Сборник описаний лабораторных работ Архангельск 2015
жүктеу/скачать 0.63 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Таблица 3А Классификация полевых транзисторов
- ПТ с изолированным затвором или МДП (МОП) транзисторы
- Со встроенным каналом
- Таблица 4А– Функции электродов ПТ
- Режим обеднения
- 4.1 Персональный компьютер с установленной программой "Multisim 10.1".
|
Существует три способа включения БТ в схему четырехполюсника, они же называются схемами включения:
Каждая схема обладает определенными усилительными и согласующими свойствами и, соответственно, преимуществом перед другими схемами включения:
Основной схемой включения БТ является схема с ОЭ. По выходным характеристикам БТ, представленным графиком функции Iк =f (Uкэ) при Iб –const, можно определить принцип управления биполярным транзистором. В активной области ток коллектора очень слабо зависит от выходного напряжения коллектор-эмиттер и пропорционален входному току базы, а ветви выходной характеристики расположены почти горизонтально. Это объясняется тем, что коллекторный переход смещён в обратном направлении. Таким образом, в активном режиме биполярный транзистор ведёт себя как источник тока, управляемый током базы. Полевые или униполярные транзисторы Полевые или униполярные транзисторы – это кремниевые трех- или четырехэлектродные приборы, в которых ток в полупроводниковом канале управляется поперечным электрическим полем, создаваемым затвором. Классификация полевых транзисторов представлена в таблице 5. Таблица 3А Классификация полевых транзисторов
Функциональные электроды ПТ называются: сток (С), исток (И), затвор (З), у МДП- транзисторов имеется дополнительный вывод - подложка (П). Функции электродов ПТ отражены в таблице 6. Таблица 4А– Функции электродов ПТ
Управление потоком носителей заряда осуществляется напряжением, подаваемым на затвор относительно истока Uзи . Это напряжение может вызывать в канале ПТ один из двух режимов - обеднение или обогащение канала, при этом возникает разная реакция в выходной цепи: в первом случае выходной ток (ток стока Iс) уменьшается, во втором, - увеличивается, что отображено в таблице 7. Это отражается и на статических характеристиках ПТ: стоковых (выходных), выражаемых функцией Iс = f (Uси) стоко-затворных Ic =f (Uзи) (характеристика управления). Способ управления транзистором с помощью изменения входного напряжения имеет и положительные, и отрицательные свойства. С одной стороны, во входной цепи полевых транзисторов не возникает ток, и это обеспечивает полевым транзисторам высокое входное сопротивление и хорошую экономичность ( для управления транзистором затрачивается малая входная мощность), но, с другой стороны, большинство ПТ имеют низкую крутизну управления и, следовательно, невысокое усиление. Таблица 5А
Существует три способа включения ПТ в схему четырехполюсника:
Каждая схема обладает определенными усилительными и согласующими свойствами:
Лабораторная работа № 4 Исследование транзисторного ключа 1 Цель работы: 1.1 Измерить уровни входного и выходного напряжений, характеризующие два состояния электронного ключа (включен или выключен). 1.2 Измерить параметры, характеризующие инерционность электронного ключа.
2.1 Электронные приборы и усилители. Учебник / Ф.И.Вайсбурд, Г.А. Панаев, Б.И.Савельев. – Москва: Либрком, 2009. 3 Подготовка к работе: 3.1 Подготовить бланк отчёта. 3.2 Изучить теоретический материал.
5.1 Исследовать свойства электронного ключа в статическом и динамическом режиме. 5.2 Сделать выводы по результатам исследований.
6.1 Загрузить проект ib5_1. Схема исследования данного проекта приведена на рисунке 1. 6.2 Установить марку транзистора согласно варианту (таблица 1). Таблица 1
6.3 Определение состояния ключа (статический режим работы). 6.3.1 Подключить тестер к базе транзистора и измерить входное напряжение Uбэ транзистора. 6.3.2 Подключить тестер к коллектору транзистора и измерить входное напряжение Uкэ транзистора. Результаты измерений занести в таблицу 2.
6.3.3 Сделать вывод об исследованном состоянии ключа (включен или выключен). Рисунок 1 – Электронный ключ. Схема исследования Таблица 2
6.4 Определение быстродействия ключа (динамический режим работы). 6.4.1 На генераторе установить режим прямоугольных импульсов с частотой 40 кГц и амплитудой 650 мВ. 6.4.2 Двойным щелчком мыши войти в меню Oscilloscope (осциллографа). Запустить программу эмуляции и зарисовать полученные осциллограммы входного и выходного напряжения ключа. 6.4.3 Определить время включения tвкл и выключения ключа tвыкл с помощью маркеров осциллографа. 6.4.4 Результаты измерений занести в таблицу 3.
