Ctlin-Daniel Cleanu DISPOZITIVE I CIRCUITE ELECTRONICE - Experimente i Simulare - EDITURA POLITEHNICA V-R12KR2470VA+ -5V Vg FREQ = 1KHz VAMPL = 1V VOFF = 0 U2LM7413274615+-V+V-OUTV- ArQ2BD136/PLPV-RL 100 V+ C1 10F Q1BD135/PLPVA- 5V V+ AlRg 600 V+Agv1 v2v3 Colecia "ELECTRONIC" DISPOZITIVE I CIRCUITE ELECTRONICE - Experimente i Simulare - Referent tiinific: Prof.dr.ing. Mircea Ciugudean Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale CLEANU, CTLIN-DANIEL DispozitiveiCircuiteElectronice,ExperimenteiSimulare/ef lucr.dr.ing. Ctlin-Daniel Cleanu - Timioara : Editura Politehnica, 2003 200 p. : 24 cm - (Electronic aplicat) Bibliogr. ISBN xxx ef lucrri dr.ing. Ctlin-Daniel Cleanu DISPOZITIVE I CIRCUITE ELECTRONICE - Experimente i Simulare - Colecia "ELECTRONIC" EDITURA POLITEHNICA TIMIOARA - 2003 Copyright Editura Politehnica, 2003 Consilier editorial: Prof.dr.ing. Sabin IONEL Tehnoredactare computerizat: Ctlin-Daniel CLEANU Prefa Cartea i propune s ofere n primul rnd studenilor Facultii de Electronic iTelecomunicaiidincadrulUniversitiiPOLITEHNICAdinTimioaraunghid practicnaprofundareanoiunilorlegatedestudiulDispozitiveloriCircuitelor Electronice.Eaesteutilnsistudenilorcelorlaltefaculticuprofilelectric (Automatizri i Calculatoare, Electrotehnic etc.) ce studiaz aceast disciplin, prin coninutuldetaliatibogatninformaii.nsfrit,easeadreseaztuturorcelor preocupai de aplicarea principiilor teoretice ale circuitelor electronice n practic. Fiecare experiment conine: -un breviar teoretic necesar unei bune nelegeri ale fenomenelor abordate; -descrierea prii practice (scheme electronice folosite, modaliti demsurare a mrimilor electrice, completare a tabelelor etc.); -parte de simulare PSPICE a circuitelor electronice. Celetreimijloace(teoretic,experimental,simulare)suntfolositentr-omanier complementar,fiecareevideniindmaibineanumiteaspectealetemeiconsiderate. Uneorinselesuntfolositesimultan,pentruaverificavaliditatearezultatelori pentru a explica motivele unor eventuale diferene. AnexelecuprindprogrameMATLABpentrucalcululunorcircuitelorprezentate nlucrareialteinformaiiutile,spreexemplucodulculorilorsauvalorilestandard pentru rezistori. Lucrareaesteelaboratpebazaexperieneindelungatepropriicolectivului disciplineiDispozitiveiCircuiteElectronice.nacestsensautorulmulumete colegilor Sorin Popescu, tefan Gal, Titu Boto, Cristian Gurka i Valentin Maranescu pentrucontribuiileavutendezvoltareaaplicaiilorconinutenaceastlucrare, Prof.dr.ing. Virgil Tiponu, ef lucr.ing. Aurel Filip, consilierului editorial Prof.dr.ing. Sabin Ionel pentru ndrumarea i observaiile deosebit de utile n conceperea structurii iconinutuluimaterialului,referentuluitiinific-Prof.dr.ing.MirceaCiugudean- pentru sfaturile, sugestiile i criticismul constructiv care au nsoit elaborarea versiunii finale a lucrrii. Autorul Cuprins 1. Aplicaie introductiv..pag. 7 2. Caracteristicile statice i parametri diodelor semiconductoare.pag. 15 3. Circuite cu diode i modelarea lor.pag. 21 4. Mediul de simulare SPICEpag. 27 5. Circuite de redresare..pag. 35 6. Experimente cu alte tipuri de diode (de comutaie, electroluminiscente, fotodiode, varicap)....................................................................................pag. 43 7. Tranzistorul bipolar caracteristici statice...pag. 49 8. Tranzistorul bipolar circuite de polarizare.pag. 57 9. Tranzistorul cu efect de cmp caracteristici staticepag. 65 10. Tranzistorul cu efect de cmp circuite de polarizarepag. 71 11. Studiul modelului natural (Giacoletto) pentru tranzistoare bipolare...pag. 79 12. Amplificator de semnal mic cu tranzistor bipolar...pag. 85 13. Efectul capacitilor de cuplaj i de decuplare asupra caracteristicii de frecven a unui amplificator...pag. 93 14. Analiza de sensibilitate/caz cel mai nefavorabil i analiza Monte-Carlo..pag. 101 15. Amplificatoare de putere n contratimp cu tranzistoare complementare..pag. 113 16. Studiul efectului reaciei negative asupra semnalelor parazite i distorsiunilor..pag. 123 17. Studiul efectului reaciei negative asupra caracteristicii de frecven a amplificatorului......pag. 131 18. Analiza i experimentarea unui amplificator de semnal mic cu reacie negativ paralel-serie.........pag. 141 19. Compensarea unui amplificator cu reacie negativ.pag. 149 20. Studiul i experimentarea unui oscilator RC cu reea Wien. pag. 161 Anexa 1. Codul culorilor.pag. 169 Anexa 2. Valori normalizate...pag. 170 Bibliografie..pag. 171 Aplicaia nr. 1 APLICAIE INTRODUCTIV 1. SCOPUL APLICAIEI Scopulaplicaieilconstituiestudiulfuncionriiiutilizriiprincipalelor aparatefolositepeparcursuldesfurriiexperimentelorpracticedescrisencadrul prezentului material. Se detaliaz aspecte legate de multimetrul digital, generatorul de semnal, sursa de tensiune continu i osciloscop. 2. MULTIMETRUL DIGITAL Esteunaparatdestinatmsurriimaimultormrimielectrice,nprincipal tensiune i curent (CA sau CC), rezisten. Prin urmare acest aparat poate fi folosit, n principal,cavoltmetru,ampermetrurespectivohmmetru.Unelemultimetredispuni de posibilitatea msurrii capacitii (capacimetru), inductivitii (L-metru) frecvenei (frecvenmetru), factorului (-metru) pentru tranzistoare sau se pot folosi la testarea continuitii unui circuit. n fig. 1 este prezentat un multimetru digital al firmei Hameg, HM 8011-3.Pentru efectuarea unei msurtori se vor selecta corespunztor: -mrimeaelectric(tensiune,curent,rezistenetc.)dinbutoanele(2),(4)sau(6)i tipul acesteia (curent continuu sau alternativ) din butonul (8); - domeniul de msur - comutatorul (10) - indic valoarea maxim care poate fi citit n cadrul acelei game. - bornele ntre care se conecteaz cablurile de msur Fig.1. Multimetru digital HM 8011-3. 