ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

•R1,R2 – резисторы делителя,задающегорежимкаскадапостоянному

току.

3.14.2.УсилительныйкапокадхемеОБ

	Особенностьюкла сическойхемыка када				ОБрис(	. 54.а)является
наличиеотдельногоисточникасмещения					U s ,спомкоторогозадаещью		тся
режимтранзисто		рапосто,чтокудянномустаточнонеудобно.П					оэтому
напрактикеиспользует			сякаскадОБпосхемерис		. 54.б,вкоторомрежимпо
постозакуянномудаетсяелителемнарезисторах					R1,R2 ,апопеременн		ому
токубазасоеди		ненасземлей" "черезблокировочныйконденс				аторС b.
	3.14.3Исследование. усил			ительногокаскадапосхемеОЭ
	Всхеме	ОЭрис(.	55)использованы функционгенердляаторльный
моделирвходногониясигнсциалапросмотралялографвходногои
выходного сигналов.Удобноиспользиндикаторныев вальдляьметры
контроляапря		женийнаэлектродахтранзисторавстатическомрежиме.					На
рис. 56 представленыо			сциллвхоивыходногограммынапряжений
схемеОЭ	.
		3.14.4Параметры. усилительныхкаскадов
	Базовыеусилительныекаскадыхарактеризуютсявходным					Rвх ивыхо д-
ным Rвых сопротивлениями,коэффуситокаленияциентом					К i инапряж ения
K u .Коэффициентусилениянапряжениякаскада					сОЭрассчит	ываетсяпо
приближеннойфор		муле Ku = Rk / Re		(если	Re незашунтированоемк	остью).

3.Зад14нлабораторную.5.ниеработу

111

1Исследовать. схемуусилениякаОЭкада
1Собрать.1.	схемурис(.		55)Транзистор.		беретсятотже,чтоивработе№5.
Длятранзисторовp		-n-pтипазмениполяристочниканапряженияьость.
Ампличаствхосигналаудноготаберетсяизтаблицы.Сохранить						с-
циллограммывходныхвыходныхнапряженийдокументе					Word.
1Рассчитатьтеоретиче.2.			скийэксперименталькоэффусиленияцие ыйты
понапряжению.
1Добавить.3. схемуампердляизмевходноготрыреи ият. кадного
Определитьэкспериментал			ьныйкоэффициентусиленияпотоку.
1Увеличивать.4. амплитудувходнсигналадопоявлениягоиска					жений.С	о-
хранитьосциллограммывхо			дныхивыходныхнапряженийдокументе
WordОбъяснитьполученный. результат.
1Вер.5.кзнутьсяачениямамплитудывходногосигнатаблицыиз .См						е-
стирабтьочусилительнкуую				огокаскада,изменяяноминалрезистораR2
(в сторонуувеличенияуменьшения)допоявленияискажений.Сохранить
осциллогрвходныхвыходнаммыпряженийдокументехWordОбъя.						с-
нитьполученныйрезультат.
1Доб.6.награфикВАХвитьтранзистонагрузочныел/(№5) п ,сямые						о-
ответисходномутвующие			вариантуэксперииз1Отметить.4на. ентам
нихрабточизэкиеспериментов1.5.
1Установить.7. параллельR4блокирконденсаторвочный					Cб номиналом
1мкФипроанализировать,кчемупривосоедэмиттерапо ние						е-
менномутоку		сземлей" "черезблокировочныйконденсатор			Cб .
2Исследовать. схемуусилениякаОКкада
2Изменить.1.		схемурис(	. 55)так,	чтобыполучиласьсхемавключенияОК.
Сохранитьосциллогрвходныхвыходнаммыпряженийдокументех
WordОбъяснить. полученныйрезультат.
2Определить.2. эксперименткоэффусиленияпонапряжениюциельыеты
итоку.

112

			XSC1
V1	R1	R3	G
			T
12 V	68kOhm_5%	10kOhm_5%
XFG1		A	B
C1		Q2
10uF		2N2712
	R2	R4
	10kOhm_5%	2.0kOhm_5%
Рис.	55.УсилительныйкапосхемекадОЭ

Рис. 56.ОсциллогрвходноговыходногоапряженийммысхемеОЭ

113

									Т а б л и ц а 6
		Заднание		лабораработуторную
№варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Амплитуда,мВ	10	20	25	40	50	100	150	200	250	500
Частота,кГц	5	10	1	2	2,5	5	1	2	2,5	4
№варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Амплитуда,мВ	10	20	25	40	50	100	150	200	250	500
Частота,кГц	2	2,5	5	1	2	2,5	4	1	2	2,5

3.14.6. Контрольныевопросы

1.Режимыработытранзвусисторалительныхкаскадах.

2.Вкакихсхемпроисходит,авкакихнет,усилениепотоку,напряжению,

мощности?

3. Каквлияетвеличинаколлекторногонапряженияусилительныесво

й-

стватран зистора?

