Με απλούς όρους, η πόλωση σε BJTs μπορεί να οριστεί ως μια διαδικασία κατά την οποία ένα BJT ενεργοποιείται ή ενεργοποιείται με την εφαρμογή ενός μικρότερου μεγέθους DC είναι στα άκρα της βάσης / εκπομπού έτσι ώστε να είναι σε θέση να διεξάγει ένα σχετικά μεγαλύτερο μέγεθος DC κατά μήκος τους ακροδέκτες εκπομπών συλλεκτών.

Η λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ ή BJTs σε επίπεδα DC διέπεται από διάφορους παράγοντες, που περιλαμβάνουν ένα εύρος σημεία λειτουργίας πάνω από τα χαρακτηριστικά των συσκευών.

Στην ενότητα 4.2 που εξηγείται σε αυτό το άρθρο θα ελέγξουμε τις λεπτομέρειες σχετικά με αυτό το εύρος σημεία λειτουργίας για ενισχυτές BJT. Μόλις υπολογιστούν οι καθορισμένες προμήθειες DC, μπορεί να δημιουργηθεί σχεδιασμός κυκλώματος για τον προσδιορισμό του απαιτούμενου σημείου λειτουργίας.

Μια ποικιλία τέτοιων ρυθμίσεων εξετάζονται σε αυτό το άρθρο. Κάθε μοντέλο που συζητήθηκε θα προσδιορίσει επιπλέον τη σταθερότητα της προσέγγισης, που σημαίνει ακριβώς πόσο ευαίσθητο θα μπορούσε να είναι το σύστημα σε μια δεδομένη παράμετρο.

Αν και εξετάζονται πολλά δίκτυα σε αυτήν την ενότητα, έχουν μια θεμελιώδη ομοιότητα μεταξύ των αξιολογήσεων κάθε διαμόρφωσης, λόγω της ακόλουθης επαναλαμβανόμενης χρήσης της κρίσιμης θεμελιώδους σχέσης:

Στην πλειονότητα των περιπτώσεων, το τρέχον βασικό IB είναι η πρώτη ποσότητα που πρέπει να καθοριστεί. Μόλις αναγνωριστεί η IB, οι σχέσεις των Εξ. (4.1) μέσω (4.3) θα μπορούσε να εφαρμοστεί για την απόκτηση των υπόλοιπων ποσοτήτων.

“τι γίνεται σταδιακά στα ηλεκτρικά ”

Οι ομοιότητες στις αξιολογήσεις θα γίνουν γρήγορα εμφανείς καθώς προχωράμε στις επόμενες ενότητες.

Οι εξισώσεις για το IB είναι τόσο πανομοιότυπες για πολλά από τα σχέδια που ο ένας τύπος θα μπορούσε να προέλθει από τον άλλο απλώς αφαιρώντας ή εισάγοντας ένα στοιχείο ή δύο.

Ο κύριος στόχος αυτού του κεφαλαίου είναι να καθοριστεί ένας βαθμός κατανόησης του τρανζίστορ BJT που θα σας επέτρεπε να εφαρμόσετε μια ανάλυση DC για σχεδόν οποιοδήποτε κύκλωμα που έχει τον ενισχυτή BJT ως στοιχείο.

4.2 ΣΗΜΕΙΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Η λέξη προκατάληψη εμφανίζεται στον τίτλο αυτού του άρθρου είναι ένας σε βάθος όρος που σημαίνει την εφαρμογή τάσεων DC και για τον καθορισμό ενός σταθερού επιπέδου ρεύματος και τάσης σε BJTs.

Για ενισχυτές BJT το προκύπτον ρεύμα DC και η τάση δημιουργούν ένα σημείο λειτουργίας σχετικά με τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν την περιοχή που καθίσταται ιδανική για την απαιτούμενη ενίσχυση του εφαρμοζόμενου σήματος. Επειδή το σημείο λειτουργίας τυχαίνει να είναι ένα προκαθορισμένο σημείο στα χαρακτηριστικά, μπορεί επίσης να αναφέρεται ως ηρεμία (συντομογραφία ως σημείο Q).

