RaÄunarom integrisana laboratorija za elektroniku - LEDA

Sadržaj 

Sadržaj 1 

1 Uvod 3 

2 Određivanje karakteristika i parametara poluprovodničkih komponenti 7 

2.1 Fizička realizacija trasera karakteristika komponenti..................................................................7 

2.2 Softverska realizacija trasera karakteristika komponenti ....................................................... 10 

2.2.1 Konfiguracija kartice i drajvera................................................................................................... 10 

2.2.2 Implementacija softverske komponente trasera karakteristika .................................... 12 

2.3 Merenje karakteristika diode............................................................................................................. 16 

2.3.1 Karakteristike silicijumske diode................................................................................................ 19 

2.3.2 Karakteristike germanijumske diode ....................................................................................... 19 

2.3.3 Karakteristike Schottky diode ..................................................................................................... 21 

2.3.4 Karakteristike Zener diode........................................................................................................... 21 

2.3.5 Karakteristike LED diode................................................................................................................. 22 

2.4 Merenje karakteristika bipolarnih tranzistora............................................................................. 23 

2.4.1 Ulazne karakteristike NPN tranzistora ....................................................................................... 25 

2.4.2 Izlazne karakteristike NPN tranzistora ....................................................................................... 26 

2.4.3 Ulazne karakteristike PNP tranzistora........................................................................................ 27 

2.4.4 Izlazne karakteristike PNP tranzistora........................................................................................ 28 

2.5 Merenje karakteristika i parametara JFET tranzistora ................................................................ 29 

2.5.1 Prenosne karakteristike JFET tranzistora .................................................................................. 31 

2.5.2 Izlazne karakteristike JFET tranzistora ....................................................................................... 32 

2.5.3 Merenje strmine JFET tranzistora ................................................................................................ 34 

2.6 Merenje karakteristika i parametara MOSFET tranzistora.......................................................... 34 

2.6.1 Prenosne karakteristike MOSFET tranzistora............................................................................ 37 

2.6.2 Izlazne karakteristike MOSFET tranzistora................................................................................. 38 

2.6.3 Merenje strmine MOSFET tranzistora.......................................................................................... 39 

2.7 Merenje temperaturske zavisnosti karakteristika bipolarnog tranzistora........................ 40 

2.7.1 Prenosna karakteristika NPN tranzistora u funkciji temperature .................................... 42 

2.7.2 Izlazna karakteristika NPN tranzistora u funkciji temperature ......................................... 43 

3 Određivanje amplitudskih karakteristika filtara i tranzistorskih pojačavača 45 

3.1 Fizička realizacija skalarnog mrežnog analizatora .................................................................... 45 

3.1.1 Realizacija primenom izdvojenog generatora i voltmetra .............................................. 45 

3.1.2 Realizacija primenom undersampling metoda.................................................................... 49 

3.2 Softverska realizacija skalarnog mrežnog analizatora............................................................. 49 

3.2.1 Realizacija primenom izdvojenog generatora i voltmetra .............................................. 50 

3.2.2 Realizacija primenom undersampling metoda.................................................................... 52 

3.3 Merenje frekventnih karakteristika RC kola .................................................................................. 52 

1

SADRŽAJ 

3.3.1 Karakteristike RC filtra propusnika niskih frekvencija......................................................... 54 

3.3.2 Karakteristike RC filtra propusnika visokih frekvencija....................................................... 55 

3.4 Amplitudske karakteristike pojačavača sa bipolarnim tranzistorom................................. 56 

3.4.1 Amplitudska karakteristika pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji 

sa zajedničkim emitorom ............................................................................................................. 58 

3.4.2 Amplitudska karakteristika pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji 

sa zajedničkim kolektorom.......................................................................................................... 59 

3.5 Amplitudske karakteristike pojačavača sa MOSFET tranzistorom.......................................... 60 

3.5.1 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa 

zajedničkim sorsom........................................................................................................................ 63 

3.5.2 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa 

zajedničkim drejnom ..................................................................................................................... 64 

3.6 Amplitudske karakteristike dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorima ................... 64 

4 Analiza specifičnih linearnih elektronskih kola 69 

4.1 Analiza diferencijalnog pojačavača ................................................................................................ 69 

4.1.1 Statička prenosna karakteristika diferencijalnog pojačavača......................................... 71 

4.1.2 Dinamičke karakteristke diferencijalnog pojačavača ........................................................ 72 

4.2 Analiza operacionog pojačavača..................................................................................................... 73 

4.2.1 Analiza invertujućeg pojačavača............................................................................................... 74 

4.2.2 Analiza neinvertujućeg pojačavača.......................................................................................... 75 

4.2.3 Analiza kola za diferenciranje ..................................................................................................... 76 

4.2.4 Analiza kola za integraljenje........................................................................................................ 77 

4.2.5 Analiza kola za sabiranje............................................................................................................... 78 

4.2.6 Analiza kola za oduzimanje ......................................................................................................... 79 

4.3 Analiza LC oscilatora.............................................................................................................................. 79 

4.4 Analiza pojačavača snage................................................................................................................... 81 

4.4.1 Pojačavač snage u klasi AB............................................................................................................ 84 

4.4.2 Pojačavač snage u klasi B .............................................................................................................. 84 

4.5 Analiza punotalasnog usmerača i stabilizatora napona sa rednim tranzistorom......... 86 

4.5.1 Analiza punotalasnog usmerača ............................................................................................... 87 

4.5.2 Analiza punotalasnog usmerača sa kapacitivnim filtrom ................................................ 88 

4.5.3 Analiza punotalasnog usmerača sa π filtrom........................................................................ 90 

4.5.4 Analiza stabilizatora napona sa rednim tranzistorom....................................................... 91 

5 Zaključak 92 

Literatura i reference 93 

2

1 Uvod 

Razvoj industrije integrisanih kola bi bio nemoguć bez razvoja alata za projektovanje, simulaciju 

i testiranje. Može se primetiti da je uticaj dvosmeran: razvoj integrisanih kola je doveo do pojave 

jeftinih personalnih računara, pratećeg hardvera i softvera za sve oblasti istraživanja i razvoja. 

Integracija hardvera i softvera obuhvata i procese merenja, akvizicije, obrade i prezentacije dobijenih 

podataka. Usvojeni termin koji obuhvata pomenute procese je virtuelna instrumentacija. 

Virtuelna instrumentacija je trend u tehnici i nauci zbog rastuće kompleksnosti inženjerskih 

poslova, potrebe za velikim brojem specijalizovanih i skupih instrumenata i softvera, potrebe za 

visokokvalifikovanim ljudima za rad sa tim instrumentima kao i organizovanja podele rada sa 

instrumentima i softverom. 

Osnovna paradigma ovakvog koncepta je virtuelni instrument. 

Virtuelni instrument je složeni hardversko-softverski sistem. Njegova funkcija je identična 

funkciji klasičnog instrumenta, razlika je prisutna u prezentaciji rezultata merenja. 

Fizički, odnosno hardverski sloj sistema čini računar sa odgovarajućom mernom, akvizicionom 

i dodatnom opremom. Ekspanzija personalnih računara je naročito intenzivna u prethodnih 

deset godina, što je dovelo do razvoja uređaja za akviziciju i obradu podataka sa odgovarajućim 

interfejsom za računar. Veliki broj klasičnih mernih uređaja takođe poseduje interfejs za povezivanje 

sa računarom. Ovi uređaji se mogu povezati eksterno preko serijskog RS232/RS422/RS485 

interfejsa, paralelnog interfejsa, ili preko bržih USB 1.1/2.0 i Ethernet interfejsa. Ethernet interfejs 

je naročito pogodan, jer pruža mogućnost povezivanja velikog broja različitih uređaja i računara 

u heterogenu mrežu. Komunikacija sa uređajima se realizuje preko standardnih OSI i TCP/IP modela. 

Ovakva realizacija osim skalabilnosti omogućava i povećanje distance između uređaja i korisnika. 

Ukoliko se primenjuje TCP/IP model, distanca je praktično neograničena. Uređaji koji ne 

mogu da rade samostalno, bez računara, su realizovani kao PCI ili PCMCIA akvizicione kartice. PCI 

kartice su namenjene desktop računarima, dok se PCMCIA kartice povezuju na prenosive računare 

i PDA uređaje. 

Softversku komponentu sistema čine drajveri za rad sa uređajem i softver višeg nivoa za akviziciju 

i obradu podataka – aplikacija virtuelnog instrumenta. Često u literaturi termin virtuelni 

3

1 UVOD 

instrument predstavlja sinonim za aplikaciju virtuelnog instrumenta. Funkcija aplikacije je definisanje 

signala koji se generišu, obrada podataka dobijenih akvizicijom i njihovo prezentovanje. 

Obrada podataka obuhvata različite funkcije kao što je analiza u vremenskom i frekventnom 

domenu, različita izračunavanja fizičkih veličina koja se posredno mere pretvaranjem u električne, 

itd. Aplikacije virtuelnih instrumenata imaju iste osobine kao i druge aplikacije. Mogu se realizovati 

kao multithread aplikacije, klijent/server ili web aplikacije, postoji i mogućnost njihovog 

pisanja u obliku sistemskog servisa. Omogućena je i jednostavna prezentacija i razmena podataka 

u obliku standardnih i široko rasprostranjenih formata. 

Predstavljanje podataka je najčešće u grafičkom obliku, funkcijama i kontrolama grafičkog 

interfejsa koje svojim izgledom podsećaju na realne merne instrumente. Interfejs je interaktivan i 

ima dvosmernu funkciju: osim predstavljanja pruža mogućnost kontrole procesa merenja, definisanjem 

parametara signala koji se generišu (talasni oblik, amplituda, frekvencija, faza, modulacija,...) 

ili čak definisanjem topologije mernog kola primenom matrica prekidača. 

Ponuđeni su različiti razvojni alati i okruženja za realizaciju aplikacija virtuelnih instrumenta. 

Ovi alati mogu biti dodaci za već postojeća okruženja za razvoj softvera (uglavnom C ili C++) ili 

kao posebni alati za ovu namenu (LABVIEW). Posebni alati za razvoj aplikacija virtuelnih instrumenata 

omogućuju intuitivan i jednostavan razvoj bez potrebe za programerskim znanjem. Razvoj 

aplikacija je na taj način omogućen izvođaču merenja, omogućujući posebnu fleksibilnost. 

Virtuelni instrumenti realizovani na taj način mogu imati opštu namenu ili biti specijalizovani, 

namenjeni za ad hoc merenja. 

Pomenuti koncept virtuelne instrumentacije pruža mnogobrojne prednosti u odnosu na klasične 

metode merenja. Dodatna obrada podataka, povezivanje sa bazama podataka, izvođenje 

procesa merenja sa velike udaljenosti kroz web interfejs su samo neke mogućnosti. Najznačajnija 

prednost je vizuelizacija podataka. Vizuelizacija podataka, odnosno mogućnost njihove vizuelne 

analize i prezentacije predstavlja najbrži put da se sagleda celokupna situacija, uoče problemi i 

pronađu odgovarajuća rešenja. Rečju, efikasnost se uvećava vizuelizacijom. 

Sve pomenute prednosti nedvosmisleno sugerišu primenu vizuelizacije u procesu učenja. 

Okruženje u kome se ovaj proces odvija je računarska infrastruktura, te se ovakva edukativna 

metodologija naziva e-learning. U procesu učenja tehničkih i prirodnih nauka, neizbežan je eksperimentalni 

rad u cilju razumevanja teorije, tako da e-learning dugo nije pružao dovoljan kvalitet. 

Jedan od načina da se prevaziđe ovaj nedostatak je upotreba simulatora kao jezgra edukativnog 

softvera [4, 6]. Drugi pristup ovom problemu je realizacija računarom integrisane laboratorije 

[1, 11, 12]. Ovakav pristup objedinjuje dobre strane vizuelizacije i prednosti koje ima realan 

proces merenja. 

Računarom integrisana laboratorija za elektroniku je prvenstveno edukativni sistem. Prednosti 

koncepta virtuelne instrumentacije su iskorišćene za izvođenje laboratorijskih vežbi iz elektronike 

na osnovnim studijama. Osnovni cilj je maksimalno uprošćavanje procesa merenja i stavljanje 

u prvi plan rezultata merenja, odnosno zaključaka koji iz tih merenja proističu, dok je sama 

tehnika merenja stavljena u drugi plan. Pri tome je ostvaren kompromis između jednostavnosti 

merenja sa jedne, interakcije sa realnim fizičkim objektima koji se analiziraju – elektron- 

4

1 UVOD 

skim komponentama i kolima, kao i njihove percepcije, sa druge strane. Ovo ujedno predstavlja i 

najznačajniju prednost u odnosu na rešenja sa primenom simulatora. Omogućen je i praktično 

neograničen broj varijacija merenja sa različitim tipovima komponenti, vrednostima elemenata 

kola i uslovima merenja, sto je u slučaju simulacije teško ostvarljivo. 

Drugi cilj je zaštita kola, komponenti i instrumenata. Odgovarajuće zaštitne mere su implementirane 

na softverskom nivou u okviru svakog pojedinačnog virtuelnog instrumenta. Akvizicione 

kartice imaju realizovanu zaštitu na hardverskom nivou. 

Treći cilj je personalizacija i individualizacija. Virtuelni instrumenti omogućavaju i samostalni 

laboratorijski rad bez velike intervencije nastavnika ili demonstratora. Uloga asistenta je kontrola 

procesa merenja i laboratorijskog rada, kao i provera znanja i spremnosti studenata za laboratorijski 

rad. 

Računari na kojima se izvode vežbe su povezani u jedinstvenu mrežu. Mrežna infrastruktura 

omogućava centralizovanu administraciju, kontrolu izvođenja vežbi, testiranje pripremljenosti i 

evidenciju prisutnosti. U ovakvom okruženju je omogućen i koncept učenja na daljinu (slika 1.1). 

Slika 1.1 Računarom integrisana laboratorija za elektroniku 

Integrisana laboratorija obuhvata veliki broj instrumenata realizovanih upotrebom akvizicione 

kartice i odgovarajućeg softvera. Realizovani su virtuelni instrumenti koji imaju karakter trasera 

karakteristika poluprovodničkih i nelinearnih komponenti, trasera prenosnih karakteristika 

kola, osciloskopa, frekvencijskog analizatora, spektralnog analizatora i frekvencmetra. 

Izvođenje vežbi se svodi na pokretanje odgovarajućeg programa – virtuelnog instrumenta, 

kontrolu procesa merenja i notiranje rezultata merenja. Sve prethodno pomenute akcije izvode 

studenti jednostavnim manipulacijama u grafičkom okruženju. 

Laboratorijski rad je podeljen u tri ciklusa. Prvim ciklusom je obuhvaćeno određivanje statičkih 

i dinamičkih parametara poluprovodničkih i nelinearnih komponenti. Drugi ciklus obuhvata 

5

1 UVOD 

određivanje amplitudske karakteristike pojačavača sa bipolarnim tranzistorom i FET-ovima, dvostepenog 

i diferencijalnog pojačavača. U trećem ciklusu analiziraju se linearna elektronska kola – 

operacioni pojačavač, oscilator, pojačavač snage, usmerač i stabilizator. 

Virtuelni instrumenti koji čine računarom integrisanu laboratoriju su predstavljeni u drugoj, 

trećoj i četvrtoj glavi. U drugoj glavi će biti predstavljena realizacija (poglavlje 2.1 i 2.2) i upotreba 

virtuelnih instrumenata koji imaju karakter i funkciju trasera karakteristika poluprovodničkih 

komponenti. Biće predstavljene metode merenja karakteristika i karakteristični rezultati merenja 

karakteristika silicijumske, germanijumske, Schottky, Zener i LED diode (poglavlje 2.3), bipolarnih 

tranzistora (poglavlje 2.4), JFET i MOSFET tranzistora (poglavlje 2.5 i 2.6), kao i merenje temperaturske 

zavisnosti karakteristika bipolarnog tranzistora (poglavlje 2.7). 

Treća glava predstavlja razmatranje virtuelnih instrumenata koji imaju karakter i funkciju 

skalarnog mrežnog analizatora. Biće predstavljen način hardverske i softverske realizacije (poglavlje 

3.1 i 3.2) virtuelnih instrumenata i njihove primene pri određivanju amplitudske karakteristike 

RC filtara (poglavlje 3.3), pojačavača sa bipolarnim tranzistorom (poglavlje 3.4), pojačavača 

sa MOSFET tranzistorom (poglavlje 3.5) i dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorima (poglavlje 

3.6). 

U četvrtoj glavi su predstavljeni specifični virtuelni instrumenti za analizu različitih elektronskih 

kola, kao i rezultati dobijeni njihovom primenom u analizi. Analizirani su diferencijalni pojačavač 

(poglavlje 4.1), operacioni pojačavač (poglavlje 4.2), oscilator (poglavlje 4.3), pojačavač 

snage (poglavlje 4.4), usmerač i stabilizator (poglavlje 4.5). 

6

2 Određivanje karakteristika i parametara 

poluprovodničkih komponenti 

Osobine svih elektronskih kola zavise od karakteristika poluprovodničkih komponenata ugrađenih 

u njih. Poznavanje karakteristika poluprovodničkih elemenata i njihovih karakterističnih statičkih 

i dinamičkih parametara je iz tog razloga važno. Statičke osobine komponenti se određuju 

merenjem jednosmernih struja i napona. Dinamičke osobine ovih komponenti se određuju pobudom 

naizmeničnim signalima malih amplituda, kao i merenjem odgovarajućih naizmeničnih 

struja i napona. 

U okviru ovog poglavlja predstavljeni su metodi i virtuelni instrumenti za određivanje karakteristika 

dioda i tranzistora [2]. Prvo se razmatraju karakteristike osnovnih poluprovodničkih 

elemenata – dioda. Moguće je meriti i upoređivati parametre i karakteristike različitih tipova dioda: 

silicijumske diode, germanijumske diode, Schottky diode, Zener diode i LED diode. Mere se 

naponi i struje na direktno i inverzno polarisanom p-n spoju. 

Određuju se parametri i karakteristike bipolarnog tranzistora, JFET-a i MOSFET-a u aktivnom 

režimu rada. Ove komponente karakterišu tri terminala – priključaka od kojih se jedan bira za 

zajednički, tako da se ove komponente analiziraju kao četvoropoli. Analiziraju se u praksi najčešće 

korišćene konfiguracije aktivnih elemenata, konfiguracija sa zajedničkim emitorom kod 

bipolarnog tranzistora, odnosno konfiguracija sa zajedničkim sorsom kod JFET i MOSFET tranzistora. 

Snimaju se statičke prenosne i izlazne karakteristike ovih tranzistora. Određuje se uticaj 

temperature na statičke karakteristike bipolarnog tranzistora, kao i temperaturska stabilizacija 

radne tačke povezivanjem emitorskog otpornika. 

Prilikom određivanja karakteristika i parametara neophodno je istaći razliku između karakteristika 

koju različite poluprovodničke komponente imaju u odnosu na jednosmerne napone i 

struje i osobina koje ispoljavaju u odnosu na naizmenične signale malih amplituda, kao i način 

polarizacije pojedinih poluprovodničkih elemenata. 

Prethodno postavljeni zahtevi se mogu ispuniti upotrebom računara, akvizicione kartice i 

implementacijom odgovarajućih virtuelnih instrumenata. Na ovaj način je u prvi plan postavljeno 

određivanje karakteristika elemenata i komponenti, tako da ova grupa instrumenata čini virtuelni 

traser karakteristika poluprovodničkih i nelinearnih komponenti [8, 9]. 

