ELETTRONICA APPLICATA I (DU)
Guida alle esercitazioni di laboratorio - AA 1999-2000
Esercitazione n. 3
Circuiti con Transistori
Rilevamento delle curve caratteristiche
Questa esercitazione prevede il rilevamento di caratteristiche V(I) o V2(V1). In entrambi i casi
conviene eseguire la misura con due strumenti, rispettivamente per la variabile “di ingresso”
(quella che viene variata dall’operatore per spostarsi nei vari punti da misurare), e per quella
dipendente, o “di uscita”. Gli strumenti possono essere due multimetri, oppure un multimetro
e l’oscilloscopio. Voltmetri e amperometri analogici collocati sugli alimentatori sono
generalmente di precisione non adeguata.
3.1 Verifica qualitativa del funzionamento di un FET
E’ possibile verificare qualitativamente il comportamento di un dispositivo a effetto di campo
con un semplice esperimento:
• predisporre un multimetro per la misura di resistenze (campo fino a 1 MΩ);
• collegare Drain e Source al multimetro, lasciando aperto il Gate (come se si dovesse
misurare la resistenza tra Drain e Source);
• muovere nelle vicinanze (2-10 cm) del Gate un oggetto elettricamente carico (ad esempio
materiale plasitico strofinato su lana). Evitare di toccare direttamente il morsetto di Gate;
• si osservano delle brusche variazioni della resistenza tra Source e Drain, dovute alle
cariche elettriche indotte sul morsetto di Gate, che - modulando lo spessore della zona di
svuotamento in prossimità della giunzione - varia la conducibilità del canale.
Questo esperimento permette di verificare rapidamente se un dispositivo a effetto di campo
(FET) è ancora operativo.
Per non danneggiare il componente, evitare di toccare il terminale di Gate !
3.2 Verifica qualitativa del funzionamento di un BJT
E’ possibile verificare qualitativamente se le giunzioni di un transistore bipolare hanno subito
danni:
• predisporre un multimetro per la verifica di diodi (di solito indicata con il simbolo del
diodo), oppure per la misura di resistenze (campo fino a 100 kΩ);
• verificare il corretto funzinamento delle giunzioni BE e BC: per ciascuna giunzione
misurare la resistenza nei due versi: da un lato deve esservi conduzione, dall’altro
assenza di conduzione, o resistenza molto alta.
Questa prova indica se le giunzioni sono danneggiate, ma non verifica la funzionalità del
transistore in zona attiva: se viene rilevata una anomalia nelle giunzioni il transistore
sicuramente va considerato guasto; in assenza di anomalie può invece essere operativo.
Una reale verifica di funzionalità va eseguita misurando il β (operazione direttamente
eseguibile su alcuni multimetri).
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3.3 Caratteristiche di un transistore a effetto di campo (FET)
Montare il circuito riportato nello schema a lato, realizzando i generatori di tensione
variabile con l’alimentatore. Il JFET è tipo 2N3819 o similare. Le resistenze RG e RD inserite
rispettivamente nelle maglie Gate-Source e Drain-Source servono per limitare di corrente in
caso di errati collegamenti. La misura delle tensioni VGS e VDS deve essere effettuata sui
morsetti del dispositivo, a valle delle resistenze. La resistenza nella maglia di Drain permette
anche di ricondurre la misura della corrente ID a una misura di tensione.
Effettuare inizialmente le misure su 4-5 punti nel campo indicato, e in un secondo passo
infittirle nelle zone con variazione più rapida della grandezza di uscita.
Per limitare la potenza dissipata nel transistore,evitare valori di ID (o IC) superiori a 10 mA.
a) Ponendo VDS a 10 V e variando
VGS da 0 a - 5 V , ricavare la
trascaratteristica ID(VGS), e la
tensione di pinch-off VP.
b) Ponendo VGS = VP/2 e variando
VDS da 0 a + 20 V , ricavare un
ramo della caratteristica ID(VDS).
D
ID
G
VDS
+
VGS
+
VDD
S
VGG
Suggerimenti:
• se la regolazione sull’alimentatore non consente di regolare facilmente le tensioni basse,
inserite un partitore (realizzato con un potenziometro) all’uscita dell’alimentatore stesso.
• attenzione al segno della VGS: per dispositivi a canale N deve essere VGS < 0 V.
