1 SKOLELABORATORIET Grunnleggende elektronikk Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 SKOLELABORATORIET Kursinnhold 1. økt – Grunnleggende halvlederteknologi (45 min) –Halvledermateriale –PN-overgangen –Dioden og transistoren –Karakterisering av dioder og transistor –Enkel transistorforsterker 2. økt – Simulering av en forsterker (90 min) –Byggen og simuler en enkel forsterker –Beregn komponentverdier –Mål forsterkningen

3 SKOLELABORATORIET De ulike nivåene Fysikken bak Karakterisering av komponenten Systemforståelse

4 SKOLELABORATORIET Halvledermaterialet

5 SKOLELABORATORIET N-dopet og P-dopet materiale

6 SKOLELABORATORIET Energinivåer

7 SKOLELABORATORIET PN-overgangen Potensiale Få Ladnings- bærere + - Potensiale

8 SKOLELABORATORIET Dioden

9 SKOLELABORATORIET Likeretteren

10 SKOLELABORATORIET Lysdioden

11 SKOLELABORATORIET Transistoren

12 SKOLELABORATORIET Karakterisering av dioden Strøm Spenning

13 SKOLELABORATORIET Karakterisering av transistoren Strømforsterkning h FE =325 U CE ICIC ICIC

14 SKOLELABORATORIET Strøm-spenningskarakteristikken for en transistor

15 SKOLELABORATORIET Spenningsdeleren U CC

16 SKOLELABORATORIET Strømstyrt spenningsdeler Strømstyrt krets

17 SKOLELABORATORIET Strøm-spenningskarakteristikken og belastningslinjen R c = 500  Arbeidspunkt Transistoren er helt stengt 10V 7,5V 2,5V U ut Transistoren er helt åpen Hvordan legger vi inn arbeidspunktet? U CC

18 SKOLELABORATORIET Forspenning av forsterkertrinnet Forspenning Temp. stabilisering og forsterkning Spenningsforsterkningen for trinnet kan skrives:

19 SKOLELABORATORIET Hva ønsker vi å lage? Vi ønsker å lage en mikrofonforsterker, med en spenningsforsterkning på 10 ganger for audiofrekvenser.

20 SKOLELABORATORIET Fremgangsmåte for dimensjonering av forsterkeren. Velg supplyspenning U CC (U CC = 10V) Velg spenningsforsterkning (A V ) (A V = 10) Velg arbeidsspenning på collector (Nær U CC /2) (U C = 5,5V) Finn transistorens strømforsterkning (h FE = 500) Velg arbeidspunkt, I C (I C = 10mA) U CC = 10 V 10 mA U C = 5,5 V = 4,5 V A V = 10

21 SKOLELABORATORIET Fremgangsmåte for dimensjonering av forsterker (beregninger) Beregner collector-motstanden R C Beregner emitter- motstanden R E R C = 450  R E = 45 

22 SKOLELABORATORIET I RB2 I RB1 Fremgangsmåte for dimensjonering av forsterkeren Beregner basestrømmen når vi kjenner strøm-forsterkningen h FE I b =20  Beregner strømmen i for- spenningsnettverket. Velger I RB2 = 10 I b og I RB1 = 11 I b Beregner spenningene U RB2 og U RB1. U be =0,7V UeUe U RB2 U RB1 I RB2 =200  A I RB1 =220  A

23 SKOLELABORATORIET Fremgangsmåte for dimensjonering av forsterkeren

24 SKOLELABORATORIET Den ferdige forsterker

25 SKOLELABORATORIET Regneark for beregning av forsterkeren

26 SKOLELABORATORIET Regneark for beregning av forsterkeren