In eenvoudige bewoordingen kan voorspanning in BJT's worden gedefinieerd als een proces waarin een BJT wordt geactiveerd of ingeschakeld door een kleinere omvang van DC toe te passen over de basis / emitteraansluitingen, zodat deze in staat is om een relatief grotere omvang van DC over te geleiden zijn collector-emitterterminals.

De werking van een bipolaire transistor of BJT's op DC-niveaus wordt bepaald door verschillende factoren, waaronder een reeks werkpunten over de kenmerken van de apparaten.

Onder de sectie 4.2 die in dit artikel wordt uitgelegd, zullen we de details met betrekking tot dit bereik van werkpunten voor BJT versterkers. Nadat de gespecificeerde DC-voedingen zijn berekend, kan een circuitontwerp worden gemaakt om het vereiste werkpunt te bepalen.

In dit artikel worden een aantal van dergelijke configuraties besproken. Elk afzonderlijk besproken model zal bovendien de stabiliteit van de benadering identificeren, dat wil zeggen precies hoe gevoelig het systeem zou kunnen zijn voor een bepaalde parameter.

Hoewel in deze sectie talrijke netwerken worden onderzocht, vertonen ze één fundamentele overeenkomst tussen de beoordelingen van elke configuratie, vanwege het volgende herhaalde gebruik van de cruciale fundamentele relatie:

In de meeste situaties is de basisstroom IB de allereerste hoeveelheid die moet worden vastgesteld. Zodra IB is geïdentificeerd, worden de relaties van Eqs. (4.1) via (4.3) zou kunnen worden geïmplementeerd om de rest van de hoeveelheden in kwestie te verkrijgen.

“er zijn drie hoofdcategorieën dynamische pompen. lijst en definieer ze. ”

De overeenkomsten in evaluaties zullen snel duidelijk worden naarmate we verder gaan met de volgende secties.

De vergelijkingen voor IB zijn zo erg identiek voor veel van de ontwerpen dat de ene formule van de andere kan worden afgeleid door simpelweg een paar elementen te verwijderen of in te voegen.

Het belangrijkste doel van dit hoofdstuk is om een zekere mate van begrip van de BJT-transistor te verkrijgen, waardoor je een gelijkstroomanalyse kunt uitvoeren van vrijwel elk circuit met de BJT-versterker als element.

4.2 WERKINGSPUNT

Het woord vooringenomen weergegeven in de titel van dit artikel is een diepgaande term die de implementatie van gelijkspanningen aangeeft en om een vast niveau van stroom en spanning in BJT's te bepalen.

Voor BJT-versterkers creëren de resulterende gelijkstroom en -spanning een werkpunt op de kenmerken die het gebied bepalen dat ideaal wordt voor de vereiste versterking van het toegepaste signaal. Omdat het werkpunt toevallig een vooraf bepaald punt op de karakteristieken is, kan het ook rustpunt worden genoemd (afgekort als Q-punt).

'Rustig' betekent per definitie stilte, stilte, zittend leven. Figuur 4.1 toont een standaard uitgangskenmerk van een BJT met 4 werkpunten Het voorinstelcircuit zou kunnen worden ontwikkeld om de BJT tot stand te brengen over een van deze of andere punten binnen het actieve gebied.

De maximale waarden worden aangegeven op de karakteristieken van Fig. 4.1 door een horizontale lijn voor de hoogste collectorstroom ICmax en een loodrechte lijn op de hoogste collector-emitterspanning VCEmax.

De maximale vermogensbeperking wordt in dezelfde figuur aangegeven met de curve PCmax. Aan de onderkant van de grafiek kunnen we het afsnijgebied zien, geïdentificeerd door IB ≤ 0μ, en het verzadigingsgebied, geïdentificeerd door VCE ≤ VCEsat.

De BJT-eenheid kan mogelijk worden voorgespannen buiten deze aangegeven maximale limieten, maar het gevolg van een dergelijk proces zou resulteren in een aanzienlijke verslechtering van de levensduur van het apparaat of een totale storing van het apparaat.

Door de waarden tussen de aangegeven actieve regio te beperken, kan men er een aantal kiezen werkgebieden of punten Het geselecteerde Q-punt is meestal afhankelijk van de beoogde specificatie van het circuit.

Toch kunnen we zeker rekening houden met enkele verschillen tussen het aantal punten geïllustreerd in figuur 4.1 om een paar fundamentele aanbevelingen te doen met betrekking tot de werkpunt , en daarom het bias-circuit.

Als er geen bias zou worden toegepast, zou het apparaat in eerste instantie volledig uitgeschakeld blijven, waardoor een Q-punt op A staat - dat wil zeggen nulstroom via het apparaat (en 0V eroverheen). Omdat het essentieel is om een BJT te vertekenen om deze in staat te stellen te reageren voor het volledige bereik van een bepaald ingangssignaal, ziet punt A er mogelijk niet geschikt uit.

