Yksinkertaisesti sanottuna BJT: n esijännitys voidaan määritellä prosessiksi, jossa BJT aktivoidaan tai kytketään PÄÄLLE soveltamalla pienempää DC: n voimakkuutta tukiaseman / emitterinapojensa yli siten, että se pystyy johtamaan suhteellisen suuremman DC: n sen kollektoripäästöliittimet.

Bipolaarisen transistorin tai BJT: n toimintaa tasotasoilla säätelevät useat tekijät, joihin sisältyy joukko toimintapisteet laitteiden ominaisuuksista.

Tässä artikkelissa selitetyn osan 4.2 alla tarkistamme tämän vaihteluvälin yksityiskohdat toimintapisteet BJT-vahvistimille. Kun määritetyt tasavirtalähteet on laskettu, voidaan luoda piirisuunnittelu tarvittavan toimintapisteen määrittämiseksi.

Tässä artikkelissa tarkastellaan erilaisia tällaisia kokoonpanoja. Jokainen keskusteltu malli tunnistaa lisäksi lähestymistavan vakauden, eli tarkalleen kuinka herkkä järjestelmä voisi olla tietylle parametrille.

Vaikka tässä osiossa tarkastellaan lukuisia verkostoja, niillä on yksi perustavanlaatuinen samankaltaisuus kunkin kokoonpanon arviointien välillä, koska keskeinen perussuhde toistetaan seuraavasti:

Useimmissa tilanteissa perusvirta IB sattuu olemaan ensimmäinen määrä, joka on määritettävä. Kun IB on tunnistettu, yhtälöiden suhteet. Kohdan (4.1) kautta (4.3) voitaisiin toteuttaa loput kyseisistä määristä.

“totuustaulukko 7 segmentin näytölle ”

Arviointien yhtäläisyydet näkyvät nopeasti, kun etenemme seuraavien osioiden kanssa.

IB: n yhtälöt ovat niin hyvin identtisiä monille malleille, että yksi kaava voitaisiin johtaa toisesta yksinkertaisesti poistamalla tai lisäämällä elementti tai kaksi.

Tämän luvun päätavoitteena on saada aikaan tietämys BJT-transistorista, jonka avulla voit toteuttaa DC-analyysin melkein mistä tahansa piiristä, jossa BJT-vahvistin on elementti.

4.2 KÄYTTÖPISTE

Sana puolueellinen Tämän artikkelin otsikossa esittäminen on syvällinen termi, joka tarkoittaa DC-jännitteiden toteuttamista ja kiinteän virran ja jännitteen tason määrittämistä BJT: ssä.

BJT-vahvistimille syntyvä tasavirta ja jännite luovat toimintapiste ominaisuuksista, jotka muodostavat alueen, josta tulee ihanteellinen sovelletun signaalin vaaditulle vahvistukselle. Koska toimintapiste sattuu olemaan ennalta määrätty piste ominaisuuksien suhteen, sitä voidaan kutsua myös lepotilapisteeksi (lyhennettynä Q-pisteeksi).

'Hiljainen' tarkoittaa määritelmän mukaan hiljaisuutta, hiljaisuutta, istumista. Kuva 4.1 esittää BJT: n, jolla on 4, vakiolähtöominaisuudet toimintapisteet . Esijännitepiiri voitaisiin kehittää BJT: n muodostamiseksi yhden näistä pisteistä tai muiden aktiivisen alueen sisällä.

Suurimmat luokitukset on osoitettu kuvan 4.1 ominaisuuksille vaakasuoran viivan kautta suurimmalle kollektorivirralle ICmax ja kohtisuoraan viivalle korkeimmalla keräin-emitterijännitteellä VCEmax.

Suurin tehorajoitus tunnistetaan käyrästä PCmax samassa kuvassa. Kaavion alaosassa näkyy raja-alue, jonka tunnistaa IB ≤ 0μ, ja kyllästysalue, jonka tunnistaa VCE ≤ VCEsat.

BJT-yksikkö voisi mahdollisesti olla esijännitetty näiden ilmoitettujen maksimirajojen ulkopuolella, mutta tällaisen prosessin seurauksena laitteen elinajan merkittävä heikkeneminen tai laitteen täydellinen hajoaminen.

Rajoittamalla ilmoitetun aktiivisen alueen välisiä arvoja voidaan valita joukko erilaisia toiminta-alueet tai pisteet . Valittu Q-piste riippuu yleensä piirin aiotusta spesifikaatiosta.

Voimme kuitenkin varmasti ottaa huomioon muutaman eron kuvassa 4.1 esitetyn pistemäärän välillä, jotta voimme antaa muutamia perustavanlaatuisia suosituksia toimintapiste ja siten esijännitepiiri.

Jos mitään esijännitystä ei sovelleta, laite pysyisi aluksi kokonaan pois päältä, aiheuttaen Q-pisteen olevan A: ssa - eli nollavirta laitteen kautta (ja 0 V sen yli). Koska BJT: n on oltava esijännitetty, jotta se voi reagoida tietyn tulosignaalin koko alueella, piste A ei välttämättä näytä sopivalta.

