Izpratne par kopējo bāzes konfigurāciju BJT

Šajā sadaļā mēs analizēsim BJT kopējās bāzes konfigurāciju un uzzināsim par tā braukšanas punkta raksturlielumiem, apgrieztās piesātinājuma strāvu, spriegumu no bāzes līdz izstarotājam un novērtēsim parametrus, izmantojot praktiski atrisinātu piemēru. Turpmākajās daļās mēs analizēsim arī to, kā konfigurēt pastiprinātāja ķēdi

Ievads

Simboli un anotācijas, ko izmanto, lai attēlotu tranzistora kopējās bāzes konfigurāciju lielākajā daļā
šajās dienās iespiestās grāmatas un ceļvežus var redzēt zemāk parādītajā 3.6. attēlā. Tas var attiekties gan uz pnp, gan uz npn tranzistoriem.

3.6. Attēls

3.4 Kas ir Common-Base konfigurācija

Termins “kopējā bāze” rodas no tā, ka šeit bāze ir kopīga gan vienošanās ievades, gan izvades posmiem.

Turklāt bāze parasti kļūst par termināli, kas ir vistuvāk zemes potenciālam vai pie tā.

Visas mūsu sarunas laikā visi pašreizējie (ampēri) virzieni tiks ņemti vērā parasto (caurumu) plūsmas virzienu, nevis elektronu plūsmas virzienu.

Šī atlase ir izlemta galvenokārt ar bažām, ka akadēmiskajās un komerciālajās organizācijās piedāvātais lielais dokumentu daudzums īsteno tradicionālo plūsmu, un katra elektroniskā pārstāvniecības bultiņām ir ceļš, kas identificēts ar šo konkrēto konvenciju.

Jebkuram bipolāram tranzistoram:

Bultiņas atzīme grafiskajā simbolā raksturo izstarotāja strāvas (parastās plūsmas) plūsmas virzienu pāri tranzistoram.

Katrs no strāvas (Amp) virzieniem, kas parādīts 3.6. Attēlā, ir patiesie virzieni, ko raksturo parastās plūsmas izvēle. Katrā gadījumā ievērojiet, ka IE = IC + IB.

Turklāt ņemiet vērā, ka ieviestais slīpums (sprieguma avoti) ir paredzēts, lai pārliecinātos par strāvu katram kanālam norādītajā virzienā. Tas nozīmē, salīdziniet IE virzienu ar katras konfigurācijas polaritāti vai VEE, kā arī salīdziniet IC virzienu ar VCC polaritāti.

Lai vispusīgi ilustrētu trīs termināļu vienības, piemēram, darbības kopējas bāzes pastiprinātāji 3.6. attēlā pieprasa 2 īpašību kopas - vienu braukšanas punkts vai ievades koeficienti, bet otrs - izeja sadaļā.

Ieejas kopa kopējās bāzes pastiprinātājam, kā parādīts 3.7. Attēlā, ieejai pielieto ievades strāvu (IE)
spriegums (VBE) dažādiem izejas sprieguma diapazoniem (VCB).

The izejas komplekts pielieto izejas strāvu (IC) izejas spriegumam (VCB) dažādiem ieejas strāvas diapazoniem (IE), kā parādīts 3.8. attēlā. Rezultātam vai kolektoru raksturlielumu grupai ir 3 interesējoši elementi, kā norādīts 3.8. Attēlā: aktīvie, nogriešanas un piesātinājuma reģioni . Aktīvais reģions būs reģions, kas parasti noder lineāriem (neizkropļotiem) pastiprinātājiem. Konkrēti:

Aktīvajā reģionā kolektora-bāzes krustojums būs pretējs, bet bāzes-izstarotāja krustojums ir uz priekšu.

Aktīvo reģionu raksturo izspiešanas konfigurācijas, kā norādīts 3.6. Attēlā. Aktīvā reģiona apakšējā galā izstarotāja strāva (IE) būs nulle, kolektora strāva šajā situācijā ir vienkārši apgrieztās piesātinājuma strāvas ICO rezultātā, kā parādīts 3.8. Attēlā.

Pašreizējais ICO ir tik nenozīmīgs (mikroamperi) pēc izmēra, salīdzinot ar IC vertikālo skalu (miliamperos), ka tas praktiski atrodas tajā pašā horizontālajā līnijā, kur IC = 0.

Kontūras apsvērumi, kas pastāv, ja IE = 0 kopējās bāzes iestatīšanai, ir redzami 3.9. Attēlā. ICO datu lapās un specifikāciju lapās visbiežāk lietotā anotācija ir norādīta ICBO 3.9. Ņemot vērā izcilas projektēšanas metodes, vispārējas nozīmes tranzistoru (īpaši silīcija) ICBO pakāpe zemas un vidējas jaudas diapazonos parasti ir tik minimāla, ka tā ietekmi var neņemt vērā.

