Подготовка к лабораторной работе. При подготовке производится расчет схемы по заданному варианту

Подготовка к работе состоит из расчета схемы по заданному варианту, качественного анализа зависимостей, которые требуется получить, подготовки таблиц и графиков. Необходимо также продумать схемы проведения экспериментов.

1. В соответствии с заданным вариантом рассчитывается схема инвертора в следующем порядке:

· выбор Е_П и расчет R_К

· расчет требуемого тока базы

· выбор Е_Б и расчет R1, R2

При выполнении расчетов все параметры транзисторов и схем берутся без знака.

2. Выбор напряжения питания осуществляется, исходя из параметров сигнала в соответствии с неравенством U¹_МИН <E_П. В стенде NI ELVIS имеются: +5 В, ±15 В, 0…+12 В на выводе SUPPLY+, 0…-12 В на выводе SUPPLY-.

3. Диапазон возможных значений R_К ограничен с одной стороны временем t⁰¹: , с другой – величинами токов через открытый транзистор:

Выбираем R_К ближе к верхней границе, чтобы в схеме протекали не слишком большие токи.

4. Вычисляем минимальный ток базы (I¹_Б.МИН), необходимый для включения транзистора:

Для надежного открывания транзистора при максимальной нагрузке положим S_МИН = 1,5. Выбираем Е_Б = Е_П­[43].

5. Расчет R1, R2 выполняется путем построения области допустимых значений R1, R2 и последующего выбора номиналов резисторов внутри этой области. Область допустимых значений R1, R2 строится на основании трех неравенств:

(1)

(2)

В полученной области допустимых значений, удовлетворяющей всем трем ограничениям (рис. 4.13), величины R1, R2 выбирают обычно из диапазонов R1=1…6кОм; R2=3…20кОм. Если такая область отсутствует, следует спроектировать схему, подав на резистор R1 большее Е_П.После коррекции следует провести расчет снова. На этом расчет схемы заканчивается.

Рис. 4.13. Область допустимых значений R1, R2

6. Далее необходимо вычислить следующие параметры схемы: нагрузочную способность, помехоустойчивость и быстродействие.

7. Нагрузочная способность– это максимальный ток, отдаваемый в нагрузку в режиме нагружения (I⁰_{НАГРМАКС}). Нагрузочная способность вычисляется, исходя из параметров, задаваемых вариантом задания, с использованием выражений:

Если нагрузка представляет собой аналогичный ключ ФЛС2, то, вычислив входной ток схемы I⁰_ВХ, определяем допустимое количество таких нагрузок n⁰_МАКС.

Вычисленные параметры заносятся в табл. 4.1.

В эксперименте можно будет определить и нагрузочную способность ФЛС 2 типа при работе на нагрузку первого типа (I¹_{НАГРМАКС}), что будет отражено в табл. 4.1. Теоретически, если Вам известен входной ток I¹_ВХ некоторой схемы ФЛС1, то Вы сможете определить, сколько таких схем n¹ можно подключить к данной схеме ФЛС 2 типа. Фактически, нагрузка на землю для ФЛС 2 типа нежелательна.

Табл. 4.1. Нагрузочная способность

8. Помехоустойчивостьопределяется на основании построенной ХВВ схемы. Для построения ХВВ вычисляются граничные значения «0» и «1» на входе схемы.

9. U⁰_ГР определяется из выражения:

U¹_ГР определяется из выражения:

10. При построении теоретической ХВВ величину сигналов на выходе следует принять равной: U⁰_ВЫХ » U_кэн, U¹_ВЫХ » Е_П.

11. На основании построенной ХВВ вычисляются значения помехоустойчивости ΔU⁰_n, ΔU¹_n. Рассчитанные параметры заносятся в табл. 4.2.

Табл. 4.2. Помехоустойчивость

12. Быстродействие. Расчет параметров быстродействия схемы сопряжен с громоздкими вычислениями, учитывающими динамические параметры транзистора и всех диодов. Поэтому в работе ограничимся экспериментальным замером динамических параметров выходного сигнала для двух случаев: при использовании антинасыщающих диодов (рис. 4.14)и без них при двух значениях R1: R1=Rрасч и R1=0,5Rрасч, где Rрасч – полученное в расчете значение. Результаты занесем в табл. 4.3.

Табл. 4.3. Быстродействие

Рис. 4.14. Схема ключа второго типа с антинасыщающим диодом: а) на n-p-n транзисторе, б) на p-n-p транзисторе