Wydział Informatyki Politechniki Białostockiej Laboratorium Informatyki Technicznej, Przedmiot Technika Cyfrowa	Data: 16.05.2013 r.
Ćwiczenie nr 5 Temat: Tranzystorowy układ przełączający Zespół nr 1 Grupa nr 3 1. Jewdokimow Dawid 2. Kościuk Łukasz	Prowadzący: dr inż. Wiktor Jakowluk Ocena: …………

Teoria.

Klucz tranzystorowy:

Odpowiednio spolaryzowany tranzystor bipolarny może pracować jako układ przełączający,

zwykle pracuje on naprzemiennie w stanie odcięcia prądowego oraz w stanie nasycenia

prądowego. Innymi słowy żaden ze stanów przewodzenia aktywnego pomiędzy stanem

nasycenia a stanem odcięcia nie jest wykorzystywany.

Poniższy rysunek przedstawia układ tranzystora bipolarnego, pracującego jako klucz,

zasilanego sygnałem sinusoidalnym. Wartość napięcia wejściowego tranzystora zmienia się w

przedziale od V2 do V1. Przy napięciu o wartości V2 tranzystor znajduje się w stanie odcięcia

prądowego, a przy napięciu o wartości V1 w stanie nasycenia prądowego. Napięcie wejściowe V_i jest podawane pomiędzy bazę a emiter tranzystora poprzez rezystor R1, który może być włączony w układzie w sposób jawny lub może reprezentować impedancję wyjściową źródła zasilającego.

Kiedy na wejście tranzystora bipolarnego zostanie podane napięcie stałe, tranzystor w

układzie wspólnego emitera pracuje w stanie nasycenia prądowego. W tym

stanie, napięcie wyjściowe tranzystora bipolarnego jest w przybliżeniu równe 0 V. Oznacza

to, że punkt pracy Q tranzystora jest położony na górnym końcu prostej obciążenia obwodu liniowego.

W sytuacji, kiedy na wejście układu tranzystora nie podano sygnału wejściowego, prąd

płynący w obwodzie bazy równy jest zeru. Z tego powodu prąd kolektora, w przybliżeniu, również równy jest zeru. Spadek napięcia na rezystorze R2 (tj. 1K) w obwodzie kolektora także równy jest zeru. W takim stanie pracy napięcie zasilające tranzystor odkłada się pomiędzy zaciskami kolektora i emitera tranzystora bipolarnego. Napięcie na zaciskach wyjściowych tranzystora równe jest teraz napięciu zasilającemu ( tj. +5V), natomiast punkt pracy Q znajduje się na dolnym końcu prostej obciążenia obwodu liniowego.

Przy takim sterowaniu tranzystor zachowuje się jak cyfrowy przełącznik, który pracuje w dwóch stanach wyjściowych: niskim i wysokim. Dokładne wartości obu napięć wyjściowych nie są istotne. Istotna jest możliwość rozróżnienia wartości napięcia wysokiego i niskiego.

Realizacja zadania.

Zaciski wskazane na schemacie zastępczym obwodu zasilić napięciem stałym o wartości +5V

z zewnętrznego źródła napięcia lub wykorzystać moduł ST2612 Analog Lab. W celu

obserwacji działania tranzystorowego klucza przełączającego należy:

1. Podłączyć napięcie stałe o wartości +12V do zacisku V_in.

2. Włączyć zasilanie.

3. Połączyć sondy woltomierza pomiędzy zaciski V_out i masę, zmierzyć napięcie wyjściowe.

Świecąca dioda LED wskazuje, że tranzystor jest w stanie nasycenia prądowego. Dlatego

napięcie wyjściowe jest równe w przybliżeniu 0 V.

V_OUT= 22,7 mV

4. Odłączyć napięcie stałe od zacisku wejściowego.

5. Połączyć sondy woltomierza pomiędzy zaciski V_out i masę, zmierzyć napięcie wyjściowe.

W tym przypadku dioda LED nie świeci, tranzystor jest w stanie odcięcia prądowego. W tym przypadku napięcie zasilające kolektor równe jest napięciu wyjściowemu tranzystora.

6. Do zacisku V_in połączyć sygnał sinusoidalny z generatora o częstotliwości 10 Hz i

amplitudzie ok. 4 V_pp.

7. Połączyć oscyloskop pomiędzy V_out i masę, obserwować zmianę napięcia na wyjściu

tranzystorowego klucza przełączającego. W tym przypadku, gasnąca dioda LED

wskazuje, że stan pracy tranzystora zmienia się pomiędzy nasyceniem a odcięciem

prądowym zgodnie z częstotliwością sygnału wejściowego.