Sprieguma dalītāja novirze BJT ķēdēs - lielāka stabilitāte bez beta koeficienta

Bipolārā tranzistora spaiļu nobīdi, izmantojot aprēķinātu pretestības dalītāju tīklu, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju un komutācijas reakciju, sauc par sprieguma dalītāja novirzi.

Iekš iepriekšējie aizspriedumu modeļi ka mēs uzzinājām neobjektivitātes strāvu I CQ un spriegums V. CEQ bija BJT pašreizējā pieauguma (β) funkcija.

Bet, kā mēs zinām, ka β var būt neaizsargāts pret temperatūras izmaiņām, īpaši silīcija tranzistoriem, un arī patiesā beta vērtība bieži netiek pienācīgi identificēta, BJT ķēdē varētu būt ieteicams izstrādāt sprieguma dalītāja novirzi, kas var būt mazāka pakļauti temperatūrai vai vienkārši neatkarīgi no pašas BJT beta.

Sprieguma dalītāja novirzes izvietojumu, kas parādīts 4.25. Attēlā, var uzskatīt par vienu no šiem dizainiem.

Pārbaudot ar precīzs pamats uzņēmība pret beta variācijām izskatās patiešām pieticīga. Ja ķēdes mainīgie ir atbilstoši izstrādāti, I līmeņi CQ un V CEQ varētu būt praktiski pilnīgi neatkarīgs no beta.

Atcerieties no iepriekšējiem paskaidrojumiem, ka Q punktu raksturo fiksēts ICQ un VCEQ līmenis, kā parādīts 4.26.

I pakāpe BQ var mainīties atkarībā no beta variācijām, bet darbības punkts ap I identificētajām īpašībām CQ un V CEQ var viegli nemainīties, ja tiek piemērotas atbilstošas ​​ķēdes vadlīnijas.

Kā minēts iepriekš, jūs atradīsit dažas pieejas, kuras var izmantot, lai izpētītu sprieguma dalītāja iestatīšanu.

Šīs ķēdes īpašo nosaukumu izvēles iemesls kļūs skaidrs mūsu analīzes laikā un tiks apspriests nākamajos ierakstos.

Pats pirmais ir precīza tehnika ko var veikt jebkurā sprieguma dalītāja iestatījumā.

Otro sauc par aptuvena metode, un tā ieviešana kļūst iespējama, ja ir izpildīti noteikti faktori. The aptuvena pieeja ļauj veikt daudz tiešāku analīzi ar minimālu piepūli un laiku.

Turklāt tas var būt ļoti noderīgs “dizaina režīmam”, par kuru mēs runāsim nākamajās sadaļās.
Kopumā kopš 'aptuvena pieeja' varētu strādāt ar lielāko daļu nosacījumu, un tāpēc tie jānovērtē ar tādu pašu uzmanības līmeni kā “precīza metode”.

Precīza analīze

Uzzināsim, kā precīza analīze var ieviest ar šādu paskaidrojumu

Atsaucoties uz nākamo attēlu, tīkla ieejas pusi varētu atkārtot, kā parādīts 4.27. Attēlā līdzstrāvas analīzei.

The Thévenin ekvivalents pēc tam BJT bāzes B kreisajā pusē projektēšanas tīklu var noteikt tādā veidā, kā parādīts zemāk:

RTh : Ieejas padeves punktus aizstāj ar līdzvērtīgu īssavienojumu, kā parādīts 4.28. Attēlā.

ETh: Barošanas sprieguma avots V DC tiek pieslēgts atpakaļ ķēdei, un atvērtās ķēdes Thévenin spriegumu, kas parādīts 4.29. Attēlā, novērtē šādi:

Īstenojot sprieguma dalītāja likumu, mēs nonākam pie šāda vienādojuma:

Pēc tam, atjaunojot Thévenin dizainu, kā parādīts 4.30. Attēlā, mēs novērtējam I BQ vispirms cilpai piemērojot Kirhofa sprieguma likumu pulksteņrādītāja kustības virzienā:

ETh - IBRTh - VBE - IERE = 0

Kā mēs zinām IE = (β + 1) B Aizstājot to iepriekšējā cilpā un atrisinot I B dod:

Vienādojums. 4.30

No pirmā acu uzmetiena jūs varat sajust Eq. (4.30.) Izskatās diezgan atšķirīgs no citiem līdz šim izstrādātajiem vienādojumiem, tomēr, aplūkojot tuvāk, tiks parādīts, ka skaitītājs ir tikai divu voltu līmeņu starpība, savukārt saucējs ir bāzes pretestības + izstarotāja rezistora rezultāts, kas atspoguļojas pēc (β + 1) un, bez šaubām, ir ļoti līdzīgs vienādojumam. (4.17) ( Bāzes emitētāja cilpa )

Kad IB ir aprēķināts, izmantojot iepriekšējo vienādojumu, pārējo lielumu projektā varēja identificēt, izmantojot to pašu metodi, ko mēs darījām emitētāja-aizspriedumu tīklā, kā parādīts zemāk:

Vienādojums (4.31)

Praktiska piemēra atrisināšana (4.7.)
Aprēķiniet līdzstrāvas novirzes spriegumu V ŠO un pašreizējais es C zemāk parādītajā sprieguma dalītāja tīklā 4.31. Attēls

4.31. Attēls Beta stabilizētā shēma 4.7. Piemēram.

Aptuvenā analīze

Iepriekšējā sadaļā mēs uzzinājām 'precīzo metodi', šeit mēs apspriedīsim 'aptuveno metodi' BJT ķēdes sprieguma dalītāja analīzei.

