Úloha 1 - úvodná

• V prvej časti úlohy sa  ozrejmuje vplyv meracieho prístroja (vnútorný odpor prístroja - voltmetra alebo osciloskopu, resp. ich parazitných kapacít) na presnosť merania. Cieľom je demonštrovať, že namerané výsledky nemusia vždy súhlasiť s Ohmovým zákonom.

• V druhej časti úlohy je cieľom zoznámiť sa s diódou a tranzistorom ako prototypmi nelineárnych prvkov, prekontrolovať ich funkciu v jednoduchom zapojení a overiť možnosť náhrady týchto nelineárnych prvkov pri spracovaní veľkej amplitúdy signálu ich linearizovanými náhradnými obvodmi .

q  1 časť úlohy
qVerifikácia Ohmovho zákona

Experimentálne overenie základných vlastností zdroja signálu (napätie naprázdno a vnútorný odpor zdroja F) vykonáme pomocou merania napätia na deliči  R₁ +R₂  dvoma spôsobmi: 

1. Pomocou voltmetra a zdroja jednosmerného napätia;
2. Pomocou osciloskopu a generátora striedavého signálu.

Obr. 1a. Odporový delič	Obr. 1b. náhradný obvod deliča počas merania.

q Pomocou voltmetra a zdroja jednosmerného napätia

Pre lepšie porovnanie použite 2 rôzne typy voltmetrov (avomet a digitálny prístroj, ktoré majú rôzne vnútorné odpory), respektíve meranie zopakujte na deliči s rôznymi odpormi (napríklad raz s rezistormi o odpore ~1kW. a druhý raz s odpormi ~1MW). 
 

q Pomocou osciloskopu a generátora striedavého signálu

Potom odmerajte amplitúdu striedavého signálu harmonického tvaru na vstupe U₁ a výstupe deliča U₂ pri frekvencii okolo 1kHz. Predpokladám, že z výsledkom budete spokojní, nakoľko pravdepodobne bude súhlasiť s očakávaným výsledkom. (Viete už, že osciloskop nemá nekonečný vnútorný odpor a preto v prípade rovnakých odporov výstupná amplitúda napätia, nemusí byť presne polovičná.) 

Ak podobné meranie vykonáte pri frekvencii okolo 1MHz zistite, že niečo nie je v poriadku - zdá sa že jeden zo základných zákonov elektriny a magnetizmu neplatí. Skôr ako si podáte žiadosť o Nobelovu cenu zopakujte meranie pri inej frekvencii. Potom si ešte všimnite nápis pri vstupných svorkách osciloskopu. Ak tam bude niečo ako R_in=1MW a C_in=40pF ste na dobrej stope. Pre striedavý signal treba totiž uvažovať zložitejší nahradný obvod deliča - s kondenzátorom o kapacite troška väčšou ako je uvedená vstupná kapacita osciloskopu C_in = 40pF, napríklad s kapacitou zväčšenou o kapacitu montáže C_m (vzájomná kapacita súčiastok a vodičov deliča), takže celkove asi napríklad s výslednou kapacitou C₁=C_in+C_m=100pF). Zmenou konfigurácie (F) podľa  obrázku 2 možno skúmaný RC (F) obvod upraviť na tvar náhradného obvodu R - C  článku, ktorý je uvedený na obrázku 3 . 
  

V obvodoch s lineárnymi prvkami platí princíp superpozície (F), na základe ktorého možno zjednodušiť zložitejšie obvody, poprípade celé časti obvodov nahradiť ekvivalentným zdrojom napätia (Theveninova veta F) alebo zdroja prúdu (Nortonova veta).

Obr.2 Príklad vytvorenia náhradného obvodu s pomocou Theveninovho ekvivalentného zdroja napätia U1 s ekvivalentným vnútorným odporom Ri.