8Aplicaia nr. 1 Observaii: Asigurai-vcdomeniulselectatiborneleaparatuluilacaresuntlegate cablurile de msur sunt corespunztoare tipului de msurtoare ce se dorete a fi efectuat. Nu folosii multimetrul dac el sau cablurile de msur prezint fisuri. Nu msurai rezistena ntr-un circuit sub tensiune. Nuatingeiterminalelemetalicealecablurilordemsurnmomentul efecturii msurtorii. Sevormanipulacuateniesporitcircuitelencaretensiuneadepete60V (CC) sau 30V (CA) deoarece exist pericol de electrocutare 3. GENERATORUL DE SEMNAL Este un aparat destinat generrii unui semnal periodic, de amplitudine, offset, frecvent i form modificabile. nfig.2esteprezentatgeneratoruldesemnalHM-8030-5,produsalfirmei Hameg.Estecapabilsgenerezesemnaledeformsinusoidal,dreptunghiulari triunghiular cu frecvena cuprins ntre 0,05Hz i 50MHz iamplitudine 10Vvv pe o sarcinde50sau20Vvvngol.Reglajulfrecveneisefacebrut,ndecade,saufin. Are i posibilitatea de vobulare intern sau extern, adic este capabil s genereze un semnaldefrecvenvariabil,pestemaximdoudecade,ntr-unintervaldetimp cuprins ntre 20ms i 15s. Semnalul de la ieire poate fi atenuat prin dou atenuatoare separate de 20dB fiecare. n fig. 3 sunt prezentate tipurile de semnale ce pot fi generate cu un astfel de aparat. Fig. 2. Generatorul de semnal HM 8030-5. Aplicaie introductiv 9 Fig. 3. Exemple de semnale periodice care pot fi generate cu un generator de semnal. 4. SURSA DE TENSIUNE CONTINU Estedestinatalimentriicutensiunecontinu,stabilizat,amontajelor electronice.ReferirilesevorfacevizavidemodelulHM8040-2produsdefirma Hameg(fig.4).nprincipalacestaprezintdousurseindependente,cutensiunea reglabil n mod continuu ntre 0 i 20V i o a treia surs de 5V, ajustabil cu 0,5V, folositoare n lucrul cu circuite TTL. De menionat i posibilitatea ajustrii curentului surselor, n gama 10mA-500mA. Aparatul poate fi utilizat ca o surs de tensiune reglabil ntre 0 i 40V dac se leag borna + a canalului A cu borna - a canalului B. 10Aplicaia nr. 1 Poate fi utilizat ca surs de tensiune diferenial 20V dac se leag dac se leag borna + a canalului A cu borna - a canalului B i mpreun la potenialul de referin (masa). Prin legarea n paralel a celor dou canale se poate dubla curentul furnizat. Fig. 4. Sursa de tensiune continu HM-8040-2. 5. OSCILOSCOPUL Osciloscopulesteunaparatdestinatvizualizriiiaprecieriicalitativei cantitativeafenomenelorcuovariaieperiodicntimpsaustaionare.Funcionarea saestebazatpeutilizareatubuluicatodic.Sefolosetedeflexiaelectrostaticpentru deplasareapeverticaliorizontalafascicoluluideelectronigeneratdeuntun electronic.Impactulfascicoluluideelectroniculuminoforul(substanafotoemisiv) determin efectul vizual. Vizualizareaformeidevariaientimpaunortensiunicuosciloscopul presupune aplicarea plcilor X (de deflexie orizontal) a unei tensiuni liniar variabile avndpantacontrolatprincoeficientulkt[sec/div]iarplcilorYsemnalulde vizualizatuy(t).Imagineapeecranvafistabildacfrecvenaderepetiieadinilor defierstruestemultiplu/submultipluntregfadefrecvenasemnaluluiuy(t). Sincronizareapoatefirealizatinregimdeclanatcndbazadetimpgenereaz dini de fierstru numai corelat cu un semnal de sincronizare. Se va considera n continuare cazul osciloscopului analogic HM303-6 (fig. 5) produs de ctre firma Hameg. Acestaprezintdoucanaleidentice,cepermitvizualizareatensiunilordepnla 35MHzaplicatelaintrare,separatsaumpreun(alternatsauchopat),asumeisau diferenei acestor semnale. a) Punerea n funciune a osciloscopului. nainte de alimentarea osciloscopului cu tensiune, se efectueaz astfel: Aplicaie introductiv 11- toate butoanele se comut pe poziia n afar (out); -serotescbutoaneledecalibraredelabazadetimp(TIME/DIV)iatenuatoarele (VOLTS/DIV)canalelor(CHIiCH2)astfelnctsgeatasindicepoziiacalibrat, adic se rotesc n sensul acelor de ceasornic pn la limita din dreapta; - toi ceilali marcheri se seteaz pe poziia median, la mijloc; - selectorul TRIG. MODE se seteaz pe poziia AC; - butoanele GD (ground, potenial de referin, mas) de la CHI i CHII se apas pe poziia GD; -prinoperaiuneademaisusintrrilevorfiscurtcircuitateiduppornirea osciloscopului(butonulPOWER)sevaputeaajustacorespunztorpoziiatrasei (butoaneleY-POS,X-POS),deasemeneaintensitatea(INTENS)ifocalizarea (FOCUS) spotului, dup care osciloscopul este pregtit pentru funcionare. b) Msurarea tensiunilor. Amplitudineatensiunii(valoarevrflavrf)seobinenmulindnumrulde diviziuni pe axa Y (Ny) cu coeficientul de deflexie (D) al atenuatorului (VOLTS/DIV) canalului la care s-a aplicat tensiunea: U[Vvv] = Ny [div] x D [volt/div](1) Dac atenuatorul x10 al sondei este folosit rezultatul obinut cu rel. (1) trebuie nmulit cu 10. Exemplu:Sevizualizeazpeecranulosciloscopuluisemnaluldreptunghiular dinfig.6.Atenuatorulcanaluluiestepepoziia.2volt/div.Amplitudineasemnalului va fi: U = 5 div x 0.2 volt/div = 1V. c) Msurarea timpului/frecvenei. n mod analog cu msurarea tensiunii, timpul/perioada/frecven unui semnal se determin nmulind numrul de diviziuni de pe axa X, Nx , cu coeficientul bazei de timp Tc: T [s] = 1/F = Nx [div] x Tc [s/div] (2) n care T reprezint timpul/perioada semnalului iar F [Hz] frecven sa. Exemplu:Presupunemcoeficientulbazeidetimppepoziia1ms.Rezult pentru semnalul din fig. 6 o perioad T = 5 div x 1 ms/div =5ms, adic o frecven F = 0.2 KHz. 12Aplicaia nr. 1 Fig. 5. Osciloscop HM 303-6. Fig. 6. Semnal dreptunghiular vizualizat pe ecranul osciloscopului. d) Msurarea defazajului i a raportului de frecvene dintre dou semnale. SeregleazosciloscopulslucrezensistemXY.SemnalulXesteadusla canalulI,YlacanalulII.Peecransevorobinediferitefiguri(denumitefiguri Lissajous) corespunztoare celor dou frecvene i a defazajului dintre ele (fig. 7). Aplicaie introductiv 13 Fig. 7. Figuri Lissajous pentru diverse rapoarte de frecven i defazaje. e) Testarea componentelor. HM306areinclusinternuntesterelectronic(butonulCOMP.TESTERpe poziiaon)cuajutorulcruiasepotobineinformaiiasuprabuneifuncionria diverselorcomponenteidispozitiveelectronice:rezistor,condensator,bobin,diod i tranzistor. Principiul de test este foarte simplu: osciloscopul genereaz intern un semnal sinusoidal(50Hz,7Vef)ceesteaplicatprintr-unrezistorcomponenteidetestat. Semnalulsinusoidalestefolositpentrudeflexiaorizontaliarcurentulprin component(irezistor)pentrudeflexiavertical.Peecranulosciloscopuluivor aprea deci caracteristicile curent-tensiune ale componentelor testate. 