Měření na bipolárním tranzistoru Změřte a nakreslete čtyři výstupní charakteristiky I C = ( CE ) bipolárního tranzistoru PNP při vámi zvolených hodnotách I B Změřte a nakreslete dvě převodní charakteristiky I C = (I B ) při zvolených hodnotách CE 3 Ve zvoleném pracovním bodě určete graicko-početní metodou dierenciální h-parametry h a h Parametr h porovnejte s katalogovým údajem 4 Zbývající h-parametry (h, h ) určete orientačně měřením v okolí zvoleného pracovního bodu tranzistor PNP, číslicové voltmetry, analogový a číslicový ampérmetr, přípravek s rezistory, posuvný rezistor 5 K napájení použijeme dva zdroje napětí, jeden pro obvod báze emitor a druhý pro obvod kolektor - emitor Do série se zdrojem I B zařadíme velký odpor (řádově stovky k ), abychom vytvořili zdroj proudu (vysvětlete!) Do obvodu kolektoru zařadíme zatěžovací odpor 5 Výstupní charakteristiky I C = ( CE ) se měří při konstantním I B Všechny výstupní charakteristiky vycházejí z jediné saturační přímky; je nutno volit měřené body tak, aby se dala zakreslit i její poloha a přechod (ohyb), na který navazuje téměř lineární část každé charakteristiky Při měření nastavíme vždy konstantní I B a poté proměříme celou charakteristiku; I B se již nesmí měnit Převodní charakteristiky I C = (I B ) měříme při konstantním CE Toto napětí je třeba při každém měření znovu nastavit změnou napětí zdroje, protože při změně I B se mění I C, tudíž i úbytek napětí na zatěžovacím odporu, a při konstantním napětí zdroje by se změnilo i CE 3 Parametr h (výstupní dierenciální vodivost) vypočítáme graicko-početní metodou: na tečně IC ve zvoleném pracovním bodě výstupní charakteristiky určíme I C a CE ; spočítáme h CE IC Podobně určíme h (proudové zesílení): h I B 4 Zbývající h-parametry určíme tak, že rozladíme okolí pracovního bodu na obě strany a zjistíme příslušné rozdíly sledovaných veličin Např při zjišťování h nastavíme konstantní CE a I B Pak změníme I B o malou hodnotu postupně na obě strany na I B a I B jejich rozdíl je I B ), přičemž se změní BE z BE na BE jejich rozdíl je BE ) Napětí CE musíme nastavit v obou případech na BE zvolenou hodnotu Parametr h (vstupní dierenciální odpor) je h I B BE Podobně určíme h (zpětný napěťový přenos h ) Zde může být obtížně měřitelný rozdíl BE, protože BE se při změně CE (a konstantním I B ) téměř nemění Vzor tabulky: CE I B = CE [V I C [m CE = I B [ I C [m
Měření na unipolárním tranzistoru Změřte a nakreslete výstupní charakteristiky I D = ( DS ) unipolárního tranzistoru MOSFET typu N s vodivým kanálem v zapojení SS (se společným sourcem) Vyznačte všechny oblasti pracovních režimů (obohacený, ochuzený, odporový, nasycení) Změřte charakteristiku při GS = a po dvou charakteristikách při kladném a záporném řídícím napětí GS Změřte a nakreslete převodní charakteristiku I D = ( GS ) při vámi zvoleném napětí DS Ve zvoleném pracovním bodě určete graicko-početní metodou parametr y Výsledek porovnejte s katalogovým údajem 3 Zobrazte na osciloskopu výstupní charakteristiky Stáhněte je ve ormátu obrázku tranzistor KF 5, číslicové voltmetry, analogový ampérmetr, posuvný rezistor 5, usměrňovač, generátor, osciloskop Tranzistor KF 5 je MOSFET typu N s vodivým (zabudovaným) kanálem To znamená, že ho lze řídit napětím GS obou polarit Je-li GS >, pracuje v obohaceném režimu a saturační proud je větší než při GS =, je-li GS <, pracuje v ochuzeném režimu a saturační proud je menší Tranzistor je opatřen ochranným odporem mezi G a S, aby se nezničil náhodným statickým nábojem K měření použijeme dvojitý zdroj napětí Mezi G a S přivádíme z prvního zdroje řídící napětí GS, z druhého zdroje napájíme výstupní obvod (přes zatěžovací rezistor) Nastavíme GS = a měříme první výstupní charakteristiku I D = ( DS ) Další charakteristiky změříme při dvou kladných (obohacený režim) a dvou záporných (ochuzený režim) konstantních napětích GS Na každé křivce lze nalézt část, kdy proud narůstá s napětím přibližně