37751

КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Во время переходных процессов при переключении из одного статического состояния в другое транзистор работает в нормальном и инверсном активных режимах. ГТ Т1 г 1кн КК нк вых икэ и ч Основными параметрами переходных процессов являются: при включении ТК 1з время задержки и Сф длительность фронта а при выключении 1рас время рассасывания накопленного в базе заряда и 1с длительность среза. Время задержки {з = твх 1п 1 где твх =КбСвх ; 160 ЕБ1 начальное напряжение на Свх. Временные диаграммы работы транзисторного ключа Для...

Русский

2013-09-25

136.97 KB

21 чел.

МГТУ им.Н.Э.Баумана Кафедра СМ 5

Методические указания к лабораторной работе №8 «Ключевой режим работы транзистора»

Работа № 8. КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Цель работы - исследовать статические режимы и переходные процессы в схеме простого транзисторного ключа. Продолжительность работы - 3,5 часа.

Теоретическая часть

Транзисторные ключи (ТК) являются основой логических элементов ЭВМ. Дня отображения двоичных символов используются статические состояния ТК, в которых транзистор работает в режимах отсечки или насыщения. Во время переходных процессов при переключении из одного статического состояния в другое транзистор работает в нормальном и инверсном активных режимах.

Основными параметрами статических состояний ТК являются напряжение насыщения Цкэн и обратный ток }ко. Режим отсечки ТК (рис. 12) характеризуется низким уровнем напряжения

1(вых=-Ек+1коКк«-Ек. В режиме насыщения через ТК протекает ток

_ Е>К~ и кэн _ Е^. ГТ ~ Т1 ~ г>

1кн ~ КК ~ нк- °вых ~ икэ~ и

ч

Основными параметрами переходных процессов являются: при включении ТК 1з - время задержки и Сф - длительность фронта, а при выключении 1рас - время рассасывания накопленного в базе заряда и 1с - длительность среза.

На рис. 13 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие переходные

процессы в ТК. Время задержки {з = твх 1п (1 + —), где твх =КбСвх ; 1(60-

ЕБ1

начальное напряжение на Свх. Длительность фронта определяется по формуле Сср=твх 1п (5/(5 - 1))

Рис. 13. Временные диаграммы работы транзисторного ключа

Для удобства измерения фронта его часто определяют как время нарастания тока от уровня ОЛХкн до уровня 0.91кн ;1:ср=тв 1п (5 — 0,1/(5 — 0,9)). В этих формулах тв = 1/2Гв

(Тв- верхняя граничная частота каскада ОЭ), а 5- коэффициент насыщения. Ток базы, соответствующий границе насыщения, 1БН = —

Время рассасывания заряда в базе Ерас=ти1п 51би+'б-2- , где (тя - время жизни

1БН+1Б2

неосновных носителей в базе в режиме насыщения.

Время рассасывания характеризуется интервалом времени от момента подачи запирающего входного напряжения +Е62 до момента, когда заряд в базе уменьшается до граничного значения (2гр=2бнти,при котором транзистор переходит из насыщенного состояния в активный режим. Если коллекторный переход запирается раньше эмиттерного (Ъ« 1э ), то в инверсный активный режим. В последнем случае на графике ]к и Як появляется характерный выброс (рис. 13, штриховые линии).

Заканчивается переходный процесс при выключении транзистора срезом выходного напряжения (задним фронтом). Длительность 1с можно оценить, считая, что процесс формирования заднего фронта заканчивается при (^=0.

Тогда

Однако в реальных схемах большая часть среза выходного напряжения происходит, когда транзистор находится в режима отсечки. Поэтому длительность среза определяется постоянной времени <^=КкСк или <^=Кк(Ск+Сн) с учетом емкости нагрузки Сн. Конденсатор С в схеме ТК (рис.

