Versuch 2 aktive Bauelemente (1)

Ähnliche Dokumente
Versuch 2 der Bipolartransistor

Versuch 2 Stand:

Versuch 3 Bipolar- und Feldeffekttransistoren

Versuch 3 aktive Bauelemente (2)

Versuch 2 Stand:

HSD FB E I. Hochschule Düsseldorf Fachbereich Elektro- und Informationstechnik. Datum: WS/SS Gruppe: S Q. Teilnehmer Name Matr.-Nr.

Laborübung, NPN-Transistor Kennlinien

Angewandte Elektronik AE

Multivibrator-Grundschaltungen

Versuch 3 Stand:

Aufgabe 1: Emitterfolger als Spannungsquelle (leicht)

Angewandte Elektronik AE

PROTOKOLL ZUM VERSUCH TRANSISTOR

Mathias Arbeiter 02. Mai 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Operationsverstärker. OPV-Kenndaten und Grundschaltungen

A1: Die Aufgabe 1 ist Grundlage für alle nachfolgenden Aufgaben und wird von jedem Studenten im Selbststudium erarbeitet.

Angewandte Elektronik AE

Aufgabe 1: Transistor, Diode (ca. 15 Punkte)

SS 98 / Platz 1. Versuchsprotokoll. (Elektronik-Praktikum) zu Versuch 4. Differenzverstärker

Praktikum, Bipolartransistor als Verstärker

(Operationsverstärker - Grundschaltung)

Kippschaltung. Machen Sie sich mit den Grundschaltungen des Operationsverstärkers vertraut:

SS 98 / Platz 1. Versuchsprotokoll. (Elektronik-Praktikum) zu Versuch 6. Kippschaltungen

Praktikum. Schaltungstechnik 1

Alle drei Baugruppen gehören zu den Standardbaugruppen der Elektronik werden in der Schule häufig angewendet und eignen sich für den Einstieg ins Fach

RC - Breitbandverstärker

1. Konstantstromquelle

Mathias Arbeiter 28. April 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Transistor. Eigenschaften einstufiger Transistor-Grundschaltungen

Elektrizitätslehre und Magnetismus

Institut für Informatik. Aufgaben zum Seminar Technische Informatik

Übungsaufgaben EBG für Mechatroniker

Grundlagen der Elektronik Übungen für die Werkstätte

Kenngrößen von Transistoren und Eintransistorschaltungen. Protokoll. Von Jan Oertlin und Julian Winter. 7. Dezember 2012.

Dimensionierung vom Transistor Wechselspannungsverstärkern

Versuch 1 passive Bauelemente

6 Signalgeneratoren und gesteuerte Quellen

ELEXBO A-Car-Engineering

Arbeitspunkt-Stabilisierung durch Strom-Gegenkopplung

Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Versuch 7 Kopplung analoger und digitaler Schaltungen 1. Elektronische Schalter

8. Endstufenschaltungen

AUSWERTUNG: TRANSISTOR- UND OPERATIONSVERSTÄRKER

4.Operationsverstärker

Vervollständigen Sie das Schema mit Stromversorgung und Widerstandsmessgerät!

Projektlabor WS 04/05 Ausarbeitung: Timer 555 Aurens Pratomo. - Timer Aurens Pratomo - 1 -

Dioden und Transistoren Aufgaben

Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen

Transistorkennlinien und -schaltungen

Schaltverhalten von Bipolartransistoren

Monostabile Kippstufe (Monoflop)

Klausur "Elektronik" am

Serie 5: Operationsverstärker 2 26./

6. Signalgeneratoren und gesteuerte Quellen

Stabilisierungsschaltung mit Längstransistor

1. Wiederholen sie Grundlagen und Berechnung der Generatorschaltungen!

WESTFÄLISCHE WILHELMS-UNIVERSITÄT MÜNSTER Institut für Technik und ihre Didaktik Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Hein

Wechselstrom-Gegenkopplung

Institut für Informatik. Aufgaben zum Seminar Technische Informatik

Übungsserie, Bipolartransistor 1

Passive Bauelemente, Grundgrößen

Aufgabe E1: Aufgabe E2: Aufgabe E3: Fachhochschule Aachen Lehrgebiet Flugzeug- Elektrik und Elektronik Prof. Dr. G. Schmitz

