Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЛР 11 Ключевые элементы на ПТ

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
302 Кб
Скачать
☆

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра электрофизики

Лабораторная работа № 11

КЛЮЧЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Москва

2009

1.Цель работы

−Изучение работы ключевых элементов на полевых транзисторах,

−исследование их режимов работы,

−изучение передаточных характеристик,

−исследование переходных процессов.

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает в себя электронный осциллограф GDS-2062, генератор сигналов GFG-3015 и специальный лабораторный стенд со сменной передней панелью.

Рис. 1

На лицевой панели лабораторного макета работы № 11 размещена схема инвертора на n-канальном МДП-транзисторе с резистивной нагрузкой и инвертор на комплементарных МДП-транзисторах (рис.1). Обе схемы выполнены на основе интегральной логической схемы CD4007, работающей от источника питания +5В.

Чтобы срять статическую передаточную характеристику инвертора необходимо поставить переключатель Режим в положение Статика. В этом случае на вход инверторов подается синусоидальное напряжение с частотой f=50 Гц от встроенного внутреннего генератора. Осциллограф GDS-2062 при снятии передаточной характеристики должен работать в режиме характериографа (режим X-Y). При этом входной сигнал (гнездо XS1 или XS3) необходимо подать на вход I усилителя вертикального отклонения осциллографа, а выходной сигнал (гнездо XS2 или XS4)– на вход II. Оба

входа усилителя – открыты. В этом случае передаточная характеристика наблюдается непосредственно на экране осциллографа.

Для исследования в схеме ключей переходных процессов (переключатель Режим в положении Динамика) на входы подаются импульсы от генератора GFG-3015 с выхода ТТЛ. Наблюдая совмещенные осциллограммы входного и выходного сигнала, измеряются временные параметры переходного процесса.

3. Подготовка к работе

3.1.Изучить раздел курса «Ключевые элементы на полевых транзисторах»; 3.2.Ознакомиться с описанием макета лабораторной работы; 3.3.Нарисовать схему для снятия передаточных характеристик инверторов

в данной лабораторной работе. Особо обратить внимание на подключение осциллографа и на режим его работы.

3.4.Для одного из вариантов МДП-ключа с резистивной нагрузкой (рис.1) определить выходное напряжение для трех значений входного сигнала (номер варианта совпадает с номером стенда).

Вариант

1, 9, 17

2, 10, 18

3, 11, 19

4, 12, 20

5, 13, 21

6, 14, 22

7, 15, 23

8, 16,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rс, кОм

1

20

10

5

5

2

15

12

Eп, В

20

9

10

15

20

25

10

12

Uо, В

5

3

2

3

5

5

4

4

β, мА/В2

0.65

0.65

0.2

0.5

0.4

1.0

0.6

0.6

Uвх, В

3

2

2

2

4

4

3

4

8

3.5

3.5

6

7

7

5.5

5.5

 

16

6

8

12

16

20

8

10

Изучить рабочее задание и подготовить бланк протокола.

4.Рабочее задание

1.Включить осциллограф и лабораторный стенд.

2.Снять (зарисовать) передаточную характеристику транзисторного ключа на МДП-транзисторе с резистивной нагрузкой с указанием масштабов напряжений по осям. По снятой передаточной характеристике определить:

−Uвых1 - выходное напряжение логической 1;

−Uвых0 - напряжение логического 0;

−Uпор0 - пороговое напряжение отпирания ключа;

−Uпор1 - пороговое напряжение запирания ключа (точка перехода с крутого на пологий участок выходных характеристик транзистора);

По этим данным рассчитать:

−Uпом0 - помехоустойчивость схемы на отпирание;

−Uпом1 - помехоустойчивость схемы на запирание.

3.Снять (зарисовать) передаточную характеристику ключа на комплементарных МДП-транзисторах. По передаточной характеристике определить:

−Uвых1 - выходное напряжение логической 1;

−Uвых0 - напряжение логического 0;

−Uпор0 - пороговое напряжение отпирания ключа;

−Uпор1 - пороговое напряжение запирания ключа (точка перехода с крутого на пологий участок выходных характеристик транзистора);

По этим данным рассчитать:

−Uпом0 - помехоустойчивость схемы на отпирание;

−Uпом1 - помехоустойчивость схемы на запирание.

4. Для исследования переходных процессов в ключе с резистивной нагрузкой выполнить следующее:

−Подключить выход ТТЛ генератора к стенду;

−Установить на генераторе частоту следования импульсов 10 кГц и ассиметрию сигнала 80%;

−На стенде переключатель Режим перевести в положение

Динамика.

5.Получить осциллограммы переходных процессов в транзисторном ключе с резистивной нагрузкой. Определить tз вкл и tз выкл.

Рассчитать среднее время задержки tз ср. Для выходного сигнала

определить длительность фронта tф01 и спада tф10 . Результаты занести в таблицу.

6.Для исследования переходных процессов в ключе на КМДПинверторе установить на генераторе частоту следования импульсов 100 кГц (ассиметрия сигнала – 80%).

7.Получить осциллограммы переходных процессов в транзисторном ключе на КМДП-инверторе. Определить tз вкл и tз выкл. Рассчитать

среднее время задержки tз ср. Для выходного сигнала определить

длительность фронта tф01 и спада tф10 . Результаты занести в таблицу.

Схема ключа

t

звкл

, мкс

t

звыкл

, мкс

t

, мкс

t10

, мкс

t01

, мкс

 

 

 

 

 

зср

 

ф

 

ф

 

С резистивной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрузкой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КМДП-инвертор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Методические указания по оформлению отчета

1.Передаточная характеристика снимается с помощью осциллографа, работающего в режиме X-Y. При этом центр координат передаточной характеристики необходимо сместить в левый нижний угол экрана, а усиление по I и II каналам сделать такими, чтобы изображение ПХ занимало максимальную площадь экрана (рис.2). Желательно снять совмещенные передаточные характеристики. Это можно сделать, применяя режим накопления (рис. 3).

Рис. 2

Рис. 3

2.При исследовании динамических процессов установить скорость развертки такой, чтобы на экране полностью присутствовал только один входной и выходной импульс (рис. 4).

Рис. 4

Для увеличения точности измерений необходимо изменить временной масштаб так, чтобы увидеть или только начало переходного процесса (рис. 5), или только его завершение (рис. 6).

Рис. 5

Рис. 6

3.Для определения задержки включения и выключения установить следующие режимы измерений (рис. 5 и 6):

−Вр.ПрНС – для изменения задержки включения,

−Вр.ПрСН – для изменения задержки выключения.

Для определения длительности фронта tф01 и спада tф10 установить

дополнительно такие режимы измерений (рис. 5 и 6):

−Вр нараст – для изменения длительности фронта tф01 ,

−Вр спада – для изменения длительности спада tф10 .

4.Отчет о проделанной работе может быть выполнен в рукописном виде либо на листах из тетради, либо на стандартных листах A4. Также отчет можно и напечатать с использованием вычислительной техники. Не допускается ксерокопирование отчета.

5.Оформленный отчет должен содержать:

−Титульный лист или заголовок, включающий название лабораторной работы, фамилию студента и дату выполнения работы.

−Все пункты подготовки к работе, включая схемы, расчеты, графики.

−Все выполненные пункты рабочего задания, включая принципиальные схемы, результаты измерений, а также осциллограммы, диаграммы, графики с указанием осей, масштаба и всеми построениями и расчетами.

−Сравнение данных, полученных при подготовке к работе и результатов, полученных в процессе выполнения работы.