Bu bölümde, BJT ortak temel konfigürasyonunu analiz edeceğiz ve sürüş noktası özellikleri, ters doygunluk akımı, bazdan yayıcı voltajı hakkında bilgi edinecek ve pratik çözümlenmiş bir örnekle parametreleri değerlendireceğiz. Sonraki bölümlerde, ortak tabanlı bir amplifikatör devresinin nasıl yapılandırılacağını da inceleyeceğiz.

Giriş

Çoğu durumda transistör ortak temel konfigürasyonunu temsil etmek için kullanılan semboller ve açıklamalar
Bu günlerde basılan kitaplar ve kılavuzlar aşağıda gösterilen Şekil 3.6'da görülebilir. Bu, hem pnp hem de npn transistörler için geçerli olabilir.

Şekil 3.6

3.4 Ortak Temel Yapılandırma Nedir

'Ortak taban' terimi, buradaki temelin düzenlemenin hem girdi hem de çıktı aşamalarında ortak olmasından kaynaklanmaktadır.

Ayrıca, taban tipik olarak toprak potansiyeline en yakın veya en yakın terminal haline gelir.

Buradaki görüşmemiz boyunca, tüm akım (Amper) yönleri, elektron akış yönüne değil, geleneksel (delik) akış yönüne göre alınacaktır.

Bu seçime esas olarak, akademik ve ticari kuruluşlarda sunulan büyük miktardaki belgenin geleneksel akışı uyguladığı ve her elektronik sunumdaki okların bu özel sözleşmeyle tanımlanan bir yola sahip olduğu endişesiyle karar verilmiştir.

Herhangi bir bipolar transistör için:

Grafik semboldeki ok işareti, transistör boyunca yayıcı akımın (geleneksel akış) akış yönünü tanımlar.

Şekil 3.6'da gösterilen akım (Amp) yönlerinin her biri, geleneksel akışın seçilmesiyle karakterize edilen gerçek yönlerdir. Her durumda IE = IC + IB olduğunu gözlemleyin.

Ek olarak, uygulanan önyargının (voltaj kaynakları) özellikle her bir kanal için belirtilen yönde akımı tespit etmek için olduğuna dikkat edin. Anlamı, IE'nin yönünü her konfigürasyon için polarite veya VEE ile karşılaştırın ve ayrıca IC'nin yönünü VCC'nin polaritesi ile karşılaştırın.

Üç terminalli bir birimin eylemlerini kapsamlı bir şekilde göstermek için, örneğin ortak tabanlı amplifikatörler Şekil 3.6'da 2 set özellik gerektirir - biri sürüş noktası veya girdi faktörleri ve diğeri çıktı Bölüm.

Şekil 3.7'de gösterildiği gibi ortak taban amplifikatörü için giriş seti, bir girişe bir giriş akımı (IE) uygular.
çeşitli çıkış voltajı aralıkları (VCB) için voltaj (VBE).

ortak tabanlı bir BJT konfigürasyonu için sürüş noktası özellikleri

çıktı kümesi Şekil 3.8'de gösterildiği gibi, çeşitli giriş akımı aralıkları (IE) için bir çıkış voltajı (VCB) için bir çıkış akımı (IC) uygular. Çıktı veya toplayıcı özellikleri grubu, Şekil 3.8'de belirtildiği gibi, ilgi çekici 3 temel unsura sahiptir: aktif, kesme ve doygunluk bölgeleri . Aktif bölge, tipik olarak doğrusal (bozulmamış) amplifikatörler için faydalı bölge olacaktır. Özellikle:

Aktif bölge içinde, kollektör-taban bağlantısı ters-taraflı olurken, taban-yayıcı bağlantısı ileri-eğilimlidir.

Aktif bölge, Şekil 3.6'da gösterildiği gibi polarlama konfigürasyonları ile karakterize edilir. Aktif bölgenin alt ucunda, yayıcı akım (IE) sıfır olacaktır, toplayıcı akımı bu durumda, Şekil 3.8'de gösterildiği gibi, ters doygunluk akımı ICO'nun bir sonucudur.

ortak tabanlı konfigürasyon toplayıcı özellikleri

Mevcut ICO, IC'nin dikey ölçeğine (miliamper) kıyasla boyut olarak o kadar önemsizdir (mikro amper), kendisini pratik olarak IC = 0 ile aynı yatay çizgi üzerinde sunar.

Ortak taban kurulumu için IE = 0 olduğunda mevcut devre değerlendirmeleri Şekil 3.9'da görülebilir. Veri sayfalarında ve teknik özellik sayfalarında ICO için en sık uygulanan açıklama Şekil 3.9, ICBO'da belirtildiği gibidir. Üstün tasarım yöntemleri nedeniyle, düşük ve orta güç aralıklarında genel amaçlı transistörler (özellikle silikon) için ICBO derecesi, normalde etkisi göz ardı edilebilecek kadar minimumdur.

