LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH
|
Nr ćwiczenia : 11 Temat ćwiczenia :
Klucze analogowe i przełączniki. |
Grupa nr: 7 KRAIŃSKI ŁUKASZ SONKA KRZYSZTOF |
Termin wykonywania ćwiczenia : Środa 1315 |
Data wykonania : 97 - 11 - 26 |
Ocena: |
RÓŻNICOWY DIDODOWY KLUCZ ANALOGOWY Z ROZSZERZONĄ CHARAKTERYSTYKĄ STANU WŁĄCZENIA.
Badanie poprawności działania klucza, określenie maksymalnych amplitud przenoszonego sygnału, pomiar współczynnika wzmocnienia Ku klucza.
Schemat ideowy badanego układu.
Warunki pomiaru.
Klucz został wysterowany sygnałem prostokątnym o częstotliwości około 2.2 kHz. I amplitudzie tak dobranej, aby w jak najmniejszym stopniu go przesterowywać. Częstotliwość sygnału wejściowego wynosiła 1kHz.
Uwymin = ~ 0 [V] - minimalne napięcie wejściowe przy którym pojawiają się dostrzegalne zniekształcenia na wyjściu.
Uwemax = 1.88 [V] - maksymalne napięcie wejściowe przy którym pojawiają się dostrzegalne zniekształcenia na wyjściu.
Uwymax = 1.7 [V] - napięcie wyjściowe odpowiadające maksymalnemu napięciu wejściowemu.
KU = 0.9 [V/V] - wzmocnienie napięciowe układu.
Układ pracował poprawnie w zakresie podanych napięć wejściowych tzn. sygnałowi wejściowemu odpowiadał analogiczny co do kształtu sygnał na wyjściu w niewielkim stopniu stłumiony. Poza tym zakresem amplitud sygnał na wyjściu zostawał zniekształcany.
Do sprawozdania załączony został oscylogram z wyjścia klucza.
Pomiar czasów włączania i wyłączania oraz czasu propagacji.
Układ został wysterowany napięciem prostokątnym zgodnie z instrukcją, a na wejście podano mu napięcie stałe, w taki sposób aby pracował poprawnie. Wyniki odczytano z oscyloskopu którego jeden kanał był wpięty na wyjście układu badanego, a drugi na wejście sterujące.
Wyniki pomiarów :
tON = 1 [μs] - czas włączenia.
tOFF = 2.5 [μs] - czas wyłączenia.
tp = 0.6 [μs] - czas propagacji.
Pomiar pasma przenoszenia układu.
Klucz został wysterowany napięciem stałym 1.85 [V] a na wejście podano mu sygnał sinusoidany. Podczas pomiarów dokonywaliśmy zmiany częstotliwości i obserwowaliśmy wartość KU , oraz składowej stałej.
Wyniki pomiarów.
Podczas pomiarów w całym dostępnym zakresie częstotliwości sygnału wejściowego tj. od 0 do 1MHz nie stwierdziliśmy zmiany współczynnika wzmocnienia (a raczej tłumienia), a także składowa stała na wyjściu, przy składowej stałej na wejściu UDC=0.093 [V], nie uległa zmianie i wynosiła UDC= 3.36 [V].
Pomiar tłumienia układu.
Podczas pomiarów klucz był wyłączony. Na wejście podaliśmy sygnał sinusoidalny i obserwowaliśmy sygnał wyjściowy.
Wyniki pomiarów.
f [kHz] |
Uwy [V] AC |
Uwe [V] AC |
KU [V/V] |
1 |
1,330 |
4,9 |
0,27142 |
10 |
1,313 |
4,92 |
0,26687 |
100 |
1,317 |
7,96 |
0,16545 |
1000 |
0,314 |
6,00 |
0,05233 |
UweDC = 3,72 [V] ; UwyDC =0,08 [V] - stałe dla całego zakresu częstotliwości.
Pomiar współczynnika zniekształceń.
Pomiaru dokonaliśmy przy złączonym kluczu i sinusoidalnym sygnale wejściowym nie zniekształcanym w sposób widoczny na wyjściu, przy pomocy miernika zniekształceń.
Współczynnik dla całego pasma przenoszonych częstotliwości wynosił 0,03 %.
Wnioski.
Klucz, który badaliśmy posiada bardzo dobre własności czasowe : tzn. posiada bardzo szerokie pasmo przenoszenia około 1MHz, krótki czas propagacji około 0,6 μs, krótki czas włączenia i wyłączenia rzędu jedności mikrosekund. Niewielkim mankamentem jest fakt, że czas włączenia różni się od czasu wyłączenia. Osiągając dobre parametry czasowe układ musi mieć nieco gorsze parametry amplitudowe tzn. tłumi sygnał który jest w nim kluczowany, a także dokłada składową stałą na wyjściu w stanie włączenia jak i w stanie wyłączenia. Składowa stała na wyjściu przy wyłączonym kluczu nie wprowadza zazwyczaj w układach większego błędu ale przy włączonym kluczu ma to istotny wpływ. Przy wzroście częstotliwości sygnału wejściowego rośnie tłumienie klucza wyłączonego. Zakres amplitud wejściowych jest niewielki i zawiera się od 0 V do ~ 2 V dla składowej zmiennej. Zniekształcenia wyjściowe są niewielkie i wynoszą 0.03 % w paśmie przenoszenia. Pomiary potwierdzają fakt, że pomiędzy parametrami czasowymi a amplitudowymi istnieje kompromis :
parametry czasowe poprawiają duże prądy w układzie które umożliwiają szybkie przeładowywanie pojemności wewnętrznych złącz elementów półprzewodnikowych, natomiast pogarszają parametry amplitudowe. W przypadku przeciwnym parametry amplitudowe osiągają lepsze wartości ale pogarszają się parametry układowe. W rzeczywistości wybiera się kompromis w zależności od przeznaczenia układu.