Suprasti bendrą bazinę konfigūraciją BJT

Šiame skyriuje mes išanalizuosime BJT bendros bazės konfigūraciją ir sužinosime apie jos važiavimo taško charakteristikas, atvirkštinio prisotinimo srovę, bazės ir spinduolio įtampą ir įvertinsime parametrus naudodami praktiškai išspręstą pavyzdį. Vėlesnėse dalyse mes taip pat analizuosime, kaip sukonfigūruoti bendros bazės stiprintuvo grandinę

Įvadas

Simboliai ir anotacijos, naudojami daugumoje tranzistorių bendros bazės konfigūracijos
knygas ir vadovus, atspausdintus šiomis dienomis, galima pamatyti toliau pateiktame paveiksle. 3.6 pav. Tai gali būti tiesa tiek su pnp, tiek su npn tranzistoriais.

3.6 pav

3.4 Kas yra „Common-Base“ konfigūracija

Sąvoka „bendra bazė“ kyla iš to, kad čia bazė yra bendra tiek susitarimo įvesties, tiek išvesties etapams.

Be to, bazė paprastai tampa terminalu, esančiu arčiausiai žemės potencialo arba jo gale.

Čia vykstančio pokalbio metu visos srovės (ampero) kryptys bus vertinamos įprastinės (skylės) srauto, o ne elektronų srauto krypties atžvilgiu.

Ši atranka buvo nuspręsta daugiausia susirūpinus, kad didelis akademinių ir komercinių organizacijų siūlomų dokumentų kiekis įgyvendina įprastą srautą, o kiekvienos elektroninės atstovybės rodyklės turi kelią, identifikuojamą šioje konkrečioje konvencijoje.

Bet kuriam bipoliniam tranzistoriui:

Rodyklės ženklas grafiniame simbolyje apibūdina emiterio srovės (įprasto srauto) srauto kryptį per tranzistorių.

Kiekviena iš srovės (Amp) krypčių, parodytų 3.6 pav., Yra tikrosios kryptys, apibūdinamos įprasto srauto pasirinkimu. Kiekvienu atveju atkreipkite dėmesį, kad IE = IC + IB.

Be to, atkreipkite dėmesį, kad įtampa (įtampos šaltiniai) yra skirta tam, kad būtų nustatyta srovė kiekvienam kanalui nurodyta kryptimi. Tai reiškia, kad palyginkite IE kryptį su kiekvienos konfigūracijos poliškumu arba VEE, taip pat palyginkite IC kryptį su VCC poliškumu.

Norėdami išsamiai iliustruoti trijų terminalų įrenginio, pavyzdžiui, veiksmus bendros bazės stiprintuvai 3.6 pav. reikalauja 2 savybių rinkinių - vieno vairavimo taškas arba įvesties veiksniai, o kitas - produkcija skyrius.

Bendro pagrindo stiprintuvo įvesties rinkinys, parodytas 3.7 pav., Įėjimui taiko įvesties srovę (IE)
įtampa (VBE) įvairiems išėjimo įtampos diapazonams (VCB).

The išvesties rinkinys taiko išėjimo srovę (IC) išėjimo įtampai (VCB) įvairiems įėjimo srovės (IE) diapazonams, kaip parodyta 3.8 pav. Išvestis arba kolektoriaus charakteristikų grupė turi 3 pagrindinius dominančius elementus, kaip nurodyta 3.8 pav. aktyvieji, ribiniai ir prisotintieji regionai . Aktyvi sritis bus ta sritis, kuri paprastai naudinga linijiniams (neiškreiptiems) stiprintuvams. Tiksliau:

Aktyviame regione kolektoriaus ir pagrindo sankryža bus atvirkštinė, o pagrindo ir spinduolio jungtis yra nukreipta į priekį.

Aktyviam regionui būdingos šališkos konfigūracijos, kaip nurodyta 3.6 pav. Apatiniame aktyviosios srities gale spinduolio srovė (IE) bus lygi nuliui, kolektoriaus srovė šioje situacijoje yra tiesiog atvirkštinio prisotinimo srovės ICO rezultatas, kaip parodyta 3.8 pav.

Dabartinis ICO yra toks nereikšmingas (mikroamperai), palyginti su vertikalia IC skalė (miliamperais), kad jis praktiškai atsiduria toje pačioje horizontalioje linijoje kaip IC = 0.

Kontūro samprotavimai, kai IE = 0 yra bendros bazinės sąrankos atveju, matomi 3.9 pav. Dažniausiai ICO taikoma anotacija duomenų lapuose ir specifikacijų lapuose nurodyta 3.9 pav., ICBO. Dėl geresnių projektavimo metodų bendrosios paskirties tranzistorių (ypač silicio) ICBO laipsnis mažos ir vidutinės galios diapazonuose paprastai yra toks minimalus, kad jo įtakos galima nepastebėti.

