Transistormessung mit dem TestLab                              

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Ein Experiment mit einem NPN-Transistor BC547C soll die Verstärkung des Transistors genauer untersuchen. Mit den drei sehr hochohmigen Analogeingängen ist die Messung einfach. PWM1 liefert über ein Tiefpassfilter eine einstellbare Steuerspannung. Damit wurde der Arbeitspunkt so eingestellt, dass die Kollektorspannung nahe 2 V lag. Weil die Widerstände bekannt sind, lassen sich der Kollektorstrom und der Basisstrom bestimmen. Das Verhältnis beider ist der Stromverstärkungsfaktor. Er beträgt hier 468.


Wenn man die Steuerspannung erhöht, steigt der Basisstrom und damit auch der Kollektorstrom. Der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand wird ebenfalls größer, sodass die Kollektorspannung absinkt. Für eine Erhöhung der Basisspannung um 13 mV wurde eine Änderung der Kollektorspannung um 958 mV gemessen. Daraus lässt sich die Spannungsverstärkung der Schaltung mit 74 bestimmen.

              REM DDS1
0x0400  D = 0
              L1:
0x3A00  A = [B+]
0x4300  PWM1 = A
0x3900  A = D
0x2A00  A = A + B
0x3400  B = A
0x1901  Delay ms = 1
0x2001  Goto L 1:

Für eine anschauliche Darstellung wurde der DDS-Generator mit einem Dreiecksignal betrieben. Im TestLab lädt ein Klick auf Tri die Kurvenform in den Speicher, der dann im laufenden Betrieb mit A = [B+] ausgelesen und an den PWM-Ausgang gesandt wird. Mit D = 0 ist eine vollständige Signalperiode 256 Bytes lang. Wenn man im Testlabor D = 3 zuweist, schreitet die Ausgabe in Viererschritten voran, sodass die vierfache Frequenz ausgegeben wird. Für diese Messung ist jedoch eine langsame Ausgabe besser.


In der Zweikanalmessung sieht man den dreieckförmigen Verlauf der Steuerspannung, die aber an der Basis begrenzt wird und maximal 621 mV erreicht. Das ist das typische Verhalten einer Si-Diode. In einem sehr engen Spannungsbereich steigt der Basisstrom stark an.


Mit der Dreikanalmessung wird zusätzlich auch die Kollektorspannung aufgezeichnet. Man sieht, dass der Verstärker übersteuert wird. Während der überwiegenden Zeit ist der Transistor gerade vollständig gesperrt oder voll durchgeschaltet, wobei die Kollektorspannung bis auf 64 mV sinkt. Der steile Anstieg und Abfall an den Flanken des Kollektorsignals weist auf die große Spannungsverstärkung der Schaltung hin.


Wenn der Verstärker ohne Übersteuerung und mit geringen Verzerrungen betreiben werden soll, hilft eine Gegenkopplung, hier mit einem Widerstand von 2,2 MOhm  zwischen Kollektor und Basis. Die Ansteuerung wurde durch größere Widerstände abgeschwächt.


Das Messergebnis zeigt den Erfolg. Diesmal wurde ein Sinussignal ausgegeben. Man erkennt die immer noch große Spannungsverstärkung und die verzerrungsarme Ausgangsspannung. Signalreste mit höherer Frequenz stammen von äußeren Störfeldern und konnten aufgefangen werden, weil die Schaltung sehr hochohmig und nicht abgeschirmt ist.


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