Ak na vstup RC článku (integračného článku F) sa pripojí impulz tvaru rýchleho skoku (s veľmi krátkym trvaním zmeny amplitúdy => čela impulzu t_c) bude výstupné napätie len s oneskorením sledovat jeho tvar. (V malom intervale niekde okolo počiatku možno priebeh výstupného napätia pokladať za linearny priebeh - teda vykonáva integraciu ) 
  

Obr. 3. R - C článok , ktorý môže byť interpretovaný z hľadiska prenosu frekvencii ako dolnopriepustný filter a z hľadiska prechodových javov ako integračný článok.

  

Obr 4. Prechodová charakteristika integračného RC článku - odozva obvodu na 1V skok napätia s veľmi krátkym trvaním čela impulzného skoku

Frekvenčná závislosť priebehu výstupného napätia - amplitúdová frekvenčná charakteristika tohto R-C článku (F) je zobrazená na obrázku 5. Priebeh charakteristiky potvrdzuje správnosť názvu - dolnopriepustný filter.
  

Obr. 5 Amplitúdovo - frekvenčná chrakteristika dolnopriepustného RC článku.

Z dôvodov jednoduchšej aproximácie tvaru amplitúdovej frekvenčnej charakteristiky sa takéto charakteristiky zobrazujú v logaritmickej mierke (obrázok 6). Potom možno z linearne aproximovaných priebehov napríklad ľahšie určiť hornú hraničnú frekvenciu f_h=1/(2p RC) článku RC.  

Obr.6. Logaritmická amplitúdovo - frekvenčná charakteristika dolnopriepustného RC článku.

V laboratóriu sa najjednoduchšie modeluje skokovitý priebeh signálu pomocou periodického signálu obdĺžnikového tvaru. Výstupný tvar signálu potom závisí ešte aj od vzájomného pomeru trvania impulzu t_i, trvania medziimpulzového intervalu t_m a časovej konštanty člena  t=RC .Na obrázku 7 je zvolené krátke trvanie impulzu t_i<t. (Pre posúdenie integrujúcich vlastností článku RC je takáto voľba nevhodná, pretože amplitúda impulzu nestihne počas trvania vstupného impulzu t_i narásť až do maximálnej hodnoty, čo je podmienkou pre úspešné odmeranie trvania čela impulzu t_ca na výstupe obvodu.)  

Obr.7. Odozva výstupu RC článku na postupnosť obdĺžnikových impulzov ti<RC.

Na obrázku 8 je trvanie impulzu t_i porovnateľné s časovou konštantou t. 
  

Obr. 8. Odozva výstupu RC článku na postupnosť obdĺžnikových impulzov ti~RC..

Na obrázku 9 je trvanie impulzu t_i o málo dlhšie ako časová konštanta t. Pre posúdenie vlastností integračného RC článku možno takúto voľbu doporučiť. 
  

Obr.9. Odozva výstupu RC článku na postupnosť obdĺžnikových impulzov ti > RC. (Na základe odmeraného aktívneho trvania čela impulzu tca  (na obrázku kvôli úspore miesta označené ako tc) možno stanoviť časovú konštantu t~tca/(2,2)).

Z praktických dôvodov je vhodné si zvoliť odlišné trvanie impulzu t_i a medziimpulzového intervalu t_m, napríklad o niečo kratšie trvanie impulzu t_i ako trvanie tm medziimpulzového intervalu (perioda impulzov T = t_i+t _m). Vďaka tomu sa možno jednoznačne vyjadrovať o čele, tyle , trvaní impulzu, o polarite impulzu a pod. 
 

[Návrat]

rCR článok

Obmenou vyššie diskutovaného zapojenia odporu a kapacity je CR článok s vlastnosťou hornopriepustného filtra (F), resp. derivačného článku (F). Zlomová hraničná frekvencia f_d=1/(2pt)pri tých istých hodnotách parametrov článku R a C bude rovnaká, lebo závisí od rovnakej časovej konštanty  t=RC.  

Obr.10. C - R článok , ktorý môže byť interpretovaný z hľadiska prenosu frekvencii ako hornopriepustný filter a z hľadiska prechodových javov ako derivačný článok.

