Jednoduše řečeno, předpětí v BJT může být definováno jako proces, při kterém je BJT aktivován nebo zapnut použitím menší velikosti DC přes svorky základny / emitoru, takže je schopen provádět relativně větší velikost DC přes jeho terminály emitoru kolektoru.

Práce bipolárního tranzistoru nebo BJT na stejnosměrných úrovních je řízena několika faktory, které zahrnují řadu provozní body přes vlastnosti zařízení.

V části 4.2 vysvětlené v tomto článku zkontrolujeme podrobnosti týkající se tohoto rozsahu provozní body pro zesilovače BJT. Jakmile jsou vypočteny specifikované stejnosměrné zdroje, může být vytvořen návrh obvodu pro určení požadovaného pracovního bodu.

V tomto článku jsou zkoumány různé takové konfigurace. Každý jednotlivý diskutovaný model bude navíc identifikovat stabilitu přístupu, tj. Přesně to, jak citlivý může být systém na daný parametr.

Ačkoli jsou v této části zkoumány četné sítě, mají jednu zásadní podobnost mezi posouzeními každé konfigurace z důvodu následujícího opakovaného použití zásadního základního vztahu:

Ve většině situací je základní proud IB úplně první veličinou, kterou je třeba stanovit. Jakmile je IB identifikován, vztahy ekv. (4.1) přes (4.3) by mohlo být implementováno za účelem získání zbytku dotyčných množství.

“měnič napětí na frekvenci pomocí časovače 555 ”

Podobnosti v hodnocení budou rychle patrné, jak budeme postupovat v následujících částech.

Rovnice pro IB jsou pro mnoho návrhů tak velmi totožné, že jeden vzorec lze odvodit od druhého jednoduše odstraněním nebo vložením prvku nebo dvou.

Hlavním cílem této kapitoly je zjistit stupeň porozumění BJT tranzistoru, který vám umožní provést DC analýzu téměř jakéhokoli obvodu, který má jako prvek zesilovač BJT.

4.2 PROVOZNÍ BOD

Slovo předpětí v názvu tohoto článku je podrobný pojem, který znamená implementaci stejnosměrného napětí a stanovení pevné úrovně proudu a napětí v BJT.

U zesilovačů BJT výsledný stejnosměrný proud a napětí vytvoří pracovní bod na charakteristikách, které vytvářejí oblast, která se stává ideální pro požadované zesílení aplikovaného signálu. Protože pracovní bod je na základě charakteristik předem stanoveným bodem, lze jej také označit jako klidový bod (zkráceně Q-bod).

„Klidový“ ze své podstaty znamená ticho, klid, sedavost. Obrázek 4.1 ukazuje standardní výstupní charakteristiku BJT majícího 4 provozní body . Předpínací obvod by mohl být vyvinut za účelem stanovení BJT přes jeden z těchto bodů nebo jiné uvnitř aktivní oblasti.

Na maximální jmenovité hodnoty je poukázáno na charakteristikách na obr. 4.1 vodorovnou čarou pro nejvyšší proud kolektoru ICmax a kolmou čarou na nejvyšší napětí kolektoru a emitoru VCEmax.

Omezení maximálního výkonu je identifikováno z křivky PCmax na stejném obrázku. Na spodním konci grafu vidíme mezní oblast, identifikovanou IB ≤ 0μ, a saturační oblast, identifikovanou VCE ≤ VCEsat.

Jednotka BJT by mohla být předpjatá mimo tyto uvedené maximální limity, ale důsledek takového procesu by vedl k významnému zhoršení životnosti zařízení nebo úplnému rozpadu zařízení.

Omezením hodnot mezi označenou aktivní oblastí lze vybrat různé operační oblasti nebo body . Zvolený Q-bod obvykle závisí na zamýšlené specifikaci obvodu.

Určitě však můžeme vzít v úvahu několik rozdílů mezi počtem bodů ilustrovaných na obr. 4.1, abychom poskytli několik zásadních doporučení týkajících se pracovní bod , a tedy obvod zkreslení.

Pokud by se neaplikovalo žádné předpětí, zařízení by nejprve zůstalo zcela vypnuté, což by způsobilo, že Q-bod by byl na A - tj. Nulový proud přes zařízení (a 0 V napříč). Protože je nezbytné zkreslit BJT, aby bylo možné reagovat na celý rozsah daného vstupního signálu, bod A nemusí vypadat vhodně.

