Лабораторная работа 1
.pdf
Rг
Uвх
Цель работы:
1.Теоретически изучить схемотехнику, основные характеристики и параметры электронных ключей на биполярных и полевых транзисторах.
2.Экспериментально исследовать основные характеристики и параметры электронных ключей на биполярных и полевых транзисторах.
Ход выполнения работы:
Принципиальная схема исследуемого электронного ключа:
|
+ Uип - |
|
|
+ Uип - |
|
Rк |
Rн |
|
|
Rк |
|
|
|
Rг |
|
|
|
Rб |
Uкэ |
|
Rб |
Rн |
кэ |
|
|
||||
- |
|
Uвх |
- |
|
U |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
+Uсм |
|
|
+Uсм |
|
|
Схема измерительной установки для исследования передаточной характеристики электронного ключа.
Источник + |
|
|
Ключ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
напряжения + |
Uвх |
|
|
+ |
|
|
Uвых |
|
V |
н |
н |
|
|||||
- |
R |
C |
V |
|
||||
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
1.1. Снимаем передаточные характеристики ключа для различных значений параметров элементов, при бесконечно большом сопротивлении
нагрузки и нулевой емкости нагрузки (элементы Rн и Cн в схему не включаются). Параметры элементов:
1.1а. UИП =10В, UСМ = −5В, RГ = 4,7кОм, RБ = 4,7кОм, RК =1,2кОм.
Измерим напряжение:
Uвых, В |
10,3 |
10,2 |
|
7,2 |
|
5,7 |
|
2,6 |
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
5 |
|
6,5 |
|
7,25 |
8,5 |
9,5 |
|
11,75 |
|
1.1б. UИП =10В, UСМ |
= −5В, RГ |
= 4,7кОм, |
RБ =10кОм, RК =1,2кОм. |
|
|||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, В |
10,3 |
10,1 |
|
7,1 |
|
4,7 |
|
2,5 |
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
2,5 |
|
4,0 |
|
5,0 |
|
6,0 |
7,0 |
|
10,5 |
1.1в. UИП =10В, UСМ = −5В, RГ |
= 4,7кОм, |
RБ =10кОм, RК = 2,2кОм. |
|
||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, В |
10,3 |
10,1 |
|
8,8 |
|
5,6 |
|
1,5 |
0,2 |
|
0,07 |
Uвх, В |
0 |
2,5 |
|
3,0 |
|
4,0 |
5,0 |
5,5 |
|
7,5 |
|
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
Таким образом, при увеличении сопротивления базы или коллектора для поддержания заданного выходного напряжения необходимо увеличение входного напряжения. Наиболее пологая передаточная характеристика в случае 1.1а, и при увеличении сопротивления базы или коллектора характеристика становиться менее пологой, следовательно, уменьшается время для переключения режимов ключа.
1.2. Снимаем передаточные характеристики ключа для указанных значений параметров элементов и различных значениях напряжения
смещения Uсм, при бесконечно большом сопротивлении нагрузки и нулевой емкости нагрузки (элементы Rн и Cн в схему не включаются).
1.2а. UИП =10В, UСМ = −8В, RГ |
=1,2кОм, RБ = 4,7кОм, |
RК =1,2кОм. |
|
|||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В |
10,3 |
10,0 |
|
8,1 |
|
5,3 |
|
2,2 |
|
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
2,5 |
|
2,75 |
3,0 |
|
3,5 |
|
4,0 |
|
5,0 |
|
1.2б. UИП =10В, UСМ |
= −2В, RГ |
= 4,7кОм, |
RБ = 4,7кОм, RК =1,2кОм. |
|
||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, В |
10,3 |
10,2 |
|
8,3 |
|
5,2 |
|
2,3 |
|
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
2,0 |
|
3,25 |
4,5 |
|
5,75 |
|
7,0 |
|
9,5 |
|
1.2в. UИП =10В, UСМ = −5В, RГ |
= 4,7кОм, |
RБ = 4,7кОм, RК =1,2кОм. |
|
|||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, В |
10,3 |
10,1 |
|
8,3 |
|
4,9 |
|
1,6 |
|
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
5,0 |
|
6,0 |
|
7,5 |
|
9,0 |
|
9,25 |
|
12 |
1.2г. UИП =10В, UСМ = −8В, RГ |
= 4,7кОм, RБ = 4,7кОм, RК =1,2кОм. |
|
||||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, В |
10,3 |
10,1 |
|
8,5 |
|
5,1 |
|
1,8 |
|
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
7,75 |
|
8,5 |
|
10,0 |
11,25 |
|
12 |
|
15 |
|
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
При увеличении напряжения Uсм для поддержания заданного выходного напряжения необходимо увеличивать входное напряжение. Одновременно с этим передаточная характеристика становиться более пологой, следовательно увеличивается время для переключения режимов ключа.
