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Elettronica Applicata - Polarizzazione di transistor bipolari e stadi elementari a BJT

elettronica


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Elettronica Applicata

Polarizzazione di transistor bipolari e stadi elementari a BJT

                                                         

Introduzione agli esperimenti:

In questa esercitazione abbiamo esaminato come si può ottenere la polarizzazione di un BJT, e gli stadi elementari più comuni che usano dei BJT.

La polarizzazione di un transistor ha un'importanza fondamentale nel suo uso poiché è proprio dalla polarizzazione che dipende il corretto funzionamento del 646d32g transistor.

Un secondo aspetto importante dello studio della polarizzazione è la STABILITA' DELLA POLARIZZAZIONE: una volta imposta una data condizione di polarizzazione si desidera infatti che questa rimanga sempre la stessa ogni volta che si utilizza il circuito, in altre parole che una volta fissato il punto operativo esso non subisca variazioni. Le variazioni della temperatura e l'invecchiamento dei dispositivi causano infatti delle variazioni parametriche , cioè causano variazioni indesiderate dei parametri che caratterizzano la polarizzazione e ciò, in caso di una errata polarizzazione può produrre lo spostamento del punto di lavoro da dove lo avevamo fissato.



Proprio in questa prospettiva sono stati condotti i seguenti esperimenti :

1)  Polarizzazione con il metodo della doppia polarizzazione (o autopolarizzazione) di un BJT ; misura delle grandezze caratteristiche della polarizzazione sia per grandi che per piccoli segnali : VB, VC, VE, IB, IC, IE e calcolo di bF e aF sia con la polarizzazione Vcc=+10V e Vee=-10V, sia con la polarizzazione Vcc=+10V e Vee=-5V, sia con la polarizzazione Vcc=+5V e Vee=-10V.

2)  Polarizzazione con il metodo della polarizzazione fissa di un BJT; misura delle grandezze caratteristiche della polarizzazione sia per grandi che per piccoli segnali : VB, VC, VE, IB, IC, IE e calcolo di bF e aF. Sostituzione del BJT con un altro e verifica delle eventuali variazioni del punto di lavoro.

3)  Realizzazione di uno stadio ad emettitore comune (CE), verifica del punto di lavoro, misura dei guadagni di tensione, stima dei parametri di piccolo segnale e confronto tra i dati ottenuti con le misure e quelli calcolati con i parametri di piccolo segnale.

4)  Realizzazione di uno stadio a collettore comune (CC), verifica del punto di lavoro, misura dei guadagni di tensione, stima dei parametri di piccolo segnale e confronto tra i dati ottenuti con le misure e quelli calcolati con i parametri di piccolo segnale.

Esperimento N° 1: Circuito di autopolarizzazione

Per i transistor a componenti discreti la Doppia Polarizzazione è sicuramente il metodo più indicato per polarizzare. Essa offre i seguenti vantaggi rispetto agli altri circuiti di polarizzazione a componenti discreti :

n    garantisce una maggiore stabilità termica cioè una maggiore insensibilità delle condizioni di polarizzazione alle variazioni di temperatura ;

n    consente di portare l'ingresso dello stadio a livello DC prossimo a zero in modo tale da poter realizzare l'accoppiamento in continua dell'ingresso senza necessità di interporre dei condensatori di accoppiamento , poco pratici nella tecnologia dei circuiti integrati a causa delle loro elevate dimensioni .

Schema del circuito

 

In un primo momento la doppia alimentazione è costituita da due generatori di uguale valore ma di segno opposto da Vcc=+10V sul collettore e da Vee=-10V sull'emettitore.

Alimentata la bread-board abbiamo misurato la tensione ai capi della base, del collettore e dell'emettitore:

poi abbiamo misurato la tensione ai capi delle resistenze:

                                                                                                                                                        

     Þ    il BJT è polarizzato in Z.A.D.

   oppure  

In un secondo momento la doppia alimentazione è costituita da due generatori di valore Vcc=+10V sul collettore e da Vee=-5V sull'emettitore.

