Zajednički tranzistor
Zajednički Kolektorski tranzistor
Uobičajeni tranzistor odašiljača
Bipolarni sklopovi tranzistora
Izvor signala povezan je između baze i emitera tranzistora spojenih u skladu sa shemom s zajedničkim emiterom, a opterećenje je povezano s kolektorom. Stubovi istih znakova izvora napajanja povezani su s emiterom tranzistora. Ulazna struja kaskade je osnovna struja tranzistora, a izlazna struja struja kolektora. Ovo je prikazano na slici 20, na primjer, uključivanje bipolarnog p-n-p tranzistora u električni krug.
Slika 20 - Krug s uobičajenim emiterskim tranzistorom p-n-p
U praksi to koštaju jedan izvor napajanja, a ne dva. Smjer struje struje na stezaljkama tranzistora dat je na slici. Uključivanje n-p-n tranzistora potpuno je isto kao i uključivanje p-n-p tranzistora, ali u tom ćete slučaju morati promijeniti polaritet oba napajanja.
Slika 21 - Krug s zajedničkim emiterskim tranzistorom n-p-n
Dobitak kaskade jednak je omjeru struje kolektora prema osnovnoj struji i obično može doseći od desetaka do nekoliko stotina. Tranzistor uključen u krug sa zajedničkim emiterom može teoretski dati maksimalan pojačani signal u odnosu na ostale mogućnosti uključivanja tranzistora. Ulazni otpor kaskade koja se razmatra, jednak omjeru napona emiter-baze prema osnovnoj struji, kreće se od stotina do tisuća ohma. To je manje od kaskade s tranzistorima povezanim u skladu sa zajedničkim sklopom kolektora. Izlazni signal kaskade sa zajedničkim emiterom ima fazni pomak od 180 ° u odnosu na ulazni signal. Fluktuacije temperature imaju značajan utjecaj na režim rada tranzistora, koji je uključen u skladu s uobičajenim krugom emitera, pa je potrebno koristiti posebne krugove za stabilizaciju temperature. Zbog činjenice da je otpor kolektorskog spoja tranzistora u razmatranoj kaskadi veći nego u kaskadi sa zajedničkom bazom, potrebno je više vremena za rekombinaciju nosača naboja, pa, stoga, kaskada sa zajedničkim emiterom ima najgoru karakteristiku frekvencije.
Na emiter tranzistora priključuje se opterećenje, povezano prema shemi sa zajedničkim kolektorom, a ulazni signal se dovodi u bazu. Ulazna struja kaskade je osnovna struja tranzistora, a izlazna struja emitirajuća struja. To je prikazano na slici 22, koja prikazuje priključni krug bipolarnog p-n-p tranzistora.
Slika 22. - Krug s zajedničkim kolektorskim tranzistorima p-n-p
Izlazni signal uklanja se sa otpornika opterećenja koji je serijski povezan s izlazom odašiljača. Ulaz kaskade ima veliki otpor, obično od desetina megaohma do nekoliko megaohma zbog činjenice da je spojni spoj tranzistora zaključan. A izlazni otpor kaskade je, naprotiv, mali, što omogućava upotrebu takvih kaskada da se prethodna kaskada uskladi s opterećenjem. Kaskada s tranzistorima povezanim u skladu s uobičajenim sklopom kolektora ne pojačava napon, ali pojačava struju (obično 10 ... 100 puta). Faza ulaznog napona signala dostavljanog kaskadi podudara se s fazom izlaznog napona, tj. njegova inverzija je izostala. Zbog očuvanja faze ulaznog i izlaznog signala kaskada sa zajedničkim kolektorom ima drugo ime - sljedbenik odašiljača. Temperaturna i frekvencijska svojstva sljedbenika odašiljača lošija su od kaskade u kojoj je tranzistor spojen u krugu s zajedničkom bazom.
Slika 23 - Krug s zajedničkim baznim tranzistorima p-n-p
U kaskadi, sastavljenoj prema shemi sa zajedničkom bazom, napon ulaznog signala se napaja između emitora i baze tranzistora, a izlazni napon uklanja se sa terminala na bazi kolektora. Uključivanje tranzistorske p-n-p strukture prema shemi sa zajedničkom bazom prikazano je na slici 23.
