Pingejaguri eelarvamused BJT-ahelates - suurem stabiilsus ilma beetafaktorita

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Bipolaarse transistori klemmide kallutamist optimaalse jõudluse ja lülitusvastuse tagamiseks arvutatud takisti jagurvõrgu abil nimetatakse pingejaguri kallutamiseks.

Aastal eelmised eelarvamuste kujundused et õppisime kallutatud voolu I CQ ja pinge V CEQ olid BJT praeguse võimenduse (β) funktsioon.



Kuid kuna me teame, et β võib olla temperatuuri muutuste suhtes haavatav, eriti ränitransistoride puhul, samuti ei ole beeta tegelikku väärtust sageli õigesti kindlaks tehtud, võib BJT-ahelas olla soovitatav välja töötada pingejaguri eelarvamus, mis võib olla väiksem temperatuuridele kalduv või lihtsalt sõltumatu BJT beetaversioonist endast.

pingejaguri konfiguratsioon BJT-s

Üheks selliseks kavandiks võib pidada joonisel 4.25 toodud pingejaguri eelarvamuste paigutust.



Kui uuritakse koos täpne alus vastuvõtlikkus beeta variatsioonidele tundub tõesti tagasihoidlik. Kui vooluahela muutujad on asjakohaselt välja töötatud, siis I tasemed CQ ja V CEQ võiks olla beetaversioonist praktiliselt täiesti sõltumatu.

Pidage varasematest selgitustest meeles, et Q-punkti iseloomustatakse fikseeritud ICQ ja VCEQ tasemega, nagu on näidatud joonisel 4.26.

I aste BQ võib muutuda sõltuvalt beeta variatsioonidest, kuid I poolt määratletud omaduste ümber olev tööpunkt CQ ja V CEQ võivad hõlpsalt muutumatuks jääda, kui rakendatakse asjakohaseid vooluringi juhiseid.

Nagu eespool mainitud, leiate paar lähenemisviisi, mida saab kasutada pingejaguri seadistamise uurimiseks.

Selle vooluringi konkreetsete nimede valimise põhjus ilmneb meie analüüsi käigus ja seda arutatakse tulevastes postitustes.

Kõige esimene on täpne tehnika mida saab teostada mis tahes pingejaguri seadistamisel.

Teist nimetatakse ligikaudne meetod, ja selle rakendamine muutub teostatavaks, kui teatud tegurid on täidetud. The ligikaudne lähenemine võimaldab märksa otsesemat analüüsi minimaalse pingutuse ja ajakuluga.

Lisaks võib see olla väga kasulik „disainirežiimi” jaoks, millest räägime hilisemates jaotistes.
Üldiselt, kuna 'ligikaudne lähenemine' võiks töötada enamiku tingimustega ja seetõttu tuleb neid hinnata sama tähelepanelikult kui 'täpne meetod'.

Täpne analüüs

Õppime, kuidas meetod täpne analüüs saab rakendada järgmise selgitusega

Viidates järgmisele joonisele, võiks võrgu sisendpoole alalisvoolu analüüsi jaoks taasesitada, nagu on kujutatud joonisel 4.27.

The Thévenini ekvivalent BJT-aluse B vasakul küljel asuva disainivõrgu saab seejärel kindlaks määrata allpool illustreeritud viisil:

Thévenini ekvivalent BJT pingejaguri võrgus

RTh : Sisendi toitepunktid asendatakse samaväärse lühisega, nagu on näidatud allpool joonisel 4.28.



ETh: Toitepinge allikas V DC rakendatakse vooluringile tagasi ja allpool joonisel 4.29 näidatud avatud vooluahelaga Thévenini pinget hinnatakse järgmiselt:

Pingejaguri reegli rakendamisel jõuame järgmise võrrandini:

Järgmisena hindame Thévenini kujunduse taastootmist, nagu on illustreeritud joonisel 4.30, I BQ rakendades kõigepealt Kirchhoffi pingeseadust silmuse päripäeva:

ETh - IBRTh - VBE - IERE = 0

Nagu me teame IE = (β + 1) B Selle asendamine ülaltoodud silmusesse ja I lahendamine B annab:

Võrrand. 4.30

Esmapilgul võite tunda Eq. (4.30) näeb välja üsna erinev teistest seni välja töötatud võrranditest, kuid lähemal vaatlusel selgub, et lugeja on lihtsalt kahe voldi taseme erinevus, samas kui nimetaja on baastakistuse + emittertakisti tulemus, mis kajastub kõrval (β + 1) ja on kahtlemata väga sarnane ekvivalendiga. (4.17) ( Aluse emitteri aas )

Kui IB on arvutatud ülaltoodud võrrandi abil, saab ülejäänud suurused projektis identifitseerida sama meetodiga, nagu me tegime emitter-bias võrgu jaoks, nagu allpool näidatud:

Võrrand (4.31)

Praktilise näite (4.7) lahendamine
Arvutage alalisvoolu eelarvepinge V SEE ja praegune I C allpool näidatud pingejaguri võrgus Joonis 4.31

Joonis 4.31 Beeta-stabiliseeritud vooluring näites 4.7.

Ligikaudne analüüs

Ülaltoodud jaotises õppisime 'täpset meetodit', siin käsitleme 'ligikaudset meetodit' BJT-ahela pingejaoturi analüüsimiseks.

Saame joonistada BJT-põhise pingejaguri võrgu sisendjärgu, nagu on näidatud allpool joonisel 4.32.

