Чебоксарский техникум связи и информатики Утверждаю-
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Министерство образования и молодежной политики ЧР
БОУ ЧР СПО «Чебоксарский техникум связи и информатики»
Утверждаю: Рассмотрено:
« « 2012 на заседании предметной
комиссии общепрофессиональных
Зам. директора по учебно дисциплин
производственной Председатель комиссии Ю.В, Кунин
работе
Лаборатория «Электронной техники»
Практическое занятие N 6
По дисциплине «Прикладная электроника»
Наименование работы «Расчет ключевых схем на биполярных
транзисторах»
Для специальности 230113 - Компьютерные системы и комплексы
Работа рассчитана на 2 часа
Разработал преподаватель:
Зайцева С.Г
г. Чебоксары.
2012 г.
Практическая работа №6
«Расчет ключевых схем на биполярных транзисторах» с ответом
Цель работы: Научиться проводить расчет параметров схемы электронного ключа, построенного на транзисторах.
Краткие ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Ключевой режим работы транзистора.
Основой схем импульсной и цифровой техники является транзисторный ключ, т.е. каскад на транзисторе, работающем в двух режимах: насыщенный (ключ открыт) и отсечки (ключ закрыт). Транзисторный ключ может быть построен по схемам с ОБ, ОЭ и ОК, однако, наибольшее распространение нашел ключ по схеме с ОЭ. Его схема с транзистором p-n-p-типа и выходные характеристики с линией нагрузки имеют вид (аналогично можно построить ключ на транзисторе n- p- n –типа)
Линия нагрузки аб описывается уравнением:. А точки ее пересечения с ВАХ транзистора определяют напряжение на элементах и ток в выходной цепи.
Рассмотрим режим отсечки транзистора.
Это есть режим запертого состояния, осуществляется подачей на его вход напряжения «+» полярности (UBX > 0. На рисунке а без скобок). При этом эмиттерный переход транзистора запирается и его IЭ = 0, а через резисторы RK и RБ протекает обратный тепловой ток коллекторного перехода IK0. этому режиму на выходных характеристиках соответствует точка MЗ (рис. б). Значение тока IK0 является параметром режима отсечки. Чем он меньше, тем лучше.
Рассмотрим режим насыщения транзистора (открытого состояния).
Он достигается подачей на вход транзистора напряжения противоположной полярности (UBX < 0, на рис. а в скобках) и заданием определенной величины IБ. Этому режиму на выходных характеристиках соответствует точка М0. при увеличении отпирающего IБ ( от нулевого значения) рабочая точка из положения МЗ будет перемещаться вверх по линии нагрузки, IК расти, а напряжение UКЭ – уменьшаться. До некоторой величины (IБ нас) будет сохраняться пропорциональная связь между IК и IБ :
Важнейший показатель транзисторного ключа – его быстродействие, которое оценивается скоростью протекания переходных процессов при переключении. Мгновенное переключение транзисторного ключа невозможно из-за инерционных свойств транзистора, а также из-за паразитных реактивностей элементов схемы и переходных процессов. Переходные процессы ограничивают максимальную частоту переключения транзистора. Следовательно, при выборе транзистора необходимо учитывать его импульсные свойства.
Упрощенный расчет транзистора для работы в ключевом режиме на резистивную нагрузку
Порядок расчета практической работы на примере:
- Ключевой режим работы характеризуется тем, что транзистор находится в одном из двух состояний: в полностью открытом (режим насыщения), или полностью закрытом (состояние отсечки).
Рис 1.Схема расчета простого ключа
- Рассмотрим пример, где в качестве нагрузки выступает контактор типа КНЕ030 на напряжение 27В с катушкой сопротивлением 150 Ом. Индуктивным характером катушки в данном примере пренебрежем, считая, что реле будет включено раз и надолго.
Рассчитываем ток коллектора:
Ik=( Ек-Uкэнас)/Rн , гдеIk –ток коллектора, Eк- напряжение питания (27В)
Uкэнас- напряжение насыщения биполярного транзистора (типично от 0.2 до 0.8В, хотя и может прилично различаться для разных транзисторов), в нашем случае примем 0.4В
Rн- сопротивление нагрузки (150 Ом)
Итак, Ik= (27-0.4)/150 = 0.18A = 180мА
На практике из соображений надежности элементы всегда необходимо выбирать с запасом. Возьмем коэффициент 1.5
Таким образом, нужен транзистор с допустимым током коллектора не менее 1.5*0.18=0.27А и максимальным напряжением коллектор-эмиттер не менее 1.5*27=40В.
