Ühine baastransistor
Ühine kollektoritransistor
Üldine emitter-transistor
Bipolaarse transistori lülitusahelad
Signaali allikas on ühendatud transistori aluse ja emitteri vahel, mis on skeemi kohaselt ühendatud ühise emitteriga, ja koormus on ühendatud kollektoriga. Toiteallikate samade märkide postid on ühendatud transistori emitteriga. Kaskaadi sisendvool on transistori baasvool ja väljundvool on kollektori vool. See on näidatud joonisel 20, näiteks bipolaarse p-n-p transistori lisamine elektriahelasse.
Joonis 20 - vooluring ühise emitter-transistoriga p-n-p
Praktikas maksavad need ühe energiaallika, mitte kaks. Vooluvoo suund transistori klemmidel on toodud joonisel. N-p-n-transistori sisselülitamine on täpselt sama kui p-n-p-transistori sisselülitamine, kuid sel juhul peate muutma mõlema toiteallika polaarsust.
Joonis 21 - vooluring ühise emitter-transistoriga n-p-n
Kaskaadi võimendus on võrdne kollektori voolu ja baasvoolu suhtega ning võib tavaliselt ulatuda kümnetest kuni sadadeni. Ühise emitteriga vooluahelasse kuuluv transistor võib teoreetiliselt anda maksimaalse signaali võimenduse võimsuse osas võrreldes muude transistori sisselülitamise võimalustega. Vaatlusaluse kaskaadi sisendtakistus, mis võrdub baasemissiooni pinge ja baasvoolu suhtega, ulatub sadadest tuhandeteni oomideni. See on väiksem kui kaskaadil, mille transistor on ühendatud ühise kollektoriahela järgi. Ühise emitteriga kaskaadi väljundsignaali faasinihk on sisendsignaali suhtes 180 °. Temperatuuri kõikumised mõjutavad märkimisväärselt transistori töörežiimi, mis lülitatakse sisse ühise emitteri vooluahela järgi, seetõttu tuleks kasutada spetsiaalseid temperatuuri stabiliseerimisahelaid. Tulenevalt asjaolust, et transistori kollektori ristmike takistus vaadeldavas kaskaadis on suurem kui ühise alusega kaskaadis, kulub laengukandjate rekombineerimiseks rohkem aega ja seetõttu on ühise emitteriga kaskaadil halvim sagedusomadus.
Transistori emitteriga on ühendatud koormus, mis on skeemi kohaselt ühendatud ühise kollektoriga, ja alusele antakse sisendsignaal. Kaskaadi sisendvool on transistori baasvool ja väljundvool on emitteri vool. Seda on näidatud joonisel 22, mis näitab bipolaarse p-n-p transistori ühendusahelat.
Joonis 22 - vooluring ühise kollektortransistoriga p-n-p
Väljundsignaal eemaldatakse emitteri väljundiga järjestikku ühendatud koormustakistist. Kaskaadi sisendil on kõrge takistus, tavaliselt alates megaohmi kümnendikest kuni mitme megaohmini, kuna transistori kollektori ristmik on lukustatud. Ja kaskaadi väljundtakistus on vastupidi väike, mis võimaldab selliste kaskaadide kasutamist eelmise kaskaadi sobitamiseks koormusega. Kaskaad, mille transistor on ühendatud vastavalt ühisele kollektoriringile, ei võimenda pinget, vaid võimendab voolu (tavaliselt 10 ... 100 korda). Kaskaadile edastatud signaali sisendpinge faas langeb kokku väljundpinge faasiga, s.o. selle inversioon puudub. Sisenemis- ja väljundsignaali faasi säilimise tõttu on ühiskollektoriga kaskaadil teine \u200b\u200bnimi - emitteri järgija. Emitteri järgija temperatuuri ja sageduse omadused on halvemad kui selle kaskaadi omadustel, milles transistor on ühendatud ahelaga, millel on ühine alus.
Joonis 23 - vooluring ühise alustransistoriga p-n-p
Ühise alusega vastavalt skeemile kokku pandud kaskaadis antakse sisendsignaali pinge emitteri ja transistori aluse vahel ning väljundpinge eemaldatakse kollektori aluse klemmidest. Transistori p-n-p struktuuri lisamine vastavalt skeemile ühise alusega on näidatud joonisel 23.
