laboratorija elektronika
TRANSCRIPT
Mašinski fakultet
Univerzitet u Banjoj Luci
IZVJEŠTAJI LABORATORIJSKIH VJEŢBI PREDMET: ELEKTRONIKA
Ime i prezime: [Dragan Erceg] Profesor: [dr. Tatjana Pešić-Brđanin]
Broj indeksa:[8264] Asistent: [dipl.ing. Ţeljko Ivanović]
Број бодова:
[Februar 2012]. godine
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 2
PRIPREMA:
1. Skicirati statičku karakteristiku diode i nacrtati šemu za snimanje statička karakaristika
Statička karakteristika
Šema za snimanje statičke karakaristike diode
2. Načini prestavljanja poluprovodničke diode idealnom i idealizovanom karakteristikom
Model diode sa konačnom vrijednosti diferencijalne otpornosti rd i naponom praga
otvaranja VDT =VDP moţe se predstaviti ekvivalentnim kolom prema slici. Idealna dioda Di se
otvara pri naponu kada je anoda pozitivnija od katode.
Di rd VDT rd VDTA K A K
V1
5V
Potenciometar
R
1k
D1
D1N4148
V
V
0
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 3
Karakteristika idealne diode se dobija linarizacijom strujno-naponske karakteristike
kada se zanemari diferencijalna otpornost rd =0. Napon praga otvaranja je takođe jednak nuli.
Idealna dioda se otvara kada je anoda pozitivnija od katode.
Idealizovana dioda ima konačnu vrijednost diferencijalne otpornosti i napona praga
otvaranja. Ako se izvrši aproksimacija statičke karakteristike diode linearnim segmentima dobija
se karakteristika idealizovane diode.
RAD U LABORARTORIJI
1. Šema za snimanje statičke karakaristike diode (D1N4148)
2. Statička karakaristika diode (D1N4148) na sobnoj temperaturi (25°C)
V1
5V
Potenciometar
R
1k
D1
D1N4148
V
V
0
V_V1
0V 100mV 200mV 300mV 400mV 500mV 600mV 700mV 800mV 900mV
I(D1)
0A
50mA
100mA
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 4
Statička karakaristika diode predstavlja zavisnost struje diode od napona diode
ID=f(VD). Takodje statička karakaristika diode zavisi i od temperature koje je dosta bitan
faktor kod dioda jer struja diode zavisi od temperature sto se može da pokaže u sledećoj
formuli:
( 1)
D DD
T T
V VqV
VkTD s s sI I e I e I e
gdje je T= VT temperaturni potencijal, dok je Is inverzna struja zasićenja i oba faktora bitno
zavise od temperature.
3. Graficki prikaz dobijene karakteristike
Direktna polarizacija
VUL [V] VD [mV] VR[mV] ID[mA]
0.1 108 0.1 0.0001
0.2 208 0.4 0.0004
0.3 298 2.1 0.0021
0.4 408 19.2 0.0192
0.5 506 167.2 0.1672
0.6 603 1246 1.246
0.7 700 7700 7.7
Struja kroz diodu Id jednaka je količniku napona na otporniku Vr i otpornosti R,
vrijednosti struje Id je takodje data u tabeli.
𝐼𝐷 =𝑉𝑟
1000 𝛺
Zavisnost struje diode od ulaznog napona
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Stru
ja d
iod
e Id
[m
A]
Ulazni napon Vul[V]
Id=f(Vul)
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 5
Zavisnost napona diode od ulaznog napona
Zavisnost napona na otporniku od ulaznog napona
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Nap
on
dio
de
Vd
[mV
]
Ulazni napon Vul[V]
Vd=f(Vul)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Nap
on
na
otp
orn
iku
Vr[
mV
]
Ulazni napon Vul[V]
Vr=f(Vul)
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 6
Zavisnost napona na diodi od struje diode
Inverzna polarizacija
VUL [V] VDi [mV] VR[mV] ID[mA]
-0.5 502 0 0
-1 998 0 0
-5 5000 0 0
-10 10001 0 0
Zavisnost ulaznog napona od napona diode pri inverznoj polarizaciji
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Nap
on
dio
de
Vd
[mV
]
Struja diode Id[mA]
Id=f(Vd)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0
Ula
zni n
apo
n V
ul[
V]
Napon diode pri inverznoj polarizaciji Vdi[mV]
Vd=f(Vul)
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 7
PRIPREMA:
1. Šema jednostranog ograničavača sa jednom običnom i jednom zener diodom
Osnovna kola za ograničavanje amplitude (ograničavači -limiteri) napona bilo kakvog
oblika propuštaju dio signala sa ulaza ka izlazu. Time se vrši selekcija dijela signala pa se
često koristi naziv amplitudski selektori. Pri analizi se često dioda posmatra kao idealan
element kod koga je dinamički otpor jednak nuli, kao i prag otvaranja, dok je otpornost
zakočene diode beskonačna.U sklopu diode D i zener diode Dz će biti u neprovodnom stanju
za sve negativne ulazne napone i za diopozitivnih vrijednosti ali samo do vrijednosti zbira
napona otvaranja VDT diode D i probojnog napona VZ zener diode. Šema jednostranog
ograničavača sa jednom običnom diodom (D1N4148) i zener diodom (BZX84C5V1) data je na
slici:
2. Oblici napona i prenosna funkcija
Oblici napona
Time
0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms 4.5ms 5.0ms
V(D1:1)
-20V
-10V
0V
10V
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 8
Prenosna funkcija
3. Sema jednostranog ispravljača
Kolo sa diodom D i otpornikom R na izlazu, vezano u seriju sa ulaznim generatorom
naizmjeničnih prostoperiodičnih signala predstavlja jednotaktni (jednostrani) ili polutalasni
ispravljač. Šema jednostranog ispravljača data je na slici.
