Selles jaotises analüüsime BJT ühisbaasi konfiguratsiooni ja õpime selle sõidupunkti omaduste, vastupidise küllastusvoolu, aluse ja emitteri pinge kohta ning hindame parameetreid praktilise lahendatud näite abil. Hilisemates osades analüüsime ka seda, kuidas konfigureerida ühise alusega võimendi vooluahelat

Sissejuhatus

Sümbolid ja märkused, mida kasutatakse transistori ühise aluse konfiguratsiooni esitamiseks enamikus
nendel päevadel trükitud raamatuid ja juhendeid on näha allpool toodud joonisel 3.6. See võib tõsi olla nii pnp- kui npn-transistoride puhul.

Joonis 3.6

3.4 Mis on ühisbaasi seadistamine

Mõiste „ühisbaas” tuleneb asjaolust, et siin on alus ühine nii kokkuleppe sisend- kui ka väljundjärgus.

Lisaks saab baas tavaliselt terminalile, mis on maapotentsiaalile kõige lähemal või sellel.

Kogu meie siinse vestluse käigus võetakse kõik praegused (Ampere) suunad tavapärase (auku) voolu suuna suhtes, mitte elektronide voolu suuna suhtes.

Selle valiku üle otsustati peamiselt murega, et suur hulk akadeemilistele ja kaubandusorganisatsioonidele pakutavaid dokumente rakendab tavapärast voogu ja kõigi elektrooniliste esinduste nooltel on selle konkreetse konventsiooniga identifitseeritud tee.

Mis tahes bipolaarse transistori puhul:

Noolemärk graafilises sümbolis kirjeldab emitteri voolu (tavapärase voolu) voolu suunda üle transistori.

Kõik joonisel 3.6 näidatud voolu (Amp) suunad on tegelikud suunad, mida iseloomustab tavapärase voolu valik. Pange tähele, et IE = IC + IB.

Pange tähele, et rakendatud eelpingestamine (pingeallikad) on mõeldud konkreetselt voolu kindlakstegemiseks iga kanali jaoks määratud suunas. See tähendab, et võrrelge IE suunda iga konfiguratsiooni polaarsuse või VEE-ga ja võrdle ka IC suunda VCC polaarsusega.

Kolmeterminalise seadme, näiteks toimingu igakülgseks illustreerimiseks ühisaluse võimendid nõuab joonisel 3.6 kahte omaduste komplekti - ühte sõidupunkt või sisendkoefitsiendid ja teine väljund jaotises.

Joonisel 3.7 näidatud ühisbaasi võimendi sisendkomplekt rakendab sisendile sisendvoolu (IE)
pinge (VBE) mitmesuguste väljundpinge vahemike (VCB) jaoks.

sõidupunkti omadused ühise baasi BJT konfiguratsiooni jaoks

The väljundkomplekt rakendab väljundvoolu (IC) väljundpinge (VCB) jaoks erinevatele sisendvoolu (IE) vahemikele, nagu on näidatud joonisel 3.8. Väljundil või kollektori omaduste rühmal on kolm huvi pakkuvat põhielementi, nagu on näidatud joonisel 3.8: aktiivsed, väljalõike- ja küllastuspiirkonnad . Aktiivsest piirkonnast saab piirkonda, mis on tavaliselt kasulik lineaarsete (moonutamata) võimendite jaoks. Täpsemalt:

Aktiivses piirkonnas on kollektori ja aluse ristmik vastupidine ning aluse ja emitteri ristmik ettepoole suunatud.

Aktiivset piirkonda iseloomustavad kallutatavad konfiguratsioonid, nagu on näidatud joonisel 3.6. Aktiivse piirkonna alumises otsas on emitterivool (IE) null, kollektorivool on selles olukorras lihtsalt vastupidise küllastusvoolu ICO tulemusena, nagu on näidatud joonisel 3.8.

ühise baasi konfiguratsioonikollektori omadused

Praegune ICO on mõõtmetelt nii tühine (mikroamprid) kui IC vertikaalskaala (milliamprites), et see asub praktiliselt samal horisontaaljoonel kui IC = 0.

Vooluahela kaalutlusi, mis esinevad, kui IE = 0 ühisbaasi seadistamisel, võib näha jooniselt 3.9. ICO-le kõige sagedamini anotatsioon andmelehtedel ja tehnilistel lehtedel on toodud joonisel 3.9, ICBO. Kõrgemate projekteerimismeetodite tõttu on üldotstarbeliste transistoride (eriti räni) ICBO aste madala ja keskmise võimsusega vahemikes tavaliselt nii minimaalne, et selle mõju võiks tähelepanuta jätta.