Ο «ηρεμιστικός» εξ ορισμού σημαίνει σιωπή, ακινησία, καθιστική ζωή. Το σχήμα 4.1 δείχνει ένα τυπικό χαρακτηριστικό εξόδου ενός BJT που έχει 4 σημεία λειτουργίας . Το κύκλωμα πόλωσης θα μπορούσε να αναπτυχθεί για τη δημιουργία του BJT σε ένα από αυτά τα σημεία ή άλλα μέσα στην ενεργή περιοχή.

Οι μέγιστες βαθμολογίες επισημαίνονται στα χαρακτηριστικά του Σχ. 4.1 μέσω μιας οριζόντιας γραμμής για το υψηλότερο ρεύμα συλλέκτη ICmax και μια κάθετη γραμμή στην υψηλότερη τάση συλλέκτη-προς-εκπομπή VCEmax.

Ο μέγιστος περιορισμός ισχύος προσδιορίζεται από την καμπύλη PCmax στο ίδιο σχήμα. Στο κάτω άκρο του γραφήματος μπορούμε να δούμε την περιοχή αποκοπής, που προσδιορίζεται από IB ≤ 0μ, και την περιοχή κορεσμού, που προσδιορίζεται από VCE ≤ VCEsat.

Η μονάδα BJT θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι προκατειλημμένη εκτός αυτών των υποδεικνυόμενων μέγιστων ορίων, αλλά η συνέπεια αυτής της διαδικασίας θα είχε ως αποτέλεσμα σημαντική επιδείνωση της διάρκειας ζωής της συσκευής ή ολική καταστροφή της συσκευής.

Περιορίζοντας τις τιμές μεταξύ της υποδεικνυόμενης ενεργής περιοχής, μπορεί κανείς να διαλέξει μια ποικιλία περιοχές ή σημεία λειτουργίας . Το επιλεγμένο σημείο Q εξαρτάται συνήθως από την προβλεπόμενη προδιαγραφή του κυκλώματος.

Ωστόσο, μπορούμε σίγουρα να λάβουμε υπόψη μερικές διακρίσεις μεταξύ του αριθμού των σημείων που απεικονίζονται στο Σχ. 4.1 για να παρέχουμε μερικές θεμελιώδεις συστάσεις σχετικά με σημείο λειτουργίας , και επομένως, το κύκλωμα μεροληψίας.

Εάν δεν εφαρμοζόταν μεροληψία, η συσκευή θα παρέμενε αρχικά εντελώς απενεργοποιημένη, προκαλώντας ένα σημείο Q στο Α - δηλαδή, μηδενικό ρεύμα μέσω της συσκευής (και 0V απέναντί του). Επειδή είναι σημαντικό να μεροληπτεί ένα BJT για να του επιτρέψει να αντιδράσει για ολόκληρη την εμβέλεια ενός δεδομένου σήματος εισόδου, το σημείο Α μπορεί να μην φαίνεται κατάλληλο.

Για το σημείο Β, όταν ένα σήμα είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα, η συσκευή θα εμφανίσει μια διακύμανση του ρεύματος και της τάσης μέσω του σημείο λειτουργίας , επιτρέποντας στη συσκευή να ανταποκρίνεται (και ίσως να ενισχύει) τόσο τις θετικές όσο και τις αρνητικές εφαρμογές του σήματος εισόδου.

Όταν το σήμα εισόδου χρησιμοποιείται βέλτιστα, η τάση και το ρεύμα του BJT πιθανότατα θα αλλάξουν ..... ωστόσο μπορεί να μην είναι αρκετά επαρκή για να ενεργοποιήσει τη συσκευή σε διακοπή ή κορεσμό.

Το σημείο Γ μπορεί να βοηθήσει συγκεκριμένη θετική και αρνητική απόκλιση του σήματος εξόδου, αλλά το μέγεθος κορυφής προς κορυφή μπορεί να περιορίζεται στην εγγύτητα του VCE = 0V / IC = 0 mA.

Η εργασία στο σημείο Γ μπορεί επίσης να προκαλέσει λίγη ανησυχία όσον αφορά τις μη γραμμικότητες λόγω του γεγονότος ότι το χάσμα μεταξύ των καμπυλών IB θα μπορούσε να αλλάξει γρήγορα σε αυτήν τη συγκεκριμένη περιοχή.

