El. II. 4. mérés.
1.
Áramgenerátorok bipoláris tranzisztorral
A mérés célja: Áramgenerátorok alapeseteinek valamint FET –ekkel és FET bemenetű műveleti erősítőkkel felépített egyfokozatú erősítők vizsgálata. A mérés sikeres végre hajtásának feltétele az El. ák. I/A. 125, 126, 133, 215-235,238,240241,243,246,248,250-253,259-262,269-271. Valamint az El. ák. II/A 159-168. jegyzetek felsorolt oldalain tárgyalt anyagok ismerete További feltétel a mérőhelyen található műszerek magabiztos és megbízható kezelése, az áramkörök Au , rbe , fhatár , fáziszszög, transzfer karakterisztika, mérések ismerete. A mérés anyaglistája: Félvezetők:
Tranzisztor: BC 238 JFET: BF 244/A NMOS: BS 170 Zener: ZPD 6.2 Műv. er.: LF 356
Ellenállások: 30 Ω, 100 Ω, 220 Ω, 330 Ω, 470 Ω, 1 kΩ, 1.5 kΩ, 3 kΩ 5.1 kΩ 2 db, 100 kΩ, 330 kΩ, 680 kΩ, 1MΩ (2 db), 2MΩ (2 db), 10kΩ potm. Kondenzátorok:
100 nF,
47uF,
47 nF (kerámia) 2 db.
1
A mérésre való felkészülés során végezzük el a következő feladatokat:
1.1
Adott a következő DC áramgenerátor elvi rajza:
R t = 5.1 kΩ RE = 3 kΩ Ut1 = 15 V Ut2 = 5 V
Rt
Ut1
Ut2 Re
1.1 ábra a/
Rajzolja be az Rt ellenálláson folyó forrásáram irányát.
b/
Határozza meg a forrásáram nagyságát valamint adja meg a jellegzetes pontok feszültségeit
c/
Határozza meg a (ΔIforrás 50oC –al növekszik.
d/
Határozza meg Rtmax értékét. Állapítsa meg hogy a legkedvezőtlenebb terhelés esetét (Rt = 0 )elviseli e a tranzisztor? (Ut1 = 15 V )
e/
Számítsa ki az áramgenerátor rki értékét. Számítsa ki mekkora statikus ellenállást képvisel a fenti áramgenerátor ?
/ Iforrás ) / ΔT értéket miközben a tranzisztor hőmérséklete
2
Mérési feladatok: 1.1.1 A rendelkezésére álló alkatrészekből építse meg az 1. ábra elvi kapcsolási rajzát. 1.1.2 Mérje meg a generátor forrásáramát és hasonlítsa össze a HF-ben kiszámított értékkel. Készítse el az áramkör. feszültségtérképét. 1.1.3 Mérje meg a generátor kimeneti dinamikus ellenállását. (Erre a célra használjon két ellenállást (Rt helyére kötve) de ezek lehetőleg nagyon különbözzenek egymástól. Pl: 100 Ω és5.1 kΩ . Az áramot 4 tizedes pontossággal mérje. rki = ΔURt / ΔIRt A mért eredményt hasonlítsa össze a HF –ben kiszámolt eredménnyel. 1.1.4 Mérje meg Rtmax értékét. (Ezt akkor találta meg ha Rt értékét folyamatosan növelve a generátor forrásárama észre vehetően csökkenni kezd)
1.1.5
Készítse el a következő áramgenerátort is. Előzetesen számítsa ki a forrásáramot, és Rtmax -ot is. Hasonlítsa össze a számított és mért értékeket.
3k
Rt
20 V
ZPD 6.2 3k
1.2. ábra
3
2.
JFET karaktarisztika felvétele és JFET erősítő fokozat vizsgálata
A mérésre való felkészülés során végezzük el a következő feladatokat: 2.1.1
Számítsa ki és rajzolja meg a BF 244 /A NJFET transzfer karakterisztikáját, ha UGSoff = -5 V és IDSS= 6 mA. Szerkessze meg és adja meg a FET meredekségét.
2.1.2
Méretezze a 2.1 ábrán látható erősítőfokozat ellenállásait úgy hogy IDSmp=3 mA UDS értékét úgy állítsa be hogy a legnagyobb kivezérlést biztosítsa Ut= 20 V mellett. Rajzoljon feszültség térképet, és jelölje be az EL-KO polaritását.
2.1.3
Határozza meg a 2.1 ábrán látható erősítőfokozat Au, rbe, rki sávközépi értékeit .
