lab9_anal

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РС

отчет

по лабораторной работе №9

по дисциплине «Аналоговая электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ КЛЮЧЕЙ

Студент гр. 4493		Шевцов А.И. Мухин А.П. Дроздов Д.А.
Преподаватель		Виноградов В.А.

Санкт-Петербург

2026

Цель работы: Изучение схем аналоговых электронных ключей, построенных на различных полупроводниковых приборах.

Основные сведения. Аналоговый электронный ключ – это устройство, предназначенное для коммутации аналоговых сигналов от источника на нагрузку. В аналоговых ключах полупроводниковые приборы работают в ключевых режимах. При этом ключ имеет два устойчивых состояния: открытое и закрытое.

При одном из состояний ключа напряжение в нагрузке минимально (в идеальном случае равно нулю), при другом – максимально (в идеале равно напряжению источника сигнала). Режим работы ключа задаётся внешним управляющим сигналом, в качестве которого в данной лабораторной работе используется меандр – последовательность прямоугольных видеоимпульсов со скважностью 2. Схемы аналоговых ключей делят на два основных класса в зависимости от включения по отношению к нагрузке: параллельные и последовательные.

Обработка результатов:

Ключ на диодах

Рис. 1 Схема ключа на диодах

U_вх = 0.5 В U_{вых откр} = 0.4 B U_{вых закр} = 0 B

Ключ последовательный Коэффицент коммутации: K_K = U_{вых откр} / U_{вых закр} = 0.4 / 0 = ∞

Коэффицент передачи цепи:

K_П = U_{вых откр} / U_вх = 0.4 / 0.5 = 0.8

U_N = U_вых / K_П

Таблица № 1 АЧХ ключа на диодах
f, кГц	1	10	100	400	800	1000	1300	1500	1800	2000
Uвых, В	0.4	0.4	0.4	0.22	0.16	0.14	0.11	0.05	0.04	0.04
UN, В	0.5	0.5	0.5	0.28	0.2	0.18	0.14	0.06	0.05	0.05

U_пор = 2 В R_вх = 21 кОм

Рис. 2 АЧХ ключа на диодах

Ключ на полевом транзисторе

Рис. 3 Схема ключа на полевом транзисторе

U_вх = 0.5 В U_{вых откр} = 0.12 B U_{вых закр} = 0 B

Ключ параллельный Коэффицент коммутации: K_K = U_{вых закр} / U_{вых откр} = 0 / 0.12 = 0

Коэффицент передачи цепи:

K_П = U_{вых откр} / U_вх = 0.12 / 0.5 = 0.24

U_N = U_вых / K_П

Таблица № 2 АЧХ ключа на полевом транзисторе
f, кГц	1	10	100	400	800	1000	1300	1500	1800	2000
Uвых, В	0.12	0.12	0.06	0.018	0.006	0.004	0.004	0.004	0.004	0.004
UN, В	0.5	0.5	0.25	0.08	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02

U_пор = 0.2 В R_вх >111 кОм

Р ис. 4 АЧХ ключа на полевом транзисторе

Ключ на биполярном транзисторе

Рис. 5 Схема ключа на биполярном транзисторе

U_вх = 0.5 В U_{вых откр} = 0.5 B U_{вых закр} = 0 B

Ключ последовательный Коэффицент коммутации:

K_K = U_{вых откр} / U_{вых закр} = 0.5 / 0 = ∞

Коэффицент передачи цепи:

K_П = U_{вых откр} / U_вх = 0.5 / 0.5 = 1

U_N = U_вых / K_П

Таблица № 3 АЧХ ключа на биполярном транзисторе
f, кГц	1	10	100	400	800	1000	1300	1500	1800	2000
Uвых, В	0.5	0.5	0.3	0.1	0.04	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
UN, В	0.5	0.5	0.3	0.1	0.04	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02

U_пор = 0.3 В R_вх = 10 кОм

Р ис. 6 АЧХ ключа на биполярном транзисторе

Ключ на оптронах

Рис. 7 Схема ключа на оптронах

U_вх = 1 В U_{вых откр} = 0.75 B U_{вых закр} = 0 B

Ключ параллельный Коэффицент коммутации: K_K = U_{вых закр} / U_{вых откр} = 0 / 0.75 = 0 В

Коэффицент передачи цепи:

K_П = U_{вых откр} / U_вх = 0.75 / 1 = 0.75

U_N = U_вых / K_П

Таблица № 4 АЧХ ключа на оптронах
f, кГц	1	10	100	400	800	1000	1300	1500	1800	2000
Uвых, В	0.75	0.75	0.75	0.7	0.7	0.7	0.6	0.6	0.5	0.5
UN, В	1	1	1	0.93	0.93	0.93	0.8	0.8	0.67	0.67

U_пор = 4.2 В R_вх = 4 кОм

Р ис. 8 АЧХ ключа на оптронах

Вывод:

Таблица №5 Вывод
Ключ	KK	KП	Uпор, В	Rвх, кОм
Диоды	∞	0.8	2	21
Полевой транзистор	0	0.24	0.2	>111
Биполярный транзистор	∞	1	0.3	10
Оптроны	0	0.75	4.2	4

По коэффиценту коммутации все ключи можно считать идеальными. Ключ на диодах незначительно ослабляет входной сигнал. Ключ на диодах обладает высоким пороговым напряжением. Ключ на диодах обладает высоким входным сопротивлением.

Ключ на полевом транзисторе значительно ослабляет входной сигнал. Ключ на полевом транзисторе обладает самым низким пороговым напряжением.

Ключ на полевом транзисторе обладает самым высоким входным сопротивлением.

По коэффиценту передачи ключ на биполярном транзисторе можно считать идеальным. Ключ на биполярном транзисторе обладает низким пороговым напряжением. Ключ на биполярном транзисторе обладает низким входным сопротивлением. Ключ на оптронах незначительно ослабляет входной сигнал. Ключ на оптронах обладает самым высоким пороговым напряжением.

Ключ на оптронах обладает самым низким входным сопротивлением.