Рабочая точка биполярного транзистора: Понятие рабочей точки (РТ) — Club155.ru — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Понятие рабочей точки (РТ) — Club155.ru

Анализ работы любого усилительного устройства удобно начинать с изучения его вольт-амперных характеристик. Основной характеристикой, используемой при таком анализе, является выходная характеристика, представляющая собой зависимость выходного тока от выходного напряжения:

\({I}_{вых} = {f}{(}{{U}_{вых}}{)}\left|{\atop{{I}_{вх}={const}{, } { U}_{вх}={const}}}\right.\)

Рис. 3.1. Семейство выходных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ

На рис. 3.1 приведено семейство выходных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ. В них в качестве выходного тока выступает ток коллектора \(I_К\), а в качестве выходного напряжения — напряжение между коллектором и эмиттером \(U_{КЭ}\). Заметим, что приблизительно так же будут выглядеть и выходные характеристики при включении с ОБ и ОК (рис. 3.12,б), а также выходные характеристики схем с полевыми транзисторами. Разница будет лишь в названиях электродов транзистора, выступающих в качестве выходных.

Очевидно, что при работе усилительного прибора величины входного напряжения и тока не остаются неизменными, а претерпевают некоторые колебания по закону изменения усиливаемого сигнала в определенном, задаваемом внешними цепями, диапазоне значений. При этом в каждый момент времени на семействе выходных характеристик можно указать единственную точку, соответствующую текущему состоянию усилительного прибора.

Если рассмотреть и другие характеристики усилителя (характеристики управления, входные характеристики, характеристики передачи), то окажется, что и на них эта точка всегда однозначно определена, если известны токи и напряжения на входных и выходных электродах.

Точка на плоскости выходных (или других) характеристик усилительного прибора, связывающая текущие значения напряжений и токов в нем, называется рабочей точкой. Заметим, что даже при отсутствии входного полезного сигнала усилительный каскад продолжает находиться в некотором вполне конкретном состоянии, которому соответствует некоторая вполне конкретная рабочая точка, ее обычно называют исходной рабочей точкой или рабочей точкой по постоянному току, если речь идет о транзисторном усилителе, предназначенном для усиления малых по амплитуде переменных токов и напряжений.

В дальнейшем все постоянные составляющие токов и напряжений на электродах усилительного прибора будем отмечать дополнительным индексом «0», а их переменные составляющие — дополнительным индексом «~» в соответствии с описанными в разделе 2.3 правилами. Т.е., например, значение коллекторного тока транзистора, соответствующее исходной рабочей точке (рабочей точке по постоянному току), будет обозначаться \(I_{К_0}\), при этом полный ток коллектора в каждый момент времени будет равен \(I_К = I_{К_0} + I_{К_{\sim}}\), где в случае гармонического входного воздействия \(I_{К_{\sim}} = I_{К_m}\sin\left({\omega t + \varphi}\right)\).

Взаимосвязь изменений выходного тока и напряжения и изменений входного сигнала должна быть не только причинно-следственной, но и по возможности линейной. Только при линейной (пропорциональной) функциональной зависимости возможно неискаженное воспроизведение усиливаемого сигнала на выходе каскада при работе на линейную резистивную нагрузку. Косвенным признаком возможности неискажающей работы усилительного прибора является эквидистантность (равномерная плотность) графиков выходных характеристик, представленных на рис. 3.1. Очевидно, что условие эквидистантности выполняется лишь в ограниченной области значений токов и напряжений. Область выходных характеристик усилительного прибора, где указанное условие выполняется с приемлемой для практики точностью, называется усилительной областью (областью линейного усиления). На выходных характеристиках биполярных транзисторов (рис. 3.1) эта область ограничивается с одной стороны так называемой линией насыщения (переход за эту линию означает переход транзистора в режим насыщения), а с другой — линией отсечки (переход в режим отсечки). При выходе рабочей точки транзистора за указанные пределы не только нарушается пропорциональная зависимость изменений выходного сигнала от изменений входного сигнала, но вообще прекращается управляющее воздействие входного сигнала на выходной ток и напряжение, т.е. транзистор полностью теряет усилительную функцию. Считается, что транзистор работает в усилительном режиме (класс усиления А), если в процессе усиления рабочая точка не соприкасается с линиями насыщения и отсечки.

Напряжения и токи, а также внешние по отношению к усилительному прибору электрические цепи, обеспечивающие заданное положение рабочей точки по постоянному току, называются соответственно напряжениями, токами и цепями смещения. Напряжения и токи смещения также часто называют начальными.

< Предыдущая		Следующая >

Простейшие способы установки рабочей точки в схеме с общим эмиттером (ОЭ)

На рис. 3.3 приведена упрощенная схема включения биполярного транзистора \(n\)-\(p\)-\(n\)-типа с ОЭ, а на рис. 3.4 — семейства типичных статических характеристик этой схемы.

Рис. 3.3. Упрощенная схема включения биполярного транзистора n-p-n-типа с ОЭ

Рис. 3.4. Статические характеристики схемы с ОЭ

Внимательное рассмотрение этих характеристик позволяет сделать ряд полезных заключений о работе транзистора в анализируемой схеме. Естественно, рассматривать следует те участки характеристик, которые соответствуют активному режиму работы транзистора.

Во-первых, из входных характеристик (рис. 3.4,а) видно, что при достижении током базы \({I_Б}_0\) определенного уровня он практически перестает влиять на напряжение \({U_{БЭ}}_0\), а вот незначительное изменение этого напряжения может приводить к существенным колебаниям тока \({I_Б}_0\). Выходные характеристики (рис. 3.4,б) и характеристики передачи (рис. 3.4,в) позволяют сделать следующие заключения. Ток базы в активном режиме оказывает большое влияние на ток коллектора \({I_К}_0\) (естественно, и на ток эмиттера \({I_Э}_0\), поскольку \(I_Э \approx I_К\)), а тот одновременно незначительно зависит от колебаний напряжения \({U_{КЭ}}_0\).

Итоговый вывод следующий: при включении по схеме с ОЭ на положение рабочей точки биполярного транзистора (т.е. на ток коллектора \({I_К}_0\)), находящегося в режиме линейного усиления (активный режим), наибольшее влияние оказывает ток базы \({I_Б}_0\), который, в свою очередь, может сильно колебаться под воздействием изменений напряжения \({U_{БЭ}}_0\). Токи коллектора \({I_К}_0\) и эмиттера \({I_Э}_0\) практически полностью определяются током базы транзистора. Напряжение \(U_{{КЭ}_0}\) не оказывает существенного влияния на другие электрические показатели каскада и должно выбираться только из соображений обеспечения нахождения транзистора в области линейного усиления и непревышения предельных электрических режимов на электродах транзистора.

На практике получили распространение два способа обеспечения заданного положения рабочей точки по постоянному току: схема с фиксированным током базы (рис. 3.5) и схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис. 3.6).

Рис. 3.5. Схема с фиксированным током базы

Рис. 3.6. Схема эмиттерно-базовой стабилизации

В первой схеме стабильность всех показателей каскада по постоянному току базируется на поддержании устойчивого значения тока базы транзистора \({I_Б}_0\). Достигается это созданием безальтернативной цепи протекания постоянного тока через резистор \(R_Б\) и эмиттерный переход транзистора \(VT1\). Поскольку сопротивление эмиттерного перехода мало, то ток \({I_Б}_0\) целиком определяется напряжением питания \(U_П\) и значением базового сопротивления \(R_Б\):

\({I_Б}_0 \approx \cfrac{U_П}{R_Б} { } \Large \Rightarrow \normalsize { } R_Б = \cfrac{U_П}{{I_Б}_0} \).

Стабильность тока базы в рассматриваемой схеме приводит к стабильности тока коллектора, поскольку

\({I_К}_0 = \beta_{ст} {I_Б}_0\),

где \(\beta_{ст}\) — статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ.

Но данная формула также демонстрирует и основной недостаток схемы с фиксированным током базы (рис. 3.5).

Дело в том, что при производстве биполярных транзисторов возникает большой разброс в возможных значениях коэффициента \(\beta_{СТ}\), т.е. для разных экземпляров приборов необходимо устанавливать разные токи базы \({I_Б}_0\), чтобы обеспечить требуемое значение тока коллектора \({I_К}_0\) (заметим, что в выборе этого параметра практически недопустимы никакие вольности, он определяет множество важнейших характеристик каскада, например, таких, как коэффициент усиления, линейность усиления, потребляемая мощность и т.п.). Таким образом, конкретная величина сопротивления \(R_Б\) будет определяться теми характеристиками, которые присущи именно конкретному экземпляру примененного в каскаде транзистора, а не всем приборам данной серии. Это крайне неудобно при серийном производстве, поэтому схема с фиксированным током базы не находит широкого применения, гораздо больше распространена схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис. 3.6) и различные ее доработки.

Как следует из названия, в этой схеме положение исходной рабочей точки каскада стабилизируется за счет поддержания неизменного значения напряжения на переходе эмиттер—база транзистора. Простейший способ обеспечения данного режима состоит в применении подключенного к базе транзистора делителя напряжения на двух резисторах \(R1\), \(R2\), ток через который \({I_д}_0\) значительно превышает все возможные значения тока базы \({I_Б}_0\) (это гарантирует, что ток базы транзистора не будет оказывать сколь-либо существенного влияния на напряжение в средней точке делителя). Стабильное напряжение \({U_{БЭ}}_0\) на эмиттерном переходе автоматически стабилизирует ток коллектора \({I_К}_0\) транзистора. Действительно, ведь

\( {U_{БЭ}}_0 = {I_Б}_0 r_Б + {I_Э}_0 r_Э = {I_Б}_0 \left[ r_Б + (\beta_{СТ} + 1) r_Э \right] \approx {I_Б}_0 \beta_{СТ} r_Э = {I_К}_{0} r_Э\)

\( \Large \Downarrow \)

\( {I_К}_{0} \approx \cfrac{{U_{БЭ}}_0}{r_Э}\)

Поскольку такой физический параметр транзистора, как сопротивление эмиттерной области \(r_Э\), остается достаточно стабильным при массовом производстве, то и отпадает необходимость подбирать элементы делителя напряжения под каждый конкретный прибор — достаточно лишь один раз произвести расчеты, учитывая типономинал применяемых транзисторов и требуемое значение тока коллектора (эмиттера). Таким образом, схема эмиттерно-базовой стабилизации оказывается гораздо более удобной при массовом производстве и поэтому используется гораздо чаще (у нее есть и другие достоинства, сделавшие ее столь популярной).