- Открываем справочник по биполярным транзисторам(или выбираем транзистор из ПРИЛОЖЕНИЯ) . По заданным параметрам подходит КТ815А (Ikмакс=1.5А Uкэ=40В)
- Следующим этапом рассчитываем ток базы, который нужно создать, чтобы обеспечить ток коллектора 0.18А.
Как известно, ток коллектора связан с током базы соотношением
Ik=Iб*h21э,где h21э – статический коэффициент передачи тока.(коэффициент усиления по току)
При отсутствии дополнительных данных можно взять табличное гарантированное минимальное значение для КТ815А (40). Но для КТ815 есть график зависимости h21э от тока эмиттера. В нашем случае ток эмиттера 180мА, этому значению соответствует h21э=60. Для расчета параметр h21э для своего транзистора выбираем из ПРИЛОЖЕНИЯ. Итак,
Iб=180/60=3мА
- Для расчета базового резистора R1 смотрим второй график, где приведена зависимость напряжения насыщения база-эмиттер (Uбэнас) от тока коллектора. При токе коллектора 180мА напряжение насыщения базы будет 0.78В (При отсутствии такого графика можно использовать допущение, что входная характеристика транзисторного перехода база-эмиттер подобна ВАХ диода и в диапазоне рабочих токов напряжение база-эмиттер находится в пределах 0.6-0.8 В).
- Для расчета Uбэнас возьмем=0,78 В
Следовательно, сопротивление резистора R1 должно быть равно:
R1=(Uвх-Uбэнас)/Iб = (5-0.78)/0.003 = 1407 Ом = 1.407 кОм.
Из стандартного ряда сопротивлений выбираем ближайшее в меньшую сторону (1.3 кОм)
- Если к базе подключен шунтирующий резистор (вводится для более быстрого выключения транзистора или для повышения помехоустойчивости) нужно учитывать, что часть входного тока уйдет в этот резистор, и тогда формула примет вид:
R1= (Uвх-Uбэнас)/(Iб+IR2) = (Uвх-Uбэнас)/(Iб+ Uбэнас/R2)
Так, если R2=1 кОм, то
R1= (5-0.78)/(0.003+0.78/1000) = 1116 Ом = 1.1 кОм
- Рассчитываем потери мощности на транзисторе:
P=Ik*Uкэнас Uкэнас берем из таблицы: при 180мА оно составляет 0.07В
P= 0.07*0.18= 0.013 Вт, Uкэнас выбираем из ПРИЛОЖЕНИЯ для своего транзистора
Мощность небольшая поэтому, радиатор не потребуется.
Задание: 1.Провести расчет параметров электронного ключа для своего варианта
2.Тип транзистора и его параметры для своего варианта выбрать из
ПРИЛОЖЕНИЯ
Результаты расчета занести в таблицу:
|
1 вариант |
2 вариант |
3 вариант |
4 вариант |
5 вариант |
6 вариант |
7 вариант |
8 вариант |
9 вариант |
10 вариант |
|
|
Ек(В) |
25 |
15 |
10 |
23 |
26 |
13 |
19 |
21 |
18 |
24 |
|
Rн(ОМ) |
100 |
110 |
50 |
115 |
180 |
85 |
135 |
125 |
105 |
145 |
|
Uвх(В) |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
Ik (расчет) |
||||||||||
|
Uкэ(В)(расчет) |
||||||||||
|
h21(из приложения) |
||||||||||
|
Iкmax(из приложения) |
||||||||||
|
Uнас(В)(из приложения) |
||||||||||
|
Тип транзистора (из приложения) |
ПРИЛОЖЕНИЕ: СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ТРАНЗИСТОРОВ
2. Влияние свойств поверхности ионообменных мембран на их электрохимическое поведение в сверхпредельных токовых режимах
3. Изобразительное искусство в поэзии Державин
4. Жизнь до роковой встречи
5. либо объекте процессе в результате чего формируется образ объекта проводятся его опознание и оценка
6. Zrzem jest to jego gbinet prywtny mieszknie jest przy tetrze
7. Порядок проведения валютных операций между резидентами и нерезидентами при осуществлении внешнеторговой деятельности
8. Получение арсенида галлия
9. ЕЭС России 14 марта 2000 г
10. Производные ценные бумаги
11. Контрольная работа- Таксация
12. государство обычно употребляется в двух значениях
13. Перед Вами розкладено два ряди карток від 1 до 12 і від 1а до 12а
14. Общая характеристика системы Windows
15. Путешествие по стране чисел
16. Анализ конкурентов Конкуренты Русское море
17. . Модальность. Сколько чувств на перцептивном уровне Пять или больше Как же быть с чувством боли 2
18. 89 РАЗРАБОТАНЫ Научноархитектурным центром общественных и производственных зданий и сооружений Госко
19. Открытие
20. Утверждаю директор департамента Наук о жизни Юсупов Р