Alimentata la bread-board abbiamo misurato la tensione ai capi della base, del collettore e dell'emettitore:

poi abbiamo misurato la tensione ai capi delle resistenze:

                                                                                             

     Þ    il BJT è polarizzato in Z.A.D.

   oppure  

                                                          

In un terzo momento la doppia alimentazione è costituita da due generatori di valore Vcc=+5V sul collettore e da Vee=-10V sull'emettitore.

Alimentata la bread-board abbiamo misurato la tensione ai capi della base, del collettore e dell'emettitore:

poi abbiamo misurato la tensione ai capi delle resistenze:

     Þ    il BJT è polarizzato in saturazione.

Esperimento N° 2: Polarizzazione fissa

 

In questo secondo esperimento abbiamo studiato un secondo metodo di polarizzazione per i BJT che differisce dal primo per l'utilizzo di una sola alimentazione e di un partitore di tensione per generare la polarizzazione della base.

Schema del circuito

Alimentata la bread-board abbiamo misurato le seguenti tensioni:




poi abbiamo misurato le tensioni ai capi delle resistenze:

     Þ    il BJT è polarizzato in Z.A.D.

   oppure  

Esperimento N° 3: Stadio a emettitore comune (CE)

 

Uno stadio ad emettitore comune (CE) è cosi chiamato perché l'emettitore del BJT è comune al circuito di ingresso e di uscita; esso fornisce sull'uscita (presa sul terminale di collettore) un segnale amplificato e sfasato di 180° rispetto a quello di ingresso.

Lo stadio ad emettitore comune che abbiamo esaminato ha la particolarità di avere una degenerazione di emettitore (cioè una resistenza sul ramo di emettitore), il che implica che lo stadio ci fornisce un'amplificazione minore rispetto al caso senza degenerazione. Il vantaggio nell'avere una degenerazione di emettitore sta nel fato che così si ottiene una maggiore dinamica di uscita, una maggiore resistenza di ingresso e una maggiore resistenza di uscita.

Le capacità presenti nello schema hanno il seguente scopo:

C1= capacità di disaccoppiamento;

C2= capacità di bypass.

 

Schema del circuito

Alimentata la bread-board, abbiamo verificato il punto di lavoro con le seguenti misure:

     Þ    il BJT è polarizzato in Z.A.D.

   oppure  

successivamente abbiamo inserito il generatore VS (Vpps=4V, f=10kHz) e abbiamo fatto le seguenti misure:

VPPout=1.8V

VppA=39.6mV

VppC=1.8V

VppE=120mV

Dalle misure fatte è risultato un'amplificazione di:

cioè il circuito a emettitore comune si comporta da amplificatore invertente di tensione.

Calcoliamo ora il fattore di amplificazione con il circuito di piccolo segnale il cui schema a centro banda è:

dove

ro= trascurabile

quindi:

cioè col circuito di piccolo segnale troviamo lo stesso risultato trovato con le misure.

Esperimento N° 4: Stadio a collettore comune (CC)

 

 

Uno stadio a collettore comune (CC) è così chiamato perché il collettore del BJT è comune al circuito di ingresso e di uscita; esso fornisce sull'uscita (presa sul terminale di emettitore) un segnale quasi uguale al segnale di ingresso.

La capacità presente nello schema ha il seguente scopo:

C1= capacità di disaccoppiamento;

Schema del circuito

Alimentata la bread-board, abbiamo verificato il punto di lavoro con le seguenti misure:

     Þ    il BJT è polarizzato in Z.A.D.

   oppure  

successivamente abbiamo inserito il generatore VS (Vpp=1V, f=10kHz) e abbiamo fatto le seguenti misure:

VppB=1V

VppB=1V

VPPout=1V

Dalle misure fatte è risultato un'amplificazione di:

cioè il circuito a collettore comune si comporta da inseguitore di tensione.

Calcoliamo ora il fattore di amplificazione con il circuito di piccolo segnale il cui schema è:

dove

ro= trascurabile

quindi:

cioè col circuito di piccolo segnale troviamo lo stesso risultato trovato con le misure.







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