Радиотехнические измерения (Теоретическая часть лабораторной работы № 10)

Лабораторная работа № 10

Радиотехнические измерения

Цель работы: изучение наиболее распространенных систем параметров, характеризующих транзистор как линейный четырехполюсник, и соответствующих этим системам параметров эквивалентных схем для малых переменных сигналов; измерение h-параметров для различных схем включения.

Теоретическая часть

В общем случае транзистор представляет собой активный нелинейный четырехполюсник. Его можно охарактеризовать семейством нелинейных статических характеристик, связывающих величины постоянных напряжений U₁, U₂ и токов I₁, 1₂ на входе и выходе транзистора. Все эти четыре величины U₁, U₂, I₁, 1₂ являются взаимосвязанными. Причем достаточно задать две из них, для того чтобы однозначно определить по статическим характеристикам две другие величины. Задаваемые величины являются независимыми переменными, две другие величины, определяемые значениями независимых переменных и свойствами четырехполюсник, являются зависимыми переменными и представляют собой некоторые функции независимых переменных.

Обозначим независимые переменные через X₁ и Х₂, а зависимые переменные - через F₁ и F₂, тогда:

Найдем полный дифференциал функций F₁ и F₂:

Заменяя дифференциалы dX₁dX₂, dF₁, dF₂ конечными приращениями, которые соответственно обозначим через x₁, x₂, f₁, f₂, получим:

Если положить , то система уравнений примет вид:

Коэффициенты x_ij являются дифференциальными параметрами линейного активного четырехполюсника.

Если на постоянные составляющие токов и напряжений наложены достаточно малые сигналы переменного напряжения u или тока i, то их амплитуды (или соответственно действующие значения) можно рассматривать как малые приращения постоянных составляющих. Величину переменного сигнала считают малой, если при ее увеличении обобщенные параметры x_ij  остаются постоянными.

За независимые переменные Х₁ и X₂ могут быть приняты любые две величины из четырех (двух токов и двух напряжений), поэтому в зависимости от их выбора получают шесть возможных систем уравнений. Рассмотрим наиболее распространенную систему параметров транзистора.

Система h-параметров.

Плоскостные транзисторы имеют малое входное и большое выходное сопротивление. При измерении параметров легко задавать ток на вход транзистора и осуществлять   режим   короткого замыкания на выходе. Поэтому в системе h-параметров за независимые переменные принимают  входной ток i₁ и выходное напряжение u₂.

Тогда выражения для входного напряжения u₁ выходного тока i₂ транзистора   можно записать следующим образом:

Системе уравнений соответствует эквивалентная схема на рисунке 1.

Рисунок 1 – Эквивалентная   схема  транзистора для системы h-параметров.

Коэффициенты уравнений определяются с помощью короткого замыкания на выходе и холостого хода на входе транзистора.

Величины параметров эквивалентной схемы h зависят от схемы включения транзистора.

При составлении эквивалентных схем предполагалось, что частота сигнала достаточно низкая и зависимостью параметров от частоты можно пренебречь. В общем случае все рассматриваемые параметры зависят от частоты и являются комплексными величинами.

Описание измерительного прибора.

Измерение h-параметров транзисторов проводится с помощью испытателя  маломощных диодов и транзисторов Л2-54 (рисунок 2).

Рисунок 2 – Испытатель маломощных диодов и транзисторов Л2-54

Прибор обеспечивает измерение основных параметров маломощных биполярных транзисторов (обратного тока коллектора I_сво, коэффициента передачи тока h_21b, выходной проводимости h₂₂, короткого замыкания между коллектором и эмиттером КЗ), полупроводниковых диодов (обратного тока I_R, прямого напряжения U_F ), стабилитронов и стабисторов (напряжения стабилизации Uz).

Меры безопасности при работе с прибором.

Элементы лицевой панели прибора (контакты переключателей SI, S4, левый контакт + держателя полупроводниковых приборов) при положении ИЗМЕР. или РЕЖИМ ключа РЕЖИМ-ИЗМЕР., положении ДИОД переключателя ДИОД-ТРАНЗИСТОР могут находиться под напряжением до 400 V.

Подключение проверяемого полупроводникового прибора, переключение режимов работы прибора должно производиться при среднем положении ключа РЕЖИМ-ИЗМЕР.

Не трогать контакты держателя полупроводниковых приборов или подключенный к нему полупроводниковый диод при   положении ИЗМЕР.  или  РЕЖИМ ключа  РЕЖИМ-ИЗМЕР.

При проверке транзисторов первым к держателю полупроводниковых приборов подключите вывод базы, а отключите его последним.

В нерабочем состоянии прибора или  при проверке полупроводниковых диодов  держатель  полупроводниковых приборов должен быть закрыт крышкой.

Подготовку к проведению измерений.

1. При работе прибора от сети подключите шнур питания прибора к сети и нажмите кнопку СЕТЬ (кнопка БАТАРЕЯ отпущена). При этом должна загореться лампочка СЕТЬ.

2. Прогрейте прибор в течение 5 минут.

3. Поставьте переключатель ДИОД-ТРАНЗИСТОР в положение п-рп или р-п-р в зависимости от структуры проверяемого транзистора. Поставьте переключатель РЕЖИМ в положение 30. Поставьте ручку ►0◄ на передней панели в среднее положение.