INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI

Politechniki Wrocławskiej

Laboratorium Układów Elektronicznych

Poniedziałek godz. 8.15

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 20

Klucze analogowe i przełączniki

Grupa: 3

Ćwiczenie wykonali: Marek Zaradny

Michał Kalecki

Sprawozdanie wykonał: Marek Zaradny

Prowadzący: dr inż. Marek Kukawczyński

mgr inż. Jacek Smęda

Wrocław dnia : 05.01.1998

Rok akademicki 97/98

Semestr zimowy

1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi parametrami kluczy analogowych ich rodzajami oraz sposobami ich realizacji układowej.

2. Przebieg ćwiczenia

Na wstępie przeprowadziłem badanie klucza diodowego różnicowego. Pomiary wykonałem w następującym układzie pomiarowym

Przed przystąpieniem do ćwiczenia zaprojektowaliśmy wartości poniższych rezystorów .

V_IN=2V_pp

V_ster=1V_pp

R1 = 2.2 [kΩ]

R2=330[Ω]

R_O= 10[kΩ] - rezystor obciążający

Wydajność źródła prądowego I = 10.5[mA]

Układ po odpowiedniej regulacji zadziałał, a wynik działania (oscylogram naięcia wyjściowego) dołączylismy do sprawozdania. Wybrałem dla tego pomiaru częstotliwość kluczowania 2kHz i częstotliwość sygnału wejściowego 200kHz. Następnie wyliczyłem Ku dla różnych napięć wejściowych. Wyniki pomaru:

Napięcie wejściowe [ Vpp ]	Napięcie wyjściowe [ Vpp ]	KU
3	2	0,66
1,5	1,25	0,83

Następnie dla napięcia wejściowego U_WE = - 0.5 [ V ] wykonałem pomiary czasu włączania, wyłączania i propagacji. Wyniki pomiarów:

τ_wł = 50 ns τ_wył = 60 ns τ_p = 52 ns

Dokonaliśmy również pomiaru 3dB-owego zakresu przenoszonych częstotliwości, ponieważ maksymalna częstotliwość użytych generatorów wynosi ok. 1 MHz , lecz orientacyjnie można stwierdzić że jest ona równa około 1.1 MHz, natomiast dolna częstotliwośćwynośi około 10Hz, tłumienie sygnału przy wyłączonym kluczu wynosiło:

Dla f=20kHz

Dla f= 40 kHz

Dla f=100kHz

Dla f=1MHz

A_i - amplituda sygnału wejściowego,

A_o - amplituda sygnału wyjściowego.

Pomiar zniekształceń wprowadzanych przez klucz dokonałem korzystając z miernika zniekształceń otrzymałem wynik:

h = 0,77 [ % ].

Następnie wykonałem pomiar kolejnego układu klucza . Był to klucz diiodowy mostkowy. Wartości elementów:

R5 = 820 [ Ω ]

R6 = 820 [ Ω ]

rezystor obciążający R_O = 680 [ Ω ] .

rezystancja generatora R_IN = 680 [ Ω ]

Wydajność źródeł prądowych I_O=6mA

napięcie wejściowe : U_WE = 1,8 [ V_pp ]

napięcie wyjściowe : U_WY = 4,2 [ V_pp ]

Wzmocnienie napięciowe tego klucza wynosiło:

Następnie wykonałem pomiary czasu włączania wyłączania oraz czasu propagacji. Zmierzone czasy:

czas włączania τ_wł = 280 ns

czas wyłączania τ_wył = 400 ns

czas propagacji τ_p = 96 ns

W tym przypadku częstotliwość graniczna klucz okazała się bardzo duża, i wystąpiły problemy z pomiarem jej. Szacunkowa wartość wynosi także nieco więcej niż 1MHz.

3. Ostatnim z naszych pomiarów był pomiar klucza scalonego CMOS zbudowanego w oparciu o aplikację układu MC14066, w którym zdołaliśmy zdołaliśmy zmierzyć czasy włączenia i wyłączenia przy maksymalnej amp. Sygnału wejściowego:

Czas włączenia τ_wł = 600ns

Czas wyłączenia τ_wył = 400ns

4. Wnioski

Dysponując jedynie generatorem o f=1.1MHz nie udało nam się zaobserwować spadku napięcia wyjściowego o 3dB i w miarę dokładnie go określić. Tłumienie klucza diodowego różnicowego zmierzone przy częstotliwości 1MHz wyniosło zaledwie 23.5dB jest spowodowane przenikaniem sygnału wejściowego dla tej częstotliwości przez pojemności złącz złączowe i dyfuzyjne zastosowanych tranzystorów.

Pierwszy z badanych kluczy okazał się nie wnosił aż tak dużych zakłóceń. Zawartość harmonicznych rzędu 0.77% jest stosunkowo małą wielkością jak na tego typu układ dlatego też przy starannym zaprojektowaniu układ kwalifikuje się do zastosowań w układach selektorów HI-FI.

W ostatnim badanym kluczu jak wynika z pomiarów czasów włączenia i wyłączenia są bardzo krótkie co pozwala określić że częstotliwość pracy klucza jest duża i przekracza wielokrotnie częstotliwość 1MHz, ponieważ istniej jednoznaczna zależność między odpowiedzią jednostkową układu, a jego ch-ką

widmową (pasmem przenoszenia).Klucz MC14066 jest wstanie przenieść sygnał o częstotliwości ok. 7MHz dlatego stosowany jest czasami w selektorach

toru wizji.

---