U tom je slučaju spoj emiter komponente otvoren, a njegova vodljivost je visoka. Ulazna impedancija kaskade je mala i obično se kreće od jedinica do stotina oma, što se pripisuje nedostatku opisanog uključivanja tranzistora. Uz to, za funkcioniranje kaskade s tranzistorima povezanim u shemi s zajedničkom bazom, potrebna su dva odvojena izvora napajanja, a trenutni dobitak kaskade je manji od jedinstva. Pojačanje naponske kaskade često doseže od desetaka do nekoliko stotina puta.
Prednosti uključuju mogućnost upravljanja kaskadom na znatno višoj frekvenciji u odnosu na ostale dvije opcije za uključivanje tranzistora, te slab učinak na rad kaskade fluktuacija temperature. Zato se kaskade sa tranzistorima povezanim u šemi s zajedničkom bazom često koriste za pojačavanje visokofrekventnih signala.
Fototransistor je tranzistor osjetljiv na svjetlosni tok koji ga ozrači. Uobičajeno, diskretni fototransistor sličan je po dizajnu diskretnom tranzistoru, s tom razlikom da u zapečaćenom slučaju fototransistatora postoji prozor, na primjer, napravljen od stakla ili prozirne posebne plastike, kroz koji zračenje ulazi u baznu regiju fototransistora. Uključivanje fototransistora u električni krug je takvo da je na emiter povezan pozitivni pol vanjskog izvora napajanja, otpornik opterećenja na kolektor, koji je zauzvrat povezan s negativnim polom izvora napajanja. Kada je bazna regija ozračena, nastaju nosači naboja. Najveća koncentracija glavnih nosača naboja bit će u bazi, što će dovesti do otvaranja fototransistora, a manjinski nosači naboja migrirat će se do kolektora. Stoga zračenje fototransistora dovodi do povećanja struje njegovog kolektora. Što je osvjetljenje bazne površine veće, to će značajnija postati i struja kolektora fototransistora. Dakle, fototransistor se može kontrolirati i kao konvencionalni bipolarni tranzistor, mijenjajući baznu struju, i kao fotoosjetljivi uređaj. Važni parametri fototransistora uključuju tamnu struju, struju osvjetljenja i integriranu osjetljivost. Tamna struja je struja kolektora u odsustvu ozračenja. Struja osvetljenja - struja kolektora u prisustvu zračenja. Integrirana osjetljivost je omjer jakosti struje kolektora priključenog fototransistora i svjetlosnog toka.
Fototransistori se koriste u optoelementima, automatizaciji i uređajima za daljinsko upravljanje, u uređajima za uličnu rasvjetu itd.
Prekidački krug bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom prikazan je na slici 5.15:
Karakteristike tranzistora u ovom modu razlikovat će se od onih u uobičajenom načinu rada. U tranzistoru spojenom u sklop s zajedničkim emiterom dolazi do pojačanja ne samo napona, nego i struje. Ulazni parametri za krug s zajedničkim emiterom bit će osnovna struja I b i napon kolektora U k, a izlazne karakteristike bit će struja kolektora I k i napon odašiljača U e.
Ranije, prilikom analize bipolarnog tranzistora u zajedničkom baznom krugu, dobijena je veza između kolektorske struje i struje emitera u sljedećem obliku:
U shemi zajednički emiter (u skladu s prvim Kirchhoffovim zakonom).
nakon grupisanja faktora dobivamo:
(5.30)
Sl. 5.15. Uobičajeni tranzistor odašiljača
Koeficijent α / (1-α) ispred faktora I b pokazuje kako se kolektorska struja I k mijenja jednom promjenom osnovne struje I b. Naziva se trenutnim pojačanjem bipolarnog tranzistora u zajedničkom emiterskom krugu. Označite ovaj koeficijent sa β.
(5.31)Pošto je vrednost koeficijenta prenosa α blizu jedinici (α\u003e 1). Za vrijednosti koeficijenta prenosa α \u003d 0,98 ÷ 0,99, dobitak će biti u opsegu β \u003d 50 ÷ 100.
Uzimajući u obzir (5.31), kao i I k0 * \u003d I k0 / (1-α), izraz (5.30) se može prepisati u oblik:
(5.32)
gdje je k0 * \u003d (1 + β) I k0 je toplinska struja jednog p-n spajanja, koja je mnogo veća od termičke struje kolektora I k0, a r k je definirana kao r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferencirajući jednadžbu (5.32) s obzirom na osnovnu struju I b, dobivamo β \u003d ΔI k / ΔI b. Slijedi da dobitak β pokazuje koliko puta se mijenja kolektorska struja s promjenom osnovne struje I b.