Bunu söyledikten sonra, daha büyük güç cihazları için ICBO mikroamper aralığında görünmeye devam edebilir. Ayrıca, ICBO'nun tıpkı Dır-dir diyotlarda (her ikisi de ters kaçak akımdır) sıcaklıktaki değişikliklere karşı savunmasız olabilir.

Artan sıcaklıklarda ICBO'nun etkisi çok önemli bir özellik olabilir çünkü sıcaklık yükselmelerine tepki olarak önemli ölçüde hızlı bir şekilde yükselebilir.

Verici akımı sıfırın üzerine çıktığında, kolektör akımı, temel transistör-akım ilişkileri tarafından oluşturulan emitör akımınınkine esas olarak eşdeğer bir seviyeye yükselir.

Aktif bölge için toplayıcı akımı üzerinde VCB'nin oldukça etkisiz bir etkisi olduğuna da dikkat edin. Eğri şekiller, aktif bölgedeki IE ve IC arasındaki ilişkiye ilişkin bir ilk tahminin şu şekilde sunulabileceğini açıkça ortaya koymaktadır:

Başlığının kendisinden de anlaşılacağı üzere, kesme bölgesi, Şekil 3.8'de açıklandığı gibi, kolektör akımının 0 A olduğu konum olarak anlaşılmaktadır. Ayrıca:

Kesme bölgesinde, bir transistörün toplayıcı tabanı ve taban yayıcı bağlantıları, ters taraflı modda olma eğilimindedir.

Doygunluk bölgesi, VCB = 0 V'nin sol tarafındaki özelliklerin bölümü olarak tanımlanır. Bu alandaki yatay ölçek, bu bölgedeki özelliklerde yapılan dikkate değer geliştirmeleri belirgin bir şekilde ortaya çıkarmak için genişletilmiştir. VCB gerilimindeki 0 V'a doğru artışa yanıt olarak kolektör akımındaki üstel yükselmeyi gözlemleyin.

Kollektör-taban ve taban-yayıcı bağlantılarının, doygunluk bölgesinde ileriye doğru eğimli olduğu görülebilir.

Şekil 3.7'deki giriş karakteristikleri, kollektör voltajının (VCB) önceden belirlenmiş büyüklükleri için, emitör akımının, diyot karakteristiklerininkine güçlü bir şekilde benzeyebilecek şekilde arttığını göstermektedir.

Aslında, yükselen bir VCB'nin etkisi, özellikler üzerinde o kadar az olma eğilimindedir ki, herhangi bir ön değerlendirme için, VCB'deki varyasyonların neden olduğu fark göz ardı edilebilir ve özellikler, aşağıdaki Şekil 3.10a'da gösterildiği gibi fiilen temsil edilebilir.

Bu nedenle, parçalı doğrusal tekniği kullanırsak, bu Şekil 3.10b'de ortaya konan özellikleri üretecektir.

Bunu bir seviye yukarı çekmek ve eğrinin eğimini ve dolayısıyla ileriye dönük bir bağlantıdan kaynaklanan direnci göz ardı etmek, Şekil 3.10c'de gösterilen özelliklere yol açacaktır.

Bu web sitesinde tartışılacak olan gelecekteki tüm araştırmalar için, transistör devrelerinin tüm dc değerlendirmeleri için Şekil 3.10c'nin eşdeğer tasarımı uygulanacaktır. Yani, bir BJT 'iletken' durumunda olduğunda, tabandan yayıcıya voltaj aşağıdaki denklemde ifade edildiği gibi dikkate alınacaktır: VBE = 0,7 V (3,4).

Farklı bir şekilde ifade etmek gerekirse, giriş özellikleri eğimi ile birlikte VCB'nin değerindeki değişikliklerin etkisi, BJT yapılandırmalarını şu şekilde değerlendirmek için çaba sarf ettiğimiz için göz ardı edilme eğiliminde olacaktır. gerçek yanıt, kendimizi daha az önemli olabilecek parametrelere çok fazla dahil etmeden.

Şekil 3.10

Aslında, Şekil 3.10c'nin yukarıdaki özelliklerinde ifade edilen iddiayı tamamen takdir etmeliyiz. Transistör 'açık' veya aktif durumdayken, tabandan yayıcıya hareket eden voltajın, ilgili harici devre ağı tarafından düzenlenen herhangi bir miktarda yayıcı akım için 0,7 V olacağını tanımlarlar.

Daha kesin olmak gerekirse, dc konfigürasyonunda bir BJT devresiyle yapılan herhangi bir ilk deney için, kullanıcı artık cihaz aktif bölgedeyken tabandan yayıcıya voltajın 0,7 V olduğunu hızlı bir şekilde tanımlayabilir - bu son derece aşırı olarak kabul edilebilir Gelecek makalelerimizde tartışılacak olan tüm dc analizimiz için çok önemli sonuçlar ..

