3Лабораторна робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ЕЛЕКТРОННОГО КЛЮЧА

Мета роботи: вивчити схеми, принцип роботи і характеристики електронного ключа

1. Короткі теоретичні відомості

Ключовий режим роботи транзистора лежить в основі цілого класу електронних схем: генераторів імпульсів, формувачів, логічних елементів тощо. Транзисторний ключ виконує такі функції, що і ме­ханічний комутатор розмикання і замикання ланки навантаження під дією керуючого сигналу.

Роль контактів виконує р-п переходи транзистора.

Стан “включено” повинно характеризувати мінімально можливим паді­нням напруги на транзисторі, а стан “виключено” – мінімально мож­ливим струмом протікання. Найбільш поширеною схемою включення транзистора є схема з СЕ (спільним емітером) (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Схема ввімкнення транзистора

Незалежно від виду навантаження і типу вхідної ланки транзистор­ні ключі можуть працювати або в насиченому або в ненасиченому ре­жимі. Насичені ключі характеризуються великою шумозахищеністю, але малою швидкодією, а також великою потужністю розсіювання на базі транзистора.

Ненасичені ключі характеризуються недоліками роботи транзисто­ра в активній області – великою потужністю розсіювання на колек­торному переході.

Статичний режим ключа характеризується двома стійкими положен­нями “включено” і “виключено”, тобто транзистор відкритий чи від­повідно закритий.

В режимі, коли ключ “виключений”:

(3.1)

де – відповідно струм бази, колектора і емітера; – струм колектора закритого транзистора; – коефіцієнт підсилення за струмом в схемі з СЕ при нормальному включенні; BI – коефіцієнт підсилення за струмом в схемі з спільним емітером при інверсному включенні.

На границі режиму відсічки і перехідного, коли емітерний перехід має нульове зміщення, струми визначаються:

; (3.2)

В режимі включення:

(3.3)

На вихідній характеристиці (рис. 3.2) показано точку M – відсічки і точку N – насичення:

Рисунок 3.2 – Сім’я вихідних статичних характеристик біполярного транзистора

2. Завдання для самостійної підготовки

   1. Вивчити роботу ключа в режимах “включено” і “виключено”, пере­хідні процеси в ключах.

   2. Дати відповіді на контрольні запитання.

   3. Розрахувати номінали елементів ключа, також його параметри при заданому коефіцієнті розгалуження на його вході і виході.

3. Лабораторне завдання

   1. Ознайомитися з макетом схеми електронного ключа, а також при­ладами, які використовуються в роботі.

   2. Визначити струми і напруги в базових і вихідних ланках в “закритому” стані транзистора.

   3. Вибрати на сім’ї вихідних характеристик робочі точки, які б відповідали роботі ключа. Побудувати графіки.

   4. Визначити параметри ключа в режимі “включено”.

   5. Зробити аналіз отримання результатів і зробити висновок.

4. Контрольні запитання

   1. Охарактеризуйте особливості роботи ключа в режимі “насичення” і “відсічки”.

   2. Складіть еквівалентні схеми для кожного із двох режимів ключа.

   3. Чому найбільш важкий випадок – забезпечення режиму “насичен­ня" ключа при мінімальному струмі бази, коли на вході є декілька схем, з’єднаних з входом ключа?

   4. Які допуски на елементи і параметри ключа приймаються в режимі “включено” і “виключено”?

   5. Від чого залежить тривалість фронтів вихідного імпульсу в ключі?