Da biste karakterizirali količinu β kao funkciju parametara bipolarnog tranzistora, podsjetite se da je koeficijent prijenosa struje odašiljača definiran kao α \u003d γ · κ, gdje. Stoga 
. Za β je dobijena vrijednost: β \u003d α / (1-α). Od W / L 
(5.33)
Na slici 5.16a prikazane su karakteristike napona struje bipolarnog tranzistora spojenog prema krugu sa zajedničkim emiterom s osnovnom strujom kao parametrom krivulja. Upoređujući ove karakteristike sa sličnim karakteristikama za bipolarni tranzistor u zajedničkom baznom krugu, možete vidjeti da su kvalitativno slične.
Analizirajmo zašto male promjene osnovne struje I b uzrokuju značajne promjene na kolektorskoj struji I k. Vrijednost koeficijenta β, značajno veća od jedinstva, znači da je koeficijent prijenosa α blizu jedinici. U ovom slučaju, struja kolektora je blizu emiterske struje, a osnovna struja (rekombinacija u fizičkoj prirodi) znatno je manja od struje kolektora i emitora. S koeficijentom α \u003d 0,99 od 100 rupa ubrizganih kroz spoj emitera, 99 se izvlači kroz spoj na kolektoru, a samo jedna se rekombinira s elektronima u bazi i doprinosi baznoj struji.
Sl. 5.16. Karakteristike napona struje KT215V bipolarnog tranzistora, spojenog prema shemi sa zajedničkim emiterom:
a) ulazne karakteristike; b) izlazne karakteristike
Udubljivanje bazne struje (dvije rupe moraju se rekombinirati) uzrokovat će dvostruko veću injekciju kroz spoj emitera (200 rupa treba ubrizgati) i, sukladno tome, izvlačenje kroz kolektor (izvlači se 198 rupa). Tako, mala promjena bazne struje, na primjer, od 5 do 10 µA, uzrokuje velike promjene struje kolektora, odnosno od 500 µA do 1000 µA.
Tranzistor - poluvodički uređaj za pojačavanje, generiranje i pretvaranje električnih vibracija izrađen na osnovi monokristalnog poluvodiča ( Si - silicijum, ili Ge - Njemačka) koja sadrži najmanje tri područja s različitim - elektroničkim ( n) i rupa ( str) - provodljivost. Izmislili su ih 1948. Amerikanci W. Shockley, W. Brattain i J. Bardin. Prema fizičkoj strukturi i mehanizmu upravljanja strujom razlikuju se bipolarni tranzistori (koji se često nazivaju jednostavno tranzistori) i unipolarni (često zvani poljski tranzistori). U prvom, koji sadrži dva ili više prijelaza elektrona - rupa, elektroni i rupe služe kao nosači naboja, a drugo, ili elektroni ili rupe. Izraz "tranzistor" često se koristi za označavanje prenosivih prijemnika na poluvodičkim uređajima.
Struja u izlaznom krugu upravlja se promjenom ulaznog napona ili struje. Mala promjena ulaznih vrijednosti može dovesti do znatno veće promjene izlaznog napona i struje. Ovo pojačavajuće svojstvo tranzistora koristi se u analognoj tehnologiji (analogna TV, radio, komunikacija itd.).
U ovom ćemo članku razmotriti bipolarni tranzistor.
Bipolarni tranzistor može biti n-p-n i p-n-p provodljivost. Ne gledajući u unutrašnjost tranzistora, može se primijetiti razlika u provodljivosti samo u polaritetu veze u praktičnim krugovima izvora napajanja, kondenzatora, dioda, koji su dio ovih sklopova. Slika s desne strane grafički prikazuje n-p-n i p-n-p tranzistora.
Tranzistor ima tri izlaza. Ako tranzistor smatramo četverokutnim, tada bi trebao imati dva ulazna i dva izlazna terminala. Stoga bi neki zaključci trebali biti zajednički, i za ulazni i za izlazni krug.
Tranzistorski sklopni sklopovi
Uobičajeni tranzistor odašiljača - dizajnirani da poboljšaju amplitudu ulaznog signala naponom i strujom. U ovom slučaju se ulazni signal, pojačan tranzistorom, invertira. Drugim riječima, faza izlaznog signala se okreće za 180 stepeni. Ovaj krug je glavni za pojačavanje signala različitih amplituda i oblika. Ulazna impedancija tranzistorske kaskade s OE je od stotina ohma do jedinica kilo-ohma, a izlazni otpor je od jedinica do desetaka kilo-ohma.
