Basit bir ifadeyle, BJT'lerde önyargı, bir BJT'nin daha küçük bir DC büyüklüğünün uygulanmasıyla etkinleştirildiği veya AÇIK hale getirildiği bir işlem olarak tanımlanabilir, böylece taban / yayıcı terminalleri boyunca nispeten daha büyük bir DC iletebilir. kollektör yayıcı terminalleri.

Bir Bipolar transistörün veya BJT'lerin DC seviyelerinde çalışması, bir dizi içeren birkaç faktör tarafından yönetilir. çalışma noktaları cihazların özellikleri üzerinde.

Bu makalede açıklanan bölüm 4.2 altında, bu aralıkla ilgili ayrıntıları kontrol edeceğiz. çalışma noktaları BJT amplifikatörleri için. Belirtilen DC beslemeleri hesaplandıktan sonra, gerekli çalışma noktasını belirlemek için bir devre tasarımı oluşturulabilir.

Bu makalede bu tür çeşitli konfigürasyonlar incelenmiştir. Tartışılan her bir model, ek olarak, yaklaşımın kararlılığını, yani sistemin belirli bir parametreye tam olarak ne kadar duyarlı olabileceğini belirleyecektir.

Bu bölümde çok sayıda ağ incelenmesine rağmen, önemli temel ilişkinin aşağıdaki tekrarlanan kullanımı nedeniyle her bir konfigürasyonun değerlendirmeleri arasında temel bir benzerlik vardır:

Çoğu durumda, temel akım IB, oluşturulması gereken ilk miktar olur. IB tanımlandıktan sonra, Denklemler arasındaki ilişkiler. (4.1) (4.3) aracılığıyla, söz konusu miktarların geri kalanını elde etmek için uygulanabilir.

“pid döngüsü nedir ”

Sonraki bölümlerde ilerledikçe değerlendirmelerdeki benzerlikler hızla belirginleşecektir.

IB için denklemler tasarımların çoğu için o kadar özdeştir ki, bir formül diğerinden basitçe bir veya iki öğeyi kaldırarak veya ekleyerek türetilebilir.

Bu bölümün temel amacı, bir eleman olarak BJT amplifikatörüne sahip hemen hemen her devrenin bir DC analizini uygulamanızı sağlayacak BJT transistörünün bir dereceye kadar anlaşılmasını sağlamaktır.

4.2 ÇALIŞMA NOKTASI

Kelime önyargı Bu makalenin başlığında gösterilen, DC voltajlarının uygulanmasını ifade eden ve BJT'lerde sabit bir akım ve voltaj seviyesi belirleyen derinlemesine bir terimdir.

BJT amplifikatörleri için ortaya çıkan dc akımı ve voltajı bir çalışma noktası uygulanan sinyalin gerekli amplifikasyonu için ideal hale gelen bölgeyi oluşturan özellikler üzerine. Çalışma noktası, karakteristikler üzerinde önceden belirlenmiş bir nokta olduğu için, aynı zamanda sakin nokta (Q noktası olarak kısaltılır) olarak da adlandırılabilir.

Tanımı gereği 'sessizlik' sessizliği, durgunluğu ve hareketsizliği ifade eder. Şekil 4.1, 4'e sahip bir BJT'nin standart bir çıktı özelliğini göstermektedir. çalışma noktaları . Öngerilim devresi, BJT'yi bu noktalardan birinde veya aktif bölge içindeki diğerlerinde oluşturmak için geliştirilebilir.

Maksimum derecelendirmeler, en yüksek kollektör akımı ICmax için yatay bir çizgi ve en yüksek kollektör-yayıcı voltajı VCEmax üzerinde dikey bir çizgi aracılığıyla Şekil 4.1'in özelliklerine işaret edilir.

Maksimum güç sınırlaması, aynı şekilde PCmax eğrisinden tanımlanır. Grafiğin alt ucunda, IB ≤ 0μ ile tanımlanan kesim bölgesini ve VCE ≤ VCEsat ile tanımlanan doygunluk bölgesini görebiliriz.

BJT ünitesi muhtemelen belirtilen bu maksimum sınırların dışında önyargılı olabilir, ancak bu tür bir işlemin sonucu, cihazın ömrünün önemli ölçüde bozulmasına veya cihazın tamamen bozulmasına neden olabilir.

Belirtilen aktif bölge arasındaki değerleri kısıtlayarak, çeşitli operasyon alanları veya noktaları . Seçilen Q noktası genellikle devrenin amaçlanan spesifikasyonuna bağlıdır.

Yine de, Şekil 4.1'de gösterilen nokta sayısı arasındaki birkaç farkı kesinlikle hesaba katabiliriz. çalışma noktası ve bu nedenle önyargı devresi.

Hiçbir önyargı uygulanmasaydı, cihaz ilk başta tamamen KAPALI kalır ve Q noktasının A'da olmasına yani cihaz aracılığıyla sıfır akım (ve bunun karşısında 0V) olmasına neden olur. Belirli bir giriş sinyalinin tüm aralığı için tepki vermesini sağlamak için bir BJT'yi önyargılı hale getirmek gerekli olduğundan, A noktası uygun görünmeyebilir.