Tai pasakius, didesnių galios įrenginių ICBO gali ir toliau rodyti mikroamperų diapazone. Be to, prisiminkite tą ICBO, kaip ir Yra diodai (abu yra atvirkštinės nuotėkio srovės) gali būti pažeidžiami temperatūros pokyčių.

Esant aukštai temperatūrai, ICBO poveikis gali būti lemiamas aspektas, nes jis gali žymiai greitai pakilti reaguodamas į temperatūros pakilimą.

Atkreipkite dėmesį į 3.8 pav., Kai emiterio srovė padidėja virš nulio, kolektoriaus srovė pakyla iki lygio, kuris pirmiausia prilygsta emiterio srovės lygiui, nustatytam pagrindiniuose tranzistoriaus ir srovės santykiuose.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad VCB yra gana neveiksminga aktyvaus regiono kolektoriaus srovei. Išlenktos formos akivaizdžiai parodo, kad pradinį sąsajos tarp IE ir IC aktyviame regione vertinimą galima pateikti taip:

Kaip daroma iš pačio pavadinimo, ribinė sritis suprantama kaip ta vieta, kur kolektoriaus srovė yra 0 A, kaip parodyta 3.8 pav. Be to:

Atjungimo srityje tranzistoriaus kolektoriaus-pagrindo ir bazės-spinduolio jungtys paprastai būna atvirkštinio įstrižo režimu.

Sodrumo sritis identifikuojama kaip ta charakteristikų sekcija kairėje VCB = 0 V. kairėje pusėje. Horizontali skalė šioje srityje buvo padidinta, kad būtų galima aiškiai parodyti nepaprastus šio regiono atributų patobulinimus. Stebėkite eksponentinį kolektoriaus srovės padidėjimą, reaguodami į įtampos VCB padidėjimą link 0 V.

Kolektoriaus-pagrindo ir pagrindo-spinduolio jungtys gali būti vertinamos kaip priekinės tendencijos prisotinimo srityje.

3.7 pav. Įvesties charakteristikos rodo, kad bet kokio iš anksto nustatyto kolektoriaus įtampos (VCB) dydžio atveju emiterio srovė padidėja taip, kad gali būti labai panaši į diodo charakteristikas.

Tiesą sakant, kylančio VCB poveikis charakteristikoms paprastai būna toks minimalus, kad atliekant bet kokį išankstinį vertinimą galima neatsižvelgti į skirtumą, kurį sukelia VCB pokyčiai, ir charakteristikas iš tikrųjų pavaizduoti, kaip parodyta žemiau 3.10a pav.

Todėl mes naudosime dalinę-tiesinę techniką, tai suteiks charakteristikas, kaip parodyta 3.10b pav.

Pakėlus šį lygį aukštyn ir neatsižvelgiant į kreivės nuolydį ir dėl to pasipriešinimą, kurį sukuria dėl į priekį nukreiptos sankryžos, bus pasiektos charakteristikos, parodytos 3.10c pav.

Atliekant visus būsimus tyrimus, kurie bus aptarti šioje svetainėje, bus atliekamas lygiavertis 3.10c pav. Dizainas visiems tranzistorių grandinių nuolatinės srovės vertinimams. Tai reiškia, kad kai BJT yra „laidžios“ būsenos, bus atsižvelgiama į bazės-spinduolio įtampą, išreikštą šioje lygtyje: VBE = 0,7 V (3,4).

Kitaip tariant, VCB vertės pokyčių įtaka kartu su įvesties charakteristikų nuolydžiu bus nepastebėta, nes mes stengiamės įvertinti BJT konfigūracijas taip, kad tai galėtų padėti mums pasiekti optimalų artėjimą prie faktinis atsakas, per daug neįsitraukiant į parametrą, kuris gali būti mažiau reikšmingas.

3.10 pav

Mes visi iš tikrųjų turėtume kruopščiai įvertinti teiginį, išreikštą aukščiau pateiktose 3.10c pav. Charakteristikose. Jie apibrėžia, kad esant tranzistoriui įjungus arba esant aktyviai būsenai, įtampa, einanti iš pagrindo į spinduolį, bus 0,7 V bet kokiam spinduolio srovės kiekiui, kurį reguliuoja susijęs išorinis grandinės tinklas.

Tiksliau sakant, atlikdamas bet kokį pradinį eksperimentą su BJT grandine, esančia nuolatinės srovės konfigūracijoje, vartotojas gali greitai nustatyti, kad įtampa per pagrindą į spinduolį yra 0,7 V, kai prietaisas yra aktyviame regione - tai gali būti laikoma nepaprastai svarbiausia visos mūsų nuolatinės srovės analizės, kuri bus aptarta mūsų būsimuose straipsniuose, eilutė.