Pratik Bir Örnek Çözme (3.1)

Yukarıdaki bölümlerde, temel akım I arasındaki ilişki hakkında ortak temel konfigürasyonunun ne olduğunu öğrendik. C ve yayıcı akım ben DIR-DİR Bölüm 3.4'teki bir BJT. Bu makaleye referansla, ortak temel amplifikatör devresinin altındaki Şekil 3.12'de gösterildiği gibi, BJT'nin akımı yükseltmesine izin verecek bir konfigürasyon tasarlayabiliriz.

Ancak bunu araştırmadan önce alfa (α) 'nın ne olduğunu öğrenmemiz bizim için önemli olacaktır.

Alfa (a)

DC modunda ortak tabanlı bir BJT konfigürasyonunda, çoğunluk taşıyıcıların etkisinden dolayı, mevcut I C ve ben DIR-DİR alfa miktarı ile ifade edilen ve şu şekilde sunulan bir ilişki oluşturur:

a dc = I C / BEN DIR-DİR -------------------- (3.5)

Neredeyim C ve ben DIR-DİR şu anki seviyeler operasyon noktası . Yukarıdaki özellik α = 1 olduğunu belirlese de, gerçek cihazlarda ve deneylerde bu miktar 0,9 ila 0,99 arasında herhangi bir yerde olabilir ve çoğu durumda bu, aralığın maksimum değerine yaklaşır.

Burada alfa, çoğunluk taşıyıcılar için özel olarak tanımlandığından, Denklem 3.2 öğrendiğimiz önceki bölümler şimdi şu şekilde yazılabilir:

Başvurarak Şekil 3.8'deki karakteristik , ne zaman ben DIR-DİR = 0 mA, ben C sonuç olarak değer = I olur CBO.

Ancak, önceki tartışmalarımızdan I düzeyinin CBO genellikle minimumdur ve bu nedenle 3.8'in grafiğinde neredeyse tanımlanamaz hale gelir.

Anlamı, ne zaman yapsam DIR-DİR = 0 mA yukarıda belirtilen grafikte, I C ayrıca V için 0 mA'ya dönüşür CB değer aralığı.

Çalışma noktasının karakteristik eğri üzerinden geçtiği bir ac sinyalini düşündüğümüzde, bir ac alfa şu şekilde yazılabilir:

Ac alpha'ya verilen birkaç resmi isim vardır: ortak taban, büyütme faktörü, kısa devre. Bu isimlerin nedenleri, BJT'lerin eşdeğer devrelerini değerlendirirken ilerleyen bölümlerde daha belirgin hale gelecektir.

Bu noktada, yukarıdaki Denklem 3.7'nin, kolektör akımındaki nispeten mütevazı bir varyasyonun I'deki sonuçta ortaya çıkan değişikliğe bölündüğünü doğruladığını bulabiliriz. DIR-DİR kollektörden tabana sabit büyüklükteyken.

Çoğunluk koşullarında, miktarı a ve ve a dc birbirleri arasında büyüklük alışverişine izin veren neredeyse eşittir.

Ortak Baz Amplifikatör

Ortak taban konfigürasyonunun temel voltaj yükseltme eylemi.

DC önyargısı yukarıdaki şekilde gösterilmemiştir çünkü asıl amacımız yalnızca ac yanıtını analiz etmektir.

Daha önceki yazılarımızda öğrendiğimiz gibi ortak tabanlı yapılandırma Şekil 3.7'de gösterildiği gibi giriş ac direnci oldukça minimal görünüyor ve tipik olarak 10 ve 100 ohm aralığında değişiyor. Aynı bölümde Şekil 3.8'de de gördük, ortak tabanlı bir ağdaki çıkış direncinin oldukça yüksek göründüğünü, tipik olarak 50 k ila 1 M Ohm aralığında değişebilir.

Direnç değerlerindeki bu farklılıklar, temelde giriş tarafında (tabandan yayıcıya kadar) ortaya çıkan ileriye dönük bağlantı ve taban ile kolektör arasındaki çıkış tarafında görünen ters eğimli bağlantıdan kaynaklanmaktadır.

Giriş direnci için 20 Ohm'luk tipik bir değer (yukarıdaki şekilde verildiği gibi) ve giriş voltajı için 200mV uygulayarak, amplifikasyon seviyesi veya aşağıdaki çözülmüş örnek aracılığıyla çıktı tarafındaki aralık:

Böylece, çıkıştaki voltaj yükseltmesi aşağıdaki denklem çözülerek bulunabilir:

Bu, muhtemelen 50 ile 300 arasında değişebilen herhangi bir ortak tabanlı BJT devresi için tipik bir voltaj yükseltme değeridir. Bu tür bir ağ için, IC = alphaIE ve alfa her zaman daha küçük olduğundan, mevcut amplifikasyon IC / IE her zaman 1'den küçüktür. 1.