Mēs varam uzzīmēt BJT balstīta sprieguma dalītāja tīkla ieejas posmu, kā parādīts 4.32. Attēlā.

Pretestību Ri var uzskatīt par pretestības ekvivalentu starp ķēdes pamatni un iezemēto līniju, un RE kā rezistoru starp izstarotāju un zemi.

No mūsu iepriekšējām diskusijām [Eq. (4.18)] mēs zinām, ka pretestība, kas atveidota vai atspoguļota starp BJT bāzi / izstarotāju, ir paskaidrota ar vienādojumu Ri = (β + 1) RE.

Ja ņemam vērā situāciju, kad Ri ir ievērojami lielāks nekā pretestība R2, IB būs salīdzinoši mazāks nekā I2 (atcerieties, ka strāva vienmēr cenšas atrast un virzīties uz minimālās pretestības virzienu), un tādējādi I2 pagriezīsies aptuveni vienāds ar I1.

Uzskatot, ka IB aptuvenā vērtība būtībā ir nulle attiecībā pret I1 vai I2, tad I1 = I2 un R1 un R2 varētu uzskatīt par sērijas elementiem.

4.32. Attēls Daļēja slīpuma ķēde aptuvenā bāzes sprieguma V aprēķināšanai B .

Spriegumu pāri R2, kas sākotnēji būtu bāzes spriegums, varētu novērtēt, kā parādīts zemāk, izmantojot sprieguma dalītāja noteikumu tīklu:

Tagad kopš Ri = (β + 1) RE ≅ b RE, nosacījumu, kas apstiprina, vai aptuvenās metodes izpilde ir iespējama vai nē, izlemj vienādojums:

Vienkārši sakot, ja vērtība RE reizina ar β vērtību, nav mazāka par 10 reizes lielāka par R2 vērtību, tad var atļaut veikt aptuveno analīzi ar optimālu precizitāti

Pēc VB novērtēšanas VE lielumu varētu noteikt pēc vienādojuma:

kamēr izstarotāja strāvu varēja aprēķināt, izmantojot formulu:

Spriegumu no kolektora līdz izstarotājam var noteikt, izmantojot šādu formulu:

VCE = VCC - ICRC - IERE

Tomēr kopš tā laika IE ≅ IC, mēs nonākam pie šāda vienādojuma:

Jāatzīmē, ka aprēķinu sērijā, ko veicām no vienādojuma. (4.33.) Caur vienādojumu. (4.37), elementam β nekur nav klātbūtnes, un IB nav aprēķināts.

Tas nozīmē, ka Q punkts (kā to nosaka I CQ un V CEQ ), kā rezultātā nav atkarīgs no β vērtības
Praktiskais piemērs (4.8.):

Izmantosim analīzi par mūsu iepriekšējo 4.31. Attēls , izmantojot aptuvenu pieeju, un salīdziniet risinājumus ICQ un VCEQ.

Šeit mēs novērojam, ka VB līmenis ir identisks ETh līmenim, kā novērtēts mūsu iepriekšējā piemērā 4.7. Tas būtībā nozīmē to, ka atšķirību starp aptuveno analīzi un precīzo analīzi ietekmē RTh, kas ir atbildīgs par ETh un VB atdalīšanu precīzajā analīzē.

Virzoties uz priekšu,

Nākamais 4.9. Piemērs

Veiksim precīzu 4.7. Piemēra analīzi, ja β ir samazināts līdz 70, un noskaidrosim atšķirību starp ICQ un VCEQ risinājumiem.

Risinājums
Šo piemēru nevar uzskatīt par precīzu pret aptuvenu stratēģiju salīdzinājumu, lai tikai pārbaudītu pakāpi, kurā Q punkts var pārvietoties, ja β lielums tiek samazināts par 50%. RTh un ETh tiek doti vienādi:

Rezultātu sakārtošana tabulas veidā dod mums:

No iepriekš minētās tabulas mēs varam skaidri saprast, ka ķēde salīdzinoši nereaģē uz β līmeņa izmaiņām. Neskatoties uz to, ka β lielums ir ievērojami samazināts par 50%, no vērtības 140 līdz 70, lai gan ICQ un VCEQ vērtības būtībā ir vienādas.

Nākamais piemērs 4.10

Novērtējiet I līmeņus CQ un V CEQ sprieguma dalītāja tīklam, kā parādīts 4.33. attēlā, piemērojot precīzi un aptuvens pieejas un salīdzināt iegūtos risinājumus.

Pašreizējā scenārijā nosacījumi, kas doti ekv. (4.33.) Var nebūt apmierināts, tomēr atbildes var mums palīdzēt noteikt atšķirību risinājumā ar vienādojuma nosacījumiem. (4.33.) Netiek ņemts vērā.
4.33. Attēls Sprieguma dalītājs tīkls 4.10. piemēram.

Atrisināšana, izmantojot precīzu analīzi:

Atrisināšana, izmantojot aptuveno analīzi:


No iepriekš minētajiem novērtējumiem mēs varam redzēt atšķirību starp sasniegtajiem rezultātiem, izmantojot precīzās un aptuvenās metodes.

Rezultāti atklāj, ka es CQ ir aptuveni par 30% lielāks aptuvenajai metodei, savukārt V CEQ ir par 10% zemāks. Lai gan rezultāti nav gluži identiski, ņemot vērā faktu, ka βRE ir tikai 3 reizes lielāks nekā R2, arī rezultāti faktiski nav pārāk tālu.

Teica, ka turpmākajā analīzē mēs galvenokārt paļausimies uz vienādojumu. (4.33.), Lai nodrošinātu maksimālu līdzību starp abām analīzēm.