Kvôli ilustrácii obrázok 11 znázorňuje odozvu výstupu na jednotkový skok ( skok s amplitúdou 1V a s nulovým trvaním čela t_ctohto skoku), ktorá sa nazýva prechodová charakteristika. Na meranie časovej konštanty exponencialneho priebehu pomocou osciloskopu sa obvykle meria časový interval za ktorý poklesne priebeh na určitú jednoducho merateľnú úroveň, napríklad na polovicu (obdoba spôsobu používaného pri stanovení polčasu rozpadu) alebo na 1/10 maximalnej amplitúdy (odkiaľ už další pokles amplitúdy je podstatne pomalší). 
  

Obr.11. Prechodová charakteristika derivačného CR článku - odozva obvodu na skok napätia s veľmi krátkym trvaním čela impulzného skoku.

Amplitúdová frekvenčná charakteristika CR článku je na obrázku 12. 
  

Obr. 12. Amplitúdovo - frekvenčná charakteristika dolnopriepustného RC článku.

Na zjednodušenie zobrazovania amplitúdy na osi y sa používa logaritmická mierka (obrázok 13) a tiež špeciálne jednotky decibely [1dB=20log(U_out/U_in)]. Z odmeranej charakteristiky na obrázku 13 vidno, že hraničná frekvencia je okolo 10 kHz, podobne ako u predošlého RC článku, pozostávajúceho z rovnakých súčiastok. 
  

Obr. 13. Logaritmická amplitúdovo - frekvenčná charakteristika hornopriepustného CR článku.

 

[Návrat]

q Parametre umožňujúce porovnať frekvenčnú a prechodovú charakteristiku RC a CR článku

Podobne obvod prenáša bez skreslenia tvaru tým dlhšie impulzy (menej deformuje tvar impulzu o trvaní t_i ), čím je dolná hraničná frekvencia obvodu f_d nižšia. (Pre relatívny pokles amplitúdy impulzu d=DU/U na konci trvania impulzu t_i menší ako 10% je f_d~d/t_i).

Zosilňovače, ako aj ďalšie iné prenosové zariadenia majú v dôsledku existencie vlastných integračných a derivačných článkov v zariadení obmedzený frekvenčný prenos aj v oblasti nízkych tak aj v oblasti vysokých frekvencii. Hovori sa, že existuje určité frekvenčné pásmo obvodu Df=f_h-f_d , v ktorom má obvod neskreslený prenos so stálym súčiniteľom prenosu. 
 

[Návrat]

q Ako jednoducho ohodnotiť prenosové vlastnosti RC a CR článkov?

Samozrejme, že kvalitu frekvenčnej závislosti prenosu možno ohodnotiť len na základe odmerania amplitúdovej frekvenčnej charakteristiky, resp. fázovej frekvenčnej charakteristiky. V podmienkach praktika však často si potrebujeme vytvoriť len hrubú predstavu o prenose a preto nám postačí jednorázovo určiť hraničnú frekvenciu f_h alebo f_d obvodu, bez pomerne pracného merania charakteristík. Pri týchto hraničných frekvenciach je totiž pokles amplitúdy výstupného signálu voči amplitúde vstupného signálu s určitou referenčnou frekvenciou jednoducho overiteľný. Ak sa vezme za referenčnú frekvenciu napríklad dolnopriepustného filtra frekvencia okolo 1 kHz, pri ktorej nedochádza k zoslabeniu amplitúdy A signálu, tak horná hraničná frekvencia f_h tohto článku je tá, pri ktorej bude výstupná amplitúda signálu A_h=0,7A. Takéto meranie možno jednoducho vykonať pomocou dvojlúčového osciloskopu nasledujúcim spôsobom: 

• Na jeden vstup dvojlúčového osciloskopu privedieme signal zo vstupu obvodu a na druhý vstup osciloskopu je pripojený zase signál z výstupu obvodu.

• Nastavíme zosilnenia jednotlivých kanálov dvojlúčového osciloskopu tak, aby amplitúda signálu na vstupe a výstupe obvodu pri frekvencii, ktorú článok dobre prenáša (napríklad pri frekvencii 1kHz) boli opticky zhodné (napríklad oba priebehy budú mať amplitúdu 3cm a budú sa prakticky prekrývať. V prípade jednoduchého RC obvodu bude aj ich fázový posun nulový. Obecne ale pri inom meraní, napríklad na zosiľňovači, môže dôjsť k invertovaniu signálu a potom budú signály v protifáze).

