ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ЭЛЕКТРОНИКА

Вариант 17


Санкт-Петербург

20_22_

Оглавление

Задание 1.

Исходные данные к заданию 1

№ вар.	Элементы схемы					Масштабные коэффициенты		Номера решаемых задач
	ЕК / ЕС, В	RБ,кОм	RК,кОм	RС,кОм	N		M
17	4,0	2,7	0,82	-	1		50	1.1

Задача 1.1

Дано: Схема электронного ключа на биполярном транзисторе

приведена на рис.1,а. Значения элементов схемы и масштабные

коэффициенты N и Mпредставлены в таблице исходных данных. Семейство входных и выходных характеристик транзистора приведены на рис. 2 и 3.

Требуется: 1. Построить статическую передаточную характеристику ключа.

2. Определить основные параметры ключа: уровни логических

нуля U⁰и единицы U¹, логического перепада U_Л, минималь-

ные уровни отпирающей и запирающей помех U⁰_Пи U¹_П,

коэффициент помехоустойчивости К_П

---

.

3. Описать принцип работы ключа и указать, в каких базовых

логических элементах он используется.

Решение:
1) На рисунке 1 представлена схема электронного ключа на биполярном транзисторе n-p-n-типа.



Рис.1 Схема электронного ключа на биполярном транзисторе n-p-n-типа

Схема электронного ключа (Рис.1) – это схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером. На коллектор и базу биполярного транзистора n-p-n-типа подаются напряжения положительной полярности. При подаче на базу этого транзистора напряжения выше порогового U_ПОР транзистор открывается, и через транзистор может протекать ток коллектора I_К, который создает падение напряжения на сопротивлении в цепи коллектора R_К. Если это падение напряжения достаточно велико, то на выходе схемы будет напряжение низкого уровня – напряжение логического «0». На входе схемы в это время присутствует напряжение высокого уровня – напряжение логической «1».

При подаче на базу транзистора напряжения ниже порогового U_ПОР транзистор закрывается, ток коллектора в этом состоянии равен I_К = 0, а, значит, на выходе схемы присутствует напряжение источника питания E_К, или напряжение высокого уровня – напряжение логической «1». На входе схемы в это время присутствует напряжение низкого уровня – напряжение логического «0».

Таким образом, электронный ключ на биполярном транзисторе выполняет логическую функцию отрицания, которая является основой базового логического элемента НЕТ (NOR – в английской аббревиатуре). Эта схема электронного ключа используется и во многих других базовых логических элементах, где требуется провести дополнительную инверсию логического сигнала (например, в схемах базовых логических элементах И и ИЛИ ТТЛ-логики на выходах логических схем, которые сами по себе выполняют операции И-НЕТ и ИЛИ-НЕТ, соответственно).
2) На семействе выходных характеристик наносим шкалу тока коллектора и обозначаем токи базы всех ветвей выходных характеристик (рис. 2), а на семействе входных характеристик наносим шкалу тока базы (рис. 3).
3) Построим нагрузочную прямую на семействе выходных характеристик транзистора (Рис.2), удовлетворяющую уравнению по 2-му закону Кирхгофа для контура: корпус-эмиттер-коллектор -

---

- « » - « » - корпус:

1) ,

где напряжение источника питания в цепи коллектора,

сопротивление в цепи коллектора.

Нагрузочную прямую (1) проводим через две точки с координатами:

т.А ( ,

и т.В ( .

Определяем графически значения выходного напряжения U_ВЫХ = U_КЭ, соответствующие точкам пересечения нагрузочной прямой с выходными характеристиками различных токов базы I_Б. Полученные данные заносим в таблицу 1.

На семействе входных характеристик транзистора (Рис.3) определяем графически значения напряжения на базе транзистора U_БЭ, соответствующие токам базы I_Б, для которых определяли выходное напряжение на семействе выходных характеристик, причем, если на ветви выходной характеристики точка находилась на линейном участке активного режима, то выбираем входную ветвь U_КЭ=5 В, а если точка находилась на линии насыщения ветви выходной характеристики, то выбираем ветвь U_КЭ=0 на входных характеристиках транзистора (Рис.3). Полученные данные также заносим в таблицу 1.

Из данных таблицы 1 рассчитываем входное напряжение по формуле:

2) ,

где сопротивление в цепи базы.

Полученные данные заносим в таблицу 1.



Рис. 2. Выходные характеристики биполярного транзистора



Рис. 3. Входные характеристики биполярного транзистора

---

Таблица 1.