2.1 Fizička realizacija trasera karakteristika komponenti 

Za realizaciju trasera karakteristika poluprovodničkih komponenti korišćene su akvizicione kartice 

National Instruments NIDAQ PCI-6014 [18]. Kartice imaju 16 analogna ulaza, brzine semplovanja 

200kSampl/s, dva analogna izlaza brzine semplovanja 10kSampl/s, 8 digitalnih I/O kanala i dva 

7

2 ODREĐIVANJE KARAKTERISTIKA I PARAMETARA POLUPROVODNIČKIH KOMPONENTI 

24-bitna, 20MHz brojača/tajmera. Ulazna impedansa analognih kanala PCI-6014 kartice je 100GΩ, 

što povećava preciznost merenja obezbeđujući mali strujni ofset. Velika ulazna impedansa takođe 

otklanja mnoge probleme koji se tipično susreću prilikom povezanja sa spoljnim mernim kolom. 

PCI-6014 kartica pruža veliku tačnost merenja sa mogućnošću detektovanja promene napona 

na analognom kanalu od 4μV. Radi smanjenja greške prilikom semplovanja i digitalizacije, u 

karticu je ugrađeno kolo za temperatursku stabilizaciju kako bi se eliminisale sistematske greške 

merenja koje nastaju usled zagrevanja komponenti. Kartica ima mogućnost digitalnog okidanja. 

Digitalni I/O kanali su TTL i CMOS kompatibilni. Tačnost merenja je prikazana u tabeli 2.1. 

Tabela 2.1 Karakteristični parametri NI-PCI 6014 kartice 

Nominalni opseg merenja 

Apsolutna greška 

Relativna greška 

% čitanja šum kvantiziranja (μV) rezolucija (μV) 

Temp. Apsolutna greška pri 

ofset 

drift 

punoj skali 

(μV) 

(%/°C) 

(mV) 

jedna 

tačka 

Akvizicione kartice se povezuju na PCI magistralu računara. Za povezivanje se koristi SH68- 

68-EP kabl i razvodni blok CB-68LP. Merna mesta na maketama koje predstavljaju merna kola su 

povezane na odgovarajuće konektore bloka (slika 2.1). 

jedna 

tačka 

pozitivni negativni 24 sata 1 godina 

usrednjeno 

usrednjeno 

10 -10 0.0658 0.07 1897.5 933 82.4 0.001 8.984 1084.9 108.5 

5 -5 0.0158 0.02 959.8 466.5 41.2 0.0005 2.003 542.4 54.2 

0.5 -0.5 0.0658 0.07 115.8 56.2 5 0.001 0.471 66.3 6.6 

0.05 -0.05 0.0658 0.07 31.4 31.4 3.1 0.001 0.069 40.4 4 

Analogni ulazi kartice se mogu povezati na tri načina: sa jednim priključkom bez referentne 

tačke (NRSE – non-referenced single-ended), sa jednim priključkom i referentnom tačkom (RSE – 

referenced single-ended) i diferencijalno. U realizaciji je najčešće korišćen diferencijalni način 

povezivanja (slika 2.2) radi eliminacije šuma koji nastaje na liniji razvodni blok – kartica i potis- 

8 

Slika 2.1 Razvodni blok CB-68LP

2.1 FIZIČKA REALIZACIJA TRASERA KARAKTERISTIKA KOMPONENTI 

kivanje srednje vrednosti signala. Ovaj šum iako mali, može da utiče na preciznost merenja kod 

malih veličina (inverzne struje zasićenja germanijumske diode, na primer). Prilikom korišćenja 

diferencijalnog načina povezivanja, broj analognih kanala je ograničen na 8. 

Slika 2.2 Diferencijalni način povezivanja 

Prilikom ovakvog povezivanja ulazni signal se dovodi na pozitivni ulaz instrumentacionog 

pojačavača na kartici (odnosno pozitivni ulaz jednog analognog kanala), a referentni signal na 

negativni ulaz. Ovakvim povezivanjem broj ulaznih analognih kanala je smanjen na osam. Radi 

većeg potiskivanja common-mode šuma, može se povezati otpornik između referentne tačke 

(negativnog ulaza instrumentacionog pojačavača na kartici) i mase. Vrednost otpornika je stotinu 

puta veća od ekvivalentne Thevenin-ove otpornosti kola između tačaka na kojima se vrši merenje. 

Moguća je i konfiguracija sa drugim otpornikom koji se vezuje između mase i pozitivnog 

terminala analognog kanala, čime se ostvaruje neznatno bolje potiskivanje srednje vrednosti signala, 

ali se unosi sistematska greška u merenje, jer se smanjuje napon koji se meri zbog redne 

veze otpornika. Masa instrumentacionog pojačavača je ujedno i masa analognih izlaza kartice – 

generatora signala. 

Slika 2.3 Merenje struje diferencijalnom metodom 

Merenje struje (slika 2.3) se vrši pretvaranjem u naponski signal pomoću otpornika od 100Ω. 

U cilju veće tačnosti i preciznosti merenja, u realizaciji su korišćeni metal-film otpornici sa tolerancijom 

od 1%. Imajući u vidu veliku ulaznu otpornost instrumentacionog pojačavača, postiže 

se dovoljna tačnost ovakvom metodom merenja. 

Analogni izlazi kartice (slika 2.4) su iskorišćeni kao generatori napona napajanja i pobudnih 

signala. Maksimalni jednosmerni izlazni napon koji je moguće generisati je ±10V. Ovaj napon je 

9


dovoljan za polarizaciju, napajanje makete i merenje statičkih karakteristika poluprovodničkih 

komponenti. 

Slika 2.4 Analogni izlazi kartice 

Odgovarajući analogni ulazi i izlazi kartice su povezani na merna mesta na maketi – specifičnom 

kolu koje sadrži komponentu čije se karakteristike mere. Ovakav koncept omogućuje lako 

određivanje karakteristika i parametara komponenti. Akviziciona kartica zamenjuje klasične 

merne uređaje i generatore jednosmernih napona. Celokupan proces merenja se obavlja uz softversku 

kontrolu, čime je mogućnost oštećenja komponenti sveden na minimum. Oštećenje 

merne opreme – u ovom slučaju računara sa mrežnom karticom – je onemogućeno samom konstrukcijom 

kartice, kao i činjenicom da u kolu nema nezavisnih izvora napona i struja. 

2.2 Softverska realizacija trasera karakteristika komponenti 

2.2.1 Konfiguracija kartice i drajvera 

Softverska komponenta trasera karakteristika je dvoslojna. Niži sloj – sloj povezivanja podataka 

– čini sistemski drajver koji upravlja hardverom kartice i obezbeđuje odgovarajuće aplikacione 

interfejse (API). National Instruments PCI-6014 kartice su podržane Traditional NI-DAQ i NI- 

DAQmx drajverima. Pri realizaciji trasera karakteristika su korišćeni NI-DAQmx drajveri koji podržavaju 

DMA način rada, konfiguraciju na nivou sistema i skup aplikacionih interfejsa koji omogućavaju 

programiranje na visokom nivou [20]. Sva merenja se obavljaju preko virtuelnih kanala, 

koji predstavljaju skup parametara kao što su logičko ime kanala, realni fizički kanal, ulazni terminalni 

konektori, tip merenja ili generisanja signala i skaliranje signala. Virtuelni kanali se mogu 

konfigurisati globalno na nivou sistema ili programski preko aplikacionog interfejsa. Kod NI- 

DAQmx drajvera moguće je izvršiti agregaciju više različitih kanala u jedan proces (task) koji 

predstavlja merenje, odnosno generisanje signala (slika 2.5), pri čemu će svi kanali imati isti način 

akvizicije. Analogno kanalima, procesi se mogu kreirati globalno na nivou sistema, i preko aplikacionog 

interfejsa programski. 

Na slici 2.5 je prikazan primer konfiguracije jednog procesa sa jednim virtuelnim kanalom za 

akviziciju analognih signala. Logičko ime kanala je Voltage, način povezivanja diferencijalni, a 

opseg merenja od 0 do 2V. Ulazni signal nije skaliran. U donjem delu prozora se podešavaju parametri 

semplovanja i okidanja – broj semplova, način semplovanja, frekvencija semplovanja i 

tip takta. Moguće je izabrati interni ili eksterni izvor okidanja. Ovi parametri su identični za sve 

virtuelne kanale u okviru jednog procesa. 

10

2.2 SOFTVERSKA REALIZACIJA TRASERA KARAKTERISTIKA KOMPONENTI 

Slika 2.5 Podešavanja virtuelnog kanala 

Svakom virtuelnom kanalu je asociran jedan fizički kanal (slika 2.6). 

Slika 2.6 Fizički kanali akvizicione kartice 

Semplovani signal se može proizvoljno skalirati. Ovakva operacija sa signalom omogućuje jednostavnu 

transformacije električnog signala dobijenog očitavanjem sa senzora u fizičku veličinu 

koja je pomoću senzora merena. Za realizaciju merenja karakteristika je ova mogućnost isko- 

11


rišćena kod merenja struje – merni naponski signal u virtuelnom kanalu se transformiše u strujni 

primenom linearne skale koja deli napon vrednošću otpornosti od 100Ω. Pored linearne skale, 

moguće je definisati polinomsku, tabelarnu i skalu sa određenim granicama (slika 2.7). 

Slika 2.7 Prikazane su različite vrste skala: tabelarna (gore levo), polinomska (gore desno), linearna (dole levo) 

i skala sa određenim granicama (dole desno) 

Podešavanje parametara procesa i virtuelnih kanala za izlazne signale je slično. Kod izlaznih 

virtuelnih kanala nije omogućeno skaliranje signala, tako da se obrade signala moraju izvršiti na 

višem programskom nivou. 

2.2.2 Implementacija softverske komponente trasera karakteristika 

Ponuđeni skup aplikacionih interfejsa omogućava jednostavnu programiranu akviziciju i generisanje 

signala. U sloju povezivanja podataka merene električne veličine se prezentuju kao podaci 

dostupni višem aplikacionom sloju. Način realizacije konkretne aplikacije i dalja obrada podataka 

dobijenih akvizicijom je stvar izbora. U ponudi su različiti softverski alati za realizaciju softverskog 

dela sistema. Proizvođači akvizicione opreme isporučuju razvojna okruženja za realizaciju. 

National Instruments nudi niz softverskih alata za razvoj aplikacija. Softverski alati mogu 

biti samostalna radna okruženja, kao što je LABVIEW i LABWINDOWS/CVI, ili skup klasa, ACTIVEX i 

.NET komponenti za druga razvojna okruženja (pre svega Visual C++), kao što je Measurement 

Studio. 

Softverska komponenta koja upravlja procesima merenja, obrađuje podatke i prezentuje rezultate 

je realizovan je u LABVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) razvojnom 

okruženju, koje omogućava jednostavnu vizuelnu izradu aplikacija virtuelnih instrumenata 

[21]. Traser karakteristika poluprovodničkih i nelinearnih komponenti je skup nezavisnih 

aplikacija – virtuelnih instrumenta. Svaka aplikacija je opredeljena jednoj komponenti ili grupi 

sličnih komponenata. 

12


Aplikacija virtuelnog instrumenta u principu ima sledeće bitne elemente: interfejs ka sistemskom 

drajveru akvizicione kartice (DAQ assistant), funkcije za manipulaciju i obradu signala 

(programiranih u G kôdu) i korisnički interfejs (front panel). Interfejs ka sistemskom drajveru 

akvizicione kartice – DAQ assistant – prosleđuje aplikaciji neobrađene signale dobijene akvizicijom 

realnih fizičkih veličina, odnosno u slučaju generisanja signala, dobijene podatke od aplikacije 

prosleđuje drajveru (slika 2.8). 

Slika 2.8 DAQ assistant 

Svi parametri virtuelnih kanala se mogu kontrolisati preko DAQ assistant interfejsa programski. 

LABVIEW okruženje ima podršku za instrumente drugih proizvođača u vidu Instrument Assistant-a, 

koji ima slične mogućnosti kontrole. Interfejs pruža mogućnost merenja različitih električnih 

i drugih fizičkih veličina koje se mogu senzorom transformisati u električne. 

Funkcije za manipulaciju i obradu podataka se mogu podeliti u više različitih grupa: funkcije 

za elementarnu obradu numeričkih podataka, stringova, nizova i zapisa, funkcije za obradu dinamičkih 

podataka – signala, funkcije za kontrolu toka programa, funkcije za povezivanje sa 

kontrolama, funkcije za komunikaciju, funkcije za rad sa fajlovima, bazama podataka, itd. Veliki 

broj funkcija se može posmatrati kao virtuelni instrument nižeg nivoa, tako da celokupna aplikacija 

ima hijerarhijsku strukturu. 

Korisnički interfejs je grafički. Funkcija korisničkog interfejsa je da omogući kontrolu procesa 

merenja, definisanje parametara generisanih signala i predstavljanje dobijenih i obrađenih signala. 

Osim toga, prisutne su funkcije za kontrolu izvršavanja aplikacije i dijalog za snimanje dobijenih 

rezultata. Korisnički interfejs može da sadrži pored standardnih vizuelnih komponenti i 

druge ACTIVEX i .NET komponente. 

Aplikacija sadrži integrisani ACTIVEX i web server, čime je omogućeno praćenje i kontrola 

procesa merenja sa drugog računara u mreži. 

Aplikacije virtuelnih instrumenta su realizovane kao multithread aplikacije. Osnovni thread 

sadrži funkcije za generisanje, akviziciju, obradu i prikazivanje signala. Generisanje signala je 

implementirano posebnim virtuelnim instrumentom – modulom za generisanje jednosmernog 

napona – koji se inicira iz osnovnog thread-a (slika 2.9). Modul za generisanje jednosmernog napona 

kontroliše napon na analognom izlazu akvizicione kartice. Vizuelne kontrole korisniku 

omogućavaju uključivanje jednosmernog napona na analognom izlazu akvizicione kartice i podešavanje 

njegove vrednosti. Vrednost napona se može zadati analogno okretanjem vizuelne 

kontrole i cifarski, upisivanjem odgovarajuće vrednosti u polje. Izlazni podatak modula za gene- 

13


risanje jednosmernog napona je dinamička promenljiva koja se dovodi na ulaz DAQ assistant-a, 

koji upravlja analognim izlazima akvizicione kartice. Na slici 2.9 je prikazana realizacija modula 

za generisanje jednosmernog napona u G kôdu – izvornom kôdu LABVIEW okruženja, kao i grafički 

interfejs. Mogu se uočiti sledeći elementi blok dijagrama: 

(1) minimalni napon koji se može zadati, ovaj parametar se zadaje iz glavnog virtuelnog 

instrumenta (u primeru na slici –1V); 

(2) maksimalni napon koji se može zadati, ovaj parametar se zadaje iz glavnog virtuelnog 

instrumenta (u primeru na slici 0); 

(3) vrednost jednosmernog napona, promenljiva koja se zadaje okretanjem kontrole ili 

numerički upisivanjem vrednosti (u primeru na slici –0,7V) ; 

(4) logička promenljiva kojom se uključuje generator; 

(5) logička promenljiva koju postavlja iz aplikacije virtuelnog instrumenta, postavlja izlazni 

napon na inicijalnu vrednost jednaku nuli; 

(6) logička struktura u kojoj se izlazni napon postavlja na nulu ukoliko je generator 

isključen ili je promenljiva (5) postavljena na logičko jedan; 

(7) kontrola promene napona; 

(8) kontrolna promenljiva koja sadrži vrednost iz prethodne iteracije petlje; 

(9) izlazna logička promenljiva koja ukazuje na stanje generatora (uključen-isključen); 

Slika 2.9 Generator – virtuelni instrument kojim se kontroliše generisanje jednosmernog napona na 

analognom izlazu akvizicione kartice. Levo je prikazana blok šema u LABVIEW okruženju, desno je prikazan 

grafički interfejs generatora sa kontrolama za uključivanje i određivanje napona. 

(10) funkcija prekidača; 

(11) funkcija Simulate Signal za generisanja dinamičke promenljive – signala; 

(12) izlazni terminal sa koga se signal odvodi do DAQ assistant-a u aplikaciji virtuelnog 

instrumenta. 

14


Minimalni (1) i maksimalni (2) napon koje je moguće generisati određuju se u osnovnoj aplikaciji, 

i specifični su za svaki virtuelni instrument i određeno merenje. Generisani napon (3) se 

određuje kontrolom u obliku potenciometra u granicama između minimalnog i maksimalnog 

napona. Početak i kraj generisanja napona zadaju se kontrolom u obliku prekidača (4). Prilikom 

isključenja generatora ili osnovne aplikacije, napon se postavlja na nulu (6 i 10). Jednosmerni signal 

se generiše u glavnoj aplikaciji (12). Generator jednosmernog napona je virtuelni instrument 

nižeg nivoa i ugrađen je u glavni thread aplikacije. Dinamička promenljiva koji definiše napon se 

definiše pomoću ugrađene funkcije Simulate Signal (11) i prosleđuje osnovnoj aplikaciji. Opcije 

funkcije Simulate Signal su prikazane na slici 2.10. 

Slika 2.10 Simulated Signal funkcija za generisanje dinamičke 

promenljive 

Ostale funkcije glavnog thread-a su specifične za svaki instrument i biće posebno razmatrane 

za svaki virtuelni instrument. 

Funkcija drugog thread-a (slika 2.11) je generisanje izlaznog fajla sa izmerenim, obrađenim i 

tabelarno predstavljenim podacima i njegovo snimanje u odabrani fajl od strane korisnika. 

Slika 2.11 Sporedni thread za generisanje izveštaj 

Na slici 2.11 je prikazan kôd thread-a: 

(1) struktura za generisanje zaglavlja izveštaja na početku izvršavanja aplikacije; 

(2) logička promenljiva koja je jednaka true kada se prekine izvršavanje glavne aplikacije; 

15


(3) beskonačna petlja; 

(4) naslov tabele; 

(5) kontrola za upisivanje tabele u izveštaj; 

(6) struktura za generisanje tabele; 

(7) struktura za snimanje fajla. 

Na početku izvršavanja thread-a se generiše zaglavlje izlaznog fajla – izveštaja (1). U toku 

merenja se sakupljaju podaci dobijeni akvizicijom i smeštaju u tabelu. Popunjena tabela se smešta 

u izlazni fajl aktiviranjem kontrole (5), sa odgovarajućim zaglavljem (4). Na kraju izvršavanja 

aplikacije (2) se snima fajl sa zadatom putanjom i ekstenzijom (7). 

Snimljeni fajl sadrži tabelarno formatirane podatke dobijene merenjem, kao i zaglavlje sa dodatnim 

informacijama vezanim za merenje. Fajl se snima u HTML formatu, tako da je moguće 

pregledati njegov sadržaj pomoću browser-a ili publikovati ga na web server. 

2.3 Merenje karakteristika diode 

Prilikom određivanja karakteristika diode potrebno je odrediti dve električne veličine, struju diode 

i napon na diodi. Za realizaciju ovih merenja potrebno je upotrebiti dva analogna ulazna kanala 

i jedan izlazni za generisanje napona polarizacije. Merno kolo za merenje karakteristike dioda 

je prikazano na slici 2.12. 

Slika 2.12 Merno kolo za merenje karakteristika diode 

Izlazni analogni kanal akvizicione kartice je povezan za merno kolo na mestu promenljivog 

generatora za polarizaciju V G . Prvi akvizicioni analogni kanal je povezan za merno kolo na mestu 

voltmetra V D . Drugi kanal je vezan na mesto ampermetra I D , sa rednim otpornikom R=100Ω, 

δR=1%. Akvizicioni kanali kartice su povezani diferencijalnom metodom. Struja diode I D se određuje 

na osnovu pada napona na otporniku R. Moguća je i konfiguracija sa samo jednim akvizicionim 

kanalom, pri čemu se određuje napon na diodi V D , a struja izračunava prema jednačini: 

I 

V 

−V 

g d 

d 

= (2.1) 

Prilikom merenja karakteristika pri inverznoj polarizaciji diode, potrebno je postaviti veći otpornik 

R, reda veličine ~100kΩ, kako bi se mogla meriti inverzna struja zasićenja diode. Ovakvim 

R 

16

2.3 MERENJE KARAKTERISTIKA DIODE 

metodom je moguće postići precizno merenje za struje reda veličine ~1μA, čime je omogućeno 

merenje struje pri inverznoj polarizaciji germanijumske diode. Napon generatora se može menjati 

u opsegu od -10V do +10V. Kako je ulazna otpornost analognih akvizicionih kanala, odnosno 

instrumentacionog pojačavača velika, reda veličine ~100GΩ, nije potrebno menjati konfiguraciju 

kola prilikom merenja struje pri inverznoj polarizaciji. 

Grafički kôd trasera karakteristika dioda je prikazan na slici 2.13. 

Osnovni elementi glavnog thread-a aplikacije su sledeći: 

(1) numeričke konstante koje određuju maksimalni i minimalni napon generisanog signala, 

odnosno napona polarizacije diode V g ; 

(2) modul za generisanje jednosmernog napona, postavljen kao virtuelni instrument niži u 

hijerarhiji; 

(3) logička promenljiva kojom se prekida izvršavanje aplikacije; 

(4) DAQ assistant interfejs ka analognim izlaznim kanalima kartice; 

(5) logička promenljiva za kontrolu akvizicije i prikaza podataka; 

(6) kontrola za biranje opsega izmerene struje; 

(7) DAQ assistant interfejs ka analognim akvizicionim kanalima kartice; 

(8) indikatori izmerenog napona V d ; 

(9) indikatori izmerene struje diode I d ; 

(10) funkcija za generisanje tabele i prikazivanje tabelarnih podataka; 

(11) funkcija za generisanje grafika; 

Slika 2.13 Traser karakteristika poluprovodničkih dioda 

Prilikom pokretanja aplikacije virtuelnog instrumenta, iz osnovne aplikacije se zadaju maksimalni 

i minimalni (1) jednosmerni napon generatora. Opseg jednosmernog napona generatora 

17


je ±10V, tako da je sa istom konfiguracijom kola moguće meriti karakteristike pri direktnoj i inverznoj 

polarizaciji diode. Dinamička promenljiva koja određuje napon, koju generiše virtuelni 

instrument (2), dovodi se na ulaz DAQ assistant-a (4). Prekid izvršavanja thread-a se kontroliše 

logičkom promenljivom (3) koja se zadaje kontrolom korisničkog interfejsa. Logička promenljiva 

(5) kontroliše izvršavanje procesa akvizicije podataka i njihovog prikazivanja. 

Slika 2.14 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta, tabelarni i grafički prikaz podataka 

Podaci dobijeni akvizicijom se prosleđuju aplikaciji pomoću DAQ assistant-a (7). Na osnovu 

zadatog opsega merenja (6), podaci se obrađuju i prikazuju numerički i analogno na grafičkom 

interfejsu (7,8). Karakteristika komponente se predstavlja tabelarno (10) i grafički (11). 

Na slici 2.14 je prikazan grafički interfejs virtuelnog instrumenta. 

18


Grafički interfejs sadrži kontrole izvršavanja aplikacije, kontrole za manipulaciju podacima 

(tabelarni upis podataka), kontrole procesa merenja (generisanje napona i biranje opsega) i indikatore 

izmerenih veličina. 

2.3.1 Karakteristike silicijumske diode 

Dobijene merene vrednosti struje i napona silicijumske diode 1 su prikazane u tabeli 2.2 i grafički 

na slici 2.15. 

Tabela 2.2 Karakteristika silicijumske diode 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Vd (V) -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.48 

Id (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Vd (V) 0.62 0.66 0.68 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 

Id (mA) 1.49 3.38 5.39 7.53 9.68 11.72 14.21 16.53 19.02 21.65 

Slika 2.15 Karakteristika silicijumske diode 

Merenje karakteristike silicijumske diode je moguće samo pri direktnoj polarizaciji, jer nije 

moguće ostvariti dovoljnu tačnost merenja inverzne struje silicijumske diode, koja je reda ~1nA. 

Na osnovu dobijenih podataka se mogu dobiti statički i dinamički parametri diode. 

2.3.2 Karakteristike germanijumske diode 

Karakteristika germanijumske diode 2 su prikazani u tabeli 2.3 i na slici 2.16. 

1 

Prikazani rezultati su za tip silicijumske diode 1N4003 

2 

Prikazani rezultati su za tip germanijumske diode AA113 

19


Tabela 2.3 Karakteristika germanijumske diode 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Vd (V) -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.32 

Id (μA) -7.56 -7.42 -6.20 -5.90 -5.33 -4.87 -4.06 -3.22 0 0.85 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Vd (V) 0.49 0.61 0.73 0.83 0.93 1.02 1.11 1.20 1.28 1.36 

Id (mA) 2.42 4.15 5.96 7.81 9.67 11.56 13.46 15.37 17.29 19.20 

Slika 2.16 Karakteristika germanijumske diode pri direktnoj (gore) i inverznoj polarizaciji (dole) 

20


2.3.3 Karakteristike Schottky diode 

Rezultati merenja karakteristike Schottky diode 1 su prikazani u tabeli 2.4 i na slici 2.17. Karakteristika 

je merena pri inverznoj i direktnoj polarizaciji diode. 

Tabela 2.4 Strujno-naponska karakteristika Schottky diode 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Vd (V) -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.42 

Id (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.39 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Vd (V) 0.47 0.49 0.51 0.52 0.52 0.53 0.54 0.54 0.54 0.55 

Id (mA) 2.50 4.76 7.05 9.36 11.66 13.97 16.28 18.58 20.87 23.16 

Slika 2.17 Strujno-naponska karakteristika Schottky diode 

2.3.4 Karakteristike Zener diode 

Strujno-naponska karakteristika Zener diode 2 pri inverznoj polarizaciji i Zenerovom proboju je 

prikazana u tabeli 2.5 i na slici 2.18. 

Tabela 2.5 Strujno-naponska karakteristika Zener diode 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Vd (V) 0.71 0.66 0.00 -1.00 -1.50 -2.00 -3.00 -4.00 -4.50 -5.07 

Id (mA) 11.73 3.31 0.00 0.00 -0.01 -0.01 -0.01 -0.02 -0.06 -0.29 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Vd (V) -5.70 -6.01 -6.05 -6.06 -6.06 -6.07 -6.08 -6.09 -6.09 -6.10 

Id (mA) -1.94 -8.76 -14.15 -14.16 -16.01 -18.86 -21.71 -24.55 -27.34 -29.90 

1 

Prikazani rezultati su za tip Schottky diode BYW29-200 

2 

Prikazani rezultati su za tip Zener diode ZX6.2 

21


Slika 2.18 Karakteristika Zener diode 

2.3.5 Karakteristike LED diode 

Izmerena strujno-naponska karakteristika LED diode 1 je prikazana tabelarno u tabeli 2.6 i grafički 

na slici 2.19. 

Slika 2.19 Karakteristika LED diode 

22 

1 

Prikazani rezultati su za tip LED diode R50

2.4 MERENJE KARAKTERISTIKA BIPOLARNIH TRANZISTORA 

Tabela 2.6 Karakteristika LED diode 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Vd (V) -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 

Id (mA) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Vd (V) 1.00 1.49 1.72 1.80 1.86 1.92 1.96 2.00 2.04 2.08 

Id (mA) 0.01 0.04 1.37 3.38 5.49 7.66 9.85 12.07 14.30 16.52 

2.4 Merenje karakteristika bipolarnih tranzistora 

Prilikom određivanja karakteristika bipolarnog tranzistora korišćena je konfiguracija u kojoj se 

najčešće primenjuje bipolarni tranzistor – konfiguracija sa zajedničkim emitorom. Potrebno je 

odrediti četiri veličine; kod ove konfiguracije struja baze I B i napon između baze i emitora V BE 

predstavljaju ulazne veličine, a kolektorska struja I C i napon između kolektora i emitora V CE izlazne. 

Određuju se ulazne – zavisnost struje baze od napona između baze i emitora – i izlazne karakteristike 

bipolarnog tranzistora – zavisnost kolektorske struje od napona između kolektora i 

emitora – u aktivnom režimu rada. 

Za realizaciju merenja potrebno je upotrebiti dva analogna ulazna kanala akvizicione kartice i 

dva izlazna kanala za generisanje napona V BB i V CC . Merno kolo za merenje karakteristika bipolarnih 

tranzistora je prikazano na slici 2.20. 

Slika 2.20 Kolo za merenje karakteristika bipolarnog tranzistora 

Analogni ulazni akvizicione kartice su povezani na mestima voltmetara V BE i V CE . Ovi naponi 

se određuju direktnim merenjem. Struje I B i I c se određuju prema jednačinama: 

I 

I 

V 

−V 

BB BE 

B 

= (2.2) 

RB 

V 

−V 

CC CE 

C 

= (2.3) 

RC 

gde otpornici R B i R C imaju vrednosti 100kΩ i 1,5kΩ, respektivno, sa tolerancijom od 1%. 

23


Merno kolo (slika 2.20) se koristi za određivanje karakteristika NPN i PNP tranzistora. Sva razmatranja 

vezana za merenje karakteristika tranzistora su identična za oba tipa, sa jedinom razlikom 

u polarizaciji napona generatora. Za merenje karakteristika NPN tipa naponi V BB i V CC su u 

opsegu od 0 do +5V, i 0 do +10V, respektivno. Za merenje karakteristika PNP tipa navedeni naponi 

su u opsegu od -5V do 0, odnosno -10V do 0. 

Grafički kôd aplikacije virtuelnog instrumenta je prikazan na slici 2.21. 

24 

Slika 2.21 Traser karakteristika bipolarnog tranzistora – grafički kôd 

Aplikacija virtuelnog instrumenta se sastoji od sledećih elemenata: 

(1) kontrola za izbor tipa tranzistora; 

(2) kontrola izvršavanja aplikacije; 

(3) generator jednosmernog napona V CC ; 

(4) generator jednosmernog napona V BB ; 

(5) DAQ assistant za kontrolu izlaznih analognih kanala; 

(6) DAQ assistant za kontrolu akvizicionih analognih kanala; 

(7) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I B ; 

(8) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V BE ; 

(9) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V CE ; 

(10) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I C ; 

(11) kontrola za grafičko prikazivanje karakteristika; 

(12) kontrola za tabelarno prikazivanje izmerenih veličina. 

Na osnovu zadatog tipa tranzistora (NPN ili PNP) (1), određuju se maksimalne i minimalne 

vrednosti generisanih jednosmernih napona V BB i V CC (3,4). Dinamička promenljiva koja definiše 

jednosmerni napon se prosleđuje DAQ assistant-u (5) koji kontroliše analogne izlaze kartice. Vrednost 

napona V BE i V CE se dobijaju akvizicijom sa analognih ulaza kartice i prosleđuju virtuelnom 

instrumentu preko DAQ assistant-a (6). Naponi V BE i V CE se prikazuju na analognom i cifarskom


indikatoru (8,9). Struje I B i I C se izračunavaju na osnovu jednačina (2.2) i (2.3), i prikazuju na indikatorima 

(7,10). Sve izmerene i izračunate veličine se prikazuju grafički (11) i tabelarno (12). 

Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za merenje karakteristika bipolarnih tranzistora je 

prikazan na slici 2.22. 

Slika 2.22 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za merenje karakteristika bipolarnog tranzistora – tabelarno 

prikazivanje izmerenih veličina 

Grafički interfejs sadrži kontrole izvršavanja aplikacije, kontrole za manipulaciju izmerenim 

vrednostima (tabelarni upis podataka), kontrole procesa merenja (generisanje napona i biranje 

tipa tranzistora) indikatore izmerenih veličina i grafički prikaz karakteristika. 

2.4.1 Ulazne karakteristike NPN tranzistora 

Ulazne karakteristike NPN tranzistora 1 se mere pri konstantnim vrednostima napona V CE =0 i 

V CE =5v. Izmerene vrednost napona V BE i struje baze I B su tabelarno prikazane u tabeli 2.7. 

Tabela 2.7 Ulazna karakteristika NPN tranzistora V CE =0 (gore) i v CE =5V (dole) 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VBE (V) 0.20 0.38 0.41 0.43 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 

IB (μA) 0.00 1.18 2.90 5.65 7.53 10.39 12.30 15.19 17.13 20.05 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VBE (V) 0.50 0.51 0.51 0.52 0.52 0.53 0.53 0.53 0.54 0.54 

IB (μA) 21.99 24.93 26.89 29.82 31.79 34.74 36.71 39.67 41.64 44.61 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VBE (V) 0.00 0.20 0.49 0.57 0.60 0.61 0.62 0.62 0.63 0.63 

IB (μA) -0.02 -0.01 0.07 1.33 4.04 5.94 8.83 10.78 13.72 15.69 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VBE (V) 0.64 0.64 0.64 0.64 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 

IB (μA) 18.65 20.63 23.59 25.57 28.55 30.53 33.52 35.50 38.48 41.47 

1 

Prikazani rezultati su za tip tranzistora BC107A 

25


Na slici 2.23 su grafički prikazane ulazne karakteristike tranzistora. 

Slika 2.23 Ulazne karakteristike NPN tranzistora 

2.4.2 Izlazne karakteristike NPN tranzistora 

Izlazne karakteristike NPN tranzistora su merene za konstantne vrednosti struje baze I B =10μA, 

I B =20μA i I B =30μA. Napon V CE se menja u opsegu od 0 do 10V. Dobijene izmerene vrednosti su prikazane 

u tabeli 2.8. 

Tabela 2.8 Izmerene vrednosti struje I C u funkciji napona V CE za konstantne vrednosti struje baze I B =10μA, I B =20μA i 

I B =30μA 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) 0.02 0.12 0.17 0.20 0.25 0.31 0.52 0.72 1.02 1.22 

IC (mA) 

merenje 

0.01 

11 

0.05 

12 

0.22 

13 

0.33 

14 

0.50 

15 

0.60 

16 

0.65 

17 

0.66 

18 

0.66 

19 

0.66 

20 

VCE (V) 1.52 1.72 2.02 2.21 2.52 3.02 4.01 5.01 6.01 7.01 

IC (mA) 0.65 0.65 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) 0.03 0.15 0.19 0.25 0.34 0.52 1.00 1.49 1.99 1.99 

IC (mA) 

merenje 

0.02 

11 

0.24 

12 

0.54 

13 

0.83 

14 

1.11 

15 

1.32 

16 

1.34 

17 

1.34 

18 

1.34 

19 

1.34 

20 

UCE (V) 2.48 2.98 3.47 3.97 4.47 4.97 5.46 5.96 6.46 6.95 

IC (mA) 1.34 1.34 1.35 1.35 1.35 1.35 1.36 1.36 1.36 1.37 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) 0.03 0.09 0.13 0.17 0.21 0.26 0.33 0.42 0.57 0.94 

IC (mA) 

merenje 

0.02 

11 

0.07 

12 

0.25 

13 

0.55 

14 

0.86 

15 

1.16 

16 

1.45 

17 

1.72 

18 

1.95 

19 

2.04 

20 

VCE (V) 1.44 1.94 2.43 2.93 3.42 3.91 4.40 4.90 5.39 5.89 

IC (mA) 2.04 2.04 2.05 2.05 2.05 2.06 2.06 2.07 2.07 2.08 

26


Familija izlaznih karakteristika je prikazana na slici 2.24. 

Slika 2.24 Izlazne karakteristike NPN tranzistora 

2.4.3 Ulazne karakteristike PNP tranzistora 

Ulazne karakteristike PNP tranzistora 1 se mere pri konstantnim vrednostima napona V CE =0 i 

V CE =-5v. Izmerene vrednost napona V BE i struje baze I B su prikazane u tabeli 2.9. 

Tabela 2.9 Izmerene vrednosti struje I B u funkciji napona V BE – ulazne karakteristike PNP tranzistora – za 

konstantne vrednosti napona V CE =0 i V CE =-5V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VBE (V) 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.39 -0.46 -0.50 -0.52 -0.53 -0.55 

IB (uA) 0.00 -0.01 -0.01 -0.02 -0.10 -0.42 -1.04 -1.81 -2.65 -3.54 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VBE (V) -0.56 -0.56 -0.57 -0.58 -0.58 -0.59 -0.59 -0.59 -0.60 -0.60 

IB (uA) -4.44 -5.36 -6.30 -7.24 -8.19 -9.14 -10.11 -11.07 -12.03 -13.00 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VBE (V) 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.49 -0.56 -0.59 -0.61 -0.63 

IB (uA) 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.01 -0.07 -0.40 -1.07 -1.87 -2.74 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VBE (V) -0.64 -0.64 -0.65 -0.66 -0.66 -0.66 -0.67 -0.67 -0.68 -0.68 

IB (uA) -3.64 -4.56 -5.50 -6.44 -7.39 -8.35 -9.31 -10.28 -11.25 -12.22 

Na slici 2.25 je prikazana familija ulaznih karakteristika. Karakteristike su prikazane u trećem 

kvadrantu. 

1 

Prikazani rezultati su za tip tranzistora BC177B 

27


Slika 2.25 Familija ulaznih karakteristika PNP tranzistora za konstantne vrednosti napona U CE =0 i U CE =-5V 

2.4.4 Izlazne karakteristike PNP tranzistora 

Izlazne karakteristike PNP tranzistora su merene pri konstantnoj struji baze I B =−10μA, I B =−20μA i 

I B =−30μA. Napon V CE se menja u opsegu od −10V do 0. Dobijene izmerene vrednosti su prikazane u 

tabeli 2.10. 

Tabela 2.10 Izmerene vrednosti kolektorske struje I C u funkciji napona V CE pri konstantnoj struji baze I B =10μA, 

I B =20μA i I B =30μA 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) -0.01 -0.06 -0.10 -0.15 -0.21 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 

IC (mA) -0.01 -0.02 -0.06 -0.10 -0.12 -0.13 -0.13 -0.13 -0.13 -0.13 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VCE (V) -0.80 -1.79 -2.79 -2.76 -4.75 -5.75 -6.74 -7.74 -8.73 -9.73 

IC (mA) -0.13 -0.14 -0.14 -0.16 -0.17 -0.17 -0.17 -0.17 -0.18 -0.18 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) -0.01 -0.05 -0.07 -0.09 -0.11 -0.13 -0.16 -0.22 -0.27 -0.35 

IC (mA) -0.01 -0.03 -0.09 -0.14 -0.19 -0.25 -0.30 -0.32 -0.35 -0.36 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VCE (V) -0.45 -1.43 -2.42 -3.40 -4.37 -5.35 -6.33 -7.31 -8.29 -9.28 

IC (mA) -0.37 -0.38 -0.39 -0.40 -0.42 -0.44 -0.45 -0.46 -0.47 -0.48 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VCE (V) -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.09 -0.10 -0.11 -0.13 -0.14 -0.25 

IC (mA) -0.01 -0.04 -0.09 -0.15 -0.21 -0.27 -0.33 -0.38 -0.44 -0.43 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VCE (V) -0.29 -1.05 -2.00 -2.94 -3.90 -4.86 -5.83 -6.81 -7.78 -8.75 

IC (mA) -0.48 -0.63 -0.67 -0.71 -0.74 -0.76 -0.78 -0.80 -0.81 -0.83 

Familija izlaznih karakteristika PNP tranzistora je prikazana na slici 2.26. 

28

2.5 MERENJE KARAKTERISTIKA I PARAMETARA JFET TRANZISTORA 

Slika 2.26 Familija izlaznih karakteristika PNP tranzistora 

2.5 Merenje karakteristika i parametara JFET tranzistora 

Karakteristike JFET tranzistora se mere u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom. Ulazna veličina je 

napon između gejta i sorsa V GS , a izlazne veličine su napon između drejna i sorsa V DS i struja drejna 

I D . Određuju se prenosne – zavisnost izlazne struje od ulaznog napona, i izlazne karakteristike 

– zavisnost izlazne struje od izlaznog napona, kao i strmina tranzistora. 

Slika 2.27 Kolo za merenje karakteristika JFET-a 

29


Za realizaciju su upotrebljena dva analogna akviziciona kanala za merenje napona V DS i struje 

I D , i dva analogna izlazna kanala za generisanje napona V GG i V DD . Akvizicioni kanali su povezani 

diferencijalnim metodom. Na slici 2.27 je prikazano kolo za merenje karakteristika tranzistora. 

Struja I D se može odrediti i bez posebnog akvizicionog kanala, na osnovu vrednosti napona 

V DS i V GG , prema jednačini: 

I 

V 

−V 

GG DS 

D 

= (2.4) 

RD 

gde je R D otpornik u kolu drejna. 

Merenje strmine S se vrši dinamički, naizmeničnim naponom v g . Signal se generiše na analognom 

izlazu akvizicione kartice i superponiran se jednosmernom naponu V GG . Strmina S se određuje 

na osnovu jednačine 

iD 

S = (2.5) 

vg 

gde i D predstavlja naizmeničnu komponentu struje drejna. Naizmenični napon je amplitude 

100mV i frekvencije 500Hz. Jednosmerni napon V GG se može menjati u opsegu od −5V do 0, a napon 

V DD u opsegu od 0 do 10V. 

Grafički kôd virtuelnog instrumenta je prikazan na slici 2.28. 

Slika 2.28 Traser karakteristika JFET tranzistora – grafički kôd 

Virtuelni instrument trasera karakteristika se sastoji od sledećih elemenata: 

(1) generator jednosmernog napona V GG ; 

(2) generator jednosmernog napona V DD ; 

(3) kontrola toka izvršavanja aplikacije; 



(6) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I D ; 

(7) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V DS ; 

30


(8) filtar i funkcija za određivanje efektivne vrednosti struje i D ; 



Moduli za generisanje ulaznih jednosmernih napona (1,2) obezbeđuju jednosmerne napon 

polarizacije V DD i V GG . Generator (1) generiše i naizmenični napon v g prilikom merenja strmine. 

Generisanje ovih napona se vrši preko DAQ assistant (4) interfejsa. Akvizicioni kanali kartice se 

kontrolišu preko drugog DAQ assistant interfejsa (5). Akvizicijom dobijene vrednosti napona V DS i 

struje I D se prikazuju na analognim i cifarskim indikatorima grafičkog interfejsa. 

Grafički interfejs trasera karakteristika JFET tranzistora je prikazan na slici 2.29. 

Slika 2.29 grafički interfejs trasera karakteristika JFET tranzistora 




2.5.1 Prenosne karakteristike JFET tranzistora 

Prenosne karakteristike JFET tranzistora 1 se određuju za konstantne vrednosti jednosmernog napona 

U DS =5V i U DS =8V. Dobijene vrednosti su prikazane u tabeli 2.11. 

1 

JFET tranzistor je n-kanalni BF245A 

31


Tabela 2.11 Prenosne karakteristike JFET tranzistora za U DS =5V i U DS =8V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UGS (V) 0.00 -0.20 -0.50 -0.70 -1.00 -1.40 -1.50 -1.70 -2.00 -2.20 

ID (mA) 1.10 0.56 0.09 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UGS (V) -2.50 -2.70 -3.00 -3.20 -3.50 -3.70 -4.00 -4.20 -4.50 -4.70 

ID (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UGS (V) 0.00 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.50 -1.80 -2.00 

ID (mA) 1.17 0.61 0.22 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UGS (V) -2.20 -2.50 -2.70 -3.00 -3.20 -3.50 -3.70 -4.00 -4.20 -4.50 

ID (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

Karakteristike su grafički prikazane na slici 2.30. 

Slika 2.30 Prenosne karakteristike JFET tranzistora 

2.5.2 Izlazne karakteristike JFET tranzistora 

Izlazne karakteristike JFET tranzistora se određuju za konstantne vrednosti jednosmernog napona 

U GS =0, U GS =−0.1V i U GS =−0.3V. Dobijene vrednosti su prikazane u tabeli 2.12. 

32


Tabela 2.12 Izlazne karakteristike JFET tranzistora pri U GS =0, U GS =−0.1V i U GS =−0.3V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UDS (V) 0.00 0.13 0.35 0.52 0.79 0.98 1.27 1.47 1.76 1.96 

ID (mA) 0.00 0.28 0.59 0.72 0.83 0.87 0.91 0.93 0.96 0.97 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 2.26 2.45 2.75 2.95 3.24 3.44 3.74 3.94 4.23 4.43 

ID (mA) 0.99 1.00 1.02 1.02 1.04 1.04 1.06 1.06 1.07 1.08 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UDS (V) 0.00 0.15 0.40 0.60 0.85 1.00 1.35 1.50 1.85 2.00 

ID (mA) 0.00 0.24 0.47 0.55 0.62 0.64 0.67 0.68 0.70 0.71 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 2.30 2.50 2.80 3.00 3.30 3.50 3.80 4.00 4.30 4.50 

ID (mA) 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.78 0.79 0.79 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UDS (V) 0.00 0.20 0.45 0.65 0.95 1.15 1.45 1.65 1.95 2.15 

ID (mA) 0.00 0.14 0.22 0.24 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.30 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 2.45 2.60 2.95 3.10 3.40 3.70 3.90 4.10 4.40 4.60 

ID (mA) 0.31 0.31 0.32 0.32 0.33 0.33 0.34 0.34 0.34 0.35 

Familija izlaznih karakteristika je prikazana na slici 2.31. 

Slika 2.31 Izlazne karakteristike JFET tranzistora 

33


2.5.3 Merenje strmine JFET tranzistora 

Strmina JFET tranzistora se meri za naizmenični napon u GS =100mV, f=1kHz, pri konstantnom jednosmernom 

naponu V DS =7V i naponu V GS koji se menja u opsegu od 0 do –5V. Strmina se određuje 

prema formuli (2.5). Rezultati dobijeni merenjem su prikazani u tabeli 2.13. U tabeli su prikazane 

vrednosti jednosmernog napona V GS , efektivne vrednosti naizmenične komponente struje drejna 

i D i strmine S. 

Tabela 2.13 Izmerene vrednosti strmine za u GS =100mV, f=1kHz i V DS =7V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VGS (V) 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 

iD (mA) 0.43 0.39 0.38 0.33 0.32 0.26 0.24 0.20 0.18 0.15 

S (mS) 4.34 3.89 3.79 3.33 3.17 2.61 2.41 2.05 1.84 1.52 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VGS (V) -1.00 -1.10 -1.20 -1.30 -1.40 -1.50 -1.50 -2.30 -3.30 -4.30 

iD (mA) 0.12 0.08 0.05 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

S (mS) 1.15 0.82 0.49 0.23 0.08 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 

Na slici 3.32 je prikazana zavisnost strmine u funkciji napona V GS . 

Slika 2.32 Strmina JFET tranzistora 

2.6 Merenje karakteristika i parametara MOSFET tranzistora 

Karakteristike MOSFET tranzistora se mere u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom. Ulazna veličina 

je napon između gejta i sorsa V GS , a izlazne veličine su napon između drejna i sorsa V GS i struja 

drejna I D . Određuju se prenosne – zavisnost izlazne struje od ulaznog napona, kao i izlazne karakteristike 

– zavisnost izlazne struje od izlaznog napona i strmina tranzistora. 

34

2.6 MERENJE KARAKTERISTIKA I PARAMETARA MOSFET TRANZISTORA 

Za realizaciju su upotrebljena dva analogna akviziciona kanala za merenje napona V DS i struje 

I D , i dva analogna izlazna kanala za generisanje napona V GG i V DD . Akvizicioni kanali su povezani 

diferencijalnim metodom. Na slici 2.33 je prikazano kolo za merenje karakteristika tranzistora. 

Struja I D se može odrediti i bez posebnog akvizicionog kanala, na osnovu vrednosti napona 

V DS i V GG , prema jednačini: 

gde je R D otpornik u kolu drejna. 

I 

V 

−V 

GG DS 

D 

= (2.6) 

RD 

Slika 2.33 Kolo za merenje karakteristika MOSFET-a 

Merenje strmine S se vrši dinamički, naizmeničnim naponom v g . Signal se generiše na analognom 

izlazu akvizicione kartice i superponiran se jednosmernom naponu V GG . Strmina S se određuje 

na osnovu jednačine 

iD 

S = (2.7) 

vg 

gde i D predstavlja naizmeničnu komponentu struje drejna. Naizmenični napon je amplitude 

100mV i frekvencije 500Hz. Jednosmerni naponi V GG i V DD se mogu menjati u opsegu od 0 do 10V. 


Aplikacija virtuelnog instrumenta – trasera karakteristika – se sastoji od sledećih elemenata: 

(1) modul za generisanje jednosmernog napona V GG ; 

(2) modul za generisanje jednosmernog napona V DD ; 




(6) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I D ; 

(7) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V DS ; 

35


Slika 2.34 Traser karakteristika MOSFET tranzistora – grafički kôd 

(8) filtar propusnik visokih frekvencija i funkcija za određivanje efektivne vrednosti struje i D ; 



Slika 2.35 grafički interfejs trasera karakteristika JFET tranzistora 

36


Moduli za generisanje ulaznih jednosmernih napona (1,2) obezbeđuju jednosmerne napon 

polarizacije V DD i V GG . Generator (1) generiše i naizmenični napon v g prilikom merenja strmine. 

Generisanje ovih napona se vrši preko DAQ assistant (4) interfejsa. Akvizicioni kanali kartice se 

kontrolišu preko drugog DAQ assistant interfejsa (5). Akvizicijom dobijene vrednosti napona V DS i 

struje I D se prikazuju na analognim i cifarskim indikatorima grafičkog interfejsa. 

Grafički interfejs trasera karakteristika JFET tranzistora je prikazan na slici 2.35. 




2.6.1 Prenosne karakteristike MOSFET tranzistora 

Prenosne karakteristike MOFET tranzistora 1 se određuju za konstantne vrednosti jednosmernog 

napona U DS =5V i U DS =8V. Karakteristike su grafički prikazane na slici 2.36. 

Dobijene vrednosti su prikazane u tabeli 2.14. 

Slika 2.36 Prenosne karakteristike MOSFET tranzistora 

Tabela 2.14 Prenosne karakteristike MOSFET tranzistora za U DS =5V i U DS =8V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UGS (V) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 

ID (mA) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.16 0.53 1.10 1.85 2.76 3.80 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UGS (V) 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 

ID (mA) 4.95 6.20 7.55 8.96 10.44 11.97 13.54 15.10 16.67 18.21 

1 

MOSFET tranzistor je integrisani n-kanalni HCF4007UBE 

37


merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UGS (V) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 

ID (mA) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.16 0.53 1.11 1.88 2.79 3.84 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UGS (V) 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 

ID (mA) 5.01 6.27 7.62 9.04 10.52 12.05 13.58 15.23 16.88 18.61 

2.6.2 Izlazne karakteristike MOSFET tranzistora 

Izlazne karakteristike MOSFET tranzistora se određuju za konstantne vrednosti jednosmernog 

napona U GS =5V, U GS =7V i U GS =10V. Familija izlaznih karakteristika je prikazana na slici 2.37. 

Slika 2.37 Izlazne karakteristike MOSFET tranzistora 

Dobijene vrednosti su prikazane u tabeli 2.15. 

Tabela 2.15 Izlazne karakteristike MOSFET tranzistora pri U GS =5V, U GS =7V i U GS =10V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UDS (V) 0.00 0.31 0.63 0.97 1.33 1.73 2.18 2.65 3.15 3.64 

ID (mA) 0.00 1.13 2.16 3.07 3.83 4.40 4.72 4.85 4.89 4.92 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 4.14 4.64 5.13 5.64 6.13 6.63 7.13 7.63 8.13 8.63 

ID (mA) 4.94 4.95 4.96 4.97 4.97 4.98 4.98 4.99 4.99 5.00 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

38 

UDS (V) 0.00 0.17 0.35 0.53 0.72 0.91 1.12 1.33 1.55 1.79 

ID (mA) 0.00 0.86 1.72 2.56 3.39 4.20 4.99 5.75 6.49 7.20 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 2.04 2.31 2.60 2.93 3.30 3.72 4.18 4.66 5.15 5.65 

ID (mA) 7.86 8.47 9.01 9.47 9.81 10.02 10.13 10.19 10.21 10.22


merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UDS (V) 0.00 0.23 0.47 0.71 0.95 1.20 1.46 1.72 1.99 2.27 

ID (mA) 0.01 1.55 3.06 4.55 6.02 7.45 8.85 10.20 11.52 12.77 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UDS (V) 2.56 2.86 3.18 3.51 3.86 4.23 4.62 5.04 5.49 5.96 

ID (mA) 13.98 15.11 16.16 17.13 17.99 18.72 19.33 19.77 20.08 20.25 

2.6.3 Merenje strmine MOSFET tranzistora 

Strmina MOSFET tranzistora se meri za naizmenični napon u GS =100mV, f=1kHz, pri konstantnom 

jednosmernom naponu V DS =7V i naponu V GS koji se menja u opsegu od 0 do 5V. Strmina se određuje 

prema formuli (2.7). Rezultati dobijeni merenjem su prikazani u tabeli 2.16. U tabeli su prikazane 

vrednosti jednosmernog napona V GS , efektivne vrednosti naizmenične komponente struje 

drejna i D i strmine S. 

Tabela 2.16 Izmerene vrednosti strmine za u GS =100mV, f=1kHz i V DS =7V 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Ugs (V) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.10 

ID (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.06 0.12 0.21 0.31 0.33 

S (mS) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.12 0.25 0.42 0.62 0.67 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Ugs (V) 4.20 4.30 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.90 5.00 5.50 

ID (mA) 0.36 0.38 0.41 0.43 0.45 0.48 0.51 0.53 0.56 0.70 

S (mS) 0.71 0.76 0.81 0.86 0.91 0.96 1.01 1.07 1.12 1.40 

Na slici 3.38 je prikazana zavisnost strmine u funkciji napona V GS . 

Slika 2.38 Strmina MOSFET tranzistora 

39


2.7 Merenje temperaturske zavisnosti karakteristika bipolarnog tranzistora 

Promena koncentracije slobodnih nosilaca usled promene temperature poluprovodničke komponente 

bitno utiče na njene električne osobine. Efekat je naročito izražen u promeni inverzne 

struje zasićenja, koeficijenta strujnog pojačanja i napona na emitorskom spoju kod bipolarnih 

tranzistora. Ove pojave kumulativno utiču na povećanje kolektorske struje pri povećanju temperature 

komponente. 

Prilikom određivanja karakteristika bipolarnog tranzistora 1 u funkciji temperature korišćena 

je konfiguracija sa zajedničkim emitorom. Određuju se četiri veličine: struja baze I B , napon između 

baze i emitora V BE , kao ulazne veličine, kolektorska struja I C i napon između kolektora i emitora 

V CE kao izlazne. Određuju se prenosne karakteristike – zavisnost struje kolektora od napona 

između baze i emitora, kao i izlazne karakteristike bipolarnog tranzistora – zavisnost kolektorske 

struje od napona između kolektora i emitora – u aktivnom režimu rada tranzistora. 

Karakteristike se mere na sobnoj temperaturi (T 0 ≈300K) i povećanoj temperaturi komponente 

(T S ≈320K), sa prisustvom emitorskog otpornika R E =680Ω ili kratkim spojem između emitora i mase. 

Temperatura komponente se menja spoljnim grejačem, koga napaja spoljni generator jednosmernog 

napona. 

Za realizaciju merenja su upotrebljena tri analogna ulazna kanala akvizicione kartice i dva izlazna 

kanala za generisanje napona V BB i V CC . Merno kolo za merenje karakteristika bipolarnih 

tranzistora je prikazano na slici 2.39. 

Vrednosti otpornika u kolu su R B =100kΩ, R C =91Ω i R E =680Ω. 

Slika 2.39 Merno koro za određivanje temperaturske zavisnosti karakteristika bipolarnog 

tranzistora 

Naponi V BE i V CE , kao i struja I C se mere direktno, pomoću akvizicionih kanala kartice. Struja I C 

se meri pomoću šanta od 100Ω, tolerancije 1%. Struja I B se određuje na osnovu jednačine 

I 

B 

( 1 1 

β ) 

VBB −VBE − + IC RE 

= (2.8) 

R 

B 

40 

1 

Sva razmatranja u ovom odeljku se odnose na NPN bipolarni tranzistor BC107A.

2.7 MERENJE TEMPERATURSKE ZAVISNOSTI KARAKTERISTIKA BIPOLARNOG TRANZISTORA 

gde je β koeficijent strujnog pojačanja bipolarnog tranzistora, koji se uzima kao kataloški podatak. 

Jednosmerni naponi V BB i V CC se prilikom merenja menjaju u opsegu od 0 do 10V. 

Aplikacija virtuelnog instrumenta je prikazan na slici 2.40. 

Slika 2.40 Grafički kod aplikacije instrumenta za merenje karakteristika bipolarnog tranzistora pri promeni 

temperature i temperaturskoj stabilizaciji 

Osnovni elementi virtuelnog instrumenta su: 

(1) modul za generisanje jednosmernog napona V BB ; 

(2) modul za generisanje jednosmernog napona V CC ; 




(6) kontrola za izbor emitorskog otpornika R E ; 

(7) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I B ; 

(8) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V BE ; 

(9) kontrola za prikazivanje vrednosti napona V CE ; 

(10) kontrola za prikazivanje vrednosti struje I C ; 



Dinamička promenljiva koja definiše jednosmerne napone V BB i V CC se prosleđuje DAQ assistant-u 

(4) koji kontroliše analogne izlaze kartice. Vrednost napona V BE i V CE , kao i struje I C se dobijaju 

akvizicijom sa analognih ulaza kartice i prosleđuju virtuelnom instrumentu preko DAQ assistant-a 

(5). Naponi V BE , V CE i struja I C se prikazuju na analognom i cifarskom indikatoru (8,9 i 10). 

Struja I B se izračunava na osnovu jednačine (2.8), i prikazuje na indikatoru (7). Sve izmerene i izračunate 

veličine se prikazuju grafički (11) i tabelarno (12). 

Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za merenje karakteristika bipolarnih tranzistora je 

prikazan na slici 2.41. 


vrednostima (tabelarni upis podataka), kontrole procesa merenja (generisanje napona i izbor tipa 

41


tranzistora) indikatore izmerenih veličina i grafički prikaz karakteristika. Na grafičkom interfejsu 

se nalazi i kontrola za izbor emitorskog otpornika, odnosno kratkog spoja između emitora tranzistora 

i mase. 

Slika 2.41 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za merenje karakteristika bipolarnog tranzistora u funkciji 

temperature – tabelarno prikazivanje izmerenih veličina 

2.7.1 Prenosna karakteristika NPN tranzistora u funkciji temperature 

Prenosne karakteristike tranzistora su merene na temperaturi komponente od 25°C i T>25°C. 

Konfiguracija mernog kola je sa kratkim spojem između emitora i mase, kao i otpornikom 

R E =680Ω. Rezultati merenja su prikazani u tabeli 2.17. 

Tabela 2.17 Prenosne karakteristike NPN tranzistora za U CE =5V; R E =0, T=25°C (prva tabela), R E =680Ω, T=25°C (druga 

tabela), R E =0, T>25°C (treća tabela), R E =680Ω, T>25°C (četvrta tabela) 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UBE (V) 0.00 0.50 0.63 0.65 0.66 0.67 0.67 0.67 0.68 0.68 

IC (mA) 0.00 0.01 3.67 8.46 13.36 15.33 18.30 20.28 23.25 25.23 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UBE (V) 0.68 0.68 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.66 0.66 0.66 

IC (mA) 28.22 30.25 33.29 34.30 35.32 36.33 37.34 38.36 39.37 40.38 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UBE (V) 0.00 0.50 0.61 0.63 0.64 0.64 0.65 0.65 0.65 0.66 

IC (mA) 0.00 0.03 3.85 5.75 8.64 10.59 13.53 15.50 18.46 20.43 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UBE (V) 0.66 0.66 0.66 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 

IC (mA) 23.40 12.93 14.32 15.36 17.10 18.23 19.97 21.06 22.78 23.05 

42

2.7 MERENJE TEMPERATURSKE ZAVISNOSTI KARAKTERISTIKA BIPOLARNOG TRANZISTORA 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UBE (V) 0.00 0.50 0.61 0.62 0.63 0.63 0.64 0.64 0.65 0.65 

IC (mA) 0.00 0.05 3.91 5.81 8.71 10.66 13.61 15.58 18.55 20.53 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UBE (V) 0.65 0.65 0.65 0.65 0.64 0.64 0.64 0.65 0.66 0.66 

IC (mA) 23.50 25.49 28.48 30.52 33.56 35.59 38.63 40.66 41.20 41.33 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UBE (V) 0.00 0.49 0.58 0.59 0.60 0.61 0.61 0.61 0.62 0.62 

IC (mA) 0.00 0.02 1.91 2.81 3.72 4.63 5.55 6.44 7.37 8.29 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UBE (V) 0.62 0.62 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63 

IC (mA) 9.21 10.13 11.05 11.96 12.89 13.82 14.90 15.96 17.04 18.49 

Prenosne karakteristike tranzistora na različitim temperaturama su prikazane na slici 2.42. 

Slika 2.42 Prenosna karakteristika bipolarnog tranzistora na temperaturama 25°C i 45°C, emitor tranzistora je 

kratkospojen sa masom 

2.7.2 Izlazna karakteristika NPN tranzistora u funkciji temperature 

Izlazne karakteristike tranzistora su merene na temperaturi tranzistora od 25°C i T>25°C. Konfiguracija 

mernog kola je sa kratkim spojem između emitora i mase, kao i otpornikom između mase 

i emitora R E =680Ω. Rezultati merenja su prikazani u tabeli 2.18. 

Tabela 2.18 Izlazne karakteristike NPN tranzistora za I B =30μA; R E =0, T=25°C (prva tabela), R E =680Ω, T=25°C (druga 

tabela), R E =0, T>25°C (treća tabela), R E =680Ω, T>25°C (četvrta tabela) 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UCE (V) 0.00 0.53 1.01 1.51 1.51 2.00 2.50 3.00 3.49 3.99 

IC (mA) 0.00 4.16 4.34 4.37 4.37 4.41 4.42 4.45 4.49 4.52 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UCE (V) 4.49 4.98 5.48 5.98 6.48 6.97 7.47 7.97 8.47 8.96 

IC (mA) 4.55 4.57 4.59 4.62 4.65 4.67 4.69 4.71 4.74 4.78 

43


merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UCE (V) 0.00 0.08 0.12 0.16 0.43 0.92 1.42 1.91 2.41 2.90 

IC (mA) 0.00 0.60 1.08 1.66 1.96 1.97 1.97 1.98 1.98 1.99 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UCE (V) 3.40 3.90 4.39 4.89 5.39 5.88 6.38 6.87 7.37 7.87 

IC (mA) 1.99 2.00 2.00 2.01 2.01 2.01 2.02 2.02 2.03 2.04 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UCE (V) 0.00 0.16 0.42 0.92 1.42 1.91 2.41 2.91 3.40 3.91 

IC (mA) 0.00 2.82 4.83 4.87 4.92 4.94 4.95 4.99 5.04 5.03 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UCE (V) 4.41 4.90 5.40 5.90 6.42 6.90 7.39 7.90 8.39 8.89 

IC (mA) 5.07 5.10 5.12 5.14 5.23 5.25 5.25 5.30 5.32 5.35 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

UCE (V) 0.00 0.08 0.11 0.13 0.15 0.17 0.19 0.23 0.51 1.00 

IC (mA) 0.00 0.48 1.08 1.69 2.30 2.91 3.51 4.10 4.38 4.39 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

UCE (V) 1.49 1.98 2.47 2.97 3.45 3.82 4.31 4.80 5.30 5.79 

IC (mA) 4.40 4.42 4.42 4.44 4.45 4.62 4.63 4.64 4.65 4.66 

Prenosne karakteristike tranzistora na različitim temperaturama su prikazane na slici 2.43. 

Slika 2.43 Izlazna karakteristika bipolarnog tranzistora na temperaturama 25°C i 45°C, emitor tranzistora je 

kratkospojen sa masom 

44

3 Određivanje amplitudskih karakteristika filtara i 

tranzistorskih pojačavača 

U okviru ove glave predstavljeni su metodi i virtuelni instrumenti za merenje karakteristika pasivnih 

i aktivnih elektronskih kola: filtara i osnovnih tranzistorskih pojačavača [2]. Pomenuta kola 

se posmatraju kao četvoropoli, pri čemu se mogu definisati ulazne i izlazne veličine – struje i naponi. 

Najznačajnije karakteristike ovih kola su prenosne karakteristike i prenosne funkcije – pojačanja. 

Vrše se merenja naponskog pojačanja u funkciji frekvencije pobudnog signala u opsegu 

od 0 do 1MHz. 

Prvo će biti razmatrane amplitudske karakteristike RC filtara u konfiguracijama propusnika 

niskih i visokih frekvencija. Predmet dalje analize će biti jednostepeni pojačavač sa bipolarnim 

tranzistorom u konfiguracijama sa zajedničkim emitorom i zajedničkim kolektorom, zatim jednostepeni 

pojačavač sa MOSFET tranzistorom u konfiguracijama sa zajedničkim sorsom i zajedničkim 

drejnom, i na kraju, dvostepeni pojačavač sa JFET tranzistorima u konfiguraciji sa zajedničkim 

sorsom. 

Za izvođenje navedenih merenja je neophodno realizovati generator pobudnog sinusoidalnog 

signala i voltmetar za širok opseg frekvencija. Ovi instrumenti se mogu implementirati upotrebom 

računara, akvizicione kartice, dodatnog hardvera, odnosno implementacijom odgovarajućih 

virtuelnih instrumenata. Ovakav sistem predstavlja virtuelni skalarni mrežni analizator [10]. 

Skalarni mrežni analizator je realizovan na dva načina: pomoću PCI-6014 i PCI-6251 kartica. 

Kartice imaju različite brzine semplovanja, tako da su primenjeni različiti metodi realizacije skalarnog 

mrežnog analizatora. U prvom slučaju su primenjeni izdvojeni generator i voltmetar, 

kontrolisani akvizicionom karticom, u drugom slučaju je primenjen undersampling metod. 

3.1 Fizička realizacija skalarnog mrežnog analizatora 

3.1.1 Realizacija primenom izdvojenog generatora i voltmetra 

Brzina semplovanja analognih ulaza PCI-6014 akvizicione kartice je 200kSampl/s, a brzina generisanja 

semplova 10kSampl/s, što ograničava maksimalnu frekvenciju signala koji se meri na 100kHz i 

signala koji je moguće generisati na 5kHz [18]. Merni frekventni opseg je povećan primenom izdvojenog 

generatora sinusnog signala i voltmetra. 

Izdvojeni generator i voltmetar nisu nezavisni instrumenti. Generator stvara naizmenični signal 

frekvencije i amplitude određene jednosmernim naponom koji generiše akviziciona kartica. 

Voltmetar pretvara izmereni naizmenični signal u jednosmerni napon jednak efektivnoj vrednosti 

naizmeničnog signala. Akviziciona kartica vrši merenje jednosmernog napona. Frekventni 

45

3 ODREĐIVANJE AMPLITUDSKIH KARAKTERISTIKA FILTARA I TRANZISTORSKIH POJAČAVAČA 

opseg u kome je moguće vršiti merenje signala je određen frekvencijom spoljnog generatora i 

propusnim opsegom voltmetra. 

Izdvojeni generator je realizovan upotrebom XR-2206 integrisanog kola (slika 3.1). XR-2206 je 

integrisani funkcionalni generator sa mogućnošću generisanja napona sinusnog, pravougaonog i 

trougaonog talasnog oblika velike stabilnosti i tačnosti [22]. Izlazni signal može biti istovremeno 

frekventno i amplitudno modulisan spoljnim naponima. Za ovu primenu, frekvencija može biti 

određena spoljnim naponom u opsegu od 1Hz do 1MHz. Frekvenciju oscilatora je moguće linearno 

menjati spoljnim naponom u opsegu od 1000:1. 

Slika 3.1 Spoljni generator signala 

Frekvencija generisanog signala V gen je proporcionalna struji I T , koja teče kroz pin 7 integrisanog 

kola XR-2206, i može se predstaviti empirijskom jednačinom: 

320I 

T [ mA] 

f = [ Hz] 

(3.1) 

C[ μF] 

gde C predstavlja kapacitivnost kondenzatora između pinova 5 i 6. Pin 7 je ulaz male impedanse i 

polarizovan je sa +3V u odnosu na pin 12. Frekvencija se menja linearno sa strujom I T , u širokom 

opsegu njenih vrednosti od 1μA do 3mA. Ova struja je kontrolisana jednosmernim naponom V freq , 

generisanim na analognom izlazu akvizicione kartice, i može se predstaviti jednačinom: 

⎛ V 

freq ⎞ 

I = I ⎜1− ⎟ 1+ 

V 

⎝ VT 

⎠ 

2 

( λ ) 

T DSS DS 

(3.2) 

46

3.1 FIZIČKA REALIZACIJA SKALARNOG MREŽNOG ANALIZATORA 

gde su U T , I DSS i λ konstante, i V DS =3V. Sledeći jednačine (3.1) i (3.2), frekvencija oscilovanja generatora 

signala se može predstaviti jednačinom: 

⎛ V 

freq ⎞ 

320IDSS 

⎜1− ⎟ 1+ 

VT 

f = 

⎝ ⎠ 

R 

2 

[ kΩ] C[ μF] 

2 

( λV 

) 

DS 

[ Hz] 

(3.3). 

Frekventni opseg generatora se menja promenom kondenzatora između pinova 5 i 6. Spoljni 

TTL signal koji generiše kartica kontroliše rele čija je uloga promena kondenzatora, odnosno frekventnog 

opsega generatora. Drajver relea je realizovan upotrebom bipolarnog tranzistora. Dioda 

D postavljena paralelno kalemu relea ima zaštitnu ulogu. Kada je signal V range na niskom nivou, 

struja koja protiče kroz kalem relea I R je jednaka nuli tako da je rele otvoren. Kada je V range na visokom 

nivou, struja I R je jednaka , gde je R R otpornost kalema relea, i rele je zatvoren. 

VCC −VCES 

RR 

U prvom slučaju, ukupna kapacitivnost između pinova 5 i 6 je C 1 , a u drugom C 1 +C 2 . 

Amplituda generisanog signala zavisi od otpornika R 3 i napona V amp , slika 3.2. Napon V amp je 

jednosmerni napon koga generiše akviziciona kartica. 

Slika 3.2 Amplituda generisanog signala u funkciji otpornika R 3 i jednosmernog napona V amp 

Otpornik R 3 ima vrednost 50kΩ, tako da je maksimalna vrednost amplitude generisanog napona 

V max =3V. Amplituda zavisi od napona V amp linearno: 

V 

gen 

= 0.75V 

(3.4). 

Voltmetar je realizovan kao punotalasni precizni usmerač sa aktivnim NF filtrom (slika 3.3). 

Prvi operacioni pojačavač je punotalasni precizni usmerač, predstavljen u radovima Millmana i 

Halkiasa [24]. Izlazni signal usmerača je punotalasni signal sa jednosmernom komponentom V DC 

proporcionalnom efektivnoj vrednosti ulaznog naizmeničnog signala V RMS : 

T /2 

0 

amp 

2V 

RMS 

2 2π 

2 2 

VDC 

= sin 

⎛ 

t 

⎞ 

dt VRMS 

T 

∫ ⎜ ⎟ = 

(3.5) 

⎝ T ⎠ π 

Drugi pojačavač je deo aktivnog NF filtra, koji potiskuje naizmeničnu komponentu usmerenog 

signala. Potenciometar R 8 služi za kalibraciju voltmetra. Svi otpornici u kolu preciznog naizmeni- 

47


čnog voltmetra su metal-film otpornici male tolerancije (1%). Operacioni pojačavači su deo integrisanog 

kola LM258. Preciznija kalibracija instrumenta se može izvesti softverski. 

Slika 3.3 Voltmetar – prvi operacioni pojačavač funkcioniše u konfiguraciji preciznog 

punotalasnog usmerača, drugi u konfiguraciji NF filtra 

Generator i voltmetar su integrisani na štampanoj ploči. Ploča ima klema konektore za ulazne 

signale V amp , V freq i V range , generisani naizmenični signal V gen , signal koji se meri V in i jednosmerni 

izlazni signal V out . V amp i V freq su vezani za analogne izlaze akvizicione kartice, V range za TTL digitalni 

izlaz kartice, V out za analogni ulaz kartice, V gen za ulaz kola koje se testira i V in , za izlaz kola koje se 

testira (slika 3.4). Na štampanoj ploči postoje i konektori za napajanje V CC , V SS i masu. 

Akviziciona kartica može da obezbedi samo +5V/500mA, tako da je za napajanje generatora i 

voltmetra upotrebljen poseban ±12V galvanski izolovani generator. 

Analogni ulaz akvizicione kartice su povezani diferencijalnom metodom u cilju smanjenja 

šuma i povećanja CMRR. 

Slika 3.4 Blok šema celokupnog sistema 

48

3.2 SOFTVERSKA REALIZACIJA SKALARNOG MREŽNOG ANALIZATORA 

3.1.2 Realizacija primenom undersampling metoda 

Prilikom realizacije skalarnog mrežnog analizatora PCI-6251 karticom primenjen je undersampling 

metod. PCI-6251 kartica ima 16 analognih ulaza brzine semplovanja 1,25MSampl/s rezolucije 

16 bita, dva analogna izlaza brzine semplovanja 2,8MSampl/s rezolucije 16 bita, 24 10MHz digitalna 

I/O kanala i dva 32-bitna 80MHz brojača/tajmera [19]. Ulazna impedansa analognih kanala PCI- 

6251 kartice je 10GΩ u odnosu na masu, impedansa analognih izlaza je 0,2Ω. Strujni ofset analognih 

ulaza je ±100pA. PCI-6251 kartica pruža veliku tačnost merenja sa mogućnošću detektovanja 

promene napona na analognom kanalu od 4μV. Radi smanjenja greške prilikom semplovanja i 

digitalizacije, u karticu je ugrađeno kolo za temperatursku stabilizaciju kako bi se eliminisale sistematske 

greške merenja koje nastaju usled zagrevanja komponenti. Kartica ima mogućnost digitalnog 

trigerovanja. Digitalni I/O kanali su TTL i CMOS kompatibilni. 

Akviziciona kartice se povezuje na PCI magistralu računara. Kartica je povezana SH68-68-EP 

kablom za razvodni blok CB-68LP. 

Analogni ulazi kartice su povezani diferencijalnom metodom za kolo čije se karakteristike 

mere u cilju eliminacije šuma koji nastaje na liniji razvodni blok – kartica i potiskivanje srednje 

vrednosti signala. Prilikom korišćenja diferencijalnog načina povezivanja, broj analognih kanala 

je ograničen na 8. 

3.2 Softverska realizacija skalarnog mrežnog analizatora 

Razmatranja vezana za konfiguraciju kartice i realizaciju softverske komponente skalarnog mrežnog 

analizatora su slična razmatranjima u poglavlju 2.2, tako da će u nastavku poglavlja biti 

predstavljene specifičnosti i razlike. 

Osnovni thread aplikacije sadrži funkcije za generisanje, akviziciju, obradu signala i prikazivanje 

izmerenih vrednosti. Generisanje naizmeničnog signala je implementirano posebnim virtuelnim 

instrumentom – modulom za generisanje naizmeničnog napona – koji se poziva iz osnovnog 

thread-a (slika 3.5). Modul za generisanje naizmeničnog napona kontroliše generisanje 

na analognim izlazima akvizicione kartice. Vizuelne kontrole korisniku omogućavaju uključivanje 

pobudnog napona i podešavanje njegove amplitude i frekvencije. Vrednosti amplitude i frekvencije 

se mogu zadati analogno, okretanjem kontrole ili upisivanjem odgovarajuće numeričke 

vrednosti u polje. Izlaz generatora naizmeničnog signala je dinamička promenljiva koja se dovodi 

na ulaz DAQ assistant-a, koji upravlja analognim izlazima akvizicione kartice. Grafički interfejs 

modula prikazan je na slici 3.5. 

Slika 3.5 Grafički interfejs modula za generisanje naizmeničnog 

napona 

Realizacija modula zavisi od primenjenog metoda. 

49


Funkcija pomoćnog thread-a je generisanje izlaznog fajla sa izmerenim, obrađenim i tabelarno 

predstavljenim podacima i njegovo snimanje u odabrani fajl od strane korisnika. Način realizacije 

drugog thread-a je isti kao kod pomoćnog thread-a trasera karakteristika (odeljak 2.2.2). 

3.2.1 Realizacija primenom izdvojenog generatora i voltmetra 

Slika 3.6 prikazuje grafički kôd modula primenom metode izdvojenog generatora i voltmetra. 

Slika 3.6 Modul za generisanje pobudnog naizmeničnog napona primenom metoda izdvojenog generatora i 

voltmetra 

Modul ima sledeće elemente: 

(1) definisanje minimalne i maksimalne frekvencije signala; 

(2) definisanje minimalne i maksimalne amplitude signala; 

(3) kontrola za podešavanje frekvencije generisanog signala; 

(4) kontrola za podešavanje amplitude generisanog signala; 

(5) kontrola za uključivanje generatora; 

(6) logička promenljiva za zaustavljanje rada generatora iz glavnog thread-a; 

(7) struktura za kontrolu brzine promene frekvencije signala; 

(8) struktura za kontrolu brzine promene amplitude signala; 

(9) kontrole generisanja signala; 

(10) postavljanje inicijalne vrednosti amplitude i frekvencije; 

(11) generisanje dinamičke promenljive – signala; 

(12) logička promenljiva koja opisuje stanje generatora; 

50

3.2 SOFTVERSKA REALIZACIJA SKALARNOG MREŽNOG ANALIZATORA 

(13) izlazni terminal sa koga se signal dovodi do DAQ assistant-a glavnog thread-a. 

(14) struktura za određivanje opsega frekvencije; 

(15) izlazni terminal sa koga se TTL signal V range za definisanje opsega frekvencije dovodi do 

DAQ assistant-a glavnog thread-a. 

Generisanje pobudnog naizmeničnog napona na osnovu zadate frekvencije (3) i amplitude (4) 

se vrši posredno, preko napona V freq , V range i V amp . Opseg ovih vrednosti se zadaje iz glavnog thread-a 

aplikacije (1,2). 

Prvi napon V freq je jednosmeran, kontroliše frekvenciju generisanog pobudnog napona i na 

osnovu jednačine (3.3) njegova zavisnost od frekvencije se može predstaviti jednačinom: 

u kojoj K 1 i K 2 predstavljaju konstante: 

i 

V = K − K f 

(3.6) 

freq 

K 

1 2 

= V 

(3.7) 

1 T 

K 

2 

= V 

T 

R2[ kΩ⋅ 

] C[ μF] 

320I 

⋅ 1+ 

DSS 

( λV 

) 

DS 

(3.8). 

Drugi napon V range je TTL signal kojim se menja opseg frekvencije generatora (14). Ovaj napon 

se preko izlaznog terminala (15) dovodi do DAQ assistant-a u glavnom thread-u koji kontroliše 

digitalne kanale akvizicione kartice. 

Slika 3.7 Modul za generisanje naizmeničnog napona primenom 

undersampling metoda 

51


Napon V amp je jednosmerni napon kojim se kontroliše amplituda pobudnog naizmeničnog 

napona. Na osnovu jednačine (3.4), ovaj napon se može predstaviti sa 

V 

amp 

= 4/3⋅ V 

(3.9) 

gde je sa V gen označena amplituda pobudnog napona koji se generiše. 

Naponi V freq i V amp se generišu funkcijom Simulate signal (12), na osnovu izračunatih vrednosti 

(jednačine (3.6) i (3.9)). Rad modula se kontroliše logičkom kontrolom (5) i promenljivom iz 

glavnog thread-a (6). Prilikom zaustavljanja rada modula za generisanje pobudnog signala, vrednosti 

frekvencije i amplitude se postavljanju na inicijalne vrednosti (10). 

3.2.2 Realizacija primenom undersampling metoda 

Na slici 3.7 je prikazana realizacija generatora naizmeničnog signala u G kôdu primenom undersampling 

metoda – izvornom kôdu LABVIEW okruženja. 

Elementi modula (1-13) su isti kao u realizaciji generatora primenom izdvojenog generatora i 

voltmetra. Generisanje pobudnog signala se vrši direktno, funkcijom Simulate signal (12), na osnovu 

zadatih vrednosti frekvencije (3) i amplitude (4). Opsezi ovih vrednosti su zadati iz glavnog 

thread-a aplikacije (1,2). Rad modula za generisanje pobudnog signala se kontroliše logičkom 

kontrolom (5) i promenljivom iz glavnog thread-a (6). Prilikom zaustavljanja rada modula za generisanje 

pobudnog signala, vrednosti frekvencije i amplitude se postavljanju na inicijalne vrednosti 

(10). 

gen 

3.3 Merenje frekventnih karakteristika RC kola 

Karakteristike RC kola filtra propusnika niskih i propusnika visokih frekvencija (slika 3.8) se mere 

u opsegu frekvencija od 20Hz do 1MHz. Amplituda pobudnog napona V gen je 1V. 

Slika 3.8 RC filtar propusnik niskih i propusnik visokih frekvencija 

Grafički kôd glavnog thread-a aplikacije je prikazan na slici 3.9. Elementi kôda su: 

(1) modul za generisanje pobudnog napona; 

(2) kontrola za prekidanje izvršavanja aplikacije; 

(3) DAQ assistant za generisanje pobudnog napona; 

(4) DAQ assistant za akviziciju; 

(5) kontrola za prikaz vrednosti izlaznog napona; 

52

3.3 MERENJE FREKVENTNIH KARAKTERISTIKA RC KOLA 

(6) kontrola za grafički prikaz frekventne karakteristike; 

(7) kontrola za tabelarni prikaz podataka; 

(8) kontrola za prikaz slabljenja RC kola. 

Slika 3.9 Grafički kôd aplikacije virtuelnog instrumenta 

Modul za generisanje pobudnog napona (1) definiše promenljivu koja se prosleđuje DAQ assistant-u 

(3) koji kontroliše analogne izlaze kartice. Vrednost napona na izlazu kola (5) i slabljenje 

RC kola (8) se prikazuje na indikatoru koji je deo grafičkog interfejsa. Amplitudna karakteristika 

se predstavlja grafički (6) i tabelarno (7). Na slici 3.10 je prikazan grafički interfejs virtuelnog instrumenta 

sa tabelarnim prikazom vrednosti dobijenih akvizicijom. 

Slika 3.10 Korisnički interfejs virtuelnog instrumenta 

53


3.3.1 Karakteristike RC filtra propusnika niskih frekvencija 

Dobijene vrednosti slabljenja RC filtara propusnika niskih frekvencija u zavisnosti od frekvencije 

su prikazane u tabeli 3.1 i slici 3.11. Karakteristike se određuju za vrednosti elemenata R=5kΩ 

C=10nF, R=5kΩ C=5nF i R=10kΩ C=5nF. 

Tabela 3.1 Amplitudna karakteristika RC filtra propusnika niskih frekvencija. Vrednosti elemenata kola su R=5kΩ 

C=10nF (gore), R=5kΩ C=5nF (u sredini) i R=10kΩ C=5nF (dole) 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A 

merenje 

1.00 

9 

1.00 

10 

1.00 

11 

1.00 

12 

0.98 

13 

0.94 

14 

0.82 

15 

0.50 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 0.28 0.14 0.06 0.03 0.01 0.00 0.00 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A 

merenje 

1.00 

9 

1.00 

10 

1.00 

11 

1.00 

12 

1.00 

13 

0.98 

14 

0.93 

15 

0.73 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 0.47 0.26 0.11 0.05 0.02 0.01 0.00 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A 

merenje 

1.00 

9 

1.00 

10 

1.00 

11 

1.00 

12 

0.98 

13 

0.93 

14 

0.80 

15 

0.47 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 0.26 0.13 0.05 0.03 0.01 0.00 0.00 

Slika 3.11 Grafički interfejs na kome je prikazana amplitudna karakteristika RC filtra propusnika niskih 

frekvencija 

54

3.3 MERENJE FREKVENTNIH KARAKTERISTIKA RC KOLA 

3.3.2 Karakteristike RC filtra propusnika visokih frekvencija 

Amplitudna karakteristika RC filtra propusnika visokih frekvencija je prikazana numerički u tabeli 

3.2 i grafički na slici 3.12. Karakteristike su merene za vrednosti elemenata R=5kΩ C=10nF, 

R=5kΩ C=5nF i R=10kΩ C=5nF. 

Tabela 3.2 Amplitudna karakteristika RC filtra propusnika visokih frekvencija. Vrednosti elemenata kola su 

R=5kΩ C=10nF (gore), R=5kΩ C=5nF (u sredini) i R=10kΩ C=5nF (dole) 

merenje 1 2 3 4 5 6 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 

A 

merenje 

0.01 

7 

0.04 

8 

0.03 

9 

0.07 

10 

0.16 

11 

0.31 

12 

f (Hz) 2k 5k 10k 20k 50k 100k 

A 0.54 0.82 0.91 0.94 0.94 0.92 

merenje 1 2 3 4 5 6 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 

A 

merenje 

0.00 

7 

0.04 

8 

0.02 

9 

0.04 

10 

0.09 

11 

0.17 

12 

f (Hz) 2k 5k 10k 20k 50k 100k 

A 0.33 0.62 0.79 0.86 0.88 0.86 

1 2 3 4 5 6 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 

A 0.01 

7 

0.05 

8 

0.04 

9 

0.07 

10 

0.18 

11 

0.33 

12 

f (Hz) 2k 5k 10k 20k 50k 100k 

A 0.57 0.82 0.89 0.92 0.92 0.90 

Slika 3.12 Grafički interfejs na kome je prikazana amplitudna karakteristika RC filtra propusnika visokih 

frekvencija 

55


3.4 Amplitudske karakteristike pojačavača sa bipolarnim tranzistorom 

U okviru analize pojačavača sa bipolarnim tranzistorom mere se amplitudske karakteristike pojačavača 

u konfiguraciji sa zajedničkim emitorom i konfiguraciji sa zajedničkim kolektorom. Opseg 

frekvencija u kome se vrši merenje je od 20Hz do 1MHz. Kolа pojačavača u konfiguracijama sa 

zajedničkim emitorom i zajedničkim kolektorom, koja se analiziraju, su prikazana na slici 3.13. 

Slika 3.13 Pojačavači sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim emitorom 

(gore) i zajedničkim kolektorom (dole) 

Napon napajanja kola V CC generiše akviziciona kartica preko analognog izlaznog kanala pri 

realizaciji undersampling metodom, odnosno izdvojenim generatorom jednosmernog napona. U 

prvom slučaju maksimalni napon napajanja je 10v. Podešavanje radne tačke kola se vrši promenom 

otpornosti potenciometra R 1 . Jednosmerni naponi na kolektoru V C i emitoru V E se mere pomoću 

analognog akvizicionog kanala kartice. 

56

3.4 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE POJAČAVAČA SA BIPOLARNIM TRANZISTOROM 

Pobudni napon V gen se u zavisnosti od primenjenog metoda generiše u izdvojenom generatoru, 

odnosno analognom izlazu akvizicione kartice. Amplituda pobudnog napona se može menjati 

u opsegu od 0 do 1V. 


Slika 3.14 Kôd virtuelnog instrumenta 

Elementi aplikacije virtuelnog instrumenta su: 


(2) kontrole za definisanje parametara i generisanje napona napajanja kola; 

(3) kontrola izvršavanja aplikacije virtuelnog instrumenta; 

(4) DAQ assistant za generisanje pobudnog napona i napona napajanja; 

(5) DAQ assistant za akviziciju izlaznog napona i određivanje radne tačke kola; 

(6) kontrole za izračunavanje i prikaz efektivne vrednosti naizmeničnog izlaznog napona; 

(7) kontrole za izračunavanje i prikaz vrednosti jednosmernog napona V C ili V E ; 

(8) kontrole za izračunavanje i prikaz efektivne vrednosti naizmeničnog ulaznog napona; 

(9) kontrola za prikaz pojačanja pojačavača; 

(10) kontrola za grafički prikaz amplitudske karakteristike pojačavača; 

(11) kontrola za tabelarni prikaz izmerenih vrednosti. 

Virtuelni instrument kontroliše generisanje naizmeničnog pobudnog napona (1) i jednosmernog 

napona napajanja (2). Vrednosti frekvencije i amplitude pobudnog napona se zadaju 

kontrolama grafičkog interfejsa. Maksimalne i minimalne vrednosti parametara pobudnog napona 

su konstantne, i zadaju se pri inicijalizaciji aplikacije virtuelnog instrumenta. Generisanje 

ovih napona inicira DAQ assistant interfejs (4). 

Virtuelni instrument vrši akviziciju napona na izlazu pojačavača i jednosmernog napona za 

određivanje radne tačke. Vrednosti dobijene akvizicijom se dobijaju preko DAQ assistant interfejsa 

(5). Efektivna vrednost napona na izlazu pojačavača (6) i jednosmerni napon na kolektoru, odnosno 

emitoru (7), se prikazuju na grafičkom interfejsu. 

Pojačanje kola se izračunava kao količnik efektivnih vrednosti pobudnog i napona na izlazu 

kola. Dobijena vrednost pojačanja se prikazuje na grafičkom interfejsu (9). 

57


Amplitudska karakteristika pojačavača se prikazuje na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

(10). Frekventna osa i osa pojačanja su u logaritamskoj razmeri. 

Podaci se prikazuju i snimaju u obliku tabele (11). 

Izgled grafičkog interfejsa virtuelnog instrumenta, sa tabelarnim prikazom dobijenih vrednosti 

pojačanja u funkciji frekvencije je prikazan na slici 3.15. 

Slika 3.15 Grafički prikaz virtuelnog instrumenta sa tabelarnim prikazom podataka 

3.4.1 Amplitudska karakteristika pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

emitorom 

Izmerene vrednosti pojačanja pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

emitorom u funkciji frekvencije su prikazane u tabeli 3.3. Elementi kola pojačavača (slika 

3.13) su R E =560Ω, C E =100μF, C S =100μF, R C =3,3kΩ, R 1 =100kΩ, R 2 =20kΩ. Napon napajanja je 10V, a napon 

na kolektoru tranzistora 6V. 

Karakteristika je merena pri pobudnom naizmeničnom naponu V gen od 20mV. 

Tabela 3.3 Izračunate vrednosti pojačanja pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa 

zajedničkim emirtorom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A 4.63 15.51 26.46 42.14 64.47 67.00 67.58 67.70 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 67.65 67.27 64.57 53.82 36.16 9.90 2.47 

Amplitudska karakteristika pojačavača je prikazana u logaritamskoj razmeri na slici 3.16. 

58

3.4 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE POJAČAVAČA SA BIPOLARNIM TRANZISTOROM 

Slika 3.16 Amplitudska karakteristika pojačavača sa zajedničkim emitorom 

3.4.2 Amplitudska karakteristika pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

kolektorom 

Izmerene vrednosti pojačanja pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

kolektorom u funkciji frekvencije su prikazane u tabeli 3.4. Elementi kola pojačavača (slika 

3.13) su R E =3,3kΩ, C S =100μF, R C =3,3kΩ, R 1 =20kΩ, R 2 =100kΩ. Napon napajanja je 10V, a napon na emitoru 

tranzistora je 5V. 

Karakteristika je merena pri naizmeničnom pobudnom naponu V gen od 0,5V. 

Tabela 3.4 Izračunate vrednosti pojačanja pojačavača sa bipolarnim tranzistorom u konfiguraciji sa 

zajedničkim kolektorom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 20 100 200 500 1k 2k 5k 

A 0.63 0.63 0.97 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 

Amplitudska karakteristika pojačavača sa zajedničkim kolektorom je prikazana u logaritamskoj 

razmeri na slici 3.17. 

59


Slika 3.17 Amplitudska karakteristika pojačavača sa zajedničkim kolektorom 

3.5 Amplitudske karakteristike pojačavača sa MOSFET tranzistorom 

Analiza pojačavača sa MOSFET tranzistorom obuhvata merenje amplitudske karakteristike pojačavača 

u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom i konfiguraciji sa zajedničkim drejnom. Opseg frekvencija 

u kome se vrše merenja je od 20Hz do 1MHz. Kolа pojačavača u konfiguracijama sa zajedničkim 

sorsom i zajedničkim drejnom, koja se analiziraju, su prikazana na slici 3.18. 

60

3.5 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE POJAČAVAČA SA MOSFET TRANZISTOROM 

Slika 3.18 Pojačavači sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom 

(gore) i zajedničkim drejnom (dole) 

Napon napajanja kola V DD generiše akviziciona kartica preko analognog izlaznog kanala pri 

realizaciji undersampling metodom, odnosno spoljnim generatorom jednosmernog napona. U 

prvom slučaju maksimalni napon napajanja je 10v. Podešavanje radne tačke kola se vrši promenom 

otpornosti potenciometra R 1 . Jednosmerni naponi na drejnu V D i sorsu V S se mere pomoću 

analognog akvizicionog kanala kartice. 

Pobudni napon V gen se u zavisnosti od primenjenog metoda generiše u izdvojenom generatoru, 

odnosno analognom izlazu akvizicione kartice, prilikom realizacije undersampling metodom. 

Amplituda pobudnog napona se može biti u opsegu od 0 do 1V. 


Slika 3.19 Grafički kod virtuelnog mrežnog analizatora za merenje amplitudskih karakteristika pojačavača sa 

MOSFET tranzistorom 

Elementi aplikacije virtuelnog instrumenta su: 


61





(5) DAQ assistant za akviziciju izlaznog napona i određivanje radne tačke kola; 


(7) kontrole za izračunavanje i prikaz vrednosti jednosmernog napona V D ili V S ; 








su konstantne, i zadaju se pri inicijalizaciji aplikacije virtuelnog instrumenta. Generisanje 


Virtuelni instrument vrši akviziciju napona na izlazu pojačavača i jednosmernog napona za 

određivanje radne tačke. Vrednosti dobijene akvizicijom se dobijaju preko DAQ assistant interfejsa 

(5). Efektivna vrednost napona na izlazu pojačavača (6) i jednosmerni napon na drejnu, odnosno 

sorsu (7), se prikazuju na grafičkom interfejsu. 


kola. Dobijena vrednost pojačanja se prikazuje na grafičkom interfejsu (9). 

Amplitudska karakteristika pojačavača se prikazuje na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 


Podaci se prikazuju i snimaju u tabelarnom obliku (11). 

Slika 3.20 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta sa tabelarnim prikazom 

62

3.5 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE POJAČAVAČA SA MOSFET TRANZISTOROM 



3.5.1 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

sorsom 

Izmerene vrednosti pojačanja pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

sorsom u funkciji frekvencije su prikazane u tabeli 3.5. Elementi kola pojačavača (slika 3.18) su 

C S =100μF, R D =2,2kΩ, R 1 =1kΩ, R 2 =100Ω. Napon napajanja je 10V, a napon na drejnu tranzistora je 5V. 

Karakteristika je merena pri pobudnom naizmeničnom naponu V gen od 100mV. 

Tabela 3.5 Izračunate vrednosti pojačanja pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

sorsom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 20 100 200 500 1k 2k 5k 

A 0.32 1.10 1.41 2.35 3.34 3.62 3.70 3.72 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 3.71 3.64 3.28 2.52 1.46 0.43 0.14 

Amplitudska karakteristika pojačavača sa zajedničkim sorsom je prikazana u logaritamskoj 


Slika 3.21 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom 

63


3.5.2 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

drejnom 

Izmerene vrednosti pojačanja pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

drejnom u funkciji frekvencije su prikazane u tabeli 3.6. Elementi kola pojačavača (slika 3.18) su 

R S =10kΩ, C S =100μF, R 1 =100kΩ, R 2 =1kΩ. Napon napajanja je 10V, a napon na sorsu tranzistora je 5V. 

Karakteristika je merena pri pobudnom naizmeničnom naponu V gen od 0,5V. 

Tabela 3.6 Izračunate vrednosti pojačanja pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

sorsom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A 0.51 0.63 0.96 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 



Slika 3.22 Amplitudska karakteristika pojačavača sa MOSFET tranzistorom u konfiguraciji sa zajedničkim 

drejnom 

3.6 Amplitudske karakteristike dvostepenog pojačavača sa JFET 

tranzistorima 

Analiza dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorima obuhvata merenje amplitudske karakteristike 

pojačavača u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom. Opseg frekvencija u kome se vrše merenja 

je od 20Hz do 1MHz. Merenja se vrše na jednom stepenu i kaskadnoj vezi dva identična pojačavača. 

Kolo dvostepenog pojačavača koji se analizira je prikazano na slici 3.23. 

64

3.6 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE DVOSTEPENOG POJAČAVAČA SA JFET TRANZISTORIMA 

Slika 3.23 Kolo dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorima 

Napon napajanja kola V DD generiše akviziciona kartica preko analognog izlaznog kanala pri 

realizaciji undersampling metodom, odnosno spoljnim generatorom jednosmernog napona. Pobudni 

napon V gen se u zavisnosti od primenjenog metoda generiše u izdvojenom generatoru, odnosno 

analognom izlazu akvizicione kartice, prilikom realizacije undersampling metodom. Amplituda 

pobudnog napona se može menjati u opsegu od 0 do 1V. 


Slika 3.24 Virtuelni instrument za merenje karakteristika dvostepenog pojačavača 

Elementi aplikacije virtuelnog skalarnog mrežnog analizatora su: 




65



(5) DAQ assistant za akviziciju izlaznog napona prvog stepena i dvostepenog pojačavača; 


(7) kontrole za izračunavanje i prikaz efektivne vrednosti naizmeničnog izlaznog napona 

prvog stepena; 








su konstantne, i postavljaju se pri inicijalizaciji aplikacije virtuelnog instrumenta. Generisanje 


Virtuelni instrument vrši akviziciju napona na izlazu prvog i drugog stepena pojačavača. 

Vrednosti dobijene akvizicijom se dobijaju preko DAQ assistant interfejsa (5). Efektivna vrednost 

napona na izlazu prvog (6) i drugog (7) stepena pojačavača se prikazuju na grafičkom interfejsu. 


kola. Dobijene vrednosti pojačanja se prikazuju na grafičkom interfejsu (9). 

Slika 3.25 Tabelarni prikaz podataka na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

Amplitudske karakteristike pojačavača se prikazuju na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 


Podaci se prikazuju i snimaju u tabelarnom obliku (11). 



66

3.6 AMPLITUDSKE KARAKTERISTIKE DVOSTEPENOG POJAČAVAČA SA JFET TRANZISTORIMA 

Izmerene vrednosti pojačanja u funkciji frekvencije dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorima 

u konfiguraciji sa zajedničkim sorsom su prikazane u tabeli 3.7. Elementi kola pojačavača 

(slika 3.23) su R S1 = R S2 =220Ω, C S1 = C S2 =100μF, R C =3,3kΩ. Napon napajanja je 10V. 

Karakteristika je merena pri naizmeničnom pobudnom naponu V gen od 100mV. 

Tabela 3.7 Izračunate vrednosti pojačanja dvostepenog pojačavača sa JFET tranzistorom u konfiguraciji sa 

zajedničkim sorsom za vrednosti elemenata R S1 = R S2 =220Ω i C S1 = C S2 =100μF, R D =2,2kΩ (gore); C S1 =0, C S2 =100μF, 

R D =2,2kΩ (u sredini); C S1 = C S2 =100μF, R D =1,5kΩ (dole). 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A1 5.00 5.62 5.73 5.77 5.78 5.78 5.78 5.78 

A2 8.05 10.72 11.33 11.48 11.53 11.54 11.54 11.54 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A1 5.78 5.76 5.65 5.28 4.24 1.75 0.66 

A2 11.53 11.49 11.30 10.64 8.64 2.70 0.76 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A1 3.48 3.63 3.65 3.65 3.65 3.65 3.65 3.65 

A2 4.46 6.43 7.29 7.43 7.44 7.46 7.48 7.54 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A1 3.65 3.64 3.57 3.34 2.67 1.09 0.41 

A2 7.54 7.50 7.26 6.54 4.80 1.63 0.48 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 

f (Hz) 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 

A1 3.49 3.81 4.01 4.03 4.04 4.04 4.04 4.04 

A2 9.47 11.68 12.88 12.99 13.02 13.03 13.03 13.03 

merenje 9 10 11 12 13 14 15 

f (Hz) 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 

A1 4.04 4.03 3.97 3.78 3.18 1.53 0.62 

A2 13.03 13.02 12.99 12.76 12.02 5.14 1.34 



67


Slika 3.26 Amplitudske karakteristike prvog stepena i celokupnog pojačavača 

68

4 Analiza specifičnih linearnih elektronskih kola 

U okviru ove glave predstavljena je analiza analognih linearnih elektronskih kola primenom virtuelnih 

instrumenata [13]. Analizirani su diferencijalni pojačavač, operacioni pojačavač, LC oscilator, 

pojačavači snage u klasama AB i B, punotalasni usmerač sa diodnim mostom i stabilizator. 

Karakter primenjenih virtuelnih instrumenta zavisi od kola koja se analiziraju. Prilikom analize 

diferencijalnog pojačavača posmatra se njegova statička prenosna karakteristika i osobine 

ovog kola kao uobličavala signala. Analiza operacionog pojačavača u različitim konfiguracijama 

obuhvata posmatranje ulaznog i izlaznog talasnog oblika napona. Karakteristike pojačavača snage 

koje se analiziraju su snaga u funkciji opterećenja i izobličenje izlaznog signala. Frekvencija 

oscilovanja u funkciji reaktivnih elemenata je osnovni parametar u analizi LC oscilatora. Analiza 

usmerača i stabilizatora obuhvata merenje jednosmernih i naizmeničnih napona, određivanje 

faktora talasnosti i posmatranje oblika i spektra usmerenog napona. U većini slučajeva virtuelni 

instrument ima karakter osciloskopa, u slučaju analize oscilatora karakter frekvencmetra i prilikom 

analize usmerača i stabilizatora karakter osciloskopa i spektralnog analizatora signala. 

Virtuelni instrumenti su realizovani primenom PCI-6014 akvizicione kartice [18], čije su osobine 

predstavljene u prvoj glavi. Aplikacija virtuelnog instrumenta je urađena u LABVIEW razvojnom 

okruženju [20, 21]. Razmatranja vezana za konfiguraciju kartice i drajvera, kao i implementacije 

softverskog dela virtuelnih instrumenata su ista kao u prvoj glavi. 

4.1 Analiza diferencijalnog pojačavača 

Analiza diferencijalnog pojačavača obuhvata merenje statičke prenosne karakteristike i primenu 

ovog kola kao uobličavača signala. Diferencijalni pojačavač je realizovan bipolarnim tranzistorima 

1 . 

Napajanje kola diferencijalnog pojačavača je ostvareno upotrebom spoljnog generatora jednosmernog 

napona. Napon napajanja kola je –24V. 

Analogni izlazi akvizicione kartice su iskorišćeni za generisanje jednosmernih napona na bazama 

tranzistora V B1 i V B2 , kao i naizmeničnog napona v g . Opseg jednosmernih napona koji se generiše 

je od –3V do 3V. Amplituda naizmeničnog napona v g se može menjati u opsegu od 0 do 4V. 

U realizaciji virtuelnog instrumenta je upotrebljen jedan analogni akvizicioni kanal kartice za 

merenje razlike napona na kolektorima tranzistora. Analogni kanal je povezan diferencijalnim 

metodom sa mernim kolom. Merenja se vrše na konfiguraciji kola sa emitorskim otpornikom i 

strujnim ogledalom u kolu emitora. Izbor konfiguracije se vrši promenom položaja kratkospajača 

1 

Tranzistori su PNP tipa, BC177B 

69

4 ANALIZA SPECIFIČNIH LINEARNIH ELEKTRONSKIH KOLA 

na maketi kola. Kolo diferencijalnog pojačavača na kome se vrše merenja je prikazano na slici 4.1. 

Elementi kola su: R E =10kΩ, R B =1kΩ, R C =3kΩ, R D = 1,5kΩ, R 1 =1,6kΩ, R 2 =1,5kΩ i R 3 =3,3kΩ. 

Slika 4.1 Kolo diferencijalnog pojačavača 

Aplikacija virtuelnog instrumenta se sastoji iz dva thread-a. Funkcije i osobine thread-a za 

manipulaciju i snimanje izmerenih vrednosti su predstavljene u poglavlju 2.2. Funkcija glavnog 

thread-a je generisanje, akvizicija, obrada i prikazivanje izmerenih vrednosti napona. 

Grafički kôd glavnog thread-a aplikacije virtuelnog instrumenta je prikazan na slici 4.2. 

Slika 4.2 Grafički kôd virtuelnog instrumenta 

70 

Virtuelni instrument se sastoji od sledećih elemenata: 

(1) kontrola izvršavanja aplikacije virtuelnog instrumenta;

4.1 ANALIZA DIFERENCIJALNOG POJAČAVAČA 

(2) modul za generisanje jednosmernog napona V B1 i naizmeničnog napona v g ; 

(3) modul za generisanje jednosmernog napona V B2 ; 

(4) kontrola generisanja naizmeničnog napona v g ; 


(6) operacija izračunavanja razlike napona na bazama tranzistora; 


(8) kontrola za prikazivanje talasnog oblika napona na izlazu kola; 

(9) kontrola za prikazivanje vrednosti razlike napona na bazama tranzistora; 

(10) kontrola za prikazivanje vrednosti razlike napona na kolektorima tranzistora; 

(11) kontrola za grafičko prikazivanje statičkih prenosnih karakteristika; 


Modul za generisanje jednosmernog napona (3) je opisan u poglavlju 2.2. Modul je modifikovan 

za generisanje napona V B1 (2), tako da je naizmenični napon v g superponiran jednosmernom. 

Generisanje naizmeničnog napona se kontroliše kontrolom grafičkog interfejsa (4). Analogne 

izlazne kanale grafičke kartice inicijalizuje DAQ assistant (5). Izmerena vrednost razlike napona 

na kolektorima tranzistora se aplikaciji prosleđuju preko DAQ assistant (6) interfejsa koji kontroliše 

akviziciju podataka. Ova vrednost se prikazuje na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

(10), kao i talasni oblik signala (8). Pojačanje diferencijalnog pojačavača, ulazni i izlazni napon 

se prikazuju grafički (11) i tabelarno (12). 

4.1.1 Statička prenosna karakteristika diferencijalnog pojačavača 

Statička prenosna karakteristika diferencijalnog pojačavača je predstavljena u tabeli 4.1. Vrednosti 

su merene za konfiguraciju pojačavača sa emitorskim otpornikom i strujnim izvorom. 

Tabela 4.1 Vrednosti pojačanja u funkciji ulaznog napona za R E =10kΩ (gore)i konfiguraciju sa izvorom 

konstantne struje (dole) 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VB1-VB2 (V) -1.00 -0.90 -0.80 -0.70 -0.60 -0.50 -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 

VC1-VC2 (V) 3.47 3.44 3.41 3.31 2.99 2.55 2.06 1.55 1.03 0.50 

A 3.47 3.83 4.26 4.73 4.99 5.09 5.15 5.16 5.14 5.03 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VB1-VB2 (V) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 

VC1-VC2 (V) -0.55 -1.08 -1.60 -2.10 -2.58 -2.98 -3.16 -3.17 -3.17 -3.17 

A 5.53 5.39 5.32 5.26 5.16 4.96 4.51 3.96 3.52 3.17 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

VB1-VB2 (V) -3.00 -2.70 -2.40 -2.10 -1.80 -1.50 -1.20 -0.90 -0.60 -0.30 

VC1-VC2 (V) 9.34 9.34 9.34 9.34 9.32 8.23 6.65 5.01 3.34 1.66 

A 3.11 3.46 3.89 4.45 5.18 5.49 5.54 5.57 5.57 5.55 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

VB1-VB2 (V) 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00 

VC1-VC2 (V) -1.70 -3.37 -5.02 -6.62 -8.04 -8.29 -8.29 -8.29 -8.29 -8.29 

A 5.66 5.62 5.58 5.52 5.36 4.61 3.95 3.45 3.07 2.76 

Grafički interfejs sa statičkom prenosnom karakteristikom je prikazan na slici 4.3 

71


Slika 4.3 Prenosna karakteristika diferencijalnog pojačavača 

4.1.2 Dinamičke karakteristike diferencijalnog pojačavača 

Na slici 4.4 je prikazan talasni oblik izlaznog napona kada je amplituda ulaznog signala veća od 

dinamičkog opsega, kada je manja od dinamičkog opsega i kada radna tačka jednog tranzistora 

bliža oblasti zakočenja. Talasni oblici se posmatraju pri pobudom naizmeničnom signalu frekvencije 

100Hz. 

Slika 4.4 Talasni oblici napona na izlazu diferencijalnog pojačavača 

72

4.2 ANALIZA OPERACIONOG POJAČAVAČA 

4.2 Analiza operacionog pojačavača 

Analiza operacionog pojačavača 1 obuhvata posmatranje i upoređivanje talasnih oblika na izlazu 

različitih konfiguracija: invertujućeg i neinvertujućeg pojačavača, kola za integraljenje i diferenciranje, 

kola za sabiranje i diferencijalnog pojačavača. Virtuelni instrument primenjen u analizi 

ima karakter generatora signala i osciloskopa. 

U realizaciji virtuelnog instrumenta upotrebljena su dva izlazna analogna kanala za generisanje 

pobudnih napona v g1 i v g2 . Za akviziciju je upotrebljen jedan analogni akvizicioni kanal. Kanal 

je povezan sa kolom metodom jednog priključka bez referentne tačke (NRSE – non-referenced single-ended) 

[20]. 

Aplikacija virtuelnog instrumenta je prikazana na slici 4.5. 

Slika 4.5 Grafički kôd aplikacije virtuelnog instrumenta 

Aplikacija ima sledeće elemente: 

(1) kontrola za izbor talasnog oblika napona v g1 ; 

(2) kontrola za podešavanje faze napona v g1 ; 

(3) izbor talasnog oblika napona v g2 ; 

(4) kontrola za podešavanje faze napona v g2 ; 

(5) funkcija za generisanje napona v g1 ; 

(6) funkcija za generisanje napona v g2 ; 

(7) kontrola za uključivanje/isključivanje napona v g1 ; 

(8) kontrola za uključivanje/isključivanje napona v g2 ; 

(9) DAQ assistant za kontrolu analognih izlaznih kanala; 

(10) DAQ assistant za kontrolu analognih akvizicionih kanala; 

(11) funkcija za sinhronizaciju prikaza talasnih oblika; 

1 

Operacioni pojačavač koji je analiziran je LM741 

73


(12) kontrola za prikazivanje talasnog oblika izlaznog napona; 

(13) kontrola za prikazivanje talasnog oblika napona generatora v g1 i v g2 . 

Grafički interfejs virtuelnog instrumenta sadrži kontrole za generisanje pobudnih signala 

(7,8), izbor talasnog oblika (1,3) i faze (2,4). Talasni oblik signala može biti sinusni, pravougaoni i 

trougaoni. Amplituda signala je 0,5V, frekvencija 500Hz. Faza oba signala se može menjati u opsegu 

od 0 do π. Talasni oblici napona na ulazu i izlazu kola se prikazuju grafičkom indikatorima (12 

i 13). 

4.2.1 Analiza invertujućeg pojačavača 

Na slici 4.6 prikazano je kolo invertujućeg pojačavača i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. 

Vrednosti elemenata kola su R 1 = R 2 =20kΩ. Ulazni signal je sinusnog talasnog oblika, frekvencije 

500Hz i amplitude 0,5V. 

Slika 4.6 Kolo invertujućeg pojačavača i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog 

instrumenta 

74


4.2.2 Analiza neinvertujućeg pojačavača 

Na slici 4.7 prikazano je kolo neinvertujućeg pojačavača i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. 

Vrednosti elemenata kola su R 1 =R 2 =20kΩ. Ulazni signal je napon sinusnog talasnog oblika, frekvencije 

500Hz i amplitude 0,5V. 

Slika 4.7 Kolo neinvertujućeg pojačavača i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog 

instrumenta 

75


4.2.3 Analiza kola za diferenciranje 

Na slici 4.8 prikazano je kolo za diferenciranje i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. Vrednosti 

elemenata u kolu su R 1 =20kΩ, R 2 =R 3 =10kΩ i C 1 =15nF. Ulazni signal je trougaonog talasnog 

oblika, frekvencije 500Hz i amplitude 0,5V. 

Slika 4.8 Kolo za diferenciranje i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

76


4.2.4 Analiza kola za integraljenje 

Na slici 4.9 prikazano je kolo za integraljenje i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. Vrednosti 

elemenata kola su R 1 =20kΩ, R 2 =10kΩ i C 1 =15nF. Ulazni signal je napon pravougaonog talasnog 

oblika, frekvencije 500Hz i amplitude 0,5V. 

Slika 4.9 Kolo za integraljenje i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

77


4.2.5 Analiza kola za sabiranje 

Na slici 4.10 prikazano je kolo za sabiranje i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. Vrednosti 

elemenata u kolu za sabiranje su R 1 =20kΩ i R 2 =6,8kΩ. Ulazni signali su sinusnog talasnog oblika, 

frekvencije 500Hz i amplitude 0,5V. Faza signala se može podešavati grafičkom kontrolom u opsegu 

od 0 do 180°. 

Slika 4.10 Kolo za sabiranje i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

78

4.3 ANALIZA LC OSCILATORA 

4.2.6 Analiza kola za oduzimanje 

Na slici 4.11 prikazano je kolo za oduzimanje i grafički interfejs virtuelnog instrumenta. Vrednosti 

elemenata kola za oduzimanje su R 1 =R 2 =20kΩ. Ulazni signali su sinusnog talasnog oblika, frekvencije 

500Hz i amplitude 0,5V. Faza signala se može podešavati grafičkom kontrolom u opsegu 

od 0 do 180°. 

Slika 4.11 Kolo za oduzimanje i talasni oblici signala prikazani na grafičkom interfejsu virtuelnog instrumenta 

4.3 Analiza LC oscilatora 

Analiza oscilatora podrazumeva određivanje frekvencije oscilovanja u funkciji elemenata kola 

oscilatora, u ovom slučaju kapacitivnosti kondenzatora. Analiziran je Colpitts-ov oscilator (slika 

4.12). Elementi kola su: R B1 =20kΩ, R B2 =20kΩ, R E =6,8kΩ, R P =100kΩ, R=1,3kΩ, C S =100μF, C 2 =1nF i 

L=210μH. Kapacitivnost C 1 se menja u opsegu od 100pF do 3,3nF, pomoću kapacitivne dekadne kutije. 

Napon napajanja V CC je 10V. 

79


Slika 4.12 Colpitts-ov oscilator 

Virtuelni instrument je realizovan upotrebom jednog analognog izlaznog kanala koji obezbeđuje 

napon napajanja oscilatora V CC , i jednog 24-bitnog brojača za merenje frekvencije oscilovanja, 

odnosno frekvencije izlaznog napona V i . Maksimalna radna frekvencija brojača je 20MHz. Povećanje 

preciznosti merenja moguće je ostvariti pretvaranjem sinusnog talasnog oblika izlaznog 

signala V i u TTL signal, koji se dovodi na ulaz brojača [20]. Pretvaranje je moguće ostvariti integrisanim 

komparatorom ili PLL kolom. 


80 

Elementi aplikacije su: 

Slika 4.13 Aplikacija virtuelnog instrumenta

4.4 ANALIZA POJAČAVAČA SNAGE 

(1) DAQ assistant za akviziciju podataka; 

(2) kontrola za prikazivanje kapacitivnosti C 1 ; 

(3) kontrola za prikazivanje kapacitivnosti C 2 ; 

(4) kontrola za prikazivanje frekvencije oscilovanja; 

(5) funkcija Simulate signal za generisanje napona napajanja; 

(6) DAQ assistant za generisanje napona napajanja; 


Vrednost frekvencije oscilovanja se dobija akvizicijom izlaznog signala oscilatora V i . Akviziciju 

podataka kontroliše DAQ assistant (1). Kapacitivnosti kondenzatora C 1 i C 2 se moraju uneti manuelno 

(2 i 3). Frekvencija oscilovanja se prikazuje na indikatoru koji je sastavni deo grafičkog 

interfejsa virtuelnog instrumenta (slika 4.14). Vrednost frekvencije dobijene akvizicijom, u funkciji 

elemenata kola – kapacitivnosti C 1 i C 2 se predstavlja tabelarno (7). 

Slika 4.14 Grafički interfejs virtuelnog frekvencmetra 

Zavisnost frekvencije oscilovanja oscilatora (slika 4.12) je data u tabeli 4.2. 

Tabela 4.2 Frekvencija oscilovanja u funkciji elemenata kola 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

C1(pF) 330 470 680 1000 1500 2200 3300 4700 6800 10000 

C1/C2 0.33 0.47 0.68 1 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 10 

f(Hz) 723000 654000 568000 491000 435000 420000 382000 356000 343000 322000 

4.4 Analiza pojačavača snage 

Osobine pojačavača snage koje se analiziraju su izobličenja i snaga pojačavača u funkciji otpornosti 

opterećenja. Pojačavači koji se analiziraju su u klasama A i AB. Kolo pojačavača je prikazano 

na slici 4.15. Klasa pojačavača zavisi od radne tačke tranzistora, koja se menja potenciometrom 

R P2 . Elementi kola su: R 1 =22kΩ, R 2 =9,1kΩ, R 3 =330Ω, R 4 =1,6kΩ, R 5 =100Ω, R 6 = R 7 =220Ω, R 8 =150Ω, 

R 9 =150Ω, R 10 =R 11 =1Ω, C 1 =2,2μF, C 2 =50μF i C 3 =1μF. Tranzistor T 1 je BC107, T 2 je BSX20, T 3 i T 5 su 2N3054 i 

81


T 4 je BSX29, diode su BC107. Napajanje kola je realizovano spoljnim generatorom jednosmernog 

napona. Napon napajanja kola V CC je 24V. 

Slika 4.15 Kolo pojačavača snage 

U realizaciji instrumenta je upotrebljen jedan analogni izlaz kartice za generisanje pobudnog 

napona V u i tri analogna akviziciona kanala za akviziciju izlaznog signala V i , određivanje radne 

tačke – jednosmernog napona V A i pomoćni akvizicioni kanal za određivanje otpornosti potrošača 

V R . 

Potrošač vezan za izlaz pojačavača snage je ostvaren kao redna veza konstantnog otpornika R 2 

i potenciometra R 1 čija se otpornost menja kontinualno (slika 4.16). 

Slika 4.16 Određivanje otpornosti potrošača 

Otpornost potrošača jednaka je zbiru otpornosti ova dva otpornika. Ona se može izračunati 

na osnovu poznate otpornosti R 2 i efektivnih vrednosti napona V i i V R : 

82


V 

R = R + R = R 

(4.1) 

P 

i 

1 2 2 

VR 

gde je R 2 =8Ω. 

Maksimalni napon koji je moguće dovesti na analogni ulaz kartice je ograničen na 10V, tako 

da je za akviziciju jednosmernog napona V A potrebno smanjiti njegovu vrednost. Ovo se postiže 

pomoću jednostavnog razdelnika napona koga čine dva metal-film otpornika male tolerancije 

otpornosti 1MΩ. Svi analogni akvizicioni kanali su povezani diferencijalnim metodom. 

Snaga na potrošaču se izračunava prema jednačini: 


2 

Vi 

P = (4.2). 

R 

P 

Slika 4.17 Aplikacija virtuelnog instrumenta za analizu pojačavača snage u klasama A i AB 

Elementi aplikacije su: 

(1) DAQ assistant za akviziciju napona V A , V i i V R ; 

(2) kontrola izvršavanja aplikacije; 

(3) kontrola za prikaz jednosmernog napona V A ; 

(4) kontrola za grafički prikaz talasnog oblika izlaznog napona V i ; 

(5) kontrola za prikaz efektivne vrednosti izlaznog napona V i ; 

(6) kontrole za uključivanje, isključivanje i podešavanje amplitude pobudnog napona V u ; 

(7) kontrola za prikaz snage na potrošaču; 

(8) kontrola za prikaz otpornosti potrošača; 

(9) funkcija za generisanje sinusnog pobudnog napona; 

(10) kontrola za grafički prikaz snage u funkciji otpornosti potrošača; 

83


(11) DAQ assistant za generisanje pobudnog napona; 

(12) kontrola za tabelarno prikazivanje izmerenih vrednosti. 

Funkcija aplikacije virtuelnog instrumenta je generisanje pobudnog napona (9) na osnovu 

zadate amplitude (6), akvizicija, izračunavanje i prikazivanje veličina. Pobudni napon je sinusnog 

talasnog oblika frekvencije 500Hz. Amplituda napona se može menjati u opsegu od 0 do 100mV. 

Izračunavanja vrednosti otpornosti potrošača i snage koja se na njemu disipira se izvršavaju u 

aplikaciji virtuelnog instrumenta, na osnovu efektivnih vrednosti napona dobijenih akvizicijom 

(1). Vrednost jednosmernog napona V A , talasni oblik i efektivna vrednost izlaznog napona V i , otpornost 

potrošača R P i snaga P se prikazuju na grafičkom interfejsu (3, 4, 5, 7, 8). Zavisnost snage 

na potrošaču u funkciji otpornosti potrošača se prikazuje grafički (10) i tabelarno (12). 

4.4.1 Pojačavač snage u klasi AB 

Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za analizu pojačavača snage je prikazan na slici 4.18. 

Mogu se uočiti talasni oblik izlaznog signala pojačavača u klasi AB i zavisnost snage na potrošaču 

u funkciji njegove otpornosti. 

Slika 4.18 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta sa karakteristikom snage i talasnim oblikom izlaznog 

signala na izlazu pojačavača snage u klasi AB 

Zavisnost snage od opterećenja je data u tabeli 4.3. 

4.4.2 Pojačavač snage u klasi B 

Grafički interfejs virtuelnog instrumenta za analizu pojačavača snage je prikazan na slici 4.19. 

Mogu se uočiti karakterističan talasni oblik izlaznog signala za pojačavač u klasi B i zavisnost 

snage na potrošaču u funkciji otpornosti potrošača. 

84


Slika 4.19 Grafički interfejs virtuelnog instrumenta sa karakteristikom snage i talasnim oblikom izlaznog 

signala na izlazu pojačavača snage u klasi B 

Zavisnost snage od opterećenja je data u tabeli 4.3. 

Tabela 4.3 Snaga na potrošaču u funkciji otpornosti – pojačavači u klasi AB i B 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Rp (Ω) 10.74 15.63 20.21 25.53 30.27 28.55 40.23 45.81 51.58 54.68 

Ui (V) 3.37 4.63 5.69 6.80 7.70 7.57 9.05 9.73 10.32 10.70 

P (W) 1.06 1.37 1.60 1.81 1.96 2.01 2.04 2.07 2.07 2.09 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Rp (Ω) 59.85 65.92 71.69 75.67 82.84 84.16 69.41 86.07 75.23 102.56 

Ui (V) 10.92 11.18 11.62 11.74 11.20 10.82 10.00 11.90 10.29 12.06 

P (W) 1.99 1.90 1.88 1.82 1.51 1.39 1.44 1.65 1.41 1.42 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Rp (Ohm) 10.52 15.66 20.24 25.81 30.34 33.09 40.59 45.50 50.70 55.74 

Uiz (V) 5.40 8.56 10.28 11.28 11.80 11.76 12.07 12.34 12.71 12.80 

P (W) 2.77 4.68 5.22 4.93 4.59 4.18 3.59 3.35 3.19 2.94 

merenje 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 

Rp (Ohm) 60.42 65.13 70.56 75.50 81.88 86.20 91.76 95.74 102.08 105.63 

Uiz (V) 12.55 12.59 12.59 12.61 12.93 12.95 12.57 12.57 12.78 12.98 

P (W) 2.61 2.43 2.25 2.10 2.04 1.95 1.72 1.65 1.60 1.60 

85


4.5 Analiza punotalasnog usmerača i stabilizatora napona sa rednim 

tranzistorom 

Analiza punotalasnog usmerača i stabilizatora napona sa rednim tranzistorom obuhvata posmatranje 

karakterističnih talasnih oblika i spektra napona na izlazima kola, merenje jednosmerne i 

naizmenične komponente napona i određivanje zavisnosti komponenti napona od otpornosti, 

odnosno struje potrošača. Analiza obuhvata analizu usmerača sa kapacitivnim i π filtrom. 

Virtuelni instrument je realizovan upotrebom dva analogna akviziciona kanala, za merenje 

izlaznog napona V i , i pomoćnog kanala za određivanje otpornosti potrošača i struje koja teče 

kroz potrošač. Potrošač vezan za izlaz usmerača, odnosno stabilizatora, je ostvaren kao redna 

veza konstantnog otpornika R 2 i potenciometra R 1 čija se otpornost menja kontinualno (slika 

4.20). 

Slika 4.20 Određivanje otpornosti opterećenja usmerača, odnosno 

stabilizatora 

Otpornost potrošača jednaka je zbiru otpornosti ova dva otpornika. Ona se može izračunati 

na osnovu poznate otpornosti R 2 i vrednosti jednosmerne komponente napona V i i V R : 

V 

R = R + R = R 

(4.3) 

P 

i 

1 2 2 

VR 

gde je R 2 =200Ω. 

Maksimalni napon koji je moguće dovesti na analogni ulaz kartice je ograničen na 10V, tako 

da je za akviziciju napona V i , i V R potrebno smanjiti njihove vrednosti. Ovo se postiže pomoću 

jednostavnog razdelnika napona koga čine dva metal-film otpornika male tolerancije otpornosti 

1MΩ. Svi analogni akvizicioni kanali su povezani diferencijalnom metodom. 

Struja koja teče kroz potrošač se izračunava prema jednačini: 


I 

V 

R 

P 

= (4.4). 

R2 

86

4.5 ANALIZA PUNOTALASNOG USMERAČA I STABILIZATORA NAPONA SA REDNIM TRANZISTOROM 

Slika 4.21 Grafički kôd aplikacije virtuelnog instrumenta za analizu usmerača i stabilizatora 

Aplikacija ima sledeće elemente: 

(1) kontrola za izbor tipa filtra, odnosno stabilizatora; 

(2) DAQ assistant za akviziciju napona V i i V R ; 

(3) funkcija za izračunavanje i prikazivanje naizmenične komponente napona V i ; 

(4) funkcija za izračunavanje i prikazivanje jednosmerne komponente napona V i ; 

(5) funkcija za izračunavanje i prikazivanje jednosmerne struje kroz potrošač I P ; 

(6) funkcija za izračunavanje i prikazivanje otpornosti potrošača R P ; 

(7) kontrola za tabelarno prikazivanje strujno-naponske karakteristike; 

(8) kontrola za grafičko prikazivanje strujno-naponske karakteristike; 

(9) kontrola za grafičko prikazivanje talasnog oblika izlaznog signala; 

(10) kontrola za grafičko prikazivanje spektra izlaznog signala; 

(11) kontrola izvršavanja aplikacije. 

Funkcija aplikacije virtuelnog instrumenta je akvizicija (2), izračunavanje vrednosti i njihovo 

prikazivanje na grafičkom interfejsu (3, 4, 5, 6). Vrednosti se prikazuju u analognom i cifarskom 

obliku, tabelarno (7) i grafički u obliku strujno-naponske karakteristike (8). Interfejs sadrži i kontrole 

za prikaz talasnog oblika (9) i spektara (10) izlaznog signala V i , što ovom virtuelnom instrumentu 

daje karakter osciloskopa i spektralnog analizatora signala. 

4.5.1 Analiza punotalasnog usmerača 

Kolo usmerača koje se analizira i grafički interfejs virtuelnog instrumenta sa karakterističnim 

talasnim oblikom izlaznog signala i njegovim spektrom je prikazano na slici 4.22. Na instrumentu 

su prikazane vrednosti jednosmerne i naizmenične komponente napona. 

87


Slika 4.22 Grafički intrefejs instrumenta, prikazan je izlazni napon usmerača i spektar, vrednosti jednosmerne i 

naizmenične komponente 

4.5.2 Analiza punotalasnog usmerača sa kapacitivnim filtrom 

Kolo usmerača sa kapacitivnim filtrom koje se analizira i grafički interfejs virtuelnog instrumenta 

sa karakterističnim talasnim oblikom izlaznog signala i njegovim spektrom su prikazani na 

slici 4.23. Na instrumentu su prikazane vrednosti jednosmerne i naizmenične komponente napona, 

otpornost potrošača i jednosmerna komponenta struje kroz potrošač. Prikazana je strujnonaponska 

karakteristika za jednosmernu komponentu. 

88


Slika 4.23 Grafički intrefejs instrumenta, prikazan je izlazni napon usmerača sa kapacitivnim filtrom 

Izmerene vrednosti napona i struje su date u tabeli 4.4. 

Tabela 4.4 Izmerene vrednosti jednosmerne i naizmenične komponente napona i struje usmerača sa 

kapacitivnim filtrom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

RP (kΩ) 1.00 0.90 0.80 0.71 0.61 0.50 0.40 0.30 0.20 

Ui (V) 15.49 15.45 15.46 15.50 15.64 15.73 15.89 16.15 16.76 

IP (mA) 15.61 17.08 19.25 21.91 25.82 31.43 39.57 53.80 83.24 

u (mV) 1572.96 1567.16 1582.46 1573.22 1580.31 1589.11 1631.31 1630.51 1780.90 

89


4.5.3 Analiza punotalasnog usmerača sa π filtrom 

Kolo usmerača sa π filtrom koje se analizira i grafički interfejs virtuelnog instrumenta sa karakterističnim 

talasnim oblikom izlaznog signala i njegovim spektrom su prikazani na slici 4.24. Na 

instrumentu su prikazane vrednosti jednosmerne i naizmenične komponente napona, otpornost 

potrošača i jednosmerna komponenta struje kroz potrošač. 

Slika 4.24 Grafički intrefejs instrumenta, prikazan je izlazni napon usmerača sa π filtrom 


Tabela 4.5 Izmerene vrednosti napona i struje usmerača sa π filtrom 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

RP (kΩ) 1.00 0.91 0.81 0.70 0.61 0.50 0.41 0.31 0.20 

Ui (V) 15.41 15.43 15.45 15.48 15.51 15.60 15.71 15.92 16.45 

IP (mA) 15.49 17.01 19.13 22.00 25.55 30.94 38.52 51.89 81.62 

u (mV) 157.26 157.02 157.99 157.64 157.27 158.96 159.80 163.96 166.41 

90


4.5.4 Analiza stabilizatora napona sa rednim tranzistorom 

Kolo stabilizatora napona sa rednim tranzistorom analizira i grafički interfejs virtuelnog instrumenta 

sa karakterističnim talasnim oblikom izlaznog signala i njegovim spektrom su prikazani 

na slici 4.24. Na instrumentu su prikazane vrednosti jednosmerne i naizmenične komponente 

napona, otpornost potrošača i jednosmerna komponenta struje kroz potrošač. 

Slika 4.25 Grafički interfejs instrumenta, prikazan je izlazni napon stabilizatora 


Tabela 4.6 Izmerene vrednosti napona i struje stabilizatora 

merenje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

RP (kΩ) 1.00 0.91 0.81 0.70 0.61 0.51 0.40 0.31 0.20 

Ui (V) 7.26 7.26 7.27 7.28 7.29 7.30 7.32 7.35 7.39 

IP (mA) 7.23 8.02 8.97 10.38 12.01 14.44 18.18 23.93 36.39 

u (mV) 8.61 4.09 17.78 24.12 26.62 29.28 32.48 38.48 39.04 

91

5 Zaključak 

Razvoj računara je omogućio vizuelno predstavljanje podataka koje je iskorišćeno za bolje sagledavanje 

i rešavanje problema u svim oblastima elektronike. U oblasti obrazovanja je ova mogućnost 

od posebnog značajna. Pojava komercijalno dostupne akvizicione opreme i softvera za razvoj 

virtuelnih instrumenata omogućila je razvoj laboratorija koje omogućavaju brži i intuitivniji 

proces učenja. Računarom integrisana laboratorija za elektroniku je razvijena u tom cilju. 

Pored intenzivnijeg i kvalitetnijeg procesa učenja karakteristika i osobina elektronskih kola i 

komponenti, omogućeno je i upoznavanje sa savremenim primenama računara, hardvera i softvera 

u elektronici. 

U okviru ovog rada je predstavljena analiza osnovnih elektronskih komponenti i najjednostavnijih 

linearnih analognih elektronskih kola. Pored predstavljenih analiza, moguć je neograničen 

broj varijacija istih eksperimenta pri različitim uslovima i sa različitim komponentama i vrednostima 

elemenata, kao i modifikacija postojećih instrumenata i proširenja njihovih funkcija. 

Koncept računarom integrisane laboratorije se može lako proširiti i na analizu složenijih impulsnih 

i digitalnih kola. Iako pre svega namenjena edukaciji, laboratorija se može primeniti i u 

istraživačkom domenu. 

92

Literatura i reference 

[1] Dimitrijević M., Litovski V., Jovanović S.: „Računarski sistem za izvođenje laboratorijskih 

vežbi iz elektronike“, Zbornik radova konferencije Indel 2004, ISBN 86-7122-014-1,sveska 

1., st.156-160. 

[2] Litovski V., Petković P., Milenković S., Milovanović D., Glozić D., Mrčarica Ž., Maksimović 

D., Ranđelović Z., Praktikum laboratorijskih vežbi iz Elektronike I, šesto izdanje, Elektronski 

fakultet Niš, 1998. 

[3] Litovski V., Lazović S., Osnovi elektronike, Prosveta Niš, 1996. 

[4] Bass R. M.: “Simulation laboratory for teaching switching power supplies,” International 

Journal of Electrical Engineering Education, oktobar 1997. 

[5] Sokolović M.: „Projektovanje testabilnih hibridnih integrisanih kola specifične namene“, 

magistarska teza, april 2005. 

[6] Stefanović D.: „Metodologija i alat za proceduralno projektovanje analognih CMOS integrisanih 

elektronskih kola“, magistarska teza, jul 2003. 

[7] Topisirović D.: „Projektovanje i realizacija sistema za testiranje VLSI zasnovano na personalnom 

računaru“, magistarska teza, 2001. 

[8] Dimitrijević M., Litovski V.: “Implementation of the Component Characteristic Curve 

Tracer Using PC-based Acquisition Card,” Proc. of Small System Simulation Symposium 

2005, ISBN 86-85195-23-3, st. 63-66. 

[9] Dimitrijević M., Litovski V.: “Implementation of the Component Characteristic Curve 

Tracer Using PC-based Acquisition Card,” Electronics Vol. 8 No. 2, decembar 2004, ISSN 

1450-5843, st. 35-38. 

[10] Dimitrijević M., Litovski V.: “Implementation of 1MHz Scalar Network Analyzer Using 

PC-based Acquisition Card,” Zbornik radova 49. konferencije ETRAN, ISBN 86-80509-53- 

1, sveska 1., st. 90-93. 

[11] Dimitrijević M., Litovski V., “Computer integrated analogue electronics laboratory for undergraduate 

teaching,” Proc. of REV 2005 Conference, na CD-u, ISBN 3-89958-137-7. 

[12] Dimitrijević M., Litovski V., “Computer integrated analogue electronics laboratory for undergraduate 

teaching,” International Journal of Online Engineering iJOE, novembar 2005, 

ISSN 1861-2121, http://www.ijoe.org, prihvaćeno. 

93

LITERATURA I REFERENCE 

[13] Dimitrijević M., Litovski V., “Specific Linear Electronic Circuits Analysis Using PC-based 

Acquisition Card,” Proceedings of IEEE Region 8 EUROCON 2005 Conference, prihvaćeno. 

[14] Cooper M.: “Remote laboratories in teaching and learning – issues impinging on widespread 

adoption in science and engineering education,” International Journal of Online 

Engineering iJOE Vol. 1, No. 1, jul 2005, ISSN 1861-2121, http://www.ijoe.org. 

[15] Scopolla A.M., Bagnasco A., Ponta D., Parodi G.: “A Modular and Extensible Remote Electronic 

Laboratory,” International Journal of Online Engineering iJOE Vol. 1, No. 1, jul 

2005, ISSN 1861-2121, http://www.ijoe.org. 

[16] Ferreira J. M. M., Cardoso A.: “A Moodle extension to book online labs”, Proc. of REV 

2005 Conference, na CD-u, ISBN 3-89958-137-7. 

[17] Cvjetković M., Sulema, Y. S.: “Remote Laboratory for Supporting e-Studies in Electronics,” 

Proc. of REV 2005 Conference, na CD-u, ISBN 3-89958-137-7. 

[18] National Instruments: PCI-6014 Product Data Sheet, http://ni.com. 

[19] National Instruments: PCI-6251 Product Data Sheet, http://ni.com. 

[20] National Instruments: LabVIEW 7 Express Measurement Manual, http://ni.com. 

[21] National Instruments: LabVIEW 7 Express User Manual, http://ni.com. 

[22] EXAR: XR-2206 Monolithic Function Generator, http://www.exar.com. 

[23] Meder Electronics, Reed Relay Datasheet, http://www.meder.com. 

[24] Millman J., Halkias C. C.: Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems 

McGraw-Hill, 1972. 

[25] National Semicounductor: LM158, LM258, LM358, LM2904 Low Power Dual Operational 

Amplifiers, http://www.national.com. 

94

RaÄunarom integrisana laboratorija za elektroniku - LEDA

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

RaÄunarom integrisana laboratorija za elektroniku - LEDA