< Предыдущая		Следующая >

Нагрузочная характеристика усилительного каскада — Club155.ru

В процессе воздействия сигналов на входные электроды усилительного прибора значения токов и напряжений в каскаде изменяются, а рабочая точка занимает различные положения. Линия на плоскости выходных характеристик, по которой движется рабочая точка в процессе воздействия сигналов на вход усилителя, называется нагрузочной линией или нагрузочной характеристикой. При чисто резистивном характере нагрузки в области линейного усиления нагрузочная характеристика имеет вид прямой, совпадающей с вольт-амперной характеристикой сопротивления нагрузки R_Н .

На рис. 3.2 показаны графики изменения всех токов и напряжений транзистора в схеме с ОЭ при гармоническом входном сигнале, построенные по статическим характеристикам транзистора (т.н. графоаналитический расчет транзисторного каскада усиления).

Рис. 3.2. Графический анализ токов и напряжений в усилительном каскаде по схеме с ОЭ, нагрузочная характеристика транзисторного усилительного каскада

Совершенно аналогично будет выглядеть и графоаналитический расчет каскада на полевом транзисторе. Для примера на рис. 2-2.1 показаны графики изменения всех токов и напряжений полевого МДП-транзистора в схеме с ОИ при гармоническом входном сигнале, построенные по статическим характеристикам транзистора. Заметим, что для графического расчета каскада на полевом транзисторе достаточно изображения только характеристики передачи и выходной характеристики (для биполярных транзисторов мы строим также и входную характеристику).

Рис. 2-2.1. Графический анализ токов и напряжений в усилительном каскаде на МДП-транзисторе по схеме с ОИ, нагрузочная характеристика усилительного каскада на полевом транзисторе

При комплексной нагрузке, например при резистивно-емкостном ее характере, между сигнальными изменениями тока и напряжения наблюдаются фазовые сдвиги, в результате чего рабочая точка в процессе усиления сигналов перемещается на плоскости выходных характеристик транзистора не по линии, а по контуру, называемому траекторией движения рабочей точки. Конфигурация этой траектории зависит от формы сигнала, его интенсивности и скорости изменения во времени, а также от степени отклонения характера нагрузки от резистивной.

В общем случае при комплексной нагрузке рабочая точка может существенно отклоняться от резистивной нагрузочной характеристики, что в ряде случаев приводит к ее выходу за пределы области безопасной работы транзистора и перегрузке выходной цепи по току (при емкостном характере нагрузки) или напряжению (при индуктивном). В целях предотвращения выхода из строя транзисторов в цепь нагрузки часто включают специальные элементы защиты, такие как диоды, стабилитроны, варисторы.

Выше говорилось, что задание положения исходной рабочей точки транзистора по постоянному току осуществляется внешними цепями смещения. Такие цепи могут иметь различную конфигурацию, зависящую от нескольких факторов: типа транзистора, схемы включения, необходимости обеспечения устойчивости к температурным воздействиям и независимости от параметров конкретного транзистора.

Как известно, существует три варианта включения биполярных транзисторов в усилительные электрические цепи: схема с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК). Свои названия эти схемы получили по имени электрода, относительно которого производится задание всех напряжений и сигналов в цепи. В принципе, способы установки положения рабочей точки по постоянному току можно было бы рассматривать, вообще абстрагируясь от конкретных схем включения, опираясь только на знание физических процессов внутри прибора. Однако это и не принято, и неудобно, и не совсем приближено к практике. Поэтому применим классический подход, и будем анализировать все названные случаи по отдельности (аналогично мы поступим и в отношении полевых транзисторов, для которых существуют: схема с общим истоком, схема с общим стоком и схема с общим затвором).

< Предыдущая		Следующая >

Простейшие способы установки рабочей точки в схеме с общим коллектором (ОК)

Упрощенная схема включения биполярного транзистора \(n\)-\(p\)-\(n\)-типа с общим коллектором (ОК) приведена на рис. 3.7. На рис. 3.8 представлены входные статические характеристики этой схемы. Ее выходные характеристики с учетом \(I_Э \approx I_К\) практически полностью совпадают с выходными характеристиками схемы с ОЭ (рис. 3.4,б).

Рис. 3.7. Упрощенная схема включения биполярного транзистора n-p-n-типа с ОК

Рис. 3.8. Семейство входных статических характеристик схемы с ОК

Из статических характеристик видно, что напряжение на коллекторном переходе \({U_{БК}}_0\), которое является входным для схемы с ОК, имеет большое влияние на ток базы \({I_Б}_0\) транзистора (но не наоборот) и почти совпадает (с учетом \({U_{БК}}_0 \gg {U_{ЭБ}}_0\)) с напряжением \({U_{ЭК}}_0\). В то же время выходной ток \({I_Э}_0\) оказывается значительно выше входного тока \({I_Б}_0\) и линейно от него зависит: \({I_Э}_0 \approx \beta {I_Б}_0\). Из этого следует важная особенность схемы с ОК: большое входное и низкое выходное сопротивление, что позволяет использовать ее как усилитель тока в различных цепях (при равенстве коэффициента усиления по напряжению единице схему с ОК принято называть эмиттерным повторителем).

На рис. 3.9 изображена схема задания смещения в транзисторном каскаде с ОК. Данная схема очень похожа на схему эмиттерно-базовой стабилизации, рассмотренную ранее для каскада с ОЭ, однако здесь мы стабилизируем напряжение на участке коллектор—база транзистора. Оказывается, что это также позволяет однозначно определить рабочую точку каскада (при заданном стабильном напряжении коллектор—база мы имеем стабильное значение тока базы и линейно от него зависящих токов эмиттера и коллектора транзистора).

Рис. 3.9. Схема задания смещения в каскаде с ОК

В схеме с ОК в цепи протекания тока базы \({I_Б}_0\) кроме перехода эмиттер—база транзистора \(VT1\) всегда оказывается также резистор \(R_Э\). Здесь данный резистор фактически играет роль нагрузки. Рассмотрим несколько подробнее его влияние на происходящие в каскаде процессы.

Итак, делитель на резисторах \(R1\), \(R2\) позволяет стабилизировать напряжение \({U_{БК}}_0\) на коллекторном переходе транзистора \(VT1\). Поскольку это напряжение очень близко по значению к напряжению \({U_{ЭК}}_0\), на долю участка база—эмиттер остается достаточно незначительный диапазон возможных значений, причем увеличение напряжения на эмиттерном переходе \({U_{ЭБ}}_0\) возможно только за счет снижения падения напряжения на резисторе \(R_Э\), т.е. при уменьшении тока эмиттера \({I_Э}_0\), и наоборот. Но само по себе уменьшение тока эмиттера должно вызывать не увеличение, а уменьшение напряжения на эмиттерном переходе транзистора. Действительно:

\({U_{ЭБ}}_0 = {I_Б}_0 r_Б + {I_Э}_0 r_Э \approx {I_Э}_0 r_Э\) .

Таким образом, в схеме имеет место отрицательная обратная связь по току нагрузки.

Заметим, что значение сопротивления \(R_Э\) в этой схеме не может быть ни слишком большим, ни слишком малым, поскольку, с одной стороны, оно определяет режим работы каскада по токам \({I_К}_0 \approx {I_Э}_0\), а с другой — является нагрузкой в цепи протекания выходного тока усилительного каскада (вспомним, что схема с ОК применяется именно как усилитель тока). Зачастую в реальных схемах резистора \(R_Э\) как такового и нет, его роль может выполнять входное сопротивление следующего за эмиттерным повторителем каскада.

В дальнейшем будет показано, что введение дополнительного сопротивления в эмиттерную цепь протекания тока транзистора может оказаться полезным и в каскаде с ОЭ. Там это сопротивление будет выполнять только роль элемента обеспечения ООС по току, поскольку нагрузка включается в коллекторную цепь.

Может показаться, что смещение каскада с ОК можно организовать и способом, аналогичным тому, который был использован в схеме с фиксированным током базы на рис. 3.5. Например, это могло бы выглядеть так, как показано на рис. 3.10, но это ошибочное решение. Дело в том, что здесь в цепи протекания тока \({I_Б}_0\) появляется резистор \(R_Э\), падение напряжения на котором зависит в основном от тока \({I_К}_0\), т.е. даже незначительные колебания (например, ввиду колебаний температуры) тока \({I_К}_0\) могут привести к изменению тока базы \({I_Б}_0\) транзистора и, соответственно, к значительному смещению рабочей точки каскада.

Рис. 3.10. Неправильный вариант схемы смещения в каскаде с ОК

< Предыдущая		Следующая >

Рабочая точка транзистора – для новичков в радиоделе

Когда мы ранее рассчитывали номиналы резисторов для рабочего питания транзистора, мы использовали самую простую схему включения транзистора Причина в том, что эту схему легче всего рассчитать Но на протяжении рассказа я не раз упоминал, что при протекании тока через транзистор на нём рассеивается мощность в виде тепла Из чего следует, что, работая, транзистор нагревается А нагреваясь…

Вспомним схематическое изображение транзистора в виде «бутерброда» из полупроводников разного типа проводимости Всё начиналось с дрейфа зарядов, а заканчивалось появлением барьеров на границах соединения слоёв Момент завершения этого дрейфа определяется энергией свободных носителей заряда Если энергия возрастает, а при нагреве она возрастает, то свободный, неуправляемый дрейф, возобновится

Я хочу сказать, что у транзисторного каскада в процессе работы может появиться неуправляемый ток, который мы не учитывали при расчёте Возрастающий ток коллектора увеличивает падение напряжения на сопротивлении нагрузки транзистора, что смещает нашу «рабочую точку», которую мы выбирали из тех соображений, чтобы на коллекторе транзистора была половина напряжения питания Как же избежать влияния температуры на рабочую точку

Очень часто базовый ток транзистора, необходимый для создания расчётного тока коллектора, стараются «зафиксировать» с помощью делителя напряжения на входе транзистора Если сопротивление резистора между базой и эмиттером транзистора невелико, то ток через этот резистор будет больше тока базы, и падение напряжения на нём будет оставаться достаточно стабильным при изменении температуры окружающей среды А именно напряжение между базой и эмиттером определяет ток базы