Sel juhul on komponendi emitteri ristmik avatud ja selle juhtivus on kõrge. Kaskaadi sisendtakistus on väike ja ulatub tavaliselt ühikutest sadade oomideni, mis on transistori kirjeldatud kaasamise miinuseks. Lisaks sellele on kaskaadi toimimiseks transistoriga, mis on ühendatud vastavalt skeemile ühise alusega, vaja kahte eraldi toiteallikat ja kaskaadi praegune võimendus on väiksem kui ühtsus. Pingekaskaadi võimendus ulatub sageli kümnetest kuni mitusada korda.
Eeliste hulka kuulub võime kaskaadi töötada märkimisväärselt kõrgemal sagedusel võrreldes kahe teise transistori sisselülitamise võimalusega ja nõrga mõju temperatuurikõikumiste kaskaadi tööle. Sellepärast kasutatakse kõrgsagedussignaalide võimendamiseks sageli kaskaade, mille transistorid on skeemi kohaselt ühendatud ühise alusega.
Fototransistor on transistor, mis on tundlik seda kiiritava valgusvoo suhtes. Tavaliselt on diskreetne fototransistor oma konstruktsioonis sarnane diskreetse transistoriga, selle erinevusega, et fototransistori suletud korpuses on näiteks klaasist või läbipaistvast spetsiaalsest plastist valmistatud aken, mille kaudu kiirgus siseneb fototransistori baaspiirkonda. Fototransistori kaasamine elektriahelasse on selline, et välise energiaallika positiivne poolus on ühendatud emitteriga, koormustakisti on ühendatud kollektoriga, mis omakorda on ühendatud jõuallika negatiivse poolusega. Kui põhipiirkonda kiiritatakse, tekivad laengukandjad. Peamiste laengukandjate suurim kontsentratsioon on aluses, mis viib fototransistori avanemiseni, ja vähemuse laengukandjad rändavad kollektori ristmikku. Seetõttu põhjustab fototransistori kiiritamine selle kollektori voolu suurenemist. Mida suurem on aluspinna valgustus, seda olulisemaks fototransistori kollektorvool muutub. Seega saab fototransistorit juhtida nii tavalise bipolaarse transistorina, varieerides baasvoolu, kui ka valgustundliku seadmena. Fototransistori oluliste parameetrite hulka kuuluvad tume vool, valgustusvool ja integreeritud tundlikkus. Tume vool on kollektorvool kiirguse puudumisel. Valgustusvool - kollektori vool kiirguse juuresolekul. Integreeritud tundlikkus on ühendatud fototransistori kollektori voolu tugevuse ja valgusvoo suhe.
Fototransistoreid kasutatakse optokomplektides, automaatika- ja kaugjuhtimisseadmetes, tänavavalgustuse seadmetes jne.
Ühise emitteriga bipolaarse transistori lülitusahel on näidatud joonisel 5.15:
Selles režiimis olevad transistori omadused erinevad tavalise aluse režiimi omadustest. Transistoris, mis on ühendatud vooluahela järgi ühise emitteriga, on võimendus mitte ainult pinges, vaid ka voolus. Ühise emitteriga vooluahela sisendparameetriteks on baasvool I b ja kollektori pinge U k ning väljundkarakteristikud on kollektori vool I k ja emitteri pinge U e.
Varem bipolaarse transistori analüüsimisel ühises põhiahelas saadi kollektori voolu ja emitteri voolu suhe järgmisel kujul:
Ühise emitteriga skeemis (vastavalt Kirchhoffi esimesele seadusele).
pärast tegurite ümbergrupeerimist saame:
(5.30)
Joon. 5.15. Üldine emitter-transistor
Koefitsient α / (1-α) teguri I b ees näitab, kuidas kollektori vool I k muutub baasvoolu I b ühe muudatusega. Seda nimetatakse bipolaarse transistori voolu võimenduseks ühises emitteri ahelas. Märkige see koefitsient β-ga.
(5.31)Kuna ülekandekoefitsiendi α väärtus on lähedane ühtsusele (α\u003e 1). Edastuskoefitsiendi α \u003d 0,98 ÷ 0,99 väärtuste korral on võimendus vahemikus β \u003d 50 ÷ 100.
Võttes arvesse (5.31), nagu ka I к0 * \u003d I к0 / (1-α), saab avalduse (5.30) ümber kirjutada kujul:
(5.32)
kus I k0 * \u003d (1 + β) I k0 on üksiku p-n ristmiku soojusvool, mis on palju suurem kui kollektori soojusvool I k0, ja r k on määratletud kui r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferentseerides võrrandi (5.32) baasvoolu I b suhtes, saame β \u003d ΔI k / ΔI b. Sellest järeldub, et võimendus β näitab, mitu korda kollektori vool I k muutub baasvoolu I b muutumisega.
