Изучение характеристик электронного ключа на биполярном транзисторе

Министерство общего и профессионального образования РФ

Хабаровский Государственный Технический Университет

Кафедра “Вычислительная Техника”

Лабораторная работа № 3

-=Электронный ключ=Выполнил:

Студент группы ВМ-02

Русанов А.

Гольцов М.

Мирошниченко Ю.

Проверил:

Доцент КТН

Зелёв Л. В.

Хабаровск 2003

Цель работы: изучение характеристик электронного ключа на биполярном транзисторе.

1. Исследование возможности использования транзистора в качестве ключа.

Подключим вместо источника питающего напряжения выход генератора синусоидальных сигналов. Управляющий вход соединим с выходом генератора импульсных сигналов.

Судя по результатам опыта транзистор вполне пригоден для электронного транзисторного ключа. Схема включения приведена слева

2. Исследование статических характеристик насыщенного ключа

Напряжения, снятые при проведении замеров:

Uбэ =   5,02 В, Uбк = -16,95 В, Uкэ _нас =  12,05 В.

В данном случае оба перехода включены в прямом направлении

3. Исследование динамических характеристик насыщенного ключа.

На рисунке 3: U_ВХ = 10 В. Здесь удобно контролировать на одном графике одновременно входной и выходной сигналы.

Рисунок 3.

На рисунке 4. – U_ВХ = 4 В. Также на одном графике одновременно наблюдаем входной и выходной сигналы.

Рисунок 4

4. Исследование схемы с форсирующим конденсатором

На рисунках 5 и 6 исследуем схему ключа с форсирующим конденсатором для 10 В и 4 В амплитуды сигнала.

Рисунок 5. Ампл. 10 В с форсирующим конденсатором.

Рисунок 5. Амплитуда 4 В с форсирующим конденсатором

5. Исследование динамических характеристик схем ненасыщенных ключей

Хотя форсирующий конденсатор и обеспечивает уменьшение времени рассасывания но оно всё же существует. Для уменьшения времени выключения используются ключи с нелинейной ОС

Соберём и исследуем две схемы транзисторных ключей с нелинейной ООС.

Рисунок 7(а).

Рисунок 7(б).

Рисунок 8(а).

Рисунок 8(б)

Вывод: В результате выполнения данной работы были получены характеристики электронного ключа. На основе полученных данных можно сделать следующие выводы. Увеличение импульса тока базы, открывающего транзистор, уменьшает длительность положительного фронта, но транзистор попадает в область глубокого насыщения. В результате этого увеличивается длительность отрицательного фронта. Т.е. ток в момент выключения также надо увеличивать. Этого можно добиться, введя в цепь базы форсирующий конденсатор, который позволяет увеличить токи базы в моменты включения и выключения транзистора. Однако, т.к. постоянная времени достаточна велика, то очередной отпирающий импульс может быть подан только через время . Иначе задержка и длительность фронта возрастут. Для устранения этого явления применяли диодную фиксацию, что позволило уменьшить время разряда конденсатора С_Ф и уменьшить базовое напряжение закрытого транзистора. Для достижения максимально возможного быстродействия применяли ненасыщенный ключ, который имеет ряд других недостатков: 1) в открытом состоянии; 2) плохая помехоустойчивость; 3) хуже температурная стабильность.