Рис 512 Один из вариантов стабилизации рабочей точки

Ещё большего эффекта можно добиться, если включить в цепь эмиттера ещё один резистор

Рис 513 Ещё один вариант стабилизации рабочей точки

Можно проверить, но усиление каскада на транзисторе при добавлении резистора R4 станет меньше Чтобы этого избежать, резистор часто «шунтируют» конденсатором достаточно большой ёмкости Конденсатор не пропускает постоянный ток, сохраняя рабочие параметры транзистора, но пропускает переменный ток, как бы «исключая» резистор R4 из схемы

Рис 514 Восстановление коэффициента усиления с помощью конденсатора

Такое включение транзистора с общим эмиттером вы можете встретить довольно часто

Каким образом резистор R4 влияет на стабилизацию рабочей точки Мы говорили, что ток базы определяется напряжением между базой и эмиттером (как у диода) Но посмотрите, как распределится падение напряжение на резисторе R3: оно сложится из напряжения база-эмиттер транзистора и падения напряжения на резисторе R4 Если из-за температуры возрастает ток через транзистор, то этот ток увеличит падение напряжения на резисторе R4, что, в свой черёд, вызовет уменьшение напряжения база-эмиттер, поскольку напряжение на резисторе R3 (для того мы его и поставили) остаётся неизменным А уменьшение падения напряжения база-эмиттер приведёт к уменьшению базового, следовательно, и коллекторного, тока, компенсируя температурное влияние

Завершая рассказ о транзисторах, вспомним, что структура биполярного транзистора бывает двух типов: n-p-n, который присутствовал в наших экспериментах, и p-n-p Всё, что говорилось о транзисторах n-p-n можно повторить и об их собратьях Разница в полярности питающего напряжения и напряжения база-эмиттер, которое следует изменить на обратное

Рис 515 Включение биполярного транзистора типа p-n-p

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Рабочая точка — транзистор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Рабочая точка — транзистор

Cтраница 1

Рабочая точка транзистора перемещается из области отсечки в область насыщения через активную область. В интервале t — 12 за время включения вкл ток коллектора достигает значения / кцмин. Вкл зависит от частотных свойств транзистора и от величины тока базы. Ток диода в этом интервале времени уменьшается. [1]

Рабочая точка транзистора выбирается в начале характернати-ки тока стока. [2]

Рабочую точку транзистора принято задавать фиксированными значениями тока эмиттера / э и напряжения на коллекторном переходе UK. [3]

Рабочую точку транзистора можно получить путем проведения нагрузочной линии точно так же, как для электронной лампы. [5]

Пусть рабочая точка транзистора не выходит за пределы активной нормальной области. Сами приращения токов и напряжений могут иметь любой знак по отношению к точке покоя. [7]

Положение рабочей точки транзистора определяется цепями смещения. При изменении температуры окружающей среды от 20 до 80 С ток / kQ большинства германиевых транзисторов увеличивается примерно в 30 — 100 раз. [8]

Положение рабочей точки транзистора в отсутствие входного сигнала ( точки покоя) определяется в каждом конкретном случае по-разному. Если необходимо усиливать сигнал, который изменяется как в положительную, так и отрицательную сторону, целесообразно выбрать точку покоя посередине активной области ( точка Л), тогда возможно изменение выходного напряжения примерно от режима отсечки до режима насыщения. В реальных транзисторах искажения возникают при меньших амплитудах, что связано с неравномерностью расположения кривых на семействе ВАХ, но сейчас мы будем этим пренебрегать. [9]

Выбор рабочей точки транзистора может быть осуществлен различными способами. [10]

Стабилизация рабочей точки транзисторов осуществляется обычным способом с помощью делителя напряжения в цепи базы и сопротивления в цепи эмиттера. Для улучшения температурной стабилизации в цепь делителя иногда включаются термисторы ( фиг. [11]

Почему рабочую точку транзистора, используемого в качестве преобразователя частоты, следует выбирать на нелинейном участке вольт-амперной характеристики транзистора. [12]

Выбрать рабочую точку транзистора в классе В можно графически. Из полученной точки / проведем прямую, которая должна пересекать в точке перегиба коллекторную характеристику, соответствующую выбранному максимальному току базы 1 Б макс, получим точку 2 максимального коллекторного тока / к макс, которая соответствует минимальному коллекторному напряжению f / кмин — Эту точку максимального коллекторного тока выбирают в области, где коллекторные характеристики не сближаются чрезмерно, для того чтобы коэффициент усиления р сильно не уменьшался и нелинейные искажения были в пределах нормы. [13]

Температурной стабилизации рабочей точки транзистора добиваются спомощью отрицательной обратной связи. [14]

При выборе рабочей точки транзистора, работающего в активном режиме, необходимо удовлетворять трем условиям: / к С / к макс. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

Кафедра технологии бетона и строительных материалов — Технологии определяют всё

Является одним из старейших подразделений современного Брестского технического университета.

История кафедры начинается с 1967 года, когда ещё в Брестском инженерно-строительном институте (сегодня Брестский государственный технический университет) была основана кафедра «Строительные материалы».

Кафедру возглавляли:
Жоров Владимир Леонтьевич, к.т.н., доцент (с 1967 по 1977 год)
Зайцев Анатолий Алексеевич, к.т.н., доцент (с 1977 по 1987 год)
Волкова Флора Николаевна, к.т.н., доцент (с 1987-1988 год).

В 1988 году кафедра «Строительные материалы» была объединена с кафедрой «Технология строительного производства». Объединённая кафедра стала называться «Технология строительного производства и строительные материалы», которую возглавляли:
Бобко Фадей Александрович к.т.н., доцент (с 1988 по 1989 год)
Голубицкая Галина Андреевна, к.т.н., доцент (с 1989 по1991 год)
Плосконосов Владимир Николаевич, к.т.н., доцент ( с 1991 по 1992 год).

В 1991 году в институте открывается подготовка инженеров-технологов-строителей по специальности «Производство строительных изделий и конструкций». Организация учебного процесса по данной специальности возложена на кафедру «Технологии строительного производства и строительных материалов». Разнообразие направлений работы кафедры не позволяет эффективно управлять её деятельностью и требует совершенствования структуры управления учебным процессом. В связи с чем приказом ректора по Брестскому политехническому институту №67 от 12 июня 1992 года в отдельное подразделение выделяется уже кафедра «Технологии бетона и строительных материалов» которую с 1992 по1993 год возглавляет Довнар Надежда Ивановна, к.т.н., доцент.

С 1993 года кафедрой руководит Тур Виктор Владимирович, профессор, доктор технических наук.

Кафедра технологии бетона и строительных материалов является выпускающей кафедрой по специальности 70 01 01 «Производство строительных изделий и конструкций» и готовит специалистов, имеющих квалификацию инженер-строитель-технолог, что позволяет им работать практически в любом направлении строительного, и не только, производства.

Так же на кафедре изучают специальные дисциплины строительного профиля студенты следующих специальностей очного и заочного обучения: «Промышленное и гражданское строительство» (1-70 02 01), «Автомобильные дороги» (1-70 03 01), «Экспертиза и управление недвижимостью» (1-70 02 02), «Архитектура» (1-69 01 01), «Сельское строительство и обустройство территорий» (1-74 04 0), «Автоматизация технологических процессов и производств» (1-53 01 01), «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» (1-70 04 03), «Мелиорация и водное хозяйство» (1-74 05 01), «Коммерческая деятельность» (1-25 01 10).

На кафедре проводится подготовка аспирантов по специальности «Строительные конструкции, здания и сооружения», «Строительные материалы и изделия».

Что такое рабочая точка транзистора? — Определение и объяснение

Определение: Точка, которая получается из значений I _C (ток коллектора ) или V _CE (напряжение коллектор-эмиттер) , когда на вход не подается сигнал известна как рабочая точка или Q-точка в транзисторе. Это называется рабочей точкой, потому что изменения I _C (ток коллектора) и V _CE (напряжение коллектор-эмиттер) имеют место около этой точки, когда на вход не подается сигнал.

Рабочая точка также называется , точка покоя (тихая) точка или просто Q-точка, потому что это точка на характеристике I _C — V _CE , когда транзистор молчит или отсутствует входной сигнал применяется к схеме. Рабочую точку можно легко получить с помощью метода линии нагрузки постоянного тока. Линия нагрузки постоянного тока поясняется ниже

Пусть, определяет рабочую точку конкретного тока базовой цепи I _B.В соответствии с условиями линии нагрузки, OA = V _CE = V _CC и OB = I _C = V _CC / R _C показано на кривой выходной характеристики выше. Точка Q — это рабочая точка, в которой линия нагрузки постоянного тока пересекает базовый ток I _B на выходных характеристических кривых при отсутствии входного сигнала.

Где I _C = OD мА

В _CE = OC вольт.

Положение точки Q зависит от применения транзистора.Если транзистор используется в качестве переключателя, то для открытого переключателя точка Q находится в области отсечки, а для закрытого переключателя точка Q находится в области насыщения. Точка Q находится посередине линии транзистора, который работает как усилитель.

Примечание: В области насыщения как область базы коллектора, так и область эмиттер-база находятся в прямом смещении, и через переход протекает сильный ток. А область, в которой оба перехода транзистора имеют обратное смещение, называется областью отсечки.

Смещение биполярного транзистора в конфигурации с общим эмиттером

Представление усилителя с общим эмиттером

В этой статье рассказывается, как добиться правильного смещения биполярных транзисторов. Мы возьмем в качестве примера усилитель с общим эмиттером (CEA) в качестве конфигурации для изучения. CEA — одна из трех простейших конфигураций биполярных транзисторов для реализации усилителя сигнала. Упрощенная электронная схема CEA с двумя независимыми источниками питания V _supply1 и V _supply2 приведена на следующем рисунке:

рис 1: электрическая схема CEA

Конфигурация CEA всегда представляет сопротивление, связанное с коллектором, из которого извлекаются выходной ток и напряжение.

Общие характеристики биполярных транзисторов

Биполярный транзистор имеет три электрода, представленные на рис. 1 буквами B, C и E соответственно для базы , коллектора и эмиттера. База действует как кран: она управляет потоком электронов через ток I _out между коллекторным и эмиттерным электродами.

