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

21437. ГРАЖДАНСКО-ПРАВОВАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 22.54 KB
  В результате совершенного правонарушения должны наступать такие отрицательные последствия на правонарушителя которые в дальнейшем способны предотвращать правонарушения; в качестве таких отрицательных последствий могут выступать либо лишения личного характера арест либо лишения имущественного характера конфискация неустойка штраф возмещение убытков ЮО – это последствия совершенного правонарушения которое выражается в нежелательных для правонарушителя лишений личного...
21438. ТЕОРИЯ ПРИЧИННОЙ СВЯЗИ 16.29 KB
  Частный интерес потерпевшего в ГП состоит не в том чтобы подвергнуть нарушителя лишениям личностного характера а чтобы восполнить потери которые он понес ГПО – это всегда ответственность одного субъекта ГП перед другим субъектом ГП этим отличается от АПО Черта обусловлена тем что ГП регулирует оо в целях удовлетворения частных интересов участников этих отношений а частные интересы участников...
21439. ВИНА 20.36 KB
  Вина имеет место тогда когда из поведения лица видно что это лицо либо желало совершить правонарушение либо не проявило ту степень заботливости и осмотрительности которое требовалось от него по характеру обязательства и условиям оборота для предотвращения правонарушения Иной подход к понятию вины: Вина никакого отношения к психическим процессам не имеет Суханов Ветрянский: вина должника имеет место тогда когда он не исполняет...
21440. Понятие об устойчивости решений дифференциальных уравнений 673 KB
  Исследование на устойчивость некоторого решения Системы уравнений 1 может быть сведено к исследованию на устойчивость тривиального решения – точки покоя расположенной в начале координат. расположенной в начале координат точки покоя системы уравнений. Сформулируем условия устойчивости в применении к точке покоя . Точка покоя системы 5 устойчива в смысле Ляпунова если для каждого  можно подобрать  такое что из...
21441. Замечания по поводу классификации точек покоя 340.5 KB
  Следовательно при достаточно большом t точки траекторий начальные значения которых находятся в любой окрестности начала координат попадают в сколь угодно малую окрестность начала координат а при неограниченно приближаются к началу координат т. точки расположенные в начальный момент в окрестности начала координат при возрастании t покидают любую заданную окрестность начала координат т. Если существует дифференцируемая функция называемая функцией Ляпунова удовлетворяющая в окрестности начала координат условиям: 1 причем...
21442. Исследование на устойчивость по первому приближению 209.5 KB
  Напомним что исследование на устойчивость точки покоя системы 1 эквивалентно исследованию на устойчивость некоторого решения системы дифференциальных уравнений 2 т. при правые части системы 1 обращаются в нуль:. Будем исследовать на устойчивость точку покоя линейной системы 5 называемой системой уравнений первого приближения для системы 4. система 1 стационарна в первом приближении то исследование на...
21443. Дифференциальные уравнения с частными производными первого порядка 170 KB
  Линейным неоднородным уравнением или квазилинейным уравнением I порядка в частных производных называется уравнение вида: . 2 Это уравнение линейно относительно производных но может быть нелинейным относительно неизвестной функции Z. Если а коэффициенты Xi не зависят от z то уравнение 2 называется линейным однородным.
21444. Дифференциальные уравнения векторных линий 218 KB
  Выделим из двухпараметрического семейства векторных линий называемых характеристиками уравнения 3 или 6 предыдущей лекции PxyzQxyz=Rxyz3 6 произвольным способом однопараметрическое семейство устанавливая какуюнибудь произвольную непрерывную зависимость между параметрами С1 и С2 . Тем самым найден интеграл квазилинейного уравнения 3 предыдущей лекции зависящий от произвольной функции. Если требуется найти не произвольную векторную поверхность поля а поверхность проходящую через заданную линию...
21445. Приведение матрицы линейного оператора к канонической (жордановой) форме 623.5 KB
  Вектор называется присоединенным вектором оператора соответствующим собственному значению если для некоторого целого выполняются соотношения . Иными словами если присоединенный вектор порядка то вектор является собственным вектором оператора . Существует базис 1 образованный из собственных и присоединенных векторов оператора в котором действие оператора дается следующими соотношениями:...