B noktası için, devreye bir sinyal bağlandığında, cihaz üzerinden akım ve voltajda bir değişiklik gösterecektir. çalışma noktası , cihazın giriş sinyalinin hem pozitif hem de negatif uygulamalarına yanıt vermesini (ve belki de güçlendirmesini) sağlar.

Giriş sinyali en uygun şekilde kullanıldığında, BJT'nin voltajı ve akımı muhtemelen değişecektir ..... ancak cihazı kesme veya doygunlukta etkinleştirmek için yeterli olmayabilir.

C noktası, çıkış sinyalinin belirli pozitif ve negatif sapmasına yardımcı olabilir, ancak tepeden tepeye büyüklük, VCE = 0V / IC = 0 mA yakınlığı ile sınırlı olabilir.

Aynı şekilde C noktasında çalışmak, IB eğrileri arasındaki boşluğun bu belirli alanda hızla değişebileceği gerçeğinden dolayı, doğrusal olmayanlıklarla ilgili çok az endişeye neden olabilir.

Genel olarak konuşursak, giriş sinyalinin genel salınımındaki amplifikasyonun tekdüze kalmasını garanti etmek için, cihazın kazancının oldukça tutarlı (veya doğrusal) olduğu cihazı çalıştırmak çok daha iyidir.

B noktası, Şekil 4.1'de gösterildiği gibi, daha yüksek doğrusal aralık ve bu nedenle daha büyük doğrusal aktivite sergileyen bir bölgedir.

D noktası cihazı kurar çalışma noktası en yüksek voltaj ve güç seviyelerine yakın. Pozitif sınırdaki çıkış voltajı dalgalanması bu nedenle maksimum voltajın aşılmaması gerektiğinde sınırlandırılır.

Sonuç olarak B noktası mükemmel görünüyor çalışma noktası doğrusal kazanç ve olası en büyük voltaj ve akım değişimleri ile ilgili olarak.

“nem sensörü nasıl çalışır ”

Bunu ideal olarak küçük sinyal amplifikatörleri için tanımlayacağız (Bölüm 8), ancak, her zaman güç amplifikatörleri için değil, .... bunun hakkında daha sonra konuşacağız.

Bu söylem içinde, esas olarak transistörü küçük sinyal amplifikasyon işlevi açısından önyargılı hale getirmeye odaklanacağım.

Bakılması gereken son derece önemli bir önyargı faktörü daha var. BJT'yi bir ideal ile belirleyip, çalışma noktası sıcaklığın etkileri de değerlendirilmelidir.

Isı aralığı, transistör akım kazancı (ac) ve transistör kaçak akımı (ICEO) gibi cihaz sınırlarının sapmasına neden olacaktır. Artan sıcaklık aralıkları, BJT'de daha büyük kaçak akımlara neden olacak ve bu nedenle, öngerilim ağı tarafından oluşturulan işletim özelliğini değiştirecektir.

Bu, ağ örüntüsünün, sıcaklık değişimlerinin etkilerinin minimum kaymalarla olmasını sağlamak için bir sıcaklık kararlılığı seviyesini kolaylaştırması gerektiği anlamına gelir. çalışma noktası . Çalışma noktasının bu bakımı, bir sıcaklık değişikliğinin neden olduğu çalışma noktasındaki sapma seviyesini belirten bir stabilite faktörü S ile şart koşulabilir.

Optimal olarak stabilize edilmiş bir devre tavsiye edilir ve birkaç temel öngerilim devresinin kararlı özelliği burada değerlendirilecektir. BJT'nin doğrusal veya etkili çalışma bölgesi içinde önyargılı olması için aşağıda verilen noktaların karşılanması gerekir:

1. Baz verici bağlantısı ileriye dönük olmalıdır (p bölgesi voltajı güçlü pozitif) ve yaklaşık 0,6 ila 0,7 V ileri ön gerilim voltajına izin vermelidir.

2. Temel-kolektör bağlantısı, BJT'nin maksimum sınırları içinde bir değerde kalan ters öngerilim voltajı ile ters yönlü olmalıdır (n-bölgesi kuvvetle pozitif).

[İleri önyargı için p-n bağlantısındaki voltajın p -pozitif ve ters önyargı için tersine çevrilir n -pozitif. İlk harfe olan bu odaklanma, size temel voltaj polaritesini kolayca hatırlamanız için bir yol sağlayacaktır.]

BJT karakteristiğinin kesme, doygunluk ve doğrusal alanlarındaki çalışma genellikle aşağıda açıklandığı gibi sunulur:

1. Doğrusal bölge operasyonu:

Baz yayıcı bağlantısı öne eğimli

Taban toplayıcı bağlantısı ters eğimli

iki. Kesim bölgesi operasyonu:

Baz verici bağlantısı ters önyargılı

3. Doygunluk bölgesi operasyonu:

Baz yayıcı bağlantısı öne eğimli

Taban toplayıcı bağlantısı öne eğimli

4.3 SABİT ÖLÇÜM DEVRESİ

Şekil 4.2'deki sabit öngerilim devresi, transistör dc öngerilim analizine oldukça basit ve karmaşık olmayan bir genel bakış ile tasarlanmıştır.

