Коэффициент усиления транзистора по току. Коэффициент усиления транзистора: характеристики и особенности — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое коэффициент усиления транзистора. Какие виды коэффициентов усиления бывают. Как рассчитать коэффициент усиления транзистора. От чего зависит коэффициент усиления. Как измерить коэффициент усиления транзистора.

Содержание

Понятие и определение коэффициента усиления транзистора

Коэффициент усиления транзистора — это важнейшая характеристика, показывающая способность транзистора усиливать электрические сигналы. Он определяется как отношение изменения выходного параметра (тока, напряжения или мощности) к вызвавшему его изменению входного параметра.

Существует несколько видов коэффициентов усиления транзистора:

Коэффициент усиления по току (β или h21)
Коэффициент усиления по напряжению (μ)
Коэффициент усиления по мощности (KP)

Наиболее часто используется коэффициент усиления по току β, который показывает во сколько раз ток коллектора больше тока базы при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер.

Формулы для расчета коэффициента усиления транзистора

Основные формулы для расчета коэффициентов усиления транзистора:

Коэффициент усиления по току: β = ΔIc / ΔIb
Коэффициент усиления по напряжению: μ = ΔUвых / ΔUвх
Коэффициент усиления по мощности: KP = Pвых / Pвх

Где:

ΔIc — изменение тока коллектора
ΔIb — изменение тока базы
ΔUвых — изменение выходного напряжения
ΔUвх — изменение входного напряжения
Pвых — выходная мощность
Pвх — входная мощность

Факторы, влияющие на коэффициент усиления транзистора

Коэффициент усиления транзистора зависит от многих факторов:

Типа и конструкции транзистора
Режима работы транзистора
Температуры
Частоты сигнала
Напряжения питания
Сопротивления нагрузки

Температура оказывает значительное влияние — с ее повышением коэффициент усиления обычно возрастает. При увеличении частоты сигнала коэффициент усиления, как правило, снижается из-за емкостных эффектов.

Измерение коэффициента усиления транзистора

Для измерения коэффициента усиления транзистора применяются следующие методы:

С помощью специальных измерителей параметров транзисторов
Методом вольтметра-амперметра в схеме с общим эмиттером
Осциллографическим методом по входным и выходным сигналам
С использованием анализатора полупроводниковых приборов

Наиболее точные результаты дает применение профессиональных измерителей параметров транзисторов. Для приближенной оценки можно использовать более простые методы.

Типичные значения коэффициента усиления для разных типов транзисторов

Коэффициент усиления по току β может варьироваться в широких пределах для разных типов транзисторов:

Маломощные кремниевые биполярные транзисторы: 50-300
Мощные кремниевые биполярные транзисторы: 20-100
Германиевые транзисторы: 20-60

Полевые транзисторы: 10-1000
Составные транзисторы: 1000-50000

Конкретные значения необходимо смотреть в справочных данных для каждого типа транзистора. Коэффициент усиления может значительно отличаться даже у транзисторов одной партии.

Особенности коэффициента усиления в разных схемах включения транзистора

Коэффициент усиления транзистора зависит от схемы его включения:

Схема с общим эмиттером (ОЭ) — обеспечивает наибольшее усиление по току и напряжению
Схема с общей базой (ОБ) — дает усиление по напряжению, но ослабление по току
Схема с общим коллектором (ОК) — обеспечивает усиление по току, но не усиливает напряжение

Наиболее часто используется схема с ОЭ, так как она позволяет получить усиление и по току, и по напряжению. Схема с ОБ применяется в высокочастотных устройствах, а схема с ОК — в качестве эмиттерного повторителя.

Связь коэффициента усиления с другими параметрами транзистора

Коэффициент усиления транзистора связан с другими его параметрами:

Крутизна характеристики (S) — чем выше крутизна, тем больше коэффициент усиления
Выходное сопротивление (rк) — с ростом rк увеличивается коэффициент усиления по напряжению
Входное сопротивление (rб) — при уменьшении rб растет коэффициент усиления по току
Граничная частота (fгр) — связана с коэффициентом усиления обратной зависимостью

Знание этих взаимосвязей позволяет оптимизировать параметры транзистора для конкретного применения. Например, для высокочастотных схем важно найти компромисс между коэффициентом усиления и граничной частотой.

Стабилизация коэффициента усиления транзистора

Для обеспечения стабильной работы усилительных схем важно стабилизировать коэффициент усиления транзистора. Основные методы стабилизации:

Введение отрицательной обратной связи (ООС)
Термостабилизация рабочей точки транзистора
Применение эмиттерной термокомпенсации

Использование транзисторов с малым разбросом параметров
Стабилизация напряжения питания

Наиболее эффективным методом является введение глубокой ООС, которая значительно уменьшает зависимость коэффициента усиления от нестабильности параметров транзистора и внешних факторов.