IБ, мкА	0	50	100	150	200	250	300	350	400	600
UВЫХ = UКЭ, В	4	3,58	3,11	2,62	2,05	1,43	0,89	0,50	0,27	0,27
UБЭ, В	0,2	0,511	0,621	0,697	0,751	0,796	0,825	0,856	0,852	0,9
UВХ, В [форм.(2)]	0,2	0,646	0,891	1,102	1,291	1,471	1,635	1,801	1,932	2,52

4) По данным таблицы 1 строим передаточную характеристику ключа U_ВЫХ = U_ВЫХ(U_ВХ) и её зеркального отображения (Рис.4).



Рис.4 Передаточная характеристика ключа U_ВЫХ = U_ВЫХ(U_ВХ) и её зеркальное отображение.

Отмечаем на графике Рис. 4 точки пересечения передаточной характеристики ключа U_ВЫХ = U_ВЫХ(U_ВХ) и её зеркального отображения U_ВХ = U_ВХ(U_ВЫХ).

Графически определяем и указываем на графике Рис. 4 значения входного и выходного напряжения, соответствующие логическим «0» и «1»:

U⁰_ВХ = 0,27 В; U¹_ВХ = 3,99 В;

U⁰_ВЫХ = 0,26 В; U¹_ВЫХ = 4 В.

Величина логического перепада

U_Л = U¹_ВЫХ - U⁰_ВЫХ = 4– 0,26 = 3,74 В.

Графически определяем и указываем на графике Рис. 4 пороговые значения входного напряжения, соответствующие точкам, в которых |∂U_ВЫХ /∂U_ВХ| = 1, т.е. угол наклона касательной к характеристике U_ВЫХ = U_ВЫХ (U_ВХ) составляет 45°:

U⁰_ПОР = 0,44 В; U¹_ПОР = 1,92 В.

Минимальная величина запирающей помехи

U¹_П =

---

U¹_ВХ – U¹_ПОР = 3,99 – 1,91 = 2,07 В.

Минимальная величина отпирающей помехи

U⁰_П = U⁰_ПОР – U⁰_ВХ = 0,44 – 0,27 = 0,17 В.

Коэффициенты помехоустойчивости ключа

К⁰_П = U⁰_П /U_Л = 0,17/3,74 = 0,045;

К¹_П = U¹_П / U_Л = 2,07/3,74 = 0,55.

Это не соответствует идеальным условиям, когда

U⁰_ПОР = U¹_ПОР, U⁰ = 0, U¹ = Е_К = 4,5 В, и К⁰_П =К¹_П = 0,5,

хотя по параметрам U⁰, U¹ и К¹_П ключ близок к идеальному.

Возможно, что подбор других значений R_Б, R_К и Е_К улучшит ситуацию.
5) Мы уже описали принцип работы ключа в пункте (1).

Очевидно, для идеальных условий требуется, чтобы транзистор находился в режиме насыщения в открытом состоянии, и в режиме отсечки в закрытом состоянии. Переключение из одного состояния в другое биполярного транзистора происходит за время переключения, которое определяется как параметрами схемы ключа R_Б, R_К и паразитной выходной емкостью монтажа С_М, так и собственными физическими параметрами транзистора – коэффициентом передачи тока транзистора в схеме с общим эмиттером (β) и коллекторной (С_К ) и эмиттерной (С_Э)емкостями p-n-переходов транзистора. Также существенное влияние оказывает время задержки выключения ключа из-за рассасывания неосновных зарядов в базе транзистора, находящегося в режиме насыщения.

Время включения ключа определяется зарядом полной выходной емкости транзистора коллекторным током транзистора, и приближенно вычисляется по формуле

t_вкл = 2,3(С_М + С_К)R_К

Время выключения ключа определяется разрядом входной емкости С_ВХ = С_К(β+1)+ С_Э через резистор R_Б, и приближенно вычисляется по формуле

t_выкл = 2,3С_ВХR_Б.

Задание 2.

Исходные данные к заданию 2

№ вар.	№ схемы	Элементы схемы							Способ напыления
		R1, кОм	R2, кОм	R3, кОм	R4, кОм	С1, пФ	С2, пФ
17	2	10	20	30	200	100	-	Термическое

---

Смотрите также файлы

• Презентация на тему Учебные вопросы Понятие теории национальной безопасности.ppt

• Задание Разработайте план психодиагностического обследования клиентов в соответствие с таблицей, приведенной ниже для двух ситуаций. Дайте рекомендации по данным ситуациям.docx

• Введение Краткий исторический экскурс развития вопроса.docx

• Выполнение практических заданий по дисциплине аддиктология и методы контраддиктивной стимуляции.docx

• 4. Найти производные сложных функций.docx