Pokud je v bodě B připojen signál k obvodu, zařízení bude vykazovat kolísání proudu a napětí v obvodu pracovní bod , umožňující zařízení reagovat na (a možná zesílit) pozitivní i negativní aplikace vstupního signálu.

Když je vstupní signál optimálně využit, napětí a proud BJT se pravděpodobně změní ..... nemusí to však stačit k aktivaci zařízení do cut-off nebo saturace.

Bod C může pomoci určité pozitivní a negativní odchylce výstupního signálu, ale velikost špička-špička může být omezena na blízkost VCE = 0V / IC = 0 mA.

Práce v bodě C také může způsobit malé starosti s ohledem na nelinearity vzhledem k tomu, že by se mezera mezi křivkami IB mohla v této konkrétní oblasti rychle měnit.

Obecně řečeno, je mnohem lepší provozovat zařízení, ve kterém je zisk zařízení spíše konzistentní (nebo lineární), aby bylo zajištěno, že zesílení na celkovém kmitání vstupního signálu zůstane rovnoměrné.

Bod B je oblast vykazující větší lineární rozestup, a proto větší lineární aktivitu, jak je naznačeno na obr. 4.1.

Bod D vytváří zařízení pracovní bod blízko k nejvyšším úrovním napětí a výkonu. Kolísání výstupního napětí na kladné hranici je tak omezeno, pokud se nemá překročit maximální napětí.

Výsledek bodu B vypadá perfektně pracovní bod s ohledem na lineární zisk a největší možné variace napětí a proudu.

Popíšeme to v ideálním případě pro zesilovače malého signálu (kapitola 8), ne však vždy pro výkonové zesilovače, .... o tom si povíme později.

V rámci tohoto diskurzu se zaměřím hlavně na předpětí tranzistoru s ohledem na funkci zesílení malého signálu.

Je třeba se podívat na další extrémně zásadní předpínací faktor. Poté, co jsme určili a zaujali BJT ideálem pracovní bod , měly by být také hodnoceny účinky teploty.

Tepelný rozsah způsobí odchylku hranic zařízení, jako je zisk proudu (AC) tranzistoru a svodový proud tranzistoru (ICEO). Zvýšené teplotní rozsahy způsobí větší svodové proudy v BJT, a tak upraví provozní specifikaci stanovenou předpínací sítí.

To znamená, že síťový vzorec také potřebuje usnadnit úroveň teplotní stability, aby zajistil, že dopady teplotních změn budou s minimálními posuny v pracovní bod . Toto udržování provozního bodu lze stanovit pomocí faktoru stability S, který označuje úroveň odchylek v provozním bodě způsobených změnou teploty.

Doporučuje se optimálně stabilizovaný obvod a zde se vyhodnotí stabilní rys několika základních obvodů zkreslení. Aby byl BJT předpjatý uvnitř lineární nebo efektivní provozní oblasti, musí být splněny níže uvedené body:

1. Spojení základna-emitor by mělo být předpjaté (napětí oblasti P silně kladné), což umožňuje dopředné předpětí přibližně 0,6 až 0,7 V.

2. Spojení základny a kolektoru musí být reverzně předpjaté (n-oblast silně kladná), přičemž napětí reverzního předpětí musí zůstat na určité hodnotě uvnitř maximálních limitů BJT.

[Nezapomeňte, že pro předpětí bude napětí na p-n křižovatce str -pozitivní, a pro reverzní zkreslení je obrácené s n -pozitivní. Toto zaměření na první písmeno by vám mělo dát způsob, jak si snadno zapamatovat základní polaritu napětí.]

Provoz v cut-off, saturaci a lineárních oblastech BJT charakteristiky jsou obvykle prezentovány, jak je vysvětleno níže:

1. Provoz v lineární oblasti:

Spojení základna-emitor dopředu předpjaté

“časová konstanta paralelního obvodu RC ”

Spojení základny a kolektoru je předpjato

dva. Provoz v mezní oblasti:

Spojení základna-emitor reverzní předpětí

3. Provoz v oblasti nasycení:

Spojení základna-emitor dopředu předpjaté

Spojení základny a kolektoru je předpjaté

4.3 OKRUH PEVNÉ BIASY

Obvod s pevným zkreslením na obr. 4.2 je navržen s poměrně jednoduchým a nekomplikovaným přehledem analýzy stejnosměrného zkreslení tranzistoru.