Zajednički Kolektorski tranzistor - dizajnirani da pojačaju amplitudu ulaznog trenutnog signala. Pojačanje napona u takvom krugu se ne događa. Tačnije, napon je čak manji od jedinstva. Tranzistor ne invertira ulazni signal.
Ulazni otpor kaskade tranzistora s OK može biti od nekoliko desetaka do stotina kilo-ohma, a izlazni u stotinama oma - jedinicama kilo-ohma. Zbog činjenice da se u pravilu nalazi otpornik na opterećenju u krugu emiter, krug ima veliki ulazni otpor. Pored toga, zahvaljujući pojačanju ulazne struje, ima veliku nosivost. Ova svojstva kruga zajedničkog kolektora koriste se za usklađivanje stupnjeva tranzistora - poput "stupca pufera". Budući da se ulazni signal, koji nije amplitudno pojačan, na izlazu "ponavlja", nazivaju se i sklopni krug tranzistora sa zajedničkim kolektorom Emiter sljedbenik.
Ima ih još Zajednički tranzistor. U teoriji postoji ova shema uključenja, ali u praksi se ona provodi vrlo teško. Takav prekidački krug koristi se u visokofrekventnoj tehnologiji. Njegova je osobitost to što ima malu ulaznu impedansu, a teško je koordinirati takvu kaskadu na ulazu. Moje iskustvo u elektronici nije malo, ali kada govorim o ovom krugu za uključivanje tranzistora, oprosti, ne znam ništa! Par puta sam to koristio kao "stranu" šemu, ali nisam je razumeo. Objasnit ću: prema svim fizičkim zakonima, tranzistor je pod kontrolom svoje baze, tačnije struje koja teče stazom baze-emitera. Korištenje ulaznog terminala tranzistora - baze na izlazu - nije moguće. Zapravo, baza tranzistora kroz kondenzator se "sadi" velikom frekvencijom na kućištu, ali se ne koristi na izlazu. I galvanski, putem otpornika visokog otpora, baza je spojena na izlaz kaskade (primjenjuje se pristranost). Ali podnijeti pristranosti, u stvari možete bilo gdje, pa čak i iz dodatnog izvora. U svakom slučaju, signal bilo kojeg oblika koji ulazi u bazu ugašen je kroz isti kondenzator. Da bi takva kaskada radila, ulazni izlaz - odašiljač, putem otpornika s malim otporom, je "zasađen" na kućištu, otuda je i mali ulazni otpor. Uopšteno, uključivanje tranzistora sa zajedničkom bazom tema je za teoretičare i eksperimentalce. U praksi je to izuzetno rijetko. Za svoju praksu u dizajniranju krugova nikada nije naišao na potrebu korištenja tranzistorskog sklopnog sklopa s zajedničkom bazom. To se objašnjava svojstvima ovog sklopnog sklopa: ulazni otpor je od jedinica do desetaka Ohma, a izlazni otpor je od stotina kilograma na jedinice megaohma. Takvi specifični parametri su rijetka potreba.
Bipolarni tranzistor može raditi u ključnom i linearnom režimu (pojačalo). Način rada s tipkama koristi se u različitim upravljačkim krugovima, logičkim krugovima, itd. U ključnom režimu tranzistor može biti u dva radna stanja - otvoreno (zasićeno) i zatvoreno (zaključano) stanje. Linearni (pojačavajući) način rada koristi se u krugovima za pojačavanje harmoničnog signala i zahtijeva održavanje tranzistora u "napola" otvorenom, ali ne i zasićenom stanju.
Da bismo proučili rad tranzistora, razmotrićemo sklopni krug tranzistora sa zajedničkim emiterom kao najvažniji komutacijski krug.
Krug je prikazan na slici. Na dijagramu VT - zapravo tranzistor. Otpornici R b1 i R b2 - pristranski krug tranzistora, koji je obični djelitelj napona. Upravo taj sklop omogućuje pristranost tranzistora do "radne točke" u modusu pojačanja harmoničkog signala bez izobličenja. Otpornik R to - naponski otpornik kaskade tranzistora, dizajniran da napaja električnu struju do kolektora električne struje izvora napajanja i njegova ograničenja u režimu "otvorenog" tranzistora. Otpornik R e - povratni otpornik, u osnovi povećava ulazni otpor kaskade, dok smanjuje pojačanje ulaznog signala. Kondenzatori C obavljaju funkciju galvanske izolacije od utjecaja vanjskih krugova.