рис 2: Аналог водопроводной воды для биполярных транзисторов

Для биполярных транзисторов можно выделить три различных рабочих области:

Область отсечки: В этой области «кран» закрыт, таким образом, токи эмиттера, коллектора и базы равны нулю I _E = I _C = I _B = 0.Транзистор действует как закрытый переключатель.
Активная область: Это «нормальная» рабочая область, в которой «кран» не полностью закрыт и не открыт. В этой области транзистор ведет себя линейно, а выходной ток усиливается коэффициентом усиления базового тока β, который очень зависит от внешней температуры:

Область насыщенности: «Отвод» полностью открыт. Увеличение базового тока I _B больше не влияет на выходной ток.Транзистор действует как разомкнутый переключатель.

Смещение конфигурации транзистора с общим эмиттером

Название « Common Emitter » происходит от того факта, что в этой конфигурации эмиттерный электрод связан с землей и, таким образом, вход V _в, I _в и выход V _из, I _из измеряются между эмиттером и синей точкой с упоминанием V _out, представленного на Рис. 1 .Прежде всего, мы считаем, что на усилитель не поступает входной сигнал переменного тока, поэтому мы изучаем только поведение CEA в режиме постоянного тока.

Если рассматривать только базу / эмиттер и коллектор / эмиттер, мы можем четко установить следующие петли:

Рис. 3: Петли напряжения в конфигурации CEA

Из Рис. 3 и используя закон потенциала Кирхгофа, мы можем легко записать, что:

уравнение 1: Соотношение статической нагрузки

В усилителях CEA обычно используется только один источник питания, который подает напряжение как на базу, так и на коллектор, так что Equations 1 можно упростить с помощью только одного источника питания _V.Это упрощает схему и снижает стоимость.

Этот процесс подачи постоянного напряжения на базу широко известен как смещение и очень важен для того, чтобы заставить транзистор работать в его активной области.

Для усилителя с общим эмиттером существует множество различных методов смещения , но некоторые из них обладают плохой температурной стабильностью: рабочая точка и параметры транзисторов слишком сильно меняются в зависимости от температуры.

Первый метод, известный как метод базового резистора , в точности совпадает с представленным на рис.1 , только тот же источник питания используется совместно, так что В _{источник1} = В _{источник2} = В _{источник} .В архитектуре смещения базового резистора сопротивление базы R _B очень велико и выбирается таким, как R _B = V _supply / I _out . Этот метод очень просто реализовать, так как он включает в себя очень мало компонентов. Однако он используется редко, поскольку стабилизация температуры рабочей точки и параметры транзистора не могут контролироваться.

Очень небольшая модификация предыдущего метода приводит к большей стабильности и известна как метод от коллектора до базы.

Рис.4: Метод смещения коллектора к основанию
Мы действительно можем понять без какой-либо формулы, что если I _out увеличивается из-за колебаний температуры, напряжение на сопротивлении R _C увеличивается, так что V _out уменьшается. Следствием этого является то, что входной ток I _в уменьшается, что «закрывает кран» и заставляет ток I _out уменьшаться. Таким образом, любое изменение выходного тока контролируется отрицательной обратной связью на входе, которая уравновешивает колебания I _out.
Самая популярная и лучшая архитектура смещения с точки зрения стабильности — это метод смещения делителя напряжения.
рис. 5: Метод смещения делителя напряжения
Чтобы понять, почему повышается стабильность, здесь требуется несколько строк базовой математики. Прежде всего, поскольку входной ток I _в до усиления очень мал, мы предполагаем, что I ₁ = I ₂. Рассматривая цепь база-эмиттер напряжения, мы можем записать напряжение V ₂ на сопротивлении R ₂, например: V ₂ = R _E.I _E + V _BE, с V _BE напряжение между базой и эмиттером транзистора. При выделении I _E и, поскольку I _E ~ I _из, мы можем написать:
уравнение 2: Выходной ток с методом смещения делителя напряжения
Из Уравнение 2 , мы можем видеть, что I _out не зависит от β и, следовательно, не зависит от параметров транзистора и температуры. Тогда выходной ток I _out будет очень стабильным.
Выходные характеристики усилителя с общим эмиттером

При изучении конфигурации CEA нужно определить, как выход V _out связан со входом V _in. Один из методов состоит в нахождении математического выражения, связывающего эти два значения. Однако в более сложных конфигурациях этот метод может занять много времени и часто приводит к ошибкам. Другой метод заключается в нахождении рабочей точки усилителя с его выходными характеристиками и может быть измерен с помощью соответствующих приборов.Этот метод более нагляден и прост в реализации.
На следующем рисунке 6 представлены выходные характеристики (голубым цветом) V _выход, I _выход для различных входов I _в, 1 в , 2 в , 3 а также линия нагрузки постоянного тока (выделена красным), определенная в Уравнение 1 . Для упрощения предполагается, что не используется какой-либо конкретный метод смещения, поэтому мы можем ссылаться на конфигурацию, представленную на рис. 1 с одним напряжением питания V _supply.
Форма этого рисунка и следующие характеристики на рисунках 5 и 6 здесь не обсуждаются, их математическое выражение основано на электронных свойствах полупроводников.
рис. 6: Выходные характеристики (синий) и линия нагрузки постоянного тока (красный) в соответствии с конфигурацией CEA на рисунке 1.
Линия нагрузки здесь определяется формулой V _out = V _supply -R _C .I _из и имеет упоминание «DC», потому что мы придерживаемся гипотезы, что на усилитель не подается входной сигнал переменного тока качания.Чтобы усилитель работал, выходное напряжение V _{на выходе} должно соответствовать характеристикам транзистора и линии нагрузки. Это совпадение хорошо видно на Рис. 4 , где линия нагрузки пересекает синие характеристики так называемых рабочих точек. Вход также должен соответствовать условиям, аналогичным условиям, приведенным в примере , рис. 5, , где линия нагрузки постоянного тока задается как V _в = V _supply -R _B .I _в.
Рис. 7: Входная характеристика в конфигурации CEA
Характеристики входа, выхода и нагрузки постоянного тока, а также характеристика I _out = f (I _в) могут быть представлены в едином графике, известном как характеристическое сетевое представление. Из входной рабочей точки (V _{in, o}, I _{in, o}) мы можем легко определить выходную рабочую точку (V _{out, o}, I _{out, o}), как показано на рис.6.
Рис. 8: Характеристическая сеть конфигурации CEA
Рабочая точка усилителя с общим эмиттером

Выбор подходящей архитектуры смещения с соответствующими значениями сопротивления чрезвычайно важен для реализации усиления без искажений, обычно называемого точным усилением .В этом разделе мы графически покажем на всех кривых выходных характеристик, насколько важно выбрать подходящую рабочую точку и метод смещения.
Рассмотрим усилитель CEA, который принимает входной переменный ток со значением постоянного тока 10 мкА, 20 мкА, 30 мкА ,… и размахом переменного тока 40 мкА . На следующих рисунках рабочая точка представлена зеленой точкой, а текущие пиковые значения — фиолетовыми точками.
рис. 9: Соответствующая рабочая точка, приводящая к точному усилению
На рис. 7 показано точное усиление.Действительно, показано, что выходной ток и напряжение сохраняют симметрию входного сигнала и усиливаются без искажений. Таким образом, рабочая точка адаптирована для входного тока со значением постоянного тока 30 мкА и размахом до 40 мкА (от 10 мкА до 50 мкА).
Однако, если архитектура смещения выбрана неправильно, может появиться искажение сигнала, как показано на следующем Рис. 8 .
Рис. 10: Искажение выходного сигнала из-за несоответствующей линии нагрузки постоянного тока
В этом примере линия нагрузки постоянного тока пересекается в одной точке на входной кривой 50 мкА , в области насыщения транзистора.Поскольку в этой области линейность не соблюдается, это приводит к искажению выходных сигналов как напряжения, так и тока. Мы действительно можем видеть, что выходные сигналы не распределены симметрично относительно среднего значения (средняя серая пунктирная линия).
Последний пример неправильного усиления происходит, когда рабочая точка находится в области насыщения транзистора. В этом случае выходные сигналы более или менее насыщены (фиолетовая область) в зависимости от того, как далеко рабочий процесс находится от активной области.То же явление появляется симметрично, когда рабочая точка находится рядом с точкой отсечки.
рис. 11: Насыщение выходных сигналов из-за выбора неправильной рабочей точки
В заключение мы рассмотрели в этом руководстве, как и почему нужно смещать усилитель с общим эмиттером. Архитектура делителя напряжения (, рис. 5, ) благодаря своей стабильности является наиболее популярным методом смещения. Анализируя характеристики конфигурации CEA и используя концепцию рабочей точки, мы увидели, как неправильное смещение может привести к насыщению или искажению выходного сигнала.
Смещение транзистора
: что это такое? (Схемы и типы смещения транзистора)
Что такое смещение транзистора?
Смещение транзистора — это процесс установки рабочего напряжения постоянного тока или тока транзистора на правильный уровень, чтобы любой входной сигнал переменного тока мог быть правильно усилен транзистором.
Транзисторы являются одними из наиболее широко используемых полупроводниковых устройств, которые используются для самых разных приложений, включая усиление и переключение.Однако для удовлетворительного выполнения этих функций на транзистор должен подаваться определенный ток и / или напряжение.
Процесс установки этих условий для схемы транзистора называется смещением транзистора. Смещение транзистора может быть выполнено с помощью различных методов, которые приводят к появлению различных схем смещения.
Однако все эти схемы основаны на принципе обеспечения нужной величины базового тока, I _B, и, в свою очередь, тока коллектора, I _C от напряжения питания, V _CC, когда на входе нет сигнала.
Кроме того, коллекторный резистор R _C должен быть выбран таким образом, чтобы напряжение коллектор-эмиттер V _CE, оставалось более 0,5 В для транзисторов из германия и более 1 В для транзисторов из кремния. Некоторые из схем с широким диапазоном смещения объясняются ниже.
Типы смещения транзистора включают:
Смещение фиксированной базы или смещение фиксированного сопротивления
Смещение обратной связи коллектора
Смещение двойной обратной связи
Фиксированное смещение с помощью эмиттерного резистора
Смещение эмиттера
Смещение эмиттерной обратной связи
9010
Типы смещения транзистора
Смещение с фиксированной базой или смещение с фиксированным сопротивлением
Схема смещения, показанная на рисунке 1, имеет базовый резистор R _B, подключенный между базой и V _CC.Здесь переход база-эмиттер транзистора смещен в прямом направлении из-за падения напряжения на R _B,, которое является результатом протекания через него I _B. Из рисунка математическое выражение для I _B получается как

