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, 215-235,238,240-241,243,246,248,250-253,259-262,269-271. 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 A u, r be, f határ, 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 R E = 3 kω U t1 = 15 V U t2 = 5 V R t U t1 U t2 R e 1.1 ábra a/ Rajzolja be az R t ellenálláson folyó forrásáram irányát. b/ Határozza meg a forrásáram nagyságát valamint adja meg a jellegzetes pontok feszültségeit c/ Határozza meg a (ΔI forrás / I forrás ) / ΔT értéket miközben a tranzisztor hőmérséklete 50 o C al növekszik. d/ Határozza meg R tmax értékét. Állapítsa meg hogy a legkedvezőtlenebb terhelés esetét (R t = 0 )elviseli e a tranzisztor? (U t1 = 15 V ) e/ Számítsa ki az áramgenerátor r ki értékét. Számítsa ki mekkora statikus ellenállást képvisel a fenti áramgenerátor? 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. r ki = ΔU Rt / ΔI Rt A mért eredményt hasonlítsa össze a HF ben kiszámolt eredménnyel. 1.1.4 Mérje meg R tmax 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 R tmax -ot is. Hasonlítsa össze a számított és mért értékeket. 3 k R t 20 V ZPD 6.2 3 k 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 U GSoff = -5 V és I DSS = 6 ma. Szerkessze meg és adja meg a FET meredekségét. 2.1.2 Méretezze a 2.1 ábrán látható erősítőfokozat ellenállásait úgy hogy I DSmp =3 ma U DS értékét úgy állítsa be hogy a legnagyobb kivezérlést biztosítsa U t = 20 V mellett. Rajzoljon feszültség térképet, és jelölje be az EL-KO polaritását. 2.1.3 Határozza meg a 2.1 ábrán látható erősítőfokozat A u, r be, r ki sávközépi értékeit. 100 nf R D ~ Rg 1M R S 47 uf 20 V 2.1 ábra 4
Mérési feladatok: 2.2.1 Mérje ki és ábrázolja a rendelkezésére álló BF 244 A típusú NJFET I DS -U GS (transzfer) karakterisztikáját A méréshez az alábbi kapcsolási rajzot használja: I DS U GS = 0-5 V 15 V 2.2 ábra 2.2.2 Építse meg a 2.1 ábra kapcsolási rajzát. A felvett karakterisztikából határozza meg a 3mA- es munkaponti I DS hez tartozó U GS feszültséget előállító R S ellenállás értéket (hasonlítsa össze a HF. ben kiszámított értékkel), R D legyen a HF. ben kiszámított érték. 2.2.3 Vegye fel a feszültségtérképet, ellenőrizze I DS 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 (u be, u ki, u G0, u D0, u S0 ). A mért jelek ismeretében számítsa ki A u 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 u bemax pp és u kimax pp értékét a lineáris tartományban. Határozza meg továbbá A u 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 A u, r be és f f 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. - + U ki offszet
6 3.2.2 Valósítsa meg a 3.1 ábra áramkörét, és mérje meg a fokozat A u, r be, f f, U ki offszet értékeit. Hasonlítsa össze a számított és mért értékeket. Mérje meg továbbá a fokozat transzfer karakterisztikáját. 3.9MΩ 1MΩ ~ - + U ki 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 r ki értékét. 3. Hogyan tudja megmérni r ki értékét. 4. Rajzoljon NJFET illetve NMOS eszközzel megvalósított F S és F D 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: U GS off szórása, I DSS szórása, az eszköz meredeksége (adott munkapontban), a kimeneti ellenállás ( adott munkapontban), az eszköz jellemző kapacitásait, és az eszköz hőmérséklet függését( adott munkapontban).
7. DC erősítők esetében definiálja az U be offszet valamint az U ki offszet fogalmát. 8. Rajzoljon egy műveleti erősítővel felépített invertáló erősítőt. (R be = 1 MΩ, A u = 3.9, mekkora U kioffszet, ha Ube offszet =3 mv). 9. Katalógus alapján határozza meg a fenti erősítő f f értékét, ha a műv erősítő típusa: LF 156. 10. Definiálja meg I BIAS fogalmát. 11. Definiálja I OFFSZET fogalmát. 7
8