Sellest lähtuvalt võib ICBO jätkata mikroamperite vahemikus. Lisaks pidage meeles, et ICBO, täpselt nagu On dioodide (mõlemad on vastupidised lekkevoolud) korral võivad temperatuuri muutused olla haavatavad.

Kõrgemal temperatuuril võib ICBO mõju olla ülioluline aspekt, kuna see võib temperatuuri tõustes reageerida märkimisväärselt kiiresti.

Pange tähele, nagu joonisel 3.8 on, kui emitteri vool tõuseb üle nulli, tõuseb kollektori vool tasemele, mis on peamiselt samaväärne emitteri voolu tasemega, nagu on kindlaks määratud transistori ja voolu põhisuhetes.

Pange tähele ka seda, et VCB mõjutab aktiivse piirkonna kollektorivoolu üsna ebaefektiivselt. Kumerad kujundid näitavad ilmselgelt, et esialgse hinnangu IE ja IC vahelisele aktiivsele piirkonnale võib esitada järgmiselt:

Nagu selle pealkirjast järeldub, loetakse piiripiirkonnaks seda kohta, kus kollektori vool on 0 A, nagu on näidatud joonisel 3.8. Lisaks:

Lõhkepiirkonnas kipuvad transistori kollektori-aluse ja aluse-emitteri ristmikud olema vastupidises kallutatud režiimis.

Küllastumispiirkonnana määratletakse VCB = 0 V. vasakpoolsel küljel olevate omaduste osa. Selle piirkonna horisontaalset skaalat on suurendatud, et selgelt ilmneda selle piirkonna atribuutide märkimisväärsed täiustused. Jälgige kollektori voolu eksponentsiaalset tõusu vastusena pinge VCB suurenemisele 0 V suunas.

Kollektori-aluse ja aluse-emitteri ristmikke võib vaadelda küllastunud piirkonnas küllastumispiirkonnas.

Joonise 3.7 sisendomadused näitavad teile, et mis tahes etteantud kollektoripinge (VCB) suuruse korral suureneb emitteri vool nii, et see võib tugevalt sarnaneda dioodi omadustega.

Tegelikult on tõusva riskikapitali mõju omadustele nii minimaalne, et mis tahes esialgse hindamise puhul võidakse riskipõhise varieerumise põhjustatud erinevust ignoreerida ja omadusi saab tegelikult esitada, nagu on näidatud allpool joonisel 3.10a.

Kui kasutame seetõttu tükijoonelist-lineaarset tehnikat, annab see joonisel 3.10b näidatud omadused.

Selle ühe taseme ülesvõtmine ja kõvera nõlva ning sellest tulenevalt ettepoole kallutatud ristmiku tõttu tekitatud takistuse arvestamata jätmine viib joonisel 3.10c näidatud omadusteni.

Kõigi tulevaste uuringute jaoks, mida sellel veebisaidil arutatakse, kasutatakse kõigi transistori ahelate alalisvoolu hindamiste jaoks joonise 3.10c samaväärset kujundust. See tähendab, et alati, kui BJT on „juhtivas” olekus, arvestatakse baas-emitteri pinget järgmises võrrandis väljendatuna: VBE = 0,7 V (3,4).

Teisiti öeldes kiputakse VCB väärtuse muutuste mõju koos sisendomaduste kaldega tähelepanuta jätma, kui me üritame hinnata BJT konfiguratsioone viisil, mis võib aidata meil saada optimaalset lähendust tegelik vastus, kaasamata ennast liiga palju parameetriga, mis võib olla vähem oluline.

Joonis 3.10

Me kõik peaksime tegelikult põhjalikult hindama väidet, mis on väljendatud joonisel 3.10c ülaltoodud omadustes. Nad määratlevad, et kui transistor on sisse lülitatud või aktiivne, on baasilt emitterile liikuv pinge mis tahes emitterivoolu suuruse korral 0,7 V, mida reguleerib seotud välise vooluahel.

Täpsemalt öeldes saab kasutaja alaliseks konfiguratsiooniks oleva BJT-ahelaga mis tahes esialgse katsetamise jaoks nüüd kiiresti määratleda, et aluse ja emitteri vaheline pinge on 0,7 V, kui seade on aktiivses piirkonnas - seda võib pidada äärmiselt meie alalisvoolu analüüsi ülitähtis rida, mida arutatakse meie tulevastes artiklites.

