Analog Discovery – laboratorium pomiarowe na dłoni: badanie charakterystyk tranzystorów bipolarnych

Pozostał jeszcze ostatni krok niezbędny do uzyskania charakterystyk I_C=f(U_CE) @I_BE=const. Jak widać, pomiar nie jest wykonywany w funkcji czasu, lecz mierzone są wzajemne relacje pomiędzy przebiegami z kanału 1 i 2 (a właściwie z kanału M1 obliczającego natężenie prądu). Do wykreślenia charakterystyki konieczne jest więc przełączenie oscyloskopu w tryb XY, co następuje po naciśnięciu przycisku Add XY widocznego na pasku narzędziowym oscyloskopu (rysunek 9a). Otwierane jest wówczas okno XY, w którym należy jeszcze poprawnie przypisać kanały pomiarowe do osi wykresu. Wybieramy kanał 1 dla osi X i kanał Math 1 dla osi Y.

Rys. 9. Okno oscyloskopu w trybie XY: a) przycisk trybu XY, b) ustawianie parametrów pracy oscyloskopu w trybie XY

W ten sposób nasz cel w zasadzie został osiągnięty. Na ekranie pojawiło się okno z rodziną charakterystyk I_C=f(U_CE) dla 10 prądów bazy (właściwie dla 9, bo I_B1=0). Aby nie była to jednak tylko „sztuka dla sztuki” spróbujemy jeszcze zrobić praktyczny użytek z naszej pracy. Wyznaczymy współczynnik wzmocnienia prądowego dla przykładowego punktu pracy tranzystora. Na rysunku 10 zaznaczono go literą A. Wybrany punkt pracy leży na krzywej nr 5 i odpowiada napięciu U_CE=2 V i I_C=12 mA. Z tabeli 1 odczytujemy, że krzywa nr 5 została utworzona dla prądu bazy I_B=77,4 mA, zatem współczynnik wzmocnienia prądowego w punkcie A jest równy: b=I_C/I_B=12 mA/77,4 mA=155.

Rys. 10. Wyznaczanie współczynnika wzmocnienia prądowego dla ustalonego punktu pracy tranzystora 2N3904 na podstawie rodziny charakterystyk I_C=f(U_CE) @I_BE=const

Opisany pomiar przedstawia jedno z wielu zastosowań zestawu Analog Discovery firmy Digilent. Wprawdzie jego parametry elektryczne ograniczają częściowo przydatność w pracach profesjonalnych, jednak walory dydaktyczne zestawu są niepodważalne. Niewątpliwie współczynnik możliwości do ceny Analog Discovery wraz z Analog Parts Kit jest trudny do przebicia dla wielu wyrobów konkurencyjnych, a tematyka eksperymentów w dużym stopniu zależy od pomysłowości użytkownika.