ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ EWB

1. Включить компьютер и после загрузки Windows запустить программу Electronics Workbench PRO (далее EWB), для чего дважды щёлкнуть левой кнопкой мыши по ярлыку. Предупреждение:

а) при выключении программы и при переходе от одного файла к другому на вопрос: «Сохранить ли изменения в схеме?» следует обязательно отвечать «Нет»;

б) при загрузке файла со схемой на вопрос об используемых моделях компонентов следует отвечать «Использовать схемные модели», то есть нажать кнопку “Use circuit model”.

2. В окне программы.EWB, используя меню “File-open”, найти на диске C папку “Lab.l” и загрузить файл “Switch1” (рис. 1.14). Это будет принципиальная схема электронного ключа на биполярном транзисторе.

3. Дважды щёлкнуть левой кнопкой мы

биполярном транзисторе. В открывшемся окне нажать на кнопку “Edit”. Ознакомиться с параметрами используемого транзистора и записать значения следующих необходимых для дальнейшей работы параметров:

а) коэффициент передачи тока базы, β (Forward current gain coefficient [BF]);

б) коэффициент передачи тока базы при инверсном включении транзистора, β_I (Reverse current gain coefficient [BR]);

в) ёмкость коллекторного перехода при нулевом напряжении, С_К [Ф] (Zero-bias B-C junction capacitance [C_C]);

г) время переноса заряда через базу, [C] (Forward transit time [τF]);

д) время переноса заряда через базу при инверсном включении транзистора, [C] (Reverse transit time [τR]);

Свернуть окно параметров транзистора нажатием на кнопку “Accept”.

4. В схеме ключа на биполярном транзисторе (рис. 1.14) развернуть основной измерительный прибор – двухлучевой осциллограф, дважды щёлкнув левой кнопкой мыши на нём. После этого дополнительно нажать кнопку “Zoom”. Запустить схему (включить программу моделирования) нажатием кнопки «Пуск».

С помощью вертикальных линий визиров провести следующие измерения (рис. 1.15):

а) измерить высокий и низкий уровни входного управляющего напряжения и ( и соответственно). Записать полученные значения;

б) измерить высокий и низкий уровни напряжения на выходе ключа и ( и ).

Напоминание: красной визирной линии соответствует левая прямоугольная область значений, причём показание Т1 определяет момент времени, соответствующий положению визирной линии на экране осциллографа; а показания VA1 и VB1 определяют соответственно значения напряжений канала А и канала В в указанный момент времени;

в) измерить основные временные характеристики переходного процесса: U_ВЫХ(t) при включении и выключении транзисторного ключа; длительность фронта импульса (), длительность среза импульса () и длительность задержки выключения ключа (время рассасывания избыточного заряда в области базы транзистора).

На рис. 1.15 в качестве примера показано измерение длительности с помощью двух вертикальных линий визиров. При этом показание Т2-Т1 в правой прямоугольной области даёт искомое значение ;

г) измерить длительность выходного импульса по уровню 0,5 от амплитуды импульсного сигнала;

д) зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов ключа.

5. Используя параметры транзистора и номиналы элементов схемы ключа, определить следующие величины:

- ток базы включения;

- ток базы выключения;

- ток коллектора насыщения;

- ток базы насыщения;

S - степень насыщения транзистора;

- длительность фронта импульса;

- длительность среза импульса;

- длительность задержки выключения (рассасывания);

где .

Сравнить полученные в результате измерений значения ,

и с рассчитанными величинами.

Замечание: п. 5 выполняется при оформлении отчёта.

6. Исследовать в лабораторной работе влияние базового тока включения и выключения на длительности включения и выключения ключа. Для чего следует в схеме на рис.1.14 изменить значение базового резистора. Используя клавишу [R] на клавиатуре компьютера, установить для R_Б значение 10%, то есть R_Б=1,5 кОм. При этом токи и увеличиваются примерно в 5 раз.

Проведите новые измерения , и , сравните их с предыдущими значениями.

Сформулируйте выводы о влиянии и на длительность переходных процессов. Сделать и записать выводы в отчёт по лабораторной работе.

