1. Versuchsziel und Ausrüstung

Transkript

1 Technische Informatik Regenerative Energietechnik 2. Semester Praktikum: Bauelemente und Grundschaltungen, 90min Raum: Labor Schaltungs- und Prozessortechnik Betreuung: Prof. Dr.- Ing. M. Viehmann Dipl.- Ing. (FH) M. Franz Versuch: BEG 2 Thema: Bipolartransistor 1. Versuchsziel und Ausrüstung Ziel des Versuches ist es, sich mit dem Verhalten und den Kenngrößen von Transistoren vertraut zu machen. Es wird die Arbeitsweise als Verstärker und als Schalter untersucht. Grundlage des Versuches sind die Darlegungen über Transistoren der Vorlesung Bauelemente und Grundschaltungen. Die Fertigkeiten im Umgang mit Messtechnik werden vertieft. Arbeitsmodul Transistor Das Arbeitsmodul SO4201-7E enthält einen npn-transistor vom Typ BC140. Mit Hilfe von Kabelbrücken lassen sich verschiedene Schaltungsvarianten realisieren. Steckplatinensystem Mit diesem System wird der Versuchsteil Transistor als Schalter realisiert. Dazu sind die Bauelemente entsprechend der benötigten Schaltung zu stecken und zu verdrahten. 2. Vorbereitung Die in Abbildung 1 dargestellte Schaltung ist zu dimensionieren. Wählen Sie anhand Ihrer Rechenergebnisse passende Widerstände aus der E12-Reihe, berechnen Sie die daraus resultierenden Werte für den Arbeitspunkt. Gegeben sind: U b = 15V U CE AP = 6V U BE AP = 0,6V I C AP = 1mA I R2 = I Q = 25 I B AP B = 400 Gesucht werden: R1, R2, R3 Abbildung 1: Emitterschaltung 1 von 5

2 3. Geräteliste Uni-Train - Grundgerät Arbeitsmodul SO4201-7E Steckplatinensystem Funktionsgenerator HM Zweikanaloszilloskop HM 2005 Labornetzteil Kabel Digitalmultimeter M-3660D 4. Literatur Vorlesungsmitschriften Bauelemente und Grundschaltungen Bauer, Wagener: Bauelemente und Grundschaltungen der Elektronik, Bände 1 und 2. Hanser Verlag. ISBN Ose: Elektrotechnik für Ingenieure, Band 2 Anwendungen. Fachbuchverlag Leipzig. ISBN Seifart: Analoge Schaltungen. Verlag Technik Berlin. ISBN Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik. Springer Verlag. ISBN Vogel-Fachbuch, Bände 1 6. Vogel Buchverlag. ISBN Versuchsdurchführung 5.1 Messung der Stromverstärkung Messen Sie mit dem Multimeter M-3660D die Stromverstärkung der Transistoren SF225, SS108 und SC309. Beachten Sie dabei die Struktur (Tabelle 1) und die Bauform (Abbildung 2) des jeweiligen Transistors. Hinweis: Die Anschlussbelegungen sind von der Unterseite der Bauelemente (Blick auf die Anschlüsse) dargestellt. Typ Struktur P tot U CB0 U CE0 U EB0 I C h 21 E Bauform [mw] [V] [V] [V] [ma] SF225 npn typ SS108 npn SC309 pnp Tabelle 1: Kennwerte und Grenzwerte 2 von 5

3 Bauform EBC Abbildung 2: Transistor-Bauformen BEC EBC Auswertung Vergleichen Sie die ermittelten Werte für die Stromverstärkung! 5.2 Transistor als Verstärker Schaltung Abbildung 3: Verstärkerschaltung Realisieren Sie die oben dargestellte Schaltung mit dem Arbeitsmodul SO4201-7E (siehe Anhang; R4 = 10kΩ; Brücken B1, B4, B5, B7, B9, B10, B11, B16). Verbinden Sie die Gleichspannung (15V) mit MP1/MP4 als Betriebsspannung. Stellen Sie mit R 4 einen I C AP 0,5mA ein (Verzerrungsfreiheit realisieren). a) Messen Sie mit einem Multimeter die Arbeitspunktgrößen I C AP, U CE AP, I B AP, U BE AP. b) Speisen Sie über MP2/MP4 eine sinusförmige Wechselspannung mit f = 1kHz ein, stellen Sie die Amplitude der Eingangsspannung so ein, dass am Ausgang der Schaltung (MP10/MP4) eine nahezu unverzerrte Sinusschwingung anliegt. Messen Sie mit dem Oszilloskop U e SS und U a SS (Triggerung auf U a ). 3 von 5

4 Auswertung a) Berechnen Sie aus Ihren Messwerten I C AP und I B AP die Stromverstärkung des Transistors. b) Berechnen Sie aus Ihren Messwerten die Wechselspannungsverstärkung der Schaltung. 5.3 Transistor als Schalter Schaltung 10k Abbildung 4: Transistor als Schalter Realisieren Sie die oben dargestellte Schaltung mit dem Steckplatinensystem. Legen Sie eine unsymmetrische Rechteckspannung (nur positive Anteile, Offset-Einstellung des Generators nutzen) mit dem Wert Uˆ Re chteck = 5V an den Eingang der Schaltung an. Messen Sie mit einem Oszilloskop die in Tabelle 2 aufgeführten Parameter. f = 1 khz f = 10 khz Tabelle 2: Timingverhalten t d [µs] t r [µs] t s [µs] t f [µs] Hinweise: - Transistor-Bauform 1 (vgl. Abbildung 2), - U a und U e unter Verwendung beider Kanäle oszillografieren, - Triggerung auf U e, - zur Messung von t d und t r auf steigende Signalflanke triggern, - zur Messung von t s und t f auf fallende Signalflanke triggern. Auswertung Berechnen Sie aus Ihren Messwerten die Kennwerte t on und t off für beide Eingangsfrequenzen. 4 von 5

5 Anhang 1: Schaltung des Moduls SO4201-7E Anhang 2: Grundlagen zum Transistor als Schalter (Negator) (Ausgabe als Kopiervorlage) 5 von 5