Da bismo vam olakšali razumijevanje kako djeluje bipolarni tranzistor, izvući ćemo analogiju s konvencionalnim djeliteljem napona (vidi sliku dolje). Za početak, otpornik R 2 napravite kontrolu razdjelnika napona (varijabilno). Promjenom otpora ovog otpornika, iz nule u „beskonačno“ veliku vrijednost, možemo dobiti napon od nule do vrijednosti koja se daje njegovom ulazu na izlazu takvog razdjelnika. Zamislite sada otpornik R 1 djelitelj napona je kolektorski otpornik stepena tranzistora, a otpornik R 2 razdjelnik napona je tranzistorska spojnica kolektor-emiter. Istodobno, primjenom upravljačke radnje u obliku električne struje na bazi tranzistora, mijenjamo otpor spojnog-kolektora-emitra, mijenjajući na taj način parametre razdjelnika napona. Razlika od promjenjivog otpornika je u tome što tranzistor upravlja niskom strujom. Upravo tako djeluje bipolarni tranzistor. Gore navedeno prikazano je na donjoj slici: 
Da bi tranzistor mogao raditi u režimu pojačanja signala, bez narušavanja posljednjeg, potrebno je osigurati isti režim rada. Oni govore o pristranosti baze tranzistora. Kompetentni stručnjaci se zabavljaju pravilom: tranzistor je pod kontrolom struje - ovo je aksiom. Ali način pristranosti tranzistora postavlja se naponom baznog emitora, a ne strujom - to je stvarnost. A za nekoga tko ne uzme u obzir napon pristranosti, nijedno pojačalo neće raditi. Stoga u proračunu treba uzeti u obzir njegovu vrijednost.
Dakle, rad stadiona bipolarnog tranzistora u modulu pojačanja događa se na određenom naponu pristranosti na spoju osnovni-emiter. Za silikonski tranzistor, napon pristranosti je u rasponu od 0,6 ... 0,7 volta, za germanijum tranzistor - 0,2 ... 0,3 volta. Znajući ovaj koncept, ne možete samo izračunati stupnjeve tranzistora, već i provjeriti zdravlje bilo kojeg stupnja tranzistorskog pojačala. Dovoljno je izmjeriti napon pristranosti baznog odašiljača tranzistora s multimeterom s velikim unutarnjim otporom. Ako ne odgovara 0,6 ... 0,7 volti za silicij, ili 0,2 ... 0,3 volta za germanij, tada tražite kvar - ovdje je tranzistor neispravan, ili su odstupanja ili sklopovi sklopa ove kaskade tranzistora neispravni.
Na grafu je prikazano gore - karakteristika napona struje (CVC). 
Većina "stručnjaka", gledajući predstavljeni CVC, reći će: Kakve su gluposti prikazane na središnjoj karti? Znači ne izgleda izlazna karakteristika tranzistora! Predstavlja se na desnoj tabeli! Odgovoriću, tamo je sve tačno, ali počelo je s elektronskim vakuumskim cijevima. Ranije se karakteristika napona struje lampe smatrala padom napona na anodnom otporniku. E sad, nastavljaju mjeriti na kolektorskom otporniku, a na grafu su pripisana slova koja označavaju pad napona preko tranzistora, što je duboko pogrešno. Na lijevoj karti Ja b - U biti Prikazana je ulazna karakteristika tranzistora. Na centralnoj karti I to - U ke Prikazana je karakteristika izlaznog napona struje tranzistora. I na desnoj tabeli I R - U R predstavljen je graf struje napona otpornika na opterećenju R to, koji se obično daje kao strujna-naponska karakteristika samog tranzistora.
Na grafu je linearni dio koji se koristi za linearno pojačavanje ulaznog signala, ograničen točkama A i Sa. Midpoint - In, upravo je točka u kojoj je potrebno sadržavati tranzistor koji radi u režimu pojačala. Ova tačka odgovara određenom naponu pristranosti, koji se obično uzima u proračunima: 0,66 volti za tranzistor silicijuma, ili 0,26 volti za tranzistor germanija.