Versuch P2-59: Operationsverstärker

Geregelte Stabilisierungsschaltung mit Längstransistor

R C2 R B2 R C1 C 2. u A U B T 1 T 2 = 15 V. u E R R B1

Referat Operationsverstärker Wintersemester 2004/2005

Versuch 1 passive Bauelemente

ELEXBO A-Car-Engineering

3. Schaltungsentwicklung - Beispiel Taschenlichtorgel

Diplomprüfung WS 2010/11 Fach: Elektronik, Dauer: 90 Minuten

Fachbereich Physik Dr. Wolfgang Bodenberger

7. Aufgabenblatt mit Lösungsvorschlag

Versuch 3: Kennlinienfeld eines Transistors der Transistor als Stromverstärker

HÖHERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT HOLLABRUNN

Aufgabensammlung. eines Filters: c) Wie stark steigen bzw. fallen die beiden Flanken des Filters?

Praktikum zur Vorlesung Elektronik SS Serie

Geschrieben von: Volker Lange-Janson Donnerstag, den 05. März 2015 um 16:31 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 08. März 2015 um 08:15 Uhr

Diplomvorprüfung WS 2009/10 Fach: Elektronik, Dauer: 90 Minuten

E-Reihen. Beispiel der Reihenbildung (Reihe E 12): 1,21. 1,2 1,21. 1,5 1,21. 1,8 usw. E-REIHEN 1. E-Reihe Toleranz Faktor E 6 ± 20 %

ELEKTRONIKPRAKTIKUM DIGITALTEIL. Institut für Kernphysik

P2-59,60,61: TRANSISTOR- UND OPERATIONSVERSÄRKER. Vorbereitung

von Robert PAPOUSEK 4.2 Gegentaktverstärker: Bild 1:PRINZIP DER DARLINGTONSCHALTUNG

PROTOKOLL ZUM VERSUCH SIGNALGENERATOREN UND GESTEUERTE QUELLEN

AFu-Kurs nach DJ4UF. Technik Klasse A 06: Transistor & Verstärker. Amateurfunkgruppe der TU Berlin. Stand

Vorbereitung zum Versuch Transistorschaltungen

Grundlagen - Labor. Praktikumsübung. Laborversuch GL-24 / Bipolar-Transistor, MOSFET, J-FET Kennlinien und Anwendungen

Elektrische Messtechnik, Labor

pn-übergang, Diode, npn-transistor, Valenzelektron, Donatoren, Akzeptoren, Ladungsträgerdiffusion, Bändermodell, Ferminiveau

3.Transistor. 1 Bipolartransistor. Christoph Mahnke Dimensionierung

Table of Contents. Table of Contents UniTrain Projektarbeit. Lucas Nülle GmbH Seite 1/9

ELEXBO A-Car-Engineering

Inhalt. 1 Einführung... 11

Transistoren. David Schütze Projekt: Search-E Gruppe B2 Betreuer: Sascha Eden.

Skriptum zur 3. Laborübung. Operationsverstärker

Komplexe Widerstände

1. Laboreinheit - Hardwarepraktikum SS 2005

Operationsverstärker

Operationsverstärker Versuchsauswertung

5 Bipolar- und Feldeffekt-Transistoren

Protokoll zum Versuch Flip-Flop

Grundlagen der Technischen Informatik 1 WS 2015/16 Übungsblatt 4

Transkript:

