АнСхТ ЛР5
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра ЭПУ
ОТЧЁТ по лабораторной работе № 5
по дисциплине «Аналоговая схемотехника» Тема: Транзисторные ключи
Студентка гр. 1283 |
____________________ |
Григорьева В.В. |
Преподаватель |
__________________________ |
Писарев И.С. |
Санкт-Петербург
2024
Лабораторная работа №5
Цель: исследование основных параметров и принципов работы транзисторных ключей.
Обработка результатов
1. Измерение параметров транзисторного ключа в статическом режиме
Таблица 1 – Зависимость тока коллектора от тока базы в схеме с общим эмиттером
Режим |
|
|
Активный |
|
|
|
|
Насыщение |
|
|
|||
работы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
UR |
, В |
11,6 |
11,4 |
11,4 |
11,2 |
11,2 |
11 |
10,6 |
9,6 |
8,4 |
6,2 |
2 |
0,4 |
1б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UК |
|
6,6 |
5,4 |
4,6 |
4 |
2,4 |
1,2 |
0,216 |
0,152 |
0,12 |
0,096 |
0,08 |
0,072 |
= UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб, мкА |
26,67 |
40 |
40 |
53,33 |
53,33 |
66,67 |
93,33 |
160 |
240 |
386,67 |
666,67 |
773,33 |
|
Iк, мА |
5,4 |
6,6 |
7,4 |
8 |
9,6 |
10,8 |
11,78 |
11,85 |
11,88 |
11,9 |
11,92 |
11,93 |
|
β |
|
202,5 |
165 |
185 |
150 |
180 |
162 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кнас |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1,71 |
2,57 |
4,14 |
7,14 |
8,29 |
|
Минимальное измеренное падение напряжения на открытом транзисторе UКЭнас = UК = 72 мВ
Iб = Iб гр Граничный ток Iб гр = 93,33 мкА – значение тока базы, при котором транзистор переходит в режим насыщения.
UП = 12 В
Пример расчета для:
1)Активного режима
|
Uп − UR |
1б |
|
|
|
12В − 11,6В |
|||||||||
I = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
≈ 26,67 мкА, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
б |
|
R1б |
|
|
|
|
|
15 103Ом |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Uп − Uвых |
|
12В − 6,6В |
|||||||||||
I |
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
≈ 5,4 мА, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
к |
|
|
Rк |
|
|
|
|
103Ом |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Iк |
|
|
|
|
|
|
−3 |
|
|
|
||
|
β = |
= |
|
5,4 10 |
А |
|
≈ 202,5. |
||||||||
|
I |
|
26,67 10 |
−6 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
||||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Режима насыщения
I |
|
= |
Uп − UR |
1б |
= |
12В − 9,6В |
|
≈ 160 мкА, |
|||||||
б |
R1б |
|
|
15 103Ом |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
I |
= |
Uп − Uвых |
= |
12В − 0,152В |
≈ 11,85 мА, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
к |
|
|
|
Rк |
|
|
|
|
|
|
103Ом |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
160 10−6А |
|
|
|
|
|
Кнас = |
|
б |
|
= |
|
≈ 1,71. |
|||||||
|
|
I |
|
|
93,33 10−6А |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
б гр |
|
|
|
|
|||||
13 |
|
12 |
Iк, мА |
|
|
11 |
Iб = Iб гр |
10 |
|
9
8
7
6
Iб, мкА
5
0 200 400 600 800 1000
Рисунок 1 – Зависимость тока коллектора от тока базы в схеме с общим эмиттером
2.Временные характеристики транзисторного ключа
Таблица 2 – Результаты измерений временных параметров схемы транзисторного ключа
Схема |
|
|
|
б, кОм |
|
47 |
|
22 |
10 |
|
4,7 |
||
|
Процесс |
|
зд, нс |
|
220 |
|
122 |
54 |
|
26 |
|||
|
|
ф, нс |
|
1020 |
|
320 |
134 |
|
68 |
||||
|
включения |
|
|
|
|||||||||
Простой |
вкл, нс |
|
1240 |
|
442 |
188 |
|
94 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
ключ |
Процесс |
|
рас, нс |
|
870 |
|
1360 |
1480 |
|
1470 |
|||
|
|
сп, нс |
|
1490 |
|
1030 |
600 |
|
370 |
||||
|
выключения |
|
|
|
|||||||||
|
выкл, нс |
|
2360 |
|
2390 |
2080 |
|
1840 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зд, нс |
|
|
0 |
|
|
|
|
Процесс включения |
|
|
|
ф, нс |
|
|
24 |
|||
Ключ с |
|
|
|
|
|
|
|
вкл, нс |
|
|
24 |
||
форсирующим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
рас, нс |
|
|
720 |
|||
конденсатором |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Процесс выключения |
|
|
|
сп, нс |
|
|
820 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
выкл, нс |
|
|
1540 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зд, нс |
|
|
0 |
|
|
|
|
Процесс включения |
|
|
|
ф, нс |
|
|
228 |
|||
Ключ на n-канальном |
|
|
|
|
|
|
|
вкл, нс |
|
|
228 |
||
МДП транзисторе |
|
|
|
|
|
|
|
рас, нс |
|
|
210 |
||
|
|
|
Процесс выключения |
|
|
|
сп, нс |
|
|
1010 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
выкл, нс |
|
|
1220 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зд, нс |
|
|
240 |
|
|
|
|
Процесс включения |
|
|
|
ф, нс |
|
|
720 |
|||
Ключ на p-канальном |
|
|
|
|
|
|
|
вкл, нс |
|
|
960 |
||
МДП транзисторе |
|
|
|
|
|
|
|
рас, нс |
|
|
58 |
||
|
|
|
Процесс выключения |
|
|
|
сп, нс |
|
|
132 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
выкл, нс |
|
|
190 |
||
Рисунок 2 – Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях простого ключа:
процесс открытия
Рисунок 3 – Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях простого ключа:
процесс закрытия
Рисунок 4 – Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях ключа с форсирующим конденсатором: процесс открытия
Рисунок 5 – Осциллограмма напряжений в базовой и коллекторной цепях ключа с форсирующим конденсатором: процесс закрытия
Рисунок 6 – Осциллограмма напряжений на затворе и стоке ключа на n-канальном МДП транзисторе: процесс открытия
Рисунок 7 – Осциллограмма напряжений на затворе и стоке ключа на n-канальном МДП транзисторе: процесс закрытия
Рисунок 8 – Осциллограмма напряжений на затворе и стоке ключа на p-канальном МДП транзисторе: процесс открытия
Рисунок 9 – Осциллограмма напряжений на затворе и стоке ключа на p-канальном МДП транзисторе: процесс закрытия
ВЫВОД: В первом пункте работы был исследован транзисторный ключ
встатическом режиме. Значение тока базы, при котором транзистор переходит
врежим насыщения, т.е. граничный ток, получился равным 93,33 мкА. При нём ключ полностью открывается.
При исследовании транзистора в динамическом режиме получили, что при уменьшении сопротивления Rб ключ открывался и закрывался быстрее.
При добавлении в цепь форсирующего конденсатора время открытия/закрытия ключа ещё больше уменьшилось.
На n-канальном МДП транзисторе на p-канальном включение происходило быстрее, а выключение медленнее, чем на на p-канальном.