Pisteessä B, kun signaali on kytketty piiriin, laite näyttää virran ja jännitteen vaihtelun toimintapiste , jolloin laite pystyy vastaamaan (ja ehkä vahvistamaan) sekä tulosignaalin positiivisia että negatiivisia sovelluksia.

Kun tulosignaalia käytetään optimaalisesti, BJT: n jännite ja virta todennäköisesti muuttuvat ..... eivät kuitenkaan välttämättä riitä aktivoimaan laitetta katkaisuun tai kyllästykseen.

Piste C voi auttaa tiettyä positiivista ja negatiivista poikkeamaa lähtösignaalista, mutta huipusta huippuun -aste voi olla rajoitettu VCE = 0V / IC = 0 mA läheisyyteen.

Samoin työskentely pisteessä C voi aiheuttaa vähän huolta epälineaarisuuksista, johtuen siitä, että IB-käyrien välinen rako voi muuttua nopeasti tällä erityisellä alueella.

Yleisesti ottaen on paljon parempi käyttää laitetta, jossa laitteen vahvistus on melko johdonmukainen (tai lineaarinen), sen varmistamiseksi, että tulosignaalin yleisen heilahtelun vahvistus pysyy yhtenäisenä.

Piste B on alue, jolla on suurempi lineaarinen etäisyys ja tästä syystä suurempi lineaarinen aktiivisuus, kuten kuvassa 4.1 on esitetty.

Piste D määrittää laitteen toimintapiste lähellä korkeinta jännitettä ja tehotasoa. Lähtöjännitteen heilahdus positiivisella rajalla on siten rajoitettu, kun enimmäisjännitteen ei uskota ylittyvän.

Tämän seurauksena piste B näyttää täydelliseltä toimintapiste lineaarisen vahvistuksen ja suurimpien mahdollisten jännite- ja virtamuutosten suhteen.

Kuvailemme tätä ihanteellisesti pienisignaalivahvistimille (luku 8), ei kuitenkaan aina tehovahvistimille, ... puhumme tästä myöhemmin.

Tässä keskustelussa keskityn pääasiassa transistorin esijännittämiseen pienten signaalivahvistustoimintojen suhteen.

On vielä yksi erittäin tärkeä puolueellinen tekijä, jota on tarkasteltava. Määritetty ja puolueellinen BJT ihanteella toimintapiste , lämpötilan vaikutukset tulisi myös arvioida.

Lämpöalue aiheuttaa laitteen rajojen, kuten transistorivirran vahvistuksen (ac) ja transistorin vuotovirran (ICEO), poikkeaman. Lisääntyneet lämpötila-alueet aiheuttavat suurempia vuotovirtauksia BJT: ssä ja muuttavat siten esijännitysverkon määrittelemää toimintamäärittelyä.

Tämä tarkoittaa, että verkkokuvion on myös helpotettava lämpötilan vakauden tasoa sen varmistamiseksi, että lämpötilan vaihteluilla on vähäisiä muutoksia toimintapiste . Tämä toimintapisteen ylläpito voitaisiin määrätä vakautuskertoimella S, joka merkitsee lämpötilan muutoksen aiheuttamia poikkeamia toimintapisteessä.

Optimaalisesti stabiloitu piiri on suositeltava, ja useiden olennaisten esijännitepiirien vakaa ominaisuus arvioidaan tässä. Jotta BJT olisi esijännitetty lineaarisen tai tehokkaan toiminta-alueen sisällä, alla olevien pisteiden on täytyttävä:

1. Emäs-emitteriliitännän tulee olla eteenpäin esijännitetty (p-alueen jännite erittäin positiivinen), jotta eteenpäin suuntautuva jännite olisi noin 0,6 - 0,7 V.

2. Pohja-kollektoriliitoksen on oltava käänteisjännitetty (n-alue voimakkaasti positiivinen), käänteisen esijännitteen jännitteen pysyessä jossain arvossa BJT: n maksimirajojen sisällä.

“3 vaihetta verrattuna yksivaiheiseen ”

[Muista, että eteenpäin suuntautuvassa esijännitteessä jännite p-n-liitoksen yli on s -positiivinen, ja päinvastaisessa puolueellisuudessa se on päinvastainen n -positiivinen. Ensimmäisen kirjaimen keskittämisen pitäisi antaa sinulle tapa muistaa helposti olennainen jännitteen napaisuus.]

Toiminta BJT-ominaisuuden raja-alueella, kylläisyydessä ja lineaarisilla alueilla esitetään yleensä seuraavasti:

1. Lineaarisen alueen toiminta:

Pohja-emitteriliitäntä eteenpäin puolueellinen

Pohja-kollektoriliitäntä käänteinen puolueellinen

kaksi. Katkaisualueen toiminta:

Pohja-emitteriliitäntä käänteinen puolueellinen

3. Saturation-alueen toiminta:

Pohja-emitteriliitäntä eteenpäin puolueellinen

Pohja-kollektoriliitäntä eteenpäin esijännitetty

4.3 KIINTEÄ BIAS-VIRTA

Kuvan 4.2 kiinteän esijännitteen piiri on suunniteltu melko yksinkertaisella ja mutkattomalla yleiskatsauksella transistorin DC-esijännitysanalyysistä.