6.4.5 По результатам измерений (таблица 3) времени tвкл и времени tвыкл рассчитать время задержки. Результат расчета записать в таблицу 3. 7 Содержание отчёта: 7.1 Титульный лист. 7.2 Цель работы. 7.3 Схема измерений. 7.4 Таблицы измерений. 7.5 Расчёт tзд. 7.6 Осциллограммы. 7.7 Вывод по проделанной работе. 8 Контрольные вопросы: 8.1 Что такое режим отсечки и режим насыщения БТ? 8.2 В каком режиме находится выключенный (включенный) транзисторный ключ? 8.3 Какой потенциал (высокий или низкий) действует на выходных электродах транзистора выключенного (включенного) электронного ключа? 8.4 Чем определяется инерционность ключа в момент включения (выключения)? 8.5 Что такое время задержки распространения сигнала? Приложение А (информационное) Транзисторный ключ – это электронное коммутирующее устройство, способное находиться в одном из двух устойчивых состояний: включенном выключенном, - и переход из одного состояния в другое происходит под воздействием входного сигнала определенной полярности и величины. Коммутация происходит в выходной цепи четырехполюсника. Ключи – это основные элементы импульсной и цифровой техники, также они входят в качестве отдельных элементов в состав сложных устройств - триггеров, мультивибраторов и т. д. Ключи создаются на основе биполярных и МДП - транзисторов. Схема ключа на БТ изображена на рисунке 1А.
малым внутренним сопротивлением Ri→ 0; большой силой выходного тока Iвых → max; низким выходным напряжением Uкэ→ 0.
высоким внутренним сопротивлением Ri→ ∞; отсутствием выходного тока Iвых → 0; высоким выходным напряжением Uкэ→ Епит Требования ключам:
В настоящее время, используется только n-p-n транзисторы, потому что они имеют большее быстродействие в сравнении с p-n-p, что объясняется более высокой подвижностью электронов как носителей заряда. Реализуются ключи в виде интегральных схем. Рисунок 1 А - Транзисторный ключ на БТ с ОЭ. Схема и характеристики режима работы В соответствии с функциями ключа транзистор может находиться в одном из двух статических режимов: режиме отсечки (транзистор закрыт), точка А1 и режиме насыщения (транзистор открыт и насыщен), точка А2 на рисунке 1А. Активный режим работы обусловлен переходом из одного статического режима в другой. В режиме насыщения транзистор полностью открыт, т. е. оба перехода смещены в прямом направлении. На входе действует высокое напряжение, выше порогового, и коллекторный ток ограничивается только резистором нагрузки Rк. Пренебрегая падением напряжения на открытом транзисторе, можно записать: Iкнас = Ек/Rк. В режиме отсечки транзистор закрыт, т. е. оба перехода смещены в обратном направлении. На входе действует напряжение, меньше порогового. В этом режиме ток коллектора равен обратному току коллекторного перехода. Напряжение на выходе ключа практически равно напряжению источника питания Uвых=Ек. При анализе работы идеального транзисторного ключа предполагается, что переход его из состояния ВЫКЛЮЧЕНО в состояние ВКЛЮЧЕНО происходит мгновенно. В действительности, даже если подавать на вход ключа идеальный прямоугольный импульс или перепад напряжения, соответствующие изменения выходного напряжения будут происходить не мгновенно, а в конечные промежутки времени, определяемые длительностью переходных процессов. Таким образом, любой ключ обладает инерционностью, характеризуемой временем задержки сигнала tзд. К инерционным факторам, влияющим на работу ключа, относятся паразитные емкости самого транзистора и паразитные емкости монтажа, нагрузки, которые при переключении ключа заряжаются и разряжаются за конечное время, а также процессы накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Это приводит к задержке выходного импульса. Чем больше величина паразитных емкостей, тем больше время задержки сигнала tзд. Входная паразитная емкость транзистора создает задержку сигнала при включении и определяет время включения tвкл. Выходная паразитная емкость транзистора создает задержку сигнала при выключении и определяет время выключения tвыкл. Основная логическая функция, которую выполняет транзисторный ключ ─ это операция логического отрицания (инверсия, операция «НЕ») Лабораторная работа № 5 жүктеу/скачать 0.63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||