Prema strujno-naponskoj karakteristici tranzistora vidimo sljedeće: u nedostatku ili pri niskom naponu pristranosti na spoju baznog emitora tranzistora nema osnovne struje i struje kolektora. U tom trenutku na spoju kolektor-emiter pada cijeli napon izvora energije. S daljnjim porastom napona pristranosti baznog emitora tranzistora, tranzistor se počinje otvarati, pojavljuje se bazna struja i s njim raste struja kolektora. Kad stignete do „radnog područja“ u jednom trenutku Sa, tranzistor ulazi u linearni mod, koji nastavlja do točke A. U tom se slučaju smanjuje pad napona na spoju kolektor-emiter, a na otporniku opterećenja R tonaprotiv se povećava. Tačka In - radna točka pristranosti tranzistora, - to je točka na kojoj se na spoju kolektora - emitora tranzistora, po pravilu, pad napona postavlja jednak točno polovini napona izvora napajanja. Frekvencijski odziv iz tačke Sado točke A koji se naziva radni prostor raseljavanja. Posle tačke A , osnovna struja i samim tim struja kolektora se naglo povećava, tranzistor se u potpunosti otvara - ulazi u zasićenje. U ovom trenutku napon zbog strukture opada na spoju kolektor-emiter n-p-n prijelaza, što iznosi otprilike 0,2 ... 1 volti, ovisno o vrsti tranzistora. Svi ostali naponi izvora energije padaju na otpornost na opterećenje tranzistora - otpornika R to., što takođe ograničava daljnji rast struje kolektora.
Na donjim slovima „dodatne“ vidimo kako se napon na izlazu tranzistora mijenja ovisno o signalu koji se isporučuje na ulazu. Izlazni napon (pad napona preko kolektora) tranzistora je izvan faze (180 stepeni) na ulaznom signalu.
Izračun kaske tranzistora sa zajedničkim emiterom (OE)
Prije nego što direktno krenemo u izračun kaskade tranzistora, obratimo pažnju na sljedeće zahtjeve i uvjete:
Proračun kaske tranzistora provodi se, u pravilu, od kraja (tj. Od izlaza);
Da bi se izračunala kaskada tranzistora, potrebno je odrediti pad napona na spoju kolektor-emiter tranzistora u režimu mirovanja (kada nema ulaznog signala). Odabrano je tako da se dobije najviše neiskrivljeni signal. U jednocikličkom krugu tranzistorske kaskade koji radi u režimu "A" to je obično polovica vrijednosti napona izvora napajanja;
U strujnom krugu tranzistora djeluju dvije struje - struja kolektora (duž putanje kolektor-emiter) i osnovna struja (duž putanje bazno-emiter), ali budući da je osnovna struja prilično mala, može se zanemariti i može se pretpostaviti da je struja kolektora jednaka struji odašiljača;
Tranzistor je pojačavajući element, pa može biti fer reći da njegova sposobnost pojačanja signala mora biti izražena nekom vrijednošću. Vrijednost pojačanja izražava se pokazateljem preuzetim iz teorije četverokrakih terminala - pojačanje osnovne struje u sklopnom krugu s zajedničkim emiterom (OE) i označava se - h 21. Njegova vrijednost je dana u direktorijima za određene vrste tranzistora, osim toga, obično u direktorijima postoji utikač (na primjer: 50 - 200). Za izračune obično odaberite minimalnu vrijednost (iz primjera odaberite vrijednost - 50);
Kolekcionar ( R to) i emiter ( R e) otpori utječu na ulazne i izlazne otpornosti stupnja tranzistora. Možemo pretpostaviti da je ulazna impedancija kaskade R I \u003d R e * h 21, a izlaz je R o \u003d R do. Ako vam ulazna impedancija stepena tranzistora nije bitna, tada možete uopšte bez otpornika R e;
Ocjene otpornika R to i R e ograničiti struju koja teče kroz tranzistor i snagu koja se raspršuje na tranzistoru.
Redoslijed i primjer izračuna kaskade tranzistora s OE
Izvorni podaci:
Napon napajanja U i.p.\u003d 12 V.
Izaberite tranzistor, na primjer: KT315G tranzistor, za njega:
P max\u003d 150 mW; I max\u003d 150 mA; h 21>50.
Prihvati R k \u003d 10 * R e
Napon radne tačke tranzistora je usvojen U biti \u003d 0,66 V
Rješenje:
1. Određujemo maksimalnu statičku snagu koju će tranzistor raspršiti u trenucima prolaska izmjeničnog signala kroz radnu točku B statičkog načina tranzistora. To bi trebala biti vrijednost koja je 20 posto manja (0,8 faktora) maksimalne snage tranzistora navedene u priručniku.
Prihvati P ras.max \u003d 0,8 * P max\u003d 0,8 * 150 mW \u003d 120 mW
2. Odredite struju kolektora u statičkom režimu (bez signala):
I k0 \u003d P utrke max / U ke0 \u003d P utrke max / (U i.p. / 2) \u003d 120mW / (12V / 2) \u003d 20mA.