RD 100 nF
20 V Rg
47 uF
1M
~
RS
2.1 ábra
4
Mérési feladatok:
2.2.1
Mérje ki és ábrázolja a rendelkezésére álló BF 244 A típusú NJFET IDS-UGS (transzfer) karakterisztikáját A méréshez az alábbi kapcsolási rajzot használja:
IDS
15 V UGS= 0-5 V
2.2 ábra 2.2.2
Építse meg a 2.1 ábra kapcsolási rajzát. A felvett karakterisztikából határozza meg a 3mA- es munkaponti IDS hez tartozó UGS feszültséget előállító RS ellenállás értéket (hasonlítsa össze a HF. ben kiszámított értékkel), RD legyen a HF. ben kiszámított érték.
2.2.3
Vegye fel a feszültségtérképet, ellenőrizze IDS értékét.
2.2.4
Vizsgálja az erősítőfokozatot egy sávközépi frekvencián. (Győződjék meg fázisszög méréssel hogy a választott fr. valóban sávközépi e). Mérje és rajzolja le a jellegzetes hullámformákat (ube, uki, uG0, uD0, uS0) . A mért jelek ismeretében számítsa ki Au értékét és hasonlítsa össze a HF. ben kapott értékkel.
2.2.5
Oszcilloszkóp segítségével mérje meg az áramkör transzfer karakterisztikáját. Az ábrát rögzítse jegyzőkönyvbe. Adja meg ubemax pp és ukimax pp értékét a lineáris tartományban. Határozza meg továbbá Au értékét.
2.2.6
Állapítsa meg a fokozat határfrekvenciáit.
5
3.
FET bemenetű invertáló erősítő vizsgálata.
A mérésre való felkészülés során végezzük el a következő feladatokat:
3.1.1
Internetről töltse le és tanulmányozza az LF 356 típusú integrált áramkör adatlapját. Jegyezze fel a feltűnően kicsi bias és offszet áramokat és az egyes kivezetések sorszámát
3.1.2
Számítsa ki a 3.1 ábra Au, rbe és ff jellemzőit.
Mérési feladatok: A FET bemenetű erősítők nagy bemenőellenállással rendelkeznek. Hogy ez a kedvező tulajdonságuk kihasználható maradjon az erősítést beállító ellenálláshálózat elemeinek is MΩ nagyságrendűeknek kell lenniük.
3.2.1
Az alábbi elrendezéssel győződjék meg arról hogy a műveleti erősítő hibátlan e. Az eszköz akkor megfelelő ha a vizsgált áramkör kimeneti offszet feszültsége néhány mV.
+
Uki offszet
6 3.2.2 Valósítsa meg a 3.1 ábra áramkörét, és mérje meg a fokozat Au, rbe, ff , Uki offszet értékeit. Hasonlítsa össze a számított és mért értékeket. Mérje meg továbbá a fokozat transzfer karakterisztikáját.
3.9MΩ 1MΩ
-
~
+
Uki
3.1 ábra
Ellenőrző kérdések 1. Rajzoljon egy bip. tranzisztorral kivitelezett áramgenerátort.Adjon magyarázatot arra hogy miért működik az adott áramkör áramgenerátorként. Hogyan számítja ki a generátor áramát. 2. Hogyan tudja kiszámolni rki értékét. 3. Hogyan tudja megmérni rki értékét. 4. Rajzoljon NJFET illetve NMOS eszközzel megvalósított FS és FD erősítőt. 5. Hogyan állítja be a munkapontot NJFET illetve NMOS eszköz használata során. Egy illetve osztott tápfeszültség esetén. (Elvi rajz, indoklás) 6. Keresse meg (Internet ) a BF 245 B típusú NJFET adatlapját és azon adja meg a következő adatokat: UGS off szórása, IDSS szórása, az eszköz meredeksége (adott munkapontban), a kimeneti ellenállás ( adott munkapontban), az eszköz jellemző kapacitásait, és az eszköz hőmérséklet függését( adott munkapontban) .
7 7. DC erősítők esetében definiálja az Ube offszet valamint az Uki offszet fogalmát. 8. Rajzoljon egy műveleti erősítővel felépített invertáló erősítőt. (Rbe= 1 MΩ , Au= 3.9 , mekkora Ukioffszet, ha Ube offszet=3 mV). 9. Katalógus alapján határozza meg a fenti erősítő ff értékét, ha a műv erősítő típusa: LF 156. 10. Definiálja meg IBIAS fogalmát. 11. Definiálja IOFFSZET fogalmát.
8