Koguse β iseloomustamiseks bipolaarse transistori parameetrite funktsioonina tuletage meelde, et emitteri vooluülekandetegur on α \u003d γ · κ, kus. Seetõttu 
. Β jaoks saadi väärtus: β \u003d α / (1-α). Alates W / L 
(5.33)
Joonis 5.16a näitab bipolaarse transistori voolupinge karakteristikuid, mis on ühendatud vooluahela järgi ühise emitteriga, mille kõverate parameeter on baasvool. Võrreldes neid karakteristikuid bipolaarse transistori sarnaste omadustega tavalises põhiahelas, näete, et need on kvalitatiivselt sarnased.
Analüüsime, miks baasvoolu I b väikesed muutused põhjustavad olulisi muutusi kollektori voolus I k. Koefitsiendi β väärtus, mis on oluliselt suurem kui ühtsus, tähendab, et ülekandekoefitsient α on lähedane ühtsusele. Sel juhul on kollektori vool lähedane emitteri voolule ja baasvool (rekombinatsioon füüsilises olemuses) on oluliselt väiksem kui kollektori ja emitteri vool. Kui koefitsient α \u003d 0,99 100-st aukust, mis on süstitud emitteri ristmiku kaudu, ekstraheeritakse 99 läbi kollektori ristmiku ja ainult üks rekombineerub põhis olevate elektronidega ja aitab kaasa põhivoolu.
Joon. 5.16. BT-tüüpi transistori KT215V voolu-pinge omadused, mis on skeemi kohaselt ühendatud ühise emitteriga:
a) sisendkarakteristikud; b) väljundi omadused
Baasvoolu kahekordne suurendamine (kaks auku tuleb uuesti ühendada) põhjustab emitteri ristmiku kaudu kaks korda suurema sissepritse (tuleb sisse süstida 200 auku) ja vastavalt ka väljavool kollektori kaudu (198 auku ekstraheeritakse). Seega põhjustab väike voolutugevuse muutus, näiteks 5 kuni 10 μA, kollektori voolu muutused vastavalt vahemikus 500 μA kuni 1000 μA.
Transistor - poolkristalljuhtmete alusel valmistatud pooljuhtseade elektriliste vibratsioonide võimendamiseks, genereerimiseks ja muundamiseks ( Si - räni või Ge - Saksamaa), mis sisaldab vähemalt kolme ala erineva - elektroonilise ( n) ja auk ( lk) - juhtivus. Leiutasid 1948. aastal ameeriklased W. Shockley, W. Brattain ja J. Bardin. Voolujuhtimise füüsilise struktuuri ja mehhanismi järgi eristatakse bipolaarseid transistoreid (mida sageli nimetatakse lihtsalt transistoriteks) ja unipolaarseid transistoreid (mida sageli nimetatakse väljatransistoriteks). Esimeses, mis sisaldab kahte või enamat elektronauku üleminekut, toimivad nii elektronid kui ka augud laengukandjatena ja teiseks kas elektronide või aukudena. Mõistet "transistor" kasutatakse sageli pooljuhtseadiste kaasaskantavate saatevastuvõtjate tähistamiseks.
Väljundiahelas voolu juhitakse sisendpinge või voolu muutmisega. Sisendväärtuste väike muutus võib põhjustada väljundpinge ja voolu märkimisväärset muutust. Seda transistoride võimendavat omadust kasutatakse analoogtehnoloogias (analoogtelevisioon, raadio, kommunikatsioon jne).
Selles artiklis käsitleme bipolaarset transistorit.
Bipolaarne transistor võib olla n-p-n ja p-n-p juhtivus. Transistori sisemust uurimata võib märkida juhtivuse erinevusi ainult ühenduse polaarsuses nende vooluahelate osaks olevate toiteallikate, kondensaatorite, dioodide praktilistes vooluringides. Paremal olev joonis kujutab graafiliselt n-p-n ja p-n-p transistorid.
Transistoril on kolm väljundit. Kui arvestame transistorit nelja klemmiga, siis peaks sellel olema kaks sisend- ja kaks väljundklemmi. Seetõttu peaksid mõned järeldused olema ühised, nii sisend- kui ka väljundiahelate osas.