114

	3.Лабораторная15. работа№7.
	Исследованиетранзисто	рныхключей
Транзистключивыполняюнабиполярилиыеполевтрсянаых			н-
зисторах.Ключинабиполяртранзисделянасыщенныеыхторахсяи			е-
насыщенные.
Прианализетранзисторныхключей		ссматриваютдварежима	- ста-
тическийдинамич.Встатическомр анализируетсяжимескийзакрытое
открытоесостояниеключа.
	3.Закры15.состояние1. ключаое
Взакрысосключатонаегояниимвходеприсутствуетнизкийур			о-
веньнапряжениясигнал( ло	гическогонуля),прикоторомобапереходасм		е-
щенывобратномпр(авлении	жимотсечки)Приэт. коллемтокторный
обусловтотепловымькоен.ком
Прииспоклвлогическихьзованииючаинтегральныхсхемах,кот			о-
рыхобычноприметранзисторытипаяются		n-р-n, запирающнапряжение
положительно,вэтомслучаеместотолькоусл" "запираниевное
транзистора,коегэмиттерныйдпереходсмещенвпрямомнаправлении;
однакоуровеньдействую	щнаеговходенапряженияменьшепорогового
уровня,равноколго	0В.,иколле6 тотранзкторный	истораотносительно
мал,т.е.составляетлишьединипроцтоеныкаткранзистовытого			о-
ра.
	3.Открытое15.состояние2. ключа
Воткрысостоянииключанаегомвходеприсутствуетвысокийур			о-
веньнапряжениясигнал( логиче	скойединицы)Приэтвозможны. двар		е-

115

жимар	аботыктранзистораытого			— работавлинейнойобластивыходной
характеристикииливоблнас.ыщенияти
	Вактивнойобласэмипереходитерныйсмещенвпрямомнаправл						е-
нии,аколлекторный			— вобра,приэтдном		лякремниевыхтранзисторов
напряжениеэмиттерномпереходесоставоко0В,ик.л7ояетлле						кторный
токпрактичесзависитлинейнооттобазык.
	Воблнасобаыщениятипереходатранзисторасмещенывпрямом
направлениизменентокабазыпркиеводит						изменениюколлекторного
то.Длякарем		ниевыхтранзисторовИСнапряжениесмещенномпрямом
направлении -nпереходесоставоко0лояет					.8В,длягерманиевыхонора		в-
но0.В2. ...0.4
			3.Насыщение15.3ключа.
	Насыщендостигаетсяключаувеличениемтокаб					азы.Одпринако	е-
которомегозначении,котороеназываетбазовымкосыщения							I бн ,
дальнейшийросттокабазыпрактичеприводроколлестукит						кторного
токанасыщения			I кн .Приэтомнапряжениеколлекторес(			учетомколле	к-
торнойнагрузки)соста			влянет	сколькодесятковилисотенмилливольт(ИС
около0.В1)....0.2
	Однойизважныххарактключаврежимеринасявляетсыщениятик
параметр S - коэффициентнасыщ				ения,равныйотношению		I kн / Iбн .
			3.Быстрод15.4.ключействие
	Быстродействиеключевогоэлементаопределяетсямаксимальнодоп						у-
стимойчастотледвходпереклюйваныхиясигналов.Оч,евидноающих
чтоонозависитотобщейдлитпельнрехпр,оцессапределяемойдногости
инерционностьютран			зисторавлияниемпаразитныхпараметровнапример( ,
перезарядпаразитныхемквпроцессестеймпереключения)Часто. длях							а-

116

рактеристикибыстродействияключевогологич( )элементакпогольз			у-
етсясреднеевремязадсигналаржкиприегопе		редачечерэл.Призмент
конечнойдлительностифронтавходногосигналазадержкивключения			ы-
ключеотсчитываютсяния10	- или50 -процентныхуровняхвходногои		ы-
ходногосигналов.
	3.Элементы15.связи5.
Взаимоключейдругс ругомсуществляетствие		ячерэлезменты
связи.Еслиуровеньнапряжениявыходеперключаогоыс,тонакий
входедругключадолженбытьгоуровень,прикоторвторойключоткрм			ы-
ваетсяиработзадрежимеаетн,,наобоом,еслипеключротвый,крыт
тонавходевторогоключ	адолженбытьдостаточноизкийуровень,при		о-
торвторойключмзакрыт.Цепьсвязиоказысущественноеаетлияниена
переходныепроцессы,возникающиеприперек,,следовательноючении,на
быстродействиеключей.
Используемыев	ключевыхустройствахэле	ментысвязипокназаны
рис. 57.

