Logo
Logo

Триоды

Задачи
Корзина недоступна
Чтобы пользоваться корзиной для создания наборов задач, авторизуйтесь.

Решение

A1  1.50 Измерьте ВАХ $I_{\text{а}}(U_{\text{a}})$ и постройте линеаризованный график. Определите значение коэффициента $\alpha$.

Подключим радиолампу к регулируемому источнику напряжения, для измерения тока используем резистор $R_1=9730~Ом$, напряжение на котором измеряется мультиметром в режиме вольтметра $U_1$. Напряжение на источнике $U_0$, тогда
$$U_а = U_0-U_1 \hspace{3cm} I_а=\dfrac{U_1}{R_1}$$В этом пункте прямые измерения $U_а$ приводят к большим ошибкам, так как сопротивление вольтметра оказывается порядка сопротивления радиолампы или даже меньше. Снимем точки и построим линеаризованный график.

$U_a,~В$$I_a,~мкА$$\ln U_a$$\ln I_a$
-5,000--
0,000--
5,000,1641,609-1,805
9,981,622,3010,485
14,918,632,7022,156
17,7921,12,8793,048
19,6733,92,9793,524
21,5149,83,0693,909
23,3368,93,1504,232
25,1191,23,2234,513
26,87116,63,2914,759
28,60144,23,3534,971
29,46158,13,3835,063

Ответ: $\alpha=4$
A2  1.50 Измерьте ВАХ $I_{\text{а}}(U_{\text{a}})$ при $U_{\text{с}}=0$. Найдите значение теплового тока $I_{\text{а0}}$. Постройте линеаризованный график зависимости и определите значение коэффициента $\gamma$.

Подключим радиолампу к регулируемому источнику напряжения, для измерения тока используем резистор $R_2=107~Ом$, напряжение на котором измеряется мультиметром в режиме вольтметра $U_2$. Тем же мультиметром будем измерять напряжение на лампе $U_а$. В этом пункте вольтметр с $R_V=1~МОм$ можно считать идеальным электроизмерительным прибором. Снимем точки, вычтем тепловое значение тока $I_{а0}=220~мкА$ и построим линеаризованный график.

$U_a,~В$$I_a,~мА$$I_{ac},~мА$$\ln U_a$$\ln I_{ac}$
-5,000---
-3,000---
-2,000---
-1,000---
-0,550,008---
-0,200,093---
0,140,2450,025-1,966-3,680
0,440,2710,051-0,821-2,968
0,730,2910,071-0,315-2,645
1,020,3110,0920,020-2,390
1,520,3440,1240,419-2,085
2,030,3780,1580,708-1,846
3,030,4190,1991,109-1,614
4,050,4790,2591,399-1,351
5,050,5790,3591,619-1,025
7,080,7220,5031,957-0,688
10,120,9490,7292,315-0,316
15,191,351,1262,7210,119
20,21,781,5593,0060,444
25,32,242,0233,2310,705
30,22,732,5093,4080,920

Найдём также значение свободного коэффициента проведённой прямой: $b=-2.845$.
$$\xi=e^b=0.058~\frac{мА}{В^\gamma}$$Значение $\xi$ понадобится в следующем пункте.

Ответ: $I_{а0}=220~мкА \hspace{3cm} \gamma=1.1$
A3  1.00 Исследуйте зависимость $I_{\text{а}}(U_{\text{с}})$ для малых напряжений сетки. Найдите значения коэффициентов $\mu$ и $\lambda$. График не требуется.

Подключим радиолампу к регулируемому источнику напряжения, для измерения тока используем резистор $R_3=105~Ом$, напряжение на котором измеряется мультиметром в режиме вольтметра $U_3$, при этом $|U_3|\ll 10~В$.
К источнику также подключим крайние выводы потенциометра. Будем использовать его в режиме делителя напряжения, подключим сетку между средним и одним из крайних выводами. Снимем точки и построим график, приблизив его прямой в окрестности $U_с=0$.

U_с, ВI_а, мА
-1,760
-1,280,006
-1,000,030
-0,870,059
-0,690,139
-0,530,253
-0,350,451
-0,210,649
-0,100,799
0,000,948
0,0961,086
0,211,248
0,341,419
0,431,543
0,581,762
0,641,848
0,752,02
0,922,29
1,042,49
1,272,86
1,503,26
1,783,75
2,004,14

Используемое анодное напряжение $U_а=10~В$
Из графика находим коэффициент наклона прямой $\lambda=1.42~\frac{мА}{В}$
$$\mu=\frac{\lambda}{\xi\gamma U_a^{\gamma-1}}\approx 18 \gg 1$$

Ответ: $\lambda=1.42~\frac{мА}{В} \hspace{3cm} \mu=18$
B1  1.00 Получите условие на $R$, $C$, $\lambda$ и $M$, при котором в контуре сетки возникают автоколебания. Какова будет их частота на границе этого условия?

