Отчет по лабораторной работе №1 Электроника и микропроцессорная техника по теме

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по высшему образованию ГОУ ВПО УГТУ-УПИ физико-технический факультет Кафедра "Физические методы и приборы контроля качества" ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1 Электроника и микропроцессорная техника по теме: ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ НА ТРАНЗИСТОРАХ Преподаватель: Слесарев А. И. Студент гр. Фт-36062: Исмагилова М.Р. Екатеринбург 2008 Цель работы: Изучить особенности работы транзисторного ключа и способы повышения его быстродействия Приобрести практические навыки инженерного расчета электронных ключей на транзисторах 1 Описание экспериментальной установки 1.1 Приборы, используемые в работе: а) Осциллограф С1- 124, наблюдение периодических сигналов в диапазоне от 0,01 Гц до 10 МГц; наблюдение импульсов длительностью от 0,1 мкс до 16 с; б) Транзистор МП42Б: =45-100, f=2,0 МГц, Iко=25 мкА, rб=150 Ом, Rг=200 Ом, Ск= 20-50 пФ, См=10 пФ 1.2 Принципиальная схема устройства Принципиальная схема исследуемых цепей приведена на рисунке 1. Работа выполняется на кассете «Транзисторы», содержащей схемы на дискретных элементах. Исследуются 4 схемы транзисторного ключа. Схема на рисунке 1 содержит эммитерный повторитель на транзисторе VT1 и электронный ключ на VT2. Переменное сопротивление R1 позволяет регулировать амплитуду импульса, подаваемого на вход транзисторного ключа, а, следовательно, и степень насыщения транзистора. Резисторы R3, R4 в цепи базы и R5, R6, R8 в цепи коллектора транзистора определяют статический режим ключа на VT2. Исследуемые схемы электронных ключей: базовая схема транзисторного ключа (S6-замкнута); схема ключа с форсирующей емкостью (S2-замкнута); ключ с нелинейной отрицательной обратной связью (S5-замкнута); ключ с фиксированным смещением в базе (S4-замкнута); R6 S5 VD2 S7 R3 VT1 VD1 Uвх C3 S2 C2 VT2 S8 C1 R7 R1 R4 R9 S4 S6 Рисунок 1 – Транзисторный ключ Соотношения для расчета 2.1 Статический режим ключа для двух значений Eб (S6-замкнут или S4-замкнут). Статический режим транзистора определяется соотношениями: (Eб=1.5 В) Uбэ.зап = Еб - IкоR2 = 1.5 - 25·10-6·5.1·103 = 1.37B (Eб=0 В) Uбэ.зап = -IкоR2 = -25·10-6·5.1·103 = -0.13B Uкб.зап = -Ек + IкоRк = 12 + 25·10-6·918 = 12,02 B = -13 мА = - 0.3 мА  = · = /(2·π·f) = 45/(2·3.14·2·106) = 3.6 мкс экв =  + ( + 1)·RкCк = 3.6 + 46·50·10-9 = 5.9 мкс  = (Ск + Сэ + См)R3 = 235·10-9 = 0.235 мкс r вх.тр. = 223 Ом Свх = 235 пФ 2.2 Быстродействие ключа (S6-замкнут или S4-замкнут). tвкл = tзад1 + ф tвыкл = tзад2 + с S = 1: Uвх. = -0.4 В Работа транзистора на границе насыщения, т.е. в режиме усиления: мкс мкс S = 1.5: Uвх. = -0.55 B мА мА нс мкс мкс мкс S = 5: Uвх. = -1.8 B мА = S·Iбн = -1.5 мА мкс мкс мкс мкс 2.3 Быстродействие ключа с форсирующей емкостью (S6-замкнут и S2-замкнут). Cф = 1000 пФ =>  = Cф·R3 = 1 мкс экв =  + ( + 1)·RкCк = 1+46·918·60·10-6 = 3.3 мкс S=1 Uвх. = -0.4 B мА мА нс мкс мкс мкс 2.4 Быстродействие ключа с нелинейной отрицательной обратной связью (S6-замкнут и S5-замкнут). Транзистор работает всегда на границе насыщения, следовательно, время задержки выключения равно 0. S = 5: Uвх. = -1.8 B мА мкс мкс мкс 2.5 Быстродействие ключа с фиксированным смещением в базе S = 1: Uвх. = 1.1 B мА мкс мкс S = 1.5: Uвх. = 0.95 B мА мкс мкс мкс мкс S = 5: Uвх. = -0.3 B мА мкс мкс мкс мкс 2.6 Таблица результатов расчета Таблица 1 – результаты расчета 3 Экспериментальное исследование 3.1 Анализ статического режима транзисторного ключа Для этого анализа отключили входной сигнал, поступающий на исследуемые схемы с выхода внутреннего генератора. Определили исходное состояние ключа для двух значений напряжения Еб =0В и Еб =1.5В. Получили Uб = 4 мВ и Uк=10 В для Еб = 0 В и Uб = 9 мВ и Uк = 10 В для Еб = 1.5 В. 3.2Анализ динамического режима работы ключа Изменяя амплитуду входного сигнала переменным резистором R1, проводим измерения для трех значений степени насыщения S=1 (Uвх = -0,75 В), S=1.5 (Uвх = -1,2 В), S=5 (Uвх = -3,75 В). Определили быстродействие ключа для этих случаев и внесли соответствующие значения в таблицу 2. Таблица 2 – Динамический режим работы ключа 3.3 Транзисторный ключ с форсирующей емкостью Для значения S=1 (Uвх = -0,75В) исследовали транзисторный ключ с форсирующей ёмкостью, определили динамические параметры данной схемы. Внесли полученные результаты в таблицу 3. Таблица 3 – Динамический режим работы ключа с Сф 3.4 Транзисторный ключ с НООС Исследовали транзисторный ключ с НООС для значения S=5 (Uвх = - 3,8 В), определили его динамические параметры для режима «сильного» сигнала. Результаты внесли в таблицу 4. Таблица 4 – Динамический режим работы ключа с НООС 3.5 Транзисторный ключ с фиксированным напряжением на базе Исследовали транзисторный ключ с фиксированным напряжением на базе, определили его динамические параметры для трех значений степени насыщения S=1 (Uвх = -0,8 В), S=1.5 (Uвх = -1,2 В), S=5 (Uвх = -4В). Результаты внесли в таблицу 5. Таблица 5. Динамический режим работы ключа с фиксированным напряжением на базе 3.6 Сводная таблица экспериментальных результатов Таблица 6. Экспериментальные результаты 4 Временные диаграммы работы транзисторного ключа Заключение В данной работе я изучила особенности работы транзисторного ключа и способы повышения его быстродействия. Из анализа динамического режима следует, что быстродействие ключа определяется частотными свойствами транзистора и параметрами входного сигнала. Идеальную форму тока, обеспечивающую наивысшее быстродействие ключа, можно получить двумя способами: с помощью форсирующей емкости и НООС. Из таблицы 6 видно, как отличаются показатели быстродействия для таких цепей, и их применение на практике будет зависеть от целей эксплуатации. Также можно заметить, что источник фиксированного напряжения на базе применяется для улучшения помехоустойчивости ключа, обеспечения его нормально-закрытого состояния, а также повышения быстродействия схемы. При различных модификациях схемы транзисторного ключа его выходные параметры меняются: времена включения и выключения. Причиной этой инерционности биполярного транзистора являются два основных фактора: накопление заряда неосновных носителей в базе и емкостями коллекторного Ск и эмиттерного Сэ переходов и влияние емкости нагрузки Сн. Так же нужно учитывать тот факт, что увеличение базового тока приводит к уменьшению времени включения, но вызывает одновременно увеличение времени рассасывания. Этот недостаток ослабляют, сделав базовый ток переменным: перед выключением – он не должен превышать уровень тока базы в насыщении, во время включения – он должен быть большим. Поэтому, когда включается форсирующая емкость, она действует как источник рассасывающего напряжения, тем самым, уменьшая включение и выключение, время задержки выключения лишь ослабляется. В схеме с НООС время задержки выключения устраняется. Это связано с тем, что транзистору создаётся во включенном состоянии не насыщенный, а активный режим работы.