Здесь значения V _CC и V _BE являются фиксированными, в то время как значение для RB остается постоянным после проектирования схемы.
Это приводит к постоянному значению I _B,, что приводит к фиксированной рабочей точке, из-за которой схема называется фиксированным смещением базы.Такое смещение приводит к коэффициенту стабильности (β + 1), что приводит к ухудшению термической стабильности.
Причина этого заключается в том, что β-параметр транзистора непредсказуем и сильно варьируется, даже в случае транзистора той же модели и типа. Это изменение β приводит к большим изменениям I _C,, которые нельзя компенсировать никакими средствами в предлагаемой конструкции.
Следовательно, этот вид β-зависимого смещения подвержен изменениям рабочих точек, вызванным изменениями характеристик транзистора и температуры.
Однако следует отметить, что смещение с фиксированной базой является наиболее простым и требует меньшего количества компонентов. Более того, он дает пользователю возможность изменить рабочую точку в любом месте активной области, изменив значение R _B в проекте.
Кроме того, он не нагружает источник, поскольку в переходе база-эмиттер отсутствует резистор. Из-за этих факторов этот вид смещения используется в приложениях переключения и для достижения автоматической регулировки усиления в транзисторах.
Здесь выражения для других напряжений и токов даны как
Смещение обратной связи коллектора
В этой схеме (рисунок 2) базовый резистор R _B подключен через коллектор и базовые выводы транзистора. .
Это означает, что напряжение базы, В _В,, и напряжение коллектора, В _C взаимозависимы, потому что

Где,
Из этих уравнений видно, что увеличение I _C уменьшается V _C,, что приводит к уменьшению I _B, автоматически уменьшающему I _C.
Это указывает на то, что для этого типа схемы смещения точка Q (рабочая точка) остается фиксированной независимо от изменений тока нагрузки, в результате чего транзистор всегда находится в своей активной области независимо от значения β.
Кроме того, эта схема также называется схемой отрицательной обратной связи с самосмещением, поскольку обратная связь идет от выхода к входу через R _B.
Этот вид относительно простого смещения имеет коэффициент стабильности меньше, чем (β + 1), что приводит к лучшей стабильности по сравнению с фиксированным смещением.
Однако уменьшение тока коллектора за счет тока базы приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя.
Здесь другие напряжения и токи выражены как
Смещение двойной обратной связи
На рисунке 3 показана схема смещения двойной обратной связи, которая является импровизацией схемы смещения обратной связи коллектора, поскольку в ней есть дополнительный резистор R ₁, который увеличивает сопротивление стабильность схемы.
Это связано с тем, что увеличение тока, протекающего через резисторы базы, приводит к созданию сети, устойчивой к изменениям значений β.

Здесь
Фиксированное смещение с эмиттерным резистором

Как видно из рисунка 4, эта схема смещения представляет собой не что иное, как фиксированную цепь смещения с дополнительным эмиттерным резистором R _E.
Здесь, если I _C повышается из-за повышения температуры, I _E также увеличивается, увеличивая падение напряжения на R _E.
Это приводит к уменьшению V _C, вызывая уменьшение I _B,, возвращая I _C к его нормальному значению.Таким образом, этот вид сети смещения обеспечивает лучшую стабильность по сравнению с сетью с фиксированной базой смещения.
Однако наличие R _E снижает коэффициент усиления усилителя по напряжению, поскольку это приводит к нежелательной обратной связи по переменному току. В этой схеме математические уравнения для различных напряжений и тока представлены как
Emitter Bias
Эта схема смещения (рисунок 5) использует два напряжения питания, V _CC и V _EE, равные, но противоположные по полярности.
Здесь V _EE смещает в прямом направлении переход база-эмиттер через R _E, в то время как V _CC смещает в обратном направлении переход коллектор-база. Более того,

При таком смещении I _C может быть независимым как от β, так и от V _BE, выбирая R _E >> R _B / β и V _EE >> V _BE, соответственно, что обеспечивает стабильную рабочую точку.
Смещение обратной связи эмиттера
Этот вид смещения самоэмиттера (рис. 6) использует как обратную связь коллектор-база, так и обратную связь эмиттера, чтобы обеспечить более высокую стабильность.Здесь переход эмиттер-база смещен в прямом направлении из-за падения напряжения, возникающего на эмиттерном резисторе R _E из-за протекания тока эмиттера I _E.
Повышение температуры увеличивает I _C, вызывая увеличение тока эмиттера, I _E. Это также приводит к увеличению падения напряжения на R _E, что снижает напряжение коллектора, V _C, и, в свою очередь, I _B, тем самым возвращая I _C к исходному значению.

Однако это приводит к уменьшенному выходному усилению из-за дегенеративной обратной связи, которая представляет собой не что иное, как нежелательную обратную связь по переменному току, в которой величина тока, протекающего через резистор обратной связи, определяется значением напряжения коллектора, V _C.
Этот эффект можно компенсировать, используя большой байпасный конденсатор на эмиттерном резисторе, R _E. Выражения, соответствующие различным напряжениям и токам в этой сети смещения, подходящей для низкого напряжения источника питания, представлены как
Смещение делителя напряжения
В этом типе сети смещения (рисунок 7) используется делитель напряжения, образованный резисторами R _{. 1} и R ₂ для смещения транзистора.
Это означает, что напряжение, возникающее на R ₂, будет напряжением базы транзистора, которое смещает в прямом направлении его переход база-эмиттер. Как правило, ток через R ₂ будет установлен в 10 раз больше необходимого базового тока, I _B (т. Е. I ₂ = 10I _B).
Это сделано, чтобы избежать его влияния на ток делителя напряжения или изменения β. Далее, из схемы получаем