6. PARTEA EXPERIMENTAL 6.1 Se vor identifica elementele de reglaj i de comand ale sursei de tensiune continu i ale multimetrului. 6.2Seconecteazuncanalalsurseidetensiunecontinustabilizatlaun rezistordecadic(poziia1K)-valoareasafiindconfirmatiprinmsurtoarecu multimetrul (funcie ohmmetru). Diferena de faz

0

45 180

90 135 1:11:21:3Raport de frecven 14Aplicaia nr. 1 6.3Seurmreteprescriereauneitensiunide1Vlabornelerezistorului- valoareasafiindconfirmatiprinmsurtoarecumultimetrul(funcievoltmetru). Pentru msurarea unei tensiuni, voltmetrul se va conecta n paralel cu consumatorul a crei tensiune la borne se vrea determinat. 6.4Sedeterminpentrucazulanterior,valoareacurentuluicetreceprin consumator prin intercalarea n serie cu acesta a multimetrului (funcie ampermetru). 6.5 Se vor experimenta modurile de conexiune ale celor dou canale ale sursei de tensiune continu descrise n 4. 6.6Sevoridentificaelementeledereglaj idecomandalegeneratoruluide semnal i osciloscopului. 6.7Sevorefectuamsurtorideamplitudineifrecvenpentrudiverse semnaledeamplitudine,offset,frecveniformdiferite,generatecuajutorul generatorului de semnal. Aplicaia nr. 2 CARACTERISTICILE STATICE I PARAMETRI DIODELOR SEMICONDUCTOARE 1. SCOPUL APLICAIEI Se va ridica caracteristica static curent-tensiune pentru diverse tipuri de diode (redresoare,decomutaierapid,Zener).Semsoarrezistenadifereniali tensiunea Zener, comparndu-se rezultatele obinute cu datele de catalog. Se urmresc aceleai probleme i prin simularea PSpice a circuitelor. 2. CONSIDERAII TEORETICE 2.1 ECUAIA DIODEI n fig. 1 se prezint caracteristica static curent-tensiune pentru o jonciune pn n care se disting urmtoarele trei zone: 0,2 0,4 0,8 UD [V]ID [mA] 5 Fig. 1. Caracteristica static pentru o jonciune pn. a) Zona de conducie direct, corespunztoare polarizrii directe a jonciunii, estezonacuprinsncadranulnti.Pentruaceastregiuneecuaiacecaracterizeaz comportarea dispozitivului este: = 1 eTDUuS DI i(1) unde: 16Aplicaia nr. 2 ekTT = U -tensiuneatermic,carelatemperaturacamereiareovaloarede 25mV. IS-curentuldesaturaie(rezidual)aljonciunii.Pentrudispozitivele semiconductoare moderne cu SI IS are valori foarte mici, de ordinul 10-9A. -parametrutehnologic,2pentrucureninominalii1lacureni mari. Rel.(1)sesimplificncazulpolarizriijonciuniicutensiunidectevaori mai mari dect UT, devenind: TDUuS De I i =(2) b)Zonadeblocare,corespundepolarizriiinverseajonciunii,fiindsituat n cadranul III. Uzual, T DU u >>astfel nct curentul prin diod devine: S D-I i (3) fiind practic independent de tensiunea la borne. Curentul de saturaie IS este dictat de concentraiapurttorilorminoritarilaechilibru,fiinddependentdecidematerialul folosit i de tehnologia de realizare. c) Zona de strpungere, este situat tot n cadranul III, n continuarea zonei deblocare.Caracteristicpentruaceastzonestefenomenuldemultiplicaren avalanapurttorilorminoritari,fenomenceconducelacderearapida caracteristicii.Curentulprinjonciunecretefoartemult,pecndtensiunealaborne rmne practic constant. Rel.(1)rmnevalabilcuobunaproximareincazuldiodelorreale,la caresemaiadaugtotuicdereadetensiuneperezistenaregiunilorneutreipe rezistena firelor de contact. 2.2 REZISTENA DIFERENIAL Derivnd n raport cu uD rel. (1) se obine: UiUIuiTDT =1eTDUuSDD (4) Rezistena diferenial este definit de relaia: DTPSFDDDIUiur =(5) undeiDreprezintcurentulprindiodnpunctulstaticdefuncionare(PSF) considerat.Rezistenadiferenialevaluatnzonadestrpungerereprezintun parametruimportantaldiodelorZener,fiinddatncatalog(rdzarevaloricuprinse ntre civa ohmi i sute de ohmi). Caracteristicile statice i parametri diodelor semiconductoare17 3. PARTEA EXPERIMENTAL 3.1 MSURAREA CARACTERISTICII STATICE nfig.2seprezintcircuitulutilizatlaridicareacaracteristiciistatice.Dioda studiat poate fi una redresoare (de exemplu 1N4001), de comutaie rapid (1N4148) sau Zener (DZ4V7). Rezistorul RP va fi unul variabil, n decade. Fig. 2. Circuit pentru ridicarea caracteristicii statice curent-tensiune pentru o diod. Curentul prin diod (iD) se calculeaz cu relaia: V Di i i =(6) unde i este curentul indicat de miliampermetru, iar iV, curentul prin voltmetru. Acesta dinurmsecalculeaznfunciedetensiunealabornelevoltmetruluiirezistena intern a acestuia. n cazul particular al msurrii tensiunii cu un voltmetru electronic, iVpoatefiaproximatcuzero,datoritimpedaneideintraremariaacestuitipde aparat de msur. Pentruridicareacaracteristiciidiodei,npolarizaredirect,sevacompleta tabelul urmtor: UD [V]00,20,40,50,600,620,640,660,680,70.720,74 ID [mA] msurat ID [mA] calculat cf. rel (1) Tab. 1. Se completeaz cu valorile msurate respectiv calculate pentru curentul direct prin diod. Observaie:a)ObinereavalorilorimpusepentruUDesteposibilprinreglarea tensiunii de alimentare i a rezistorului decadic. b)PentrucalcululiDsevorfolosiurmtoareleconstante:=1,UT= 25mV, IS = 210-15A. Pentruridicareacaracteristiciidiodei,npolarizareinvers,sevacompleta tab. 2. V V1RP i iViDmADR1 1k R21K 18Aplicaia nr. 2 UD [V]-1-2-3 -4 -4,1 -4.2 -4,3 -4,4 -4,5 -4,6-4,7 ID [mA] msurat Tab. 2. Se completeaz cu valorile msurate respectiv calculate pentru curentul invers prin diod. Dupcompletareacelordoutabelesevortrasapehrtiemilimetriccele dougraficecorespunztoarepolarizriidirecte(msuraticalculat)precumi graficul aferent polarizrii inverse. 