Versuch 2_3 - BA Leipzig

Praktikum: Grundlagen
der Elektrotechnik und
Halbleiterelektronik
BERUFSAKADEMIE SACHSEN
Staatliche Studienakademie
Leipzig
Studiengang Informatik
1. Semester
Versuch 2_3
Kleinsignalverstärkung
mit Bipolartransistor
Dr. S. Schneider
L. Aschmann
Prof. Dr. I. Brunner
Versuchsaufgabe
Bei allen Schaltungen wird ein Silizium-npn-Transistor für Verstärkeranwendungen (BC 639)
und eine Betriebsspannung Ūb = 10 V verwendet. Um Messfehler durch Einflüsse der
Betriebsspannungsversorgung und der Zuleitungen zu vermeiden, erfolgt in der
Messschaltung eine Abblockung (Wechselspannungskurzschluss) der Betriebsspannung
gegen die Nullleitung mit einem Kondensator CS = 220 µF.
1. Emitterschaltung nach Abbildung 1(a)
Schaltung
I_A
UCE
5V
IC
1 mA
RB’
100 kΩ
RB’’
22 kΩ
RC
4,7 kΩ
RE
1 kΩ
CB
1 µF
CE
100 µF
CC
1 µF
(a) Bauen Sie die Schaltung mit den in der Tabelle angegebenen Widerständen und
Kondensatoren auf! Als Eingangsspannungs-Quelle dient ein Frequenzgenerator, der eine
Sinusspannung mit einer Amplitude von 10 mV liefern soll.
(b) Messen Sie die Spannungsverstärkung VU der Schaltung bei variablem Lastwiderstand:
RL = 470 Ω; 1 kΩ; 2,2 kΩ; 4,7 kΩ; 10 kΩ; 22 kΩ und einer Eingangsspannungsfrequenz von 1
kHz! Bestimmen Sie die Differenz der Phasenlage von Eingangs- und Ausgangsspannung!
Diskutieren Sie die Ergebnisse!
(c) Bestimmen Sie den Betrag der Spannungsverstärkung |VU| der Schaltung als Funktion der
Frequenz f = 20 Hz … 10 kHz bei RL = RC mit dem Parameter CE = 10 µF, 47 µF und 470
µF! Diskutieren Sie die Ergebnisse!
2. Kollektorschaltung nach Abbildung 1(c)
Schaltung
II
UCE
5V
IC
1 mA
RB’
220 kΩ
RB’’
500 kΩ
RC
--
RE
4,7 kΩ
CB
1 µF
CE
100 µF
CC
--
(a) Bauen Sie die Schaltung mit den in der Tabelle angegebenen Widerständen und
Kondensatoren auf! Als Eingangsspannungs-Quelle dient ein Frequenzgenerator, der eine
Sinusspannung liefern soll. Wählen Sie die Amplitude der Spannung zwischen 20 mV und
1 V so groß wie möglich, ohne dabei den Verstärker zu übersteuern!
(b) Messen Sie die Spannungsverstärkung VU der Schaltung bei variablem Lastwiderstand:
RL = 470 Ω; 1 kΩ; 2,2 kΩ; 4,7 kΩ; 10 kΩ; 22 kΩ und einer Eingangsspannungsfrequenz von 1
kHz! Bestimmen Sie die Differenz der Phasenlage von Eingangs- und Ausgangsspannung!
Diskutieren Sie die Ergebnisse!
3. Diskutieren Sie die Fehlereinflüsse der durchgeführten Versuche!
Zusatzaufgaben:
Schaltung
I_B
I_C
III
UCE
5V
5V
5V
IC
2 mA
5 mA
1 mA
RB’
47 kΩ
22 kΩ
100 kΩ
RB’’
10 kΩ
5 kΩ
20 kΩ
RC
2,2 kΩ
1 kΩ
4,7 kΩ
RE
470 Ω
220 Ω
1 kΩ
CB
2,2 µF
4,7 µF
1 µF
CE
220 µF
470 µF
100 µF
CC
2,2 µF
4,7 µF
1 µF
Schaltungen I: Emitterschaltung nach Abb. 1(a)
Schaltung III: Basisschaltung nach Abb. 1(b)
(a) Bauen Sie die Schaltungen mit den in der Tabelle angegebenen Widerständen und
Kondensatoren auf! Als Eingangsspannungs-Quelle dient ein Frequenzgenerator, der eine
Sinusspannung mit einer Amplitude von 10 mV liefern soll.
(b) Messen Sie die Spannungsverstärkung VU der Schaltungen bei variablem Lastwiderstand:
RL = 470 Ω; 1 kΩ; 2,2 kΩ; 4,7 kΩ; 10 kΩ; 22 kΩ und einer Eingangsspannungsfrequenz von 1
kHz! Bestimmen Sie die Differenz der Phasenlage von Eingangs- und Ausgangsspannung!
Diskutieren Sie die Ergebnisse!
(c) Bestimmen Sie den Betrag der Spannungsverstärkung |VU| der Schaltungen I_B und I_C
als Funktion der Frequenz f = 20 Hz … 10 kHz bei RL = RC mit dem Parameter CE = 10
µF, 47 µF und 470 µF! Diskutieren Sie die Ergebnisse!
Vorbereitungsthemen
Aufbau und Funktionsweise eines Transistors, Spannungsverstärkung / Stromverstärkung /
Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung der verschiedenen
Grundschaltungen, Arbeitspunktstabilisierung, Aufbau und Handhabung eines
Elektrolytkondensators, „Wechselspannungskurzschluss“ durch Kondensator, Frequenz,
Wechselspannung, Wechselstrom, Funktionsweise eines Oszilloskops
Literatur
Plassmann, Schulz: Handbuch Elektrotechnik, Vieweg+Teubner, 2009 (Springer EBooks)
Göbel: Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer, 2008 (Springer EBooks)
Oszilloskop.pdf, I:\material\schneider_susanne\Elektrotechnik_Elektronik\SE 2009\2.Semester\Praktikum