lineárně (odporový režim) a část, kdy se proud s rostoucím napětím již téměř nezvyšuje (saturace neboli nasycení) Meze měření volíme tak, abychom nepřekročili mezní parametry tranzistoru ( DS, I D, P) Převodní charakteristiku změříme tak, že měníme postupně GS od záporných do kladných hodnot, přičemž měříme I D a napětí zdroje výstupního obvodu nastavujeme tak, abychom měli vždy konstantní (zvolené) napětí DS Charakteristiku je nutno nakreslit přes dva kvadranty, protože řídící napětí nabývá obou polarit Parametr y zjistíme graicko-početní metodou Na tečně v pracovním I D bodě určíme I D a GS a vypočítáme y GS 3 Na řídící vstup tranzistoru G přivádíme konstantní napětí GS Výstupní obvod D-S napájíme ze střídavého zdroje (generátoru) a usměrňovače, aby napětí DS pulsovalo Osciloskopem v režimu XY snímáme napětí DS a proud I D (jako úbytek napětí na zatěžovacím odporu) Průběhy zaznamenáme (unkce TOSTOE) Zobrazené charakteristiky stáhneme do PC pomocí doplňku Excelu nebo programu IntuiLink Obrázek doplníme cejchováním os Vzor tabulky: GS = DS [V I D [m DS = GS [V I D [m
Měření na integračním C článku Změřte útlumovou a ázovou charakteristiku integračního C článku Graicky znázorněte změřené a teoreticky spočítané závislosti útlumu dbm db, db [db a ázového posuvu m, [ obou článků na rekvenci [Hz v semilogaritmických souřadnicích Naměřenou a teoretickou závislost nakreslete vždy do jednoho grau rčete graicky i početně mezní kmitočet Proveďte také detailní odvození vzorců pro teoretický výpočet přípravek s a C, generátor, osciloskop Útlumová charakteristika je závislost útlumu Fázová charakteristika je závislost ázového posuvu Osa rekvence je vždy logaritmická db log log na rekvenci mezi vstupním a výstupním napětím na rekvenci Měření provádíme asi dvě dekády na obě strany od mezní rekvence, kterou si nejprve spočítáme ze změřených hodnot a C ( C ) V každé dekádě provádíme asi 5 měření ( 3 5 7) o Útlum se spočítá podle deiničního vztahu z hodnot vstupního a výstupního napětí článku, měřených digitálním osciloskopem (unkce MESE, eektivní hodnota MS) o Fázový posuv měříme na osciloskopu pomocí kurzorů; dáváme přitom pozor na jeho znaménko zde je zpožděno za, ázový posuv je záporný (ázor v reálné ose, ve 4 kvadrantu) Teoretický výpočet útlumu a ázového posuvu provedeme z komplexního přenosu článku, z něhož určíme modul přenosu (absolutní hodnotu  ) a tg jako poměr imaginární a reálné části  Přenos integračního článku Z Zavedením mezní rekvence pak Z j C Z j Z toho modul o Útlum log log log o Fázový posuv Záhlaví tabulky: db Im[ e[ = C = nf = ms = Hz Hz V V m db m db
Měření na derivačním C článku Změřte útlumovou a ázovou charakteristiku derivačního C článku Graicky znázorněte změřené a teoreticky spočítané závislosti útlumu dbm db, db [db a ázového posuvu m, [ obou článků na rekvenci [Hz v semilogaritmických souřadnicích rčete graicky i početně mezní kmitočet Proveďte také detailní odvození vzorců pro teoretický výpočet přípravek s a C, generátor, osciloskop Útlumová charakteristika je závislost útlumu Fázová charakteristika je závislost ázového posuvu Osa rekvence je vždy logaritmická log log db na rekvenci mezi vstupním a výstupním napětím na rekvenci Měření provádíme asi dvě dekády na obě strany od mezní rekvence, kterou si nejprve spočítáme ze změřených hodnot a C ( C ) V rozmezí každé dekády provádíme asi 5 měření o Útlum se spočítá podle deiničního vztahu z hodnot vstupního a výstupního napětí článku, měřených digitálním osciloskopem (unkce MESE, eektivní hodnota MS) o Fázový posuv měříme na osciloskopu pomocí kurzorů; dáváme přitom pozor na jeho znaménko - zde předbíhá před, ázový posuv je kladný (ázor v reálné ose, v kvadrantu) Teoretický výpočet útlumu a ázového posuvu provedeme z komplexního přenosu článku, z něhož určíme modul přenosu (absolutní hodnotu  ) a tg jako poměr imaginární a reálné části  Přenos derivačního článku Z j C Zavedením mezní rekvence pak Z j C Z j j Z toho modul o Útlum db log log log log o Fázový posuv Záhlaví tabulky: Im[ e[ = C = nf = ms = Hz Hz V V m db m db
