4 семестр / Аналоговая электроника / lab9_anal
.docxМИНОБРНАУКИ 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
Uвх = 0.5 В Uвых откр = 0.4 B Uвых закр = 0 B
Ключ последовательный Коэффицент коммутации: KK = Uвых откр / Uвых закр = 0.4 / 0 = ∞
Коэффицент передачи цепи:
KП = Uвых откр / Uвх = 0.4 / 0.5 = 0.8
UN = Uвых / KП
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 |
Uпор = 2 В Rвх = 21 кОм
Рис. 2 АЧХ ключа на диодах
Ключ на полевом транзисторе
Рис. 3 Схема ключа на полевом транзисторе
Uвх = 0.5 В Uвых откр = 0.12 B Uвых закр = 0 B
Ключ параллельный Коэффицент коммутации: KK = Uвых закр / Uвых откр = 0 / 0.12 = 0
Коэффицент передачи цепи:
KП = Uвых откр / Uвх = 0.12 / 0.5 = 0.24
UN = Uвых / KП
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 |
Uпор = 0.2 В Rвх >111 кОм
Р
ис.
4 АЧХ ключа на полевом транзисторе
Ключ на биполярном транзисторе
Рис. 5 Схема ключа на биполярном транзисторе
Uвх = 0.5 В Uвых откр = 0.5 B Uвых закр = 0 B
Ключ последовательный Коэффицент коммутации:
KK = Uвых откр / Uвых закр = 0.5 / 0 = ∞
Коэффицент передачи цепи:
KП = Uвых откр / Uвх = 0.5 / 0.5 = 1
UN = Uвых / KП
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 |
Uпор = 0.3 В Rвх = 10 кОм
Р
ис.
6 АЧХ ключа на биполярном транзисторе
Ключ на оптронах
Рис. 7 Схема ключа на оптронах
Uвх = 1 В Uвых откр = 0.75 B Uвых закр = 0 B
Ключ параллельный Коэффицент коммутации: KK = Uвых закр / Uвых откр = 0 / 0.75 = 0 В
Коэффицент передачи цепи:
KП = Uвых откр / Uвх = 0.75 / 1 = 0.75
UN = Uвых / KП
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 |
Uпор = 4.2 В Rвх = 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.