Применение коэффициента усиления транзистора в электронных схемах

Знание коэффициента усиления транзистора необходимо при разработке различных электронных устройств:

Усилители звуковой частоты
Радиочастотные усилители
Импульсные схемы
Стабилизаторы напряжения
Генераторы сигналов
Преобразователи уровня

От правильного выбора коэффициента усиления и его стабилизации зависят основные характеристики этих устройств — коэффициент усиления, полоса пропускания, линейность, температурная стабильность и другие.

Коэффициент усиления транзистора

Определение и формула коэффициента усиления транзистора

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который используют для усиления, преобразования и генерирования электрических сигналов. Сам по себе транзистор ни чего не усиливает. Свойства усиления его заключены в том, что небольшие изменения сигнала на входе ведут к существенным изменениям тока (напряжения) на выходе транзистора или их совокупности, за счет использования энергии от внешнего источника. Используют три схемы включения транзисторов: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой.

Если транзистор работает в ключевом режиме, то используют коэффициент усиления по току в режиме большого сигнала (чаще всего этот коэффициент обозначают буквой ). Это величина, равная отношению тока на коллекторе () (он определяется нагрузкой) к минимальному току базы ():

Большинство транзисторов на сегодняшний момент имеет

Коэффициентом усиления транзистора по току при рассмотрении схем с общей базой называют отношение силы тока коллектора () к силе тока эмиттера () при постоянном напряжении в переходе между эмиттером и коллектором. Чаще всего такой коэффициент усиления обозначают или Тогда формула определяющая коэффициент усиления транзистора по току , имеет вид:

Этот коэффициент не может быть больше единицы.

Коэффициент усиления транзистора по току для схем с общим эмиттером ( или ) можно определить при помощи выражения:

где — сила тока в коллекторе, — сила тока в базе. При этом напряжение на переходе коллектор эмиттер постоянно

Коэффициент усиления зависит не только от тока на входе, но и от температуры.

Коэффициентом усиления транзистора по напряжению () называют величину, равную отношению напряжения на нагрузке (R) вцепи коллектора () к напряжения на входе ():

Коэффициент усиления для однотипных транзисторов может лежать в довольно большом диапазоне. — зависит от свойств транзистора и от отношения сопротивлений нагрузки в цепях коллектора и эмиттера:

Единицы измерения коэффициента усиления транзистора

Коэффициент усиления — может быть величиной безразмерной. При решении задач следует обратить внимание на то, чтобы величины входных и выходных сигналов были выражены в одних единицах.

Или коэффициент усиления может выражаться в логарифмических единицах — децибелах.

Примеры решения задач

11) Коэффициент усиления транзистора

Коэффициент усиления транзистора (по току, мощности или напряжению) – отношение изменения соответствующего показателя в цепи коллектора и в цепи базы.

Коэффициент усиления транзистора по току

Для схем с общей базой этот коэффициент обозначается буквой α (hf_Б или h31_Б), с общим эмиттером буквой β (hf_Э или h31_Э).

Коэффициент усиления по току (или, как еще указывается в литературе, коэффициент передачи тока) в первом случае (α) есть отношение силы тока в коллекторе (I_к) к силе тока эмиттера (I

э) при неизменном напряжении в части коллектор-база:

α = I_К / I_Э, при U_К-Б = const

Коэффициент усиления по току во втором случае (β) – отношение величины силы тока в коллекторе (I_к) к силе тока в базе (I_Б) при неизменном напряжении в переходе коллектор-эмиттер:

β = I_К / I_Б, при U_К-Э = const

На показатель влияет не только входной ток, но и температура.

Коэффициент усиления транзистора по напряжению

Данный коэффициент вычисляется по формуле

K_U = U₂ / U₁,

где U₂ — изменение напряжения на выходе, а U₁ — изменение напряжения на входе.