7. Используя меню “File-Open”, загрузить файл “Switch2”. Это ключ с нелинейной обратной связью (рис.1.16). Параметры диода в цепи обратной связи определяем в открывшемся окне после нажатия на кнопку “Edit”:

а) теоретический обратный ток диода, I₀ [A] (Saturation current [Is]);

б) барьерная ёмкость при нулевом смещении на переходе, С_БАР [Ф] (Zero-bias junction capacitance [CJ0]);

в) время переноса заряда, τ [C] (Transit time [TT]).

Для того чтобы «обычный» выпрямительный диод превратить в диод Шоттки (с переходом металл-полупроводник), падение напряжения на прямосмещённом переходе было уменьшено до величины (0,35-0,40) В. Для этого параметр диода - теоретический обратный ток I₀ был увеличен на (5-6) порядков по сравнению с обычным значением для кремниевого р-п перехода (). Для увеличения быстродействия диода были уменьшены время переноса заряда τ и величина барьерной ёмкости С_БАР.

Свернув окно параметров, переключатель в схеме на рис. 1.16 установить в разомкнутое состояние, воспользовавшись клавишей [1]. Запустить процесс моделирования и измерить с помощью осциллографа и . Это будут параметры в схеме с отсутствием нелинейной обратной связи.

Далее переключатель в схеме на рис. 1.16 установить в замкнутое состояние, то есть включить цепь нелинейной отрицательной обратной связи. Снова запустить процесс моделирования и измерить значения и .

Сравнить с предыдущими значениями эти параметры. Сделать и записать выводы в отчёт по лабораторной работе.

8. Используя меню “File-Open”, загрузить файл “Switch3” (рис. 1.17). Это схема переключателя тока на двух транзисторах.

Запустить процесс моделирования и измерить с помощью осциллографа уровни напряжений на входе и ( и соответственно) и на выходе и .

Обратить внимание на полярности указанных уровней.

Далее с помощью двух вертикальных линий визиров измерить времена и . Обратить внимание на отсутствие времени задержки выключения. Объяснить указанный эффект.

Записать показания амперметра, которые соответствуют среднему значению потребляемого тока схемой переключателя за период его работы от источника питания. Сформулируйте выводы по полученным результатам.

9. Используя меню “File-Open”, загрузить файл “Switch4”. Это будет схема ключа на комплементарных МДП-транзисторах (рис. 1.18).

Дважды щёлкнуть левой кнопкой мыши на МДП-транзис-торе. В открывшемся окне нажать “Edit”. Ознакомиться с параметрами используемых транзисторов и записать значения следующих параметров:

а) максимальная крутизна проходной вольт-амперной характеристики S, мА/В (Transconductance coefficient [β]);

б) напряжение отсечки (пороговое напряжение для МДП-транзисторов с индуцированным каналом) U₀, В (Threshold voltage [VT0]);

в) ёмкость затвор-исток С_ЗИ, Ф (Zero-bias gate-source junction capacitance [Cgs]);

г) ёмкость затвор-сток С_ЗС, Ф (Zero-bias gate-drain junction capacitance [Cgd]).

10. Запустить процесс моделирования и измерить с помощью осциллографа уровни напряжений на входе и ( и соответственно) и на выходе и . Далее с помощью двух вертикальных линий визиров измерить времена и . Зарисовать осциллограммы напряжений U_ВХ(t) и U_ВЫХ(t).

При помощи дополнительного резистора (1 кОм), включённого в цепь питания, и вольтметра определить величину тока, потребляемого ключом от источника питания: , где U – показания вольтметра.

Изменить частоту переключения в 2 раза, для чего щёлкнуть два раза на изображении задающего генератора и на открывшейся лицевой панели генератора установить в два раза большую частоту. Снова определить ток потребления ().

Изменить частоту переключений в 5 раз по отношению к исходному значению и ещё раз определить величину тока потребления .

Убедиться в линейной зависимости тока потребления от частоты переключений ключа.

Сравнить токи, потребляемые ключами на рис. 1.17 и 1.18. Объяснить различие и сделать выводы.

Для разных частот работы схемы ключа рассчитать потребляемую мощность согласно выражению: ,

где f – значение частоты переключения;

C_Н – значение ёмкости на выходе схемы (нагрузки).

Оформленный отчёт по работе должен содержать все исследованные схемы ключей, основные осциллограммы, иллюстрирующие работу ключей, параметры активных элементов, необходимые расчёты, указанные выше, и выводы по каждой схеме электронных ключей.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: