Подготовка к лабораторной работе

При подготовке производится расчет схемы, в таблицы заносятся расчетные параметры, строятся теоретические характеристики: ХВВ, входная и выходная.

1. В соответствии с заданным вариантом рассчитайте схему инвертора в следующем порядке:

· расчет величины R_K и выбор Е_П;

· расчет требуемого тока базы;

· расчет величины R1, R2 и выбор Е_Б.

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

2. Выбор величины питания осуществляется исходя из параметров сигнала U¹<E_П. В стенде NI ELVIS имеются: +5 В, ±15 В, 0…+12 В на выводе SUPPLY+, 0…-12 В на выводе SUPPLY-.

3. Величина R_K вычисляется исходя из того, что величина напряжения на выходе закрытого транзистора должна быть не меньше U¹_МИН, а ток через открытый транзистор не должен превышать ток коллектора допустимый.

4. Внутри диапазона возможных значений R_K выбираем значение в середине диапазона. Если невозможно выделить некоторый диапазон для R_K, следует либо увеличить номинал Е_П, либо изменить в исходном задании некоторые данные, например U¹_МИН.

5. Вычисление требуемого тока базы выполняется по выражению . Для надежного включения рекомендуется обеспечить степень насыщения S = 1,5.

6. Величина Е_Б выбирается как минимальное из удовлетворяющих неравенству .

7. Расчет R1, R2 выполняется путем построения области допустимых значений R1, R2 и последующего выбора номиналов резисторов внутри этой области. Если область окажется слишком узкой, величину Е_Б следует взять больше.

8. Область допустимых значений R1, R2 строится на основании неравенств и . Величины R1, R2 выбираются в центре области (точка Е) рис. 4.6 обычно так, чтобы R1 было не более 1¸5К, a R2— не более 3¸20К. Если выбрать в области точку А (резисторы низкоомные) – повышается быстродействие, если точку С – понижается мощность, потребляемая схемой. Чем дальше от границы области выбрана точка, тем больше помехоустойчивость схемы.

Рис. 4.6. Область допустимых значений R1 и R2

9. Выбором величин R1, R2 расчет схемы заканчивается. После расчета схемы необходимо определить такие параметры схемы, как нагрузочная способность, помехоустойчивость и быстродействие.

10. Нагрузочная способность- это максимальный ток, отдаваемый в нагрузку (I_{НАГРМАКС}). Его величина для рассчитанной схемы определяется из выражения .

· Коэффициент разветвления по выходу .

· Величина входного тока .

11. Рассчитанные значения заносятся табл. 3.2.1.

Таблица 3.2.1. Нагрузочная способность

Параметр	Расчетные значения	Экспериментальные значения
I1НАГРМАКС
I1ВХ
n

12. Помехоустойчивость определяется на основании ХВВ схемы. Для построения ХВВ вычисляется граничное значение 0 и 1 на входе схемы. Из рассчитываем , а из рассчитываем .

13. Величины сигналов на выходе: U⁰_ВЫХ = U_КЭН, U¹_ВЫХ = Е_П -I_К0R_K » Е_П.

14. Используя рассчитанные значения U⁰_ВЫХ, U¹_ВЫХ, U⁰_ГР,U¹_ГР строим теоретическую ХВВ (рис. 4.7) и вычисляем величины помехоустойчивости DU⁰_П и DU¹_П.

Рис. 4.7. Передаточная характеристика в режиме холостого хода и в режиме нагружения

15. Рассчитанные значения заносятся табл. 3.2.2.

16. Фактически, помехоустойчивость схемы больше, так как вместо U⁰_МАКС в реальной схеме на выходе открытого транзистора U_КЭН < U⁰_МАКС и вместо U¹_МИН на выходе закрытого транзистора » Е_П.

Таблица 3.2.2. Помехоустойчивость

Параметр	Расчетные значения	Экспериментальные значения
U0ГР, В
U1ГР, В
DU0П, В
DU1П, В

17. Быстродействие схемы оценивается как следующая совокупность параметров сигнала: (t⁰¹, t¹⁰, t_Р, t⁰¹_ЗР, t¹⁰_ЗР). Значения параметров t⁰¹, t¹⁰, t_Р вычисляются исходя из того, что к схеме емкостная нагрузка не подключена.

18. Величина

19. Быстродействие транзистора

20. Ток I_б1 - включающий ток определяется из выражений:

·

·

·

21. Величина

22. Выключающий ток

Знак «-» или « + » в выражении зависит от направления тока I_ВХ, которое, в свою очередь, определяется тем, какой потенциал, U⁰ или U_БЭН, более положителен.

23. Величина

24. Рассчитанные значения заносятся табл. 3.2.3.

Таблица 3.2.3. Быстродействие

Параметр	Расчетные значения	Экспериментальные значения
t01, мкс
t10, мкс
tр, мкс
t01зр, мкс
t01зр, мкс