Transistori lülitusahelad
Üldine emitter-transistor - kavandatud sisendsignaali amplituudi suurendamiseks pinge ja voolu järgi. Sel juhul on sisendisignaal, mida võimendab transistor, ümber. Teisisõnu, väljundsignaali faas pöörleb 180 kraadi. See vooluahel on peamine erineva amplituudiga ja kujuga signaalide võimendamiseks. Transistori kaskaadi sisendtakistus koos OE-ga on sadadest oomidest ühikuni kilo-oomi ja väljundtakistus on ühikutest kümneteni kiloomi.
Ühine kollektoritransistor - kavandatud sisendsignaali amplituudi võimendamiseks. Pinge võimendamist sellises vooluringis ei toimu. Õigemini öeldes on pinge võimendus isegi väiksem kui ühtsus. Transistor ei muuda sisendsignaali ümber.
Transistori kaskaadi sisendtakistus koos OK-ga võib olla kümnetest sadade kilo-oomideni ja väljund sadade oomide piires - ühikut kilo-oomi. Tulenevalt asjaolust, et reeglina asub emitteri vooluringis koormustakisti, on vooluringil suur sisendtakistus. Lisaks on sellel sisendvoolu võimendamise tõttu suur kandevõime. Neid ühiskollektori vooluahela omadusi kasutatakse transistori astmete sobitamiseks - nagu näiteks puhverastme jaoks. Kuna väljundis korratakse sisendsignaali, mida amplituud ei võimendata, nimetatakse ka ühise kollektoriga transistori lülitusahelat Emitteri järgija.
Ikka on Ühine baastransistor. See kaasamise skeem on teoorias olemas, kuid praktikas rakendatakse seda väga raskelt. Sellist lülitusahelat kasutatakse kõrgsagedustehnoloogias. Selle eripära on see, et sellel on madal sisendtakistus ja sellist kaskaadi sisendis on keeruline koordineerida. Minu kogemus elektroonika alal pole väike, kuid rääkides sellest transistori sisselülitamise vooluringist, vabandan, ma ei tea midagi! Paar korda kasutasin seda "võõra" skeemina, kuid ma ei saanud sellest aru. Ma seletan: vastavalt kõigile füüsikalistele seadustele kontrollib transistorit selle baas või õigemini baas-emitteri rada mööda voolav vool. Transistori sisendklemmi - väljundi aluse - kasutamine pole võimalik. Tegelikult on kondensaatori kaudu transistori alus "istutatud" korpusele kõrge sagedusega, kuid väljundis seda ei kasutata. Ja galvaaniliselt, suure takistusega takisti kaudu, ühendatakse alus kaskaadi väljundiga (rakendatakse eelarvamusi). Kuid eelarvamuse esitamiseks võite tegelikult kõikjalt, isegi lisaallikast. Igatahes kustutatakse baasi siseneva mis tahes kujuga signaal läbi sama kondensaatori. Sellise kaskaadi toimimiseks istutatakse sisendväljund - emitter madala takistusega takisti kaudu korpusele, järelikult ka madal sisendtakistus. Üldiselt on transistori kaasamine ühise alusega teoreetikute ja eksperimenteerijate teema. Praktikas on see äärmiselt haruldane. Ahelate kujundamise praktikaks ei kohanud ta kunagi vajadust kasutada ühise alusega transistori lülitusahelat. Seda seletatakse selle lülitusahela omadustega: sisendtakistus on ühikutest kümnete oomideni ja väljundtakistus sadadest kilogrammidest megaohmi ühikuni. Selliseid konkreetseid parameetreid on vaja harva.
Bipolaarne transistor võib töötada võtme- ja lineaarses (võimendi) režiimis. Klahvirežiimi kasutatakse erinevates juhtimisahelates, loogikalülitustes jne. Klahvirežiimis võib transistor olla kahes töörežiimis - avatud (küllastunud) ja suletud (lukustatud). Lineaarset (võimendavat) režiimi kasutatakse harmooniliste signaalide võimendusahelates ja see nõuab transistori hoidmist "pooleldi" avatud, kuid mitte küllastunud olekus.
Transistori töö uurimiseks peame kõige olulisemaks lülitusahelaks ühise emitteriga transistori lülitusahelat.
Ahel on näidatud joonisel. Diagrammil VT - tegelikult transistor. Takistid Rb1 ja R b2 - transistori diagonaalvool, mis on tavaline pingejagur. Just see vooluahel tagab transistori nihke "tööpunkti" harmoonilise signaali võimendamise režiimis ilma moonutusteta. Takisti R kuni - transistori kaskaadi koormustakisti, mis on ette nähtud toiteallika elektrivoolu kollektorile elektrivoolu andmiseks ja selle piirangutele "avatud" transistori režiimis. Takisti R e - tagasisidetakisti suurendab sisuliselt kaskaadi sisendtakistust, vähendades samal ajal sisendsignaali võimendust. Kondensaatorid C täidavad galvaanilise isoleerimise funktsiooni väliste vooluahelate mõjust.