Ačkoli síť implementuje NPN tranzistor, vzorce a výpočty by mohly fungovat stejně efektivně s nastavením tranzistoru PNP jednoduše překonfigurováním proudových cest a polarit napětí.

Aktuální směry na obr. 4.2 jsou skutečné proudové směry a napětí jsou identifikována univerzálními anotacemi s dvojitým dolním indexem.

Pro stejnosměrnou analýzu lze návrh oddělit od zmíněných úrovní střídavého proudu jednoduše výměnou kondenzátorů za ekvivalent otevřeného obvodu.

Kromě toho lze stejnosměrný napájecí zdroj VCC rozdělit na několik samostatných napájecích zdrojů (pouze pro provedení vyhodnocení), jak je prokázáno na obr. 4.3, jen aby bylo možné rozbít vstupní a výstupní obvody.

Co to dělá, je minimalizace vazby mezi těmito dvěma se základním proudem IB. Rozchod je nepochybně legitimní, jak je znázorněno na obr. 4.3, kde je VCC napojen přímo na RB a RC, stejně jako na obr. 4.2.

Forward Bias of Base – Emitter

Nejprve analyzujme smyčku obvodu základna-emitor zobrazenou výše na obr. 4.4. Pokud implementujeme Kirchhoffovu rovnici napětí ve směru hodinových ručiček pro smyčku, odvodíme následující rovnici:

Vidíme, že polarita poklesu napětí na RB, jak je určeno ve směru aktuálního IB. Řešení rovnice pro aktuální IB nám poskytuje následující výsledek:

Rovnice (4.4)

Rovnice (4.4) je rozhodně rovnice, kterou lze snadno zapamatovat, jednoduše zapamatováním, že zde se základní proud stává proudem procházejícím RB, a použitím Ohmova zákona, podle kterého se proud rovná napětí na RB děleném odporem RB .

Napětí napříč RB je aplikované napětí VCC na jednom konci menší než pokles napříč spojením báze-emitor (VBE).
Také vzhledem k tomu, že napájecí VCC a napětí základny-emitoru VBE jsou pevné veličiny, volba rezistoru RB na základně stanoví množství základního proudu pro spínací úroveň.

Sběratel – smyčka vysílače

Obrázek 4.5 ukazuje fázi obvodu emitoru kolektoru, kde byl představen směr aktuálního IC a odpovídající polarita napříč RC.
Hodnotu kolektorového proudu lze přímo vidět na IB pomocí rovnice:

Rovnice (4.5)

Může vás zajímat, že základní proud je závislý na množství RB a IC je spojeno s IB konstantou β, velikost IC není funkcí odporu RC.

Úprava RC na jinou hodnotu nebude mít žádný vliv na úroveň IB nebo dokonce IC, pokud bude zachována aktivní oblast BJT.
To znamená, že zjistíte, že velikost VCE je určena úrovní RC, a to může být zásadní věc, kterou je třeba vzít v úvahu.

Použijeme-li Kirchhoffův zákon napětí ve směru hodinových ručiček přes zobrazenou uzavřenou smyčku na obr. 4.5, vytvoří se následující dvě rovnice:

Rovnice (4.6)

To naznačuje, že napětí na kolektorovém vysílači BJT v obvodu s pevným zkreslením je napájecí napětí ekvivalentní poklesu vytvořenému na RC
Chcete-li mít rychlý přehled jednoduchého a dvojitého dolního indexu, nezapomeňte, že:

VCE = VC - VE -------- (4,7)

kde VCE označuje napětí protékající z kolektoru do emitoru, VC a VE jsou napětí procházející z kolektoru a emitoru k zemi. Ale tady, protože VE = 0 V, máme

VCE = VC -------- (4,8)
Také proto, že máme,
VBE = VB - AND -------- (4,9)
a protože VE = 0, konečně dostaneme:
VBE = VB -------- (4,10)

Pamatujte prosím na následující body:

Při měření úrovní napětí, jako je VCE, nezapomeňte umístit červenou sondu voltmetru na kolík kolektoru a černou sondu na kolík vysílače, jak je znázorněno na následujícím obrázku.