Коэффициент усиления триода по мощности

Это величина отношения выходной мощности (P₂) к мощности, подаваемой на вход триода (P

1):

К_Р = Р₂ / Р₁

Коэффициент усиления транзистора по мощности можно также определить произведением коэффициента усиления по току (К_I) и коэффициента усиления по напряжению (K_U):

К_Р = К_I * K_U

12) Коэффициент усиления триода по мощности

Это величина отношения выходной мощности (P₂) к мощности, подаваемой на вход триода (P₁):

К_Р = Р₂ / Р₁

К_Р = К_I * K_U

13) Зависимость фазового сдвига

р от частоты представляет собой 4разо — частотную ( или фазовую) характеристику ( ФЧХ) усилителя. [1]

Зависимость фазовых сдвигов от частоты усиливаемых колебаний называется фазовой характеристикой. Снятие фазовой характеристики сводится к определению фазы колебательного процесса в данный момент времени. Фазовые сдвиги между входным и выходным напряжениями обусловлены наличием реактивных элементов в схемах усилителей. [2]

Зависимость фазового сдвига от частоты составляет фазово-частотную характеристику четырехполюсника ( обычно ее называют просто фазовой характеристикой) Дер Др ( со) и также определяет результат суммирования составляющих на выходе — устройства. [3]

15) Усилитель — элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатыванияисполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии вспомогательного источника, или за счёт уменьшения других характеристик входного сигнала (под термином «сигнал» здесь и далее понимается любое явление (или процесс), характеристики которого необходимо увеличить).^[^{источник не указан 839 дней}^]

Термин усилитель в своём первичном (основном) значении относится к преобразованию (увеличению, усилению) одной из характеристик исходного входного сигнала (будь томеханическое движение, колебания звуковых частот, давление жидкости или поток света), при этом вид сигнала остаётся неизменным (остаётся механическим движением и т. д.; из одного вида в другой сигнал преобразуют датчики и устройства управления).

В то же время, термин «усилитель» не вполне корректно, но традиционно употребляется для устройств управления мощными электрическими нагрузками, например, «релейныйусилитель» и «магнитный усилитель».

17) ВХОДНОЕ И ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ. Входное сопротивление Zвх (проводимость Увх) усилителя или другого устройства — это внутреннее сопротивление (проводимость) между его входными зажимами. В большинстве случаев оно может быть представлено в виде параллельного соединения резистивного (активного) сопротивления Rвх (проводимости gвх = 1 / Rвх) и емкости Свх. В этом случае полная входная проводимость в комплексной форме Yвх = gвх + jωCвx. Обычно желательно большое Rвх (малое gвх) и малое Свх. Но если входной сигнал подается по кабелю, то для согласования с ним требуется Rвх усилителя, равное волновому сопротивлению кабеля, обычно составляющему 75 или 50 Ом. В некоторых измерительных усилителях иногда требуется Rвх → 0 (gвх → ∞).

Выходное сопротивление Zвых усилителя — это внутреннее сопротивление между его выходными зажимами. По отношению к нагрузке усилитель является источником колебаний, внутреннее сопротивление которого равно Zвых. В области средних частот выходное сопротивление можно считать резистивным (активным). Если усилитель работает на нагрузку, подключаемую через коаксиальный кабель, с которым она согласована, Rвых должно равняться волновому сопротивлению кабеля во избежание отражений, приводящих к искажениям формы импульсов.

Для усилителей звуковой частоты желательно, чтобы их выходное сопротивление было как можно меньше. Это демпфирует (подавляет) собственные колебания подвижной системы громкоговорителя и ослабляет зависимость, выходного напряжения от сопротивления нагрузки. Последнее особенно важно для усилителей, работающих на нестабильную нагрузку, например на трансляционную сеть звукового вещания. Применяются специальные показатели: коэффициент демпфирования kд = Rн / Rвых и коэффициент сброса нагрузки kc = |Uвыx хх / Uвых| = |1 + Zвых / Zн|.

18) На нижних и верхних (низших и высших) частотах АЧХ обычно спадает. Частоты, на которых относительное усиление М уменьшается до условного уровня отсчета d, называются граничными частотами усилителя: fн и fв — соответственно нижняя и верхняя. Будем использовать в основном угловую частоту ω, так что ωн = 2πfн и ωв = 2πfв. Типовым или стандартным уровнем отсчета считается значение d = 1 / √2 = 0,707. Диапазон частот от fн до fв называется полосой пропускания усилителя.

Вследствие спада усиления на краях полосы пропускания не все спектральные составляющие сложного колебания усиливаются в одинаковое число раз. Это приводит к искажениям его формы, которые называются амплитудно-частотными или частотными искажениями. Их косвенной мерой является значение относительно усиления на граничных частотах полосы пропускания. Изменение усиления на граничных частотах относительно его значения на средних частотах называется неравномерностью частотной характеристики, выражается в децибелах (20 lg М) и указывается в TУ на аппаратуру. Неравномерность нормированной АЧХ характеризуют также параметром ε(f) = М(f) — 1. При этом абсолютное значение ε при М(f) < 1 называют спадом АЧХ, а при М(f) > 1 — её подъемом.