Bipolaarse transistori toimimise mõistmise hõlbustamiseks joonistame analoogia tavalise pingejaguriga (vt joonis allpool). Alustuseks takisti R 2 muuta pingejagur juhitavaks (muutuv). Selle takisti takistust muutes, nullist kuni "lõpmata" suure väärtuseni, saame sellise jagaja väljundis pinge nullist väärtuseni, mis antakse selle sisendile. Kujutage nüüd ette seda takisti R 1 pingejagur on transistori astme kollektortakisti ja takisti R 2 pingejagur on kollektori-emitteri transistori ristmik. Samal ajal, rakendades transistori alusele juhtimistoimingut elektrivoolu kujul, muudame kollektori-emitteri ristmike takistust, muutes seeläbi pingejaguri parameetreid. Erinevus muutuvtakistist on see, et transistori juhitakse madala voolutugevusega. Täpselt nii töötab bipolaarne transistor. Ülaltoodu on näidatud alloleval joonisel: 
Transistori töötamiseks signaali võimendusrežiimis ilma viimast moonutamata on vaja tagada sama töörežiim. Räägitakse transistori aluse eelpingest. Pädevad spetsialistid lõbustavad end reegliga: transistorit juhib vool - see on aksioom. Kuid transistori diagonaalirežiimi seab baasemissiooni pinge, mitte vool - see on reaalsus. Ja kellegi jaoks, kes ei arvesta diagonaalpinget, ei tööta ükski võimendi. Seetõttu tuleks arvutustes arvesse võtta selle väärtust.
Niisiis, bipolaarse transistori etapi töö võimendusrežiimis toimub teatud hälbepinge juures baasemiteraatori ristmikul. Ränitransistori puhul on eelpinge vahemikus 0,6 ... 0,7 volti, germaaniumitransistori puhul - 0,2 ... 0,3 volti. Seda kontseptsiooni teades saate mitte ainult arvutada transistori astmeid, vaid ka kontrollida mis tahes transistori võimendi etappi tervist. Piisab, kui mõõta transistori põhiemiteraatori nihkepinget suure sisemise takistusega multimeetriga. Kui see ei vasta räni 0,6 ... 0,7 volti või germaaniumi korral 0,2 ... 0,3 volti, siis otsige siin talitlushäiretest - kas transistor on vigane või on selle transistori kaskaadi eelpingestamine või lahtiühendamise ahelad rikkis.
Ülaltoodud on toodud graafikul - voolu-pinge karakteristik (CVC). 
Enamik “spetsialiste”, vaadates esitatud CVC-d, ütlevad: Millist jama tõmmatakse keskmisele diagrammile? Nii et transistori väljundomadused ei paista välja! See on esitatud paremal diagrammil! Ma vastan, kõik on hästi, aga see algas elektrooniliste vaakumtorudega. Varem peeti lambi pinge-voolu karakteristikuks pingelangust kogu anoodtakisti kohal. Nüüd jätkavad mõõtmist kollektortakistil ja graafikule omistatakse tähed, mis näitavad pingelangust transistoril, mis on sügavalt ekslik. Vasakul diagrammil I b - U olema Esitatakse transistori sisendkarakteristik. Keskmisel diagrammil I to - U ke Esitatakse transistori väljundvoolu-pinge karakteristik. Ja paremal diagrammil I R - U R on esitatud koormustakisti voolu-pinge graafik R kuni, mis antakse tavaliselt transistori enda voolu-pinge karakteristikuna.
Graafikul on lineaarne osa, mida kasutatakse sisendsignaali lineaarseks võimendamiseks, piiratud punktidega A ja Koos. Keskpunkt - Sisse, on täpselt koht, kus on vaja sisaldada võimendirežiimis töötavat transistorit. See punkt vastab teatavale eelpingele, mida tavaliselt võetakse arvutustes: räni transistori puhul 0,66 volti või germaaniumi transistori puhul 0,26 volti.