12. пунктир) является форсирующим. Он позволяет увеличить токи базы 261 и 162 на короткий промежуток времени, в то время как стационарные токи базы практически не меняются, это приводит к повышению быстродействия ТК. Другим способом увеличения быстродействия ТК является введение нелинейной обратной связи. Диод с малым временем восстановления (диод Шоттки), включенный между коллектором и базой, предотвращает глубокое насыщение ТК, фиксируя потенциал коллектора относительно потенциала базы. Такие ТК называют ненасыщенными.

Описание макета

Макет, схема которого показана на рис. 14, позволяет исследовать статические состояния ключа и переходные процессы в нем. В первом случае с помощью переключателя В1 возможна подача в цепь базы низкого уровня напряжения от источника С1 с сопротивлением в его -цепи К1. Для измерения постоянных токов и напряжений в цепях ключа используется прибор, установленный на панели лабораторного стенда о пределами измерения тока 11=20 мА,12=200 мкА, 1Л=20В, 112=0,2 В.

Рис. 14. Схема макета лабораторной работы и 3

При исследовании переходных процессов на вход схемы подаются импульсы отрицательной полярности амплитудой не более 15 В от генератора прямоугольных импульсов. В схеме макета предусмотрена возможность установки в коллекторной и базовой цепях транзистора различных деталей (резисторов и конденсаторов) с целью исследования влияния их параметров на свойства исследуемого ключа. Так, возможна смена резисторов в коллекторной цепи

(переключатель В4],подключение к схеме ускоряющего конденсатора С2 (переключательВ2), подключение к выходу ключа нагрузочного конденсатора СЗ (переключатель ВЗ). В схеме установлен маломощный низкочастотный транзистор МП42А ( Ра = 1...3 мГц, Вст = 30...60, Ск= 30 пф, Ркмакс=200мвт). Резисторы и конденсаторы имеют следующие номиналы:

|К1=75 кОм, |К6=5,1 кОм |

|К2=3 кОм |К7=10 кОм |

|КЗ=ДЗООм. |К8=75 кОм |

|К4=910 Ом, |С1=10,0 мкф |

|К5=30 кОм |С2=1000 пФ |

|СЗ=470 пф. |

Напряжение источника С1 следует установить равным 10 В.

Задание

  1.  Измерить статический коэффициент усиления по току транзистора, установленного в ключе.
  2.  Исследовать статические состояния ТК при различных Кк. Определить величину сопротивления Кк, соответствующую границе насыщения.
  3.  Исследовать характеристики ТК в динамическом режиме. Выявить зависимости основных параметров переходных процессов 1:ф,1:рас,1:с от амплитуда входного напряжения. Построить соответствующие графики. Для одного из значений входного напряжения рассчитать- 1ф,1;рас,1:с по приведенным формулам. Оценить расхождение расчетных величин и измеренных.
  4.  Исследовать влияние форсирующего конденсатора на основные параметры переходных процессов.
  5.  Определить, на какие параметры ТК оказывает влияние конденсатор нагрузочной цепи.
  6.  Определить, при каких параметрах коммутируемых элементов схемы ТК макета возникает инверсное запирание.

Контрольные вопросы

  1.  Каково назначение ключевой схемы?
  2.  Какими основными параметрами характеризуется ключ?
  3.  Как зависят параметры переходных процессов от глубины насыщения?
  4.  Что такое инверсное запирание ТК?
  5.  В чем смысл введения форсирующего конденсатора?
  6.  Как влияет емкость нагрузки на длительность переходных процессов?
  7.  Как влияет амплитуда входного сигнала на параметры ТК?
  8.  Поясните процессы в ТК по временной диаграмме.

