Изучение ключевых схем на транзисторах

Цель работы:В программной среде EWB составить схемы ключей на бипо-

лярных транзисторах. Используя возможности среды, исследовать их

статические и динамические параметры.

Рабочее задание по маломощным ключевым схемам:

1. В рабочем окне среды собрать схему простого ключа на биполярном транзисторе типа 2N2218 из библиотеки Transistors (см. рис.1). В этой схеме транзисторVT работает в ключевом режиме – под действием импульсного управляющего сигнала переключается из режима отсечки в режим насыщения, коммутируя тем самым ток в выходной коллекторной цепи. В качестве источника входных управляющих сигналов использован библиотечный генератор прямоугольных импульсов ( ЕБ) со следующими установками – частота следования импульсов 50 кГц, скважность 50%, амплитуда 1В, сдвиг уровня 0.5В. С помощью двухлучевого осциллографа убедиться в работоспособности ключа и определить статические и динамические параметры. К статическим параметрам относятся высокие низкие уровни входного и выходного напряжений ключа U1вх, U0вх, U1вых, U0вых.

К динамическим – времена переключений ключа из замкнутого состояния в разомкнутое и обратно.

Изучение ключевых схем на транзисторах

Рис.1 Простой ключ на биполярном транзисторе

На рис.2 приведены временные диаграммы входного и выходного напряжений ключа, полученные с помощью виртуального двухлучевого осциллографа. Видно, что в рассматриваемом случае U1вх=1,5 В; U0вх= -0,5 В;

U1вых= 5 В; U0вых= 40 мВ. Далее с помощью осциллографа определялись примерные временные интервалы процессов открывания и закрывания ключа для последующего точного временного анализа с использованием в главном меню пункта «Analysis» и подпункта «Transient». Как видно из рис.2 процесс открывания ключа, вызываемый положительным перепадом входного сигнала, можно подробно исследовать на временном интервале (19.9-20.7)мкс, а процесс закрывания ключа, вызываемый отрицательным перепадом входного сигнала, — на интервале (9.7-11.3)мкс. Подпункт «Transient» позволяет получить переходные процессы работы ключа на выбранных временных интервалах.

Изучение ключевых схем на транзисторах

Рис.2 Временные диаграммы работы ключа

На рис.3 и рис.4 приведены результаты компьютерного анализа временных процессов открывания и закрывания ключа при различных значениях резистора RБ.

Изучение ключевых схем на транзисторах

Рис.3 Переходной процесс открывания ключа

Из рис.3 видно, что при максимальном значении RБвремя перехода транзисторного ключа из закрытого состояния (U1вых= 5 В) в открытое (U0вых= 40 мВ) составляет примерно 500нс и уменьшается с уменьшением RБ. Более точно измерить время открывания t1,0 можно используя уровни (0.1 – 0.9) от логического перепада UЛ= (U1вых- U0вых). Из рис.4 видно, что процесс закрывания транзистора состоит из двух стадий — задержки закрывания ( tзд) и времени закрывания ( t 0,1 ). При максимальном значении RБзадержка закрывания составляет примерно 500нс, а время закрывания – 200нс. С уменьшением RБзадержка закрывания растёт а время закрывания уменьшается.

Изучение ключевых схем на транзисторах

Рис.4 Переходной процесс закрывания ключа

Используя в главном меню пункт «Analysis», подпункт «Transient», самостоятельно исследовать влияние сопротивления нагрузки Rни ёмкости нагрузки Снна параметры переходного процесса включения и выключения транзисторного ключа. Для чего сначала с помощью переключателя SW1 подключить к выходу ключа сопротивление нагрузки Rни провести анализ при изменении Rнв диапазоне (0.5 — 2.5)кОм через 1кОм. Затем с помощью переключателя SW2 подключить к выходу ключа ёмкость нагрузки Сни провести анализ при изменении Снв диапазоне (500 – 1500)пФ через 500пФ.

2. В программной среде EWB собрать транзисторный ключ по схеме переключателя тока на двух транзисторах 2N2218 (см. рис.5). В качестве источника входных управляющих сигналов использовать библиотечный генератор прямоугольных импульсов со следующими установками – частота следования импульсов 100 кГц, скважность 50%, амплитуда 100мВ, сдвиг уровня 0. С помощью двухлучевого осциллографа убедиться в работоспособности переключателя тока, определить примерные временные интервалы процессов открывания и закрывания переключателя тока для последующего точного временного анализа.

Используя меню «Analysis» и подменю «Transient», получить переходные процессы открывания и закрывания переключателя тока. Измерить времена открывания и закрывания, а также низкие и высокие уровни входных и выходных сигналов переключателя тока.

Изучение ключевых схем на транзисторах

Рис. 5 Ключ на основе переключателя тока

Контрольные вопросы:

1.Ключ на биполярном транзисторе.

2.Открытие ключа.

3.Закрытие ключа.

4.Логические функции.

Случайные записи:

Лекция 62. Ключевой каскад на транзисторе


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.