Vastavalt transistori voolu-pinge karakteristikule näeme järgmist: kui transistori baasemiteerija ristmikul puudub või on madal eelpinge, puudub baas- ja kollektorvool. Sel hetkel, kollektor-emitteri ristmikul, langeb kogu toiteallika pinge. Transistori põhiemiteraatori nihkepinge edasise suurenemise korral hakkab transistor avanema, baasvool ilmub ja kollektori vool kasvab koos sellega. Ühel hetkel tööalale jõudes Koos, siseneb transistor lineaarsesse režiimi, mis jätkub punktini A. Sel juhul väheneb pingelangus kollektori-emitteri ristmikul ja koormustakisti juures R kunivastupidi suureneb. Punkt Sisse - transistori tööpinge punkt, - see on koht, kus transistori kollektori - emitteri ristmikul seatakse pingelangus reeglina võrdseks täpselt poole toiteallika pingega. Sageduskarakteristik punktist Koosasja juurde A mida nimetatakse nihke tööruumiks. Pärast punkti A , baasvool ja seetõttu kollektori vool suureneb järsult, transistor avaneb täielikult - see siseneb küllastumiseni. Sel hetkel langeb konstruktsioonist tulenev pinge kollektori-emitteri ristmikul n-p-n üleminekuid, mis on umbes 0,2 ... 1 volti, sõltuvalt transistori tüübist. Kõik muud toiteallika pinged langevad transistori - takisti koormustakistusele R kuni, mis piirab ka kollektorvoolu edasist kasvu.
Alumistel "lisa" joonistel näeme, kuidas transistori väljundis muutub pinge sõltuvalt sisendile edastatud signaalist. Transistori väljundpinge (pingelangus kogu kollektoris) on sisendsignaalini faasiväliselt (180 kraadi).
Transistori kaskaadi arvutamine ühise emitteriga (OE)
Enne otse transistori kaskaadi arvutamist jätkame tähelepanu järgmistele nõuetele ja tingimustele:
Transistori kaskaadi arvutamine toimub reeglina otsast (st väljundist);
Transistori kaskaadi arvutamiseks on vaja määrata pingelangus transistori kollektori-emitteri ristmikul tühikäigu režiimis (kui sisendsignaali pole). See valitakse nii, et saada võimalikult moonutamata signaal. Režiimis "A" töötava transistori kaskaadi ühetsüklilises vooluringis on see tavaliselt pool toiteallika pinge väärtusest;
Transistori emitteri ahelas jookseb kaks voolu - kollektori vool (piki kollektori-emitteri rada) ja baasvool (piki baas-emitteri rada), kuid kuna baasvool on üsna väike, võime selle unarusse jätta ja eeldada, et kollektori vool võrdub emitteri vooluga;
Transistor on võimendav element, nii et on õiglane öelda, et selle võimet signaale võimendada peab väljendama mingi väärtus. Võimendusväärtust väljendatakse nelja klemmi teooriast võetud indikaatori abil - põhivoolu võimendus lülitusahelas ühise emitteriga (OE) ja seda tähistatakse - h 21. Selle väärtus on antud konkreetset tüüpi transistoride kataloogides, pealegi on kataloogides tavaliselt pistik (näiteks 50 - 200). Arvutuste tegemiseks vali tavaliselt minimaalne väärtus (näitest vali väärtus - 50);
Koguja ( R kuni) ja emitter ( R e) takistused mõjutavad transistori astme sisend- ja väljundtakistusi. Võib eeldada, et kaskaadi sisendtakistus R I \u003d R e * h 21, ja väljund on R o \u003d R kuni. Kui transistori astme sisendtakistus pole teie jaoks oluline, siis saate ilma takistita üldse hakkama R e;
Takisti hinnangud R kuni ja R e piirake läbi transistori voolavaid voolusid ja transistoril hajutatud võimsust.
Transistori kaskaadi arvutamise järjekord ja näide OE-ga
Lähteandmed:
Toitepinge U i.p.\u003d 12 V
Valige näiteks transistor: KT315G transistor:
P max\u003d 150 mW; I max\u003d 150 mA; h 21>50.
Nõus R k \u003d 10 * Re
Transistori tööpunkti pinge võetakse vastu Oled \u003d 0,66 V
Lahendus:
1. Me määrame maksimaalse staatilise võimsuse, mille transistor hajutab vahelduva signaali läbimise hetkedel läbi transistori staatilise režiimi tööpunkti B. See peaks olema väärtus, mis on 20 protsenti väiksem (0,8 tegur) juhendis määratletud maksimaalsest transistori võimsusest.
Nõus P ras.max \u003d 0,8 * P max\u003d 0,8 * 150 mW \u003d 120 mW
2. Kollektori voolu määramine staatilises režiimis (signaali pole):
I k0 \u003d P võistlus max / U ke0 \u003d P võistlus max / (U i.p. / 2) \u003d 120 mW / (12 V / 2) \u003d 20 mA.
