LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Ćwiczenie - 3

Tranzystor polowy i jego układy pracy

Spis treści

1

Cel ćwiczenia

1

2

Przebieg ćwiczenia

2

2.1

Wyznaczanie charakterystyk statycznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.1.1

Charakterystyka przejściowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.1.2

Charakterystyka wyjściowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.2

Badanie tranzystora polowego w układzie WS . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.2.1

Wyznaczenie charakterystyki U

wy

= f (U

we

) wzmacniacza w układzie WS

4

2.2.2

Wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza WS . . . .

5

2.3

Badanie tranzystora polowego w układzie WD . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.3.1

Wyznaczenie charakterystyki U

wy

= f (U

we

) wzmacniacza w układzie WD

6

2.3.2

Wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza WD . . .

7

3

Sprawozdanie

8

4

Niezbędne wyposażenie

8

Protokół

9

Wyniki pomiarów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1

Cel ćwiczenia

• Poznanie właściwości tranzystora polowego.

• Zbudowanie i zbadanie wzmacniaczy tranzystorowych w układzie wspólny dren i wspólne

źródło.

1

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2

Przebieg ćwiczenia

W celu wykonania pomiarów wykorzystać płytkę E3.

2.1

Wyznaczanie charakterystyk statycznych

2.1.1

Charakterystyka przejściowa

Połączyć układ jak na rysunku 1. Na kanale pierwszym ustawić ograniczenie prądu na
I

CH1max

= 200mA a na kanale drugim I

CH2max

= 100mA. Na kanale pierwszym zasilacza

ustawić napięcie U

CH1

= 0V a na kanale drugim napięcie U

CH2

= 3, 5V .

Zmieniając napięcie U

GS

∈ (2V ; 3V ) wyznaczyć dwie charakterystyki przejściowe I

D

= f (U

GS

)

przy

• U

DS1

= 2V = const,

• U

DS2

= 3V = const,

W celu wykonania pojedynczego punktu pomiarowego ustawić napięcie U

GS

a następnie

zmieniając napięcie na kanale pierwszym zasilacza ustawić napięcie U

DS

na wybranej stałej

wartości.

UWAGA! - nie przekraczać: w trakcie wykonywania pomiarów nie przekraczać prądu

I

Dmax

= 75mA.

BS170

R

D

=100Ω

I

D

A

U

CH1

mA APPA 207

V

APPA

62

S

D

G

V

APPA

62

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

DS

U

GS

Rysunek 1: Układ pomiarowy

Wyniki zapisać w tabeli 1.

2

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2.1.2

Charakterystyka wyjściowa

W układzie poprzedniego punku (rysunek 1) wyznaczyć charakterystykę wyjściową. Na kanale
pierwszym ustawić ograniczenie prądu na I

CH1max

= 200mA a na kanale drugim

I

CH2max

= 100mA. Na kanale pierwszym zasilacza ustawić napięcie U

CH1

= 0V a na kanale

drugim napięcie U

CH2

= 4V . Dla stałego napięcia U

GS

, zmieniając napięcie na kanale pier-

wszym zmierzyć prąd drenu I

D

i napięcie dren-źródło U

DS

. Wykonać 3 charakterystyki dla

następujących napięć U

GS

:

• U

GS1

= 2, 5V ,

• U

GS2

= 2, 75V ,

• U

GS3

= 3V ,

UWAGA! - przed zwiększeniem napięcia U

GS

ustawić na kanale pierwszym napięcie

U

CH1

= 0V .

UWAGA! - nie przekraczać: na drenie nie przekraczać napięcia

i

.:

• U

DSmax

= 15V dla U

GS1

= 2, 5V ,

• U

DSmax

= 6V dla U

GS2

= 2, 75V ,

• U

DSmax

= 3, 5V dla U

GS3

= 3V .

Wyniki zapisać w tabeli 2.

i

Ograniczenia wynikają z maksymalnej dopuszczalnej mocy strat na tranzystorze, przekroczenie tej

wartości powoduje uszkodzenie tranzystora.

3

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2.2

Badanie tranzystora polowego w układzie WS

2.2.1

Wyznaczenie charakterystyki U

wy

= f (U

we

) wzmacniacza w układzie WS

Połączyć układ jak na rysunku 2. Na kanale pierwszym zasilacza ustawić napięcie zasilania
U

CH1

= 15V a na kanale drugim U

CH1

= 5V .

Ograniczenie prądu ustawić na I

CH1max

= I

CH2max

= 100mA.

Zmieniając napięcie wejściowe U

we

za pomocą potencjometru w zakresie U

we

∈ (0V ; 3, 5V )

zmierzyć napięcie na wyjściu U

wy

. Wyniki zapisać w tabeli 3.

R

S

=200Ω

BS170

R

D

=3kΩ

U

+15

V

APPA

62

S

D

G

V

APPA

207

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

+5

U

+15

U

wy

U

we

Rysunek 2: Układ pomiarowy

4

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2.2.2

Wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza WS

Połączyć układ jak na rysunku 3. Na podstawie wyników z poprzedniego punktu dobrać rezys-
tory R

1

i R

2

tak aby przy braku napięcia wejściowego napięcie na drenie wynosiło ok. 7, 5V .

Na wejście układu podać przebieg sinusoidalny. Zarejestrować przebiegi napięcia na wejściu i
wyjściu dla różnych amplitud sygnału wejściowego.

R

S

=200Ω

BS170

R

D

=3kΩ

U

+15

= 15V

C

2

= 100nF

R

1

R

2

C

1

= 100nF

u

wy

(t)

u

we

(t)

generator

NDN

OUT

oscyloskop

Tektronix

CH1 CH2

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

+15

Rysunek 3: Układ pomiarowy

Wyznaczyć charakterystykę amplitudową i fazową wzmacniacza WS. Na wejście układu po-

dać przebieg sinusoidalny o amplitudzie U

we

≤ 0.5V , pomiary wykonać dla sygnałów o częs-

totliwości z zakresu od 0, 01kHz do 1M Hz. Obliczyć A =

U

wy

U

we

, A

dB

= 20 log

U

wy

U

we

oraz ϕ.

Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 6.

5

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2.3

Badanie tranzystora polowego w układzie WD

2.3.1

Wyznaczenie charakterystyki U

wy

= f (U

we

) wzmacniacza w układzie WD

Połączyć układ jak na rysunku 4. Na kanale pierwszym zasilacza (CH1) ustawić napięcie za-
silania U

+15

= 15V oraz ograniczenie prądu na I

CH1max

= 100mA. Zmieniając napięcie

wejściowe U

we

za pomocą potencjometru w zakresie U

we

∈ (0V ; 15V ) zmierzyć napięcie na

wyjściu U

wy

. Wyniki zapisać w tabeli 5.

R

S

=10kΩ

BS170

U

+15

V

APPA

V

APPA

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

+15

U

wy

U

we

Rysunek 4: Układ pomiarowy

6

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

2.3.2

Wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza WD

Połączyć układ jak na rysunku 5. Na podstawie wyników z poprzedniego punktu dobrać rezys-
tory R

1

i R

2

tak aby przy braku napięcia na źródle wynosiło ok. 7, 5V . Na wejście układu

podać przebieg sinusoidalny. Zarejestrować przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu dla różnych
amplitud sygnału wejściowego.

BS170

U

+15

= 15V

C

2

=100nF

R

S

=10kΩ

R

1

R

2

C

1

=100nF

u

wy

(t)

u

we

(t)

generator

NDN

OUT

oscyloskop

Tektronix

CH1 CH2

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

+15

Rysunek 5: Układ pomiarowy

Wyznaczyć charakterystykę amplitudową i fazową wzmacniacza WD. Na wejście układu po-

dać przebieg sinusoidalny o amplitudzie U

we

≤ 6V , pomiary wykonać dla sygnałów o częs-

totliwości z zakresu od 0, 01kHz do 1M Hz. Obliczyć A =

U

wy

U

we

, A

dB

= 20 log

U

wy

U

we

oraz ϕ.

Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 6.

7

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

3

Sprawozdanie

4.1 Charakterystyki statyczne

Wykreślić i zinterpretować charakterystyki statyczne tranzystora polowego.

4.2 Tranzystor polowy układzie WS i WD

4.2.1 Wykreślić i zinterpretować charakterystyki U

wy

= f (U

we

) oraz częstotliwościowe w

układzie WS i WD.

4.2.2 Zamieścić oraz zinterpretować wybrane przebiegi uzyskane z oscyloskopu.

4.2.3 Porównać układ WS i WD.

4

Niezbędne wyposażenie

• kalkulator naukowy

• pendrive

• protokół

Literatura

[1] Schenk Christoph Tietze Ulrich. Układy Półprzewodnikowe.

[2] Paul Horowitz Winfield Hill. Sztuka elektroniki cz.I.

[2, 1]

8

ĆWICZENIE - 2

GRUPA:

ooooooooo

DATA:

Protokół

Wyniki pomiarów

Tabela 1: Charakterystyki przejściowe

U

DS1

=

U

GS

[µA]

I

D

[mA]

ooooooooo

ooooooooo

U

DS2

=

U

GS

[µA]

I

D

[mA]

ooooooooo

ooooooooo

Tabela 2: Charakterystyki wyjściowe

U

GS1

= . . .

U

DS

[V ]

I

D

[mA]

ooooooooo

ooooooooo

U

GS2

= . . .

U

DS

[V ]

I

D

[mA]

ooooooooo

ooooooooo

U

GS3

= . . .

U

DS

[V ]

I

D

[mA]

ooooooooo

ooooooooo

ooooooooo

ĆWICZENIE - 2

GRUPA:

ooooooooo

DATA:

Tabela 3: Charakterystyka U

wy

= f (U

we

), układ WS

Wyniki pomiarów

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Wyniki pomiarów

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Tabela 4: Charakterystyka amplitudowa układu WS

Wyniki pomiarów

Wyniki obliczeń

f [kHz]

2U

we

[V ]

2U

wy

[V ]

∆t[ms]

A[−]

A

dB

[dB]

ϕ[

◦

]

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

ooooooooo

ĆWICZENIE - 2

GRUPA:

ooooooooo

DATA:

Tabela 5: Charakterystyka U

wy

= f (U

we

), układ WD

Wyniki pomiarów

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Wyniki pomiarów

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Tabela 6: Charakterystyka amplitudowa układu WD

Wyniki pomiarów

Wyniki obliczeń

f [kHz]

2U

we

[V ]

2U

wy

[V ]

∆t[ms]

A[−]

A

dB

[dB]

ϕ[

◦

]

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

ooooooooo