Цель работы

Цель работы:
1. Теоретически изучить схемотехнику, основные характеристики и
параметры электронных ключей на биполярных и полевых транзисторах.
2. Экспериментально исследовать основные характеристики и
параметры электронных ключей на биполярных и полевых транзисторах.
Ход выполнения работы:
Принципиальная схема исследуемого электронного ключа:
+ Uип Rк
+ Uип Rк
Rн
Rг
Uвх
Rг
Rб
Uкэ
Uсм
+
Rн
Rб
Uвх
Uкэ
Uсм
+
Схема измерительной установки для исследования передаточной
характеристики электронного ключа.
Источник +
напряжения
Ключ
+
+
V
-
Uвх
Rн
Cн V
Uвых
-
1.1. Снимаем передаточные характеристики ключа для различных
значений параметров элементов, при бесконечно большом сопротивлении
нагрузки и нулевой емкости нагрузки (элементы Rн и Cн в схему не
включаются). Параметры элементов:
1.1а. U ИП = 10 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 4,7кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,2
5
7,2
6,5
5,7
7,25
2,6
8,5
0,2
9,5
0,08
11,75
1.1б. U ИП = 10 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 10кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,1
2,5
7,1
4,0
4,7
5,0
2,5
6,0
0,2
7,0
0,08
10,5
1.1в. U ИП = 10 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 10кОм , RК = 2,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,1
2,5
8,8
3,0
5,6
4,0
1,5
5,0
0,2
5,5
0,07
7,5
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
Таким образом, при увеличении сопротивления базы или коллектора
для поддержания заданного выходного напряжения необходимо увеличение
входного напряжения. Наиболее пологая передаточная характеристика в
случае 1.1а, и при увеличении сопротивления базы или коллектора
характеристика становиться менее пологой, следовательно, уменьшается
время для переключения режимов ключа.
1.2. Снимаем передаточные характеристики ключа для указанных
значений параметров элементов и различных значениях напряжения
смещения Uсм, при бесконечно большом сопротивлении нагрузки и нулевой
емкости нагрузки (элементы Rн и Cн в схему не включаются).
1.2а. U ИП = 10 В , U СМ = −8В , RГ = 1,2кОм , RБ = 4,7кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,0
2,5
8,1
2,75
5,3
3,0
2,2
3,5
0,2
4,0
0,08
5,0
1.2б. U ИП = 10 В , U СМ = −2 В , RГ = 4,7кОм , RБ = 4,7кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,2
2,0
8,3
3,25
5,2
4,5
2,3
5,75
0,2
7,0
0,08
9,5
1.2в. U ИП = 10 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 4,7кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,1
5,0
8,3
6,0
4,9
7,5
1,6
9,0
0,2
9,25
0,08
12
1.2г. U ИП = 10 В , U СМ = −8В , RГ = 4,7кОм , RБ = 4,7кОм , RК = 1,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
10,3
0
10,1
7,75
8,5
8,5
5,1
10,0
1,8
11,25
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
0,2
12
0,08
15
При увеличении
выходного напряжения
Одновременно с этим
пологой, следовательно
ключа.
напряжения Uсм для поддержания заданного
необходимо увеличивать входное напряжение.
передаточная характеристика становиться более
увеличивается время для переключения режимов
1.3. Снимаем передаточные характеристики ключа для указанных
значений параметров элементов, и различных значений напряжения питания
Uип.
1.3а. U ИП = 8В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 10кОм , RК = 2,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
4,3
0
4,1
2,5
3,5
3,0
2,3
3,75
0,9
4,0
0,2
5,0
0,08
6,0
1.3б. U ИП = 10 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 10кОм , RК = 2,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
5,4
0
4,5
3,0
3,8
3,5
2,1
4,5
1,7
4,5
0,2
5,5
0,07
6,75
1.3в. U ИП = 12 В , U СМ = −5В , RГ = 4,7кОм , RБ = 10кОм , RК = 2,2кОм .
Измерим напряжение:
Uвых, В
Uвх, В
6,5
0
5,1
3,5
4,4
4,0
3,8
4,25
2,3
5,0
0,2
5,5
0,07
7,5
Uвых, В
Uвх, В
Выводы:
При увеличении напряжения источника питания увеличивается
выходное напряжение, а также увеличивается время переключения режимов
ключа. Кроме того, также увеличивается время переключения режимов
ключа.
Параметры быстродействия электронного ключа измеряются с
использованием измерительной установки, структурная схема которой
представлена на рис.
На вход исследуемого электронного ключа с выхода генератора
импульсов подается прямоугольный импульс. С помощью осциллографа
наблюдают и зарисовывают сигнал на входе, а затем на выходе логического
элемента и проводят измерение параметров быстродействия: tнр, tсп, tзд, tрас.
Вых.
Генератор
импульсов
Вх.
Ключ
Вых.
синхрон.
Осциллограф
Rн
Cн
Вх.
синхрон.
Данные: Rг = 4,7 кОм; Rб = 4,7кОм; Uип = 10 В; Uсм = -4 В;
Rк, кОм
2,2
Rн, кОм
∞
Cн,
0
пф
tнр, мкс
0,5
tсп,
2,5
Rк, кОм
1,2
Rн, кОм
∞
Cн,
0
пф
tнр, мкс
0,5
tсп, мкс
3,5
Rк, кОм
2,2
Rн, кОм
2,2
Cн,
0
пф
tнр, мкс
0,5
tсп,
4
мкс
Rк, кОм
2,2
Rн, кОм
2,2
Cн, пф
220
tнр, мкс
1,0
tсп,
4
мкс
мкс