3.
Arvestades, et pool toitepingest langeb transistoril staatilises režiimis (ilma signaalita), langeb toitepinge teine \u200b\u200bpool takistidel:
(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0 \u003d (12 V / 2) / 20 mA \u003d 6 V / 20 mA \u003d 300 oomi.
Arvestades olemasolevat takistite valikut, samuti asjaolu, et oleme valinud suhte R k \u003d 10 * Re, leiame takistite väärtused: R kuni \u003d 270 oomi; R e \u003d 27 oomi.
4. Leidke transistori kollektoril pinge ilma signaalita. U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k) \u003d (12 V - 0,02 A * 270 oomi) \u003d 6,6 V.
5. Määrake praegune baastransistor: I b \u003d I c / h 21 \u003d / h 21 \u003d / 50 \u003d 0,8 mA.
6. Kogu baasvool määratakse aluse kallutuspinge abil, mis on seatud pingejaguri abil Rb1,R b2. Takistusliku baasjaguri vool peaks olema palju suurem (5-10 korda) baasi juhtimisvoolust I bnii et viimane ei mõjuta diagonaalpinget. Valime jagajavoolu, mis on 10 korda suurem kui baasjuhtimisvool: Rb1,R b2: I div. \u003d 10 * I b \u003d 10 * 0,8 mA \u003d 8,0 mA.
Siis takistite takistus Rb1 + Rb2 \u003d U / I div. \u003d 12 V / 0,008 A \u003d 1500 oomi.
7. Leiame ooterežiimis emitteri pinge (signaali pole). Transistori kaskaadi arvutamisel on vaja arvestada: töötava transistori baasemissiooni pinge ei tohi ületada 0,7 volti! Emitteri pinge režiimis ilma sisendsignaalita on ligikaudu võrdne: U e \u003d I k0 * R e \u003d 0,02 A * 27 oomi \u003d 0,54 V,
kus I k0 on transistori vaikne vool.
8. Me määrame pinge lobus U b \u003d U e + U olema\u003d 0,54 V + 0,66 V \u003d 1,2 V
Siit leiame pingejaguri valemi kaudu: R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U jne. \u003d 1500 oomi * 1,2 V / 12 V \u003d 150 oomi
Rb1 \u003d (Rb1 + Rb2) -Rb2 \u003d 1500 oomi - 150 oomi \u003d 1350 oomi \u003d 1,35 kOhm.
Takisti seeria järgi tulenevalt asjaolust, et läbi takisti Rb1 voolab ka baasvool, valime takisti vähenemise suunas: Rb1\u003d 1,3 kOhm.
9. Eralduskondensaatorid valitakse kaskaadi soovitud amplituud-sageduse karakteristikute (ribalaius) põhjal. Transistori etappide normaalseks tööks sagedustel kuni 1000 Hz on vaja valida kondensaatoreid nimiväärtusega vähemalt 5 μF.
Madalamate sageduste korral sõltub kaskaadi amplituud-sageduse karakteristik (AFC) eralduskondensaatorite laadimise ajast kaskaadi muude elementide, sealhulgas naaberkaskaadide elementide kaudu. Maht peaks olema selline, et kondensaatoritel poleks aega laadimiseks. Transistori astme sisendtakistus on palju suurem kui väljundtakistus. Kaskaadi sagedusreaktsioon madalsageduspiirkonnas määratakse ajakonstandi abil t n \u003d R in * C inkus R I \u003d R e * h 21, C sisse - kaskaadi eraldusvõimsus. C välja transistori kaskaad seda C sisse järgmise kaskaadi ja see arvutatakse samal viisil. Kaskaadi madal läbilõike sagedus (läbilõike sageduse läbilõike sageduse vastus) f n \u003d 1 / t n. Kvaliteetse võimenduse jaoks tuleb transistori astme kujundamisel valida see suhe 1 / t n \u003d 1 / (R in * C in)<
Transistori astme võtme režiimi arvutamine toimub täpselt samal viisil kui võimendi astme varasem arvutus. Ainus erinevus on see, et klahvirežiim eeldab ooterežiimis transistori kahte olekut (ilma signaalita). See on kas suletud (kuid mitte lühiseta) või avatud (kuid mitte üleküllastunud). Sel juhul jäävad puhkekoha tööpunktid väljaspool CVC näidatud punkte A ja C. Kui transistor tuleb vooluahelal signaalita olekus sulgeda, on vajalik takisti kaskaadi eelnevalt näidatud vooluringist eemaldada Rb1. Kui nõutakse, et transistor tühikäigul oleks avatud, on vaja takistust kaskaadis suurendada R b2 10 korda arvutatud väärtusest ja mõnel juhul saab selle vooluringist eemaldada.
