DEE POLITECNICO DI BARI LABORATORIO DI ELETTRONICA APPLICATA ESERCITAZIONE 2

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1 POLITECNICO DI BARI DEE DIPARTIMENTO ELETTROTECNICA ELETTRONICA Via E. Orabona, Bari (BA) Tel. 080/ Telefax 080/ LABORATORIO DI ELETTRONICA APPLICATA Circuito di autopolarizzazione Polarizzazione fissa Stadio emettitore comune Stadio collettore comune ESERCITAZIONE 2 GRUPPO 22 DE MICHELE Manuel DINOI Andrea LETIZIA Gabriele LO VECCHIO Antonio MARIGGIÒ Fabio NACCI Marcello NARDELLI Graziano PITRELLI Nicola CIRCUITO DI AUTOPOLARIZZAZIONE - 1 -

2 E stata realizzata la rete di autopolarizzazione di seguito riportata. Il componente usato è un BJT npn 2N3904. V CC =10 R 2 =10 kω R B =10 kω 2N3904 R E =10 kω V EE =-10 V Per una maggiore accuratezza dei calcoli i valori dei resistori sono stati preventivamente misurati con un multimetro digitale: R E =10010Ω R C =10070Ω R B =9940Ω - 2 -

3 La prova consiste nel misurare V B, V C, V E, con multimetro digitale, calcolare I B, I C, I E, quindi β F e α F, e fornire una nuova stima di α F =β F /(1+β F ). Successivamente ripetere le stesse operazioni prima con V CC =10V e V EE =-5V, poi con V CC =5V e V EE =-10V. I valori misurati col multimetro delle tensioni ai nodi E, C, B, sono stati: V C =0.780V V E =-0.755V V B =-86mV I valori di corrente calcolati sono: I C =(V CC -V C )/R C =0.9155mA I B =V B /R B =8.6µA I E =(V CC -V E )/R E =0.9235mA Il transistor lavora quindi in zona attiva per cui possiamo calcolare: β F =I C /I B = α F =I C /I E = La nuova stima di α F è: α F =β F /(1+β F )= Cambiando i valori di alimentazione con V CC =10V, V EE =-5V, le nuove tensioni misurate con il multimetro ai nodi E, C, B, sono state: V C =5.7V V E =-0.69V V B =-0.045V I valori di corrente calcolati sono: I C =(V CC -V C )/R C =0.427mA I B =V B /R B =4.5µA I E =(V CC -V E )/R E =0.4305mA - 3 -

4 Ancora il transistor è in zona attiva, quindi: β F =I C /I B =94.88 α F =I C /I E = La nuova stima di α F è: α F =β F /(1+β F )= Cambiando nuovamente i valori di alimentazione con V CC =5V, V EE =-10V, i nuovi valori misurati col multimetro delle tensioni ai nodi E, C, B, sono stati: V C =-1.85V V E =-1.95V V B =-1.28V Dai valori delle tensioni ai nodi C, E, B, si evince che il BJT è polarizzato in saturazione. I valori di corrente calcolati sono: I C =(V CC -V C )/R C =0.68mA I B =V B /R B =0.128mA I E =(V CC -V E )/R E =0.70mA - 4 -

5 CIRCUITO A POLARIZZAZIONE FISSA Con lo stesso transistor abbiamo realizzato un circuito a polarizzazione fissa. V CC =10V R 1 =10kΩ R C =3.3kΩ A R B =100k B C 2N3904 R 2 =1kΩ I valori dei resistori misurati con il multimetro digitale sono stati: R 1 =10kΩ R 2 =1kΩ R C =3.22kΩ R B =100.5kΩ Una volta realizzato il circuito, la prova consiste nel misurare V B, V C, e calcolare I B, I C, I E. Successivamente bisogna ripetere la stessa operazione con un altro transistor dello stesso tipo e verificare eventuali variazioni del punto di lavoro

6 I valori misurati col multimetro delle tensioni ai nodi A, C, B sono stati: V A =0.9V V C =9.24V V B =0.52V I valori di corrente calcolati sono: I C =(V CC -V C )/R C =0.23mA I B =(V A -V B )/R B =3.7µA I E =I C +I B =0.2337mA Quindi, dai valori ottenuti di corrente, constatiamo che il BJT è polarizzato in zona attiva. Sostituendo il transistor con uno dello stesso tipo e misurando le tensioni ai nodi A, C, B abbiamo ottenuto i seguenti risultati: V A =0.9V V C =8.61V V B =0.643V I valori di corrente calcolati sono: I C =(V CC -V C )/R C =0.43mA I B =(V A -V B )/R B =2.5µA I E =I C +I B =0.4325mA - 6 -