3.
S obzirom da polovica napona napona pada na tranzistor u statičkom režimu (bez signala), druga polovica napona napajanja pada na otpornike:
(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0 \u003d (12V / 2) / 20mA \u003d 6V / 20mA \u003d 300 Ohm.
S obzirom na postojeći raspon otpornika, kao i zbog činjenice da smo odabrali omjer R k \u003d 10 * R e, nalazimo vrijednosti otpornika: R to \u003d 270 oma; R e \u003d 27 ohma.
4. Nađi napon na kolektoru tranzistora bez signala. U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k) \u003d (12 V - 0,02 A * 270 Ohma) \u003d 6,6 V
5. Odredite trenutni bazni kontrolni tranzistor: I b \u003d I c / h 21 \u003d / h 21 \u003d / 50 \u003d 0,8 mA.
6. Ukupna osnovna struja određena je naponom pristranosti na bazi, koji je postavljen razdjelnikom napona R b1,R b2. Struja otporničkog osnovnog razdjelnika trebala bi biti znatno veća (5-10 puta) od upravljačke struje baze I btako da potonji ne utiče na napon pristranosti. Biramo struju razdjelnika 10 puta veću od osnovne upravljačke struje: R b1,R b2: I div. \u003d 10 * I b \u003d 10 * 0,8 mA \u003d 8,0 mA.
Zatim impedancija otpornika R b1 + R b2 \u003d U / I div. \u003d 12 V / 0,008 A \u003d 1500 Ohma.
7. Napon na emiteru nalazimo u stanju pripravnosti (nema signala). Pri izračunavanju kaskade tranzistora potrebno je uzeti u obzir: napon osnovnog odašiljača radnog tranzistora ne smije prelaziti 0,7 volta! Napon na emiteru u režimu bez ulaznog signala je približno jednak: U e \u003d I k0 * R e \u003d 0,02 A * 27 Ohma \u003d 0,54 V,
gde I k0 je tišina struje tranzistora.
8. Napon određujemo u bazi U b \u003d U e + U biti\u003d 0,54 V + 0,66 V \u003d 1,2 V
Odavde, kroz formulu djelitelja napona pronalazimo: R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U itd. \u003d 1500 Ohm * 1,2 V / 12V \u003d 150 Ohm
R b1 \u003d (R b1 + R b2) -R b2 \u003d 1500 Ohma - 150 Ohms \u003d 1350 Ohms \u003d 1,35 kOhms.
Prema seriji otpornika, zbog činjenice da se preko otpornika R b1 teče i bazna struja, odabiremo otpor prema smjeru: R b1\u003d 1,3 kOhm.
9. Kondenzatori za odvajanje biraju se na temelju željenih amplitudno-frekvencijskih karakteristika (širina pojasa) kaskade. Za normalan rad stupnjeva tranzistora na frekvencijama do 1000 Hz, potrebno je odabrati kondenzatore nominalne vrijednosti od najmanje 5 μF.
Na nižim frekvencijama karakteristika amplitudne frekvencije kaskade ovisi o vremenu ponovnog punjenja separacijskih kondenzatora kroz druge elemente kaskade, uključujući elemente susjednih kaskada. Kapacitet treba biti takav da kondenzatori nemaju vremena za ponovno punjenje. Ulazna impedancija stepena tranzistora mnogo je veća od izlazne impedance. Frekvencijski odziv kaskade u području niske frekvencije određuje se vremenskom konstantom t n \u003d R in * C ugde R I \u003d R e * h 21, C in - odvajanje ulaznih kapaciteta kaskade. C out tranzistor ga kaskadno C in sljedeće kaskade i izračunava se na isti način. Kaskadna niska frekvencija isključivanja (frekvencija granične frekvencije prekida) f n \u003d 1 / t n. Za visokokvalitetno pojačanje, prilikom dizajniranja stepena tranzistora, potrebno je odabrati taj omjer 1 / t n \u003d 1 / (R u * C u)<
Proračun ključnog načina stupnja tranzistora provodi se na potpuno isti način kao i raniji izračun stupnja pojačala. Jedina razlika je u tome što tipkovni režim pretpostavlja dva stanja tranzistora u stanju pripravnosti (bez signala). Ili je zatvorena (ali ne kratkotrajna) ili otvorena (ali ne i zasićena). U ovom su slučaju radne točke "odmora" izvan točaka A i C prikazanih na CVC-u. Kad tranzistor mora biti zatvoren u krugu u stanju bez signala, potrebno je ukloniti otpornik iz prethodno prikazanog kruga kaskade R b1. Ako je potrebno da tranzistor u stanju mirovanja bude otvoren, potrebno je povećati otpornik u kaskadnom krugu R b2 10 puta od izračunate vrijednosti, a u nekim se slučajevima može ukloniti iz kruga.
