• No results found

Naam:... Klas:... Studentnummer:...

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Naam:... Klas:... Studentnummer:..."

Copied!
6
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)

Naam: . . . Klas: . . . Studentnummer: . . . .

Inleiding

De Field Effect Transistor (FET) is een speciale transistor die veel gebruikt wordt in digitale elektronica. Vrijwel alle IC’s zijn hiermee opgebouwd. Deze transistor is het werkpaard van onze elektronica en is er ruwweg in twee varianten: de NFET en de PFET. Met deze twee varianten kunnen we alle digitale schakelingen maken, van digitale poorten, geheugens, tot de processor van je computer of mobiele telefoon.

Leerdoelen

• De werking van een FET als schakelaar kunnen uitleggen.

• Het verschil weten tussen een NFET en een PFET.

• Met behulp van NFETs en PFETS een logische schakeling (Inverter, NAND, NOR) kun- nen opbouwen.

• Metingen kunnen verrichten aan logische schakelingen.

Gate

Drain

Source

Gate

Drain Source

Schakeling 1:Symbool van een NFET en van een PFET.

Voorbereiding op de les

Lees Hambley §12.1 (“NMOS and PMOS transistors”) door.

Verder gaan we werken met de BS170 (NFET) en met de ZVP3306A (PFET) FETs. Zorg ervoor dat je de datasheets van deze FETS gedownload en uitgeprint hebt. Het is makkelijk om de aansluitingen van zo’n FET met elkaar te verwisselen. Kijk dus goed in de datasheet en zorg ervoor dat je hier geen vergissing maakt bij het opbouwen van een schakeling!

Opdrachten

De opdrachten in dit practicum gaan over het gebruik van een FET in een grotere schake- ling, zodat er een digitale schakeling ontstaat. Uiteindelijk is een digitale schakeling altijd weer het samenstel van een aantal analoge componenten. Kenmerkend voor een digitale schakeling is dat er slecht een tweetal spanningsniveau’s kunnen voorkomen: 0 Volt wat overeenkomt met een logische 0 en Vcc wat overeenkomt met een logische 1. Voor de scha- kelingen in dit practicum werken we met een Vcc van 5 Volt. Je kunt een FET zien als een

Hogeschool Rotterdam Handleiding Lab 4 Digitale poorten 1

(2)

schakelaar met drie pinnen: twee van die drie pinnen (welke we Source en Drain noemen) vormen de feitelijke verbinding, net zoals een schakelaar van een stopcontact dat doet. Als we de FET aanzetten, dan zijn de beide pinnen met elkaar verbonden (meestal met een kleine interne weerstand er nog tussen). Als de FET uitstaat, dan loopt er (vrijwel) geen stroom van Drain naar Source.

Het derde pinnetje (de Gate) gebruiken we om de FET aan- of uit te zetten. Het verschil tussen een NFET en een PFET zit in de aan te sluiten spanning op de Gate. De PFET gaat juist aan als de Gate verbonden wordt met Ground (0 Volt), de NFET gaat daarentegen aan als de Gate verbonden wordt met Vcc. Een NFET en een PFET zijn dus elkaars tegenpolen, hetgeen in de Elektrotechniek complementair genoemd wordt.

BELANGRIJK: VOORDAT JE BEGINT!

1. Stel de stroombegrenzing van de labvoeding in op 100 mA!

2. Controleer dat er inderdaad niet meer stroom dan 100 mA gaat lopen bij een kortsluiting!

3. Dit doe je om te voorkomen dat er kortsluiting ontstaat als je per ongeluk een FET verkeerd om aansluit.

(3)

BS170 G

D

S

− +

U 5 V

R1 1 k

A L D1

Schakeling 2: Een NFET die een LED aan- en uitschakelt.

Opdracht 1: FET als schakelaar

• Bouw schakeling 2 op. Verbind ingang A met de ground. Let goed op de Source en Drain aansluiting van deze FET (controleer dit in de datasheet)

• Meet de stroom door de LED door de spanning over R1te meten. Hoe groot is deze stroom (in mA)?

• Sluit vervolgens de ingang A aan op de positieve voedingsspanning. Wat ge- beurt er nu met de LED?

• Meet opnieuw de stroom door de LED door de spanning over R1te meten. Hoe groot is deze stroom (in mA)?

• Verwijder de FET nu uit de schakeling en plaats nu een draad op de plaatsen waar eerst de Source en de Drain zaten. Meet nu opnieuw de stroom die door de LED loopt. Hoeveel invloed had de FET? Is de FET een goede of een slechte schakelaar?

Conclusie 1

Nu je gezien hebt dat een FET als schakelaar kan dienen, kunnen we er ook andere nuttige dingen mee doen. Het feit dat de PFET en de NFET elkaars tegenpolen zijn, gebruiken we in de digitale techniek om er logische poorten mee te bouwen. Voor digitale schakelingen kiezen we de voedingsspanning als een logische 1 en de ground als logische waarde 0.

Hiermee bootsen we het binaire stelsel na waar we in de theorie van deze cursus al mee gewerkt hebben. Om erachter te komen hoe digitale poorten precies werken, gaan we nu een aantal digitale poorten zelf bouwen en hieraan meten.

Hogeschool Rotterdam Handleiding Lab 4 Digitale poorten 3

(4)

ZVP3306A G

D S

BS170 G

D

S

− +

U 5 V A Output

Schakeling 3:Logische poort 1: de inverter.

Opdracht 2: De inverter

• Bouw schakeling 3 na. Verbind ingang A met de positieve voedingsspanning.

Let goed op de Source en Drain aansluiting van beide FETs. Lees de datasheets van beide transistoren dus goed.

• Meet de spanning die er op de uitgang van de inverterschakeling staat. Welke FET staat nu open? Je kunt dit controleren door de verschilspanning Uds te meten, dus de spanning tussen Drain en Source van een FET. Als een FET open staat, dan is deze verschilspanning bijna gelijk aan 0 Volt.

• Sluit vervolgens de ingang A aan op de ground. Wat is nu de uitgangsspanning?

Welke FET staat nu open?

• Maak aan de hand van je metingen een waarheidstabel van deze inverterscha- keling.

Conclusie 2

(5)

We gaan het nu wat complexer maken door een NAND gate te maken. Een NAND gate heeft twee ingangen en één uitgang. Dit is weergegeven in schakeling 4.

ZVP3306A G

D

S ZVP3306A

G D

S

BS170 G

D

S

BS170 G

D

S

+ U 5 V

A

B

Output

Schakeling 4:Logische poort 2: de NAND poort.

Opdracht 3: De NAND poort

• Bouw schakeling 4 na. Er zijn nu twee ingangen in plaats van één. Welke mogelijke combinaties van ingangssignalen kunnen we nu maken?

• Schrijf hieronder de waarheidstabel op van een NAND poort.

• Probeer al deze ingangscombinaties uit en meet bij elke ingangscombinatie de uitgangsspanning. Klopt dit met de waarheidstabel die je hebt opgeschreven?

• Geef ook aan welke transistoren open staan bij welke ingangscombinatie.

• Meet ook hoeveel stroom er loopt naar de ingang van de NAND gate. Wat valt je hierbij op?

Conclusie 3

Hogeschool Rotterdam Handleiding Lab 4 Digitale poorten 5

(6)

Een variatie van de NAND is de NOR poort. Ook een NOR poort heeft twee ingangen en één uitgang. Het schema hiervoor is weergegeven in schakeling 5.

ZVP3306A G

D S

ZVP3306A G

D S

BS170

G D

S

BS170

G D

S

+ U 5 V

A B

Output

Schakeling 5:Logische poort 3: de NOR poort.

Opdracht 4: De NOR poort

• Bouw schakeling 5 na. Schrijf hieronder de waarheidstabel op van een NOR poort.

• Probeer al deze ingangscombinaties uit en meet bij elke ingangscombinatie de uitgangsspanning. Klopt dit met de waarheidstabel die je hebt opgeschreven?

• Geef ook aan welke transistoren open staan bij welke ingangscombinatie.

• Meet ook hoeveel stroom er loopt naar de ingang van de NOR gate. Wat valt je hierbij op?

Conclusie 4

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

Vanaf de Standby-stand druk op B om een menu met telefoonfuncties weer te geven.) U kunt een functie selecteren door op e te drukken zodat de aanwijzer naar de gewenste functie

De e-mail is nodig om de bevestiging en het afspraaknummer voor deze afspraak naar u toe te sturen5. Controleer de gegevens die u ingevuld heeft voor

De leerling leert strategieën en digitale instrumenten, zoals zoekmachines, te gebruiken bij het verwerven van informatie uit gesproken en geschreven teksten, zowel offline

Door zelf te creëren, ontdekken cursisten dat ze niet louter consumenten hoeven te zijn van digitale inhouden, maar dat ze die ook zelf kunnen produceren..

In de presentatie tijdens de conferentie Het Schoolvak Nederlands laten we zien hoe docenten en leerlingen tijdens de eerste pilots met ‘de Digitale Nieuwscollage’ hebben gewerkt en

Maar laat ons alvast duidelijk zijn: al deze termen worden door elkaar gebruikt, en zijn ook allemaal bruikbaar als jij op zoek bent naar een digitaal spel om te gebruiken in

Het zou heel jammer zijn als na het echt versturen er straks toch iets niet goed gaat en jouw mooie kaart daardoor niet gezien wordt. Als alles naar behoren werkt, dan kun je de

De maximale tijd dat de mobiele telefoon aan kan staan zonder gebruikt te worden, heet de stand-by-tijd.. Als je wel belt, verbruikt de telefoon