Versuch 07: Der MOSFET als Verstärker

Der MOSFET wird als Verstärker gemessen.

7.1. Arbeitspunkt

Bauen Sie die obige Schaltung auf. Im Schaltbild sind die Pins des Bausteins CD4007 angegeben.
Legen Sie 9 V Betriebsspannung an VP+ (Electronic Explorer) = VDD (Schaltplan).
Stellen Sie eine Strombegrenzung von 100 mA für VP+ ein.
Schließen Sie den Eingang A an den Signalgenerator AWG1.
Stellen Sie ein Sinussignal mit 50 mV Amplitude und 10 kHz ein.
Oszilloskopieren Sie die Punkte A,B,C,D und E (Gleichspannungsanteil DC und Wechselspannungsamplitude). Das Oszilloskop hat einen Bedienbereich für die vertikalen Einstellungen (Amplitude, Gleichspannung), für die horizontale Einstellung (dargestellte Zeit) und den Triggerbereich.

Tragen Sie die Messdaten mit Dezimalpunkt in folgende Tabelle ein:

	V(A) [V]	V(B) [V]	V(C) [V]	V(D) [V]	V(E) [V]
Gleichspannungsanteil
Wechselspannungsanteil

Messen und berechnen Sie die Spannungsverstärkung der Schaltung.

Fügen Sie hier einen Screenshot des Oszilloskopbildes mit den Spannungen an den Punkten A, B, C, D ein:

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10, 100, 1k, 10k, 100k, 1M Ω

Entfernen Sie die Verbindung zwischen Pin 9 und Masse, schalten sie statt dessen einen Messwiderstand 100 Ω zwischen Pin 9 und Masse ein und bestimmen Sie durch eine Spannungsmessung den Strom.

Ändern Sie den Widerstand von 10 Ω , 100 Ω , 1k Ω, 10k Ω, 100k Ω, 1MΩ, messen Sie die Amplituden und berechnen Sie die Spannungsverstärkung.

Tragen Sie die Messdaten mit Dezimalpunkt in folgende Tabelle ein:

	10 Ω	100 Ω	1k Ω	10k Ω	100k Ω	1M Ω
Verstärkung

Verbinden Sie Pin 9 wieder direkt mit Masse.

7.2. Aussteuerbereich, Eingangswiderstand, Ausgangswiderstand

1. Ändern Sie den Lastwiderstand R2 (1M Ω, 100k Ω, 10k Ω, 1k Ω) und bestimmen Sie die Verstärkung.

Tragen Sie die Messdaten mit Dezimalpunkt in folgende Tabelle ein:

	1k Ω	10k Ω	100k Ω	1M Ω
Verstärkung

Was passiert mit dem Ausgangssignal und der Verstärkung.

Nehmen Sie für R2 wieder 100k Ω.

2. Bestimmen Sie den Eingangswiderstand.

Überlegen Sie wie groß der Eingangsstrom ist? Wohin fließt der Eingangsstrom?
Messen Sie die Spannungsdifferenz an R1 und berechnen Sie den Strom I(R1).
Berechnen Sie den Eingangswiderstand: \( R_{E} = \frac{U_A}{I(R1)} \)
Tragen Sie den Eingangswiderstand in Ω hier ein:

3. Bestimmen Sie den maximalen Aussteuerbereich (Amplitude) am Eingang, bei dem noch ein Sinussignal am Ausgang D zur Verfügung steht.

Fügen Sie hier einen Screenshot des Oszilloskopbildes mit den Spannungen an den Punkten A, B, C und D ein:

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Tragen Sie hier die maximal Amplitude am Eingang U_Imax (Punkt A) und Ausgang (Punkt D) U_Omax ein.

7.3.Einfacher Verstärker

Lösen Sie die Verbindung zwischen Pin 6 und Pin 10,12 und verbinden Sie Pin 6 nur mit Pin 3.
Bestimmen Sie die Verstärkung des Verstärkers.

Bestimmen Sie die maximale Eingangsamplitude des Verstärkers bei dem der Ausgang noch sinusförmig ist.

Fügen Sie hier einen Screenshot des Oszilloskopbildes mit den Spannungen an den Punkten A und D ein:

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Referenzen

[1] Microelectronics Laboratory, Jaeger, Smith

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