19) Частотные и фазовые искажения называются линейными, так как создаются емкостями и индуктивностями схемы, которые являются линейными элементами. Они искажают форму лишь сложного колебания, а форму гармонического (синусоидального) колебания не изменяют. Линейные искажения не приводят к появлению новых составляющих в спектре сигнала. Они вызывают лишь изменение соотношения амплитуд и фаз между отдельными спектральными составляющими.

20) Частотные и фазовые искажения называются линейными, так как создаются емкостями и индуктивностями схемы, которые являются линейными элементами. Они искажают форму лишь сложного колебания, а форму гармонического (синусоидального) колебания не изменяют. Линейные искажения не приводят к появлению новых составляющих в спектре сигнала. Они вызывают лишь изменение соотношения амплитуд и фаз между отдельными спектральными составляющими.

21) Усилитель передает на выход не только усиленный полезный сигнал, но и нежелательные колебания, возникающие внутри него и поэтому называемые собственными помехами. Основными из них являются фон, наводки и шумы, а в усилителях постоянного тока — еще и дрейф нуля.

Фон — это колебание с частотой питающей сети или кратной ей. Обычно оно попадает в усилитель по цепям питания из-за недостаточного сглаживания пульсаций выпрямителя питающего напряжения. В ламповых усилителях дополнительным источником фона являются цепи накала катодов, если они питаются переменным током.

Наводками называются помехи, наводимые на цепи усилителя электрическими и магнитными полями. Источниками этих помех могут быть сетевой трансформатор блока питания, его соединительные провода, провода электросети или какие-либо электроустановки. Для количественной оценки фона и наводок используют отношение их напряжения на выходе усилителя к выходному гармоническом напряжению, соответствующему номинальный выходной мощности. Для качественных усилителей напряжение фона составляет -60 … -70 дБ.

Собственные шумы усилителя представляют собой флуктуационные колебания, обусловленные хаотическим движением свободных носителей заряда (электронов и дырок) во всех электропроводящих материалах, из которых сделаны детали усилителя. Шумы возникают на микроскопическом уровне строения материалов и поэтому очень слабые. Но, будучи усиленными многокаскадным усилителем, они могут оказаться соизмеримыми с уровнем полезного сигнала. В отличие от фона и наводок полностью устранить собственные шумы усилителя принципиально невозможно. Количественная оценка шумовых свойств усилителей будет дана в гл. 13.

Дрейфом нуля называют медленные изменения выходного напряжения усилителя из-за нестабильности напряжения питания и характеристик транзисторов. Дрейф в основном проявляется в усилителях постоянного тока. Количественно его оценивают напряжением или током дрейфа, пересчитанным ко входу. Так же оценивают иногда и уровень фона.

22) Динамическим диапазоном D усилителя называется отношение наибольшего выходного (или входного ) напряжения усилителя к наименьшему в пределах линейной части амплитудной характеристики:

D = Uвых2/ Uвых1 = Uвх2/ Uвх1. (1.5)

Обычно он выражается в децибелах D, дБ=20 lgD и составляет 40 … 60 дБ. Амплитуда колебания, представляющего реальный (например, речевой) усиливаемый сигнал, непрерывно изменяется от минимального до максимального значения, отношение которых называется динамическим диапазоном сигнала Dс = Uc max / Uc min. Так, для радиовещательных речевых сигналов Dс ≈ 40 дБ, для симфонического оркестра Dc ≈ 70 дБ. Чтобы усилитель мог воспроизвести на выходе все изменения уровня входного сигнала, надо обеспечить D ≥ Dc.

Для некоторых устройств, например логарифматоров, вся АХ является нелинейной и подчиняется определенному закону. Однако ее начало и конец отклоняются от нужного закона нелинейности и по-прежнему имеют вид, показанный на рис. 1.3, б. Такие устройства характеризуются двумя динамическими диапазонами: по входу и выходу, причем Dвx ≠ Dвых.

23) При отыскании нестабильности какого-либо технического показателя γ устройства принято использовать понятие чувствительности (параметрической)

, (1.6)

которая по существу представляет отношение относительных нестабильностей интересующего нас показателя γ и параметра х как источника нестабильности. Безразмерная величина называется чувствительностью показателя γ к изменению параметрах. Так, если для простейшего однотранзисторного усилителя (каскада) в (1.6) γ = К, x = Iкo, то чувствительность коэффициента усиления (К) к изменениям тока коллектора в исходной рабочей точке (Iко) .

Интересующий нас показатель может быть не обязательно параметром устройства (например, коэффициентом усиления), но и какой-либо функцией (например, передаточной). В последнем случае чувствительность тоже является функцией. Частную производную дγ / дх в (1.6) называют функцией чувствительности или коэффициентом влияния параметра х на величину γ.