To sakot, lielākām enerģijas ierīcēm ICBO varētu turpināt parādīties mikroampēru diapazonā. Turklāt atcerieties, ka ICBO, tāpat kā Ir diodes gadījumā (abas ir pretējas noplūdes strāvas) var būt neaizsargātas pret temperatūras izmaiņām.

Paaugstinātā temperatūrā ICBO ietekme var būt izšķirošs aspekts, jo tā var ievērojami strauji paaugstināties, reaģējot uz temperatūras paaugstināšanos.

Jāapzinās, kā parādīts 3.8. Attēlā, kad izstarotāja strāva palielinās virs nulles, kolektora strāva palielinās līdz līmenim, kas galvenokārt ir līdzvērtīgs emitētāja strāvas līmenim, kā noteikts tranzistora un strāvas pamatsakarībās.

Ievērojiet arī to, ka VCB ietekme uz kolektora strāvu aktīvajā reģionā ir diezgan neefektīva. Izliektās formas acīmredzami atklāj, ka sākotnējo novērtējumu par attiecībām starp IE un IC aktīvajā reģionā var uzrādīt kā:

Kā secināts no paša nosaukuma, ar nogriešanas apgabalu saprot vietu, kur kolektora strāva ir 0 A, kā parādīts 3.8. Attēlā. Turklāt:

Nogrieztajā apgabalā tranzistora kolektora-bāzes un bāzes-emitētāja savienojumi parasti atrodas apgrieztā slīpuma režīmā.

Piesātinājuma apgabals tiek identificēts kā raksturlielumu sadaļa VCB = 0 V kreisajā pusē. Horizontālā skala šajā apgabalā ir palielināta, lai skaidri parādītu ievērojamos uzlabojumus, kas veikti šajā reģionā esošajos atribūtos. Ievērojiet kolektora strāvas eksponenciālo pieaugumu, reaģējot uz sprieguma VCB pieaugumu uz 0 V.

Kolektora-bāzes un bāzes-izstarotāja krustojumus var uzskatīt par novirzītiem uz priekšu Piesātinājuma reģionā.

3.7. Att. Ieejas raksturlielumi parāda, ka jebkuram iepriekš noteiktam kolektora sprieguma (VCB) lielumam emitētāja strāva palielinās tādā veidā, kas var stipri līdzināties diodes raksturlielumiem.

Faktiski pieaugošā VCB ietekme uz raksturlielumiem mēdz būt tik minimāla, ka, veicot jebkuru sākotnēju novērtējumu, VCB izmaiņu radītās atšķirības varētu neņemt vērā un raksturlielumus varētu faktiski attēlot, kā parādīts 3.10a.

Tāpēc, ja mēs izmantosim pa daļām-lineāru tehniku, tas radīs raksturlielumus, kas parādīti 3.10b. Attēlā.

Ņemot šo vienu līmeni uz augšu un neņemot vērā līknes slīpumu un līdz ar to pretestību, ko rada uz priekšu vērsta krustošanās vieta, novedīs pie raksturlielumiem, kas parādīti 3.10.c attēlā.

Visiem turpmākajiem pētījumiem, kas tiks apspriesti šajā vietnē, visiem tranzistoru ķēžu līdzstrāvas novērtējumiem tiks izmantots līdzvērtīgs 3.10.c attēla dizains. Tas nozīmē, ka vienmēr, kad BJT ir “vadošā” statusā, tiks uzskatīts, ka spriegums no bāzes līdz izstarotājam izteikts šādā vienādojumā: VBE = 0,7 V (3,4).

Citādi sakot, VCB vērtības izmaiņu ietekme kopā ar ieejas raksturlielumu slīpumu parasti tiks ignorēta, jo mēs cenšamies novērtēt BJT konfigurācijas tā, lai tas varētu mums palīdzēt iegūt optimālu tuvinājumu faktiskā reakcija, pārāk neiesaistot sevi parametros, kuriem var būt mazāka nozīme.

3.10. Attēls

Mums visiem vajadzētu pamatīgi novērtēt apgalvojumu, kas izteikts iepriekšminētajās 3.10.c att. Īpašībās. Viņi nosaka, ka tad, kad tranzistors ir ieslēgts vai aktīvs, spriegums, kas pārvietojas no bāzes uz izstarotāju, būs 0,7 V jebkuram izstarotāja strāvas daudzumam, ko regulē saistītais ārējās ķēdes tīkls.

Precīzāk sakot, jebkuram sākotnējam eksperimentam ar BJT ķēdi līdzstrāvas konfigurācijā lietotājs tagad var ātri noteikt, ka spriegums caur bāzi līdz izstarotājam ir 0,7 V, kamēr ierīce atrodas aktīvajā reģionā - to var uzskatīt par ārkārtīgi izšķirošā secība visai mūsu līdzstrāvas analīzei, kas tiks apspriesta mūsu gaidāmajos rakstos.