Напряжение на аноде постоянно и равно $U_а=U_0$

Напряжение на сетке $U_c=\dfrac{q}{C}$, где $C$ — ёмкость конденсатора, $q$ — заряд на нём: $I=-\dot{q}$
$$\dfrac{q}{C}=U_с=IR+L_с\dot{I}+M\dot{I_а}=IR+L_с\dot{I}+M\lambda \dot{U_с},$$ где $L_с$ — индуктивность катушки в цепи сетки, $M$ — коэффициент взаимоиндукции катушек (знак выбран так, чтобы $M>0$), $R$ — суммарное сопротивление катушки и резистора в цепи сетки.
$$\dfrac{q}{C}=IR+L_с\dot{I}-\dfrac{M\lambda}{C}I$$$$\ddot{I}+\dfrac{RC-M\lambda}{L_сC}\dot{I}+\dfrac{1}{L_сC}I=0$$Для возникновения автоколебаний коэффициент затухания должен быть неположительным:
$$RC\leq M\lambda$$На границе этого условия уравнение приобретает вид уравнения незатухающих гармонических колебаний.

Ответ: $RC\leq M\lambda \hspace{3cm} f_{garm}=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{L_сC}}$
B2  4.00 Не менее чем для 7 разных значений ёмкости $C$ снимите зависимости $A(R)$ и определите $R_l$. Следите за тем, чтобы сигнал на экране осциллографа был гармоническим. Постройте линеаризованный график зависимости $R_l(C)$ и найдите $M$.

$$C=1.341~мкФ$$

$R,~Ом$1641471321201079886
$A,~В$0,671,001,291,591,942,282,80

$$R_l=198~Ом$$

 

 

$$C=1.123~мкФ$$

$R,~Ом$19718816814712293
$A,~В$0,510,731,091,492,133,31

$$R_l=225~Ом$$

 

 

$$C=0.781~мкФ$$

$R,~Ом$307288262241220196167
$A,~В$0,430,711,041,291,582,042,80

$$R_l=341~Ом$$

 

 

$$C=0.669~мкФ$$

$R,~Ом$342307276250235208185
$A,~В$0,590,971,301,641,902,463,06

$$R_l=393~Ом$$

 

 

$$C=0.451~мкФ$$

$R,~Ом$517501467443403380339
$A,~В$0,470,610,861,021,291,491,94

$$R_l=581~Ом$$

 

 

$$C=0.215~мкФ$$

$R,~Ом$11731100989815685514
$A,~В$0,340,610,931,482,383,64

$$R_l=1243~Ом$$

 

 

$$C=0.108~мкФ$$

$R,~Ом$2350219019951869166814521272
$A,~В$0,250,500,710,891,191,592,10

$$R_l=2550~Ом$$

 

 

Соберём все рассчитанные значения $R_l$ в одну табличку.
Линеаризация зависимости $R_l(C)$ имеет вид $R_l=\lambda M \cdot \frac{1}{C}$

$R_l,~Ом$19822534139358112432550
$C,~мкФ$1,3411,1230,7810,6690,4510,2150,108
$1/C,~10^6~Ф^{-1}$0,7460,8901,2801,4952,224,659,26

Проводим прямую из начала координат, коэффициент наклона $k_R=0.263\cdot 10^{-3}~Ом \cdot Ф$

$$M=\dfrac{k_R}{\lambda}=185~{мГн}$$

Ответ: $M=185~мГн$
B3  4.00 Не менее чем для 7 разных значений ёмкости $C$ снимите зависимости $A(f)$ и определите $f_l$. Следите за тем, чтобы сигнал на экране осциллографа был гармоническим. Постройте линеаризованный график зависимости $f_l(C)$ и найдите $L_{\text{с}}$.

$$C=1.341~мкФ$$

$f,~Гц$1641471321201079886
$A,~В$0,671,001,291,591,942,282,80

$$f_l=282~Гц$$

 

 

$$C=1.123~мкФ$$

$f,~Гц$307304,5300295,5289,5280,8
$A,~В$0,510,731,091,492,133,31

$$f_l=313~Гц$$

 

 

$$C=0.781~мкФ$$

$f,~Гц$307288262241220196167
$A,~В$0,430,711,041,291,582,042,80

$$f_l=377~Гц$$

 

 

$$C=0.669~мкФ$$

$f,~Гц$342307276250235208185
$A,~В$0,590,971,301,641,902,463,06

$$f_l=415~Гц$$

 

 

$$C=0.451~мкФ$$

$f,~Гц$517501467443403380339
$A,~В$0,470,610,861,021,291,491,94

$$f_l=517~Гц$$

 

 

$$C=0.215~мкФ$$

$f,~Гц$751743734717697682
$A,~В$0,340,610,931,482,383,64

$$f_l=759~Гц$$

 

 

$$C=0.108~мкФ$$

$f,~Гц$2350219019951869166814521272
$A,~В$0,250,500,710,891,191,592,10

$$f_l=1136~Гц$$

 

 

Соберём все рассчитанные значения $f_l$ в одну табличку.
Линеаризация зависимости $f_l(C)$ имеет вид $f_l^2=\frac{1}{4\pi^2 L_с}\cdot\frac{1}{C}$

$f_l,~Гц$2823133774155177591136
$f_l^2,~10^5~Гц^2$0,7950,9801,4211,7222,6735,7612,90
$1/C,~10^6~Ф^{-1}$0,7460,8901,2801,4952,224,659,26

Проводим прямую из начала координат (виден явный выброс), коэффициент наклона $k_f=0.127~Гц^2 \cdot Ф$

$$L_с=\dfrac{1}{4\pi^2 k_f}=200~{мГн}$$

Ответ: $L_с=200~мГн$
C1  1.50 Получите значение паразитной ёмкости радиолампы $C_{par}$. Вам может помочь определение величин $R_l$ и $f_l$ в отсутствие внешней ёмкости.

При сопротивлении цепи сетки $R\sim 1~МОм$ автоколебания всё ещё возникают. Увеличивать сопротивление дальше не получится из-за внутренних характеристик осциллографа. Поэтому $C_{par} \lesssim 260~пФ$.

Оценка по частоте даёт величину того же порядка.

Ответ: $C_{par}\sim 100~пФ$
C2  0.50 Сравните порядок величин $C_{par}$ и ёмкостей из части B.

Очевидно, $C_{par} \ll C$.

D1  2.00 Измерьте ВАХи транзистора в цепи коллектора $I_{\text{к}}(U_{\text{к}})$ для не менее чем 5 разных значений тока базы $I_{\text{б}}$ и постройте их графики на одной миллиметровке. Обозначьте на ней область насыщения.

Для поддержания постоянного тока базы $I_б$ соберём источник постоянного тока. Для этого выставим на источнике максимальное напряжение $U_{max}=31~В$ и соединим его последовательно с потенциометрами $680~кОм$ и $10~кОм$. Потенциометр $680~кОм$ будем использовать для изменения значения тока базы, а потенциометр $10~кОм$ как ограничительный, предотвращающий случайное резкое увеличение тока базы в цепи.

Второй источник используется для изменения напряжения коллектора $U_к$, ток коллектора будем снимать с мощного керамического резистора, включённого в цепь коллектора.

Для $5$ значений тока базы измеренные зависимости представлены ниже.

$$I_б=3.06~мА$$

$U_к, мВ$-343-155-80-43-3826.347.673.91031481912282723273734365147731020
$I_к,~ мА$-35.8-34.9-32.5-26.6-5.65.228.965.8122189285350386412427433436439443448

$$I_{нас}=435~мА$$

 

 

$$I_б=2.46~мА$$

$U_к, мВ$-336-145-71-33-9930.754.874.493.31071221531892512783153654697459301022
$I_к,~ мА$-26.8-26.2-23.8-17.9-7.95.228.565.2102140168197253300344352357361362365366367

$$I_{нас}=360~мА$$

 

 

$$I_б=1.96~мА$$

$U_к, мВ$-313-215-53-131136.250.87591.61031271481872452873585397281015
$I_к,~ мА$-19.6-19.4-16-7.54.927.946.182.4110129166194231255260263265267268

$$I_{нас}=265~мА$$

 

 

$$I_б=1.24~мА$$

$U_к, мВ$-208-110-251538.659.977.894.51201702242823704666638601056
$I_к,~ мА$-10.7-10.3-6.24.517.935.553.170.997.1132147151153153154154155

$$I_{нас}=150~мА$$

 

 

$$I_б=0.58~мА$$

$U_к, мВ$-281-178-63256482.91011441792393254187161016
$I_к,~ мА$-3.9-3.8-3.23.915.323.231.246.552.956.557.75858.358.5

$$I_{нас}=58~мА$$

 

 

Построим графики этих зависимостей на одном поле. Насыщение соответствует горизонтальным участкам в области положительных напряжений: $U_к>0.3~ В$.

D2  1.00 Определите коэффициент усиления транзистора по току $\nu$.

Сведём токи насыщения в общую табличку.

$I_б,~мА$$I_{нас},~мА$$\nu$
3,06435142
2,46360146
1,96265135
1,24150121
0,5858100

Усредняя, $\nu\approx130$

E1  1.00 Соберите схему и получите на экране осциллографа картину автоколебаний. Зарисуйте её в листах ответов.

E2  1.00 Соберите схему из части B, заменив радиолампу на транзистор. Получите на экране осциллографа картину автоколебаний и зарисуйте её в листах ответов. Стали ли автоколебания гармоническими?