3.2 MSURAREA REZISTENEI DIFERENIALE Schemacircuituluiutilizatpentrumsurarearezisteneidiferenialeeste ilustrat dectre fig. 3. Se distinge n aceastschem circuitul de polarizare adiodei (utilizat la stabilirea punctului static de funcionare) format din sursa de tensiune V1 i rezistorulR1ipartearspunztoarederegimuldinamicalctuitdinrezistorul decadicRP,condensatoruldecuplareC1igeneratoruldetensiunesinusoidalvg. Miliampermetrul inserat n circuitul de polarizare servete la fixarea valorii curentului aferent punctului static. Fig. 3. Circuit pentru determinarea practic a rezistenei dinamice a unei diode. Msurtorilencepprinstabilireaunuipunctstaticdefuncionarepentru dispozitivulelectronicprinmodificareatensiuniicontinueV1urmrindindicaiile miliampermetrului (iD ntre 0,1mA i 5mA). Reglnd apoi nivelul tensiunii sinusoidale vg ivaloarearezisteneidecadiceRPseurmreteobinereauneicomponente alternativelabornelediodeiuddeaproximativ20mV(pentruoricepunctstaticde funcionare). Din punct de vedere dinamic, circuitul din fig. 3 poate fi echivalat prin schema din fig. 4. mAvg uDRPDR1 1KC1220F V1 Caracteristicile statice i parametri diodelor semiconductoare19 Fig. 4. Circuitul echivalent din punct de vedere dinamic al schemei din fig. 3. nacestecondiii,pebazaformuleidivizoruluidetensiune,sepoatescrie relaia: P ddg dR r Rr Rv u+=||||11 (7) Din(7)rezultcrezistenadiferenialsecalculeazpebazaurmtoarelor formule: d gdP du v uR r= (8) dddr R R rr =11 (9) Tensiunilealternativeudivgsevormsuracuosciloscopul,frecvena tensiunii sinusoidale fiind de 1KHz. Sevor face treimsurtori, n trei puncte statice diferite. 3.3 SIMULAREA PSPICE A CIRCUITELOR Seurmreteridicareacaracteristicilorstaticepentrudiodeleredresoare,de comutaie rapid i Zener, prin descrierea SPICE a circuitului din fig. 2. n plus, se va determina influena temperaturii asupra curentului din jonciune. *caracteristica statica a diodei semiconductoare V1 1 0 DC 0.6V R1 1 2 1K RP 2 0 100K R2 2 3 1K D1 3 0 DZ4V7 *D1 3 0 D1N4148 *D1 3 0 D1N4001 .OP .DC LIN V1 -20 10 0.01 *.TEMP 0 20 40 .PROBE .model D1N4148 D(Is=0.1pA Rs=0.5) .lib dce.lib .END RPrd uDR1vg 20Aplicaia nr. 2 Fig. 5. Caracteristica static a diodei Zener DZ4V7 obinut prin simulare PSpice. Fig. 6. Influena temperaturii asupra curentului prin jonciune, pentru o diod de comutaie rapid tip 1N4148 n polarizare direct, aa cum reiese din simularea PSpice. Se va determina prin simulare rezistena dinamic a unei diode. *rezistenta dinamica pentru o dioda semiconductoare V1 1 0 DC 10V R1 1 2 3K D1 2 0 D1N4148RP 2 3 1K C1 3 4 470uFvg 4 0 ac 0.1V.AC LIN 100 900 1100 .PROBE.LIB DCE.LIB .END Fig. 7. Rezistena dinamic a diodei determinat prin simulare PSpice. Aplicaia nr. 3 CIRCUITE CU DIODE I MODELAREA LOR 1. SCOPUL APLICAIEI Se urmrete familiarizarea cu rezolvarea unor probleme de circuite cu diode. Se proiecteaz i se realizeaz circuite simple cu diode, a cror performane se verific experimental i prin simulare PSPICE. 2. CONSIDERAII TEORETICE Caracteristicacurent-tensiuneauneidiode,datderelaia(1)dinlucrarea precedent, este neliniar i ca urmare greu de utilizat n aplicaii concrete. De aceea, n majoritatea situaiilor, se lucreaz cu modele pentru diode liniarizate pe poriuni. n fig. 1 a) i b) se dau schemele echivalente, de semnal mare, pentru dioda n conducie directiinvers,iarnfig.1c)schemaechivalentpentruconducianzonade strpungere a unei diode Zener. Fig. 1 a) Diod n conducieb) Diod blocatc) Diod Zener Folosindacestescheme,circuitelecudiodeseanalizeazsauproiecteazcu relaiile din electrotehnica liniar. 2.1 LIMITATOR ASIMETRIC CU DIOD Schemacircuituluiseprezintnfig.2.nfunciedevaloareatensiuniide polarizare a diodei, Vp, se modific partea din semnalului sinusoidal aplicat la intrare, Vg,carenusemaitransmitelaieire.Pentruanalizacircuitului,seconsiderdou situaii distincte n care dioda este blocat respectiv se gsete n conducie direct. nipotezac L dR r + Exemplu: KXFR1 LPRIM LSEC.99; T Z0= + [TD= | F=[NL=]]Exemplu: T1 1234Z0=220TD=115ns. 3.2 DISPOZITIVE SEMICONDUCTOARE DintredispozitivelesemiconductoaredisponibilenSPICEsepotenumera: diode,tranzistoarebipolare,tranzistoarecuefectdecmp:cujonciune,MOS,cu GaAs.AcesteanceprespectivculitereleD,Q,J,M,B.Toateacestecomponente necesit modele specificate de utilizator sau existente biblioteci. Declaraiile prin care aceste componente se specific n circuit sunt urmtoarele: D Exemplu: D1 2 3 D1N4148 Q < c > < b > < e > + [] Exemplu: Q1 14 2 13BC107 J < d > < g > < s > Exemplu: J1 2010J2N3819M < d > < g > < s > + Exemplu: M1 1 2 0 0 IRF150 B < d > < g > < s > Exemplu: BIN 10010GFAST. 3.3 SURSE DE CURENT I TENSIUNE Acesteasuntsingurelecomponentegeneratoaredeputere.Surseledecurent pot fi comandate sau independente. Mediul de simulare SPICE29 a)Sursecomandate.nSPICEsuntdisponibilepatrutipuridesurse comandate: surse de tensiune comandate prin tensiune, surse de curent comandate prin curent,sursedecurentcomandateprintensiune,sursedetensiunecomandateprin curent. Acestea ncep respectiv cu literele E, F, G, H implementnd funciile: va = E(vb)ia = F(ib)I a= G(vb)va = H(ib) Sursele pot fi comandate prin funcii liniare sau polinomiale de tipul: ... ) (41 431 321 2 1 1 0 1+ + + + + = x p x p x p x p p x f . O funcie polinomial bidimensional este exprimat astfel: 32 922 1 8 221 731 622 5 2 1 421 3 1 2 1 1 0 2 1) , (x p x x p x x p x px p x x p x p x p x p p x x f+ + + ++ + + + + =

Declaraiile corespunztoare au urmtoarea form general: E EPOLY() * Exemple: E112101148.21specificosursdetensiunecomandatprintensiunentre nodurile1i2,liniar,comandatdetensiuneadintrenodurile10i11:VE1_1-2= 48,21*V10-11 ENELIN12POLY(2)34560.113.60.20.005specificosursdetensiune comandatprintensiunentrenodurile1i2,neliniar,comandatdetensiunile dintrenodurile3i4respectiv5i6:VNELIN1-2=0,1+13,6*V3-4+0.2*V5-6+ 0.005*V23-4 F 0 uCE > 0 iEiBiCuBE < 0uCE < 0 Fig. 2. Notaii pentru reprezentarea simbolic a tranzistoarelor i a mrimilor aferente funcionrii acestora n polarizare direct. Structura unui tranzistor PNP polarizat normal precum i fluxurile purttorilor de sarcin pot fi observate n fig. 3. p n piEiE (1-)iE EmitorBazColectorVCVEiC iE ICB0iB Fig. 3. Structura unui tranzistor PNP. Se pot scrie urmtoarele relaii ntre cureni: 0 CB E CI i i + = (1) C B Ei i i + =(2) n care ICB0 reprezint curentul rezidual colector-baz iar exprim fraciunea dincurentuldeemitorcareconstituiecurentuldecolector.ngeneralesteo constantsubunitar,apropiatdeunitate( 1)deciiC iE.nlocuindnrel.(1) expresia curentului din emitor din rel. (2) se obine: 0 0111CE B CB B CI i I i i + =+= (3) ncareICE0reprezintcurentulrezidualcolector-emitoriarestedenumit factor de amplificare n curent n conexiune EC, ca ordin de mrime cuprins ntre 10 Tranzistorul bipolar caracteristici statice 51

i 103. Caracteristicilestaticealetranzistoruluibipolarreprezintrelaiide interdependenntremrimileelectrice(uncurentnfunciedeotensiune)ce caracterizeaz funcionarea acestuia.n funcie de dependenele exprimate, se definesc urmtoarele caracteristici: - caracteristica de intrare: .| ) (ct U BE BCEU f I== Denumireaestejustificatprinfaptulcexprimodependenntredou mrimideintrarealetranzistorului.Schemadeprincipiupentruridicareaacestei caracteristici este prezentat n fig. 4. RB VB RC VC Fig. 4. Schema de principiu pentru ridicarea caracteristicii de intrare. - caracteristica de transfer: .| ) (ct U BE CCEU f I==Exprim dependena dintre o mrime de la ieirea tranzistorului n funcie de o mrimedelaintrare.Schemadeprincipiupentruridicareaacesteicaracteristicieste prezentat n fig. 5. RB RC VB VC Fig. 5. Schema de principiu pentru ridicarea caracteristicii de transfer. - caracteristica de ieire: .| ) (ct I CE CBU f I==Denumireaestejustificatprinfaptulceaexprimdependenadintredou mrimidelaieireatranzistorului.Schemadeprincipiupentruridicareaacestei caracteristici este prezentat n fig. 6. 52Aplicaia nr. 7 RB VC RC VB Fig. 6. Schema de principiu pentru ridicarea caracteristicii de ieire. Presupunem, n continuare, cazul unui tranzistor NPN de mic putere i medie frecven.EcuaiileEbers-Mollcorespunztoaremodeluluitranzistoruluicu generatoare de curent comandate de curenii prin diode sunt: ] 1 [exp ] 1 [exp =T ku qIT ku qI iBCCS RBEES E(4) ] 1 [exp ] 1 [exp =T ku qIT ku qI iBCCSBEES F C (5) n care:-IESiICSsuntcurenirezidualiaijonciuniiemitoarerespectivcolectoare,cu colectorul respectiv emitorul n scurtcircuit; - F i R reprezint factori de amplificare n curent n sens direct respectiv invers. Caracteristicile de transfer se pot deduce teoretic, pe baza ecuaiilor (4) i (5), inndseamaiderelaiacaresestabiletentrecureniitranzistoruluisau experimental, conform 3. 3. PARTEA EXPERIMENTAL 3.1 Utiliznd schema din fig. 7 sau cea din fig. 8 se ridic experimental (punct cupunct)caracteristicadeintrare .| ) (ct U BE BCEU f I== icaracteristicadetransfer .| ) (ct U BE CCEU f I== Schemadinfig.8sevafolosidacVBesteosurstip MULTISTAB la care tensiunea furnizat este dificil de reglat n trepte fine (zecimi de volt).Rolulajustriintreptefineatensiuniiaplicatenbazatranzistoruluiva reveni rezistenei decadice RD. Se va stabili VB = 2V i RD se va regla n gama 5001K cu un pas de 250 i ntre 1K10K, cu un pas de 1K. Dac exist posibilitatea reglajului tensiunii aplicate la intrare n trepte fine, se va putea renuna la divizorul rezistiv R1, RD i se va folosi schema din fig. 9. n acest caz VB se va modifica n intervalul 02V, cu un pas de 0,2V. Tranzistorul bipolar caracteristici statice 53

Fig. 7. Schem pentru trasarea caracteristicilor statice ale tranzistorului bipolar. VB nu permite reglaj n trepte fine. Fig. 8. Schem pentru trasarea caracteristicilor statice ale tranzistorului bipolar. VB permite reglaj n trepte fine. Se va ntocmi una tabel n care vor fi notate urmtoarele mrimi: UBE [mV] URB [mV]IB [A] IB = URB /RB URC [mV]IC [mA] IC = URC /RC UCE [V] const. se impune prin modificarea VC 5 Tab. 1. Se va completa conform msurtorilor efectuate. Observaie:Msurtoriletensiunilorsevorefectuacuajutorulunuivoltmetru numeric.Cureniidebazicolectorvorfideterminaiindirectprinmsurarea tensiunilor URB i URC. 3.2Folosindschemeledinfig.7saufig.8,sevaridicaexperimental caracteristicadeieire .| ) (ct I CE CBU f I== .ModificndVCndomeniul015V,cu unpasde1V,pentruunanumitIB(sauechivalent,URB)constantsevacompleta urmtorul tabel: Q1BC107VB R1 2,2K VC RD RC 1K RB100KC1nFVC RC 1K Q1BC107RB100KC1nFVB 54Aplicaia nr. 7 UCE [V]URC [V]IC [mA] IC = URC /RC URB [V] = const. se impune din VB i/sau RD 1 Tab. 2. Se va completa conform msurtorilor efectuate. 3.3 Se va ridica curba de variaie F = f(IC), cu F = IC/IB. Se vor lua pentru IC 10 valori n domeniul 120mA, prin reglarea att a tensiunii VB ct i a rezistenei RD. Se va trasa pe hrtie milimetric curba de variaie F = f(IC) la UCE = 5V. Se vor trage concluzii asupra valorii optime a lui IC pentru care este maxim. 3.4ScrieiunprogramPSPICEpentrustudiulcaracteristicilorstaticeale tranzistorului bipolar. * circuit de studiu a caracteristicii statice de intrare si transfer a tranzistorului bipolar VB 1 0 1V Q1 2 1 0 BC107 VC 2 0 5V .LIB DCE.LIB .DC LIN VB 0 0.7 10mV VC LIST 0.3V 5V 20V .PROBE .END Tranzistorul bipolar caracteristici statice 55

Fig. 10. Caracteristica de intrare i cea de transfer pentru un tranzistor bipolar. *circuitdestudiuacaracteristiciistaticedeiesirea tranzistorului bipolar IB 0 1 1uA Q1 2 1 0 BC107 VC 2 0 1V .LIB DCE.LIB .DC LIN VC 0 5V 10mV IB LIST 5u 10u 20u .PROBE .END 56Aplicaia nr. 7 Fig. 11. Caracteristica de ieire (la IB = ct.= 5A, 10A, 20A) pentru un tranzistor bipolar. Fig. 12. Variaia F = f(IC) obinut cu OrCAD Model Editor. Aplicaia nr. 8 TRANZISTORUL BIPOLAR CIRCUITE DE POLARIZARE 1. SCOPUL APLICAIEI Aplicaiaconstnproiectareaiexperimentareaatreitipuridecircuitede polarizare folosite n mod curent n practica circuitelor cu tranzistoare bipolare. 2. CONSIDERAII TEORETICE 2.1 CONDIIILE IMPUSE CIRCUITULUI DE POLARIZARE Oproblemspecificnproiectareacircuitelorcutranzistoareoconstituie alegereapunctuluistaticdefuncionare(PSF),specificatnmoduzualprintr-un curentcontinuudecolectoriotensiunecontinucolector-emitor,perecheade valoriIC0,UCE0cesestabilescncircuitnregimstatic.ObinereaPSF-uluiimplic conectareatranzistoruluintr-oschemdepolarizare,creiaiseimpunoseriede condiiilegatedeconstanavaloriiacestuianraportcumodificareaparametrilor tranzistorului. ValoareaPSF-ului,respectivvaloareaconcretaIC0iUC0esteimpus,n general, de funcionarea n regim dinamic a tranzistorului i constituie date iniiale la proiectarea circuitului de polarizare. Circuitului de polarizare trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: a) asigurarea punctului static de funcionare (IC0 , UC0 ) dorit; b) asigurarea stabilitii PSF-ului prin: - reducerea efectelor parametrilor sensibili la temperatur ai tranzistorului (ICB0, UBE , ) asupra PSF-ului. La tranzistorul cu siliciu se va neglija efectul lui ICB0. -reducerealamaximaefecteletoleranelorcomponenteloriaparametrilor tranzistoarelor asupra PSF-ului, n scopul reproductibilitii circuitului. 2.2CIRCUITULDEPOLARIZARECUDIVIZORNBAZI REZISTEN N EMITOR Schema circuitului este dat n fig. 1. La proiectarea acestuia se cunosc: - tipul tranzistorul (, UCEmax , UBE), PSF (IC0, UCE0),; - tensiunea de alimentaremax CE CU V < . Se cere determinarea: RE, RB1, RB2, RC. 58 Aplicaia nr. 8 Divizorul RB1, RB2 se alege n aa fel nct curentul prin divizor s fie:ID >> IB(1) n practic se admite relaia: ID > 10 IB (2) + VCRCRB2RB1QREIC0UCE0VB UBE Fig. 1. Circuit de polarizare cu divizor n baz i rezisten n emitor. Legea lui Kirchhoff pentru circuitul de intrare i cel de ieire se scrie astfel: ( )+ =+ = =+ + =) (2 10 20 0B B D CE C BE D B BCE E C C CR R I VR I U I R VU R R I V (3) Tensiunea de pe rezistena din emitor reprezint o fraciune (10...20%) din tensiunea de alimentare: VE = IC0RE 0,15 VC (4) Rezult urmtoarele valori pentru cele patru rezistene: DB D CBDE C BEBCE C CE CCCCEIR I VRIR I URIR I U VRIVR210200 0015 , 0=+= = (5) Un calcul simplu conduce la urmtoarea relaie pentru IC0: Tranzistorul bipolar circuite de polarizare59 E BBE BCR RU VI + +=) 1 (0 (6) n care RB i VB sunt date de relaiile: RB = 2 12 1B BB BR RR R+ (7) VB = 2 12B BB CR RR V+ (8) CaelementevariabilesepresupunUBEi.ConsiderndIC0cafunciede dou variabile, se obine pentru abaterea absolut: IC0 = SV UBE + S(9) unde: SV = - E BR R + + ) 1 ( (10) este coeficientul de sensibilitate al PSF-ului n raport cu UBE i: S = 2] ) 1 ( [) ( ) (E BE B BE BR RR R U V + ++ (11) este coeficientul de sensibilitate al PSF-ului n raport cu . n unele aplicaii, ca date iniiale, pot apare valorile RC i RB= RB1||RB2 impuse din condiii de semnal variabil, ele contribuind la valoarea rezistenelor echivalente de intrare/ieirealeetajului.TensiuneadealimentareVCesteimpus,ngeneral,de ansamblul circuitului din care face parte tranzistorul bipolar Q. 2.3CIRCUITULDEPOLARIZARECUREZISTENSERIEN BAZ I REACIE NEGATIV Schema circuitului este cea din fig. 2. + VCRB QRCUCE0UBEIB0 Fig. 2. Circuit de polarizare cu rezisten serie n baz i reacie negativ. 60 Aplicaia nr. 8 n proiectare se presupun cunoscute IC0, UCE0 , VC, i tipul tranzistorului (deci UBE, ). RB se calculeaz scriind teorema lui Kirchhoff pentru intrarea circuitului: 00000 0CBE CEBBE CEB BE B B CEIU UIU UR U R I U== + =(12) iar RC cu relaia scris pentru ieirea circuitului: 000 0 0) 1 () (CCE CC CE C C B CIU VR U R I I V += + + =(13) Curentul de colector n PSF, IC0 poate fi scris astfel: C BBE CCR RU EI + +=) 1 (0(14) Seobservosimilitudineperfectcurelaia(6)dacconsidermVC=VBi RE = RC, relaiile de la punctul 2.2 fiind direct aplicabile n aceste condiii circuitului de polarizare din fig. 2. Observaie: Rezistena RB intervine ca mrime necunoscut att la polarizare ct i n regimuldesemnalvariabil.Cndceledoucondiiinupotfindeplinitesimultande aceiaivaloarenumericaluiRB,seimpuneseparareapriidecircuitcedetermin polarizareadeceacareimpunecondiiiledesemnal.Omodalitatederealizarea acestui deziderat este cea dat n fig. 3. + VCRB2RCRB1 CQA Fig. 3. Circuit de polarizare cu rezisten serie n baz i reacie negativ, cu separare. n acest caz RB1 + RB2 = RB i RB2 >> RC. n regim de semnal, punctul A este pus la mas de rezistena mic a condensatorului C. Tranzistorul bipolar circuite de polarizare61 2.4CIRCUITDEPOLARIZARECUGENERATORDECURENT CONSTANT Din relaiile (9) - (11) se observ c pentru o valoare mare a lui RE , de ordinul M, curentul IC0 practic nu depinde de UBE i . OrezistenfizicattdemarepentruREnusepoateluanconsiderare deoareceseobinepentruVCovaloareinacceptabildemare.Soluiaestedatde realizarea lui RE sub form de generator de curent. Schema utilizat este prezentat n fig.4, n care: ICo = + 1IG (15) SV = 0 (16) S = 2) 1 (1 +IG (17) UGC = VB - + 1B GR I - UBE (18) UCE0 = VC - IC0RC - UG (19) + VCIGRB1RB2QRCUGC Fig. 4. Circuit de polarizare cu generator de curent + VCRCQ1RE Q2RB IGUGCID Fig. 5. Schem pentru generatorul de curent. 