• Potom zmenou frekvencie signálu z generátora treba nájsť tú frekvenciu pri ktorej sa zmenší výstupný signál na 70%. (Pri tejto frekvencii dochádza aj k posuvu fázy medzi výstupným a vstupným signálom, takže priebehy budú aj posunuté. Posuv fázy sa dá merať aj presnejším spôsobom pomocou metódy Lissajousových obrazcov, keď sa jeden priebeh privádza na vychyľovací systém obrazovky v smere osi x a druhý v smere osi y (pri hraničnej frekvencii je fázový posun 45° a obrazec je elipsa).

[Návrat]

u Náhradný obvod deliča s pripojeným osciloskopom

Pre lepšie pochopenie je vhodné (podobne ako na obrázku 2) rozdeliť súčiastky podľa obrázku 14 a z ľavej časti vytvoriť náhradný obvod (F):
  

so zdrojom napätia naprázdno:
	U0 = V1 (R3 /(R 1+R3 )),
		kde R3 = R2Riosc /(R2 +Riosc )
a vnútorným odporom R:
	R = R2R3 / (R2 + R3 )

  

	Obr. 14. Náhradný obvod pri meraní pomocou oscilskopu.

Vysledný RC obvod z obrázku 14 umožňuje jednoduchú interpretáciu nameraných hodnôt: hornej hraničnej frekvencie f_h=1/(2pRC)=1/t , resp. časovej konštanty t, určenej na základe aktívneho trvania čela impulzu t_ca=2,2t .Na základe týchto výsledkov možno vypočítať kapacitu C_in  a na základe známej vstupnej kapacity osciloskopu C_inosc  zistiť tiež kapacitu konkretnej montáže C_m  v meranom zapojení. 

q Kontrola diódy a tranzistora

Obr. 14a.Rôzne prevedenia diod: scématická značka (A);  vysokofrekvenčné spínacie diódy (B) a (C) majú malé rozmery; výkonové diódy (F) a (G) a zenerove diódy majú masívnejšie púzdrá;

q Skúška funkčnosti diódy

Z pricipu funkcie diódy (F) vyplýva, že jej odpor v priepustnom a nepriepustnom smere musí byť rozdielny, v ideálnom stave by sa dióda mala chovať ako spínač s nulovým odporom v zopnutom stave a nekonečným odporom v rozpojeniom stave spínača. (Pozor len na modérne ohmmetre, ktoré merajú odpor pri velmi malom napätí, keď dióda môže byť približne rovnako vodivá v oboch smeroch a pritom nie je možné hovoriť o jej nefunkčnosti). 
 

q Parametre náhradného obvodu diódy

Na rozdiel od ideálneho spínača (ako je napríklad relé pri nízkom opakovaní spínania) nie je odpor nevodivej diódy nekonečne veľký a odpor vodivej diódy je tiež odlišný od vodiča s nulovým odporom. Pre potreby elektronického praktika je na test diódy vhodná metóda (princíp ktorej objasňuje obrázok 15), ktorá umožňuje určiť aj náhradné parametre jednosmerného náhradného obvodu diódy - odpor v priepustnom smere R_DF a napätie náhradného zdrojom U_DF. (U_DF pomáha aproximovať charakteristiku diódy pomocou úsečiek).  

Obrázok tiež ilustruje spôsob kontroly diód. (Napätie Un a odpor R by mali by byť pri meraní tak volené, aby cez diódu pretekal prúd blízky jej pracovným podmienkam).

Obr. 15. Náhradný obvod diódy (v priepustnom smere) a Zenerovej diódy (v Zenerovej oblasti prierazu, v ktorej sa používa ako stabilizátor napätia).