Transistori kaskaadi arvutamine on läbi.
Ühise emitteriga bipolaarse transistori lülitusahel on näidatud joonisel 5.15:
Selles režiimis olevad transistori omadused erinevad tavalise aluse režiimi omadustest. Transistoris, mis on ühendatud vooluahela järgi ühise emitteriga, on võimendus mitte ainult pinges, vaid ka voolus. Ühise emitteriga vooluahela sisendparameetriteks on baasvool I b ja kollektori pinge U k ning väljundkarakteristikud on kollektori vool I k ja emitteri pinge U e.
Varem bipolaarse transistori analüüsimisel ühises põhiahelas saadi kollektori voolu ja emitteri voolu suhe järgmisel kujul:
Ühise emitteriga skeemis (vastavalt Kirchhoffi esimesele seadusele).
pärast tegurite ümbergrupeerimist saame: (5.30)
Joon. 5.15. Üldine emitter-transistor
Koefitsient α / (1-α) teguri I b ees näitab, kuidas kollektori vool I k muutub baasvoolu I b ühe muudatusega. Seda nimetatakse bipolaarse transistori voolu võimenduseks ühises emitteri ahelas. Märkige see koefitsient β-ga.
Kuna ülekandetegur α on lähedane ühtsusele (α< 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >\u003e 1). Edastuskoefitsiendi α \u003d 0,98 ÷ 0,99 väärtuste korral on võimendus vahemikus β \u003d 50 ÷ 100.
Võttes arvesse (5.31), nagu ka I к0 * \u003d I к0 / (1-α), saab avalduse (5.30) ümber kirjutada kujul:
(5.32)
kus I k0 * \u003d (1 + β) I k0 on üksiku p-n ristmiku soojusvool, mis on palju suurem kui kollektori soojusvool I k0, ja r k on määratletud kui r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferentseerides võrrandi (5.32) baasvoolu I b suhtes, saame β \u003d ΔI k / ΔI b. Sellest järeldub, et võimendus β näitab, mitu korda kollektori vool I k muutub baasvoolu I b muutumisega.
Koguse β iseloomustamiseks bipolaarse transistori parameetrite funktsioonina tuletage meelde, et emitteri vooluülekandetegur on α \u003d γ · κ, kus. Seetõttu . Β jaoks saadi väärtus: β \u003d α / (1-α). Alates W / L<< 1, а γ ≈ 1, получаем:
(5.33)
Joonis 5.16a näitab bipolaarse transistori voolupinge karakteristikuid, mis on ühendatud vooluahela järgi ühise emitteriga, mille kõverate parameeter on baasvool. Võrreldes neid karakteristikuid bipolaarse transistori sarnaste omadustega tavalises põhiahelas, näete, et need on kvalitatiivselt sarnased.
Analüüsime, miks baasvoolu I b väikesed muutused põhjustavad olulisi muutusi kollektori voolus I k. Koefitsiendi β väärtus, mis on oluliselt suurem kui ühtsus, tähendab, et ülekandekoefitsient α on lähedane ühtsusele. Sel juhul on kollektori vool lähedane emitteri voolule ja baasvool (rekombinatsioon füüsilises olemuses) on oluliselt väiksem kui kollektori ja emitteri vool. Kui koefitsient α \u003d 0,99 100-st aukust, mis on süstitud emitteri ristmiku kaudu, ekstraheeritakse 99 läbi kollektori ristmiku ja ainult üks rekombineerub põhis olevate elektronidega ja aitab kaasa põhivoolu.
Joon. 5.16. Ühise emitteriga vooluahelasse kuuluva bipolaarse transistori KT215V voolu-pinge omadused: a) sisendkarakteristikud; b) väljundi omadused
Baasvoolu kahekordne suurendamine (kaks auku tuleb uuesti ühendada) põhjustab emitteri ristmiku kaudu kaks korda suurema sissepritse (tuleb sisse süstida 200 auku) ja vastavalt ka väljavool kollektori kaudu (198 auku ekstraheeritakse). Seega põhjustab väike voolutugevuse muutus, näiteks 5 kuni 10 μA, kollektori voolu muutused vastavalt vahemikus 500 μA kuni 1000 μA.