Κύκλωμα προκατάληψης BJT με σταθεροποιητή Emitter

Μια διαμόρφωση στην οποία ένα διπολικό τρανζίστορ διακλάδωσης ή ένα BJT ενισχύεται με μια αντίσταση εκπομπού για την ενίσχυση της σταθερότητάς του σε σχέση με τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες περιβάλλοντος, ονομάζεται κύκλωμα μεροληψίας σταθεροποιημένου εκπομπό για BJT.

Έχουμε ήδη μελετήσει τι είναι Πόλωση DC σε τρανζίστορ , τώρα ας προχωρήσουμε και να μάθουμε πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια αντίσταση εκπομπής για τη βελτίωση της σταθερότητας ενός δικτύου προκατάληψης BJT DC.

Εφαρμογή του σταθεροποιημένου κυκλώματος προκατάληψης Emitter

Η συμπερίληψη της αντίστασης εκπομπού στην προκατάληψη dc του BJT παρέχει ανώτερη σταθερότητα, πράγμα που σημαίνει ότι τα ρεύματα και οι τάσεις πόλωσης DC συνεχίζουν να είναι πιο κοντά στο σημείο που είχαν καθοριστεί από το κύκλωμα λαμβάνοντας υπόψη εξωτερικές παραμέτρους, όπως διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και τρανζίστορ beta (κέρδος),

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα δίκτυο πόλωσης DC τρανζίστορ που έχει μια αντίσταση πομπού για την επιβολή μιας σταθεροποιημένης πόλωσης πόλωσης στην υπάρχουσα διαμόρφωση σταθερής πόλωσης του BJT.

Σχήμα 4.17 BJT Bias Circuit with Emitter Resistor

Στις συζητήσεις μας θα ξεκινήσουμε την ανάλυσή μας για το σχεδιασμό, ελέγχοντας πρώτα το βρόχο γύρω από την περιοχή εκπομπής βάσης του κυκλώματος και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήσουμε τα αποτελέσματα για περαιτέρω διερεύνηση του βρόχου γύρω από την πλευρά συλλεκτών-εκπομπών του κυκλώματος.

Βρόχος εκπομπής βάσης

Μπορούμε να ξαναγράψουμε τον παραπάνω βρόχο εκπομπού βάσης με τον τρόπο που φαίνεται παρακάτω στο Σχήμα 4.18, και αν το εφαρμόσουμε Ο νόμος περί τάσης του Kirchhoff σε αυτόν τον βρόχο προς τα δεξιά, μας βοηθά να πάρουμε την ακόλουθη εξίσωση:

+ Vcc = IBRB - VBE - IERE = 0 ------- (4.15)

Από τις προηγούμενες συζητήσεις μας γνωρίζουμε ότι: IE = (β + 1) σι ------- (4.16)

Η αντικατάσταση της τιμής του IE στο Εξ. (4.15) παρέχει το ακόλουθο αποτέλεσμα:

Vcc = IBRB - VBE - (β + 1) IBRE = 0

Η τοποθέτηση των όρων στις αντίστοιχες ομάδες αποφέρει τα εξής:

Εάν θυμάστε από τα προηγούμενα κεφάλαιά μας, η εξίσωση σταθερής προκατάληψης προέκυψε με την ακόλουθη μορφή:

Εάν συγκρίνουμε αυτήν την εξίσωση σταθερής προκατάληψης με την εξίσωση (4.17), βρίσκουμε τη μόνη διαφορά μεταξύ των δύο εξισώσεων για την τρέχουσα IB είναι ο όρος (β+1)RE.

Όταν η εξίσωση 4.17 χρησιμοποιείται για τη σχεδίαση μιας διαμόρφωσης βασισμένης σε σειρά, μπορούμε να εξαγάγουμε ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα, το οποίο στην πραγματικότητα είναι παρόμοιο με την εξίσωση 4.17.

Πάρτε το παράδειγμα του ακόλουθου δικτύου στο Σχ. 4.19:

Εάν λύσουμε το σύστημα για το τρέχον IB, έχει ως αποτέλεσμα την ίδια εξίσωση που λαμβάνεται στην Εξ. 4.17. Παρατηρήστε ότι εκτός από την τάση από τη βάση στον πομπό VBE, η αντίσταση RE θα μπορούσε να φανεί να εμφανίζεται ξανά στην είσοδο του κυκλώματος βάσης κατά ένα επίπεδο (β+1).

