Praktische Übung 08 - Transistoren (Bipolar und Mosfet)

Material

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:

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Mit anderen Bauteilwerten, lässt sich so eine kleine Verstärkerschaltung aufbauen, die auch einen kleinen Lautsprecher treiben kann (, R2 und R4, sowie C1 angepasst). In dieser Aufgabe werden wir mit dem Signalerzeuger des Oszilloskops (Spannungsquelle V1) ein kleines Signal von 100mV erzeugen. Die Versorgungsspannung von 12V wird von den Labornetzteilen bereitgestellt. Für R2 soll ein Potentiometer verwendet werden um die Verstärkung einzustellen.

• Öffnet das Datenblatt des Transistors:

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

• Wie groß ist die Verstärkung für , Wie groß ist die Basis-Emitter Spannung für ?

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

• Nehmt einen Bode-Plot auf.

Aufgabe 2

In dieser Aufgabe 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.

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

• Baut die Schaltung auf. Verwendet für den Signalerzeuger vom Oszi. Stellt das Signal auf ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von und einer Spannung von ein. Der Duty Cycle, also wie lange das Signal eingeschaltet ist, soll erstmal 50% betragen. Stellt im Netzteil die Versorgungsspannung für den Motor von ein.

• Messt gleichzeitig die Spannung 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.