Σε γενικές γραμμές, είναι πολύ καλύτερο να λειτουργεί η συσκευή στην οποία το κέρδος της συσκευής είναι μάλλον συνεπές (ή γραμμικό), για να διασφαλιστεί ότι η ενίσχυση στη συνολική ταλάντωση του σήματος εισόδου παραμένει ομοιόμορφη.

Το σημείο Β είναι μια περιοχή που εμφανίζει υψηλότερη γραμμική απόσταση και για το λόγο αυτό μεγαλύτερη γραμμική δραστηριότητα, όπως υποδεικνύεται στο σχήμα 4.1.

Το σημείο D δημιουργεί τη συσκευή σημείο λειτουργίας κοντά στα υψηλότερα επίπεδα τάσης και ισχύος. Η μεταβολή τάσης εξόδου στο θετικό όριο περιορίζεται επομένως όταν δεν υποτίθεται ότι πρέπει να ξεπεραστεί η μέγιστη τάση.

Το σημείο Β ως αποτέλεσμα φαίνεται το τέλειο σημείο λειτουργίας όσον αφορά το γραμμικό κέρδος και τις μεγαλύτερες δυνατές μεταβολές τάσης και ρεύματος.

Αυτό θα το περιγράψουμε στους ιδανικούς για ενισχυτές μικρού σήματος (Κεφάλαιο 8), ωστόσο, όχι πάντα για ενισχυτές ισχύος, .... θα το συζητήσουμε αργότερα.

Μέσα σε αυτήν τη συζήτηση, θα επικεντρωθώ κυρίως στην πόλωση του τρανζίστορ όσον αφορά τη λειτουργία ενίσχυσης μικρού σήματος.

Υπάρχει ένας άλλος εξαιρετικά κρίσιμος παράγοντας που πρέπει να εξεταστεί. Έχοντας προσδιορίσει και μεροληπτεί το BJT με ένα ιδανικό σημείο λειτουργίας , θα πρέπει επίσης να αξιολογηθούν τα αποτελέσματα της θερμοκρασίας.

Το εύρος θερμότητας θα προκαλέσει την απόκλιση των ορίων της συσκευής όπως το κέρδος του τρανζίστορ (ac) και το ρεύμα διαρροής τρανζίστορ (ICEO). Αυξημένα εύρη θερμοκρασίας θα προκαλέσουν μεγαλύτερα ρεύματα διαρροής στο BJT, και έτσι θα τροποποιήσουν τις προδιαγραφές λειτουργίας που καθορίζονται από το δίκτυο πόλωσης.

Αυτό συνεπάγεται ότι το μοτίβο δικτύου πρέπει επίσης να διευκολύνει ένα επίπεδο σταθερότητας θερμοκρασίας για να διασφαλίσει ότι οι επιπτώσεις των μεταβολών θερμοκρασίας είναι με ελάχιστες αλλαγές στο σημείο λειτουργίας . Αυτή η συντήρηση του σημείου λειτουργίας θα μπορούσε να καθοριστεί με έναν παράγοντα σταθερότητας, S, που σημαίνει το επίπεδο αποκλίσεων στο σημείο λειτουργίας που προκαλείται από μια αλλαγή θερμοκρασίας.

Συνιστάται ένα βέλτιστα σταθεροποιημένο κύκλωμα, και το σταθερό χαρακτηριστικό πολλών βασικών κυκλωμάτων μεροληψίας θα αξιολογηθεί εδώ. Προκειμένου το BJT να είναι προκατειλημμένο εντός γραμμικής ή πραγματικής περιοχής λειτουργίας, πρέπει να πληρούνται τα παρακάτω σημεία:

1. Η διασταύρωση βάσης-πομπού πρέπει να είναι μεροληπτική προς τα εμπρός (η τάση της περιοχής p είναι πολύ θετική), επιτρέποντας την τάση προς τα εμπρός πόλωσης από περίπου 0,6 έως 0,7 V.

2. Η διασταύρωση βάσης-συλλέκτη πρέπει να είναι αντίστροφη προκατάληψη (η περιοχή n είναι πολύ θετική), με την τάση αντίστροφης πόλωσης να παραμένει σε κάποια τιμή εντός των μέγιστων ορίων του BJT.

