KATEDRA ELEKTRONIKI AGH L A B O R A T O R I U M ELEMENTY ELEKTRONICZNE ŹRÓDŁA PRĄDOWE REV. 1.0

Transkrypt

1 KATEDA ELEKTONK AGH L A B O A T O U M ELEMENTY ELEKTONCZNE ŹÓDŁA PĄDOWE EV..0

2 . CEL ĆWCZENA Celem ćwiczenia jest praktyczna weryfikacja działania kilku rodzajów źródeł prądowych zbudowanych w oparciu o tranzystory bipolarne. 2. WYKOZYSTYWANE MODELE ELEMENTY W trakcie ćwiczenia wykorzystane zostaną: - płyta prototypowa N ELVS Prototyping Board (ELVS) połączona z komputerem PC, - wirtualne przyrządy pomiarowe: - Virtual nstruments (V): - Two-Wire Current-Voltage Analyzer (2-Wire) - Digital Multimeter (DMM), - Variable Power Supplies (VPS) - zestaw elementów przedstawionych w Tabeli. ezystory Tabela. Wartości elementów niezbędnych do wykonania ćwiczenia 2x2kΩ, 4.7kΩ, 6.2kΩ, kω, 43kΩ, 62kΩ Tranzystor 4xBFP59 3. PZYGOTOWANE KONSPEKTU 3.. Wyszukaj w katalogach, zidentyfikuj i przerysuj do konspektu rozkład wyprowadzeń tranzystora bipolarnego BFP Spróbuj przeprowadzić analizę jakościową źródła prądowego przedstawionego na rysunku w E -U EE ys. 3.. Podstawowe źródło prądowe zbudowane w oparciu o jeden tranzystor. -U EE KATEDA ELEKTONK AGH

3 3.3. Spróbuj wyprowadzić wzór (3.) określający wartość prądu źródła. Podczas wyprowadzania wzoru należy pominąć znaczenie prądu bazy tranzystora. (3.) 3.4. * Spróbuj wyprowadzić wzór (3.2) określający rezystancję wewnętrzną źródła w. Zamiast tranzystora należy wykorzystać jego zastępczy schemat małosygnałowy ( B = 2 ). = w E r E be ( r ) be + B + rce + g m E + rbe + B (3.2) * - zadanie ponad obowiązkowe 3.5. Spróbuj wyprowadzić wzór (3.3) określający wartość prądu lustra prądowego przedstawionego na rysunku 3.2. Zauważ, że napięcia U BE =U BE2, ponadto tranzystor pracuje w połączeniu diodowym (U CE -U BE ). +U CC T 2 ys Podstawowe lustro prądowe. = C 2 U = CC U BE (3.3) 3.6. Spróbuj wyprowadzić wzór (3.4) określający wartość prądu lustra prądowego Wilsona przedstawionego na rysunku 3.3. Zauważ, że napięcie U CE =U BE +U BE2. = C3 U = CC 2U BE (3.4) KATEDA ELEKTONK AGH

4 +U CC T 3 T 2 ys Lustro prądowe Wilsona. 4. PZEBEG ĆWCZENA 4.. Połącz elementy według schematu z rys. 3.: BFP59, =43kΩ, 2 = 62kΩ, E =2kΩ, -U EE =-VPS=-2V. Zamiast rezystora (usunięty z obwodu), w punkcie X podłącz DUT+, natomiast do GOUND podłącz DUT-. Uruchom 2-Wire Analyzer, przyjmij zakres zmian wartości napięcia od 0 do +0V z krokiem co +0,05V, ustaw ograniczenie prądowe na +20mA. Dla zadanych ustawień przeprowadź pomiar charakterystyki źródła prądowego =f(u). Następnie dla zmienionych wartości rezystora E na 4.7kΩ, i kolejno na kω, zdejmij charakterystyki =f(u) źródła prądowego. Zapisz wyniki korzystając z opcji log Dla połączonego schematu z rys. 3. w wariancie E =2kΩ, zamiast 2-Wire Analyzer, miedzy punkty X i GOUND podłącz szeregowo połączony amperomierz (DMM) i rezystor obciążenia =2kΩ, a następnej kolejności =kω. Zmierz w obydwu przypadkach prąd źródła Połącz elementy według schematu z rys. 3.2: BFP59, =kω, +U CC =+VPS=+2V. Zamiast rezystora (usunięty z obwodu), w punkcie X podłącz DUT+, natomiast do GOUND podłącz DUT-. Uruchom 2-Wire Analyzer, przyjmij zakres zmian wartości napięcia od 0 do +2V z krokiem co +0,05V, ustaw ograniczenie prądowe na +20mA. Dla zadanych ustawień przeprowadź pomiar charakterystyki lustra prądowego =f(u). Następnie zmień wartość wartości rezystora na =4.7kΩ i powtórz pomiary. Zapisz wyniki korzystając z opcji log Połącz elementy według schematu z rys. 3.3: BFP59, =kω, +U CC =+VPS=+2V. Zamiast rezystora (usunięty z obwodu) w punkcie X podłącz DUT+, natomiast do GOUND podłącz DUT-. Uruchom 2-Wire Analyzer, przyjmij zakres zmian wartości napięcia od 0 do +2V z krokiem co +0,05V, ustaw ograniczenie prądowe na +20mA. Dla zadanych ustawień przeprowadź pomiar charakterystyki lustra prądowego =f(u). Następnie zmień wartość wartości rezystora na =4.7kΩ i powtórz pomiary. Zapisz wyniki korzystając z opcji log. KATEDA ELEKTONK AGH

5 5. OPACOWANE DANYCH POMAOWYCH 5.. Narysuj charakterystyki źródła prądowego =f(u) z punktu 4., dla poszczególnych wartości rezystora E. Czy wartości prądu zgadzają się z teoretycznie wyznaczonymi według wzoru 3.? w źródła prądowego. Zakładając, że napięcie Early ego tranzystora U A =200V, β=00, wyznacz parametry małosygnałowe dla E =2kΩ, w punkcie pracy (U CE =5V, C =), a następnie wyznacz teoretyczną wartość w według wzoru 3.2, - jak wyglądałaby charakterystyka =f(u) ekstrapolowana w kierunku napięć ujemnych, tzn. gdybyśmy zmieniali napięcie U od -0V do +0V, zamiast od 0V d0 +0V. ozpatrz ten przypadek tylko dla E =2kΩ, 5.2. Wyjaśnij dlaczego w punkcie 4.2 otrzymano różne wartości prądu w przypadku =2kΩ i =kω. Dlaczego w drugim przypadku źródło prądowe nie spełnia swojej funkcji? Jaka jest wartość progowa rezystora, powyżej której źródło przestaje dostarczać stały prąd? 5.3. Narysuj charakterystyki źródła prądowego =f(u) z punktu 4.3, dla poszczególnych wartości rezystora. Czy wartości prądu zgadzają się z teoretycznie wyznaczonymi według wzoru 3.3? w źródła prądowego, - jaka byłaby wartość progowa rezystora, powyżej której lustro prądowe przestaje dostarczać stały prąd? 5.4. Narysuj charakterystyki źródła prądowego =f(u) z punktu 4.4, dla poszczególnych wartości rezystora. Czy wartości prądu zgadzają się z teoretycznie wyznaczonymi według wzoru 3.4? w źródła prądowego, - jaka byłaby wartość progowa rezystora, powyżej której lustro prądowe przestaje dostarczać stały prąd? 5.5. Spróbuj porównać wyznaczone graficznie w dla poszczególnych rodzajów źródeł prądowych. 6. LTEATUA [] Wykład (. Brzozowski, P. Dziurdzia) [2] S. Kuta, Elektronika Tom KATEDA ELEKTONK AGH