INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI

Politechniki Wrocławskiej

Ćwiczenie nr 20

„Klucze analogowe i przełączniki”

I. Klucz diodowy różnicowy

1. Obliczenie rezystorów R1 i R2

Przyjęte dane:

• napięcie zasilania ±5V

• prąd I = 5÷10mA, przyjęliśmy 7mA

• amplituda sygnału wejściowego 1V

• napięcie na potencjometrze POT1 = -3V

• Robc = 2,2k

• zakres napięcia IR₁ przyjmujemy 7V (jeden wolt zapasu)

Na podstawie przyjętych danych obliczyliśmy:

1.1 Obliczenie R₂

Spadek napięcia U_R2 = -5-(-3)-(-0.6)=-1.4V

Podstawione wartości:

• napięcie zaś. = -5V

• napięcie na POT1 = -3V

• spadek napięcia na złączu baza emiter tranzystora Q3 = -0.6

1.2 Obliczenie R₁

IR₁=7V

2. Działanie klucza

2.1 Wyżej zaprojektowany klucz działa poprawnie, co widać na Wykresie 1.

2.2 Maksymalna przenoszona amplituda sygnału wejściowego wynosi 2V.

2.3 W zakresie dostępnych nam częstotliwości sygnału wejściowego 0÷1MHz wzmocnienie Ku było w przybliżeniu równe jeden.

2.4 Zmierzony 3dB zakres przenoszonych częstotliwości.

Charakterystyka wyjściowa w zakresie dostępnych nam częstotliwości sygnału wejściowego 0÷1MHz nie zmienia się, więc nie możemy określić 3dB pasma.

2.5 Czasy włączenia i wyłączenia klucza oraz czas propagacji:

f [kHz]	czas włączenia [μs]	czas wyłączenia[μs]	czas propagacji [μs]
10	48	48	0,5
50	10	19,2	0,8
100	17,6	16,7	0,9
300	1,6	1,1	0,5
500	0,9	0,5	0,4

2.6 Przenikanie sygnału z wejścia na wyjście, gdy klucz jest wyłączony:

f [kHz]	amplituda wejściowa [V]	amplituda wyjściowa [mV]
10	2	5
100	2	8
200	2	10
300	2	15
400	2	18
500	1,8	20
800	1,7	25
1000	1,7	30

2. Działanie klucza

2.1 Wyżej zaprojektowany klucz działa poprawnie, co widać na Wykresie 2.

2.2 W zakresie dostępnych nam częstotliwości sygnału wejściowego 0÷1MHz wzmocnienie Ku było w przybliżeniu równe:

2.3 Zmierzony 3dB zakres przenoszonych częstotliwości.

Charakterystyka wyjściowa w zakresie dostępnych nam częstotliwości sygnału wejściowego 0÷1MHz nie zmienia się, więc nie możemy określić 3dB pasma.

III. Analiza błędów

Główne błędy jakimi obarczone są pomiary:

• Błędy przyrządów pomiarowych wynikające z ich klasy. Zwłaszcza przy mierzeniu współczynnika zniekształceń nieliniowych.

• Główny błąd pomiarowy jaki wystąpił w większości punktów ćwiczenia wynika z niedokładności odczytania przebiegów na oscyloskopie. Zarówno przy wyznaczaniu współczynnika Ku, 3dB pasma przenoszonych częstotliwości, jaki i współczynnika przenikania sygnału z wejścia na wyjście. Również przy pomiarze czasów propagacji i czasów przełączania.

IV. Wnioski

• Przy projektowaniu klucza założyliśmy amplitudę napięcia wejściowego równą 1V. Przyjęliśmy, że maksymalna amplituda napięcia wejściowego, przenoszonego przez układ będzie wynosiła 2V ( IR1-Uzas = 2V ). Poprawność zaprojektowanego układu potwierdził pomiar, układ bez zniekształceń przenosił amplitudę 2V.

• Nie mogliśmy określić szerokości 3dB pasma przenoszonych częstotliwości, gdyż nawet przy maksymalnej częstotliwości generatora sygnału wejściowego równej 1MHz wzmocnienie Ku nie zmniejszało się. Należałoby dalej zwiększać częstotliwość sygnału wejściowego aby oszacowanie 3dB pasma było możliwe.

• Z tabeli z punktu I.2.5 widzimy, że suma czasu propagacji i czasu wyłączenia jest w przybliżeniu równa czasowi włączenia, dla danej częstotliwości. Stąd wniosek, że czas stanu nieustalonego, jaki występuje w układzie jest dłuższy podczas wyłączania klucza niż podczas włączania. Potwierdza to teoria, gdyż czas włączania jest zależny od ładowania pojemności złączowej a czas wyłączania klucza jest sumą czasów usuwania ładunku z pojemności dyfuzyjnej i ładowania pojemności złączowej.

• Z wykresu w punkcie I.2.6 widzimy, że ze wzrostem częstotliwości rośnie przenikania sygnału z wejścia na wyjście. Jest to spowodowane pasożytniczymi pojemnościami przejściowymi układu ( pojemności złączowe baza-emiter ).