7 STADIO EMETTITORE COMUNE V CC = 15 V R = 10 k Ω C C = 1µF 1 C R = 10 k Ω 1 A R = 10 k B Ω B 2N3904 E C = 100 µf 2 R = 10 k Ω L V S R = 100 Ω 2 R = 10 k Ω E V EE = - 10 V I valori dei resistori misurati con il multimetro digitale sono stati: R 1 =9.93kΩ R 2 =102Ω R B =10kΩ R E =9.94kΩ R C =10kΩ R L =10kΩ Una volta realizzato il circuito,la prova consiste nel verificare sperimentalmente il punto di lavoro. Successivamente applicato un ingresso sinusoidale (V pp =4V, f=10khz) misurare con l'ausilio dell'oscilloscopio le tensioni picco picco nei punti A, C, E, la V out e calcolare i guadagni di tensione fra gli stessi punti e l'ingresso. Da queste misure stimare quindi i parametri del circuito equivalente per piccolo segnale e confrontarli con quelli forniti dai calcoli effettuati sul circuito equivalente lineare

8 I valori misurati col multimetro digitale del punto di lavoro sono: V CE =6.578V I C =0.93mA V BE =0.833mV I B =8µA da cui abbiamo ottenuto un valore sperimentale di β F pari a Si può constatare che il transistor è polarizzato in zona attiva diretta. Una volta applicato il segnale di tipo sinusoidale i valori delle tensioni picco picco dei nodi A, C, E e la v out sono: v a = 40mV v c = 2V v E = 0V v out = 2V Da cui abbiamo ottenuto i seguenti guadagni di tensione: v a / v s = 0.01 v c / v s = 0.5 v e / v s = 0 v out / v s = -0.5 Le stime dei parametri del circuito equivalente sono (considerando un valore di V A =100V): g m = I c / V t = 37 ma/v r π = β F / g m = 3118Ω r 0 = V A / I c = kΩ Dal circuito equivalente per piccolo segnale abbiamo ottenuto i seguenti valori di guadagno di tensione: v a / v s =R 2 / (R 1 +R 2 ) = v e / v s =0 v out / v s = v c / v s = - (g m *r π ) / (R B +r π ) * R 2 / (R 1 +R 2 ) * r 0 // (R L // R C ) =

9 STADIO COLLETTORE COMUNE V CC = 15 V R = 10 kω B B C 2N3904 E C = 100 µf E VS R = 10 kω E R L = 1 kω V EE = - 10 V I valori dei resistori misurati con il multimetro digitale sono stati: R B =10 kω R E =9.94 kω R L =10kΩ Una volta realizzato il circuito,la prova consiste nel verificare sperimentalmente il punto di lavoro. Successivamente, applicato un ingresso sinusoidale (V pp =1V, f=10khz), misurare con l'ausilio dell'oscilloscopio le tensioni picco picco nei punti B, E, la V out e calcolare i guadagni di tensione fra gli stessi punti e l'ingresso. Infine stimare i parametri del circuito equivalente per piccolo segnale e confrontare i guadagni sperimentali con quelli ottenuti dai calcoli effettuati sul circuito equivalente lineare

10 I valori misurati col multimetro digitale del punto di lavoro sono: V CE =15.74V V BE =0.657mV I C =0.925mA I B =8µA da cui abbiamo ottenuto un valore sperimentale di β F pari a Una volta applicato il segnale di tipo sinusoidale, i valori delle tensioni picco picco dei nodi B, E e la V out misurati sono: v b = 0.91V v e = 0.879V v out = 0.879V Da cui : v b / v s = 0.91 v e / v s = v out / v s = Le stime dei parametri del circuito equivalente sono(considerando un valore di V A = 100V): g m = I c / V t = 37 ma/v rπ = β F / g m = 3125 Ω r 0 = V A / I C = kω Dal circuito equivalente per piccolo segnale abbiamo ottenuto i seguenti valori di guadagno di tensione: v b / v s = ( rπ + (β F + 1) R E ) / ( R B + rπ + (β F + 1) R E ) = 0.92 v out / v s = v e / v s = - (β F + 1) * (R L // R E ) / (R B + rπ + (β F + 1) R E ) =