Takistust Ri võib pidada vooluahela alus- ja maandusjoone vahelise takistuse ekvivalendiks ning RE-d emitteri ja maanduse vaheliseks takistiks.

Meie varasematest aruteludest [Eq. (4.18)] me teame, et BJT aluse / emitteri vahel reprodutseeritud või peegeldatud takistus on selgitatud võrrandiga Ri = (β + 1) RE.

Kui arvestada olukorda, kus Ri on oluliselt suurem kui takistus R2, on tulemuseks IB suhteliselt väiksem kui I2 (pidage meeles, et vool üritab alati leida ja liikuda minimaalse takistuse suunas) ja seega muutub I2 ligikaudu võrdseks I1-ga.

Arvestades, et IB ligikaudne väärtus on I1 või I2 suhtes sisuliselt null, siis võiks I1 = I2, R1 ja R2 pidada seeriaelementideks.

Joonis 4.32 Osalise kallutamise ahel ligikaudse baaspinge V arvutamiseks B .

R2 pinget, mis algselt oleks baaspinge, saaks hinnata, nagu allpool näidatud, rakendades pingejaguri reeglite võrku:

Nüüd sellest ajast Ri = (β + 1) RE ≅ b RE, tingimus, mis kinnitab, kas ligikaudse meetodi teostamine on teostatav või mitte, otsustatakse võrrandiga:

Lihtsamalt öeldes, kui väärtus RE korrutab β väärtuse, ei ole väiksem kui 10 korda suurem kui R2 väärtus, võib lubada ligikaudse analüüsi rakendamine optimaalse täpsusega

Pärast VB hindamist saab VE suuruse määrata võrrandiga:

emitteri voolu saab arvutada järgmise valemi abil:


Pinge kollektorist emitterini saab tuvastada järgmise valemi abil:

VCE = VCC - ICRC - IERE

Sellest ajast alates IE ≅ IC, jõuame järgmise võrrandini:

Tuleb märkida, et arvutuste jadas, mille tegime võrrandist. (4.33) võrdsusega (4.37) ,, elemendil β pole kusagil kohal ja IB pole arvutatud.

See tähendab, et Q-punkt (nagu on kindlaks määranud I CQ ja V CEQ ) selle tulemusena ei sõltu β väärtusest
Praktiline näide (4.8):

Rakendame analüüsi oma varasemale Joonis 4.31 , kasutades ligikaudset lähenemist, ja võrrelge lahendusi ICQ ja VCEQ jaoks.

Siin täheldame, et VB tase on identne ETh tasemega, nagu on hinnatud meie eelmises näites 4.7. See tähendab põhimõtteliselt seda, et ligikaudse analüüsi ja täpse analüüsi erinevust mõjutab RTh, mis vastutab ETh ja VB eraldamise eest täpses analüüsis.

Edasi liikudes

Järgmine näide 4.9

Teostame näite 4.7 täpse analüüsi, kui β on vähenenud 70-ni, ja selgitame välja ICQ ja VCEQ lahuste erinevuse.

Lahendus
Seda näidet ei tohi võtta võrdluseks täpse ja ligikaudse strateegia vahel, vaid ainult selleks, et testida Q-punkti liikumise astet juhul, kui β suurust vähendatakse 50%. RTh ja ETh on antud samadena:

Tulemuste paigutamine tabelina annab meile järgmise:


Ülaltoodud tabelist saame selgelt välja selgitada, et vooluring ei reageeri suhteliselt β taseme muutumisele. Hoolimata asjaolust, et β suurust on oluliselt vähendatud 50% võrra, väärtuselt 140 väärtusele 70, ehkki ICQ ja VCEQ väärtused on põhimõtteliselt samad.

Järgmine näide 4.10

Hinnake I tasemeid CQ ja V CEQ pingejaguri võrgu jaoks, nagu on näidatud joonisel 4.33, rakendades täpne ja ligikaudne lähenemisviise ja võrrelda saadud lahendusi.

Hinnake pingejaguri võrgu ICQ ja VCEQ tasemeid

Praeguses stsenaariumis vastavad tingimused, mis on toodud (4.33) ei pruugi olla täidetud, kuid vastused võivad aidata meil lahenduse erinevust tuvastada ekvivalendi tingimustega. (4.33) ei võeta arvesse.
Joonis 4.33 Pingejagur võrk näite 4.10 jaoks.

Pinge jagaja Lahendus täpse analüüsi abil

Täpse analüüsi abil lahendamine:

Ligikaudse analüüsi abil lahendamine:


Ülaltoodud hinnangute põhjal näeme erinevust täpse ja ligikaudse meetodi abil saavutatud tulemuste vahel.

Tulemused näitavad, et mina CQ on ligikaudse meetodi korral umbes 30% kõrgem, samas kui V CEQ on 10% madalam. Kuigi tulemused pole päris identsed, ei ole tulemused ka üksteisest liiga laiad, arvestades asjaolu, et βRE on vaid 3 korda suurem kui R2.

Ütles, et oma tulevase analüüsi jaoks toetume valdavalt ekvivalendile. (4.33), et tagada nende kahe analüüsi maksimaalne sarnasus.




Eelmine: Emitteriga stabiliseeritud BJT eelarvamuste ahel Järgmine: Bipolaarse ristmiku transistor (BJT) - ehitus- ja operatsiooniandmed