При таком смещении I _C устойчив к изменениям как β, так и V _BE,, что приводит к коэффициенту стабильности 1 (теоретически), максимально возможная термическая стабильность.
Когда I _C увеличивается из-за повышения температуры, IE увеличивается, вызывая увеличение напряжения эмиттера V _{E, уменьшая} напряжение база-эмиттер V _BE. Это приводит к уменьшению базового тока I _B,, который восстанавливает I _C до его первоначального значения.
Более высокая стабильность, обеспечиваемая этой схемой смещения, делает ее наиболее широко используемой, несмотря на снижение коэффициента усиления усилителя из-за наличия R _E.
Помимо проанализированных основных типов схем смещения, биполярные переходные транзисторы (BJT) также могут быть смещены с помощью активных цепей или с помощью кремниевых диодов или стабилитронов.
Кроме того, следует также отметить, что, хотя схемы смещения объяснены для BJT, аналогичные схемы смещения также существуют в случае полевых транзисторов (FET).
Что такое рабочая точка транзистора? Пояснение точки Q — pnpntransistor
Здесь мы обсуждаем , какова рабочая точка транзистора? или Q транзистора? . Здесь мы также знаем, как мы можем найти точку Q биполярного транзистора .
Рабочая точка — это определенная точка на выходных характеристиках транзистора, при которой мы получаем хорошее смещение для этого транзистора.Рабочая точка — это точка, которую мы можем получить из значения тока коллектора Ic и напряжения базы коллектора Vcb при отсутствии входного сигнала на транзистор.
Итак, если мы хотим назвать рабочую точку? в одной строке, поэтому мы можем сказать, что
«Значения нулевого сигнала тока коллектора (Ic) и напряжения коллектор-база (Vcb) известны как рабочая точка для этого транзистора».
Это называется рабочей точкой, потому что изменения Ic и Vce происходят в этой точке при подаче входного сигнала.Эта точка также называется точкой Q или точкой покоя (молчания), потому что это точка выходных характеристик, когда транзистор молчит, то есть при отсутствии сигнала. Для рабочей точки нам нужно найти линию нагрузки.
Как найти рабочую точку?
Чтобы сначала найти рабочую точку, мы должны найти точки линии нагрузки (A и B) на Ic и Vce. Для общей схемы смещения транзистора уравнение выходной цепи составляет
Vce = Vcc — IcRc
Выходные характеристики этого транзистора показывают график между Ic и Vce.Для нахождения точек пересечения линии нагрузки с осью X и осью Y поочередно принимаем Ic = 0, а затем Vce = 0.
Сначала возьмем Ic = 0, так что
Vce = Vcc
Это значение точки B будет Vcc. Если взять Vce = 0, то
Ic = Vcc / Rc
Таким образом, значение точки A будет Vcc / Rc.
Итак, теперь мы уже нашли две точки (A и B) этой линии нагрузки. Итак, , когда мы рисуем эту линию нагрузки, точка, в которой линия нагрузки пересекается с Ib, называется рабочей точкой или q-точкой. Надеюсь, вы хорошо знаете рабочую точку. Посмотрим, как найти рабочую точку на примере или проблеме.
Пример:
Вопрос — Как показано на схеме ниже, (i) если Vcc = 12 В и Rc = 6 кОм, проведите линию нагрузки постоянного тока. Какой будет точка Q, если базовый ток нулевого сигнала равен 20 мкА и β = 50?
Здесь напряжение коллектор-эмиттер Vce равно,
Vce = Vcc — IcRc
Когда Ic = 0 A, тогда Vce = Vcc, поэтому Vce = 12v
Если Vce = 0 В, то Ic = Vcc / Rc.Таким образом, ic будет 12/2 A = 6 A.
Соединяя эти две точки, мы получаем марку нагрузки. Базовый ток нулевого сигнала Ib = 20 мкА, а β равно 50. Итак, мы должны найти точку пересечения линии нагрузки с Ib.
Ic = βIb
Ic = 50 X 0,02 = 1 мА
Напряжение коллектор-эмиттер нулевого сигнала составляет,
Vce = Vcc — IcRc = 12 — (1 мА x 6 кОм) = 6 В
Таким образом, рабочая точка будет (Ic, Vce) = (1 мА, 6 В).
Надеюсь, теперь вы знаете все о рабочей точке транзистора и о том, как найти рабочую точку для транзистора.Если у вас есть какие-либо вопросы относительно расчета Q-point или что-то еще, вы можете спросить в разделе комментариев . Если вы не читали нашу предыдущую статью о транзисторах, см. Также —
Что такое транзистор
Транзистор PNP
NPN транзистор
Подключение транзистора с общим эмиттером
Подключение транзистора с общей базой
Продолжить чтение
Смещение биполярного транзистора
Усилители с биполярным транзистором должны быть правильно смещены для правильной работы.В схемах, состоящих из отдельных устройств (дискретных схемах), обычно используются схемы смещения, состоящие из резисторов. В интегральных схемах используются гораздо более сложные устройства смещения, например, опорные напряжения с запрещенной зоной и токовые зеркала.
Рабочая точка устройства, также известная как точка смещения , точка покоя или точка Q , — это точка на выходных характеристиках, которая показывает напряжение коллектор-эмиттер постоянного тока ( В _ce ) и ток коллектора ( I _c) при отсутствии входного сигнала.Этот термин обычно используется в отношении таких устройств, как транзисторы.
Требования к цепи смещения
Требования к сигналам для усилителей класса A
Для аналоговой работы усилителя класса A точка Q устанавливается так, чтобы транзистор оставался в активном режиме (не переключается на работу в области насыщения или области отсечки) при подаче входного сигнала. Для цифровой работы точка Q размещается таким образом, чтобы транзистор действовал наоборот — переключался из состояния «включено» в состояние «выключено».Часто точка Q устанавливается рядом с центром активной области характеристики транзистора, чтобы обеспечить одинаковые колебания сигнала в положительном и отрицательном направлениях. Q-точка должна быть стабильной. В частности, он должен быть нечувствительным к изменениям параметров транзистора (например, не должен сдвигаться, если транзистор заменен другим того же типа), колебаниям температуры, колебаниям напряжения источника питания и так далее. Схема должна быть практичной: легко реализуемой и рентабельной.
Температурные характеристики
При постоянном токе напряжение на переходе эмиттер-база В _BE биполярного транзистора уменьшается на 2 мВ (кремний) и 1.8 мВ (германий) на каждый подъем температуры на 1 ° C (эталонное значение — 25 ° C). Согласно модели Эберса-Молла, если напряжение база-эмиттер В _BE поддерживается постоянным и температура повышается, ток через диод база-эмиттер I _B будет увеличиваться, и, следовательно, ток коллектора I _C тоже увеличится. В зависимости от точки смещения мощность, рассеиваемая в транзисторе, также может увеличиваться, что еще больше увеличит его температуру и усугубит проблему.Эта вредная положительная обратная связь приводит к тепловому разгону . ^[1] Существует несколько подходов к снижению теплового разгона биполярного транзистора. Например,
Отрицательная обратная связь может быть встроена в цепь смещения, чтобы повышенный ток коллектора приводил к уменьшению тока базы. Следовательно, возрастающий ток коллектора дросселирует его источник.
Можно использовать радиаторы, которые отводят лишнее тепло и предотвращают повышение температуры базы-эмиттера.
Транзистор может быть смещен так, что его коллектор обычно составляет менее половины напряжения источника питания, что означает, что рассеиваемая мощность коллектор-эмиттер имеет максимальное значение. В этом случае разгон невозможен, поскольку увеличение тока коллектора приводит к уменьшению рассеиваемой мощности; это понятие известно как принцип половинного напряжения .
Приведенные ниже схемы в основном демонстрируют использование отрицательной обратной связи для предотвращения теплового разгона.
Типы цепей смещения для усилителей класса А
Следующее обсуждение рассматривает пять распространенных схем смещения, используемых с биполярными транзисторными усилителями класса A:
Фиксированное смещение
Смещение коллектор-база
Фиксированное смещение с эмиттерным резистором
Делитель напряжения смещения
Смещение эмиттера
Фиксированное смещение (базовое смещение)
Фиксированное смещение (базовое смещение)
Эта форма смещения также называется базовым смещением .В примере изображения справа один источник питания (например, батарея) используется как для коллектора, так и для базы транзистора, хотя также могут использоваться отдельные батареи.
В данной схеме
V _куб.см = I _B R _B + V _be
Следовательно,
I _B = (V _куб.см — V _be) / R _B
Для данного транзистора V _— существенно не меняется во время использования.Поскольку V _cc имеет фиксированное значение, при выборе R _B базовый ток I _B фиксируется. Поэтому этот тип называется схемой с фиксированным смещением .
Также для данной схемы,
V _куб.см = I _C R _C + V _ce
Следовательно,
V _ce = V _cc — I _C R _C
Коэффициент усиления транзистора по току с общим эмиттером является важным параметром в схемотехнике и указывается в технических характеристиках конкретного транзистора.На этой странице он обозначен буквой β.
Потому что
I _C = βI _B
, мы также можем получить I _C. Таким образом, рабочая точка, заданная как (V _ce, I _C), может быть установлена для данного транзистора.
Достоинства:
Сдвинуть рабочую точку в любом месте активной области просто путем замены базового резистора (R _B).
Требуется очень небольшое количество компонентов.
Недостатки:
Ток коллектора не остается постоянным при изменении температуры или напряжения источника питания. Поэтому рабочая точка нестабильна.
Изменения в V _на изменят I _B и, таким образом, вызовут изменение _E. Это, в свою очередь, изменит усиление сцены.
При замене транзистора на другой можно ожидать значительного изменения значения β.Из-за этого изменения рабочая точка сместится.
Для малосигнальных транзисторов (например, не силовых транзисторов) с относительно высокими значениями β (т.е. между 100 и 200) эта конфигурация будет склонна к тепловому разгоне. В частности, коэффициент стабильности, который является мерой изменения тока коллектора при изменении обратного тока насыщения, составляет приблизительно β + 1. Для обеспечения абсолютной стабильности усилителя предпочтительным является коэффициент стабильности менее 25, поэтому малосигнальные транзисторы имеют большие коэффициенты стабильности.^{[ необходима ссылка ]}
Использование:
Из-за вышеупомянутых присущих недостатков фиксированное смещение редко используется в линейных схемах (т. Е. Тех схемах, которые используют транзистор в качестве источника тока). Вместо этого он часто используется в схемах, где транзистор используется в качестве переключателя. Однако одним из применений фиксированного смещения является грубая автоматическая регулировка усиления в транзисторе путем подачи на базовый резистор сигнала постоянного тока, полученного с выхода переменного тока более позднего каскада.
Смещение коллектор-база
Смещение от коллектора к базе
В этой конфигурации используется отрицательная обратная связь для предотвращения теплового разгона и стабилизации рабочей точки. В этой форме смещения базовый резистор R, _B подключается к коллектору вместо того, чтобы подключать его к источнику постоянного тока V _cc. Таким образом, любой тепловой запуск вызовет падение напряжения на резисторе R _C, что приведет к дросселированию тока базы транзистора.
Из закона Кирхгофа напряжение на базовом резисторе R _b равно
По модели Эберса – Молла, I _c = β I _b и т. Д.
По закону Ома базовый ток и т. Д.
Следовательно, базовый ток I _b равен
Если V _be поддерживается постоянным и температура увеличивается, то ток коллектора I _c увеличивается.Однако при увеличении I _c падение напряжения на резисторе R _c увеличивается, что, в свою очередь, снижает напряжение на базовом резисторе R _b. Более низкое падение напряжения на базовом резисторе снижает базовый ток I _b, что приводит к меньшему току коллектора I _c. Поскольку увеличение тока коллектора с температурой противодействует, рабочая точка остается стабильной.
Достоинства:
Схема стабилизирует рабочую точку от изменений температуры и β (т.е.е. замена транзистора)
Недостатки:
В этой схеме, чтобы поддерживать I _c независимо от β, должно выполняться следующее условие:
, что имеет место, когда
Поскольку значение β фиксировано (и обычно неизвестно) для данного транзистора, это соотношение может быть удовлетворено, либо оставив R _c достаточно большим, либо сделав R _b очень низким.
Если R _c большой, необходим высокий V _cc, что увеличивает стоимость, а также меры предосторожности, необходимые при обращении.
Если R _b низкий, обратное смещение в области коллектор – база мало, что ограничивает диапазон колебаний напряжения коллектора, при котором транзистор остается в активном режиме.
Резистор R _b вызывает обратную связь по переменному току, уменьшая коэффициент усиления по напряжению усилителя.Этот нежелательный эффект является компромиссом для большей стабильности Q-точки.
Использование: Обратная связь также снижает входное сопротивление усилителя, если смотреть со стороны базы, что может быть выгодно. Из-за уменьшения усиления из-за обратной связи эта форма смещения используется только тогда, когда требуется компромисс для стабильности.
Фиксированное смещение с эмиттерным резистором
Фиксированное смещение с эмиттерным резистором
Цепь фиксированного смещения модифицируется путем подключения внешнего резистора к эмиттеру.Этот резистор создает отрицательную обратную связь, которая стабилизирует точку Q. Согласно закону Кирхгофа напряжение на базовом резисторе составляет
V _Rb = V _CC — I _e R _e — V _be.
По закону Ома базовый ток равен
I _b = V _Rb / R _b.
Обратная связь регулирует точку смещения следующим образом. Если значение V _равно поддерживается постоянным и температура увеличивается, ток эмиттера увеличивается.Однако большее значение I _e увеличивает напряжение эмиттера V _e = I _e R _e, что, в свою очередь, снижает напряжение V _Rb на базовом резисторе. Более низкое падение напряжения на базовом резисторе снижает базовый ток, что приводит к меньшему току коллектора, поскольку I _c = ß I _B. Ток коллектора и ток эмиттера связаны соотношением I _c = α I _e с α ≈ 1, поэтому увеличение тока эмиттера с температурой противоположно, и рабочая точка остается стабильной.
Аналогично, если транзистор заменен другим, может произойти изменение I _C (например, соответствующее изменению значения β). Подобным образом, как описано выше, изменение отменяется и рабочая точка остается стабильной.
Для данной схемы
I _B = (V _CC — V _на) / (R _B + (β + 1) R _E).
Достоинства:
Схема имеет тенденцию стабилизировать рабочую точку относительно изменений температуры и значения β.
Недостатки:
В этой схеме, чтобы I _C не зависел от β, должно выполняться следующее условие:
примерно так, если
(β + 1) R _E >> R _B.
Поскольку значение β фиксировано для данного транзистора, это соотношение может быть удовлетворено, либо сохраняя R _E очень большим, либо делая R _B очень низким.
Если R _E имеет большое значение, необходимо высокое значение V _CC. Это увеличивает стоимость, а также увеличивает необходимые меры предосторожности при обращении с ним.
Если R _B низкий, в базовой цепи должен использоваться отдельный источник низкого напряжения. Использование двух источников питания с разным напряжением нецелесообразно.
В дополнение к вышесказанному, R _E вызывает обратную связь по переменному току, которая снижает коэффициент усиления по напряжению усилителя.
Использование:
Обратная связь также увеличивает входное сопротивление усилителя, если смотреть со стороны базы, что может быть выгодно. Из-за вышеуказанных недостатков этот тип схемы смещения используется только при тщательном рассмотрении возможных компромиссов.
Наклон, стабилизированный коллектором
Делитель напряжения смещения
Делитель напряжения смещения
Делитель напряжения образован внешними резисторами R ₁ и R ₂.Напряжение на R ₂ смещает эмиттерный переход в прямом направлении. Правильно подобрав резисторы R ₁ и R ₂, можно сделать рабочую точку транзистора независимой от β. В этой схеме делитель напряжения поддерживает фиксированное базовое напряжение независимо от базового тока при условии, что ток делителя велик по сравнению с базовым током. Однако даже при фиксированном базовом напряжении ток коллектора зависит от температуры (например), поэтому для стабилизации точки Q добавляется эмиттерный резистор, аналогично приведенным выше схемам с эмиттерным резистором.
В этой схеме базовое напряжение равно:
напряжение на
предоставлено.
Также
Для данной схемы
Достоинства:
В отличие от вышеуказанных схем, необходим только один источник постоянного тока.
Рабочая точка почти не зависит от изменения β.
Рабочая точка, стабилизированная при изменении температуры.
Недостатки:
В этой схеме, чтобы I _C не зависел от β, должно выполняться следующее условие:
