Порядок выполнения работы. Используя программу моделирования «Electronics Workbench», соберите схему для исследования входных характеристик тиристора с общей базой (рис.2.21)

Используя программу моделирования «Electronics Workbench», соберите схему для исследования входных характеристик тиристора с общей базой (рис.2.21). Семейство входных характеристик снимается при фиксированных значениях напряжения U_кб путем изменения тока эмиттера I_Э и измерения U_ЭБ.. Значения измеренных величин представьте в виде таблицы и постройте при помощи программы Exel входные характеристики, которые должны иметь вид, аналогичный характеристикам диодов.

Рис.2.21. Схема для исследования входных характеристик тиристора с общей базой

Используя программу моделирования «Electronics Workbench»,
соберите схему для снятия выходных характеристик транзистора (рис. 2.22) с автоматическим заданием тока базы. Ток базы задается источниками постоянного тока, подключаемыми базе исследуемого транзистора с помощью программно управляемых переключателей S1, S2, S3, S4. Время включения переключателей выбрано одинаковым и равным 0,5 нс (То=0,5 ns), а время выключения Toff=1, 3,4 и 5 с соответственно. В начальный момент моделирования все переключатели переводятся в положение, противоположное показанному на рис. 2.22. Базовый ток будет равен сумме токов источников строго через
1 с в следующей последовательности подключения источников: ток от источника I1, I1+I4, I1+ I4+I3, I1+I4+I3+I5.

Указанный временной интервал выбран из условия синхронизации момента подключения очередного источника тока к базе транзистора с началом максимально возможного периода 1 с (частота 1 Гц на
рис. 2.23) следования треугольных импульсов с функционального генератора, используемого в качестве источника испытательного напряжения. Режим работы генератора показан на рис.2.23: форма выходного сигнала- треугольная, частота выходного сигнала 1 Гц, амплитуда выходного сигнала 15 В. Амплитуда выходного сигнала А_макс выбирается из условия: 2×А_макс> ∆U - двойное значение амплитуды должно быть больше падения напряжения, определяемого по формуле

,

где F- коэффициент усиления тока в схеме с общим эммитером (выбирается в диалоговом окне исследуемого тиристора);

I_б,макс –максимальный ток базы (в нашем случае 500 мкА);

R_к – сопротивление в цепи коллектора.

Рис.2.22. Схема для снятия выходных характеристик транзистора
с автоматическим заданием тока базы

Формирование ВАХ осуществляется в режиме разверстки А/В, т.е. сигнал в канале А (падение напряжения на резисторе в цепи коллектора) разворачивается по оси Х сигналом, поступающим с коллектора транзистора.

Рис. 2.23. Параметры генератора при снятии выходных
характеристик транзистора

На рис 2.24 показано семейство ВАХ при различных токах базы транзистора, полученных с помощью модели, приведенной на рис. 2.22.

Рис 2.24. Семейство ВАХ транзистора при различных токах базы

Используя программу моделирования «Electronics Workbench», соберите схему для простейшего транзисторного ключа на биполярном транзисторе, приведенную на рис.2.25.

Рис.2.25. Схема ключа на биполярном транзисторе

Транзистор выберите из библиотеки по указанию преподавателя (General, Motorola, National, Philips…). Номер транзистора в библиотеке должен соответствовать порядковому номеру студента в группе.

В качестве источника входного напряжения выберите источник постоянного напряжения (гальванический элемент).

Величину сопротивления резистора в цепи коллектора, напряжение источника питания E, значение коэффициента насыщения ключа и напряжения на входе выберите из таблицы 2.2 в соответствии с номером варианта.

Рассчитайте требуемую величину сопротивления резистора в цепи базы транзистора и установите это значение.

Таблица 2.2

Варианты для выбора значений E, R_к, q_нас ,Uвх

№
E,В
Rк,КОм	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
qнас	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	3.0	3.1	3.2
Uвх, В	1,5		2,5		4,5		7,5
№
E,В
Rк,КОм	0.9							0.9
qнас	3.3	3.4	3.5	3.6	3.7	3.8	3.9
Uвх, В		13,5	13,5			7,5		4,5
№
E,В
Rк,КОм	0.2	0.1	0.1	0.07	0.05	0.1	0.2	0.3
qнас	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8
Uвх, В		2,5		1,5	1,5		2,5
№
E,В
Rк,КОм	0.4	0.5	0.6	0.7			2.4
qнас	2.9	3.0	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6

Проведите параметрический анализ в схеме, осуществив предварительно визуализацию узлов с помощью меню Schematic Options и установив режим параметрического анализа по постоянному току. Изменяемой величиной при анализе должно быть напряжение U_вх. Диапазон изменения для U_вх = 0 … Е. Для анализируемой величины выходного напряжения U_вых должен быть указан соответствующий ей узел схемы. Полученную на графоанализаторе характеристику переключения подготовьте для документирования и включения в отчет (пример показан на рис.2.26).

Рис. 2.26. Зависимость выходного напряжения ключа
от входного напряжения

Установите U_вх=0.5E и проведите параметрический анализ. Изменяемой величиной при анализе должно быть сопротивление резистора в цепи базы. Анализируемой величиной является выходное напряжение. Диапазон изменения сопротивления 0.1 … 1.5R_б.расч. Полученную зависимость подготовьте для документирования и включения в отчет (пример показан на рис.2.27).

Определите по характеристике значение сопротивления R_б, при котором транзистор попадает в режим насыщения. Сравните полученное значение с расчетным.

Установите на входе схемы генератор импульсов из библиотеки источников (Рис.2.28). Величину напряжения генератора задайте равной 0.5E. Подключите осциллограф к выходу генератора и выходу схемы. Частоту генератора подберите таким образом, чтобы время включения и выключения транзистора примерно равнялось половине полупериода импульсов (см. рис. 2.29).

Рис.2.27. Зависимость выходного напряжения ключа
от сопротивления в цепи базы

Рис.2.28. Схема ключа с генератором импульсов на входе  

Рис. 2.29. Параметры генератора импульсов

Полученные осциллограммы подготовьте для документирования и включения в отчет (рис.2.30).

Рис.2.30. Осциллограммы рабочего режима транзисторного ключа

Определите с помощью осциллографа или графоанализатора времена включения и выключения транзистора.

Подключите параллельно резистору в цепи базы конденсатор емкостью 1нФ (Рис.2.31).

Получите осциллограммы и подготовьте их для документирования (рис.2.32).

Изменяя частоту генератора в сторону увеличения, оцените (приближенно) во сколько раз увеличилось быстродействие транзисторного ключа.

Объясните влияние конденсатора на ускорение процессов коммутации ключа.

Рис.2.31. Схема транзисторного ключа с конденсатором в цепи базы

Рис.2.32. Осциллограммы рабочего режима транзисторного ключа
с конденсатором в цепи базы

Дата добавления: 2015-06-04