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3.4 Caratteristiche di un transistore bipolare (BJT)
Montare il circuito riportato nello schema a lato, con transistore tipo 2N2222 o similare, con le
stesse avvertenze del montaggio precedente (Ia maglia di base é pilotata in corrente dal
gruppo VBB -RB).
a) Ponendo VCC a 20 V e variando
IB da 1µA a 100µA circa, tracciare
la caratteristica IC(IB) e il grafico di
β = IC/IB .
b) Per tre valori di IB :
3µA, 10µA, 50µA, variando
VCE da 0 a + 20 V ricavare
tre rami della caratterisica
di uscita IC(VCE).
Q1
RB
VBB
+
220k
IC
IB
RC
3,9k
+
VCE
VBE
VCC
Suggerimenti:
Usando il generatore di segnali con onda triangolare come sorgente di tensione VBB o VCC
variabile, tracciare le caratteristiche sopra indicate direttamente sullo schermo
dell’oscilloscopio.
3.5 Punto di funzionamento di BJT
Gli schemi riportano due diversi circuiti di polarizzazione. In questi circuiti e nei successivi
porre VCC = 20 V, salvo diversa indicazione.
R1
1M
R2
3.9k
IB
VCC
20 V
R1
47k
VCC
20 V
R3
3.9k
IC
IC
IB
Q2N2222
R2
22k
Q2N2222
R4
3.9k
a) Calcolare il punto di funzionamento IB, IC , VCE ;
b) Misurare IB, IC , VCE , VBE nei due circuiti
(evitare, per quanto possibile, di modificare il circuito per eseguire la misura, ad esempio
effettuando misure indirette della corrente)
c) Confrontare i risultati delle misure con il punto di funzionamento calcolato
d) Ripetere le misure con altri transistori dello stesso tipo e con transistori diversi.
Discutere le differenze riscontrate tra le due reti di polarizzazione e tra i vari transistori
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3.6 Circuiti amplificatori - 1
Il circuito di questo punto e i seguenti sono una serie di varianti successive dello stesso
schema base. Conviene predisporre il montaggio in modo tale da poter eseguire le varianti
senza dover smontare e rimontare totalmente il circuito.
Montare il circuito riportato nel primo schema
a) Calcolare il punto di funzionamento IB, IC , VCE ;
b) Verificare il punto di funzionamento (IC, VCE)
c) Misurare il guadagno a 1000 Hz.
d) Misurare la resistenza equivalente di ingresso (inserire in serie all’ingresso una resistenza
di valore prossimo a quello stimato per la RI, e misurare la variazione di segnale).
e) Misurare la resistenza equivalente di uscita (inserire in parallelo all’uscita una resistenza
di valore prossimo a quello stimato per la RU, e misurare la variazione di segnale).
Suggerimenti:
• I condensatori presenti nel circuito sono elettrolitici; valutare il segno della componente
continua su ciascun morsetto per inserirli con polaritá corretta.
• Verificare la forma d’onda in uscita; la misura deve essere effettuata con segnale non
distorto; eventualmente ridurre con un partitore l’ampiezza del segnale fornito dal
generatore.
R1
47k
VCC
20 V
R3
3.9k
C2
C1
47µF
Q1
Q2N2222
47µF
VI
R2
22k
R6
3.9k
VU
C3
220µF
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3.7 Circuiti amplificatori - 2
Inserire in uscita uno stadio a collettore comune, come indicato nello schema.
a) Calcolare il punto di funzionamento IB, IC , VCE del transistore Q2;
b) Verificare il punto di funzionamento (IC, VCE) del transistore Q2
c) Verificare il nuovo guadagno a 1000 Hz
d) Misurare la resistenza equivalente di ingresso.
e) Misurare la resistenza equivalente di uscita
Discutere le differenze rispetto al circuito precedente.
R1
47k
VCC
20 V
R3
3.9k
Q2N2222
Q2
C1
Q2N2222
47µF
VI
C2
Q1
R2
22k
R6
3.9k
C3
220µF
47µF
R5
2.2k
VU
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3.8 Circuiti amplificatori - 3
Eseguire le stesse misure sui due circuiti qui riportati.
a) Calcolare il punto di funzionamento IB, IC , VCE dei transistore Q1 e Q2;
b) Verificare il punto di funzionamento (IC, VCE)
c) Misurare il guadagno a 1000 Hz
d) Misurare la resistenza equivalente di ingresso e la resistenza equivalente di uscita.
e) Discutere le differenze rispetto ai circuiti precedenti.
R1
47k
VCC
20 V
R3
3.9k
C2
47µF
C1
Q1
2N2222
47µF
R4
330
R2
22k
VI
VU
R6
3.3k
C3
220µF
VCC
R1
47k
R3
3.9k
2N2222
Q2
C1
Q1
47µF
VI
R2
22k
R6
3.3k
C2
2N2222
47µF
R4
330
C3
220µF
R5
2.2k
VU
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