примерно так, если
, где R ₁ || R ₂ обозначает эквивалентное сопротивление R ₁ и R ₂, соединенных параллельно.
Поскольку значение β фиксировано для данного транзистора, это соотношение может быть удовлетворено либо путем сохранения достаточно большого R _E, либо очень низким R ₁ || R ₂.
Если R _E имеет большое значение, необходимо высокое значение V _CC. Это увеличивает стоимость, а также увеличивает необходимые меры предосторожности при обращении с ним.
Если R ₁ || ₂ рэнд низкий, либо ₁ рэнд низкий, либо ₂ рэнд низкий, либо оба низкие значения. Низкое значение R ₁ повышает V _B ближе к V _C, уменьшая доступный размах напряжения коллектора и ограничивая возможность получения большого R _C без вывода транзистора из активного режима.Низкое значение R ₂ снижает V _до, уменьшая допустимый ток коллектора. Уменьшение значений обоих резисторов потребляет больше тока от источника питания и снижает входное сопротивление усилителя, если смотреть со стороны базы.
Обратная связь по переменному току, а также по постоянному току вызывается R _E, который снижает коэффициент усиления переменного напряжения усилителя. Ниже обсуждается метод предотвращения обратной связи по переменному току при сохранении обратной связи по постоянному току.
Использование:
Стабильность схемы и достоинства, указанные выше, делают ее широко используемой для линейных схем.
Делитель напряжения с байпасным конденсатором переменного тока
Делитель напряжения с конденсатором
Стандартная схема делителя напряжения, описанная выше, имеет недостаток — обратная связь по переменному току, вызванная резистором R _E, снижает коэффициент усиления. Этого можно избежать, разместив конденсатор (C _E) параллельно с R _E, как показано на принципиальной схеме.
Этот конденсатор обычно выбирают так, чтобы он имел достаточно низкое реактивное сопротивление на интересующих частотах сигнала, так что R _E по существу закорочен на переменном токе, тем самым заземляя эмиттер.Поэтому обратная связь присутствует только на постоянном токе для стабилизации рабочей точки, и в этом случае любые преимущества обратной связи по переменному току теряются.
Конечно, эту идею можно использовать для шунтирования только части R _E, тем самым сохраняя некоторую обратную связь по переменному току.
Смещение эмиттера
Смещение эмиттера
Когда доступен раздельный источник питания (двойной источник питания), эта схема смещения является наиболее эффективной и обеспечивает нулевое напряжение смещения на эмиттере или коллекторе для нагрузки. Отрицательный источник питания V _EE используется для прямого смещения эмиттерного перехода через R _E.Положительный источник питания V _CC используется для обратного смещения коллекторного перехода. Только два резистора необходимы для каскада с общим коллектором и четыре резистора для каскада с общим эмиттером или общей базой.
Мы знаем это,
V _B — V _E = V _до
Если R _B достаточно мало, базовое напряжение будет приблизительно равно нулю. Следовательно, ток эмиттера
I _E = (V _EE — V _до) / R _E
Рабочая точка не зависит от β, если R _E >> R _B / β
Заслуга:
Хорошая стабильность рабочей точки, аналогичная смещению делителя напряжения.
Замечание:
Этот тип может использоваться только при наличии раздельного (двойного) источника питания.
Усилители классов B и AB
Требования к сигналу
Усилители
классов B и AB используют 2 активных устройства для покрытия всех 360 градусов потока входного сигнала. Таким образом, каждый транзистор смещен так, чтобы входной сигнал проходил под углом примерно 180 градусов. Смещение класса B — это когда ток коллектора I _c без сигнала просто проводит (около 1% от максимально возможного значения).Смещение класса AB — это когда ток коллектора I _c составляет примерно 1/4 от максимально возможного значения. Схема двухтактного выходного усилителя класса AB, представленная ниже, может быть основой для аудиоусилителя средней мощности.
Практическая схема усилителя
Q3 — это каскад с общим эмиттером, который обеспечивает усиление сигнала и постоянного тока смещения через D1 и D2 для создания напряжения смещения для выходных устройств. Выходная пара организована по двухтактной схеме класса AB, также называемой дополнительной парой.Диоды D1 и D2 обеспечивают небольшое смещение постоянного напряжения для выходной пары, просто переводя их в проводящее состояние, так что перекрестные искажения сводятся к минимуму. То есть диоды переводят выходной каскад в режим класса AB (при условии, что падение база-эмиттер выходных транзисторов уменьшается за счет рассеивания тепла). А.С. Седра и К. Смит (2004). Микроэлектронные схемы (5-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 397, рисунок 5.17 и стр. 1245. ISBN 0-19-514251-9.
Дополнительная литература
Patil, P.K .; Читнис, М. (2005). Основные электрические и полупроводниковые приборы . Phadke Prakashan.
См. Также
Внешние ссылки
Кратко объясните различные схемы смещения BJT
Цепи смещения BJT:
Ниже приведены пять распространенных схем смещения, используемых с усилителями на биполярных транзисторах класса A:
Фиксированное смещение
Смещение коллектор-база
Фиксированное смещение с эмиттерным резистором
Делитель напряжения смещения или делитель напряжения
Смещение эмиттера
1.Фиксированное смещение (базовое смещение):
Один источник питания (например, батарея) используется как для коллектора, так и для базы транзистора, хотя также могут использоваться отдельные батареи.
В данной схеме
Vcc = IbRb + Vbe
Следовательно,
IB = (Vcc — Vbe) /
руб.
Для данного транзистора Vbe существенно не меняется во время использования. Поскольку Vcc имеет фиксированное значение, при выборе RB базовый ток IB фиксируется. Поэтому этот тип называется схемой с фиксированным смещением.
Также для данной схемы,
Vcc = IcRc + Vce
Следовательно,
Vce = Vcc — МККК
Коэффициент усиления по току с общим эмиттером транзистора является важным параметром в схемотехнике и указывается в технических характеристиках конкретного транзистора. На этой странице он обозначен буквой β.
Потому что, IC = βIB мы также можем получить IC. Таким образом, рабочая точка, заданная как (Vce, IC), может быть установлена для данного транзистора.
Использование:
Из-за присущих выше недостатков фиксированное смещение редко используется в линейных схемах (т.е.е., те схемы, которые используют транзистор в качестве источника тока). Вместо этого он часто используется в схемах, где транзистор используется в качестве переключателя. Однако одним из применений фиксированного смещения является грубое автоматическое регулирование усиления в транзисторе путем подачи на базовый резистор сигнала постоянного тока, полученного с выхода переменного тока более позднего каскада.
2. смещение обратной связи коллектора:
Эта конфигурация использует отрицательной обратной связи для предотвращения теплового разгона и стабилизации рабочей точки.В этой форме смещения базовый резистор Rb подключается к коллектору вместо того, чтобы подключать его к источнику постоянного тока Vcc. Таким образом, любое тепловое ускорение вызовет падение напряжения на резисторе Rc, которое будет дросселировать базовый ток транзистора.
Из закона Кирхгофа напряжение Vrb на базовом резисторе Rb равно
VRb = Vcc− (Ic + Ib) Rc − Vbe ∗ Ic − βIb и Итак,
VRb = Vcc− (βIb + Ib) Rc − Vbe = Vcc − Ib (β + 1) Rc − Vbe
По закону Ома ток базы Ib = VRb / Rb и так,
IbRb = Vcc-Ib (β + 1) Rc-Vbe
Следовательно, базовый ток Ib равен
Ib = Vcc-Vbe / Rb (β + 1) Rc
Если Vbe поддерживается постоянным и температура увеличивается, ток коллектора Ic увеличивается.Однако большее значение Ic вызывает увеличение падения напряжения на резисторе Rc , что, в свою очередь, снижает напряжение Vbr на базовом резисторе Rb . Более низкое падение напряжения на базовом резисторе снижает базовый ток Ib , что приводит к меньшему току коллектора Ic . Поскольку увеличение тока коллектора с температурой противодействует, рабочая точка остается стабильной.
Использование:
Отрицательная обратная связь также увеличивает входное сопротивление усилителя, если смотреть со стороны базы, что может быть выгодно.Из-за уменьшения усиления из-за обратной связи эта форма смещения используется только тогда, когда требуется компромисс для стабильности.
3. фиксированное смещение с эмиттерным резистором:
Цепь фиксированного смещения модифицируется путем подключения внешнего резистора к эмиттеру. Этот резистор вводит отрицательную обратную связь , которая стабилизирует Q-точку. Из закона Кирхгофа напряжение на базовом резисторе составляет
VRb = Vcc-IeRb * Vbe
По закону Ома базовый ток равен
Ib = Vbe / Rb
Обратная связь регулирует точку смещения следующим образом.Если Vbe поддерживается постоянным, а температура увеличивается, ток эмиттера увеличивается. Однако большее значение Ie увеличивает напряжение эмиттера Ve = IeRe, что, в свою очередь, снижает напряжение VRb на базовом резисторе. Более низкое падение напряжения на базовом резисторе снижает базовый ток, что приводит к меньшему току коллектора, поскольку Ic = β IB. Ток коллектора и ток эмиттера связаны соотношением Ic = α Ie с α ≈ 1, поэтому увеличение тока эмиттера с температурой противоположно, и рабочая точка остается стабильной.Точно так же, если транзистор заменен другим, может произойти изменение IC (например, соответствующее изменению значения β). Подобным образом, как описано выше, изменение отменяется и рабочая точка остается стабильной.
Для данной схемы
Ib = Vcc * Vbe / Rb + (β + 1) Re
Использование:
Обратная связь также увеличивает входное сопротивление усилителя, если смотреть со стороны базы, что может быть выгодно. Из-за вышеуказанных недостатков этот тип схемы смещения используется только при тщательном рассмотрении возможных компромиссов.
4. Смещение делителя напряжения или смещения эмиттера:
Делитель напряжения образован внешними резисторами R1 и R2. Напряжение на R2 смещает эмиттерный переход в прямом направлении. Правильно подобрав резисторы R1 и R2, можно сделать рабочую точку транзистора независимой от β. В этой схеме делитель напряжения поддерживает фиксированное базовое напряжение независимо от базового тока при условии, что ток делителя велик по сравнению с базовым током. Однако даже при фиксированном базовом напряжении ток коллектора зависит от температуры (например), поэтому для стабилизации точки Q добавляется эмиттерный резистор, аналогично приведенным выше схемам с эмиттерным резистором.В этой схеме базовое напряжение равно:
Vb = поперечное напряжение R2 = Vcc (R2 / R1 + R2) -Ib * (R1R2 / (R1 + R2))
= R2 / (R1 + R2) При условии Ib << r2 = vb = "" r2 <= "" p = "">
Также,
Vb = Vbe + IeRe
Для данных схем
I = (Vcc / (1+ (R1 / R2)) -Vbe) / ((β + 1) Re + R1 || R2)
Использование:
Стабильность схемы и достоинства, указанные выше, делают ее широко используемой для линейных схем.
5. Делитель напряжения с байпасным конденсатором переменного тока:
Стандартная схема делителя напряжения, описанная выше, имеет недостаток — обратная связь по переменному току, вызванная резистором RE, снижает коэффициент усиления.Этого можно избежать, разместив конденсатор (CE) параллельно с RE, как показано на принципиальной схеме. В результате рабочая точка постоянного тока хорошо контролируется, в то время как усиление по переменному току намного выше (приближается к β), а не гораздо более низкое (но предсказуемое) значение Rc / Re без конденсатора.
Когда доступен раздельный источник питания (двойной источник питания), эта схема смещения является наиболее эффективной и обеспечивает нулевое напряжение смещения на эмиттере или коллекторе для нагрузки. Отрицательный источник питания VEE используется для прямого смещения эмиттерного перехода через RE.Положительный источник питания VCC используется для обратного смещения коллекторного перехода. Только два резистора необходимы для каскада с общим коллектором и четыре резистора для каскада с общим эмиттером или общей базой.
Мы знаем это,
VB — VE = Vbe
Если RB достаточно мал, базовое напряжение будет примерно равно нулю. Следовательно, ток эмиттера
IE = (VEE — Vbe) / RE
Рабочая точка не зависит от β, если RE >> RB / β
Основы смещения биполярного переходного транзистора
Что такое смещение транзистора:
Смещение транзистора — это процесс установки рабочего напряжения постоянного тока транзистора или условий тока на правильный уровень, чтобы любой входной сигнал переменного тока мог быть правильно усилен транзистором.
Смещение транзистора:
Установление правильной рабочей точки требует правильного выбора резисторов смещения и нагрузочных резисторов, чтобы обеспечить соответствующие условия входного тока и напряжения коллектора. Правильная точка смещения для биполярного транзистора, NPN или PNP, обычно находится где-то между двумя крайними значениями работы по отношению к « полностью включен» или «полностью выключен» вдоль его линии нагрузки. Эта центральная рабочая точка называется «рабочая точка покоя», или Q-точка для краткости.
Когда биполярный транзистор смещен так, что точка Q находится примерно в середине своего рабочего диапазона, то есть примерно на полпути между отсечкой и насыщением, говорят, что он работает как усилитель класса А. Этот режим работы позволяет выходному току увеличиваться и уменьшаться вокруг усилителей Q-point без искажений по мере того, как входной сигнал проходит полный цикл. Другими словами, выходной ток протекает в течение полного цикла ввода 360 ^–.
Так как же нам установить это смещение Q-точки транзистора? — Правильное смещение транзистора достигается с помощью процесса, обычно известного как Base Bias .
Функция «DC Bias level» или «no input signal level» состоит в том, чтобы правильно установить Q-точку транзистора, установив его ток коллектора (I _C) на постоянное и устойчивое значение без входного сигнала. Применяется к транзисторам База.
Поскольку базовые токи смещения транзисторов представляют собой установившиеся постоянные токи, соответствующее использование разделительных и байпасных конденсаторов поможет настроить блокировку тока смещения для одного транзисторного каскада, влияя на условия смещения следующего.
Цепи смещения базы
могут использоваться для транзисторов с общей базой (CB), с общим коллектором (CC) или с общим эмиттером (CE). В этом простом руководстве по смещению транзистора мы рассмотрим различные схемы смещения, доступные для усилителя с общим эмиттером.
Базовое смещение усилителя с общим эмиттером:
Одна из наиболее часто используемых схем смещения для транзисторной схемы связана с самосмещением схемы смещения эмиттера, где один или несколько резисторов смещения используются для установки начальных значений постоянного тока транзисторных токов (I _B) , (I _C) и (I _E).
Фиксированная база смещения транзистора:
Смещение с фиксированной базой для транзистора
Показанная схема называется «схемой смещения с фиксированной базой», потому что базовый ток транзистора I _B остается постоянным при заданных значениях Vcc, и поэтому рабочая точка транзистора также должна оставаться фиксированной. Эта схема смещения с двумя резисторами используется для установления начальной рабочей области транзистора с использованием фиксированного тока смещения.
Обратная связь коллектора, смещающая транзистор:
Обратная связь коллектора, смещающая транзистор:
Эта конфигурация обратной связи коллектора с самосмещением является еще одним методом бета-зависимого смещения, для которого требуется только два резистора для обеспечения необходимого смещения постоянного тока для транзистора.Конфигурация обратной связи между коллектором и базой гарантирует, что транзистор всегда смещен в активной области независимо от значения Beta (β), поскольку напряжение смещения базы постоянного тока выводится из напряжения коллектора, V _C, обеспечивая хорошую стабильность.
Смещение транзистора с двойной обратной связью:
Смещение транзистора с двойной обратной связью:
Добавление дополнительного резистора к схеме смещения базы предыдущей конфигурации еще больше улучшает стабильность по отношению к вариациям бета, (β) за счет увеличения тока, протекающего через резисторы смещения базы.
Смещение транзистора с обратной связью эмиттера:
Смещение транзистора с эмиттерной обратной связью
Этот тип конфигурации смещения транзистора, часто называемый самоэмиттерным смещением, использует как эмиттерную, так и коллекторно-базовую обратную связь для стабилизации тока коллектора еще больше в качестве резисторов R _B и R _E, а также эмиттер-база транзистора все эффективно соединены последовательно с питающим напряжением, V _CC.

