Методика выполнения работы

1. Запустите программное обеспечение Multisim. В настройках «Options» → «Global Preferences» → закладка «Parts» выберите европейский стандарт обозначения элементов электрических схем «DIN». Далее для выбора режима симуляции процесса в меню «Simulate» выберите «Digital Simulation Settings» и в открывшемся окне установите «Ideal».

2. Снимите выходные характеристики МОП-транзистора с обогащением для приборов с n–каналом и постройте графики зависимости статического сопротивления открытого транзистора от напряжения исток-сток для различных величин напряжения на затворе. Для этого соберите необходимую электрическую схему (рис. 2.2, а), взяв из базы элементов в группе «Transistors» семейства MOS_3TEN компонент IRF3710 для n-канального транзистора. Для транзистора с n–каналом при напряжениях U_зс от 0 до 10 В с шагом в 2 В измерьте токи в цепи «исток-сток» для напряжений «исток-сток» в 0, 0.5, 1, 5, 10, 15, 20 В. Вычислите значение сопротивления транзистора в каждой точке как отношение напряжения цепи исток-сток к току в этой цепи. Результаты сведите в табл. 2.1, постройте графики изменения сопротивления ключа, объясните наблюдаемый характер изменения параметров.

Таблица 2.1

Uзс, В	0
Uис, В	0	0,5		1		5		10		15		20
Iис, mA
Rис, кОм
. . .
Uзс, В	10
Uис, В	0		0,5		1		5		10		15		20
Iис, mA
Rис, кОм

3. Проведите испытания интегральной микросхемы аналоговых ключей 4066BD_10V (контейнер CMOS, Family CMOS_10) по рис. 2.8. В корпусе ИМС размещены четыре аналоговых ключа с n– каналом. Входной сигнал подаётся на клеммы S_i, управление подаётся на клеммы IN_i, а выход снимается с выводов D_i. Уровни входных сигналов и управления не должны превосходить величины питающих напряжений микросхемы. Амперметры ХММ1 и ХММ3 контролируют ток нагрузки и входной ток микросхемы от источника сигнала. При-

Рис. 2.8. Схема испытаний аналогового ключа в ИМС 4066BD

бор ХММ2 измеряет уровень выходного напряжения на сопротивлении нагрузки в 1 кОм.

В данном эксперименте проведите определение величины сопротивления аналогового ключа первого канала в замкнутом состоянии. Установите по V2 напряжение на входе первого канала 5 В и, изменяя уровень напряжения сигнала управления по V1 от нуля до 10 В с шагом в 2 В, проведите измерения входного тока I_вх, тока I_н и напряжения U_н на нагрузке R₁. По полученным данным определите падение напряжения на полевом транзисторе и отсюда найдите сопротивление аналогового ключа в замкнутом состоянии. Результаты опыта занесите в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Uвх1, В	5
Uуп1, В	0	2	4	6	8	10
Uн, В
Iвх, mA
Iн, mA
ΔUкп=Uвх-Uн, В
Rкп=ΔUкп/Iн, кОм

4. Повторите действия, описанные в п. 3, для напряжения входного сигнала на пер­вом канале в 10 В, результаты сведите в табл. 2.3 и сравните величины соп­ро­тивления канала один при разных входных сигналах. Какой вывод из этого можно сделать?

Таблица 2.3

Uвх1, В	10
Uуп1, В	0	2	4	6	8	10
Uн, В
Iвх, mA
Iн, mA
ΔUкп=Uвх-Uн, В
Rкп=ΔUкп/Iн, кОм

5. Проведите испытания первого канала ИМС по определению соп­ротив­ления аналогового ключа в разомкнутом состоянии. Ключ управления А – в правом положении, ключ В цепи входного сигнала – в левом. Входное напряжение постоянного тока от V2 последовательно устанавливайте равным 10, 50, 100 и 150 вольтам. Напряжение питания микросхемы установите в этом эксперименте равным 150 В. Контролируйте величины входного тока, тока нагрузки и падение напряжения на нагрузочном сопротивлении. Результаты эксперимента внесите в табл. 2.4. По этим данным найдите сопротивление ключа в разомкнутом состоянии как отношение падение напряжения на ключе к току нагрузки. Какой можно сделать вывод из результатов опыта?