Praktiska piemēra (3.1.) Atrisināšana

Iepriekšējās sadaļās mēs uzzinājām, kāda ir kopējās bāzes konfigurācija par attiecībām starp bāzes strāvu I C un izstaro strāvu I IS 3.4. iedaļā. Atsaucoties uz šo rakstu, tagad mēs varam izveidot konfigurāciju, kas ļautu BJT pastiprināt strāvu, kā parādīts 3.12. Attēlā zem kopējās bāzes pastiprinātāja ķēdes.

Bet pirms tā izmeklēšanas mums būtu svarīgi uzzināt, kas ir alfa (α).

Alfa (a)

Kopējā bāzes BJT konfigurācijā līdzstrāvas režīmā vairākuma nesēju ietekmes dēļ pašreizējais I C un es IS veido sakarību, ko izsaka ar alfa daudzumu un uzrāda kā:

a dc = Es C / Es IS -------------------- (3.5)

kur es C un es IS ir pašreizējie līmeņi darbības punkts . Lai gan iepriekšminētais raksturlielums identificē, ka α = 1, reālās ierīcēs un eksperimentos šis daudzums varētu būt aptuveni 0,9 līdz 0,99, un vairumā gadījumu tas tuvotos diapazona maksimālajai vērtībai.

Sakarā ar to, ka šeit alfa ir īpaši definēta vairākuma pārvadātājiem, Eq 3.2 ko mēs bijām iemācījušies iepriekšējās nodaļas tagad var rakstīt šādi:

Atsaucoties uz raksturlielums grafikā 3.8. attēls , kad es IS = 0 mA, es C vērtība attiecīgi kļūst par = I CBO.

Tomēr no mūsu iepriekšējām diskusijām mēs zinām, ka I līmenis CBO bieži ir minimāla, un tāpēc grafikā 3.8 tā kļūst gandrīz neidentificējama.

Nozīme, kad vien es IS = 0 mA iepriekšminētajā grafikā, I C arī pārvēršas par 0 mA V CB vērtību diapazons.

Apsverot maiņstrāvas signālu, kurā darbības punkts pārvietojas pa raksturīgo līkni, maiņstrāvas alfa var ierakstīt šādi:

Ac alfa tiek piešķirti daži oficiāli nosaukumi, kas ir: kopējā bāze, pastiprināšanas koeficients, īssavienojums. Šo vārdu cēloņi kļūs skaidrāki nākamajās nodaļās, vienlaikus novērtējot BJT līdzvērtīgas shēmas.

Šajā brīdī mēs varam atrast, ka iepriekšminētais ekvivalents 3.7 apstiprina, ka salīdzinoši nelielas kolektora strāvas variācijas tiek dalītas ar izrietošajām izmaiņām I IS , kamēr kolektors līdz bāzei ir nemainīgā lielumā.

Lielākajā daļā nosacījumu a un un a dc ir gandrīz vienādas, ļaujot savstarpēji apmainīties ar lielumiem.

Kopējās bāzes pastiprinātājs

Līdzstrāvas novirze nav parādīta iepriekš minētajā attēlā, jo mūsu faktiskais nolūks ir analizēt tikai maiņstrāvas reakciju.

Kā mēs uzzinājām savos iepriekšējos ierakstos par kopējas bāzes konfigurācija , ieejas maiņstrāvas pretestība, kā norādīts 3.7. attēlā, izskatās diezgan minimāla un parasti mainās diapazonā no 10 līdz 100 omi. Kaut arī tajā pašā nodaļā mēs redzējām arī 3.8. Attēlu, izejas pretestība kopējā bāzes tīklā izskatās ievērojami augsta, kas parasti var atšķirties no 50 k līdz 1 M omi.

Šīs pretestības vērtību atšķirības galvenokārt ir saistītas ar uz priekšu novirzītu krustojumu, kas parādās ieejas pusē (starp bāzi un izstarotāju), un reverso slīpo krustojumu, kas parādās izejas pusē starp pamatni un kolektoru.

Piemērojot ieejas pretestībai tipisku vērtību, piemēram, 20 omi (kā norādīts iepriekšējā attēlā) un ieejas spriegumam 200 mV, mēs varam novērtēt pastiprināšanas līmenis vai diapazons izejas pusē, izmantojot šo atrisināto piemēru:

Tādējādi sprieguma pastiprinājumu izejā var atrast, atrisinot šādu vienādojumu:

Šī ir tipiska sprieguma pastiprināšanas vērtība jebkurai kopējas bāzes BJT ķēdei, kas, iespējams, var mainīties starp 50 un 300. Šādam tīklam strāvas pastiprināšanas IC / IE vienmēr ir mazāka par 1, jo IC = alfaIE un alfa vienmēr ir mazāka par 1.

Iepriekšējos eksperimentos fundamentālā pastiprinošā darbība tika ieviesta, izmantojot a nodošana no pašreizējās Es pāri zemam līdz augstam pretestība ķēde.

Attiecības starp divām slīprakstām frāzēm iepriekšējā teikumā faktiski radīja terminu tranzistors:

tulk do + re māsa = tranzistors.

Nākamajā apmācībā mēs apspriedīsim Common-Emitter pastiprinātāju

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