Исследование входных и выходных характеристик полевого транзистора. Источник тока на полевом транзисторе. Изучение биений

Практическая работа

по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и конструирования медицинской техники»

на тему: «Исследование входных и выходных характеристик полевого транзистора. Источник тока на полевом транзисторе. Изучение биений»

Цель работы: исследование входных и выходных характеристик полевого транзистора, изучение применения транзистора в источнике тока.

Порядок выполнения работы:

1. Изучение источника тока на полевом транзисторе.

Для получения более стабильного источника тока построим схему, изображенную на Рис.1. В этой схеме к затвору и стоку транзистора приложено одно и то же напряжение.

[pic 1]

Рис.1 – Схема для изучения источника тока на полевом транзисторе

В настоящей работе необходимо сравнить диапазон нагрузочных сопротивлений для двух схем подключения полевого транзистора в схеме источника тока.

По полученным результатам построим график зависимости постоянной и переменной составляющих выходного тока от нагрузочного сопротивления (Рис.2).

[pic 2]

Рис.2 – График зависимости постоянной и переменной составляющих выходного тока от нагрузочного сопротивления

Изучение биений

При наложении двух гармонических колебаний близкой частоты получаются биения — гармонические колебания с пульсирующей амплитудой. Частота изменения амплитуды результирующего сигнала равна разности частот двух исходных сигналов. Построим схему для наблюдений биений, изображенную на Рис.3.

[pic 3]

Рис.3 – Схема для наблюдения биений

На Рис.3 последовательно включенные с источником переменного напряжения резисторы обозначают внутренние сопротивления источников, а резистор 1 кОм является нагрузочным. Получаемая в результате осциллограмма представлена на Рис.4.

[pic 4]

Рис.4 – Изображение, полученное на экране осциллографа при сложении гармонических сигналов частотой 20 Гц и 21 Гц

Как видно из Рис.4, при разности подаваемый частот 1 Гц период биений составляет 1 с, т.е. частота биений равна 1 Гц.

Рассмотрим применение биений в медицине на примере.
Задача: Ультразвук используется для измерения скорости кровотока. Если ультразвуковой излучатель посылает ультразвуковые волны с частотой 500 кГц, какова будет частота биений при наложении основного и отраженного ультразвуковых сигналов? Скорость ультразвука в крови принять 1540 м/с, скорость крови в большой бедренной артерии составляет 2,0 см/с.

Решение. Частота биений будет определяться доплеровским сдвигом частоты по формуле:

νД = [pic 5]

где V0 – скорость движущегося тела (в нашем случае крови),
V – скорость волны (ультразвука),
ν – частота испускаемых колебаний (частота ультразвукового излучателя).

Таким образом, частота биений в условиях данной задачи должна составить

νД =  = 12,987 Гц[pic 6]

Для проверки полученных результатов рассчитаем частоту ультразвуковых колебаний, получаемых движущейся кровью (эритроцитами):

ν1 =  = 499993,5 Гц[pic 7]