Dioda provodi samo za vrijeme pozitivne poluperiode, tako da imamo sledeći signal.
V_V2
-12V -8V -4V 0V 4V 8V 12V
V(D1:1)
-20V
-10V
0V
10V
Time
0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms
V(R1:2)
-5V
0V
5V
10V
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 9
4. Šema jednostranog ograničavača sa kapacitivnim filterom
Prilikom korišenja kondezatora dolazi do ispravljanja signala. Kako se kondezator
prazni dolazi do eksponencijalnog pada napona u konturi sa otpornikom kondezatora. Tako
da dobijamo sledeću sliku.
Na slici se jasno vidi da dolazi do ispravljanja izlaznog signala i kada bi vezeli dovoljno
veliki kondezator (velike kapacitivnosti) došlo bi do dosta boljeg ispravljanja signala.
Time
0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms
V(R1:2)
0V
5V
10V
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 10
RAD U LABORARTORIJI
Talasni oblik na ulazu i izlazu jednostranog ograničavača
VOLTS/DIV 5
TIME/DIV 2 ms
Prenosna karakaristika jednostranog ograničavača
VOLTS/DIV 5
VOLTS/DIV 5
Talasni oblik napona na ulazu i izlazu jednostanog ispravljača
VOLTS/DIV 5
TIME/DIV 2 ms
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 11
PRIPREMA:
1. Ulazna i izlazna otpornost:
𝑅𝑢𝑙 =𝑉𝑢𝑙𝐼𝑢𝑙
= 𝑅1||𝑅2 =𝑅1 ∙ 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2=
470 ∙ 100
470 + 100= 82.45 𝑘𝛺
𝑉𝑖𝑧𝑙 = −𝑅3 ∙ 𝑅𝑝
𝑅3 + 𝑅𝑝∙ 𝑔𝑉𝑔𝑠 = −
𝑅3 ∙ 𝑅𝑝
𝑅3 + 𝑅𝑝∙ 𝑔𝑚𝑉𝑢𝑙 → 𝑉𝑔𝑠 = 𝑉𝑢𝑙
𝑅𝑖𝑧𝑙 =𝑉0
𝐼0= 𝑅3 = 1.2 𝑘𝛺
2. Naponsko pojačanje:
𝐴𝑣 =𝑉𝑖𝑧𝑙𝑉𝑢𝑙
𝐴𝑣 =𝑉𝑖𝑧𝑙𝑉𝑢𝑙
= −𝑅3 ∙ 𝑅𝑝
𝑅3 + 𝑅𝑝∙ 𝑔𝑚 = −
1.2 ∙ 103 ∙ 10 ∙ 103
(1.2 + 10) ∙ 103∙ 27 ∙ 10−3 = −28.928
VulR1
470k
R2
100k
0 0 0
I1gmVgs R3
1.2k
R4
10k
0 00
VoR3
0 0
VUL
VulR1
470k
R2
100k
0 0 0
I1gmVgs R3
1.2k
R4
10k
0 00
Vgs RP
G D
S
VIZL
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 12
RAD U LABORARTORIJI
RC pojačavać sa zajedničkim sorsom
Ulazni i izlazni napon (stvarno naponsko pojačanje pojačavača)
𝐴𝑣 =𝑉𝑖𝑧𝑙𝑉𝑢𝑙
= −0.15
19 ∙ 10−3= −7.8947
Teoretsko pojačanje je veće od stvarnog za 3.66 puta zbog neidealnosti mjerne
instrumenata i opreme.
