Автоколебательный мультивибратор

Транзисторный ключ

Rк = 1 кОм, Rб = 10кОм

Получаем на экране осциллографа передаточную характеристику ключа – инвертора

Масштаб: OX = 0,5 ms OY = 0,5 V   Uко = 3*0,5 = 1,5 V Uкн = 0,3*0,5 = 0,15 V   = = 3   = 30

Триггер Шмитта

Для обоих ключей в этом и последующих пунктах Rк = 1кОм,

На входе триггера гармонические колебания f = 100Гц

Rc	Прямой выход	Инверсный выход
10кОм	OX = 0,1V; OY = 0,1V	OX = 0,1V; OY = 20 mV
U01 =0,1V U11 =5,6V	E0 =-2,2V E1 = 2,3 V E1- E0 = 4,5	U02 =160mV U12 =800mV	E0 =-2,2V E1 = 2,2V E1- E0 = 4,4V
100кОм	OX = 20 mV; OY = 20mV	OX = 20 mV; OY = 20 mV
U01 =0,2V U11 = 4,8V	E0 =-400mV E1 = 180mV E1- E0 = 580mV	U02 =160mV U12 =800mV	E0 =360mV E1 =200Mv E1- E0 =560mV

Получаем осциллограммы входного и выходного напряжений триггера, работающего как формирователь прямоугольных импульсов

Rc = 10кОм
Прямой выход	Инверсный выход
Масштаб: OX = 0,2ms sin: OY = 0,2 V меандр: OY = 0,2 V	Масштаб: OX = 0,2ms sin: OY = 0,2 V меандр: OY = 20mv
U01 = 0,2V U11 = 4,8V	E0 =-2,8V E1 = 1,8V	U01 =0,6V U11 = 7,4	E0 =-0,24V E1 = 0,2 V

Однотактный релаксатор

R = Rc =10кОм, С = 100 нФ

Частота повторения прямоугольных импульсов 500Гц

Сд = 1 нФ

Осцилограммы напряжений Uб1, Uк2, Uк1, Масштаб: OX = 1ms, OY = 0,2 V

Uб1	Uк2	Uк1

Измерим длительность импульса при f = 500Гц Uк1 : τ = 0,8ms

Рассчитаем длительность: τ = 0,7RC = 0,7ms

Так же измерим длительность импульса при частотах меандра 200Гц, 1кГц, 2кГц

200Гц	1кГц	2кГц
OX = 1ms τ =0,6ms	OX = 50 мкс τ =0,2ms	OX = 0,2 мкс τ =0,5мкс

Автоколебательный мультивибратор

a) R1 = R2 = 10кОм, С1 = С2 = 100 нФ

Осциллограммы напряжений Uб1, Uк2, Uк1, измеряем длительности импульсов (по основанию)

Uк1, Uк2 (симметричны)	Uб1 и Uк1
	OX = 0,5 ms OY = 0,2 V     τ = 1,4*0,5 = 0,7ms   Оценка: τ = RC*ln2 = 0,69ms

b) Изменим параметры элементов: R1 = 10кОм, С1 = 100 нФ

R2 = 100кОм,С2 = 10нФ

	Осциллограмма Uк2
OX = 0,5ms; OY = 0,2 V
Осциллограмма Uк1

Измерим часть той части периода автоколебаний, в течение которой транзистор Т2 остается в насыщении:

Экспериментально: t’’ =0,1*0,5 = 50мкс	= 27%
Оценка: t’’ = = 38мкс

Измерим амплитуду импульсов и высоту «нижней ступеньки»

Eк = 2,7*0,2*10 = 5,4V
U’к2 = 1,7*0,2*10 = 3,4 V	= 11%
U’к2 = Eк (1 – B ) = 3,8V

I. Динамические свойства транзисторного ключа

{Рис 20}

Rб = 10кОм, Rк = 1кОм, f = 20кГц (OX = 10мкс)

Ey = 4V Верхняя осциллограмма – выходное напряжение (OY = 0,2 V) нижняя – управляющее напряжение (OY = 0,2 V) tp = 0,2 мкс tв = 0,5мкс
Ey = 20V Верхняя осциллограмма – выходное напряжение (OY = 0,2 V) нижняя – управляющее напряжение (OY = 1 V) tp = 0,6 мкс tв = 0,2мкс

Вывод:

В данной лабораторной работе мы знакомились с простейшим логическим устройством, которое может быть создано на основе полупроводникового транзистора – транзисторным ключом. Также были рассмотрены более сложные устройства, составной частью которых является один или несколько транзисторных ключей.

В первой части работы был рассмотрен транзисторный ключ, снята его передаточная характеристика, получено представление о зависимости свойств ключа от входящих в схему сопротивлений.

Вторая часть была посвящена исследованию триггера Шмитта – устройства, которое может находиться в двух устойчивых состояниях (что соответствует 0 и 1 в двоичной логике и используется во множестве современных цифровых устройств), отличительная особенность которого состоит в том, что перевод триггера из одного состояния в другое производится посредством переключения одного и того же ключа. Мы рассмотрели схему триггера Шмитта, принцип его работы и получили передаточные характеристики.

В третьем пункте был рассмотрен однотактный релаксатор – устройство, отличающееся тем, что может выработать определенный одиночный импульс при запуске (некотором внешнем воздействии). Были получены графики зависимости от времени напряжений на коллекторах и базах входящих в схему транзисторов и получено представление о соответствующих переходных процессах.

Четвертый пункт был посвящен разбору схемы и принципа работы автоколебательного мультивибратора – устройства, которое после однократного возбуждения вырабатывает последовательные импульсы. Была получена временная диаграмма работы мультивибратора, и изучены причины возникновения «двухступенчатой» характеристики на выходе устройства, что является нежелательным.

Пятый пункт был посвящен исследованию динамических свойств транзисторного ключа, проявляющих себя при подаче на него входного напряжения, меняющегося с высокой частотой.

При выполнении данной работы мы познакомились с устройствами, на основе которых строится сложнейшая логика, лежащая в основе работы современных сложнейших вычислительных машин, познакомились с их свойствами и принципом работы, схемами и основными параметрами. Это позволило нам взглянуть другими глазами на сложнейшую вычислительную технику, стоящую почти в каждом доме.