а)

б)

Рис. 57.Схемыключевыхкаскаднабиптранзисторахвлярныхпосхеме

сОЭсрезисторнсвязьюа)(допобралнийсвязьюбт()ельной

117

		3.Ключевой15.каскад6.ТТЛ
Рассмотримвкачестве			примераключевойкаскад,используемый
микросхемахтранзисторно -транзисторнойлогикиТТЛ()Длях.						Ucc =5В,
норминимруемоевходнапряжениельноелог				ическойединицы		U i = 2.4
В.
Когдаспредыдущегокаскадапо			ступаетсигналлогическогонуля
U i =0В,транзистор.2 закрытнеполностью.К ,куказанномугомезнач							е-
ниювходногонапряжедобавляетсяипадениеапряжениянасопроти							в-
лениивц	епибазыоткол	лекторноготепловоготока.
Длякомпен		сацсоставляющихэт сигналалогическогонуля
обеспеченияприэтом		режимаотсечтранзивкласторасичхемеской
ключевогокаскапредауисматркочнмпенсирующегот,ваетсякка							б-
разованногорезистором		Rbz иисточникомнапряже		нияминус	Ub .
Дляповышениябыстродействияключаиспользуетсяускоряющий							н-
денсатор Cu ,показанныйнарис			. 57.а.Благодаряемуувеличиваетсяотп				ира-
ющийбазтвмоментквыйпоявсигналаеногедческойяиуницы							ско-
ряетсяпроцессзапирантранзпрсигналеястора				логическогонуля,п			о-
сколькувэтомслучаеускоряющийконденсбудетсоздазаторзевать							а-
пирающеенапряжениеотрицатполярности. льной
		3.Отрица15.7.обратнаясвязьельная
Вторспособйвышения			быстродействиятранзисторногоключа				а-
ключаевпримененииотрицся			ательнойобратнойсвязирис(.			57.б)Су.	щ-
ностьспособазаключаенасыщениявпредотвращении					транзисторазасчет
использованияцепиотрицательнойобратнойсвдиодази					VD . Поканапр		я-
жениебаза	-коллекторбольшепадениянапрсопротижения					влении	Ro ,
этотдиодзапе,обсвязьраотсутстная.Приувеличевходногоуетси ии							г-
налаи(,соотве,входноготока)ственноувеличиваетсятокколлектора.При

118

достаточнобольшомвходномсигналенапряжениебаза			-коллекторстанови		т-
сяравнымпадениюнапряжениясопрезот влениистора				Ro ,диодVD
отпираначинаетяд йотрицс в вбратнаясвяз.Теперьельная
ростбазтомавогокалнаияетр		ежимтранзистора,таккакзнач		ительная
частьвходнтокапрвэтомгослучаеекаетнепосредственночерез,иод
транзисторнепереходитв ежимнасыщения.
	3.Диоды15Шоттки.8.
Повбышестродействияниемикросхемахгральныхреализуется
сп омощьюдио	довШотт,подкпараллилючаемыхпербазаходульно				-
коллектортранз,прэтакаяикомбинациясторавинтегральномисполн					е-
ниисоставляетединуюструктуру		— транзисторШоттки.
Существенногоповышения		быстродействияк	люча,представленногона
рис. 57.б,можно	добитьсятолькоприиспользованиидиодов,имеющих				а-
лоевремявосстановления.Ес		ли применятьнизкочастотныедиоды,вкот			о-
рыхвеликовремярассза,накоплсыврядвбазния,тоэффектотнного
введениянелинейобратсвязибудетнезнаой			чителен.Вэт	омслучаед	и-
одыШотткинезаменимы.Онималоееютвремявосста				новленияне(б	олее
0нс.),1низкнапряженотпиранияоколо( 0В).малое25сопроти				вление
воткрытсостоянииоколо( 10Ом)Прприменении. диодовШотптки					а-
даетнеобхввдополодимостьа		нительногонапряжениясмещения.Этооб			у-
словленотем,чтодиодтпираетсяприболеенизкомнапрямекождуении					л-
лекторомибазой,когдатранзисторещенаходитсягр ктивногоницер					е-
жима.

3.Недостатки15.9ненасыщенного. транзисторногоключа

• падениенап

ряжениянаотклюрытомбольше,чевнасыщенномр

е-

жимепорядка( 0В);.5

119

• ухудшаетсяпомех,чтоустбъясняетсявысокимлеейчивостьвхо		д-
нымсо	противлениемоткрысостоянии,результатечегоразличные
помехи,на	примерскачкинапряженияпитания,	риводяткизменениям

напряженатра;ниязисторе

• температурстабильненасыщенногоключазначительноаяостьхуже,

чемунасыщенного.

			Рис. 58.Простейшийключнабиполярномтранзисторе
			3.15Зад.нлабораторную10ние. работу
Исследоватьсхемутранзисторн				огоключа
1. Собсхемур(исать			.58)Транзис. беретотже,читовсял/р№5рДля.
транзисторовp		-n-pтипа измениполяристочниканапряжьость			ения V1 .
2. Податьнавхп следовательностьпрямоугоимпульсовмаксьных						и-
мальнымизначен ям			иравными 0.8 U нас Вгде(		U нас – напряжениенасыщ	ения
исследуемоготранзистора)часто,указвтаой.блицеИсслннойдовать						с-
циллогнаптранзистаммыяженийключа.Сохранитьосциллного						ограммы
входныхи	ыходныхнапряже			нийвотчете.

120