Grundlagen der Rechnertechnologie - Ra.informatik.tu-darmstadt.de
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<strong>Grundlagen</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong><br />
<strong>Rechnertechnologie</strong><br />
Sommersemester 2010<br />
Wolfgang Heenes<br />
7. Aufgabenblatt<br />
01.06.2010<br />
Schal<strong>tu</strong>ngen mit Bipolartransistoren<br />
Aufgabe 1: Analyseeiner Schal<strong>tu</strong>ng mitBipolartransistor<br />
Gegeben sei untenstehen<strong>de</strong> Transistorschal<strong>tu</strong>ng mit <strong>de</strong>n folgen<strong>de</strong>n Größen:<br />
R B<br />
R C<br />
= 10 kΩ<br />
= 1 kΩ<br />
U CC = 5 V<br />
U K = 0, 7 V<br />
B N = 99<br />
+ +<br />
4 +<br />
* *<br />
- 1 <br />
) 7 5<br />
a) Bestimmen Sie für 0V≤ U EIN ≤ 5V:<br />
1.) <strong>de</strong>n Zustand <strong><strong>de</strong>r</strong> einzelnen Dio<strong>de</strong>n<br />
2.) <strong>de</strong>n Transistorzustand<br />
3.) die Ströme I B , I C und I E<br />
4.) die Ausgangsspannung U AUS<br />
b) Welche logische Funktion stellt die Schal<strong>tu</strong>ng dar, wenn an Eingang und Ausgang Spannungen um 0V als Low-<br />
Pegel und Spannungen um 5V als High-Pegel interpretiert wer<strong>de</strong>n?<br />
Aufgabe 2: Analyseeines pnp-Transistors<br />
Ein Transistor wird in <strong><strong>de</strong>r</strong> skizzierten Schal<strong>tu</strong>ng betrieben. Die Wi<strong><strong>de</strong>r</strong>stän<strong>de</strong> R 2 und R 3 sowie die Betriebsspannung U CC<br />
sind gegeben. Der Wi<strong><strong>de</strong>r</strong>stand R 1 soll nun so eingestellt wer<strong>de</strong>n, daß ein Basisstrom von I B =−200µA fließt. Dabei<br />
ergibt sich ein Kollektorstrom von I C =−2 mA. Darüber hinaus ist auch eine charakteristische Kennlinie <strong>de</strong>s Transistors<br />
gegeben.<br />
U CC =−15 V<br />
R 2 = 10 kΩ<br />
= 2 kΩ<br />
R 3<br />
<strong>Grundlagen</strong><strong><strong>de</strong>r</strong><strong>Rechnertechnologie</strong> -Sommersemester2010 1
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+ +<br />
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" $ & <br />
7 * - <br />
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6 H = I E I J H 5 ? D = J K C<br />
+ D = H = J A H E I J E I ? D A A E E A<br />
a) Um welchen Transistortyp han<strong>de</strong>lt es sich bei <strong>de</strong>m dargestellten Baustein?<br />
b) Welche spezifische Bezeichnung kennen Sie für die gegebene charakteristische Kennlinie?<br />
c) Kennzeichnen Sie durch Eintrag <strong><strong>de</strong>r</strong> entsprechen<strong>de</strong>n Kennbuchstaben und Indizes in die Schal<strong>tu</strong>ngsskizze<br />
• die Kollektor-Basisspannung U CB , • <strong>de</strong>n Basisstrom I B ,<br />
• die Kollektor-Emitterspannung U C E , • <strong>de</strong>n Emitterstrom I E ,<br />
• die Basis-Emitterspannung U BE , • <strong>de</strong>n Kollektorstrom I C .<br />
Alle Kenngrößen sind hierbei mit einem positiven Vorzeichen in <strong><strong>de</strong>r</strong> Schal<strong>tu</strong>ngsskizze gemäß <strong>de</strong>n angegebenen<br />
Zählpfeilen zu wählen.<br />
Ermitteln Sie nun für <strong>de</strong>n gegebenen Betriebszustand<br />
d) die sich einstellen<strong>de</strong> Kollektor-Emitterspannung U C E , e) die Basis-Emitterspannung U BE ,<br />
f) <strong>de</strong>n Strom I 2 durch <strong>de</strong>n Wi<strong><strong>de</strong>r</strong>stand R 2 , g) <strong>de</strong>n hierfür zu wählen<strong>de</strong>n R 1 ,<br />
h) die Kollektor-Basisspannung U CB , i) <strong>de</strong>n Stromverstärkungfaktorβ.<br />
j) Geben Sie einen allgemeinen Ausdruck für die im Transistor verbrauchte Leis<strong>tu</strong>ng P T als Funktion von I C , I B , U C E<br />
und U BE an. Wie groß ist P T in diesem Fall?<br />
Aufgabe 3: Transistorschal<strong>tu</strong>ng<br />
Gegeben sei folgen<strong>de</strong> Schal<strong>tu</strong>ng:<br />
U<br />
R<br />
2<br />
R<br />
C<br />
Q<br />
1<br />
R<br />
1<br />
R<br />
E<br />
Bestimmen sie I C und U C E <strong><strong>de</strong>r</strong> Schal<strong>tu</strong>ng. Die Wi<strong><strong>de</strong>r</strong>stän<strong>de</strong> haben folgen<strong>de</strong> Werte:<br />
• R 1 = 18kΩ, R 2 = 36kΩ<br />
• R C = 22kΩ, R E = 16kΩ<br />
Bei <strong><strong>de</strong>r</strong> Basis-Emitter-Dio<strong>de</strong> han<strong>de</strong>lt es sich um eine technisch i<strong>de</strong>ale Dio<strong>de</strong> mit einer Knickspannung von 0,7 V. Die<br />
Spannung U beträgt 12 V. Die Stromverstärkungβ F = 75. Hinweis: Sie können annehmen, dass sich <strong><strong>de</strong>r</strong> Transistor Q 1<br />
im aktiv normalen Betrieb befin<strong>de</strong>t.<br />
<strong>Grundlagen</strong><strong><strong>de</strong>r</strong><strong>Rechnertechnologie</strong> -Sommersemester2010 2