LABORATORIUM UKŁADÓw elektronicznych	Dzień tygodnia: poniedziałek godz. 8^15
Nr grupy: 3 Imię i nazwisko : Paweł Janiak Rafał Tarczyński	Nr ćwiczenia : 5 Temat : Klucze analogowe i przełączniki
Data wykonania : 98.12.14	Ocena :

RÓŻNICOWY DIDODOWY KLUCZ ANALOGOWY Z ROZSZERZONĄ CHARAKTERYSTYKĄ STANU WŁĄCZENIA.

Schemat ideowy badanego układu.

1. Badanie poprawności działania klucza, określenie maksymalnych amplitud przenoszonego sygnału, pomiar współczynnika wzmocnienia Ku klucza.

Warunki pomiaru.

Klucz został wysterowany sygnałem prostokątnym o częstotliwości około 300 Hz i amplitudzie tak dobranej, aby w jak najmniejszym stopniu go przesterowywać. Częstotliwość sygnału wejściowego wynosiła ok. 1 kHz. Określiliśmy maksymalną amplitudę, przy której zniekształcenia sygnału na wyjściu stały się widoczne:

U_wymax = 1,2 [V] - napięcie wyjściowe odpowiadające maksymalnemu napięciu

wejściowemu.

Określiliśmy również wartość wzmocnienia napięciowego klucza. Pomiaru dokonaliśmy przy napięciu wejściowym U_we = 1 V. Na wyjściu otrzymaliśmy napięcie U_wy = 0,97 V. Zatem wzmocnienie układu wynosi K_u = 0,97 V/V.

Do sprawozdania załączony został oscylogram z wyjścia klucza.

2. 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 :

t_ON - czas włączenia.

t_OFF - czas wyłączenia.

t_p - czas propagacji.

f	tOFF	tON	tp
Hz	μs	μs	μs
10k	0,2	0,3	0,1
50k	2,2	2,4	1,6
100k	2,4	2,4	1,8

3. Pomiar pasma przenoszenia układu.

Klucz został wysterowany napięciem stałym, a na wejście podano mu sygnał sinusoidany. Podczas pomiarów dokonywaliśmy zmiany częstotliwości i obserwowaliśmy wartości napięć wej i wyj.

Wyniki pomiarów.

F	Uwe	Uwy	KU
Hz	V	V	V/V
100	0,95	0,95	1
200	0,95	0,95	1
1k	0,95	0,95	1
5k	0,95	0,95	1
10k	0,95	0,95	1
20k	0,95	0,925	0,97
30k	0,95	0,9	0,95
50k	0,95	0,9	0,95
100k	0,95	0,9	0,95
200k	0,95	0,9	0,95
500k	0,95	0,875	0,92
1M	0,95	0,85	0,89

4. Pomiar tłumienia układu.

Podczas pomiarów klucz był wyłączony. Na wejście podaliśmy sygnał sinusoidalny i obserwowaliśmy sygnał wyjściowy. Otrzymaliśmy następujące wyniki :

U_we = 1,1 V U_wy = 0,1 mV

Zatem tłumienie układu wynosi K_tł = 40,4 dB

5. Pomiar współczynnika zniekształceń.

Pomiaru dokonaliśmy przy złączonym kluczu i sinusoidalnym sygnale wejściowym nie zniekształcanym w sposób widoczny na wyjściu, przy pomocy miernika zniekształceń.

Otrzymane wyniki :

h_we = 0,018 % h_wy = 0,53 %

MOSTKOWY KLUCZ DIDODOWY

Otrzymany oscyloskop zamieszczam w protokole.

6. Wnioski.

Ze względu na to, że zdejmowane przez nas oscylogramy służą jedynie do tego, aby stwierdzić

poprawność działania klucza nie było konieczne przerysowywanie ich na papierze milimetrowym.

Wartość amplitudy napięcia wejściowego, przy którym układ pracował poprawnie tzn. sygnałowi wejściowemu odpowiadał analogiczny co do kształtu sygnał na wyjściu w niewielkim stopniu stłumiony, zawierał się w zakresie od praktycznie 0 do 1,2 [V]. Poza tym zakresem amplitud sygnał na wyjściu posiadał widoczne zniekształcenia.

Klucz, który badaliśmy posiada niezłe własności czasowe : tzn. posiada bardzo szerokie pasmo przenoszenia ponad 1MHz, krótki czas propagacji niecałe 2 μs i krótkie czasy włączenia i wyłączenia rzędu 2 - 3 mikrosekund. Warto zauważyć, że czas włączenia praktycznie nie różni się od czasu wyłączenia. Oczywiście przy zastosowaniu szybkich tranzystorów o bardzo małych czasach przelotu i niewielkich pojemnościach złączowych wszystkie te czasy byłyby o wiele krótsze. Musimy również pamiętać, żeby tranzystory nie wchodziły w stan nasycenia.

Tłumienie klucza jest niezłe i wynosi ok. 40 dB. Określone ono zostało przy wykorzystaniu wzoru:

A_u = 10 log (U_we/U_wy)

Klucz ten wprowadza bardzo małe zniekształcenia rzędu 0,5% co jest wynikiem tego, że obrany sygnał wejściowy zawiera się w zakresie napięć przenoszonych przez układ.

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.

Jak widać z zamieszczonego oscylogramu klucz mostkowy nie działał dobrze, więc nie można było przeprowadzić jakichkolwiek pomiarów.

---