Lihtsamalt öeldes võib kallutatust BJT-des määratleda protsessina, mille käigus BJT aktiveeritakse või lülitatakse sisse, rakendades alalisvoolu / emitteri klemmidele väiksemat alalisvoolu suurust, nii et see suudab läbi viia suhteliselt suurema selle kollektori emitterklemmid.

Bipolaarse transistori või BJT-de tööd alalisvoolu tasemel reguleerivad mitmed tegurid, mis hõlmavad mitmesuguseid tööpunktid seadmete omaduste üle.

Selles artiklis selgitatud jaotises 4.2 kontrollime selle vahemiku üksikasju tööpunktid BJT võimendite jaoks. Kui kindlaksmääratud alalisvoolu toiteallikad on arvutatud, võib vajaliku tööpunkti määramiseks luua vooluahela kujunduse.

Selles artiklis uuritakse mitmesuguseid selliseid konfiguratsioone. Iga üksik arutletud mudel tuvastab lisaks lähenemisviisi stabiilsuse, mis tähendab, kui täpselt süsteem võib antud parameetri suhtes olla.

Kuigi selles jaotises vaadeldakse paljusid võrke, on neil iga konfiguratsiooni hindamise vahel üks põhimõtteline sarnasus, kuna olulise põhisuhte korduv kasutamine on järgmine:

Enamikus olukordades on juhtvoolu IB esimene juht, mis tuleb kindlaks määrata. Kui IB on tuvastatud, on võrrandite seosed. Punkti 4.1 (4.3) kaudu saab rakendada ülejäänud kõnealuste koguste saamiseks.

“milleks loogika väravaid kasutatakse ”

Sarnasused hinnangutes hakkavad kiiresti ilmnema, kui järgmiste osadega edasi liigume.

IB võrrandid on paljude kujunduste puhul nii väga identsed, et ühe valemi võiks tuletada teisest, lihtsalt eemaldades või sisestades elemendi või kaks.

Selle peatüki põhieesmärk on luua BJT-transistorist arusaamine, mis võimaldaks teil rakendada peaaegu kõigi vooluringide, mille elemendiks on BJT-võimendi, DC-analüüsi.

4.2 TÖÖPUNKT

Sõna kallutatud Selle artikli pealkirjas kuvamine on põhjalik mõiste, mis tähistab alalispinge rakendamist ning fikseeritud voolu- ja pingetaseme määramist BJT-des.

BJT võimendite jaoks tekitavad alalisvool ja pinge tööpunkt omaduste kohta, mis määravad piirkonna, mis muutub ideaalseks rakendatud signaali vajalikuks võimendamiseks. Kuna tööpunkt on juhtumite puhul eelnevalt kindlaks määratud punkt, võib seda nimetada ka vaikseks punktiks (lühendatult Q-punktiks).

'Vaikne' tähistab definitsiooni järgi vaikust, vaikust, istuvust. Joonisel 4.1 on näidatud 4 väljundiga BJT standardväljundi omadused tööpunktid . Eelpingutusahelat võiks välja töötada, et luua BJT ühes neist punktidest või teistes aktiivses piirkonnas.

Maksimaalsed nimiväärtused on toodud joonise 4.1 omadustel horisontaaljoone abil kõrgeima kollektorivoolu ICmax ja risti oleva joone korral kõrgeimal kollektor-emitter pingel VCEmax.

Maksimaalse võimsuse piirang tuvastatakse kõvera PCmax põhjal samal joonisel. Graafiku alumises otsas näeme lõikepiirkonda, mida identifitseerib IB ≤ 0μ, ja küllastuspiirkonda, mis on identifitseeritud VCE ≤ VCEsat abil.

Võimalik, et BJT-seadet saab kallutada väljaspool nimetatud näidatud piirnorme, kuid sellise protsessi tagajärjeks võib olla seadme eluea märkimisväärne halvenemine või seadme täielik lagunemine.

Piirates näidatud aktiivse piirkonna väärtusi, võib välja valida mitmesugused tegevuspiirkonnad või punktid . Valitud Q-punkt sõltub tavaliselt vooluahela kavandatud spetsifikatsioonist.

Siiski võime kindlasti arvestada mõningate erinevustega joonisel 4.1 illustreeritud punktide arvu vahel, et anda mõned põhimõttelised soovitused tööpunkt ja seetõttu ka eelarvamuste ahel.

Kui eelarvamusi ei rakendata, jääb seade esialgu täielikult välja lülitatuks, põhjustades Q-punkti A-st - see tähendab seadme kaudu nullvoolu (ja 0 V üle selle). Kuna BJT on hädavajalik kallutama, et võimaldada tal reageerida kogu antud sisendsignaali ulatuses, ei pruugi punkt A tunduda sobiv.