Таблица 2.4

Uвх1 , В	10	50	100	150
Uуп1 , В
Iвх , мА
Iн , мА

Окончание табл. 2.4

Uвх1 , В	10	50	100	150
Uн , В
Uкл = Uвх-Uн , В
Rкл = Uн/Iн , кОм

6. Соберите схему четырёхканального аналогового мультиплексора по рис. 2.9. Функционально он состоит из счётчика на базе двух триггеров D–типа (группа «TTL», семейство «74STD», компонент «7474N») для задания кода выбираемого канала, дешифратора-демультиплексора – микросхема 74LS139N (группа «TTL», семейство «74LS»), из схемы четырёх аналоговых ключей – микросхема 4066BD (группа «CMOS», семейство «CMOS_5V», компонент «4066BD_5V»). Предварительно необходимо по отдельности собрать каждую функциональную часть, привлекая дополнительный информационный материал нажатием кла­виши F1 при выделенном нужном элементе. Убедитесь в рабо­то­способности каждой функциональной части и только затем ском­понуйте всю схему аналогового мультиплексора в единое целое.

Рис. 2.9. Схема испытаний 4-канального аналогового мультиплексора

7. Проведите испытания четырёхканального аналогового муль­ти­плексора. Выбор нужного канала определяется кодом со счёт­чика. Задайте по входам аналоговых ключей различные сигналы: по первому каналу – напряжение постоянного тока 5 В; по второму каналу – напряжение переменного тока 5 В, 60 Гц; по третьему и четвёртому каналам – сигналы с функционального генератора, снимаемые в противофазе с клеммы «+» и клеммы « – » соответственно. На панели управления генератора установите вид выходного сигнала – треугольный, амплитуду выходного напряжения 5 В, частоту 50 Гц, длительность цикла 90%, смещение – 0.

Задавая ключом J1 коды на выходе счётчика, обеспечьте последовательное подключение каналов к выходу мультиплексора. Для каждого канала при указанных входных воздействиях определите амплитуды выходных напряжений и токов на нагрузочное сопротивление 1 кОм в соответствии с табл. 2.5, на основании данных которой рассчитайте в процентах отклонения значения сопротивления аналогового ключа от средней величины. Измерения выходных амплитудных значений напряжений и токов целесообразно производить с помощью двулучевого осциллографа. Амплитудные значения входных напряжений определите последовательным подключением канала В осциллографа к выводам «S1», «S2», «S3» и «S4» микросхемы 4066BD. Выходные напряжения контролируются измерением в нужные моменты времени соответствующих сигналов по каналу А двулучевого осциллографа. Приведите в отчёте графики выходных величин.

Таблица 2.5

№ канала	Uвх, В	Uвых, В	ΔUкл, В	Iн, mA	Rкл, Ом
1
2
3
4

Указания по оформлению отчёта

Отчёт в письменном виде должен содержать:

1) схему для снятия выходных характеристик МОП-транзистора с n-каналом, экспериментальные данные работы транзистора при различных величинах напряжения управления и питания по цепи исток-сток, графики изменения сопротивления канала исток-сток. Сформулируйте письменно вывод по этому испытанию;

2) схему, результаты эксперимента по определению сопротивления замкнутого канала исток-сток микросхемы 4066BD-10 при различных величинах сигнала управления (табл. 2.2 и 2.3). Сформулируйте письменно вывод по этому испытанию;

3) результаты эксперимента по определению сопротивления канала исток-сток в разомкнутом состоянии (табл. 2.4). Сформулируйте письменно вывод по этому испытанию;

4) схему и результаты испытаний четырёхканального аналогового мультиплексора по рис. 2.9. Должно быть приведено подробное описание его работы и демонстрация в процессе объяснения. Как меняется сопротивление перехода исток-сток при подключении того или иного канала мультиплексора (табл. 2.5)? Какие можно сделать выводы?