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 1 Versuch 2 aktive Bauelemente (1) 1. Das statische Verhalten des Bipolartransistors Das Aufnehmen vollständiger Kennlinien wäre viel zu zeitaufwendig. Wir beschränken uns deshalb auf eine gleichsam stichprobenhafte Betrachtung verschiedener Arbeitspunkte (Abb. 1.1). Anschließend werden anwendungspraktisch wichtige Grundschaltungen im statischen Betrieb untersucht (Abb. 1.2 bis 1.6). Abb. 1.1 Grundsatzuntersuchungen am Bipolartransistor (Grundschaltung zur Kennlinienaufnahme) 1. Alle Spannungsregler der Labornetzgeräte auf Null (linker Anschlag). Stets vorsichtig betätigen! 2. Kollektorspannung U CE anfänglich auf 5 V. 3. Basisspannung langsam (!) hochdrehen. Instrumente beobachten! a) Was passiert bei U BE = 200 mv? b) Wann fängt ein nennenswerter Basisstrom I B zu fließen an (z. B. 10 µa)? c) Welcher Kollektorstrom fließt bei einem Basisstrom von 10 µa? d) Welcher Kollektorstrom fließt bei einem Basisstrom von 30 µa? Wie hoch ist dabei U BE? e) Was geschieht, wenn man die Basisspannung U BE weiter erhöht? Bei Kollektorstrom I C > 30 ma Versuch abbrechen (Basispannung auf Null). f) Basisspannung auf linken Anschlag zurück. Kollektorspannung U CE auf 10 V. Versuchsschritte a) bis d) wiederholen. Versuch abbrechen (alles aus), wenn Transistor beginnt, merklich warm zu werden.

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 2 Abb. 1.2 Der Bipolartransistor in Emitterschaltung 1. Alle Spannungsregler der Labornetzgeräte auf Null (linker Anschlag). Stets vorsichtig betätigen! 2. Betriebsspannung U B auf 10 V. 3. Steuerspannung langsam (!) hochdrehen. Instrumente beobachten! a) Ab wann (Basisspannung U BE, Basisstrom I B ) bewegt sich die Ausgangsspannung U A? b) Wann sinkt die Ausgangsspannung auf 0,5 V? c) Wann sinkt die Ausgangsspannung auf 0,1 V? d) Was geschieht, wenn man die Steuerspannung weiter erhöht? Bei Basisspannung U BE > 0,8 V Versuch abbrechen (Steuerspannung auf Null). e) Steuerspannung auf linken Anschlag zurück. Kollektorspannung U CE auf 20 V. Versuchsschritte a) bis d) wiederholen. Versuch abbrechen (alles aus), wenn Transistor beginnt, merklich warm zu werden. Abb. 1.3 Der Bipolartransistor in Kollektorschaltung

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 3 1. Alle Spannungsregler der Labornetzgeräte auf Null (linker Anschlag). Stets vorsichtig betätigen! 2. Betriebsspannung U B auf 10 V. 3. Steuerspannung langsam (!) hochdrehen. Instrumente beobachten! a) Ab wann (Steuerspannung U S, Basisstrom I B ) bewegt sich die Ausgangsspannung? b) Wie hoch ist die Ausgangsspannung U A, wenn Steuerspannung U S = Betriebsspannung U B? Um den in Rede stehenden Grenzfall genau darzustellen, Steuerspannungszuführung ans Labornetzgerät 2 (Betriebsspannung) anschließen. Welcher Basisstrom fließt in diesem Betriebsfall? c) Welche Steuerspannung ist erforderlich, damit die Ausgangsspannung der Betriebsspannung entspricht? (Steuerspannung wieder vom Labornetzgerät 1.) Abb. 1.4 Spannungsstabilisierung 1. Zunächst Widerstand 2k2 bestücken. 2. Betriebsspannung U B auf 10 V. 3. Steuerspannung so, daß sich eine Ausgangsspannung von 5 V ergibt. a) Betriebsspannung verändern (zwischen5 und 15 V). Wie ändert sich die Ausgangsspannung? b) Betriebsspannung wieder auf 10 V. Widerstand verändern (Widerstandsdekade oder steckbare Widerstände). Durchprobieren: 1k, 500R, 100R. Wie ändert sich die Ausgangsspannung? Dann (bei jedem Widerstandswert) Betriessapnnung gemäß Punkt a) ändern.

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 4 Abb. 1.5 Konstantstromquelle mit npn-transistor. Last an Betriebsspannung Abb. 1.6 Konstantstromquelle (Prinzip) U A = U S U BE(on) I L UA = = RA U S U RA BE(on) Die Last, durch die ein konstanter Strom fließen soll, wird zunächst durch eine Widerstandsdekade oder steckbare Widerstände nachgebildet und anschließend durch eine LED dargestellt. 1. Alle Spannungsregler der Labornetzgeräte auf Null (linker Anschlag). Stets vorsichtig betätigen! 2. Lastwiderstand R L ) zunächst auf 0 Ω (Überbrücken oder Widerstandsdekade auf Null). 3. Betriebsspannung U B auf 10 V. 3. Steuerspannung langsam (!) hochdrehen. Instrumente beobachten!