[Θυμηθείτε ότι για την μεροληψία προς τα εμπρός η τάση κατά μήκος της διασταύρωσης p-n θα είναι Π - θετικό, και για αντίστροφη προκατάληψη αντιστρέφεται έχοντας ν -θετικός. Αυτή η εστίαση στο πρώτο γράμμα θα σας δώσει έναν τρόπο να θυμάστε εύκολα την ουσιαστική πολικότητα τάσης.]

Η λειτουργία στις αποκοπές, τον κορεσμό και τις γραμμικές περιοχές του χαρακτηριστικού BJT παρουσιάζονται συνήθως όπως εξηγείται παρακάτω:

1. Λειτουργία γραμμικής περιοχής:

Η διασταύρωση βάσης-πομπού προς τα εμπρός προκαλείται

“πώς να κάνετε δωρεάν ενέργεια 220v ”

Βάση συλλέκτη βάσης αντίστροφη μεροληψία

2. Λειτουργία περιοχής αποκοπής:

Διασταύρωση βάσης-εκπομπής αντίστροφης μεροληψίας

3. Λειτουργία περιοχής κορεσμού:

Η διασταύρωση βάσης-πομπού προς τα εμπρός προκαλείται

Βάση συλλέκτη βάσης προς τα εμπρός προς τα εμπρός

4.3 ΚΥΚΛΩΜΑ ΣΤΑΘΕΡΟ BIAS

Το κύκλωμα σταθερής προκατάληψης του Σχ. 4.2 έχει σχεδιαστεί με μια αρκετά απλή και απλή επισκόπηση της ανάλυσης πόλωσης τρανζίστορ dc.

Παρόλο που το δίκτυο εφαρμόζει ένα τρανζίστορ NPN, οι τύποι και οι υπολογισμοί θα μπορούσαν να λειτουργήσουν εξίσου αποτελεσματικά με μια ρύθμιση τρανζίστορ PNP απλώς επαναδιαμορφώνοντας τις τρέχουσες διαδρομές ροής και τις πολικότητες τάσης.

Οι τρέχουσες κατευθύνσεις του Σχ. 4.2 είναι οι γνήσιες τρέχουσες κατευθύνσεις και οι τάσεις αναγνωρίζονται από τους καθολικούς σχολιασμούς διπλής συνδρομής.

Για την ανάλυση dc ο σχεδιασμός μπορεί να διαχωριστεί από τα αναφερόμενα επίπεδα AC απλώς αλλάζοντας τους πυκνωτές με ισοδύναμο ανοιχτού κυκλώματος.

Επιπλέον, η τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος VCC θα μπορούσε να χωριστεί σε δύο ξεχωριστές προμήθειες (μόνο για τη διεξαγωγή της αξιολόγησης) όπως αποδεικνύεται στο Σχήμα 4.3 μόνο για να επιτρέψει τη διάσπαση των κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου.

Αυτό που κάνει είναι να ελαχιστοποιήσει τη σύνδεση μεταξύ των δύο με το βασικό ρεύμα IB. Το χωρισμό είναι αναμφισβήτητα νόμιμο, όπως φαίνεται στο Σχ. 4.3 όπου το VCC συνδέεται κατ 'ευθείαν στα RB και RC όπως στο Σχ. 4.2.

Προώθηση μεροληψίας βάσης – εκπομπού

Ας αναλύσουμε πρώτα τον βρόχο κυκλώματος εκπομπού βάσης που φαίνεται παραπάνω στο Σχ. 4.4. Εάν εφαρμόσουμε την εξίσωση τάσης του Kirchhoff στην δεξιόστροφη κατεύθυνση του βρόχου, προκύπτουμε την ακόλουθη εξίσωση:

Μπορούμε να δούμε ότι η πολικότητα της τάσης πέφτει κατά μήκος του RB όπως καθορίζεται μέσω της κατεύθυνσης του τρέχοντος IB. Η επίλυση της εξίσωσης για το τρέχον IB μας παρέχει το ακόλουθο αποτέλεσμα:

Εξίσωση (4.4)

Η εξίσωση (4.4) είναι σίγουρα μια εξίσωση που μπορεί εύκολα να απομνημονευθεί, απλά θυμόμαστε ότι το ρεύμα βάσης εδώ γίνεται το ρεύμα που διέρχεται από το RB και εφαρμόζοντας το νόμο του Ohm σύμφωνα με το οποίο το ρεύμα είναι ίσο με την τάση σε RB που διαιρείται με την αντίσταση RB .