[Návrat]

 
 

u Určenie parametrov náhradného obvodu vodivej diódy na základe merania

u Určenie parametrov náhradného obvodu zenerovej diódy na základe merania

qStabilizátor napätia so zenerovou diódou

Zenerova dióda má v priepustnom smere obdobné vlastnosti ako usmerňovacia dióda (F). Vďaka špecialnej konštrukcii môže pracovať aj v oblasti prierazu. Túto oblasť v závernom smere za zlomom jej charakteristiky možno využiť na stabilizáciu napätia. 

Cieľom zapojenia na obrázku 15c je predemonštrovať funkciu diódy a zenerovej diódy. Úlohou diódy D₁ je (poslúžiť ako jednocestný usmeňovač v prípade voľby striedaveho napájacieho napätia V₁)  a pri voľbe jednosmerného vstupného napätia V₁ poslúžiť ako určitá poistka správnosti polarizovania zenerovej diódy. (Pri správnom polarizovaní je dióda D₁ vodivá a ZD pracuje v zenerovej oblasti charakteristiky.)  

Obr. 15c. Jednocestný usmerňovač (s diódou D1) a so stabilizáciou výstupného napätia U2 pomocou zenerovej diódy ZD. (Po pripojení odporu záťaže RL k stabilizátoru cez odporu záťaže RL tečie prúd IL)

Kontrolu vlastností obvodu stabilizátora napätia v tejto úlohe vykonáme len pomocou vstupného zdroja jednosmerného napätia V₁ = U_n a pomocou zmeny odporu záťaže R_L.
 

_{u Kontrola napäťovej stabizácie}

u Kontrola zaťažiteľnosti stabilizátora

u Kontrola  vlastnosti stabilizátora napätia výpočtom

[Návrat]

qSkúška funkčnosti bipolárneho tranzistora
  

Obr. 16a. Rôzne prevedenia tranzistorov: nízkovýkonové tranzistory cez, ktoré tečú malé prúdy  (A) majú malé rozmery;  výkonové tranzistory  (B) majú  masívnejšie púzdrá pre dobrý odvod tepla (kolektor je spojený s púzdrom);

  

Obr. 16 Princip kontroly funkčnosti tranzistora na základe: (a) merania súčiniteľa prúdového zosilnenia bF v zapojení so spoločným emitorom;  (b) na základe porovnania odporov PN prechodov BE a BC tranzistora.

q   Orientačný test funkčnosti tranzistora

Orientačná skúška funkčnosti tranzistora je založená na poznatku, že zo strany bázy (Obr. 16b) sú PN prechody báza - emitor a báza - kolektor rovnakého typu a teda pri kontrole ohmmetrom bude ich vodivosť zavisieť od polarity testovacieho zdroja jednosmerného napätia. 

q   Test funkčnosti tranzistora na základe  zosilňovacieho činiteľa 

Viacej informáce o tranzistore možno získať na základe stanovenia súčiniteľa prúdového zosilnenia b_D (v zapojení so spoločným emitorom) na základe merania, vykonaného podľa obrázku 16a. Pri vhodnej voľbe rezistora R_B (potenciometer R_B2 v sérii s ochranným rezistorom R_B1) a rezistora R_C možno odmerať napätia na báze U_B a na kolektore U_C a z nich určiť prúdy I_B a I_C ( resp. pomocou 2 meraní s rôznym odporom R_B určiť diferencie:  

DIB = IB2 - IB1 a DIC = IC2 - IC1 ),

na základe ktorých možno stanoviť zosilňovací činniteľ tranzistora v zapojení so spoločným emitorom 

bD = DIC / DIB ,

poprípade zosilňovací činiteľ so spoločnou bázou 

aD = bD /(bD+1),

ktoré patria medzi základné parametre tranzistora, charaketrizujúce jeho zosilnenie. Takto stanovený zosilňovací činiteľ b_D ako diferenčný parameter vhodne charakterizuje prúdové zosilnenie pre malé amplitúdy signálov (malé diferencie zmeny prúdu F) v okolí pracovného bodu tranzistora, určeného pokojovou hodnotou jednosmerného prúdu, napríklad I_B alebo I_C. Je zrejmé, že na základe pracovného bodu tranzistora, určeného prúdmi I_B a I_C možno formálne rovnakým postupom stanoviť statický  koeficient prúdového zosilnenia 

