Казань – 2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ

 

 

Лабораторная работа

Транзисторный LC-генератор

 

Работу завершил: "3" ноября 2014 г.

Студент 3 курса группы №06-205 очного отделения бюджетной формы обучения Васильев Никита Вячеславович

Преподаватель:

Тюрин Владимир Александрович

Казань – 2014

Упражнение 1.

Получение статической характеристики полевого транзистора

Рис.1. Статическая характеристика полевого транзистора

	S (Uз = 0,4 V) = 0 mA/V S (Uз = 1 V) = 5,9 mA/V S (Uз = 2 V) = 13,6 mA/V

Упражнение 2

Исследование зависимости величины взаимоиндукции возбуждения и взаимоиндукции срыва от напряжения смешения

Рис.2. Зависимости величины коэффициента взаимоиндукции возбуждения MB и коэффициента взаимоиндукции срываMCP от напряжения смешения ECM

Режим В

Режим А

Вывод:

Исследование зависимости взаимоиндукции возбуждения и взаимоиндукции срыва от напряжения смешения позволило выявить диапазоны напряжения смещения, в которых генератор работает в одном из трех режимов: А, В и С.

 

В диапазоне 0 < E_СМ < 0,75 V, добиться самовозбуждения не удалось. Этот интервал напряжений соответствует режиму С.

 

В диапазоне 0,75 < E_СМ < 2 V, автоколебания возбуждались и срывались при разных значениях магнитной связи, т.е. наблюдался гистерезис. Этот интервал напряжений соответствует режиму B.

 

В диапазоне E_СМ > 2 V, автоколебания возбуждались и срывались при одних и тех же значениях магнитной связи. Этот интервал напряжений соответствует режиму А.

Упражнение 3

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний от величины магнитной связи. Для режима А.

Рис.3. Зависимость амплитуды автоколебаний A от величины коэффициента взаимоиндукции M в режиме А; (Есм = 2V)

Вывод:

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний от величины магнитной связи для режима А показало, что автоколебания возбуждаются и срываются при одних и тех же величинах коэффициента взаимоиндукции M = M_КР, как и предсказывает теория.

 

Упражнение 4

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний от величины магнитной связи. Для режима В.

Рис.4.1. Зависимость амплитуды автоколебаний U0 от величины коэффициента взаимоиндукции возбуждения MВ в режиме В; (Есм = 1V)

 

Рис.4.2. Зависимость амплитуды автоколебаний U0 от величины коэффициента взаимоиндукции срыва MСР в режиме В; (Есм = 1V)

 

Вывод:

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний от величины магнитной связи для режима B показало, что автоколебания возбуждаются и срываются при различных величинах коэффициента взаимоиндукции.

Для напряжения смещения Е_см = 1V колебания возбудились при величине коэффициента взаимоиндукции M = 0,7 μH, а сорвались при величине коэффициента взаимоиндукции M = 0,52 μH

В режиме В, как и предсказывала теория, наблюдается гистерезис.

 

 

Упражнение 5

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний и критической амплитуды от величины магнитной связи. Для режима С.

Рис.5. Зависимость амплитуды автоколебаний U0 и критической амплитуды UКР от величины коэффициента взаимоиндукции M в режиме С; (Есм = 0,4 V)

 

Вывод:

Исследование зависимости амплитуды автоколебаний и критической амплитуды от величины магнитной связи для режима С показало, что чем сильнее магнитная связь в генераторе, тем меньше энергии от внешнего источника требуется для возбуждения автоколебаний в системе, и тем больше при этом их амплитуда.

Этот результат хорошо согласуется с теорией, для графика средней крутизны имеется два пересечения с прямой RC/M, а значит два значения амплитуды колебаний, меньшее из них соответствует критической амплитуде, а большее амплитуде автоколебаний. Чем ниже лежит прямая RC/M тем больше магнитная связь и тем меньше энергии требуется для получения большей амплитуды автоколебаний.

 

 

Упражнение 6

Получение колебательных характеристик полевого транзистора для различных напряжений смещения.

f0, kHz
59,4
Eсм1, V			Eсм2, V			Eсм3, V
0,4
Uвх, V	UJ1, V		Uвх, V	UJ1, V		Uвх, V	UJ1, V
	0,456			0,561			0,686
	0,38			0,487			0,636
	0,256			0,379			0,557
	0,121			0,235			0,457
	0,091			0,084			0,311
	0,017			0,042			0,162
				0,008			0,034

 

Таблица 1. Колебательные характеристики полевого транзистора

для трех величин напряжения смещения. E_см1 = 0,4V; E_см2 = 1V; E_см3 = 2V

 

Упражнение 7 – 8

Рис.7.1. Средняя теоретическая крутизна при напряжении смещения Есм = 2V.

Вычисление теоретической средней крутизны

.

Рис.7.2. Средняя теоретическая крутизна при напряжении смещения Есм = 1V.

Рис.7.3. Средняя теоретическая крутизна при напряжении смещения Есм = 0,4V.

Вывод:

Вычисленные в ходе эксперимента средняя экспериментальная и средняя теоретическая крутизна, не совпадают между собой и не согласуются с предсказаниями теории. Данное расхождение могло быть вызвано нарушением методологии выполнения эксперимента или сбоями при работе с программами вычисления средней экспериментальной и средней теоретической крутизны.

На графиках выше приведена только теоретическая крутизна.