| |
|
Bitte beachte die Copyrighthinweise.
Transistor - Emitterschaltung
Aufgabenstellung
· Dimensionierung einer Transistor - Emitterschaltung.
· Prüfung des Arbeitspunktes.
· Messung der Spannungsverstärkung (Bode-Diagramm).
· Messung des Ein- und Ausgangswiderstands bei verschiedenen Frequenzen.
1 Dimensionierung der Schaltung
1.1 Angabe:
Es ist ein Transistor vom Typ BC550 zu verwenden. Die Betriebsspannung UB beträgt 12 Volt, der Emitterwiderstand RE 270W, der Kollektorwiderstand RC 27kW, die Ein- u. Ausgangskondensatoren CIN/COUT je 1mF. Der Arbeitspunkt sollte etwa bei UB/2 liegen.
1.2 Schaltung
Die Werte der Berechnung wurden bereits eingetragen.
1.3 Dimensionierung der Schaltung
2.1 Allgemeines
Die Schaltung wurde auf einem Testbrett aufgebaut. Vor der Inbetriebnahme der Schaltung wurde mit dem Multimeter P2 die Betriebsspannung eingestellt und die Tastköpfe wurden abgeglichen. Sie wurden auf 10:1 (ausg. re-Messung 1:1) eingestellt.
Als Eingangssignale wurden immer Sinusschwingungen verwendet.
2.2 Arbeitspunkteinstellung
Folgende Größen wurden mit P2 gemessen:
|
UCE [V] |
UE [V] |
IC [A] |
UR2 [V] |
|
6,15 |
56,5m |
216m |
0,63 |
Da die Werte fast genau mit den errechneten übereinstimmten, war keine Korrektur nötig.
2.3 Messung der Spannungsverstärkung
Hierzu wurde folgende Schaltung aufgebaut:
Beim Oszilloskop wurde ohne AC-Stellung gemessen. Bei dem Frequenzgenerator wurde kein DC-Anteil eingestellt, der Innenwiderstand betrug 50W.
Die Spannung des Frequenzgenerators wurde auf Null gestellt und hochgeregelt. Ab Uess=250mV wurde am Ausgang deutliche Signalverzerrungen erkennbar, so daß für die Messung etwa ¼ dieser Spannung, also 50mV verwendet wurden, welche im Verlauf der Messung immer gleich gehalten wurde.
Die Phase wurde mit der unkalibrierten Zeitablenkungseinstellung des Oszilloskops gemessen. Es wurde kein Lastwiderstand verwendet.
Es ergaben sich folgende Werte:
|
f [Hz] |
Uess [mV] |
Uass [mV] |
j |
errechnetes Au[1] |
Au[dB] |
|
100 |
3 |
180 |
60 |
35,6 |
|
|
1k |
3,1 |
180 |
62 |
35,8 |
|
|
10k |
50 |
3,15 |
175 |
63 |
35,9 |
|
100k |
geregelt |
2,85 |
160 |
57 |
35,1 |
|
500k |
1,2 |
-75 |
24 |
27 |
|
|
1M |
0,65 |
-80 |
13 |
22 |
|
|
2M |
0,31 |
-90 |
6,2 |
16 |
Pos. j: Ausgangsspannung nacheilend. Bei ein und zwei MHz mußte auf P2 der AC-Betrieb eingeschaltet werden, da ein kleiner Gleichanteil beim Ausgangssignal entstand.
Bode-Diagramm:
bode Diagramm
2.4 Messung des Eingangswiderstands
Die Tastköpfe wurden wegen der geringen Spannungen auf 1:1 gestellt, UFGss=50mV. In Serie zum Frequenzgenerator wurde ein Potentiometer mit 10kW geschaltet.
Mit CH1 wurde nun die Spannung uFG, mit CH2 die Spannung ue gemessen.
Der Potentiometerwiderstand wurde nun solange verändert, bis die Spannung Uess die Hälfte von UFGss betrug, d.h. daß die Spannungen Ue und Upoti gleich waren, womit der Eingangswiderstand re (mit Kondensator) gleich dem Potentiometerwiderstand war.
Der Widerstandswert des Potentiometers wurde dann gemessen.
Prinzipschaltung:
Meßwerte:
|
f [Hz] |
100 |
1k |
10k |
100k |
500k |
1M |
2M |
|
Rpoti [W] |
7,58k |
7,35k |
7,4k |
3,5k |
977 |
517 |
306 |
re
2.5 Messung des Ausgangswiderstands
UFGss=50mV. Als Lastwiderstand wurde eine Serienschaltung eines Potentiometer (25kW) mit einem Widerstandswert von 11kW (22k parallel 22k) verwendet.
Mit dem Oszilloskop wurde nun die Leerlaufspannung U0 gemessen und danach die Last angeschaltet.
Der Potentiometerwiderstand wurde nun solange verändert, bis die Ausgangsspannung UassBEL (belastet) die Hälfte von U0 betrug, d.h. daß der Ausgangswiderstand gleich dem Potentiometerwiderstand war.
Der Widerstandswert des Potentiometers wurde gemessen.
Prinzipschaltung:
Meßwerte:
|
f [Hz] |
U0 [V] |
Rpoti [W] |
re [W] = Rpoti+11k |
|
1k |
3,1 |
14,48k |
25,48k |
|
100k |
2,85 |
9,11k |
20,11k |
3 Interpretation der Meßergebnisse
Die Schaltung funktionierte im allgemeinen sehr zufriedenstellend.
3.1 Arbeitspunkteinstellung
Sie funktionierte problemlos. Ohne Korrektur stimmten die Werte sehr gut, was auch auf die vorhergehende Messung von B zurückzuführen ist.
3.2 Spannungsverstärkung
Die Spannungsverstärkung lag im erwarteten Bereich und wurde mit steigender Frequenz geringer, obwohl die beiden Kondensatoren mit re/RL eigentlich einen Hochpaß darstellen.
Möglicherweise sinkt b in diesem Bereich bereits, oder andere innere Effekte des Transistors treten zutage.
Interessant ist hierbei, daß die Verstärkung zunächst leicht ansteigt. Möglicherweise ist die AC-Verstärkung größer als DC-Verstärkung, sie kommt erst bei höheren Frequenzen zum tragen.
Die Phase liegt anfangs noch - wie erwartet - bei 180°, sinkt dann jedoch bis auf -90°.
Die Veränderung fängt bei etwa 100kHz an und geht bis etwa 1MHz.
3.3 Eingangswiderstand
Der Eingangswiderstand nimmt ebenfalls in jenem Bereich von 100k-1MHz ab. Der Kondensator CIN ist daran nicht schuld, wie an der eingetragenen strichlierten Kurve zu erkennen ist.
3.4 Ausgangswiderstand
Er nimmt wie der Eingangswiderstand nimmt steigender Frequenz ab.