Vaikka verkko toteuttaa NPN-transistorin, kaavat ja laskelmat voisivat toimia yhtä tehokkaasti PNP-transistorin kokoonpanon kanssa yksinkertaisesti konfiguroimalla nykyiset virtausreitit ja jännitepolariteetit.

Kuvan 4.2 nykyiset suunnat ovat todelliset virtaussuunnat, ja jännitteet tunnistetaan universaaleilla kaksoisindeksimerkinnöillä.

Tasavirta-analyysiä varten suunnittelu voidaan erottaa mainituista vaihtotasoista yksinkertaisesti vaihtamalla kondensaattorit avoimen piirin vastaavalla.

Lisäksi tasavirtalähteen VCC voidaan jakaa pariksi erilliseksi lähteeksi (vain arvioinnin suorittamiseksi), kuten kuvassa 4.3 on osoitettu, vain tulo- ja lähtöpiirien hajoamisen mahdollistamiseksi.

Tämä minimoi näiden kahden välisen yhteyden perusvirtaan IB. Jakaminen on kiistatta oikeutettua, kuten kuvassa 4.3 on esitetty, jossa VCC on kiinnitetty suoraan RB: hen ja RC: hen aivan kuten kuvassa 4.2.

Tukiaseman emitterin ennakkoasento

Analysoidaan ensin kuvassa 4.4 esitetty emäs-emitteripiirisilmukka. Jos toteutamme Kirchhoffin jänniteyhtälön silmukan myötäpäivään, saadaan seuraava yhtälö:

Voimme nähdä, että jännitepudotuksen napaisuus RB: n yli määritettynä virran IB suuntaan. Nykyisen IB: n yhtälön ratkaiseminen antaa meille seuraavan tuloksen:

Yhtälö (4.4)

Yhtälö (4.4) on ehdottomasti yhtälö, joka voidaan helposti muistaa yksinkertaisesti muistamalla, että perusvirrasta tulee tästä RB: n läpi kulkeva virta, ja soveltamalla Ohmin lakia, jonka mukaan virta on yhtä suuri kuin RB: n jännite jaettuna vastuksella RB .

RB: n jännite on toisessa päässä käytetty jännite VCC, josta on vähennetty pudotus tukiaseman ja emitterin välisen liitoksen (VBE) yli.
Johtuen myös siitä, että syöttö VCC ja emäs-emitterijännite VBE ovat kiinteitä määriä, vastuksen RB valinta tukiasemassa määrittää perustason virran määrän kytkentätasolle.

Keräilijä – lähettimen silmukka

Kuvassa 4.5 on keräilijän emitteripiirin vaihe, jossa nykyisen IC: n suunta ja vastaava napaisuus RC: n yli on esitetty.
Kollektorivirran arvon voidaan nähdä olevan suoraan yhteydessä IB: hen yhtälön kautta:

Yhtälö (4.5)

Saatat olla mielenkiintoista nähdä, että koska perusvirta riippuu RB: n määristä ja IC on kytketty IB: hen vakion β kautta, IC: n suuruus ei ole resistanssin RC funktio.

RC: n säätäminen johonkin muuhun arvoon ei vaikuta IB: n tai edes IC: n tasoon niin kauan kuin BJT: n aktiivinen alue säilyy.
Tästä huolimatta huomaat, että VCE: n suuruus määräytyy RC-tason mukaan, ja tämä voi olla ratkaiseva asia harkita.

Jos käytämme Kirchhoffin jännitelakia myötäpäivään kuvassa 4.5 esitetyn suljetun silmukan poikki, se tuottaa seuraavat kaksi yhtälöä:

Yhtälö (4.6)

Tämä osoittaa, että BJT: n kollektorilähettimen jännite kiinteässä esijännitepiirissä on syöttöjännite, joka vastaa RC: n yli muodostunutta pudotusta
Saadaksesi nopeasti katsauksen yhden ja kahden alaindeksin merkinnästä, muista:

VCE = VC - VE -------- (4.7)

missä VCE osoittaa keräimestä emitteriin virtaavan jännitteen, VC ja VE ovat kollektorista ja emitteristä maata kohti kulkevia jännitteitä. Mutta täällä, koska VE = 0 V, meillä on

VCE = VC -------- (4.8)
Myös siksi, että meillä on
VBE = VB - JA -------- (4.9)
ja koska VE = 0, saamme vihdoin:
VBE = VB -------- (4.10)

Muista seuraavat seikat:

Mitatessasi jännitetasoja, kuten VCE, varmista, että laitat voltimetrin punaisen anturin keräystappiin ja mustan anturin emitteritappiin seuraavan kuvan mukaisesti.