Литература: Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - Ц.: Высшая школа,1982. - 495 с.,

ил.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76621. Первая Российская революция 1905-1907 годах 37.5 KB
  Царизм объявил об учреждении законосовещательной Государственной Думы Булыгинской по имени министра внутренних дел А. Не останавливая предназначенных выборов в Государственную думу привлечь теперь же к участию в Думе в мере возможности соответствующей кратности остающегося до созыва Думы срока те классы населения которые ныне совсем лишены избирательных прав предоставив за сим дальнейшее развитие начала общего избирательною права вновь установленному законодательному порядку и 3. Установить как незыблемое правило чтобы никакой...
76622. Политическое и экономическое развитие после первой революции 36 KB
  Столыпина ставшего в день роспуска Первой Государственной Думы Председателем Совета Министров. Председателем Думы являлся кадет Ф. Председателями III Государственной Думы являлись Н. Были отклонены законопроекты о расширении бюджетных прав Думы введении земских учреждений в западных губерниях местного самоуправления о старообрядческих общинах об усовершенствовании судопроизводства и др.
76623. Россия в первой мировой войне 27.5 KB
  Между Австрией и Сербией разгорелся международный конфликт в котором Россия стала поддерживать Сербию а Германия приняла сторону Австро-Венгрии. Германия объявила войну России как ответный шаг на начавшуюся мобилизацию российских войск. Германия сконцентрировав основные силы на Восточном фронте провела весенне-летнее наступление в результате которого Россия потеряла все завоевания 1914 г.
76624. Февральская буржуазно-демократическая революция 31 KB
  Поскольку революция 1905-1907 гг. не решила экономических, политических и классовых противоречий в стране, то она явилась предпосылкой февральской революции 1917 года. Участие царской России в первой мировой войне показало неспособность ее экономики на выполнение военных задач.
76625. Октябрь 1917 г. Установление власти большевиков 37.5 KB
  Установление власти большевиков Причины октябрьской революции 1917 года: усталость от войны; промышленность и сельское хозяйство страны оказались на грани полного развала; катастрофический финансовый кризис; нерешенность аграрного вопроса и обнищание крестьян; оттягивание социальноэкономических реформ; противоречия Двоевластия стали предпосылкой для смены власти. Двоевластие окончилось победой буржуазии. Главной целью октябрьской революции было завоевание власти Советами. ВРК объявил о свержении Временного правительства и передаче...
76626. Гражданская война в России. «Военный Коммунизм» 38.5 KB
  Официально началом войны считаются бои в Петрограде ставшие началом Октябрьской революции то есть октябрь 1917 г. Есть также версии относящие начало войны к началу Февральской революции 1917 г. По поводу окончания войны также нет единодушного мнения: одни ученые и их большинство считают концом войны взятие Владивостока то есть октябрь 1922 г. Причины войны.
76627. Новая экономическая политика (Нэп) 31.5 KB
  По мнению Ленина сущность НЭПа была в налаживании союза между рабочими и крестьянами. Ленин сделал правильный тактический ход попытавшись с помощью НЭПа выйти из кризиса и проскочив опасный период похоронить эту политику. В политику НЭПа были введены и опробованы элементы долгосрочного планирования. Это явилось причиной отказа от политики НЭПа и его свертывания в сельском хозяйстве затем в промышленности а в 30е годы в торговле.
76628. Формирование тоталитарного режима в СССР в 1930-е годы 27 KB
  Во главе небольшой группы политической элиты находится харизматичный лидер любое его слово воспринимается элитой и нацией почти как божественное откровение. не было единства внутри политической элиты существовали оппозиции авторитет нового вождя И. Однако Конституция стала лишь идеологическим прикрытием тоталитарной политической системы.
76629. Форсированная индустриализация в СССР в 1930-е годы 33.5 KB
  Однако Советское государство продолжало отставать от ведущих мировых держав по основным промышленным показателям поэтому основными стали проблемы модернизации промышленности эта экономическая политика получила название социалистическая индустриализация. Главными особенностями первой пятилетки 1928-1932 были высокие темпы сжатые сроки акцент на строительство предприятий тяжелой промышленности использование внутренних источников накопления перекачка средств из деревни займы у населения и др. В годы второй пятилетки 1933-1937...