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 5 a) Wie hängt der Laststrom von der Steuerspannung U S ab? Hinweis: Der Laststrom wird indirekt gemessen, und zwar anhand der über dem Arbeitswiderstand R A abfallenden Spannung U A. b) Welche Steuerspannung U S ist nötig, um einen Laststrom von 10 ma fließen zu lassen? c) Lastwiderstand R L erhöhen (mit 100R beginnen). Bis zu welchem Wert ist eine hinreichende Konstanz des Laststroms gewährleistet? Welche Kollektorspannung U C ergibt sich dabei? d) Lastwiderstand R L durch LED ersetzen. Verschiedene Typen (IR, farbig, weiß) ausprobieren. 2. Der Bipolartransistor als Schalter Wir untersuchen zunächst die Schaltzeiten (Einschaltverzögerung, Ausschaltverzögerung) der anwendungspraktisch wichtigsten Grundschaltungen (Abb. 2.1 und 2.2). Anschließend wird eine Transistorschaltstufe dimensioniert (Abb. 2.3). Abb. 2.7 Kollektorschaltung im Schaltbetrieb 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale, Amplitude anfänglich + 5 V, Low-Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz um 5 khz. a) Wie sehen die Signalverläufe aus? Erklärung? b) Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. c) Betriebsspannung hochdrehen (bis 20 V). Was ändert sich (Ausgangsspannung, Schaltzeiten)? d) Betriebsspannung auf 10 V zurück. Impulsamplitude ebenfalls auf 10 V (gleich bzw. knapp unter Betriebsspannung. Was ändert sich (Ausgangsspannung, Schaltzeiten)?

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 6 e) Was geschieht (Ausgangsspannung, Schaltzeiten), wenn die Impulsamplitude über die Betriebsspannung hinaus erhöht wird (auf ca. 12 V)? Erklärung? Abb. 2.8 Emitterschaltung im Schaltbetrieb 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale, Amplitude anfänglich 0,5 V, Low-Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz um 5 khz. a) Wie sehen die Signalverläufe aus? Erklärung? b) Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. c) Impulsamplitude auf 0,6 V. Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. d) Impulsamplitude auf 1,0 V. Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. e) Überlegen: Wie hängen Ein- und Ausschaltzeiten von der Impulsamplitude ab?was geschieht (Ausgangsspannung, Schaltzeiten). f) Arbeitswiderstand im Kollektorkreis gegen 510R auswechseln. Wie sehen die Signalverläufe jetzt aus? Erklärung?

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 7 Abb. 2.9 Transistorschaltstufe in Emitterschaltung 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. Zunächst keine negative Hilfsspannung. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale, Amplitude anfänglich 5 V, Low-Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz um 5 khz. a) Betrieb ohne Speedup-Kondensator mit 5 V Impulsamplitude. Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. b) Impulsamplitude auf 8 V erhöhen. Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. c) Speedup-Kondensator einsetzen. Was ändert sich? d) Zurück auf 5 V Impulsamplitude. Einschalt- und Ausschaltverzögerung bei eingesetztem Speedup- Kondensator messen. e) Speedup-Kondensator raus. Impulsamplitude verringern. Bis zu welcher Amplitude funktioniert es noch? Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. f) Speedup-Kondensator wieder rein. Einschalt- und Ausschaltverzögerung messen. Impulsamplitude weiter verringern. Bis zu welcher Amplitude funktioniert es jetzt noch? g) Negative Hilfsspannung anlegen. Zunächst 0 V (linker Anschlag). Betriebsspannung U B auf 10 V, Impulsamplitude 2,5 V. Negative Hilfsspannung vorsichtig erhöhen. Welche der beiden Verzögerungszeiten sollte hierdurch beeinflußt werden? Von welchem Betrag der Hilfsspannung an it eine merkliche Änderung zu beobachten? Bei Hilfsspannung = -3 V Versuch abbrechen (Hilfsspannung auf Null). h) Negative Hilfsspannung zunächst wieder auf Null. Impulsamplitude 8 V. Mit diesen Anfangswerten Schritt g) wiederholen.