Ağ bir NPN transistör uygulasa da, formüller ve hesaplamalar, sadece akım akış yollarını ve voltaj kutuplarını yeniden yapılandırarak bir PNP transistör kurulumuyla eşit derecede etkili bir şekilde çalışabilir.

Şekil 4.2'nin mevcut yönleri gerçek akım yönleridir ve gerilimler evrensel çift alt simge açıklamaları ile tanımlanır.

DC analizi için tasarım, basitçe kapasitörlerin açık devre eşdeğeri ile değiştirilmesiyle belirtilen AC seviyelerinden ayrılabilir.

Ayrıca, DC kaynağı VCC, yalnızca giriş ve çıkış devrelerinin kesilmesine izin vermek için Şekil 4.3'te kanıtlandığı gibi birkaç ayrı kaynağa (yalnızca değerlendirmeyi gerçekleştirmek için) ayrılabilir.

Bunun yaptığı şey, temel akım IB ile ikisi arasındaki bağlantıyı en aza indirmektir. Ayırma, Şekil 4.3'te gösterildiği gibi tartışmasız meşrudur, burada VCC, Şekil 4.2'de olduğu gibi doğrudan RB ve RC'ye bağlanır.

Baz Vericinin İleri Önyargısı

Öncelikle yukarıda Şekil 4.4'te gösterilen baz yayıcı devre döngüsünü inceleyelim. Kirchhoff’un voltaj denklemini döngü için saat yönünde uygularsak, aşağıdaki denklemi elde ederiz:

Akım IB'nin yönü ile belirlendiği gibi RB boyunca voltaj düşüşünün polaritesinin olduğunu görebiliriz. Mevcut IB için denklemi çözmek bize aşağıdaki sonucu sağlar:

Denklem (4.4)

Denklem (4.4) kesinlikle kolayca ezberlenebilen bir denklemdir, basitçe buradaki temel akımın RB'den geçen akım olduğunu hatırlayarak ve Ohm yasasını uygulayarak hangi akımın RB boyunca gerilime eşit olduğu RB direncine bölünür. .

RB üzerindeki voltaj, bir uçtaki uygulanan voltaj VCC'sidir ve tabandan emitör bağlantısına (VBE) düşüşten daha azdır.
Ayrıca, besleme VCC'si ve baz yayıcı voltajı VBE'nin sabit miktarlar olması nedeniyle, tabandaki direnç RB'nin seçimi, anahtarlama seviyesi için temel akım miktarını belirler.

Toplayıcı-Verici Döngüsü

Şekil 4.5, akım IC'nin yönünün ve RC boyunca karşılık gelen polaritenin sunulduğu kolektör yayıcı devre aşamasını gösterir.
Kollektör akımının değerinin, aşağıdaki denklem aracılığıyla doğrudan IB ile ilişkili olduğu görülebilir:

Denklem (4.5)

Temel akımın RB miktarlarına bağlı olması ve IC'nin sabit β ile IB ile bağlantılı olması nedeniyle, IC'nin büyüklüğünün RC direncinin bir fonksiyonu olmadığını görmek ilginç olabilir.

RC'yi başka bir değere ayarlamak, BJT'nin aktif bölgesi korunduğu sürece IB veya hatta IC seviyesi üzerinde herhangi bir etki yaratmayacaktır.
Bununla birlikte, VCE'nin büyüklüğünün RC seviyesi tarafından belirlendiğini göreceksiniz ve bu dikkate alınması gereken çok önemli bir şey olabilir.

Kirchhoff’un voltaj yasasını şekil 4.5'te gösterilen kapalı döngü boyunca saat yönünde kullanırsak, aşağıdaki iki denklemi üretir:

Denklem (4.6)

Bu, sabit bir öngerilim devresi içindeki BJT'nin toplayıcı vericisi boyunca voltajın, RC boyunca oluşan düşüşe eşdeğer besleme voltajı olduğunu gösterir.
Tek ve çift alt simge notasyonuna hızlı bir göz atmak için şunu hatırlayın:

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

VCE, kollektörden emitöre akan voltajı gösterirken, VC ve VE sırasıyla kollektörden ve emitörden toprağa geçen voltajlardır. Ama burada, VE = 0 V olduğundan,

VCE = VC -------- (4.8)
Ayrıca sahip olduğumuz için
VBE = VB - VE --------(4.9)
VE = 0 olduğu için sonunda şunu elde ederiz:
VBE = VB -------- (4.10)

Lütfen aşağıdaki noktaları unutmayın:

VCE gibi voltaj seviyelerini ölçerken, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi voltmetrenin kırmızı probunu kolektör pimine ve siyah probu emitör pimine koyduğunuzdan emin olun.