nstitutionen för tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet Patrik Eriksson Redigerad av Agneta ränberg Redigerad av Johan Haake 2012-01-11 TRANSSTORER namn: datum:
Målsättng: Denna laboration syftar till att ge studenten: Faktakunskaper om bipolar-transistorn och mosfet-transistorn och ett par av dess användngsområden. Erfarenhet av att konstruera kretsar med hjälp av nämnda transistor. Övng i att använda ett simulergsverktyg. Praktisk erfarenhet av att koppla, felsöka och att mäta på kretsar. Lämplig JT-transistor att använda kan vara 547, 337 eller liknande, till vilken såväl simulergsmodell som utförliga datablad fns tillgängliga. Som mosfet-transistor används SPP80N06 till era uppkopplgar. Utrustng och material: Kopplgsplatta Strömförsörjng Funktionsgenerator och Oscilloskop Persondator med simulergsprogrammet OrAD Transistor 547, 337 eller liknande Transistor SPP80N06 Effektmotstånd 27 ohm eller halogenlampa 12V 10W Diverse R och Läs igenom uppgifterna noggrant. Se till att ha klart för dig vad som eftersträvas med laborationen.
JT-Transistorn som switch Du skall konstruera en switch med hjälp av en bipolartransistor. Kom ihåg att läsa litteraturen. 1. ipolär transistor som switch För vidstående switchkopplg gäller följande: (max) E U R E ( sat) För att transistorn skall bottna krävs en basström: (m) (max) h FE Detta nebär vidare att: U (m) R U E ( sat) fig.1 transistorswitch Arbetsgången bör vara: 1. örja med att göra de teoretiska beräkngarna och rita ett kopplgsschema. Tänk på att vara noggrann när du ställer upp da beräkngar och ritar d krets, så att det blir lätt att följa om du skulle behöva felsöka. estäm dig för vid vilken spänng U du vill att switchen ska slå om. Anta ett värde på R. Hämta h FE, U E (sat) och U E (sat) ur datablad. Vilket värde är lämpligt att sätta som hfe? Motivera detta. Räkna fram ett värde på R och ta lämpligt värde i närheten av detta. Vad blir då ditt teoretiska värde på U som krävs för att transistorn skall bottna? 2. Rita sedan d krets i OrAD och simulera den. Tips: Svepet bör vara ett transient-svep och signalen en susvåg VSN. Eller så kan man ta ett D-svep och ha en likspänng som signal VD. Plotta diagram över U och Uut. ifoga schema och simulergsresultat. 3. När simulergen är klar och verkar stämma är det dags att koppla upp på kopplgplattan. Använd samma komponenter och signaler som vid simulergen och verifiera att d switch fungerar som tänkt. Mät upp det faktiska U som krävs för att transistorn nätt och jämt skall bottna. Jämför med det teoretiska värde du räknat fram. Kommentera. Redovisa: 1. Konstruktionsberäkngar enligt ovan, snyggt uppställda och lätta att följa. 2. Kopplgsschema ritat i OrAD 3. Simulergsresultat från OrAD 4. Diagram som visar resultatet för den verkliga kopplgen.
2. Signalförstärkare Du skall konstruera en småsignalförstärkare med en vanlig bipolartransistor. Lämplig transistor till denna uppgift är 547, 337 eller liknande, till vilken fns såväl kompletta datablad som simulergsmodeller. När man konstruerar ett transistorsteg börjar man alltid med att bestämma vilken utimpedans som behövs, vilket bestämmer vid vilken arbetspunkt (vilopunkt) transistorn skall arbeta. Därför börjar man med D-fallet. Lämplig utimpedansen är ca 1kohm. D V 1. örja med att bestämma vilken typ av bias (förspänng) kretsen ska ha, gör de teoretiska beräkngarna och rita ett kopplgsschema. Tänk på att vara noggrann när du ställer upp da beräkngar och ritar er krets, så att det blir lätt att följa om du skulle behöva felsöka. Lämpliga tumregler fns beskrivna i Mol. R1 R2 R Tr Re ut ut 2. Rita er krets i OrAD och simulera den. Det räcker med ias-pot för att verifiera att er arbetspunkt blev rätt. RE e 3. När simulergen är klar och verkar stämma är det dags att koppla upp och verifiera att d bias-kopplg fungerar som det var tänkt. fig.2 signalförstärkare med bipolär transistor 0 När biasen är som den skall och du har fått den arbetspunkt du tänk dig, går du över till att se på transistorsteget utifrån ett småsignalperspektiv. Konstruera kretsen för en förstärkng på ca 10ggr. A 1. Ställ upp de teoretiska beräkngar du behöver för att bestämma vilken förstärkng d krets kommer att få. Använd dig av ett h-parameterschema eller annat småsignalschema. 2. Simulera sedan d krets i OrAD. Kontrollera förstärkngen samt - och utimpedansen hos kretsen. Gör även ett frekvenssvep och ta upp ett ode-diagram. 3. Testa d uppkopplade krets och se om allt stämmer.
Redovisng: Skriftligt: Konstruktionsberäkngar, snyggt uppställda och lätta att följa. Kopplgsschema ritat i OrAD Simulergsresultat från OrAD Resultaten för den verkliga kopplgen. Mosfet-transisorn som switch Mosfettransistorn är mycket vanlig i modern elektronik, och används nästan uteslutande som switchande element. Användngsområdet sträcker sig från små enkla strömbrytare som slår till och från signaler till stora motorstyrngar på flera kilowatt. Ni ska konstruera en enkel högeffektsswitch, och undersöka två viktiga parametrar hos switchen; RDSon och gate-charge. 12V RG 1k RL 27 SPP80N06 Switchen består av en N-kanals mosfet-transistor, som arbetar på låga sidan. ( low side switch ). RL är lasten som ska motsvara en lampa eller motor eller annan last. Vi använder en resistor eller halogenlampa för enkelhetens skull. RG, gateresistorn, bestämmer hur fort transistorn växlar läge. Transistorns GATE-anslutng är kapacitiv, och kräver en viss mängd laddng för att slå om. 0 1. Läs teor om mosfettransistorn i dokumentet Mosfet basics. Läs också i transistorns datablad. Läs speciellt om Gate charge och RDSon. 1a. eräkna transistorns omslagstider med RG = 50 ohm, och RG = 1000 ohm. nsignal 0 och 5V. 1b. eräkna spänngsfallet OH effektförlusten i transistorn när den är påslagen, vid matngsspänngen 12V och RL = 27 ohm. 2. Koppla upp transistorn och kontrollera hur da beräkngar stämmer med verkligheten. 2a. Kontrollera omslagstiderna genom att skicka en fyrkantsvåg som signal till kretsen, med 0 och 5V som spänngsnivåer. RG = 50 och 1000 ohm. Signalgeneratorn har en re resistans på 50 ohm, så för denna mätng behövs get RG. 2b. Kontrollera transistorns RDSon, genom att mäta spänngsfallet över transistorn. Koppla gate till 5V D för att slå på den. 2c. Hur gör du en dimmer till en lampa utan att ändra matngsspänngen? OS: Resistorn/lampan blir vid mätngarna mycket varm! Redovisng: eräkngar och resultaten från mätngarna med en kort analys.