Praktinio pavyzdžio (3.1) sprendimas

Ankstesniuose skyriuose mes sužinojome, kas yra bendros bazės konfigūracija apie santykį tarp bazinės srovės I C ir skleidžia srovę I IS BJT 3.4 skyriuje. Remiantis šiuo straipsniu, dabar galime sukurti konfigūraciją, kuri leistų BJT sustiprinti srovę, kaip parodyta 3.12 paveiksle žemiau bendrosios bazės stiprintuvo grandinės.

Bet prieš tai tiriant, mums būtų svarbu sužinoti, kas yra alfa (α).

Alfa (a)

Bendrosios bazinės BJT konfigūracijoje nuolatinės srovės režimu dėl daugumos nešėjų poveikio dabartinė I C ir aš IS formuoti santykį, išreikštą alfa dydžiu ir pateikti kaip:

a nuolatinė srovė = Aš C / Aš IS -------------------- (3.5)

kur aš C ir aš IS yra dabartinis lygis veikimo taškas . Nors pirmiau nurodyta charakteristika nurodo, kad α = 1, realiuose įtaisuose ir eksperimentuose šis kiekis gali būti maždaug nuo 0,9 iki 0,99, ir daugeliu atvejų tai artėtų prie didžiausios diapazono vertės.

Dėl to, kad čia alfa yra specialiai apibrėžta daugumai nešėjų, Eq 3.2 kurį buvome išmokę ankstesni skyriai dabar galima parašyti taip:

Remdamasis charakteristika grafike 3.8 pav , kada aš IS = 0 mA, aš C vertė atitinkamai tampa = I CBO.

Tačiau iš ankstesnių mūsų diskusijų žinome, kad I lygis CBO dažnai yra minimalus, todėl 3.8 grafike jis tampa beveik neatpažįstamas.

Reiškia, kai tik aš IS = 0 mA aukščiau minėtame grafike, I C taip pat virsta 0 mA, kai V CB vertybių diapazonas.

Atsižvelgiant į kintamosios srovės signalą, kai veikimo taškas eina per charakteristinę kreivę, kintamosios srovės alfa gali būti parašyta taip:

AC alfa yra keli oficialūs pavadinimai, kurie yra: bendras pagrindas, stiprinimo koeficientas, trumpasis jungimas. Šių pavadinimų priežastys bus aiškesnės būsimuose skyriuose, vertinant lygiavertes BJT grandines.

Šiuo metu galime rasti, kad aukščiau pateiktas Eq 3.7 patvirtina, kad santykinai nedidelis kolektoriaus srovės pokytis padalijamas iš gauto I pokyčio IS , kolektorius-bazė yra pastovaus dydžio.

Daugumos sąlygų - a ir ir a nuolatinė srovė yra beveik vienodi, leidžiantys tarpusavyje pasikeisti dydžiais.

„Common-Base“ stiprintuvas

DC įtampa nėra parodyta aukščiau pateiktame paveikslėlyje, nes mūsų tikslas yra tik analizuoti kintamosios srovės atsaką.

Kaip sužinojome ankstesniuose pranešimuose apie bendros bazės konfigūracija , įėjimo kintamosios srovės varža, kaip parodyta 3.7 paveiksle, atrodo gana minimali ir paprastai skiriasi nuo 10 iki 100 omų. Nors tame pačiame skyriuje mes taip pat matėme 3.8 pav., Išėjimo varža bendrame baziniame tinkle atrodo gerokai didelė, kuri paprastai gali skirtis nuo 50 k iki 1 M omų.

Šie pasipriešinimo verčių skirtumai iš esmės yra susiję su į priekį nukreipta sandūra, atsirandančia įėjimo pusėje (tarp pagrindo ir spinduolio), ir atvirkštinio įstrižo jungties, atsirandančios išėjimo pusėje tarp pagrindo ir kolektoriaus.

Taikydami tipinę, pvz., 20 omų (kaip nurodyta aukščiau pateiktame paveikslėlyje) vertę įėjimo varžai ir 200 mV įėjimo įtampai, galime įvertinti stiprinimo lygis arba diapazonas išvesties pusėje, naudodamas šį išspręstą pavyzdį:

Taigi įtampos stiprinimą išėjime galima rasti išsprendus šią lygtį:

Tai yra tipinė bet kurios bendros bazinės BJT grandinės įtampos stiprinimo vertė, kuri gali svyruoti nuo 50 iki 300. Tokio tinklo srovės stiprinimo IC / IE visada yra mažesnė nei 1, nes IC = alfaIE ir alfa visada yra mažesnė nei 1.

Preliminariuose eksperimentuose pagrindinis stiprinamasis veiksmas buvo įvestas per a perkėlimas srovės Aš per žemą į aukštą pasipriešinimas grandinė.

Santykis tarp dviejų pasvirusių frazių aukščiau pateiktame sakinyje iš tikrųjų lėmė terminą tranzistorius:

vert do + re sesuo = tranzistorius.

Kitoje pamokoje aptarsime „Common-Emitter“ stiprintuvą

Nuoroda: https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base