Короткі теоретичні відомості

Найбільш простий та розповсюджений ключ на біполярному транзисторі зображено на Рис. 5. Для його нормальної роботи, як і для будь-якого ключа з насиченням, потрібно забезпечити умови існування двох стійких станів та можливості здійснення переходів між ними:

- режим відсічки – високий рівень напруги на виході, при низькому рівні на вході;

- режим насичення – низький рівень напруги на виході, при високому рівні на вході.

Рисунок 5 – Схема ключа на біполярному транзисторі та епюри його напруг

Для забезпечення цих станів необхідно дотримуватися наступних умов:

та ,

де: – напруга на вході ключа, що відповідає рівню логічної одиниці (у випадку, коли "1" відповідає високий рівень напруги);

– напруга на вході ключа, що відповідає рівню логічного нуля (у випадку, коли "0" відповідає низький рівень напруги);

– напруга база – емітер у режимі насичення;

– потрібний тік колектора у режимі насичення (визначається з та мінімального еквівалентного опору наступних кіл);

– коефіцієнт насичення транзистору (для гарантованого режиму насичення), як правило, дорівнює 1,3…3;

– мінімальний коефіцієнт передачі по току у схемі зі спільним емітером;

– зворотній тепловий тік колектора.

Побудова ключів по наведеній вище схемі можлива лише у випадку, коли до них не висуваються вимоги щодо високої швидкості перемикання. Для підвищення швидкодії застосовуються різноманітні схеми (Рис. 6). Зокрема: ємність, підключена паралельно до частини опору у ланцюгу бази, застосування транзисторних ключів з діодом Шоткі, котрий утримує транзистор на межі режиму насичення та активного режиму, не допускаючи накопичення надлишкового заряду у базі, тощо.

Рисунок 6 – Схеми, що дозволяють збільшити швидкодію ключа на біполярному транзисторі

Виконання роботи

Схема експериментальних досліджень наведена на Рис. 7.

Рисунок 7 – Схема експериментів

Виконання роботи доцільно розбити на два етапи: моделювання за допомогою програми Electronics Workbench та експериментальне вивчення ключа на біполярному транзисторі.

Перший етап:

2.2.1 На робочому столі Electronics Workbench зберіть схему для дослідження біполярного ключа (Рис. 8) при , , , , , , опір навантаження , що приєднується до виходу ключа, оберіть згідно з варіантом (Табл. 4).

Рисунок 8 – Схема, що моделюється

Таблиця 4 – Варіанти завдань

Кнопка з групи S3, яку треба натиснути	S2.1	S2.2	S2.3	S2.4	S2.5	S2.6
Номер варіанту
, кОм

2.2.2 За допомогою EWB моделюйте біполярний ключ за натиснутого перемикача S4.3. Замалюйте осцилограми вхідної та вихідної напруги. При цьому зверніть увагу на зміщення імпульсної послідовності відносно нульової відмітки. Виміряйте при та . Зробіть висновки про режими роботи транзистора.

2.2.3 За допомогою EWB моделюйте біполярний ключ за не натиснутого перемикача S4.3. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги. При цьому зверніть увагу на зміщення імпульсної послідовності відносно нульової відмітки. Виміряйте при та . Зробіть висновки про режими роботи транзистора.

Другий етап:

2.2.4 Виставте на стенді для випробувань наступне положення перемикачів: S4.3, S1.3 … S1.6, S3.6, S4.1, S4.3 – натиснути; перемикачі S2 – у відповідності до номера підгрупи, згідно з Табл. 4; решта перемикачів не натиснути.

2.2.5 Підключить диференціальні входи каналів осцилографа до точок, згідно з Рис. 7. Перевірте заземлення стенда та вимірювальних приладів.