Měření na Wienově článku Změřte útlumovou a ázovou charakteristiku Wienova článku ( = =, C = C = C) Graicky znázorněte změřené a teoreticky spočítané závislosti útlumu db [db, dbm db a ázového posuvu m, [ článků na poměrném rozladění F [- Do protokolu uveďte také odvození vzorců pro teoretický výpočet přípravek s a C, generátor, osciloskop Útlumovou charakteristiku Wienova článku je výhodné uvádět jako závislost útlumu db log log na poměrném rozladění F (osa F je lineární) Fázovou charakteristiku pak obdobně jako závislost ázového posuvu poměrném rozladění mezi vstupním a výstupním napětím na Měření provádíme asi dvě dekády na obě strany od mezní rekvence, kterou si nejprve spočítáme ze změřených hodnot a C ( C ) V rozmezí každé dekády provádíme asi 5 měření o Útlum se spočítá podle deiničního vztahu z hodnot vstupního a výstupního napětí článku, měřených digitálním osciloskopem (unkce MESE, eektivní hodnota MS) o Fázový posuv měříme na osciloskopu pomocí kurzorů; dáváme přitom pozor na jeho znaménko Teoretický výpočet útlumu a ázového posuvu provedeme z komplexního přenosu článku, z něhož určíme modul přenosu (absolutní hodnotu  ) a tg jako poměr imaginární a reálné části  Přenos Wienova článku Z (vyzkoušejte si Z Z j C 3 j C postup výpočtu!) Dosazením mezní rekvence a zavedením poměrného rozladění F C dostaneme 3 3 j Z toho modul jf o Útlum log log log( 9 F ) 9 F F Im[ o Fázový posuv 9 F F e[ 3 3 9 F db 9 F Záhlaví tabulky: = C = nf = s = Hz [Hz F - V V m db m db
Měření na operačních zesilovačích I Proveďte následující měření na operačním zesilovači (OZ) 458: Zapojte invertující zesilovač Pro =, = k navrhněte velikost odporu a zapojte obvod Změřte a nakreslete převodní charakteristiku = ( ) pro obě polarity vstupního napětí až do saturace rčete vstupní odpor Pro neinvertující zesilovač a =, = k navrhněte velikost odporu, zapojte obvod a změřte zesílení pro stejnosměrný signál (pouze jednu hodnotu) Jaký je vstupní odpor? 3 Změřte vstupní klidové proudy I IB + a I IB - a proudovou nesymetrii vstupů I IO (za předpokladu vykompenzované napěťové nesymetrie) Výsledky porovnejte s katalogovými hodnotami 4 Změřte vstupní napěťovou nesymetrii IO Výsledek porovnejte s katalogovou hodnotou OZ 458; sada rezistorů; digitální voltmetry Nezapomeneme na správné napájení OZ z dvojitého zdroje napětí, střed zdroje se vždy spojí se zemí Napěťový přenos OZ v invertujícím i neinvertujícím zapojení určíme za zjednodušujících předpokladů: OZ má nekonečně velký vstupní odpor, takže do jeho vstupů neteče proud; mezi oběma vstupy + a je nulové napětí Platí I = -I ; dále: invertující vstup má proti zemi nulové napětí I (virtuální zem) Napěťový přenos I Vstupní odpor je roven, což může být nevýhoda (kdy?) Převodní charakteristika = ( ) je lineární až do saturace pak dál již neroste Spočítáme napěťový přenos za stejných předpokladů (proč je na odporu napětí?) Vstupní odpor je velmi veliký a odpovídá vstupu OZ 3 Vstupní klidové proudy I + - IB a I IB jsou proudy, které tečou do vstupů OZ rčíme je pomocí úbytku napětí na zpětnovazebním odporu v zapojení podle obrázků (napište vzorce) Nejsou-li oba proudy přesně stejné (to by byl poloideální OZ), vzniká vstupní proudová nesymetrie V zapojení podle - obrázku vpravo platí = (I IB - I + IB ) = I IO Změřenou nesymetrii kontrolujte výpočtem z měření I + IB a I - IB 4 Vstupní napěťová nesymetrie je hodnota rozdílového napětí, které musíme přivést na vstup OZ, aby se na výstupu objevilo nulové napětí Naopak při nulovém rozdílovém napětí mezi vstupy je na výstupu určité napětí, čehož využijeme při měření V zapojení podle obrázku jsou vykompenzovány vstupní klidové proudy (jak?), takže předpokládáme nulové vstupní rozdílové napětí Při něm se vlivem nesymetrie objeví na výstupu napětí Pak IO, přičemž (volíme např = )