ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ЕЛЕКТРОННОГО КЛЮЧА
Мета роботи: вивчити схеми, принцип роботи і характеристики електронного ключа
1 Короткі теоретичні відомості
Ключовий режим роботи транзистора лежить в основі цілого класу електронних схем: генераторів імпульсів, формувачів, логічних елементів тощо. Транзисторний ключ виконує такі функції, що і механічний комутатор розмикання і замикання ланки навантаження під дією керуючого сигналу.
Роль контактів виконує р-п переходи транзистора.
Стан “включено” повинно характеризувати мінімально можливим падінням напруги на транзисторі, а стан “виключено” – мінімально можливим струмом протікання. Найбільш поширеною схемою включення транзистора є схема з СЕ (спільним емітером) (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 – Схема ввімкнення транзистора
Незалежно від виду навантаження і типу вхідної ланки транзисторні ключі можуть працювати або в насиченому або в ненасиченому режимі. Насичені ключі характеризуються великою шумозахищеністю, але малою швидкодією, а також великою потужністю розсіювання на базі транзистора.
|
|
Ненасичені ключі характеризуються недоліками роботи транзистора в активній області – великою потужністю розсіювання на колекторному переході.
Статичний режим ключа характеризується двома стійкими положеннями “включено” і “виключено”, тобто транзистор відкритий чи відповідно закритий.
В режимі, коли ключ “виключений”:
(3.1)
де – відповідно струм бази, колектора і емітера; – струм колектора закритого транзистора; – коефіцієнт підсилення за струмом в схемі з СЕ при нормальному включенні; BI – коефіцієнт підсилення за струмом в схемі з спільним емітером при інверсному включенні.
На границі режиму відсічки і перехідного, коли емітерний перехід має нульове зміщення, струми визначаються:
; (3.2)
В режимі включення:
(3.3)
На вихідній характеристиці (рис. 3.2) показано точку M – відсічки і точку N – насичення:
Рисунок 3.2 – Сім’я вихідних статичних характеристик біполярного транзистора
2 Завдання для самостійної підготовки
2.1 Вивчити роботуключа в режимах “включено” і “виключено”, перехідні процеси включах.
2.2 Дати відповіді на контрольні запитання.
2.3 Розрахувати номінали елементів ключа, також його параметри при заданому коефіцієнті розгалуженняна його вході і виході.
3 Лабораторне завдання
3.1 Ознайомитися змакетом схеми електронногоключа, а також приладами, які використовуються в роботі.
3.2 Визначити струми і напруги в базових і вихідних ланках в “закритому” стані транзистора.
3.3 Вибрати на сім’ї вихідних характеристик робочі точки, які б відповідали роботі ключа. Побудувати графіки.
|
|
3.4 Визначити параметри ключа в режимі “включено”.
3.5 Зробити аналіз отримання результатів і зробити висновок.
4 Контрольні запитання
4.1 Охарактеризуйте особливості роботи ключа в режимі “насичення” і “відсічки”.
4.2 Складіть еквівалентні схеми для кожного із двох режимів ключа.
4.3 Чому найбільш важкий випадок – забезпечення режиму “насичення" ключа при мінімальному струмі бази, коли на вході єдекілька схем, з’єднаних з входом ключа?
4.4 Які допуски на елементи і параметри ключа приймаються в режимі “включено” і “виключено”?
4.5 Від чого залежить тривалість фронтів вихідного імпульсу в ключі?