Подготовка к работе
3.1. Зарисуйте в отчет схему исследуемого транзисторного ключа.
3.2. Определите исходные данные для расчета ключа по таблице 1. Произведите расчет и выберите транзистор, используя таблицу 2.
Таблица 1
Исходные данные |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Минимальный ток Iн min, мА |
20 |
15 |
30 |
10 |
25 |
Сопротивление нагрузки, RH, Ом не менее |
300 |
200 |
100 |
300 |
150 |
Уровень напряжения ,В не менее |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
Уровень напряжения , В не более |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
Напряжение UВХ.MIN , В |
4 |
5 |
4 |
5 |
4 |
Таблица 2 - Параметры биполярных транзисторов
Тип транзистора |
UКЭ.MAX, В |
IK.MAX, мА |
ВMIN…ВMAX (H21Э) |
IKО, мкА |
СК, пФ |
РК.MAX, мВт |
КТ201А |
20 |
30 |
20…60 |
0,5 |
9 |
150 |
КТ201В |
10 |
30 |
30…90 |
0,5 |
9 |
150 |
КТ201Г |
10 |
30 |
70…210 |
0,5 |
9 |
150 |
КТ312А |
30 |
30 |
10…100 |
10 |
5 |
225 |
КТ312В |
30 |
30 |
50…280 |
10 |
5 |
225 |
КТ3102А |
50 |
100 |
100…250 |
0,05 |
6 |
250 |
КТ3102В |
30 |
100 |
200…500 |
0,015 |
6 |
250 |
КТ3102Е |
50 |
100 |
400..1000 |
0,015 |
6 |
250 |
КТ315В |
40 |
100 |
20…90 |
1 |
7 |
150 |
КТ503А |
40 |
150 |
40…120 |
1 |
20 |
350 |
КТ503В |
60 |
150 |
40…120 |
1 |
20 |
350 |
КТ503Е |
100 |
150 |
40…120 |
1 |
20 |
350 |
Выполнение работы
4.1. Статический режим. Соберите схему ключа на биполярном транзисторе, показанную на рисунке 2а. Выберите транзистор и установите сопротивления резисторов и напряжения источников питания в соответствие с выполненным расчетом.
а) б)
Рисунок 2 – Схема исследования ключа на биполярном транзисторе в статическом режиме
С помощью режима анализа схемы по постоянному току Analysis> DC Operating Point определите потенциалы узлов схемы и значения протекающих токов в статическом режиме. Запишите полученные значения в отчет и сравните с расчетными.
С помощью режима анализа при изменении параметров источников питания Analysis> DC Sweep (рисунок 2б) постройте статическую передаточную функцию транзисторного ключа. Определите границы режимов работы транзистора и интервалы соответствующих им входных напряжений UВХ ОТС и UВХ НАС.
Определите значения выходных напряжений в замкнутом и разомкнутом состояниях ключа UВЫХ MIN и UВЫХ MAX.
Запишите полученные значения в отчет и зарисуйте график.
4.2. Динамический режим. Соберите схему ключа на биполярном транзисторе, показанную на рисунке 3.
Рисунок 2 – Схема исследования ключа на биполярном транзисторе в динамическом режиме
Подайте на вход импульсы прямоугольной формы с частотой 1 кГц, постоянной составляющей 2,5 В и переменной составляющей 2,5 В. Зарисуйте временные диаграммы входного и выходного сигналов. Подключите к выходу сопротивление нагрузки Rн. Что изменилось? Почему? Покажите изменение на временных диаграммах. Как влияет подключение нагрузки на параметры выходного сигнала?
Установите частоту следования импульсов 200 кГц. Чем отличаются диаграммы, полученные при частотах 200 кГц и 1 кГц? Дайте объяснение. Зарисуйте временные диаграммы входного и выходного сигналов. Измерьте и запишите в отчет динамические параметры tВКЛ и tВЫКЛ, определяющие быстродействие транзисторного ключа.
Подключите емкость нагрузки 330 пФ и повторите эксперимент. Измерьте динамические параметры, покажите изменение на временных диаграммах. Как влияет подключение емкости нагрузки на время включения и выключения?
Подключите ускоряющий конденсатор 1500 пФ. Измерьте динамические параметры, покажите изменение на временных диаграммах. Что изменилось? Дайте объяснение. Оцените эффективность применения ускоряющего конденсатора.