Punkti B korral, kui signaal on vooluahelaga ühendatud, näitab seade voolu ja pinge varieerumist läbi tööpunkt , võimaldades seadmel reageerida (ja võib-olla võimendada) nii sisendsignaali positiivseid kui ka negatiivseid rakendusi.

Kui sisendsignaali kasutatakse optimaalselt, muutuvad BJT pinge ja vool tõenäoliselt ..... kuid need ei pruugi olla piisavalt piisavad, et seadet aktiveerida väljalülituseks või küllastuseks.

Punkt C võib aidata väljundsignaali teatud positiivset ja negatiivset kõrvalekallet, kuid tipp-tipp-suurus võib piirduda VCE = 0V / IC = 0 mA lähedusega.

Samuti võib punktis C töötamine põhjustada mittelineaarsuse osas vähe muret, kuna IB kõverate vahe võib selles konkreetses piirkonnas kiiresti muutuda.

Üldiselt on palju parem kasutada seadet, milles seadme võimendus on üsna ühtlane (või lineaarne), tagamaks, et võimendus sisendsignaali üldises hoos jääb ühtlaseks.

Punkt B on piirkond, millel on suurem lineaarne vahe ja seetõttu suurem lineaarne aktiivsus, nagu on näidatud joonisel 4.1.

Punkt D loob seadme tööpunkt kõrgeima pinge- ja võimsustaseme lähedal. Seega piiratakse väljundpinge kõikumist positiivsel piiril, kui eeldatakse, et maksimaalset pinget ei ületata.

Selle tulemusena näeb punkt B välja täiuslik tööpunkt lineaarse võimenduse ning suurimate võimalike pinge- ja voolumuutuste osas.

Me kirjeldame seda ideaalis väikeste signaalidega võimendite jaoks (8. peatükk), kuid mitte alati võimsusvõimendite puhul, .... me räägime sellest hiljem.

Selles diskursuses keskendun peamiselt transistori kallutamisele väikese signaali võimendusfunktsiooni osas.

On veel üks ülioluline kõrvalekalduv tegur, millele tuleb tähelepanu pöörata. Olles määranud ja kallutanud BJT ideaaliga tööpunkt , tuleks hinnata ka temperatuuri mõju.

Soojusulatus põhjustab seadme piiride, nagu transistori voolutugevus (ac) ja transistori lekkevool (ICEO), kõrvalekaldeid. Suurenenud temperatuurivahemikud põhjustavad BJT-s suuremaid lekkevoolusid ja muudavad seega eelpingestusvõrgu kehtestatud spetsifikatsiooni.

See tähendab, et võrgumuster peab hõlbustama ka temperatuuri stabiilsuse taset, et tagada temperatuuri kõikumiste mõju minimaalsete muutustega tööpunkt . Selle tööpunkti korrashoiu võiks ette näha stabiilsusteguriga S, mis tähistab temperatuuri muutusest põhjustatud kõrvalekallete taset tööpunktis.

Soovitav on optimaalselt stabiliseeritud vooluring ja siin hinnatakse mitme olulise eelarveahela stabiilset omadust. BJT kallutamiseks lineaarses või efektiivses tööpiirkonnas peavad allpool toodud punktid olema täidetud:

1. Baas-emitteri ristmik peaks olema ettepoole kallutatud (p-piirkonna pinge on positiivselt positiivne), võimaldades ettepoole suunatud eelpinge umbes 0,6 kuni 0,7 V.

2. Aluse ja kollektori ristmik peab olema vastupidine (n-piirkond tugevalt positiivne), kusjuures vastupidise eelhoone pinge peab jääma mingil väärtusel BJT maksimaalsete piiride piiresse.

[Pidage meeles, et ettepoole suunatud kallutamise korral on pinge p-n ristmikul üle lk -positiivne ja vastupidise kallutatuse korral on see vastupidine n -positiivne. See keskendumine esimesele tähele peaks andma teile võimaluse olulist pinge polaarsust meelde jätta.]

Toimimine BJT karakteristiku piirväärtustes, küllastuses ja lineaarsetes piirkondades on tavaliselt esitatud järgmiselt:

1. Lineaarpiirkonna töö:

“mis on risc ja cisc ”

Baasi-emitteri ristmik edasi kallutatud

Aluse-kollektori ristmiku vastupidine kallutatud

kaks. Piirdeala operatsioon:

Baasi-emitteri ristmiku vastupidine kallutatud

3. Küllastumispiirkonna töö:

Baasi-emitteri ristmik edasi kallutatud

Aluse ja kollektori ristmik edasi kallutatud

4.3 FIKSEERITUD BIASE VÄLJUND

Joonisel 4.2 toodud fikseeritud eelarvega vooluahel on konstrueeritud üsna lihtsa ja keerulise ülevaatega transistori alalisvoolu eelarvamuste analüüsist.