Δηλαδή, η αντίσταση εκπομπής που αποτελεί μέρος του βρόχου συλλέκτη-εκπομπής εμφανίζεται ως (β+1)RE στο βρόχο εκπομπής βάσης.

Υποθέτοντας ότι το β θα μπορούσε να είναι κυρίως πάνω από 50 για τα περισσότερα BJTs, η αντίσταση στον πομπό των τρανζίστορ θα μπορούσε να είναι σημαντικά μεγαλύτερη στο κύκλωμα βάσης. Ως εκ τούτου, είμαστε σε θέση να αντλήσουμε την ακόλουθη γενική εξίσωση για το Σχ.4.20:

Ri = (β+1)RE ------ (4.18)

Θα βρείτε αυτήν την εξίσωση αρκετά βολική, ενώ θα λύσετε πολλά μελλοντικά δίκτυα. Στην πραγματικότητα, αυτή η εξίσωση διευκολύνει την απομνημόνευση της εξίσωσης 4.17 με ευκολότερο τρόπο.

Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, γνωρίζουμε ότι το ρεύμα μέσω ενός δικτύου είναι η τάση διαιρεμένη με την αντίσταση του κυκλώματος.
Η τάση για σχεδιασμό βασικής εκπομπής είναι = Vcc - VBE

Οι αντιστάσεις που φαίνονται στο 4.17 είναι RB + RE , που αντικατοπτρίζεται ως (β+1), και το αποτέλεσμα είναι αυτό που έχουμε στην Εξ. 4.17.

Συλλέκτης - Βρόχος εκπομπής

Το παραπάνω σχήμα δείχνει το βρόχο συλλεκτών-εκπομπών, εφαρμόζοντας Ο νόμος του Κίρχοφ στον υποδεικνυόμενο βρόχο προς τα δεξιά, λαμβάνουμε την ακόλουθη εξίσωση:

+ ΧΡΗΣΗ + ΕΙΣΑΙ + ICRC - VCC = 0

Επίλυση ενός πρακτικού παραδείγματος για ένα κύκλωμα μεροληψίας σταθεροποιημένου πομπού όπως δίνεται παρακάτω:



Για το δίκτυο πόλωσης πομπού όπως δίνεται στο παραπάνω σχήμα 4.22, αξιολογήστε τα εξής:

1. ΙΒ
2. IC
3. ΕΙΣΑΙ
4. Ε
5. ΚΑΙ
6. ΚΑΙ ΤΑ ΛΟΙΠΑ
7. VBC

Προσδιορισμός του επιπέδου κορεσμού

Το μέγιστο ρεύμα συλλέκτη που γίνεται συλλέκτης επίπεδο κορεσμού για ένα δίκτυο προκατάληψης πομπού θα μπορούσε να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ίδια στρατηγική που είχε εφαρμοστεί για μας νωρίτερα σταθερό κύκλωμα μεροληψίας .

Μπορεί να εφαρμοστεί δημιουργώντας ένα βραχυκύκλωμα κατά μήκος των αγωγών συλλέκτη και εκπομπής του BJT, όπως υποδεικνύεται στο παραπάνω διάγραμμα 4.23, και στη συνέχεια μπορούμε να αξιολογήσουμε το προκύπτον ρεύμα συλλέκτη χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Παράδειγμα προβλήματος για την επίλυση του ρεύματος κορεσμού σε ένα σταθεροποιημένο κύκλωμα BJT πομπού:

Ανάλυση γραμμής φόρτωσης

Η ανάλυση γραμμής φόρτωσης του κυκλώματος BJT πόλωσης πομπού είναι αρκετά παρόμοια με τη διαμόρφωση σταθερής προκατάληψης που συζητήθηκε προηγουμένως.

Η μόνη διαφορά είναι το επίπεδο του IB [όπως προκύπτει από την Εξ. (4.17)] καθορίζει το επίπεδο του IB στα χαρακτηριστικά όπως φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα 4.24 (υποδεικνύεται ως IBQ).