bF= (IC - IC B0)/ (IB- ICB0)~IC /IB ,

charakterizujúci pomer ovládajúceho jednosmerného prúdu I_B a ovládaného jednosmerného kolektorového prúdu I_C. (Zvyškový prúd I_CB0 , ktorý charakterizuje prúd minoritných nosičov náboja cez nevodivý tranzistor, ktorý je v kremíkových tranzistoroch malý sme kvôli zjednodušeniu výrazu pokladali za nulový. Index _F charakterizuje statický parameter stanovený pomocou jednosmerných hodnôt prúdu, zabezpečujúcich funkčnosť tranzistora v jeho pracovnom bode.) 
 

[Návrat]

Jednak preto, že ampermeter sa pri neopatrnom zaobchádzaní (napríklad pri zlom nastavení rozsahov) môže veľmi ľahko pokaziť a takto sa snažíme šetriť financie školy a svoju energiu a čas hľadaním vhodných opravovní. Avšak aj keby sme mali v praktiku take inteligentné prístroje, ktoré si prepnú samé spravny rozsah, nie je vždy možné zapojiť do obvodu ampérmeter tak, aby sa nezmenili podmienky práce obvodu. Mám na mysli jednak vplyv zbytočne dlhých prívodov k ampérmetru a s tým spojený vzrast parazitných kapacít a indukčností. V prípade kontroly zosilňovačov vzniká okrem toho ešte aj možnosť vzniku kladnej spätnej väzby a nebezpečenstvo rozkmitania obvodu. Pretože po tomto praktiku už nepochybujete o platnosti Ohmovho zákona, takže z odmeraných hodnôt napätia a prekontrolovaných odporov rezistorov možete bez obav určiť aj potrebné prúdy. 
 

[Návrat]

qSynchronizácia osciloskopu

Aby bolo možné stabilne pozorovať merané priebehy signálov na obrazovke osciloskopu treba zosynchronizovať spúšťanie časovej základne osciloskopu s výskytom meraného okamihu, v ktorom sa pozoruje časť priebehu signálu, ktorý je predmetom pozorovania. V praktiku prichádzjú do úvahy dva spôsoby synchronizácie: 

• Vnútorná synchronizácia, odvodená od okamihu, keď amplitúda signálu prevýši určitú (z ovládacieho panela osciloskopu nastaviteľnú) napäťovú úroveň. Z principu funkcie tohto spôsobu vyplýva, že najprv v určitom predstihu sa musí spustiť generátor časovej základne osciloskopu a až potom sa začne zobrazovanie meraného signálu. Dôsledkom je, že sa obvykle nemôže zobraziť meraný priebeh signálu celý včetne počiatočnej časti, v ktorej je jeho amplitúda menšia ako prah diskriminácie spúšťacieho obvodu generátora časovej základne.

• Vonkajšia synchronizácia z vonkajšieho zdroja najčastejšie koherentne odvodená od zdroja meraného signálu, napríklad generátora impulzov. Synchronizačný impulz (stálej amplitúdy s pomerne rýchlym nárastom amplitúdy) sa musí priviesť na oddelený vstup osciloskopu. V takomto prípade ak vstupuje meraný signal na osciloskop s oneskorením voči synchonizačnému signálu časová základňa oscilokopu sa spúšťa s prestihom a možno ovládať začiatok zobrazovania meraného signálu. Ďalšou výhodou tohto spôsobu je nezávislosť synchronizácie osciloskopu pri zmene amplitúdy meraného impulzu, nakoľko synchronizačný impulz má stálu amplitúdu a tvar.

q Tranzistorový spínač
  

Obr. 17c. Použitie svietivky LED pri skúške tranzistorového spínača: (a) indikátor so svietivkou LED - kontrola ochraného odporu; (b) nastavenie statických prúdov pre režim spínača; (c) skúška s generátorom impulzov TTL (s amplitúdou +5V); (d) nastavenie statických prúdov pre režim spínača s iným variantom indikácie LED svietivkou.

Činnosť tranzistora závisí od nastavenia jeho pracovného bodu ( prúdov I_B a I_C). Tranzistor sa najčastejšie používa v zapojení so spoločným emitorom (SE F) na zosilňovanie signálov v tzv. aktívnom stave, charakterizovanom prúdovým zosilňovacím činiteľom b_F.

Okrem tohto aktívneho stavu môže byť tranzistor ako spínač: 

• v nevodivom stave (ak pracovné podmienky tranzistora sú také, že jeho kolektorový prúd je veľmi malý I_C~0 a a jeho napätie na kolektore je blízke hodnote napájacieho napätia U_C~U_cc), alebo v

• nasýtenom stave (ak pracovné podmienky tranzistora sú také, že jeho kolektorový prúd I_C~U_cc/R_C  už prakticky nezávisí od prúdu báze a je obmedzený len veľkosťou kolektorového odporu R_C a jeho napätie na kolektore je blízke malej zvyškovej hodnote saturačného U_C~U_CES~0,2V).

Obr. 17a. Spínač so spoločným emitorom (SE.). V zapojení SE obrázku 17b je UB ~ UBE a teda odpor RB < (Ucc - UBE )/IB	Obr. 17b. Spínač so spoločným kolektorom (SK). V zapojení SK na obrázku 17b je UB = UBE + ULEDF + IB(bF +1)RLED  a teda odpor RB < (Ucc - UB )/ IB.

Z hľadiska využitia spínacích vlastností tranzistora chceme nastaviť pracovné podmienky tranzistora tak, aby bol zabezpečený čo najväčší prúd cez tranzistor v zopnutom stave a čo najmenší prúd v rozpojenom stave. Chceme teda dosiahnuť stav, v ktorom bude (v zapojení na obrázku 17a) pri uzemnenej báze tranzistor nevodivý a pri rozpojenom prepinači v báze bude tiecť cez kolektor tranzistora prúd nasýteného tranzistora:  

ICS~Ucc/RC .

Musíme teda navrhnúť vhodný odpor R_B, ktorý by zabezpečil takto definovaný režim. 

Pri počiatočnej úvahe návrhu môžme predpokladať, že pre dosiahnutie určitého prúdu kolektora I_C potrebujeme bázový prúd I_B~I_C/b_F , ktorý sa dá dosiahnuť s pomocou bázového odporu  

RB=(Ucc-UB)/IB.

V nasýtenom stave tranzistora bude však väčší bázový prúd I_BS>I_B a v dôsledku toho oproti režimu v aktívnom stave bude aj menší súčiniteľ prúdového zosilnenia:  

bS<bF  (koeficient prúdového zosilnenia v saturovanom stave bS~(ICS/IBS))

Na zabezpečenie takto definovanovaného režimu bude teda potrebný menší odpor:  

RB<(Ucc-UB)/IB

ako by bol potrebný pre režim zosilňovania signálu. (Minimálny odpor rezistora R_B je zdola ohraničený maximálne prípustným prúdom cez bázu tranzistora.). 

V zapojení na obrázku 17 sa používa spolu so svietivkou ochraný odpor R_LED=330W. Pre výpočet (odhad) správneho nastavenia pracovných podmienok možno predpokladať, že: 

• na svietiacej dióde je spád napätia U_LEDF=2V,
• pri nasýtenom prúde kolektora I_CS~(U_cc-U_LEDF-U_CEsat)/R_LED  je medzi kolektorom a emitorom tranzistora saturačné napätie U_CEsat~0,2V,
• koeficient prúdového zosilnenia b_F už máme odmeraný v predošlom meraní a napätie báza emitor vo fungujúcom Ge tranzistore U_BE ~ 0,2 V.

[Návrat]

Literatúra:

Podrobnejšie o úlohách a cieľoch vyššie uvedených meraní je v skriptách : 

Dušan Kollár: Elektronika a automatizácia 1, str. 26 - 38, str. 88 - 135. 
Dušan Kollár: Praktikum z elektroniky a automatizácie , skriptá MFF UK, 1991 (v úlohách označených ako):

[Návrat]