Voor punt B, wanneer een signaal op het circuit is aangesloten, zal het apparaat een variatie in stroom en spanning vertonen via de werkpunt , waardoor het apparaat kan reageren op (en misschien versterken) zowel de positieve als negatieve toepassingen van het ingangssignaal.

Wanneer het ingangssignaal optimaal wordt gebruikt, zullen de spanning en stroom van de BJT waarschijnlijk veranderen ..... maar is mogelijk niet voldoende om het apparaat in uitschakeling of verzadiging te brengen.

Punt C kan bepaalde positieve en negatieve afwijkingen van het uitgangssignaal helpen, maar de piek-tot-piek magnitude kan beperkt zijn tot de nabijheid van VCE = 0V / IC = 0 mA.

Werken op punt C kan op dezelfde manier weinig zorgen baren met betrekking tot de niet-lineariteiten vanwege het feit dat de kloof tussen IB-curven snel kan veranderen in dit specifieke gebied.

Over het algemeen is het veel beter om het apparaat te gebruiken waarin de versterking van het apparaat vrij consistent (of lineair) is, om te garanderen dat de versterking op de algehele swing van het ingangssignaal uniform blijft.

Punt B is een gebied met een grotere lineaire afstand en om die reden een grotere lineaire activiteit, zoals aangegeven in Fig. 4.1.

Punt D stelt het apparaat vast werkpunt dicht bij de hoogste spannings- en vermogensniveaus. De swing van de uitgangsspanning bij de positieve limiet wordt dus beperkt wanneer de maximale spanning niet mag worden overschreden.

Punt B ziet er daardoor perfect uit werkpunt met betrekking tot lineaire versterking en de grootst mogelijke spannings- en stroomvariaties.

We zullen dit beschrijven in het ideaal voor versterkers met een klein signaal (hoofdstuk 8), maar niet altijd voor eindversterkers, ... we zullen hier later over praten.

Binnen dit discours zal ik me voornamelijk concentreren op het voorinstellen van de transistor met betrekking tot de versterkingsfunctie van het kleine signaal.

Er is nog een andere uiterst cruciale factor die moet worden bekeken. De BJT hebben bepaald en bevooroordeeld met een ideaal werkpunt moeten ook de effecten van temperatuur worden geëvalueerd.

Door het warmtebereik zullen de apparaatgrenzen, zoals de transistorstroomversterking (ac) en de transistorlekstroom (ICEO), afwijken. Verhoogde temperatuurbereiken zullen grotere lekstromen veroorzaken in de BJT en zullen dus de bedrijfsspecificatie wijzigen die is vastgesteld door het voorspanningsnetwerk.

Dit houdt in dat het netwerkpatroon ook een niveau van temperatuurstabiliteit moet vergemakkelijken om ervoor te zorgen dat de effecten van temperatuurvariaties met minimale verschuivingen in de werkpunt Dit onderhoud van het werkpunt zou kunnen worden bepaald met een stabiliteitsfactor, S, die het niveau aangeeft van de afwijkingen in het werkpunt veroorzaakt door een temperatuurverandering.

Een optimaal gestabiliseerd circuit is aan te raden en de stabiele eigenschap van verschillende essentiële bias-circuits zal hier worden geëvalueerd. Om de BJT te laten vooringenomen in het lineaire of effectieve werkgebied, moet aan de onderstaande punten worden voldaan:

1. De basis-emitterovergang moet voorwaarts voorgespannen zijn (spanning in het p-gebied sterk positief), waardoor een voorwaartse voorspanning van ongeveer 0,6 tot 0,7 V mogelijk is.

2. De basis-collectorovergang moet in tegengestelde richting zijn voorgespannen (n-gebied sterk positief), waarbij de spanning in de tegengestelde richting op een bepaalde waarde blijft binnen de maximale limieten van de BJT.

[Onthoud dat voor voorwaartse voorspanning de spanning over de p-n-overgang zal zijn p -positief, en voor omgekeerde bias is het omgekeerd n -positief. Deze focus op de eerste letter zou je een manier moeten geven om gemakkelijk de essentiële spanningspolariteit te onthouden.]

De werking in de afsnijdings-, verzadigings- en lineaire gebieden van de BJT-karakteristiek wordt gewoonlijk weergegeven zoals hieronder wordt uitgelegd:

1. Lineaire regio operatie:

“hoe maak je thuis een mini-versterker ”

Basis-emitterovergang voorwaarts voorgespannen

Basis-collectorovergang omgekeerd voorgespannen

twee. Cutoff-regio operatie:

Basis-emitterovergang in omgekeerde richting

3. Verzadiging-regio operatie:

Basis-emitterovergang voorwaarts voorgespannen

Basis-collectorovergang naar voren voorgespannen

4.3 FIXED-BIAS CIRCUIT

De fixed-bias-schakeling van Fig. 4.2 is ontworpen met een vrij eenvoudig en ongecompliceerd overzicht van transistor DC-bias-analyse.

