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In dieser Übung geht es darum einen Bipolartransistor als Verstärker für ein AC-Signal zu verwenden. Anschließend werden wir den Mosfet nehmen und einen kleinen DC-Motor mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen lassen. Gesteuert wird der Motor über ein Steuersignal aus dem Signalerzeuger des Oszilloskops.

Aufgabe 1

Ich habe versucht, mit den gegebenen Bauteilen eine kleine Verstärkerschaltung aufzubauen. Das Ergebnis ist in folgendem Bild abgebildet:

Mit anderen Bauteilwerten, lässt sich so eine kleine Verstärkerschaltung aufbauen, die auch einen kleinen Lautsprecher treiben kann (

• Öffnet das Datenblatt des Transistors:

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  name BC546_48-CDIL.pdf

• Macht eine kleine Skizze des Transistors und markiert die drei eingänge Gate, Collector, Emitter.

• Wie groß ist die Verstärkung für

  Mathinline
  body I_B = 5mA

  , Wie groß ist die Basis-Emitter Spannung für

  Mathinline
  body I_B = 5mA

  ?

• Baut die Schaltung auf dem Steckbrett auf. Stellt das Potentiometer als erstes auf ca.

  Mathinline
  body 1 k\Omega

  ein.

• Messt mit einer Oszi-Spitze den Eingang und mit der anderen den Ausgang. Wie groß ist die Verstärkung?

• Was passiert mit der Spannung, wenn ihr das Potentiometer kleiner oder größer dreht?

• Verstärkerschaltungen können nur bis zu einem bestimmten Wert verstärken. Oftmals liegt der Wert in der Nähe der Versorgungsspannung. Dreht im Signalerzeuger die Spannung langsam hoch, wie verändert sich der Sinus? Das beobachtete Verhalten nennt man clipping.

Aufgabe 2

In dieser Aufgabe sollen Sie sollt Ihr den Motor mit einer PWM Steuern. Der Mosfet IRLB8748 wird als Schalter betrieben. Durch schnelles An- und Ausschalten kann die Geschwindigkeit reguliert werden. Mosfets sind im Gegensatz zu Bipolartransistoren Spannungsgesteuert.

• Sucht im Datenblatt, bei welcher Spannung der Mosfet komplett durchschaltet.

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  name INFINEON_IRLB8748_DB-EN.pdf

• Die Gate - Source Threshold Voltage gibt, an wann der Mosfet durchschaltet. Wie groß muss die Spannung

  Mathinline
  body U_{PWM}

  mindestens eingestellt werden?

• Baut die Schaltung auf. Verwendet für

  Mathinline
  body U_{PWM}

  den Signalerzeuger vom Oszi. Stellt das Signal auf ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von

  Mathinline
  body f_{PWM}= 1kHz

  und einer Spannung von

  Mathinline
  body U_{PWM}= 5V

  ein. Der Duty Cycle, also wie lange das Signal eingeschaltet ist, soll erstmal 50% betragen. Stellt im Netzteil die Versorgungsspannung für den Motor von

  Mathinline
  body U_{Supply}= 12V

  ein.

• Messt gleichzeitig die Spannung

  Mathinline
  body U_{PWM}

  und die Spannung an Punkt A, was stellt ihr fest?

• Induktive Lasten brauchen eine sogenannte Freilaufdiode, platziert die Diode parallel zum Motor. Der weiße Strich an die positive Versorgung.

• Warum muss diese Diode platziert werden?

• Ändert nun den Duty-Cycle der PWM und spielt mit der PWM. Durch die Änderung der PWM lässt sich die Energiezufuhr und somit die Drehzahl steuern.