Η τάση απέναντι στο RB είναι η εφαρμοζόμενη τάση VCC στο ένα άκρο μείον την πτώση στη διασταύρωση βάσης προς εκπομπή (VBE).
Επίσης, λόγω του γεγονότος ότι η τροφοδοσία VCC και η τάση εκπομπού βάσης VBE είναι σταθερές ποσότητες, η επιλογή του αντιστάτη RB στη βάση καθορίζει την ποσότητα ρεύματος βάσης για το επίπεδο μεταγωγής.

Συλλέκτης - Βρόχος εκπομπής

Το σχήμα 4.5 δείχνει το στάδιο του κυκλώματος εκπομπής συλλεκτών, όπου παρουσιάστηκε η κατεύθυνση του τρέχοντος IC και η αντίστοιχη πολικότητα σε όλο το RC.
Η τιμή του ρεύματος συλλέκτη μπορεί να φανεί ότι σχετίζεται άμεσα με την IB μέσω της εξίσωσης:

Εξίσωση (4.5)

Ίσως σας ενδιαφέρει να δείτε ότι, δεδομένου ότι το ρεύμα βάσης εξαρτάται από τις ποσότητες του RB, και το IC συνδέεται με το IB μέσω ενός σταθερού β, το μέγεθος του IC δεν είναι συνάρτηση του RC αντίστασης.

Η προσαρμογή του RC σε κάποια άλλη τιμή δεν θα έχει καμία επίδραση στο επίπεδο του IB ή ακόμη και του IC, για όσο διάστημα διατηρείται η ενεργή περιοχή του BJT.
Τούτου λεχθέντος, θα διαπιστώσετε ότι το μέγεθος του VCE καθορίζεται από το επίπεδο RC, και αυτό μπορεί να είναι ένα κρίσιμο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη.

Εάν χρησιμοποιούμε τον νόμο τάσης του Kirchhoff κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού κατά μήκος του κλειστού βρόχου που φαίνεται στο σχήμα 4.5, παράγει τις ακόλουθες δύο εξισώσεις:

Εξίσωση (4.6)

Αυτό υποδηλώνει ότι η τάση απέναντι στον εκπομπό συλλογής του BJT εντός ενός σταθερού κυκλώματος προκατάληψης είναι η τάση τροφοδοσίας ισοδύναμη με την πτώση που σχηματίζεται στο RC
Για να ρίξετε μια γρήγορη ματιά στη σημείωση μιας και διπλής συνδρομής, θυμηθείτε ότι:

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

όπου το VCE δηλώνει την τάση που ρέει από τον συλλέκτη στον πομπό, VC και VE είναι οι τάσεις που περνούν από τον συλλέκτη και τον πομπό προς τη γείωση αντίστοιχα. Αλλά εδώ, δεδομένου ότι VE = 0 V, έχουμε

VCE = VC -------- (4.8)
Επίσης επειδή έχουμε,
VBE = VB - ΚΑΙ -------- (4.9)
και επειδή VE = 0, έχουμε τελικά:
VBE = VB -------- (4.10)

Θυμηθείτε τα ακόλουθα σημεία:

Κατά τη μέτρηση των επιπέδων τάσης όπως το VCE, βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει τον κόκκινο καθετήρα του βολτόμετρου στον πείρο συλλέκτη και τον μαύρο αισθητήρα στον πείρο του πομπού, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

“πώς λειτουργεί η πλοήγηση gps ”

Το VC υποδηλώνει την τάση που περνά από τον συλλέκτη στη γείωση και η διαδικασία μέτρησης είναι επίσης όπως δίνεται στο ακόλουθο σχήμα.

Στην παρούσα περίπτωση και οι δύο παραπάνω ενδείξεις θα είναι παρόμοιες, αλλά για διαφορετικά δίκτυα κυκλωμάτων θα μπορούσε να εμφανίσει διαφορετικά αποτελέσματα.

Αυτό σημαίνει ότι αυτή η διαφορά στις μετρήσεις μεταξύ των δύο μετρήσεων θα μπορούσε να αποδειχθεί κρίσιμη κατά τη διάγνωση ενός πιθανού σφάλματος σε ένα δίκτυο BJT.