Hoewel het netwerk een NPN-transistor implementeert, kunnen de formules en berekeningen even effectief werken met een PNP-transistoropstelling door simpelweg de stroomstroompaden en spanningspolariteiten opnieuw te configureren.

De stroomrichtingen van figuur 4.2 zijn de echte stroomrichtingen en de spanningen worden geïdentificeerd door de universele dubbele subscript-annotaties.

Voor de DC-analyse kan het ontwerp worden gescheiden van de genoemde AC-niveaus door simpelweg de condensatoren uit te wisselen met een open circuit-equivalent.

Bovendien zou de DC-voeding VCC kunnen worden opgesplitst in een aantal afzonderlijke voedingen (alleen voor het uitvoeren van de evaluatie), zoals is aangetoond in Fig. 4.3, alleen om een opsplitsing van ingangs- en uitgangscircuits mogelijk te maken.

Wat dit doet, is de link tussen de twee met de basisstroom IB minimaliseren. Het afscheid is ongetwijfeld legitiem, zoals getoond in figuur 4.3, waar VCC rechtstreeks is aangesloten op RB en RC, net als in figuur 4.2.

Forward Bias van Base-Emitter

Laten we eerst de circuitlus van de basis-emitter analyseren die hierboven is weergegeven in Fig. 4.4. Als we de spanningsvergelijking van Kirchhoff met de klok mee implementeren voor de lus, leiden we de volgende vergelijking af:

We kunnen zien dat de polariteit van de spanningsval over RB zoals bepaald door de richting van de huidige IB. Het oplossen van de vergelijking voor de huidige IB levert ons het volgende resultaat op:

Vergelijking (4,4)

Vergelijking (4.4) is absoluut een vergelijking die gemakkelijk kan worden onthouden, simpelweg door te onthouden dat de basisstroom hier de stroom wordt die door RB gaat, en door de wet van Ohm toe te passen volgens welke stroom gelijk is aan de spanning over RB gedeeld door de weerstand RB .

De spanning over RB is de aangelegde spanning VCC aan één uiteinde minus de daling over de basis-naar-emitterovergang (VBE).
Vanwege het feit dat de voeding VCC en de basis-emitterspanning VBE vaste grootheden zijn, bepaalt de keuze van de weerstand RB op de basis de hoeveelheid basisstroom voor het schakelniveau.

Collector-zenderlus

De figuur 4.5 toont de fase van het collector-emittercircuit, waarin de richting van het huidige IC en de bijbehorende polariteit over RC zijn weergegeven.
De waarde van de collectorstroom kan worden gezien als direct gerelateerd aan IB door de vergelijking:

Vergelijking (4,5)

Misschien vind je het interessant om te zien dat, aangezien de basisstroom afhankelijk is van de hoeveelheden RB en IC is verbonden met IB via een constante β, de grootte van IC geen functie is van de weerstand RC.

Het aanpassen van RC aan een andere waarde heeft geen effect op het niveau van IB of zelfs IC, zolang het actieve gebied van de BJT behouden blijft.
Dat gezegd hebbende, zult u merken dat de omvang van VCE wordt bepaald door het RC-niveau, en dit kan een cruciaal punt zijn om te overwegen.

Als we de spanningswet van Kirchhoff met de klok mee gebruiken over de getoonde gesloten lus in figuur 4.5, levert dit de volgende twee vergelijkingen op:

Vergelijking (4,6)

Dit geeft aan dat de spanning over de collectoremitter van de BJT binnen een vast instelcircuit de voedingsspanning is die overeenkomt met de druppel gevormd over RC
Om een snelle blik te werpen op enkele en dubbele subscriptnotaties, moet u zich het volgende herinneren:

VCE = VC - VE -------- (4.7)

waar VCE de spanning aangeeft die van collector naar emitter stroomt, VC en VE zijn de spanningen die respectievelijk van collector en emitter naar aarde gaan. Maar hier, aangezien VE = 0 V, hebben we

VCE = VC -------- (4.8)
Ook omdat we hebben,
VBE = VB - EN -------- (4.9)
en omdat VE = 0, krijgen we eindelijk:
VBE = VB -------- (4.10)

Onthoud de volgende punten:

Zorg ervoor dat u tijdens het meten van de spanningsniveaus zoals VCE de rode sonde van de voltmeter op de collectorpin en de zwarte sonde op de emitterpin plaatst, zoals weergegeven in de volgende afbeelding.

“hoe maak je een ir-camera? ”

VC geeft de spanning aan die van collector naar aarde gaat en de meetprocedure is ook zoals weergegeven in de volgende afbeelding.

In het onderhavige geval zullen beide bovenstaande metingen vergelijkbaar zijn, maar voor verschillende circuitnetwerken kunnen de resultaten verschillende resultaten opleveren.

Dit impliceert dat dit verschil in de aflezingen tussen de twee metingen cruciaal zou kunnen zijn bij het diagnosticeren van een mogelijke fout in een BJT-netwerk.