M1
M2N7000
R3
1.2k
R1
470k
R2
100k
R4
10k
C2
10u
C1
1u
V1
12
V2
FREQ = 1kVAMPL = 10mVOFF = 0
0
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 13
PRIPREMA:
1. Ulazna i izlazna otpornost:
𝑅𝑚 =𝑉𝑚𝐼𝑚
= 𝑅8 𝑅5 𝑟𝜋 = 𝑅8 ∙ 𝑅5
𝑅8 + 𝑅5 ||𝑟𝜋 =
= 47 ∙ 103 ∙ 100 ∙ 103
47 ∙ 103 + 100 ∙ 103 ||580 =
31972.789 ∙ 580
31972.789 + 580= 569.66 𝛺
𝑅𝑖 = 𝑅6 = 470 𝛺
2. Naponsko pojačanje:
𝐴𝑣 =𝑉0
𝑉𝑖=−𝛽0 ∙ 𝑖𝑏 ∙
𝑅6 ∙ 𝑅9
𝑅6 + 𝑅9
𝑖𝑏 ∙ 𝑟𝜋= −𝛽0
𝑅6 ∙ 𝑅9
𝑅6 + 𝑅9
𝑟𝜋= −250 ∙
470 ∙ 10000470 + 10000
580= −193.5
VulR8 R5
0 0 0
R3I1
beta*ib R6 R9
0 00
VI VO
B
E
C
iB
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 14
RAD U LABORARTORIJI
RC pojačavać sa zajedničkim emiterom
Ulazni i izlazni napon (stvarno naponsko pojačanje)
CH1: VOLTS/DIV 10mV
CH2: VOLTS/DIV 0.5V
TIME/DIV 0.2 ms
𝐴𝑣 =𝑉0
𝑉𝑖= −
1.25
12 ∙ 10−3= 104.16
Teoretsko pojačanje je veće od stvarnog za 1.85 zbog neidealnosti mjerne opreme.
R3
470
V
R4
100
V1
FREQ = 1kVAMPL = 10mVOFF = 0
C2
1uV2
12
C3
100u
R5
10k
C1
10u
0
Q1
BC547B
R2
47k
R1
100k
V
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 15
PRIPREMA:
1. Osobine idealnog operacionog pojačavač:
a) Beskonačno veliku ulaznu otpornost (Ri→∞);
b) Beskonačno veliko naponsko pojačanje (Av→∞);
c) Izlaznu otpornost jednaku nuli (Ro=0[Ω]);
d) Beskonačno veliki faktor potiskivanja simetrične komponente (CMRR→∞);
e) Strujni i naponski ofset su jednaki nuli (Vos = 0, Ios = 0);
f) Ima beskonačno širok propusni opseg za pojačanje.
2. Naponsko pojačanje:
Inveertujuci pojačavač :
101000
10000
0
0
0
1
2
1
2
1
221
1
21
1
1
1
21
R
R
V
VA
R
RV
R
RVVVRR
R
VVV
VRRR
VV
R
ViiRV
VRRiV
i
ovcl
iiiii
io
oi
i
ii
oi
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 16
Neinvertujući pojačavač:
111011
0
1
20
1
221
1
1
1
21
R
R
V
VA
R
RVVRR
R
VV
R
ViiRV
RRiV
i
vcl
iii
o
ii
o
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 17
RAD U LABORARTORIJI
Talasni oblik ulaznog i izlaznog napona inveertujuci pojačavač
CH1: VOLTS/DIV 0.5V
CH2: VOLTS/DIV 2V
TIME/DIV 0.2 ms
Naponsko pojačanje:
104.0
40 i
vclV
VA
Talasni oblik ulaznog i izlaznog napona neinvertujući pojačavač
CH1: VOLTS/DIV 0.5V
CH2: VOLTS/DIV 2V
TIME/DIV 0.2 ms
Naponsko pojačanje:
5.124.0
50 i
vclV
VA
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 18
PRIPREMA:
1. Logičke jednačine i funkcionalne tabele za logička kola:
Invertor
I (AND) Logičko kolo
A Y
0 1
1 0
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 𝑌 = 𝐴𝐵
𝑌 = 𝐴
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 19
NI (NAN) Logičko kolo
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
ILI (OR) Logičko kolo
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
𝑌 = 𝐴 𝐵
𝑌 = 𝐴 + 𝐵
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 20
NILI (NOR) Logičko kolo
A B Y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
2. Funkcionalna tabela za J-K flip flop
Q0 je izlazni nivo pre nailaska CLK impulsa (prethodno stanje). Dok ulaz R sluzi da
dovede flip flop u stanje RESET nezavisno od CLK impulsa.
𝑌 = 𝐴 + 𝐵
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 21
3. Logička funkcija I logička tabela za logičku mreţu
I-ILI Invertovano kola
Implementacija POS (Product Of Sum) izraza
A B C D Y
0 0 0 0 1
0 0 0 1 1
0 0 1 0 1
0 0 1 1 0
0 1 0 0 1
0 1 0 1 1
0 1 1 0 1
0 1 1 1 0
1 0 0 0 1
1 0 0 1 1
1 0 1 0 1
1 0 1 1 0
1 1 0 0 0
1 1 0 1 0
1 1 1 0 0
1 1 1 1 0
𝑌 = 𝐴𝐵 + 𝐶𝐷
Izvještaj sa laboratorijskih vjeţbi Elektronika
Dragan Erceg 22
PRIPREMA:
1. Talasni oblici brojača sa slike i moduo brojača:
Početno stanje brojača je 0000.
Brojač koji ima n flip – flopova moţe da ima 2n različitih stanja. Broj stanja kod brojača
je poznat kao moduo brojača. Tako naš brojač ima moduo 24
= 8.