Похожие:

	Фгбоу впо «Брянский государственный технический университет» Факультет энергетики и электроники Профиль (магистерская программа, специализация): «Промышленная электроника и микропроцессорная техника»		Рабочая программа учебной дисциплины «Электроника и микропроцессорная техника» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентам очной формы обучения...
	Отчет о лабораторной работе Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций по теме Диагностические утилиты, сети, сетевое оборудование оборудование, tcp/IP, arp, hostname, ipconfig, nbstat, nslookup, ping, route,...		Программа дисциплины Вакуумная и криогенная техника для специальности... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 210104. 65 «Микроэлектроника...
	Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 03 «Квантовая... В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: электродинамика; квантовая механика; физическая оптика; физика твердого...		Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Информатика» В этой лабораторной работе мы рассмотрим создание комплексных текстовых документов, содержащих специальные элементы оформления и...
	Отчет по лабораторной работе №4 Изучение канального уровня стека... Провести несколько экспериментов по передаче кадров между узлами, варьируя количество передаваемых кадров и частоту передачи		Лабораторная работа Тема: Создание и форматирование сложного документа Задание. Создать и Используйте в качестве текста документа материал по той теме, которую вы выполняли в лабораторной работе по подготовке буклета
	Программа учебной дисциплинЫ «Микропроцессорная техника» Целью дисциплины является формирование знаний студентов по вопросам теории, принципам построения и функционирования основных технических...		Отчет о лабораторной работе методы и средства анализа данных по теме:... «Лабораторная работа с системой анализа данных Weka. Сравнение методов классификации»
	Отчет о лабораторной работе методы и средства анализа данных по теме:... «Лабораторная работа с системой анализа данных Weka. Сравнение методов классификации»		Режимы движения жидкости методические указания к лабораторной работе... Режимы движения жидкости: Методические указания к лабораторной работе №6 для студентов всех видов обучения / Составители: А. И. Квашнин,...
	Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Эффективность использования... Отчет по теме № са-12-39 «Эффективность использования отраслевых информационных систем» Минкультуры России		Рабочая программа учебной дисциплины «Химия» «Электроника и наноэлектроника», профилю подготовки: «Промышленная электроника»
	Научно-исследовательская работа это научный отчет о выполненной работе,... Цель: повторить и обобщить зун по теме «Агрегатные состояния вещества»; сформировать представления о фазе вещества и фазового перехода;...		Отчет о научно-исследовательской работе Гост 32-2001. Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской...