Zjednodušene možno predpätie v BJT definovať ako proces, v ktorom je BJT aktivovaný alebo zapnutý použitím menšej veľkosti jednosmerného prúdu cez jeho svorky základne / vysielača, takže je schopný viesť relatívne väčšiu veľkosť jednosmerného prúdu cez jeho kolektorové emitorové terminály.

Práca bipolárneho tranzistora alebo BJT na úrovni DC je riadená niekoľkými faktormi, ktoré zahŕňajú celý rad prevádzkové body nad charakteristikami zariadení.

V časti 4.2 vysvetlenej v tomto článku skontrolujeme podrobnosti týkajúce sa tohto rozsahu prevádzkové body pre zosilňovače BJT. Po vypočítaní špecifikovaných jednosmerných zdrojov je možné vytvoriť návrh obvodu na určenie požadovaného prevádzkového bodu.

V tomto článku sa zaoberáme rôznymi podobnými konfiguráciami. Každý jednotlivý diskutovaný model bude okrem toho identifikovať stabilitu prístupu, čo znamená, ako presne môže byť systém citlivý na daný parameter.

Aj keď sa v tejto časti skúma veľa sietí, majú jednu zásadnú podobnosť medzi hodnoteniami každej konfigurácie z dôvodu nasledujúceho opakovaného použitia zásadného základného vzťahu:

Vo väčšine situácií je základný prúd IB úplne prvou veličinou, ktorú je potrebné stanoviť. Po identifikácii IB sa vzťahy rovníc. (4.1) prostredníctvom (4.3) by sa dalo implementovať na získanie zvyšku príslušných množstiev.

“na čo slúžia logické brány ”

Podobnosti v hodnotení budú rýchlo zrejmé, keď budeme postupovať v ďalších častiach.

Rovnice pre IB sú pre mnohé návrhy tak veľmi totožné, že jeden vzorec je možné odvodiť od druhého jednoduchým odstránením alebo vložením prvku alebo dvoch.

Hlavným cieľom tejto kapitoly je dosiahnuť stupeň porozumenia BJT tranzistora, ktorý vám umožní vykonať DC analýzu takmer každého obvodu, ktorý má ako prvok zosilňovač BJT.

4.2 PREVÁDZKOVÝ BOD

Slovo zaujatosť v názve tohto článku sa nachádza podrobný pojem, ktorý znamená implementáciu jednosmerného napätia a na stanovenie pevnej úrovne prúdu a napätia v BJT.

Pre zosilňovače BJT výsledný jednosmerný prúd a napätie vytvárajú prevádzkový bod na charakteristikách, ktoré vytvárajú oblasť, ktorá sa stáva ideálnou pre požadované zosilnenie aplikovaného signálu. Pretože je prevádzkový bod vopred stanoveným bodom charakteristík, možno ho tiež označiť ako pokojový bod (v skratke Q-bod).

Pojem „kľudový“ podľa definície znamená ticho, ticho, sedavé sedenie. Obrázok 4.1 ukazuje štandardnú výstupnú charakteristiku BJT, ktorá má 4 prevádzkové body . Predpínací obvod by mohol byť vyvinutý na založenie BJT cez jeden z týchto bodov alebo iné v aktívnej oblasti.

Maximálne hodnoty sú uvedené na charakteristikách obr. 4.1 vodorovnou čiarou pre najvyšší kolektorový prúd ICmax a kolmou čiarou pre najvyššie napätie kolektora a emitora VCEmax.

Obmedzenie maximálneho výkonu je identifikované z krivky PCmax na rovnakom obrázku. Na spodnom konci grafu môžeme vidieť hraničnú oblasť identifikovanú pomocou IB ≤ 0μ a saturačnú oblasť identifikovanú pomocou VCE ≤ VCEsat.

Jednotka BJT by mohla byť pravdepodobne predpätá mimo tieto uvedené maximálne limity, ale dôsledok takéhoto procesu by mal za následok značné zhoršenie životnosti zariadenia alebo úplné zlyhanie zariadenia.

Pri obmedzení hodnôt medzi označenou aktívnou oblasťou je možné zvoliť rôzne typy prevádzkové oblasti alebo body . Zvolený bod Q zvyčajne závisí od zamýšľanej špecifikácie obvodu.

Určite však môžeme vziať do úvahy niekoľko rozdielov medzi počtom bodov znázornených na obrázku 4.1, aby sme poskytli niekoľko základných odporúčaní týkajúcich sa prevádzkový bod , a teda obvod predpätia.

Ak by sa nepoužilo predpätie, zariadenie by najskôr zostalo úplne vypnuté, čo by spôsobilo, že Q-bod by bol na A - to znamená nulový prúd cez zariadenie (a 0 V naprieč). Pretože je nevyhnutné skresliť BJT, aby bolo možné reagovať na celý rozsah daného vstupného signálu, bod A nemusí vyzerať primerane.

Pokiaľ ide o bod B, keď je k obvodu pripojený signál, zariadenie bude vykazovať zmeny v prúde a napätí cez prevádzkový bod , umožňujúce zariadeniu reagovať (a možno aj zosilniť) ako kladné, tak aj záporné použitie vstupného signálu.

Pri optimálnom využití vstupného signálu sa pravdepodobne zmení napätie a prúd BJT ..... nemusí to však byť dostatočné na to, aby sa zariadenie aktivovalo na medznú hodnotu alebo saturáciu.

Bod C môže pomôcť určitej pozitívnej a negatívnej odchýlke výstupného signálu, ale veľkosť špička-špička môže byť obmedzená na blízkosť VCE = 0V / IC = 0 mA.

Rovnako práca v bode C môže spôsobiť malé starosti, pokiaľ ide o nelinearity, pretože medzera medzi krivkami IB sa v tejto konkrétnej oblasti môže rýchlo meniť.

Všeobecne možno povedať, že je oveľa lepšie prevádzkovať zariadenie, v ktorom je zosilnenie zariadenia skôr konzistentné (alebo lineárne), aby sa zaručilo, že zosilnenie na celkovom kmitaní vstupného signálu zostane rovnomerné.

Bod B je oblasť vykazujúca väčšie lineárne rozstupy, a preto väčšiu lineárnu aktivitu, ako je znázornené na obr. 4.1.

Bod D zakladá zariadenie prevádzkový bod blízko k najvyšším úrovniam napätia a výkonu. Kolísanie výstupného napätia na kladnej hranici je tak obmedzené, keď sa nemá prekročiť maximálne napätie.

Bod B vo výsledku vyzerá perfektne prevádzkový bod s ohľadom na lineárny zisk a najväčšie možné zmeny napätia a prúdu.

Popíšeme to v ideálnom prípade pre zosilňovače malého signálu (kapitola 8), nie však vždy pre výkonové zosilňovače, .... o tom si povieme neskôr.

V rámci tohto diskurzu sa budem venovať hlavne ovplyvneniu tranzistora s ohľadom na funkciu zosilnenia malého signálu.

Je potrebné sa zamerať na ďalší mimoriadne dôležitý faktor ovplyvnenia. Po určení a zaujatí BJT ideálom prevádzkový bod , mali by sa vyhodnotiť aj účinky teploty.

Teplotný rozsah spôsobí odchýlky hraníc zariadenia, ako je zosilnenie prúdu tranzistora (ac) a zvodový prúd tranzistora (ICEO). Zvýšené teplotné rozsahy spôsobia väčšie zvodové prúdy v BJT, a tak upravia prevádzkovú špecifikáciu stanovenú predpínacou sieťou.

To znamená, že sieťový model musí tiež uľahčovať úroveň teplotnej stability, aby sa zabezpečilo, že vplyvy teplotných zmien budú s minimálnymi posunmi v prevádzkový bod . Toto udržiavanie prevádzkového bodu je možné stanoviť pomocou faktora stability S, ktorý znamená úroveň odchýlok v prevádzkovom bode spôsobenú zmenou teploty.

Odporúča sa optimálne stabilizovaný obvod a tu sa vyhodnotí stabilná vlastnosť niekoľkých základných obvodov predpätia. Aby bol BJT predpätý v lineárnej alebo efektívnej prevádzkovej oblasti, musia byť splnené nižšie uvedené body:

1. Križovatka základňa-vysielač by mala byť predpätá (napätie p-oblasti silne kladné), čo umožňuje predpätie v rozmedzí 0,6 až 0,7 V.

2. Križovatka základne a kolektora musí byť spätne predpätá (oblasť n silne kladná), pričom napätie spätného predpätia musí zostať na určitej hodnote v maximálnych medziach BJT.

[Pamätajte, že pre predpätie bude napätie na križovatke p-n p -pozitívne, a pre reverzné skreslenie je obrátené s n -pozitívne. Toto zameranie na prvé písmeno by vám malo poskytnúť spôsob, ako si ľahko zapamätať základnú polaritu napätia.]

Prevádzka v medzných, nasýtených a lineárnych oblastiach charakteristiky BJT sa zvyčajne uvádza, ako je vysvetlené nižšie:

“arduino ir vysielač a prijímač ”

1. Prevádzka v lineárnom regióne:

Križovatka základne a vysielača je predpätá

Križovatka prepätia základne a kolektora je predpätá

2. Prevádzka v medznom regióne:

Križovatka križovatky báza - vysielač spätne predpätá

3. Prevádzka v oblasti nasýtenia:

Križovatka základne a vysielača je predpätá

Križovatka základne a kolektora je predpätá

4.3 OKRUH PEVNEJ BIASY

Obvod s pevným predpätím na obrázku 4.2 je navrhnutý s celkom jednoduchým a nekomplikovaným prehľadom analýzy jednosmerného predpätia tranzistora.