Понятие рабочей точки (РТ) — Club155.ru

Простейшие способы установки рабочей точки в схеме с общим эмиттером (ОЭ)

Нагрузочная характеристика усилительного каскада — Club155.ru

Простейшие способы установки рабочей точки в схеме с общим коллектором (ОК)

Рабочая точка транзистора – для новичков в радиоделе

Рабочая точка — транзистор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Рабочая точка — транзистор

Кафедра технологии бетона и строительных материалов — Технологии определяют всё

Что такое рабочая точка транзистора? — Определение и объяснение

Смещение биполярного транзистора в конфигурации с общим эмиттером

Представление усилителя с общим эмиттером

Общие характеристики биполярных транзисторов

Смещение конфигурации транзистора с общим эмиттером

Выходные характеристики усилителя с общим эмиттером

Рабочая точка усилителя с общим эмиттером

: что это такое? (Схемы и типы смещения транзистора)

Что такое смещение транзистора?

Типы смещения транзистора

Смещение с фиксированной базой или смещение с фиксированным сопротивлением

Смещение обратной связи коллектора

Смещение двойной обратной связи

Фиксированное смещение с эмиттерным резистором

Emitter Bias

Смещение обратной связи эмиттера

Смещение делителя напряжения

Что такое рабочая точка транзистора? Пояснение точки Q — pnpntransistor

Как найти рабочую точку?

Пример:

Продолжить чтение

Смещение биполярного транзистора

Требования к цепи смещения

Требования к сигналам для усилителей класса A

Температурные характеристики

Типы цепей смещения для усилителей класса А

Фиксированное смещение (базовое смещение)

Смещение коллектор-база

Фиксированное смещение с эмиттерным резистором

Наклон, стабилизированный коллектором

Делитель напряжения смещения

Делитель напряжения с байпасным конденсатором переменного тока

Смещение эмиттера

Усилители классов B и AB

Требования к сигналу

Дополнительная литература

См. Также

Внешние ссылки

Кратко объясните различные схемы смещения BJT

Основы смещения биполярного переходного транзистора

Что такое смещение транзистора:

Смещение транзистора:

Базовое смещение усилителя с общим эмиттером:

Фиксированная база смещения транзистора:

Обратная связь коллектора, смещающая транзистор:

Смещение транзистора с двойной обратной связью:

Смещение транзистора с обратной связью эмиттера:

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики