Einführung in die Elektronik Groÿe Übung 3

Groÿe Übung 3

G. Kemnitz, C. Giesemann

Institut für Informatik, Technische Universität Clausthal

2. Dezember 2019

U e

U CEX = 0,2 V U BEF = 0,7 V β = 200 U V

R E U a

I a

I e

R g

U g

R g = 100 kΩ R E = 1 kΩ U V = 5 V

Gesucht sind:

Ersatzschaltung mit dem Transistor im Normalbetrieb.

Übertragungsfunktionen: U a = f (U e ) und U a = f (U g ) für I _a = 0

Spannungsbereich von U e und U g , in dem das Modell gültig ist.

Eingangswiderstand R e = ^{d U} _{d I}

e

für I a = 0 Ausgangswiderstand R a = ^{d U} _{d I}

a

Die Transistorschaltung in der nachfolgenden Abbildung wird als Darlington-Transistor bezeichnet.

I C2

E I C1

I C

C

I B2 > 0

> U CEX1

> U CEX2

I B1 > 0 B I B

1 Stellen Sie die lineare Ersatzschaltung für den Betriebsfall auf, dass beide Transistoren im Normalbetrieb arbeiten.

2 Vereinfachen Sie die lineare Ersatzschaltung soweit, dass sie nur noch aus einer Konstantspannungsquelle und einer

stromgesteuerten Stromquelle besteht.

U a

U Q

R 1

R L

I L

Z-Diode:

Transistor:

U BEF = 0,7 V β = 100 U BR = 6 V R 1 = 10 kΩ U Q = 8 V

Bestimmen Sie die linearen Ersatzschaltungen für die Arbeitsbereiche mit dem Transistor im Normalbetrieb und

1 der Z-Diode im Durchbruchbereich

2 der Z-Diode im Sperrbereich.

Wie verhält sich die Ausgangsspannung U a in Abhängigkeit vom

Laststrom I _L in den Bereichen, in den die Ausgangsspannung und

der Laststrom ≥ 0 sind?

Für eine pulsbreitenmodulierte Leistungssteuerung mit einem NMOS-Transistor soll gelten:

Versorgungsspannung: U V = 12 V Lastwiderstand: R L = 100 Ω

Periode des pulsbreitenmodulierten Signals: T _P = 100 µs

1 Zeichnen Sie die Schaltung aus Schalttransistor und Lastwiderstand.

2 Bestimmen Sie die relative Pulsbreite η, die Ein- und die Ausschaltzeit bei dem der Leitungsumsatz P _RL im Lastwiderstand im Mittel 0,2 W beträgt ¹ .

1

Der Spannungsabfall über dem eingeschalteten MOS-Transistor soll

vernachlässigt werden.

Entwickeln Sie je ein FCMOS-Gatter

1 mit der logischen Funktion:

y = (x 1 x 2 ) (x 3 ∨ x 2 )

2 mit der logischen Funktion:

y = ¯ x ₁ ∨ x ¯ ₂ ∨ (x ₁ ∨ x ₂ x ₃ ∧ x ¯ ₃ )

Hinweis: Versuchen Sie zuerst die Gleichungen soweit wie möglich zu

vereinfachen.

Bestimmen Sie in der nachfolgenden Transistorschaltung für alle logischen Eingabebelegungen von x 1 und x 2 in welchem Bereich jeder der sechs Transistoren arbeitet und den logischen Ausgabewert von y .

A aktiver Bereich S Sperrbereich

S

Sperrbereich, wenn Paralleltransistor ein hochohmig

Z T5 T6 T4 T3

T2 x

T1 x

U

z

y x

x

T1 T2 z T3 T4 T5 T6 y 0

0 0 1 1

1

0

1