Kuigi võrk rakendab NPN-transistorit, võivad valemid ja arvutused PNP-transistori seadistusega töötada võrdselt tõhusalt, lihtsalt konfigureerides praegused vooluteed ja pinge polaarsused.

Joonisel 4.2 toodud praegused suunad on tegelikud voolusuunad ja pinged on tuvastatud universaalsete topeltindeksiga märkustega.

Alalisvoolu analüüsi jaoks võib disaini eraldada mainitud vahelduvvoolu tasemetest, vahetades kondensaatorid avatud ahela ekvivalendiga.

Pealegi võiks alalisvoolu toiteallika VCC jagada paariks eraldi toiteallikaks (ainult hindamise läbiviimiseks), nagu on näidatud joonisel 4.3, et võimaldada sisend- ja väljundahelate lagunemist.

See vähendab nende kahe vahelist seost alusvoolu IB-ga. Lahkumine on vaieldamatult õigustatud, nagu on näidatud joonisel 4.3, kus VCC on otse RB ja RC külge ühendatud nagu joonisel 4.2.

Baasi – emitteri ettepoole suunatud kallutatus

Analüüsime kõigepealt joonisel 4.4 ülaltoodud baas-emitterahelat. Kui rakendame Kirchhoffi pingevõrrandi silmuse päripäeva, tuletame järgmise võrrandi:

Näeme, et pinge languse polaarsus RB-s, mis on määratud voolu IB suuna kaudu. Praeguse IB võrrandi lahendamine annab meile järgmise tulemuse:

Võrrand (4.4)

Võrrand (4.4) on kindlasti võrrand, mida saab hõlpsasti meelde jätta, lihtsalt meenutades, et baasvool muutub siin RB läbivaks vooluks, ja rakendades Ohmi seadust, mille kohaselt vool on võrdne RB läbiva pingega jagatud takistusega RB .

RB läbiv pinge on rakendatud pinge VCC ühes otsas, millest on maha arvatud aluse-emitteri ristmiku (VBE) langus.
Tulenevalt asjaolust, et toiteallikas VCC ja baas-emitteri pinge VBE on fikseeritud suurused, määrab takisti RB valik baasis kindlaks lülitustaseme alusvoolu suuruse.

Koguja – Emitteri aas

Joonisel 4.5 on näidatud kollektori emitteri vooluahela etapp, kus on esitatud voolu IC suund ja vastav polaarsus üle RC.
Kollektori voolu väärtust võib võrrandiga otseselt seostada IB-ga:

Võrrand (4.5)

Teile võib olla huvitav näha, et kuna baasvool sõltub RB kogustest ja IC on seotud IB-ga konstantse β kaudu, ei ole IC suurus takistuse RC funktsioon.

RC reguleerimine mõne muu väärtusega ei avalda mingit mõju IB ega isegi IC tasemele seni, kuni BJT aktiivne piirkond on säilinud.
Sellest hoolimata leiate, et VCE suurus määratakse RC taseme järgi ja see võib olla otsustava tähtsusega asi.

Kui kasutame Kirchhoffi pingeseadust päripäeva kogu joonisel 4.5 näidatud suletud ahela ulatuses, annab see kaks järgmist võrrandit:

Võrrand (4.6)

See näitab, et BJT kollektori emitteri pinge fikseeritud eelarveahelas on toitepinge, mis on võrdne RC-s moodustunud langusega
Ühe- ja topeltindeksmärkimise kiireks vaatamiseks tuletage meelde, et:

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

kus VCE näitab kollektorist emitterisse voolavat pinget, on VC ja VE pinged, mis liiguvad vastavalt kollektorist ja emitterist maapinna suunas. Kuid siin, kuna VE = 0 V, on meil

VCE = VC -------- (4.8)
Ka sellepärast, et meil on
VBE = VB - JA -------- (4.9)
ja kuna VE = 0, saame lõpuks:
VBE = VB -------- (4.10)

Pidage meeles järgmisi punkte:

Mõõtes pingetasemeid nagu VCE, pange kindlasti voltmeeter punane sond kollektori tihvti ja must sond emitteri tihvti, nagu on näidatud järgmisel joonisel.