ES4_2017 - Università Kore di ENNA

Università Kore di Enna
Laboratorio di Ingegneria Elettronica
Esercitazione 4. Transistor BJT a canale n
BC337 /2N2222A
1. Introduzione
Nella presente esercitazione verranno studiati, misurati e confrontati diversi ciruciti per la
polarizzazione dei transistor. Il bjt preso in considerazione è il 2N2222A.
Per tutti i circuiti presentati l’esperienza consisterà di tre fasi:
a. Analisi Teorica con valori nominali;
b. Montaggio e misure delle grandezze reali (opzionale);
c. Simulazione dei circuiti con PSPICE;
Come conclusione si confronteranno le caratteristiche dei vari circuiti esaminati.
2. Polarizzazione 1
Sia Dato il circuito in Fig.1 con valori nominali dei componenti.
1. Calcolare l’espressione analitica delle correnti IB,IC e della Tensione VCE in funzione
delle resistenze, della tensione di alimentazione e del beta del transistore. Sostituire i
valori nomiali dei componenti e calcolare i valori effettivi. Assumere un valore
ragionevole per la tensione VBE.
2. Montare e/o simulare il circuito, utilizzando una Tensione di alimentazione pari a 12V.
Misurare direttamente o indirettamente le correnti IB, IC e VCE. Verificare la tensione
VBE. Le caratteristiche del transistor sono reperibili sul relativo datasheet. Il valore tipico
del beta è di circa 270.
VAL
RB
1.5M
RC
2.7k
Q1
2N2222A/ZTX
0
Figura 1 Circuito 1
Per chi effettua la sperimentazione, ripetere le misure scaldando il transistor (per
esempio toccandolo o avvicinandogli dei tizzoni ardenti) cos’è cambiato e perché?
3. Confrontare i dati ottenuti nei punti precedenti, giustificando eventuali differenze;
4. Sostituire il transistor con un altro avente beta 100, cosa cambia? Perché?
3. Polarizzazione 2
Sia dato il circuito in figura 2, dove sono indicati i valori nominali dei componenti.
1. Calcolare l’espressione analitica delle correnti IB,IC e della Tensione VCE in funzione
delle resistenze, della tensione di alimentazione e del beta del transistore. Sostituire i
valori nominali dei componenti e calcolare i valori effettivi. Assumere un valore
ragionevole per la tensione VBE.
2. Montare e/o simulare il circuito, utilizzando una Tensione di alimentazione pari a 12V.
Misurare direttamente o indirettamente le correnti IB, IC e VCE. Verificare la tensione
VBE. Le caratteristiche del transistor sono reperibili sul relativo datasheet. Il valore tipico
del beta è di circa 270.
3. Confrontare i dati ottenuti nei punti precedenti, giustificando eventuali differenze;
4. Sostituire il transistor con un altro avente beta 100, cosa cambia? Perché?
VAL
RC1
2.7k
RB1
560k
Q2
2N2222A/ZTX
0
Figura 2: Circuito 2
4. Polarizzazione 3
Sia dato il circuito in figura 3, dove sono indicati i valori nominali dei componenti.
5. Calcolare l’espressione analitica delle correnti IB,IC e della Tensione VCE in funzione
delle resistenze, della tensione di alimentazione e del beta del transistore. Sostituire i
valori nominali dei componenti e calcolare i valori effettivi. Assumere un valore
ragionevole per la tensione VBE.
6. Montare e/o simulare il circuito, utilizzando una Tensione di alimentazione pari a 12V.
Misurare direttamente o indirettamente le correnti IB, IC, VCE, VBase. Verificare la
tensione VBE. Le caratteristiche del transistor sono reperibili sul relativo datasheet. Il
valore tipico del beta è di circa 270.
7. Confrontare i dati ottenuti nei punti precedenti, giustificando eventuali differenze;
8. Sostituire il transistor con un altro avente beta 100, cosa cambia? Perché?
VAL
R1
33k
RC
2.7k
Q3
2N2222A/ZTX
R2
10k
RE
1k
0
Figura 3: Circuito 3
5. Polarizzazione 4
Sia dato il circuito in figura 4, dove sono indicati i valori nominali dei componenti.
9. Calcolare l’espressione analitica delle correnti IB,IC e della Tensione VCE in funzione
delle resistenze, della tensione di alimentazione e del beta del transistore. Sostituire i
valori nomiali dei componenti e calcolare i valori effettivi. Assumere un valore
ragionevole per la tensione VBE.
10. Montare e/o simulare il circuito, utilizzando una Tensione di alimentazione pari a 12V.
Misurare direttamente o indirettamente le correnti IB, IC, VCE VBase . Verificare la
tensione VBE. Le caratteristiche del transistor sono reperibili sul relativo datasheet. Il
valore tipico del beta è di circa 270.
11. Confrontare i dati ottenuti nei punti precedenti, giustificando eventuali differenze;
12. Sostituire il transistor con un altro avente beta 100, cosa cambia? Perché?
VAL
12k
R101
RC4
2.7k
Q4
2N2222A/ZTX
R102
10k
RE4
1k
0
Figura 4: Circuito 4
6. Confronto
Confrontare i risultati ottenuti nei casi analizzati, commentando le prestazioni dei circuiti con
particolare riferimento alla loro sensitività nei confronti dei parametri dell’elemento attivo.
Motivare per tanto quale degli schemi rappresentati risulta essere un buon circuito di
polarizzazione e quale no.
7. Analisi di piccolo segnale
Analizzare il circuito in Figura 5, passare al modello di piccolo segnale, calcolare la
funzione di trasferimento Vu/Vi. Calcolare i poli e zeri, Definire il guadagno a basse ed ad
alte frequenze, quindi disegnare il diagramma di Bode su scala logaritmica. Effettuare le
simulazioni del caso con Cadence validando i calcoli effettuati.
VAL
R2
33k
RC5
2.7k
Vin
1Vac
0Vdc
Vu
Q5
RS
2N2222A/ZTX
50
R1
10k
RE5
1k
0
C2
2.2uF