1.3. Снимаем передаточные характеристики ключа для указанных значений параметров элементов, и различных значений напряжения питания
Uип.
1.3а. UИП =8В , UСМ = −5В , RГ = 4,7кОм, RБ =10кОм, |
RК = 2,2кОм. |
|
||||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В |
4,3 |
4,1 |
|
3,5 |
|
2,3 |
|
0,9 |
|
0,2 |
|
0,08 |
Uвх, В |
0 |
2,5 |
|
3,0 |
|
3,75 |
4,0 |
|
5,0 |
|
6,0 |
|
1.3б. UИП =10В, UСМ |
= −5В , RГ |
= 4,7кОм, |
RБ =10кОм, RК = 2,2кОм. |
|
||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Uвых, В |
5,4 |
4,5 |
|
3,8 |
|
2,1 |
|
1,7 |
|
0,2 |
|
0,07 |
Uвх, В |
0 |
3,0 |
|
3,5 |
|
4,5 |
|
4,5 |
|
5,5 |
|
6,75 |
1.3в. UИП =12В, UСМ |
= −5В , RГ |
= 4,7кОм, |
RБ =10кОм, RК = 2,2кОм. |
|
||||||||
Измерим напряжение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Uвых, В |
6,5 |
5,1 |
|
4,4 |
|
3,8 |
|
2,3 |
|
0,2 |
|
0,07 |
Uвх, В |
0 |
3,5 |
|
4,0 |
|
4,25 |
5,0 |
|
5,5 |
|
7,5 |
|
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
При увеличении напряжения источника питания увеличивается выходное напряжение, а также увеличивается время переключения режимов ключа. Кроме того, также увеличивается время переключения режимов ключа.
Параметры быстродействия электронного ключа измеряются с использованием измерительной установки, структурная схема которой представлена на рис.
На вход исследуемого электронного ключа с выхода генератора импульсов подается прямоугольный импульс. С помощью осциллографа наблюдают и зарисовывают сигнал на входе, а затем на выходе логического
элемента и проводят измерение параметров быстродействия: tнр, tсп, tзд, tрас.
Вых. |
Ключ |
Вх. |
|
Генератор |
Осциллограф |
||
|
|||
импульсов |
|
||
Rн |
Cн Вх. |
||
Вых. |
|||
синхрон. |
|
синхрон. |
Данные: Rг = 4,7 кОм; |
Rб = 4,7кОм; Uип = 10 В; Uсм = -4 В; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Rк, кОм |
Rн, |
кОм |
Cн, пф |
tнр, мкс |
tсп, |
мкс |
2,2 |
∞ |
0 |
0,5 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк, кОм |
Rн, |
кОм |
Cн, пф |
tнр, мкс |
tсп, |
мкс |
1,2 |
∞ |
0 |
0,5 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк, кОм |
Rн, |
кОм |
Cн, пф |
tнр, мкс |
tсп, |
мкс |
2,2 |
2,2 |
0 |
0,5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк, кОм |
Rн, |
кОм |
Cн, пф |
tнр, мкс |
tсп, |
мкс |
2,2 |
2,2 |
220 |
1,0 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|