Aj keď sieť implementuje NPN tranzistor, vzorce a výpočty môžu pracovať rovnako efektívne s nastavením tranzistora PNP jednoduchou opätovnou konfiguráciou prúdových tokových dráh a polarit napätia.

Súčasné smery na obrázku 4.2 sú skutočné súčasné smery a napätia sú identifikované univerzálnymi anotáciami s dvojitým dolným indexom.

Pre analýzu jednosmerného prúdu je možné návrh oddeliť od spomínaných úrovní striedavého prúdu jednoduchou zámenou kondenzátorov za ekvivalent otvoreného obvodu.

Okrem toho môže byť jednosmerný zdroj VCC rozdelený na niekoľko samostatných napájacích zdrojov (iba na vykonanie vyhodnotenia), ako je to dokázané na obrázku 4.3, aby sa umožnilo prerušenie vstupných a výstupných obvodov.

To, čo to robí, je minimalizácia spojenia medzi nimi a základným prúdom IB. Rozchod je nepochybne legitímny, ako je to znázornené na obrázku 4.3, kde je VCC pripojený priamo k RB a RC, rovnako ako na obrázku 4.2.

Forward Bias of Base – Emitter

Poďme najskôr analyzovať obvodovú slučku báza-emitor znázornenú vyššie na obrázku 4.4. Ak implementujeme Kirchhoffovu rovnicu napätia v slučke v smere hodinových ručičiek, odvodíme túto rovnicu:

Vidíme, že polarita poklesu napätia na RB určená smerom prúdu IB. Riešenie rovnice pre súčasný IB nám prinesie nasledujúci výsledok:

Rovnica (4.4)

Rovnica (4.4) je určite rovnica, ktorú je možné ľahko zapamätať, jednoducho zapamätaním, že základný prúd sa tu stáva prúdom prechádzajúcim cez RB, a použitím Ohmovho zákona, podľa ktorého sa prúd rovná napätiu na RB vydelenému odporom RB .

Napätie na RB je aplikované napätie VCC na jednom konci menšie ako pokles cez križovatku báza-emitor (VBE).
Tiež kvôli skutočnosti, že napájací VCC a napätie základne-vysielača VBE sú pevné veličiny, výber rezistora RB na základni určuje veľkosť základného prúdu pre spínaciu úroveň.

Slučka kolektor – vysielač

Obrázok 4.5 zobrazuje fázový obvod kolektora a vysielača, kde bol predstavený smer aktuálneho IC a zodpovedajúca polarita naprieč RC.
Hodnotu kolektorového prúdu je možné priamo vidieť na IB prostredníctvom rovnice:

Rovnica (4.5)

Možno vás zaujme, že keďže základný prúd závisí od množstva RB a IC je spojený s IB cez konštantu β, veľkosť IC nie je funkciou odporu RC.

Úprava RC na inú hodnotu nebude mať žiadny vplyv na úroveň IB alebo dokonca IC, pokiaľ je zachovaná aktívna oblasť BJT.
To znamená, že zistíte, že veľkosť VCE je určená úrovňou RC, a to môže byť rozhodujúce pre zváženie.

Ak použijeme Kirchhoffov zákon napätia v smere hodinových ručičiek cez znázornenú uzavretú slučku na obrázku 4.5, vzniknú nasledujúce dve rovnice:

Rovnica (4.6)

To naznačuje, že napätie cez kolektorový vysielač BJT v obvode s pevným predpätím je napájacie napätie ekvivalentné poklesu vytvorenému cez RC
Pre rýchly prehľad jednoduchého a dvojitého zápisu dolného indexu si pamätajte, že:

VCE = VC - VE -------- (4,7)

kde VCE označuje napätie prúdiace z kolektora do emitora, VC a VE sú napätia prechádzajúce z kolektora a emitora smerom k zemi. Ale tu, pretože VE = 0 V, máme

VCE = VC -------- (4,8)
Aj preto, že máme,
VBE = VB - AND -------- (4,9)
a pretože VE = 0, nakoniec dostaneme:
VBE = VB -------- (4,10)

Pamätajte na nasledujúce body:

Pri meraní úrovní napätia ako VCE nezabudnite umiestniť červenú sondu voltmetra na pin kolektora a čiernu sondu na pin emitora, ako je to znázornené na nasledujúcom obrázku.

“je vlnová dĺžka meraná v metroch ”

VC znamená napätie prechádzajúce z kolektora na zem a jeho postup merania je tiež uvedený na nasledujúcom obrázku.

V tomto prípade budú obidve vyššie uvedené hodnoty podobné, ale pre rôzne okruhové siete by mohli vykazovať rôzne výsledky.

To znamená, že tento rozdiel v nameraných hodnotách medzi týmito dvoma meraniami by sa mohol ukázať ako rozhodujúci pri diagnostike možnej poruchy v sieti BJT.