НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра «Комп’ютеризовані системи автоматики»
Курсова робота Розрахунок ключа на біполярному транзисторі з дисципліни "ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ" Варіант 3 Львів 2011 Технічне завдання до курсової роботи. ( варіант 3 ) Розрахувати ключ на біполярному транзисторі для комутування навантаження з наступними характеристиками: Напруга на навантаженні
30 В Потужність в навантаженні
7.8 Вт Амплітуда імпульсу керування
7.0 В В результаті розрахунку необхідно визначити: Тривалість затримки включення
Тривалість фронту включення
Загальну тривалість включення
Тривалість затримки виключення
Тривалість фронту виключення за напругою
Загальну тривалість виключення за напругою
Виконати моделювання ключа і порівняти результати моделювання з розрахунком. Розрахунок ключової схеми Принципова схема транзисторного ключа показана на рис. 1.
Рис. 1. Схема транзисторного ключа Вибір транзистора Величина струму навантаження
За значеннями напруги
і струму
з умови
вибираємо транзистор 2N3501. Параметри транзитора 2N3501 коефіцієнт підсилення транзистора за струмом
; ємність базового переходу
; ємність колекторного переходу
; ємність колектор
постійна часу транзистора в схемі зі спільною базою
; максимальна напруга колектора
; максимальний струм колектора
Ємнісне навантаження транзистора ємність навантаження
монтажна ємність
Розрахунок стаціонарного стану Опір навантаження
Струм насичення бази
Вибираю коефіцієнт насичення
Струм бази
Величина опору базового резистора
Включення транзисторного ключа Вхідна ємність транзистора
Постійна часу вхідного кола
1,84
Тривалість затримки включення
Додатне усталене значення колекторного струму
Еквівалентна постійна часу транзистора в схемі зі спільним емітером
Тривалість фронту включення
Загальна тривалість включення
Виключення транзисторного ключа Амплітуда від'ємного імпульсу струму бази
Від'ємне усталене значення колекторного струму
Вибираємо постійну часу у режимі насичення
Тривалість затримки виключення

Тривалість фронту виключення за струмом
Загальна тривалість виключення транзистора за струмом
Еквівалентна ємність навантаження
Еквівалентна постійна часу навантаження при виключенні
Тривалість фронту виключення за напругою
Загальна тривалість виключення транзистора за напругою
Моделювання перехідних процесів ключа Моделювання здійснюється для транзистора 2N3501,

Сумарна ємність навантаження
Період повторення імпульсів генератора
Частота імпульсів
Амплітуда імпульсів
Моделювання здійснене за допомогою програми Multisim. Принципова схема моделі і осцилограми пруги колекторі транзистора і керуючих імпульсівприведені на рис. 2

Рис. 2. Принципова схема моделі і осцилограми напруг Осцилограма для визначення тривалості включення ключа приведена на рис. 3.
Рис. 3. Визначення тривалості включення ключа За результатами осцилограм: Тривалість затримки включення tз.вк = 86 нс. Тривалість фронту включення tф.вк = 243 нс. Загальна тривалість включення tвк = 329 нс. Осцилограма для визначення тривалості виключення ключа приведена на рис. 4.
Рис. 4. Визначення тривалості виключення ключа За результатами осцилограм: Тривалість затримки виключення tз.вик. = 6 нс. Тривалість фронту виключення за напругою tф.вик.U = 75 нс. 3. Загальна тривалість виключення за напругою tвик.U = 81 нс. Таблиця порівняння результатів розрахунку і моделювання Параметр Розрахунок Моделювання Різниця в скільки разів  Тривалість затримки включення, нс 144 86 -58 0,6  Тривалість фронту включення, нс 760 243 -517 0,319  Загальна тривалість включення, нс 904 329 -575 0,36  Тривалість затримки виключення, нс 2.8 6 3.2 2,14  Тривалість фронту виключення за напругою, нс 39.2 75 35.8 1,91  Загальна тривалість виключення за напругою, нс 42 81 39 1,92   Висновки У зв'язку з використанням різнополярного імпульсу управління ключем одержано велику тривалість затримки включення. Мала еквівалентна ємність навантаження ключа привела до того, що загальна тривалість виключення за напругою менша за загальну тривалість включення ключа. Значну різницю між результатами розрахунку і моделювання можна пояснити тим, що при моделюванні використано значно більше параметрів транзистора, ніж при розрахунку. Використана література Схемотехніка електронних схем: У 3 кн. Кн. 1. Аналогова схемотехніка: Підручник / В.І. Бойко, А.М. Гурджій, В.Я. Жуйков та ін. – 2-ге вид., допов. і переробл. – К.: Вища шк., 2004. – 423 с.: іл. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторнный практикум на базе Electronics Workbench и MATLAB. − М.: «Солон−Р», 2004.