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

5164. Дорожная строительная техника. Погрузчики 342.5 KB
  Погрузчики Погрузчики – это современные высокопроизводительные машины, предназначенные для выполнения землеройных работ, погрузки и переработки разнородных материалов: различных видов грунтов и горных пород, угля, песка, щебня, металлической ст...
5165. Кривые линии и поверхности 325 KB
  Линии занимают особое положение в начертательной геометрии. Используя линии, можно создать наглядные модели многих процессов и проследить их течение во времени. Линии позволяют установить и исследовать функциональную зависимость между разл...
5166. Hасчёт и конструирование колонны, фермы и подкрановой балки 979.5 KB
  Курсовой проект разработан в соответствии с заданием на проектирование. Объёмно-планировочное и конструктивное решения соответствуют требованиям нормативной документации по проектированию производственных зданий. Проект состоит из поясните...
5167. Реализация решения уравнения программным способом 157 KB
  1. Постановка задачи В данном программном продукте необходимо реализовать решение на примере уравнения: y(x)=x3+a*x2+b*x+c. Вместо коэффициентов должны использоваться параметры a, b, c, которые принимают значения, вводимые пользователем. Для нахожде...
5168. Система управления качеством продукции предприятия 244 KB
  Система управления качеством продукции предприятия Качество как экономическая категория. Сущность управления качеством Современная концепция управления качеством 1 Качество как экономическая категория. Сущность управления качеством Опре...
5169. Система управления качеством продукции предприятия. Повышение качества 356 KB
  Система управления качеством продукции предприятия 1.1 Качество как экономическая категория. Сущность управления качеством Вопросы повышения качества продукции всегда были объектом пристального общественного внимания. Перенос центра внимания с колич...
5170. Содержание и социально-экономическая сущность маркетинга 150 KB
  Содержание и социально-экономическая сущность маркетинга Термин маркетинг происходит от английского market (рынок) и означает деятельность в сфере рынка сбыта. Подчинение всех функций управления задаче сбыта продукции явл...
5171. Современный подход к управлению качеством 79 KB
  Современный подход к управлению качеством Современная концепция управления качеством. Стандартизация и сертификация продукции и системы управления качеством. Всеобщее управление качеством и управление предприятием. 1 Современная ко...
5172. Реформирование и развитие предприятий промышленного комплекса 75.5 KB
  Реформирование и развитие предприятий промышленного комплекса Реформирование предприятий при трансформации экономики. Адаптация предприятий к новым условиям хозяйствования. Реабилитация промышленного предприятия при его рефор...