Název: Tranzistorový zesilovač – praktické zapojení, měření zesílení Autor: Mgr. Petr Majer Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět (mezipředmětové vztahy) : Fyzika Tematický celek: Elektřina a magnetismus Ročník: 4. (2. ročník vyššího gymnázia) Popis - stručná anotace: Žák zapojí tranzistorový zesilovač a změří jeho zesílení.
Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech ‒ inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.
Výukové materiály Pomůcky Měřící systém, voltmetry, tranzistor, kondenzátory, rezistory, zdroj napětí, generátor. Teorie Bipolární tranzistor je základní polovodičová součástka, která obsahuje dva PN přechody. Tranzistor má tři elektrody, a to bázi (slouží k řízení tranzistoru), kolektor a emitor. Tyto přechody jsou od sebe odděleny tenkou vrstvou polovodiče. Výsledná struktura PNP a NPN tranzistoru vypadá takto:
Obr. 1: Struktura PNP a NPN tranzistoru Schematické značky
Obr. 2: Schematické značky: PNP tranzistoru
NPN tranzistoru
Tranzistor se používá jako zesilovač signálu nebo jako spínač. Je též součástí mnoha jiných zařízení. Na obr. 3 je schéma tranzistoru zapojeného jako jednostupňový zesilovač se společným emitorem.
UN
UBE
UCE Obr. 3 Jednostupňový tranzistorový zesilovač.
Postup práce 1. Zapojíme tranzistor dle schématu. (Lze použít i jiné hodnoty součástek dle konkrétního tranzistoru.)
2. Nastavíme napájecí napětí UN (okolo 4,5V) a pomocí potenciometru nastavíme pracovní bod tranzistoru. 3. Na generátoru G nastavíme sinusový průběh. (velikost amplitudy okolo 0,1V) 4. Na voltmetru V1 odečteme velikost napětí UBE a na voltmetru V2 odečteme hodnotu UCE 5. Určete poměr zesílení pomocí výpočtu: UCE / UBE . 6. Graficky zaznamenejte časový průběh vstupního a výstupního napětí.
Výsledky Typ tranzistoru: Hodnoty a údaje udávané výrobcem: UCE = 0,050 V UBE = 0,016 V UCE / UBE = 3
Zesílení použitého tranzistoru je v tomto případě velmi malé.
Grafy
Další aplikace, možnosti, rozšíření, zajímavosti Práci je možné rozšířit o měření zesilovače zapojeného se společným kolektorem, případně se společnou bází. Dále je možné ukázat různé aplikace tranzistoru – jako zesilovač, jako spínač, Darlingtonovo zapojení na detekci malých proudů … Literatura D. Halliday, R. Resnick, J. Walker – Fyzika, Vysoké učení technické v Brně – Nakladatelství PROMETHEUS Praha, 2000
Pracovní list žáka
Tranzistorový zesilovač – praktické zapojení, měření zesílení Laboratorní práce č.:
Vypracoval:
Třída, školní rok:
Spolupracovali:
Pomůcky (seznam potřebného materiálu) Měřící systém, voltmetry, tranzistor, kondenzátory, rezistory, zdroj napětí, generátor. Teorie Bipolární tranzistor je základní polovodičová součástka, která obsahuje dva PN přechody. Tranzistor má tři elektrody, a to bázi (slouží k řízení tranzistoru), kolektor a emitor. Tyto přechody jsou od sebe odděleny tenkou vrstvou polovodiče. Výsledná struktura PNP a NPN tranzistoru vypadá takto:
Obr. 1: Struktura PNP a NPN tranzistoru Schematické značky
Obr. 2: Schematické značky: PNP tranzistoru
NPN tranzistoru
Tranzistor se používá jako zesilovač signálu nebo jako spínač. Je též součástí mnoha jiných zařízení. Na obr. 3 je schéma tranzistoru zapojeného jako jednostupňový zesilovač se společným emitorem.
UN UCE
UBE
Obr. 3 Jednostupňový tranzistorový zesilovač. Postup práce 1. Zapojíme tranzistor dle schématu.
2. Nastavíme napájecí napětí UN (okolo 4,5V) a pomocí potenciometru nastavíme pracovní bod tranzistoru. 3. Na generátoru G nastavíme sinusový průběh. (velikost amplitudy okolo 0,1V) 4. Na voltmetru V1 odečteme velikost napětí UBE a na voltmetru V2 odečteme hodnotu UCE 5. Určete poměr zesílení pomocí výpočtu: UCE / UBE . 6. Graficky zaznamenejte časový průběh vstupního a výstupního napětí. Výsledky Typ tranzistoru: Hodnoty a údaje udávané výrobcem:
UCE =
V
UBE =
V
UCE / UBE =
Grafy
Závěr