Praktilise näite (3.1) lahendamine

Ülaltoodud jaotistes õppisime, mis on baasvoolu I vahelise suhte ühine alus C ja kiirgav vool I ON BJT kohta jaotises 3.4. Sellele artiklile viidates saame nüüd kujundada konfiguratsiooni, mis võimaldaks BJT-l võimendada voolu, nagu on kujutatud joonisel 3.12 allpool ühise alusega võimendi ahelat.

Kuid enne selle uurimist oleks meie jaoks oluline teada saada, mis on alfa (α).

Alfa (a)

Ühise baasi BJT konfiguratsioonis alalisvoolu režiimis enamuse kandjate mõju tõttu voolu I C ja mina ON moodustavad alfa-kogusega väljendatud seose ja esitatakse järgmiselt:

a alalisvool = Mina C / I ON -------------------- (3.5)

kus mina C ja mina ON on praegused tasemed tööpunkt . Kuigi ülaltoodud karakteristik tuvastab, et α = 1, võib reaalsetes seadmetes ja katsetes see kogus olla umbes 0,9 kuni 0,99 ja enamikul juhtudel läheneb see vahemiku maksimaalsele väärtusele.

Tulenevalt asjaolust, et siin on alfa määratletud enamuse kandjate jaoks, on Eq 3.2 mida olime õppinud eelmised peatükid nüüd saab kirjutada järgmiselt:

Viidates joonisel joonis 3.8 , kui ma ON = 0 mA, I C väärtus muutub järelikult = I CBO.

Kuid meie varasematest aruteludest teame, et I tase CBO on sageli minimaalne ja seetõttu muutub see graafikus 3.8 peaaegu tuvastamatuks.

Tähendab, alati, kui mina ON = 0 mA ülalnimetatud graafikul, I C muutub ka V jaoks 0 mA-ks CB väärtuste vahemik.

Kui arvestada vahelduvvoolu signaaliga, kus tööpunkt liigub üle iseloomuliku kõvera, võib vahelduvvoolu alfa kirjutada järgmiselt:

AC alfale on antud mõned ametlikud nimed, mis on: ühisbaas, võimendustegur, lühis. Nende nimede põhjused selguvad eelseisvates peatükkides, hinnates samal ajal BJT-de samaväärseid vooluringe.

Siinkohal võime leida, et ülaltoodud Eq 3.7 kinnitab, et kollektori voolu suhteliselt tagasihoidlik variatsioon jagatakse I tulemuse muutusega ON , samal ajal kui kollektor-baas on konstantsel suurusel.

Enamikus tingimustes on a ja ja a alalisvool on peaaegu võrdsed, võimaldades omavahel vahetada suurusjärke.

Ühise alusega võimendi

Põhipinge võimenduse ühise aluse konfiguratsioon.

Alalisvoolu kallutamist ülaltoodud joonisel ei näidata, kuna meie tegelik eesmärk on analüüsida ainult vahelduvvoolu vastust.

Nagu me varasematest postitustest teada saime ühise baasi konfiguratsioon , näib joonisel 3.7 näidatud sisendvoolutakistus üsna minimaalne ja varieerub tavaliselt vahemikus 10 kuni 100 oomi. Ehkki samas peatükis nägime ka joonisel 3.8, näeb ühisbaasi võrgu väljundtakistus märkimisväärselt kõrge, mis võib tavaliselt varieeruda vahemikus 50 k kuni 1 M oomi.

Need takistuste väärtuste erinevused tulenevad põhimõtteliselt sisendküljel (aluse ja emitteri vahel) ilmuvast ettepoole suunatud kallakust ja ristlõikest, mis ilmub väljundpoolele aluse ja kollektori vahel.

Rakendades sisendtakistuse jaoks tüüpilist väärtust, näiteks 20 oomi (nagu on toodud ülaltoodud joonisel) ja sisendpinge puhul 200 mV, saame hinnata võimenduse tase või vahemik väljundpoolel järgmise lahendatud näite kaudu:

Seega võib väljundis oleva pinge võimenduse leida järgmise võrrandi lahendamisega:

See on tüüpiline pingevõimenduse väärtus mis tahes ühisbaasilise BJT-ahela jaoks, mis võib varieeruda vahemikus 50 kuni 300. Sellise võrgu korral on voolu võimendus IC / IE alati väiksem kui 1, kuna IC = alfaIE ja alfa on alati väiksem kui 1.