POLITECHNIKA WROCŁAWSKA |
LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH |
DATA: 1997.12.16 |
Grupa 4 |
ĆWICZENIE nr 20 |
WTOREK 1515 |
Kielański Jacek Ożdżynski Konrad |
KLUCZE ANALOGOWE I PRZEŁĄCZNIKI |
OCENA: |
1. Badanie klucza diodowego różnicowego.
Schemat układu pomiarowego:
Dobór rezystancji rezystorów Ro, R1, R2 układu pomiarowego:
Aby wyznaczyć wartości rezystorów R1 i R2 zakładamy napięcie zasilania Ucc= 5[V] Uwemax=0,5 [V] Uster = 2,5[V].Przyjmując ,że spadek napięcia na R2 wynosi :
UR2 = 5-2,5-0,7=1,8[V]
zakładamy R2= 820 [Ω] i wyliczamy I = UR2 / R2 = 1,8 / 820 ≈ 2,195 [mA]
W celu określenia wartości rezystora R1 zakładamy IR1 = 5 [V], co umożliwia przenoszenie sygnałów wejściowych o dowolnej amplitudzie , nie większej od Ucc=5[V].
Zatem :
R1 = 5 / 0,002195 = 2277,776,45 ≈2k2
2.Dokonaliśmy sprawdzenia poprawności działania klucza obserwując ją na ekranie oscyloskopu. Sygnał wejściowy przenoszony jest w całości w czasie załączenia klucza , co potwierdza przykładowy oscylogram zdjęty z ekranu oscyloskopu.
3.Określenie maksymalnej amplitudy przenoszonego sygnału.
Uwe max = 2,6 [V]
Uwy max = 2,25 [V]
Ku = Uwy max/Uwe max = 0,87[V/V]
4. Pomiar czasu włączenia i wyłączenia klucza
Na wejście układu , z dodatkowej płytki podaliśmy stałe napięcie ustawione potencjometrem tak ,aby mieściło się w zakresie napięć przenoszonych przez klucz .
Dokonaliśmy pomiarów dla częstotliwości ok. 100 kHz :
twł = 2 [μs]
twył = 0,8 [μs]
czas propagacji :
5.Pomiar 3dB zakresu przenoszonych częstotliwości
W całym zakresie mierzonych częstotliwości sygnał wejściowy miał taką samą amplitudę.
6.Pomiar tłumienia sygnału przy wyłączonym kluczu ( przenikania sygnału z wejścia na wyjście przy wyłączonym kluczu w paśmie przenoszonych częstotliwości).
Tabela pomiarowa :
|
Uwe = 4.4 [V] |
|
|
f [Hz] |
Uwy [mV] |
100 |
0.5 |
300 |
0.6 |
500 |
0.8 |
1000 |
1 |
3000 |
1.05 |
5000 |
1.08 |
10000 |
1.25 |
30000 |
1.5 |
50000 |
2 |
70000 |
2.75 |
100000 |
3 |
300000 |
8 |
500000 |
14 |
1000000 |
20 |
Jak widać im większa częstotliwość sygnału wejściowego (dla klucza wyłączonego) tym większa amplituda przedostaje się na wyjście. Przy napięciu wejściowym 4,4 [V] i częstotliwości 1 [MHz] napięcie na wyjściu wynosi 20 [mV] i to jest 0,45 % Uwe.
7.Pomiar współczynnika zawartości zniekształceń.
Współczynnik zniekształceń zmierzony na wejściu układu (dla 1kHz) wynosi 0,04% natoniast po przejsciu przez włączony klucz 2,9%.
8.Wnioski.
Kluczową sprawą w układzie jest dobór odpowiednich rezystorów, które są podstawą poprawnego działania układu klucza, tzn. przenoszenia zadanej wartości amplitudy. Dobrane przez nas rezystory R1=2,2kΩ , R2=820Ω , Ro=2,2kΩ umożliwiają przenoszenie sygnału wejściowego na poziomie 2,6 [V]. Błędne dobranie rezystorów powoduje, że sygnał wejściowy jest obcinany. Sprawdziliśmy to zmieniając rezystory R1 i R2.
Obliczony przez nas czas propagacji dla częstotliwości 100kHz wynosi 1,4 [μs] co wskazuje, że częstotliwość pracy takiego klucza musi być mniejsza
od 700 [kHz].
Przy pomiarze 3dB pasma przenoszenia stwierdziliśmy że sygnał przenoszony jest dla całego zakresu generatora w pełni przeniesiony.
Podczas pomiaru tłumienie sygnału z wejścia na wyjście (przy wyłączonym kluczu) stwierdziliśmy, że tłumienie to maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Jest to niekorzystne zjawisko i niekiedy może wpływać na pracę urządzeń podłączonych na wyjściu.
Układ klucza wprowadza zniekształcenia harmoniczne do przełączanego sygnału.