Elektronik-Labor
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Mikrocontroller PicoBasic
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.