BJT grandinių įtampos daliklio šališkumas - didesnis stabilumas be beta faktoriaus

Bipolinio tranzistoriaus gnybtų įtempimas naudojant apskaičiuotą varžos skirstytuvo tinklą, siekiant užtikrinti optimalų našumą ir perjungimo atsaką, vadinamas įtampos daliklio šališkumu.

Viduje konors ankstesni šališkumo projektai kad mes sužinojome šališką srovę I CQ o įtampa V CEQ buvo dabartinio BJT padidėjimo (β) funkcija.

Bet, kaip žinome, kad β gali būti pažeidžiamas temperatūros pokyčių, ypač silicio tranzistorių atveju, taip pat tikroji beta vertė dažnai nėra tinkamai nustatyta, gali būti patartina BJT grandinėje sukurti įtampos skirstytuvo šališkumą, kuris gali būti mažesnis linkusi į temperatūrą, arba, tiesiog nepriklausanti nuo pačios BJT beta versijos.

4.25 pav. Įtampos daliklio šališkumo išdėstymas gali būti laikomas vienu iš šių konstrukcijų.

Nagrinėjant su tikslus pagrindas jautrumas beta pokyčiams atrodo tikrai kuklus. Jei grandinės kintamieji yra tinkamai parengti, I lygiai CQ ir V CEQ gali būti praktiškai visiškai nepriklausomas nuo beta versijos.

Prisiminkite iš ankstesnių paaiškinimų, kad Q taškui būdingas fiksuotas ICQ ir VCEQ lygis, kaip parodyta 4.26 pav.

I laipsnis BQ gali kisti priklausomai nuo beta variantų, tačiau veikimo taškas aplink I nurodytas charakteristikas CQ ir V CEQ gali lengvai likti nepakitęs, jei bus taikomos tinkamos grandinės gairės.

Kaip minėta pirmiau, rasite keletą būdų, kuriuos galima naudoti ištyrus įtampos daliklio nustatymą.

Konkrečių šios grandinės pavadinimų pasirinkimo priežastis paaiškės mūsų analizės metu ir bus aptarta būsimuose įrašuose.

Pirmasis yra tiksli technika kurį galima atlikti nustatant bet kokį įtampos skirstytuvą.

Antrasis vadinamas apytikslis metodas, o jo įgyvendinimas tampa įmanomas įvykdžius tam tikrus veiksnius. apytikslis požiūris leidžia atlikti daug tiesioginę analizę su minimaliomis pastangomis ir laiku.

Be to, tai gali būti labai naudinga „dizaino režimui“, apie kurį kalbėsime tolesniuose skyriuose.
Apskritai, kadangi „apytikslis požiūris“ galėtų būti dirbama su daugeliu sąlygų ir todėl turi būti vertinama tokiu pat dėmesiu kaip ir „tikslus metodas“.

Tiksli analizė

Sužinokime, kaip tiksli analizė gali būti įgyvendinta pateikiant tokį paaiškinimą

Remiantis šiuo paveikslu, tinklo įvesties pusė gali būti atkurta, kaip parodyta 4.27 pav. DC analizei.

Thévenino atitikmuo kairėje BJT bazės B pusėje esančio tinklo tinklą galima nustatyti taip, kaip parodyta žemiau:

RTh : Įvesties tiekimo taškai pakeičiami lygiaverčiu trumpuoju jungimu, kaip parodyta 4.28 pav.

ETh: Maitinimo įtampos šaltinis V DC yra įtrauktas atgal į grandinę, o atviros grandinės Thévenin įtampa, kaip parodyta 4.29 paveiksle, vertinama taip, kaip nurodyta toliau:

Įgyvendindami įtampos daliklio taisyklę, pasieksime šią lygtį:

Tada atkurdami „Thévenin“ dizainą, kaip parodyta 4.30 pav., Mes vertiname I BQ pirmiausia taikydami Kirchhoffo įtampos įstatymą pagal kilpą pagal laikrodžio rodyklę:

ETh - IBRTh - VBE - IERE = 0

Kaip mes žinome IE = (β + 1) B Pakeičiant jį aukščiau esančia kilpa ir sprendžiant I B suteikia:

Lygtis. 4.30

Iš pirmo žvilgsnio galite pajusti ekv. (4.30) atrodo visai kitaip nei kitos iki šiol sukurtos lygtys, tačiau atidžiau pažiūrėjus paaiškės, kad skaitiklis yra tik dviejų voltų lygių skirtumas, o vardiklis yra bazinės varžos + emiterinio rezistoriaus rezultatas, kuris atsispindi pateikė (β + 1) ir, be abejo, yra labai panašus į Eq. (4.17) ( Pagrindo emiterio kilpa )

Kai IB apskaičiuojamas pagal pirmiau pateiktą lygtį, likusius dizaino dydžius galima nustatyti tuo pačiu metodu, kaip mes darėme emiterio ir šališkumo tinkle, kaip parodyta žemiau:

Lygtis (4.31)

Praktinio pavyzdžio sprendimas (4.7)
Apskaičiuokite nuolatinės įtampos įtampą V TAI o dabartinis aš C žemiau pateiktame įtampos skirstytuvo tinkle 4.31 pav

4.31 pav. Beta stabilizuota grandinė 4.7 pavyzdyje.

Apytikslė analizė

Ankstesniame skyriuje mes sužinojome „tikslų metodą“, čia aptarsime „apytikslį metodą“ analizuojant BJT grandinės įtampos skirstytuvą.

