотири цифри – група транзисторів по електричних параметрах. Перша цифра показує частотні властивості і потужність транзистора відповідно до нижче приведеної таблиці.
Таблиця 1
IV – модифікація транзистора в 3-ій групі.
2) Пристрій біполярних транзисторів. Основою біполярного транзистора є кристал напівпровідника p-типа або n-типа провідності, який також як і виведення отнего називається базою.
Дифузією домішки або сплавом з двох сторін від бази утворюються області з противопо-ложным типом провідності, ніж база.
Мал. 5 Мал. 61
Область, що має велику площу p-n переходу, і вивід від неї називають колектором.
Область, що має меншу площу p-n переходу, і вивід від неї називають емітером.p-n перехід між колектором і базою називають колекторним переходом, а між емітером і базою – емітерним переходом.
Напрям стрілки в транзисторі показує напрям протікаючого струму. Основною особливістю пристрою біполярних транзисторів є нерівномірність концентрації основних носіїв зарядів в емітері, базі і колекторі. У емітері концентрація носіїв заряду максимальна. У колекторі – декілька менше, ніж в емітері. У базі – вомного разів менше, ніж в емітері і колекторі (малюнок 6).
Рис. 6
3) Принцип дії біполярних транзисторів. При роботі транзистора в підсилювальному режимі емітерний перехід відкритий, а колекторний – закритий. Це досягається соответствую-щим включенням джерел живлення.
Мал. 7
Оскільки емітерний перехід відкритий, то через нього протікатиме струм емітера, вызванныйпереходом електронів з емітера в базу і переходом дірок з бази в емітер. Отже, струм емітера матиме дві складові електронну і діркову. Еффектівностьеміттера оцінюється коефіцієнтом інжекції:
Інжекцією зарядів називається перехід носіїв зарядів з області, де вони були основними в область, де вони стають неосновними. У базі електрони рекомбінують, а їх концентрація в базі поповнюється від «+» джерела Ее, за рахунок чого в ланцюзі бази буде протекатьочень малий струм. Електрони, що залишилися, не встигли рекомбінувати в базі, під прискорюючою дією поля закритого колекторного переходу як неосновні носії переходитимуть в колектор, утворюючи струм колектора. Перехід носіїв зарядів з області, де вони
були не основними, в область, де вони стають основними, називається екстракцією зарядів. Ступінь рекомбінації носіїв зарядів в базі оцінюється коефіцієнтом переходу носіїв зарядів :
Основне співвідношення струмів в транзисторі:
--- коефіцієнт передачі струму транзистора або коефіцієнт посилення по струму:
Дірки з колектора як неосновні носії зарядів переходитимуть в базу, утворюючи
зворотний струм колектора Iкбо.
З трьох виводів транзистора на один подається вхідний сигнал, з другого – знімається вихідний сигнал, а третій вивід є загальним для вхідного і вихідного ланцюга. Таким чином, розглянута вище схема отримала назву схеми із загальною базою.
Мал. 8
Напруга в транзисторних схемах позначається двома індексами залежно від того, між якими виводами транзистора ця напруга вимірюється.
t
Мал. 9
Оскільки всі струми і напруга в транзисторі, крім постійної складової мають ще і змінну складову, то її можна представити як приріст постійною склад ляющей і при визначенні будь-яких параметрів схеми користуватися або змінною склад ляющей струмів і напруги, або приростом постійної складової.
де Ik,Iэ - змінні складові колекторного і емітерного струму
sIк, siэ - постійні складові.
Схеми включення
біполярних транзисторів
Схеми включення транзисторів отримали свою назву залежно від того, який з виводів транзисторів буде загальним для вхідного і вихідного ланцюга.
1) Схема включення із загальною базою (дивитеся малюнок 8). Будь-яка схема включення транзистора характеризується двома основними показниками:
- коефіцієнт посилення по струму Iвых/Iвх (для схеми із загальною базою Iвых/Iвх=Iк/Iэ=? [?<1])
- вхідний опір Rвхб=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Вхідний опір для схеми із загальною базою мало і складає десятки Ом, оскільки вхідний ланцюг транзистора при цьому є відкритим емітерним переходом транзистора. Недоліки схеми із загальною базою:
Схема не підсилює струм ?<1
Малий вхідний опір
Два разных джерела напруги для живлення.
Достоїнства – хороші температурні і частотні властивості.
Еквівалентна схема транзистора
1) Еквівалентна схема транзистора з Про. Еквівалентна схема транзистора може бути побудована на підставі того, що опір відкритого емітерного переходу складає десятки Ом.
rэ = n • 10 Ом
rб = n • 100 Ом
rк = n • (10 ч 100) кОм
Мал. 10
Система h-параметрів транзистора
Y-параметри
1) h-параметри і їх фізичний сенс
2) Визначення h-параметров по статичних характеристиках
3) Y-параметри транзисторів
1) h-параметри і їх фізичний сенс. У системі h-параметров у вигляді незалежних
змінних прийняті вхідний струм і вихідна напруга. В цьому випадку залежні перемен-
ные U1 = f (I1, U2); I2 = f (I1, U2). Повний диференціал функцій U1 і I1 рівний
Перейдемо від нескінченно малих приростів dU1, dI1, dU2, dI2 до кінцевих приростів. Отримаємо:
У режимі малого сигналу приріст постійних складових sU1, sI1, sU2 і sI2 можнозаменить амплітудними значеннями змінних складових цих же струмів і напруги.
Отримаємо:
У першому рівнянні системи (1) прирівняємо Um2 до 0. Отримаємо:
h11 – це вхідний опір транзистора при Um2 = 0 тобто при короткому замиканні у вихідному ланцюзі по змінному струму (конденсатором).
У першому рівнянні системи (1) прирівняємо Im1 до 0. Отримаємо:
h12 – є коефіцієнт зворотного зв'язку на неодруженому ходу у вхідному ланцюзі по змінному струму. Коефіцієнт зворотного зв'язку показує ступінь впливу вихідної напруги на вхідне (котушкою індуктивності).
У другому рівнянні системи (1) прирівняємо Um2 до 0. Отримаємо:
h21 – коефіцієнт посилення по струму транзистора або коефіцієнт передачі струму при короткому замиканні вихідного ланцюга по змінному струму.
Прирівняємо в другому рівнянні системи (1) Im1 до 0. Отримаємо:
h22 – вихідна провідність на неодруженому ходу у вхідному ланцюзі.
2) Визначення h-параметрів по статичних характеристиках. Оскільки статичні характеристики транзисторів вимірюються тільки на постійному струмі, то при визначенні амплітудних параметрів струмів і напруги представимо у вигляді приросту постійних складових.
Величини h11 і h12 визначаються по вхідних характеристиках транзистора. Розглянемо графоаналітичне визначення h параметрів на прикладі схеми із загальним емітером. З огляду на те, що транзистор завжди працює з вхідним струмом, потрібно користуватися вхідними і вихідними характеристиками (дивитеся Мал. 11). Вважатимемо, що опір навантаження каскаду буде однаковим і для постійного, і для змінного струму. Необхідний h-
параметр розраховується з приведених нижче формул. З малюнків видно, що підставлювані у формули дані знаходяться шляхом проекції крапок на осі координат.
Рис.11
Параметри h21 і h22 визначаються по вихідних характеристиках (дивитеся Мал. 11).
3) Y-параметри транзисторів.
Параметри транзисторів є величинами, що характеризують їх властивості. За допомогою параметрів можна оцінювати якість транзисторів, вирішувати завдання, зв'язані із застосуванням транзисторів в різних схемах, і розраховувати ці схеми.
Для транзисторів запропоновано декілька різних систем параметрів, у кожної свої достоїнства і недоліки.
Всі параметри діляться на власних (або первинні) і вторинних. Власні характеризують властивості самого транзистора, незалежно від схеми його включення, а вторинні параметри для різних схем включення різні. Основні первинні параметри: коефіцієнт посилення по струму ?, опори rб, rэ, rк.
Y-параметры відносяться до вторинних параметрів. Вони мають сенс провідності. Для низьких частот вони є чисто активними і тому їх іноді позначають буквою g з відповідними індексами.
Всі системи вторинних параметрів засновані на тому, що транзистор розглядається як чотириполюсник (2 входи і 2 виходи). Вторинні параметри зв'язують вхідні і вихідні змінні струми і напруга і справедливі тільки для малих амплітуд. Тому їх
ще називають низькочастотними малосигнальними параметрами.
Вхідна провідність: y11 = sI1 / sU1, U2 = Const. Провідність зворотного зв'язку: y12 = sI1 /
sU2, U1 = Const.
Параметр y12 показує, яка зміна струму I1 виходить за рахунок зворотного зв'язку при зміні вихідної напруги U2 на 1В. Провідність управління (крутизна): y21 = sI2 /
sU1, U2 = Const.
Величина y21 характеризує дію вхідної напруги U1, що управляє, на вихідний струм I2 і показує зміну I2 при зміні U1 на 1В. Вихідна провідність:
y22 = sI2 / sU2, U1 = Const. У систему у-параметров іноді додають ще статичний коефіцієнт посилення по напрузі
P = - sU2 / sU1 при I2= Const. При цьому P = y21 / y22.
Гідність у-параметров - їх схожість з параметрами електронних ламп. Недолік дуже важко вимірювати y12 і y22, оскільки треба забезпечити режим КЗ для змінного струму на вході, а вимірюючий мікроамперметр має опір, порівнянний з вхідним опором самого транзистора. Тому набагато частіше використовують змішані (або гібридні) h параметри, які зручно вимірювати і які приводять у всіх довідниках.
150mkA
Література
1.Лаврентьев Б.Ф.Аналоговая и цифровая электроника.Учебное пособие.2000.
2.Москатов Е.А.Электронная техника.2004.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора