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La15-ww6

Transistor - Beschleunigungsschaltungen

Aufgabenstellung

· Dimensionierung einer Transistorschaltung für eine ohmsche Last, Dimensionierung der Beschleunigerschaltungen.

· Messung von t_pd, t_r, t_st und t_f bei Verwendung eines RC-Glieds an der Basis sowie einer SI- und einer Schottky-Diode von der Basis auf den Kollektor.

· Vergleich der Werte mit denen aus dem Laborbericht Nr. 11.

1 Dimensionierung der Schaltung

1.1 Angabe

Für einen Transistor vom Typ 2N3055 ist eine Schaltung für I_C = 5 mA zu entwerfen.

Die Betriebsspannung U_B beträgt 12 V, die Steuerspannung U_st 5 V.

Die Übersteuerung der Basis sollte bis zu einem Faktor von etwa 3..5 regelbar sein.

1.2 Schaltung

Vergl. Abbildungen bei Messungen (unbeschleunigt, RC, Diode)

1.3 Dimensionierung

2 Messungen

2.1 Vorbereitungen

Die Tastköpfe des Oszilloskops P2 wurden abgeglichen und der Frequenzgenerator wurde auf ein rein positives Rechtecksignal mit 5 Volt eingestellt.

Alle Zeiten wurden selbstverständlich von 10%/50%/90%-Grenzen laut Definition gemessen, wobei mit der UNCAL-Stellung die Höhe der Spannung auf 5 Einheiten am Oszilloskopschirm gestellt wurde, d.h. ½ Div. gleich 10%.

Da die Spannung U_CE und nicht der Strom, auf den die Schaltzeiten eigentlich bezogen sind, gemessen wurde, mußte darauf geachtet werden, daß bei fallendem I_C die Spannung U_CE steigt u. umgekehrt.

Eine Null bei den Zeiten bedeutet, daß die praktisch nicht mehr vorhanden war.

2.2 Unbeschleunigte Schaltung

Der Potentiometerwiderstand wurde auf Null gestellt, so daß die max. Sättigung vorhanden war. Danach wurden die Zeiten gemessen:

Oszilloskopbild:

schbld unbschl.

2.3 Beschleunigung mit RC-Glied an der Basis (Basisstromausbildung)

Mit dem Potentiometer wurde bei der ersten Messung U_CE auf 3,2 Volt geregelt, um die Werte der Zeiten mit dem Labor Nr. 11 vergleichen zu können, bei der zweiten Messung wurde das Potentiometer auf Null gestellt (max. Sättigung).

Ein Betrieb dieser Schaltung ist im Verstärkerbereich, wie bei der ersten Messung, ist nicht sinnvoll. Dies ist deutlich aus dem Oszilloskopbild der ersten Messung ersichtlich:

Durch den Kondensator wird die Basis, die im Verstärkerbereich arbeitet, in die Sättigung gebracht. Die rosa Kurve stellt den Aufbau ohne Kondensator dar.

schbld rc-sat

2.4 Beschleunigung mittels Diode von B nach C für Quasi-Sättigung

Die Messung wurde mit auf Null gestelltem Poti durchgeführt, wobei eine Siliziumdiode 1N4148 und eine Schottkydiode BAT41 verwendet wurden.

Das Oszilloskopbild war praktisch mit dem Bild bei der nicht beschleunigten Schaltung identisch.

2.5 Vergleich der Ergebnisse:

3 Interpretation der Meßergebnisse

Transistorschaltungen können durch einfache schaltungstechnische Maßnahmen stark beschleunigt werden.

Die RC-Beschleunigung liefert sehr gute Werte für die Verzögerungszeiten t_pd und t_st, die fast auf Null gehen ,auch die Anstiegs- und Fallzeiten liegen unter denen der Diodenschaltung. Die Werte bei der CE-Spannung von 3,2 sollten hier ausgegrenzt werden. Bei der RC-Beschleunigung ist ein Betrieb als Verstärker praktisch unmöglich.

Die beiden Dioden liefern fast die gleichen Ergebnisse, die Schottky ist bei t_pd etwas schneller. Gegenüber dem unbeschleunigtem Betrieb ist nur die Speicherzeit besser.

Im Vergleich zum alten Laborbericht sind hier offensichtlich starke Exemplarstreuungen vorhanden.

Bei Schaltanwendungen ist die RC-Beschleunigung eindeutig vorzuziehen.

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Letztes Update vom 25. Jul. 1999 von Florian Rosenauer