62 Aplicaia nr. 8 Din relaiile (18) i (19) rezult rolul rezistenelor RB1 i RB2: fixarea tensiunii pegeneratoruldecurentiimplicitatensiuniiUCE0.Generatoruldecurentsepoate realiza dup configuraia din fig. 5. Tranzistorul Q1, identic cu Q2, conectat ca diod, compenseaz parial efectul variaiei UBE2 i 2 cu temperatura asupra lui IG. EBE BGRUR RRVI22 12+(20) 2 12R RRV VC B+= (21) Generatorulrealizatdupconfiguraiadatnuesteideal,avndorezisten intern Rgc dat de relaia: E eE cece gcR h RR rr R+ ++ 2 112 (22) unde rce2 e h221 i h11e sunt parametrii de semnal pentru tranzistorul Q2 i R = R1 || R2. Din relaiile (20) i (21) rezult dou observaii importante pentru proiectare: R1>>R2iREctmaimareposibil,pentruaaveaobuninsensibilizarealuiIGcu temperatura i o rezisten Rgc mare. n proiectarese cunoscIC0, UCE0, RC, RB, VC, tipul tranzistorului. Din relaiile (15),(18),(19)secalculeazIG,UG,RB1,RB2.nmodcurentpentrutranzistoarelecu siliciuuzuale,cuRE] 2 , 1 [ K K ,seobinepentrugeneratoruldecurento rezisten Rgc > 1M. Din relaia: UGC UCE2 + IGRE (23) printr-un calcul iterativ se determin RE astfel ca UCE2 2V. Curentul ID i IG sealeg egali pentru o bun similitudine ntre caracteristicile B-E ale tranzistoarelor Q1 i Q2. 2 11R RU VIBE CD+=(24) Din relaiile (20), (21), (24) se determin R1 i R2. 3. PARTEA EXPERIMENTAL 3.1Folosindindicaiiledeproiectaredatemaisussevorproiectaceletrei variante de polarizare discutate anterior. Ca date iniiale se impun : IC0 = 2mA, UCE0 = 5V,VC = 12V, tranzistoare de tipul BC107 ( = 300, UBE = 0,6V). 3.2RealizaiodescrierePSPICEacelortreicircuitecalculatelapunctul anteriorntr-unsingurfiier*.cirnscopulstudieriicomparativeaperformanelor celortreischemedepolarizare.Sevastudiacomportareacircuitelor(PSF)lavariaii Tranzistorul bipolar circuite de polarizare63 nlimitelargiatemperaturii(-2040C)iafactoruluideamplificarencurent (100500). *circuit de polarizare cu divizor in baza rb11 100 1 143k rb12 1 0 38k rc12 100 2.6kre13 0 0.9k vc 100 0 12v q1 2 1 3 bc107 *circuit de polarizare cu rezistenta serie in baza rb24 5 660k rc2100 4 3.5k q2 4 5 0 bc107 *circuit de polarizare cu sursa de curent in emitor rb31 6 100 143k rb32 6 0 38k rc3100 7 2.6kI1 8 0 DC 2mAq3 7 6 8 bc107 .lib dce.lib .dc temp -20 40 1 *.dc npn bc107(BF) 180 460 10 .options reltol=1.0u .probe .end Fig. 6. Variaia curenilor de colector cu temperatura, pentru cele trei scheme de polarizare. 64 Aplicaia nr. 8 Fig. 7. Variaia tensiunilor colector-emitor cu temperatura, pentru cele trei scheme de polarizare. Fig. 8. Variaia curenilor de colector cu factorul de amplificare n curent, pentru cele trei scheme de polarizare. Fig. 9. Variaia tensiunilor colector-emitor cu factorul de amplificare n curent, pentru cele trei scheme de polarizare. Aplicaia nr. 9 TRANZISTORUL CU EFECT DE CMP CARACTERISTICI STATICE 1. SCOPUL APLICAIEI Se ridic experimental caracteristicele statice de ieire iD = f(uDS)|UGS = ct. i de transfer iD = f(uGS)|UDS = ct. ale tranzistorului cu efect de cmp cu jonciune (TEC-J) i ale tranzistorului cu efect de cmp cu structur metal-oxid-semiconductor (TEC-MOS). 2. CONSIDERAII TEORETICE Tranzistoarelecuefectdecmp(TEC)suntdispozitiveunipolare, funcionarealorimplicndunsingurtipdepurttoridesarcin.Prezinturmtoarele avantaje fa de tranzistoarele bipolare: funcioneaz cu un singur tip de purttori - cei majoritari - i de aceea sunt mult mai stabile cu temperatura; asigur un nivel redus de zgomot i de distorsiuni pn la frecvene foarte nalte; prezint o impedan de intrare foarte mare; sunt imune la radiaii; au amplificare de curent i de putere foarte mare. TEC pot fi de dou feluri: cu canal n i cu canal p. Tranzistoarele TEC-MOS pot fi clasificate, n continuare, n tranzistoare cu canal iniial i tranzistoare cu canal indus.Simbolurilepentruceledoutipuridetranzistoaresuntprezentatenfig.1, terminalele purtnd denumirea de: dren (D), gril (G) i surs (S). Uneori mai poate aprea i al patrulea terminal, substratul. Fig. 1. Simboluri pentru reprezentarea tranzistoarelor TEC. CANAL N CANAL P CANALINITIALCANALINDUSTEC-MOS TEC-J MOSFET N MOSFET P JFET PJFET NMOSFETind N MOSFETind P DSG 66 Aplicaia nr.9 Condiia| | | |P GS DSsat DSU u u u = definete regiunea de saturaie (regiune detippentod),ncareIDestepracticindependentdeUDS,fiinddependentdoarde UGS.CaracteristicadetransferiD =f(uGS)|UDS=ct.nregiuneasaturatpoatefi descris prin formula: a) pentru TEC-J i TEC-MOS cu canal iniial: 12 =PGSDSS DUuI i (1) n care IDSS este curentul de dren maxim, la saturaie iar UP reprezint tensiunea de prag. b) pentru TEC-MOS cu canal indus: ( )2P GS DU u K i =(2) undeKesteunparametrucedepindedetehnologieiiavaloriuzualenintervalul (110) mA/V2. ValorileconcretepentrucurentuldesaturaieIDSSitensiuneadepragUP depind de tipul tranzistorului i de tehnologia de realizare. n general aceste valori nu sunt riguros controlate tehnologic, n cataloage fiind date plaje de valori ntre care se potsituaacetidoiparametrii.ValoriledatencataloagepentruIDSSiUPsunt considerate la temperatura de 300K (aproximativ 25C). nregiunealiniar(regiuneadetiptriod)definitdecondiiaUDS >To,Tofiindperioadaoscilaiilor,tensiuneapoatefiaproximatcu relaia: uG =uom- 0,6 [V](15) 4. PARTEA EXPERIMENTAL 4.1 Se va studia funcionarea oscilatorului pe baza schemei electronice din fig. 5, prin analogie cu schema bloc prezentat la nceputul lucrrii (fig. 1). 4.2ConsiderndhFEdevaloarefoartemareiUBE=0,6Vpentrutranzistoareledin schem,vorficalculatePSFaleacestoraipotenialulborneideieire.Se deconecteazbucladereaciepozitiv(K3deschis)iseverificexperimental mrimile calculate. 4.3CuK2nchis-K1deschis,seconecteazbucladereaciepozitiv(K3nchis)i prinmodificareaamplificrii,cuajutorulpoteniometruluiRP,seurmreteobinerea oscilaiilorlaieire.Sevaobservadependenaformeitensiuniigeneratedevaloarea reglat a amplificrii. 