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 8 3. Impulsschaltungen mit Transistoren Es werden sechs typische Impulschaltungen (Tabelle 3.1) untersucht: eine Begrenzer- bzw. Impulsformerstufe (Abb. 3.1), der Schmitt-Trigger (Abb. 3.2), der Miller-Integrator (Abb. 3.3) sowie astabile, monostabile und bistabile Multivibratoren (Abb. 3.4 bis 3.6). Schaltung Funktion Schaltung Funktion Begrenzer/Impulsformer Schmitt-Trigger Erzeugung exakter Rechteckimpulse aus beliebigen eingansseitigen Signalverläufen astabiler Multivibrator monostabiler Multivibrator (Univibrator, Monoflop) Erzeugung von Rechteckschwingungen Erzeugung von Einzelimpulsen bestimmter Dauer Miller-Integrator Erzeugung fon Sägezahnimpulsen, Flankenverschleifung bistabiler Multivibrator (Flipflop) Signalspeicherung (RS-Flipflop), Frequenzteilung (T- Flipflop) Tabelle 3.1 Typische Impulsschaltungen Abb. 3.10 Begrenzerstufe (Impulsformer) mit Bipolartransistor

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 9 Versuchsdurchführung (beide Schaltungen): Abb. 3.11 Schmitt-Trigger 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Signalgenerator = Funktionsgenerator, Sinus- und Dreiecksignale mit symmetrischer Polarität (kein Offset), Amplitude anfänglich 0 V (linker Anschlag). Frequenz um 5 khz. a) Kontrolle der Funktionsweise. Signalamplitude langsam erhöhen. Von welchem Betrag an erscheinen Impulse am Ausgang? b) Bis zu welcher Signalfrequenz ist die jeweilige Schaltung betriebsfähig? Abb. 3.12 Miller-Integrator

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 10 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale (asymmetrisch), Amplitude 5 V, Low- Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz anfänglich um 5 khz. a) Kontrolle der Funktionsweise. Wie sieht das Ausgangssignal aus? Signalfrequenz erhöhen und verschiedene Tastverhältnisse durchprobieren. b) Mit weiteren Kondensatoren probieren (z. B. 47 nf). Abb. 3.13 Astabiler Multivibrator. Die Schaltung soll Rechteckimpulse abgeben a) Kontrolle der Funktionsweise. Wie sieht das Ausgangssignal aus? Signalfrequenz? b) Mit weiteren Kondensatoren und Widerständen probieren (z. B. Elkos 100 µf).

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 11 Abb. 3.14 Monostabiler Multivibrator 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale (asymmetrisch), Amplitude 5 V, Low- Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz anfänglich um 5 khz. a) Kontrolle der Funktionsweise. Wie sieht das Ausgangssignal aus? Signalfrequenz erhöhen und verschiedene Tastverhältnisse durchprobieren. Wann (bezogen auf die Breite der Eingangsimpulse) funktioniert die Schaltung nicht mehr? b) Mit weiteren Kondensatoren probieren (z. B. 47 nf). Abb. 3.15 Bistabiler Multivibrator

PRAKTIKUM ANALOGELEKTRONIK WS 2008/2009 VERSUCH 2 12 1. Betriebsspannung U B auf 10 V. 2. Impulsgenerator = Funktionsgenerator, Rechtecksignale (asymmetrisch), Amplitude 5 V, Low- Pegel = 0 V (Offset-Einstellung). Frequenz anfänglich um 5 khz. a) Speedup-Kondensatoren zunächst weglassen. Koppelkondensatoren nicht zusammengeschaltet. Kontrolle der Funktion als RS-Flipflop. Schaltung muß bleibend umschalten, wenn dem jeweils gesperrten Transistor ein Impuls zugeführt wird. b) Koppelkondensatoren zusammenschalten. Kontrolle der Funktion als Frequenzteiler (T-Flipflop). Funktioniert es so? (Wenn nicht: woran könnte es liegen?) c) Speeedup-Kondensatoren einbauen. Funktioniert es jetzt? Ausprobieren, in welchen Bereichen der Impulsfrequenzen und Impulsbreiten die Schaltung korrekt arbeitet.