Proračun kaske tranzistora je gotov.
Prekidački krug bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom prikazan je na slici 5.15:
Karakteristike tranzistora u ovom modu razlikovat će se od onih u uobičajenom načinu rada. U tranzistoru spojenom u sklop s zajedničkim emiterom dolazi do pojačanja ne samo napona, nego i struje. Ulazni parametri za krug s zajedničkim emiterom bit će osnovna struja I b i napon kolektora U k, a izlazne karakteristike bit će struja kolektora I k i napon odašiljača U e.
Ranije, prilikom analize bipolarnog tranzistora u zajedničkom baznom krugu, dobijena je veza između kolektorske struje i struje emitera u sljedećem obliku:
U shemi zajednički emiter (u skladu s prvim Kirchhoffovim zakonom).
nakon grupisanja faktora dobivamo: (5.30)
Sl. 5.15. Uobičajeni tranzistor odašiljača
Koeficijent α / (1-α) ispred faktora I b pokazuje kako se kolektorska struja I k mijenja jednom promjenom osnovne struje I b. Naziva se trenutnim pojačanjem bipolarnog tranzistora u zajedničkom emiterskom krugu. Označite ovaj koeficijent sa β.
Pošto je koeficijent prenosa α blizu jedinstvu (α< 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >\u003e 1). Za vrijednosti koeficijenta prenosa α \u003d 0,98 ÷ 0,99, dobitak će biti u opsegu β \u003d 50 ÷ 100.
Uzimajući u obzir (5.31), kao i I k0 * \u003d I k0 / (1-α), izraz (5.30) se može prepisati u oblik:
(5.32)
gdje je k0 * \u003d (1 + β) I k0 je toplinska struja jednog p-n spajanja, koja je mnogo veća od termičke struje kolektora I k0, a r k je definirana kao r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferencirajući jednadžbu (5.32) s obzirom na osnovnu struju I b, dobivamo β \u003d ΔI k / ΔI b. Slijedi da dobitak β pokazuje koliko puta se mijenja kolektorska struja s promjenom osnovne struje I b.
Da biste karakterizirali količinu β kao funkciju parametara bipolarnog tranzistora, podsjetite se da je koeficijent prijenosa struje odašiljača definiran kao α \u003d γ · κ, gdje. Stoga . Za β je dobijena vrijednost: β \u003d α / (1-α). Od W / L<< 1, а γ ≈ 1, получаем:
(5.33)
Na slici 5.16a prikazane su karakteristike napona struje bipolarnog tranzistora spojenog prema krugu sa zajedničkim emiterom s osnovnom strujom kao parametrom krivulja. Upoređujući ove karakteristike sa sličnim karakteristikama za bipolarni tranzistor u zajedničkom baznom krugu, možete vidjeti da su kvalitativno slične.
Analizirajmo zašto male promjene osnovne struje I b uzrokuju značajne promjene na kolektorskoj struji I k. Vrijednost koeficijenta β, značajno veća od jedinstva, znači da je koeficijent prijenosa α blizu jedinici. U ovom slučaju, struja kolektora je blizu emiterske struje, a osnovna struja (rekombinacija u fizičkoj prirodi) znatno je manja od struje kolektora i emitora. S koeficijentom α \u003d 0,99 od 100 rupa ubrizganih kroz spoj emitera, 99 se izvlači kroz spoj na kolektoru, a samo jedna se rekombinira s elektronima u bazi i doprinosi baznoj struji.
Sl. 5.16. Značajke napona struje KT215V bipolarnog tranzistora uključenog u krug sa zajedničkim emiterom: a) ulazne karakteristike; b) izlazne karakteristike
Udubljivanje bazne struje (dvije rupe moraju se rekombinirati) uzrokovat će dvostruko veću injekciju kroz spoj emitera (200 rupa treba ubrizgati) i, sukladno tome, izvlačenje kroz kolektor (izvlači se 198 rupa). Tako, mala promjena bazne struje, na primjer, od 5 do 10 µA, uzrokuje velike promjene struje kolektora, odnosno od 500 µA do 1000 µA.