Mes galime nupiešti BJT pagrįsto įtampos daliklio tinklo įvesties etapą, kaip parodyta toliau pateiktame 4.32 paveiksle.

Varža Ri gali būti laikoma varžos ekvivalentu tarp grandinės pagrindo ir įžeminimo linijos, o RE - rezistoriumi tarp emiterio ir žemės.

Iš mūsų ankstesnių diskusijų [Eq. (4.18)] mes žinome, kad pasipriešinimas, atkurtas arba atspindėtas tarp BJT pagrindo / spinduolio, yra paaiškintas lygtimi Ri = (β + 1) RE.

Jei atsižvelgsime į situaciją, kai Ri yra žymiai didesnis už varžą R2, IB bus santykinai mažesnis nei I2 (atminkite, kad srovė visada bando rasti ir pereiti į minimalaus pasipriešinimo kryptį), taigi I2 pasisuks maždaug lygus I1.

Atsižvelgiant į tai, kad apytikslė IB reikšmė iš esmės yra lygi I1 arba I2, tada I1 = I2 ir R1, ir R2 gali būti laikomi serijos elementais.

4.32 pav. Dalinio šališkumo grandinė apytiksliai bazinei įtampai V apskaičiuoti B .

R2 įtampa, kuri iš pradžių būtų bazinė įtampa, galėtų būti įvertinta, kaip parodyta žemiau, taikant įtampos daliklio taisyklės tinklą:

Dabar nuo Ri = (β + 1) RE ≅ b RE, sąlygą, patvirtinančią, ar apytikslį metodą įmanoma įgyvendinti, ar ne, lemia lygtis:

Paprasčiau tariant, jei RE vertė yra didesnė už β vertę, yra ne mažesnė kaip 10 kartų didesnė už R2 vertę, tada gali būti leista optimaliai tiksliai atlikti apytikslę analizę

Įvertinus VB, VE dydį galima nustatyti pagal lygtį:

o spinduolio srovę galima apskaičiuoti taikant formulę:

Įtampą nuo kolektoriaus iki spinduolio galima nustatyti naudojant šią formulę:

VCE = VCC - ICRC - IERE

Tačiau nuo tada IE ≅ IC, mes gauname tokią lygtį:

Reikėtų pažymėti, kad skaičiavimų serijoje, kurią atlikome iš Eq. (4.33) per Eq. (4.37), elemento β niekur nėra, o IB nebuvo apskaičiuotas.

Tai reiškia, kad Q taškas (kurį nustatė I CQ ir V CEQ ), todėl nepriklauso nuo β vertės
Praktinis pavyzdys (4.8):

Taikykime analizę anksčiau 4.31 pav , naudojant apytikslį metodą, ir palyginkite ICQ ir VCEQ sprendimus.

Čia mes pastebime, kad VB lygis yra identiškas ETh lygiui, įvertintam mūsų ankstesniame 4.7 pavyzdyje. Tai iš esmės reiškia, kad apytikslės analizės ir tikslios analizės skirtumui įtakos turi RTh, atsakingas už ETh ir VB atskyrimą tikslioje analizėje.

Judėti į priekį,

Kitas pavyzdys 4.9

Atlikime tikslią 4.7 pavyzdžio analizę, jei β sumažėja iki 70, ir išsiaiškinkime skirtumą tarp ICQ ir VCEQ tirpalų.

Sprendimas
Šis pavyzdys negali būti laikomas lyginimu tarp tikslių ir apytikslių strategijų, o tik norint patikrinti laipsnį, kuriuo Q taškas gali judėti tuo atveju, jei β dydis sumažėja 50%. RTh ir ETh pateikiami tokie patys:

Išdėstę rezultatus lentelių forma, gauname:

Iš pirmiau pateiktos lentelės galime aiškiai išsiaiškinti, kad grandinė yra gana nereaguojanti į β lygio pokyčius. Nepaisant to, kad β dydis žymiai sumažėjo 50%, nuo 140 iki 70, nors ICQ ir VCEQ reikšmės iš esmės yra vienodos.

Kitas 4.10 pavyzdys

Įvertinkite I lygius CQ ir V CEQ įtampos skirstytuvo tinklui, kaip parodyta 4.33 pav., taikant tiksli ir apytiksliai metodus ir palyginti gautus sprendimus.

Pagal šį scenarijų sąlygos, nurodytos Eq. (4.33) gali būti nepatenkinti, tačiau atsakymai gali padėti nustatyti sprendimo skirtumą su Eq sąlygomis. (4.33) neatsižvelgta.
4.33 pav. Įtampos daliklis tinklas 4.10 pavyzdžiui.

Sprendimas naudojant tikslią analizę:

Sprendimas naudojant apytikslę analizę:


Iš pirmiau pateiktų įvertinimų galime pamatyti skirtumą tarp rezultatų, gautų taikant tikslius ir apytikslius metodus.

Rezultatai atskleidžia, kad aš CQ yra apytiksliai 30% didesnis apytiksliam metodui, o V CEQ yra 10% mažesnis. Nors rezultatai nėra visiškai vienodi, atsižvelgiant į tai, kad βRE yra tik 3 kartus didesnis už R2, rezultatai taip pat nėra per daug vienas nuo kito.

Sakė, kad būsimoje analizėje daugiausia remsimės Eq. (4.33), siekiant užtikrinti maksimalų abiejų analizių panašumą.