Remote-LAB GymKT

Pracovní úkol a postup měření

Pracovní úkol:

Převodní (proudová) charakteristika

1. Proměřte bod po bodu závislost velikosti kolektorového proudu I_C v závislosti na velikosti bázového proudu I_B při konstatním napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE.

2. Získanou závislost vyneste do grafu a kvalitativně porovnejte tvar získané závislosti s teorií.

3. Proložením lineární regresí (např. v tabulkovém kalkulátoru) přes lineární část závislosti určete směrnici, která odpovídá proudovému zesilovacímu činiteli β tranzistoru v zapojení se společným emitorem.

Výstupní (kolektorová) charakteristika

4. Pro různé hodnoty bázového proud I_B (např. I_B = 0 mA; 0,5 mA; 1 mA; … 2,5 mA) proměřte bod po bodu závislost velikosti kolektorového proudu I_C v závislosti na velikosti napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE.

5. Získané závislosti vyneste do společného grafu a kvalitativně porovnejte tvary získaných závislostí s teorií.

6. Porovnejte velikost bázového proudu I_B a kolektorového proudu I_C při saturaci tranzistoru. Hodnoty vzájemných poměrů proudů srovnejte s hodnotou proudového zesilovacího činitele β.

Postup měření

1. Spustíme vzdálený experiment Základní charakteristiky bipolárního tranzistoru.

Převodní (proudová) charakteristika

2. Na ovládacím panelu vzdálené úlohy zvolíme měření Převodní charakteristiky.

3. Pomocí posuvníku pro kolektorový obvod nastavíme napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE na hodnotu cca 3 V.

4. Pomocí posuvníku pro bázový obvod mírně zvýšíme velikost bázového proudu I_B. Sledujeme hodnotu napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE. Pokud se výrazně změní od původně nastavené hodnoty, upravíme jeho hodnotu pomocí posuvníku pro kolektorový obvod.

5. Po stabilizaci bázového proudu I_B a kolektorového proudu I_C (při dodržení podmínky konstantního napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE) uložíme experimentální hodnoty do tabulky.

6. Po uložení experimentálních dat do tabulky změníme velikost bázového proudu I_B a měření opakujeme (viz body 4.-5.).

7. Experimentální hodnoty lze hned vykreslit do grafu (tlačítko Zobrazit graf). Tuto volbu lze využít pro průběžnou kontrolu tvaru měřené závislosti. V případě převodní charakteristiky se jedná o lineární závislost, jejíž směrnice odpovídá zesilovacímu činiteli při zapojení se společným emitorem.

8. Po naměření potřebného počtu dat experimentální hodnoty uložíme na disk svého PC a vzdálenou úlohu ukončíme.

9. Otevřeme získaný soubor v tabulkovém kalkulátoru (MS Excel, Oo Calc, Kingsoft Spreadsheets…).

10. V tabulkovém kalkulátoru sestrojíme graf závislosti kolektorového proudu I_C na proudu bázovém I_B.

11. Získanou závislost proložíme v tabulkovém kalkulátoru lineární (y = a.x + b) se zobrazenými koeficienty regrese.

12. Hodnota lineárního koeficientu a v rovnici regrese je (dle výrazu (1)) hledanou hodnotou proudového zesilovacího činitele β.

13. Získanou hodnotu proudového zesilovacího činitele β srovnáme s hodnotou koeficientu h₂₁ uvedenou v katalogovém listu použitého tranzistoru 2N3055.

Výstupní (kolektorová) charakteristika

13. Na ovládacím panelu vzdálené úlohy zvolíme měření Výstupní charakteristiky.

14. Pomocí posuvníku pro bázový proud nastavíme pevně velikost bázového proudu I_B. Začneme s hodnotou I_B = 0 mA a při dalších sériích měření pak budeme postupně volit další hodnoty, např. 0,5 mA; 1 mA; … 2,5 mA.

15. Nyní pomocí posuvníku pro kolektorový obvod začneme postupně nastavovat napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE. V důsledku toho se bude měnit kolektorový proud I_C (též zavisí i na zvolené hodnotě bázového proudu I_B). Kontrolujeme, zda se nemění velikost bázového proudu I_B! Pokud ano, upravíme hodnotu jeho velikosti pomocí posuvníku pro bázový proud.

16. Po stabilizaci všech měřených velicin I_B, I_C a U_CE uložíme experimentální hodnoty do tabulky (pro měření převodní a výstupní charakteristiky je vždy připravena zvláštní tabulka a lze mezi nimi přepínat pomocí volby měřené charakteristiky).

17. Po uložení experimentálních dat do tabulky změníme velikost napětí mezi kolektorem a emitorem U_CE) a měření opakujeme (viz body 15.–16.).

18. Experimentální hodnoty lze hned vykreslit do grafu (tlačítko Zobrazit graf). Tuto volbu lze využít pro průběžnou kontrolu tvaru měřené závislosti. V případě výstupních charakteristik se jedná o svazek závislostí dle stanoveného bázového proudu I_B. Zobrazení experimentálních hodnot začne mít význam až po naměření několika závislostí pro různé hodnoty bázového proudu I_B.

19. Po proměření jedné závislosti – vzájemná závislost I_C a U_CE při konst. I_B – změníme velikost bázového proudu a proměříme totéž. Nebo-li opakujeme měření dle bodů 14.-18. jen s jinou velikostí bázového proudu I_B.

20. Po naměření potřebného počtu dat experimentální hodnoty uložíme na disk svého PC a vzdálenou úlohu ukončíme.

21. Otevřeme získaný soubor v tabulkovém kalkulátoru (MS Excel, Oo Calc, Kingsoft Spreadsheets…).

22. V tabulkovém kalkulátoru rozdělíme experimentální data na jednotlivé série dle zadaného bázového proudu I_B. Sestrojíme do stejného grafu všechny závislosti. Tím vytvoříme svazek všech výstupních charakteristik, kde bázový proud I_B hraje roli parametru.

23. Tvary získaných závislostí vynesených do společného grafu kvalitativně srovnáme s teorií.

24. Porovnáme velikost bázového proudu I_B a kolektorového proudu I_C při saturaci tranzistoru („konstantní“ část charakteristiky). Hodnoty vzájemných poměrů proudů srovnáme s hodnotou proudového zesilovacího činitele β získanou z převodní charakteristiky.