Tranzystor impulsowy. - Zespół Układów Elektronicznych

Tranzystory w pracy impulsowej
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości impulsowych tranzystorów. Wyniki pomiarów
parametrów impulsowych tranzystora będą porównane z parametrami obliczonymi. Na
podstawie pomiarów możliwa będzie ocena przydatności tranzystora do pracy impulsowej
oraz czynników wpływających na szybkości działania układu w zależności od typu
tranzystora i parametrów układu.
2. Opis układu badanego.
Schemat i płytkę badanego układu przedstawiono w Dodatku (Rys. 1 i 2). Układ składa się z
dwóch stopni tranzystorowych w konfiguracji wspólnego emitera. Każdy ze stopni odwraca
fazę sygnału na swoim wejściu. W rezultacie sygnał wyjściowy drugiego stopnia ma tą samą
fazę (wartość logiczną), co sygnał na wejściu pierwszego stopnia. Zastosowanie zwor
umożliwia wybór konfiguracji układu i wartości rezystorów układu sterującego i
obciążającego tranzystor T1
3. Przygotowanie.
Szacowany czas przygotowania do zajęć wynosi 2 do 6 godzin.
3.1.
Literatura
[1] Materiały Laboratorium i Wykładów Zespołu Układów Elektronicznych.
[2] U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa, 2009, s. 74-80, 218227, 625-828.
[3] S. Kuta, Elementy i układy elektroniczne, AGH, 2000, s. 219-223 (tom 1), 163-182 (tom
2).
3.2.
1.
2.
3.
4.
5.
Pytania kontrolne
Co to jest:
a. Czas opóźnienia,
b. Czas opadania,
c. Czas magazynowania,
d. Czas narastania ?
Od czego zależą parametry wymienione w pytaniu 1 ?
Modele tranzystora bipolarnego i unipolarnego dla dużych sygnałów.
Twierdzenia: Millera. [2] – s.332.
Co to jest dzielnik rezystancyjny skompensowany.
3.3.
Przygotowanie do zajęć
1. Dla zadanego na Rys. 1 układu obliczyć i wykreślić odpowiedź na pobudzenie o skoku
jednostkowy o napięciu Uin = 5V.
2. Zaproponować procedurę oszacowania pojemności z wykresu obliczonej odpowiedzi
impulsowej – odpowiedź na impuls jednostkowy obserwowana będzie na oscyloskopie, a
z niej należy wywnioskować, jaka jest wartość pojemności przy znanych wartościach
rezystancji.
1
Rys.1. Schemat zastępczy wejścia badanego układu.
3. Przeprowadzić symulację komputerową układu z Rys. 1 przy pobudzeniu skokiem
jednostkowym o amplitudzie Uin = 5V, dla R1=2k, R2=3k, i Cin = 100p oraz R1=20k,
R2=30k, i Cin = 1n
4. Przeprowadzić symulację komputerową badanego układu z Rys.2przy pobudzeniu
impulsem prostokątnym o amplitudzie Uin = 5V i czasie trwania T = 10us.
5. Nie wykonanie powyższych trzech punktów może być powodem niedopuszczenia do
wykonania ćwiczenia.
4. Przebieg ćwiczenia
1. Zestawić układ pomiarowy z tranzystorami bipolarnymi (np. BC527) podłączając
zasilanie 5V; na wejście układu podłączyć generator przebiegu prostokątnego o
napięciu +/- 5V i częstotliwości ok. 50kHz; używając sond oscyloskopowych z
tłumieniem 10, obserwować na oscyloskopie zarówno przebieg wejściowy jak i
wyjściowy.
2. Obserwować na oscyloskopie zarówno przebieg wejściowy jak i na wejściu
pierwszego tranzystora – zmierzyć td, tf, ts, tr dla różnych wartości rezystancji
(R6,R7,R8) oraz przy załączeniu pojemności Cf i Cd; wyniki umieścić w tabeli Tab.1.
Dla jednego przypadku wydrukować przebieg z oscyloskopu.
3. Obserwować na oscyloskopie zarówno przebieg wejściowy jak i na wyjściu
pierwszego tranzystora – zmierzyć td, tf, ts, tr dla różnych wartości rezystancji
(R6,R7,R8, R1, R2,R3) oraz przy załączeniu pojemności Cf, Cd, Cs i R5; wyniki
umieścić w tabeli Tab.2. Dla jednego przypadku wydrukować przebieg z oscyloskopu.
4. Obserwować na oscyloskopie zarówno przebieg wejściowy jak i na wyjściu
drugiego tranzystora – zmierzyć td, tf, ts, tr dla różnych wartości rezystancji
(R6,R7,R8 R1, R2,R3) oraz przy załączeniu pojemności Cf, Cd, Cs i R5; wyniki
umieścić w tabeli Tab.3. Dla jednego przypadku wydrukować przebieg z oscyloskopu.
Zwiększając częstotliwość przebiegu określić, dla jakiej częstotliwości układ przenosi
impulsy.
5. Punkty 2 do 4 powtórzyć dla tranzystorów MOS (np. 2N700 lub BS107).
6. Punkty 2 do 4 powtórzyć dla tranzystorów impulsowych (np. 2N2369).
7. Uzupełnić tabele o wnioski.
8. Sprawozdanie zawierać powinno:
• Wykonane zadania z punktu 3.3,
• Wypełnione tabele pomiarowe z wnioskami.
5. Dodatki:
Tabela 1, 2, 3. Tabele wyników pomiarowych.
Rys.2. Schemat ideowy wzmacniacza tranzystorowego.
Rys.3 Schemat montażowy wzmacniacza.
2
Tabela 1. Impulsu na wejściu tranzystora T1 tranzystor BJT/MOSFET typu……………….
Warunki pomiaru
td
tr
ts
tf
Wnioski i oszacowanie pojemności wejściowej tranzystora
R6
Wydrukować przebiegi z oscyloskopu.
R7
R8
R7, Cf
R7, Cd
3
Tabela 2. Impulsu na wyjściu tranzystora T1 tranzystor BJT/MOSFET typu……………….
Warunki pomiaru
td
tr
ts
tf
Wnioski
R7, R1
Wydrukować przebiegi z oscyloskopu.
R7, R2
R7, R3
R6, R2
R7, R2
R8, R2
R7, Cf
R7, Cd
R7, R2, Cs
R7, R2, R5
4
Tabela 2. Impulsu na wyjściu tranzystora T2 tranzystor BJT/MOSFET typu……………….
Warunki pomiaru
td
tr
ts
tf
FMAX
Wnioski
R7, R1
Wydrukować przebiegi z oscyloskopu
R7, R2
R7, R3
R6, R2
R7, R2
R8, R2
R7, Cf
R7, Cd
R7, R2, Cs
R7, R2, R5
5
ZAS
Vcc
1
2
R1
1k
C2
100n
R2
5k1
R3
22k
R4
1k
C3
47u
J1
Jumper
J2
Jumper
J3
Jumper
WY
1
2
Cf
J10
J4
220p
Jumper
J5
WE
2
1
R6
J6
1k
Jumper
J7
5k1
Jumper
R8
J8
22k
Jumper
R5
Jumper
J11
Jumper
R7
Cd
10p
2k
Cs
10p
D1
BAT43
T1
J9
Jumper
Jumper
Rys.2 Schemat ideowy wzmacniacza tranzystorowego.
6
T2
0
2
1
1
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
0
1
1
2
1
2
1
1
1
2
2
1
1
2
1
2
2
2
1
1
1
2
2
2
2
C
1
C
B
1
2
1
2
2
E
1
B
1
E
1
2
1
2
1
2
0
Rys 3. Schemat montażowy wzmacniacza.
7
2