166 Aplicaia nr. 19 Fig. 5. Schema electronic de detaliu pentru un oscilator Wien cu RAA. 4.4 n condiiile specificate la punctul precedent, se va urmri influena scurtcircuitrii rezistenelorRE11,RE21asuprafuncionriioscilatorului.Sevorexplicarezultatele obinute. 4.5CuvaloriledatencatalogpentruparametriiIDSS,UPssedeterminevaloarea necesararezisteneiintrodusedepoteniometrulRP,astfelnctamplitudinea oscilaieilaieiresfiede1V.Severificexperimentalmrimeacalculat, oscilografiind tensiunea la ieirea oscilatorului n situaia n care n locul rezistenei R1 este conectat circuitul de reglare automat a amplificrii. Rezistenele RE11, RE21 vor fi scurtcircuitate. 4.6SevamodificadefazajulAintrodusdeamplificator,princonectareantre colectorultranzistoruluiQ1imasauneicapacitiC=1,1nF.Sevamsuranoua valoare f*0 a frecvenei de oscilaie. 4.7 Estimai distorsiunile oscilaiilor. 4.8 Se vor relua punctele anterioare prin simulare PSPICE a circuitului. R'36.8KRE11 115Q2BC107AC2 0,63F RP 2.2K CK1 R1 1K D2BZ-071RE12 115J1 BFW10/PLP VA+=15V C'310nFB' K3B Q1 BC107A RE21115RE2820RE22115Rd 100KRC1 14KUo R36.8KQ4 BSX45-10C1 10nFC'R2 115 D1 D1N4148 VA-=-15V K2 RE14KStudiul i experimentarea unui oscilator RC cu reea Wien167 **** OPERATING POINT INFORMATIONTEMPERATURE = 27.000 DEG C **** DIODES NAME D_D2 MODELBZ-071 ID-1.34E-04VD-6.96E+00REQ2.14E+02CAP6.76E-10**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS NAME Q_Q1Q_Q2Q_Q4 MODELBC107ABC107ABSX45-10 IB 2.74E-063.58E-061.34E-04IC 4.12E-045.95E-041.77E-02VBE6.40E-016.48E-016.80E-01VBC -7.43E+00 -1.50E+01 -1.46E+01VCE8.07E+001.57E+011.53E+01 Tab. 1. Analiza de curent continuu a circuitului (pct. 4.2). Fig. 6. Deoarece prin proiectarea circuitului se asigur iniial |Aur|||=o > 1, oscilaiile tind s creasc n amplitudine. Fig. 7. Scderea amplificrii se face, dac nu exist circuitul RAA, pe seama tierii semnalului de ieire. 168 Aplicaia nr. 19 Time18.0ms 18.4ms 18.8ms 19.2ms 19.6ms 20.0msV(RP:1) V(C2:2)-2.0V0V2.0V Fig. 8. Forma tensiunii la ieirea oscilatorului este foarte apropiat de cea sinusoidal, n cazul n care RAA este folosit, deoarece scderea amplificrii se face automat, dependent de amplitudinea oscilaiilor.Se observ i forma tensiunii de gril, dac detectorul de vrf este corect dimensionat. Fig. 9. Analiza Fourier a oscilaiei sinusoidale, cu bucla RAA conectat. FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(N02189) DC COMPONENT =-1.408650E-01 HARMONIC FREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZED NO (HZ) COMPONENTCOMPONENT(DEG) PHASE (DEG) 1 2.000E+031.376E+001.000E+005.709E+010.000E+00 2 4.000E+034.261E-013.096E-01 -1.471E+02 -2.613E+02 3 6.000E+036.865E-024.989E-02 -1.397E+02 -3.109E+02 4 8.000E+039.838E-027.149E-02 -1.332E+02 -3.616E+02 5 1.000E+044.590E-023.336E-02 -1.678E+02 -4.533E+02 6 1.200E+045.760E-024.186E-02 -1.422E+02 -4.847E+02 7 1.400E+043.600E-022.616E-02 -1.622E+02 -5.619E+02 8 1.600E+043.877E-022.817E-02 -1.456E+02 -6.023E+02 9 1.800E+042.945E-022.140E-02 -1.590E+02 -6.728E+02 TOTAL HARMONIC DISTORTION = 3.290569E+01 PERCENT Tab. 2. Valoarea componentelor spectrale ale tensiunii de ieire, cu RAA conectat. Anexa 1 CODUL CULORILOR PENTRU REZISTENE

cod cu 4 bare CULOAREBANDA 1BANDA 2 BANDA 3 MULTIPLICATOR TOLERAN Negru Maro Rou Portocaliu Galben Verde Albastru Violet Gri Alb Auriu Argintiu cod cu 5 bare Anexa 2 VALORI STANDARD

Valori standard 1%Multiplii decadici disponibili de la 10.0 pn la 1.00 M (de asemenea 1.10 M, 1.20 M, 1.30 M, 1.50 M, 1.60 M, 1.80 M, 2.00 M i 2.20 M) 10.010.210.510.711.011.311.511.812.112.412.713.0 13.313.714.014.314.715.015.415.816.216.516.917.4 17.818.218.719.119.620.020.521.021.522.122.623.2 23.724.324.925.526.126.727.428.028.729.430.130.9 31.632.433.234.034.835.736.537.438.339.240.241.2 42.243.244.245.346.447.548.749.951.152.353.654.9 56.257.659.060.461.963.464.966.568.169.871.573.2 75.076.878.780.682.584.586.688.790.993.195.397.6 Valori standard 5%Multiplii decadici disponibili de la 10 pn la 22 M 101112131516182022242730 333639434751566268758291 Valori standard 10%Multiplii decadici disponibili de la 10 pn la 1 M 101215182227333947566882

Bibliografie [1]RobertT.Paynter,IntroductoryElectronicDevicesandCircuits,FifthEdition, Prentice Hall, 2001. [2] M. H. Miller, Introductory Electronics Course Notes, The University of Michigan-Dearborn, 2000. [3]PaulR.Gray,RobertG.Meyer,Circuiteintegrateanalogice.Analizi proiectare, Ed. Tehnic, Buc., 1999. [4] Iosif Hoffman, Dispozitive i Circuite Electronice, IPTVT, 1984. [5] T.L. Floyd, Electronic Devices, 5th Ed., Prentice Hall, 1996. [6] Andrei Vladimirescu, SPICE, Ed. Tehnic, Buc., 1999. [7] Virgil Tiponu, Mircea Ciugudean, Aurel Filip, Dispozitive i Circuite Electronice. ndrumtor de lucrri de laborator, IPTVT, 1989. [8] Mircea Ciugudean, Circuite Integrate Analogice, UPT, 1995. [9] R.C. Dorf, J.A. Svoboda, Introduction to Electric Circuits, 5th Ed., Wiley, 2000. [10]AncaManolescuicolectiv,Circuiteintegrateliniare,Ed.Didactici pedagogic, Buc., 1983. [11] Th. Dnil, N. Reus, V. Boiciu, Dispozitive i Circuite Electronice, Ed. Didactic i pedagogic, Buc., 1982. [12]J.W.NilssonandS.A.Riedel,UsingComputerToolsforElectricCircuits,5th Ed., Addison Wesley, 1996. [13]VoloencuConstantin,AnalizacircuitelorcuprogramulSPICE,Ed. Electronistul, Timioara, 1994. [14]PaulW.Tuinenga,SPICE:AGuidetoCircuitSimulationandAnalysisUsing PSPICE, Prentice Hall International, Inc., 3rd Edition, 1995.[15] Matthew R. James, Electronic Circuits & Devices. Lecture Notes, Department of Engineering, Australian National University, 2002. [16]S.G.BurnsandP.R.Bond,PrinciplesofElectronicCircuits,2ndEd.,PWS Publishing, 1996. [17]CadenceDesignSystem,OrCAD9.2OnlineManualsandQuickReference Cards, www.orcad.com.