Относительное изменение интересующего нас технического показателя

(1.7)

Если γ зависит от нескольких параметров: хl, х2, …, то полное относительное изменение

Если интересующий нас показатель комплексный γ = γ ехр (jφ), то называется модульной чувствительностью, а- фазовой чувствительностью.

24) Простейшая схема каскада на биполярном транзисторе (рис. 1.4, а) содержит транзистор VT и резистор Rк, включенный в цепь коллектора последовательно с источником питания Еп. Во входной цепи последовательно с источником переменного усиливаемого напряжения Uвх включен источник постоянного напряжения смещения Uсм. Переменная составляющая тока коллектора, протекая через резистор Rк, выполняющий функции коллектор нагрузки, создает на нем выходное напряжение. Оно снимается с коллектора через разделительный конденсатор (на схеме не показано) и подается далее на сопротивление нагрузки каскада Rн. Конденсатор пропускает только переменную составляющую.

Рассмотрим работу каскада. В исходном состоянии или режиме покоя uвх = 0. При этом напряжение на базе равно Uсм, а ток коллектора и напряжение на нем в исходной рабочей точке равны Iко и Uко = Еп – IкоRк.

Пусть теперь подается входное переменное напряжение uвх = Umвх sin(ωt) (рис. 1.4, б). Оно дополнительно открывает транзистор в первый полупериод и частично закрывает его во второй. В результате ток коллектора изменяется около значения в исходной рабочей точке тоже по закону синуса: .Мгновенное значение напряжения коллектор — эмиттер , где — амплитуда его переменной составляющей. В первый полупериод (рис. 1.4,б) уменьшается из-за увеличения токаи падения напряжения на. Здесьиграет роль преобразователя тока в напряжение.

При достаточно большом оказывается, т. е. каскад дает усиление по напряжению. Благодаря большому внутреннему сопротивлению выходной цепи транзистора включение сопротивления почти не уменьшает амплитуду переменного тока коллектора, т.е. транзистор выступает в роли управляемого генератора сигнального тока, а сопротивление- в роли преобразователя этого тока в сигнальное напряжение.

Процесс управления током выходной цепи транзистора можно рассматривать так же, как результат изменения его мгновенного внутреннего сопротивления постоянному току (рис. 1.4,в). Благодаря этому происходит непрерывное перераспределение напряжения источника питания между транзистором и нагрузкой. Управление внутренним сопротивлением транзистора осуществляется входным напряжением.

25) Простейшая схема каскада на биполярном транзисторе (рис. 1.4, а) содержит транзистор VT и резистор Rк, включенный в цепь коллектора последовательно с источником питания Еп. Во входной цепи последовательно с источником переменного усиливаемого напряжения Uвх включен источник постоянного напряжения смещения Uсм. Переменная составляющая тока коллектора, протекая через резистор Rк, выполняющий функции коллектор нагрузки, создает на нем выходное напряжение. Оно снимается с коллектора через разделительный конденсатор (на схеме не показано) и подается далее на сопротивление нагрузки каскада Rн. Конденсатор пропускает только переменную составляющую.

26)

27) В зависимости от того, какую долю периода усиливаемого колебания синусоидальной формы ток протекает через усилительный элемент , различают несколько режимов его работы, которые принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита. Рассмотрим основные из них. Самым распространенным является режим А (рис. 1.4). Он характеризуется тем, что путем подачи постоянного смещения исходная рабочая точка транзистора выбирается при сравнительно большом токе. Поэтому ток коллектора не прерывается в течение всего периода колебания. Режим А дает малые нелинейные искажения. Он применяется во всех каскадах предварительного усиления, а иногда и в оконечных каскадах.

Режимом В называется такой режим, когда исходная рабочая точка совмещается с началом передаточной характеристики транзистора (точка О на рис. 1.5).

В режиме АВ рабочую точку А (рис. 1.5) выбирают примерно на середине начального криволинейного участка передаточной характеристики транзистора. Режим С характеризуется выбором исходной рабочей точки (А1 на рис. 1.5) в области запирания транзистора, в результате чего угол отсечки Θ < 90º. Режим С применяется в радиопередающих устройствах, а также в усилителях с повышенным КПД.

Режим D, или ключевой режим работы транзистора, состоит в том, что на его вход подаются прямоугольные импульсы большой амплитуды, полностью отпирающие и запирающие транзистор. Иногда употребляют понятия и других режимов или классов усиления, но пока еще нет единообразия в их обозначениях.

2) Работу усилительного прибора в схеме можно интерпретировать как процесс управления протеканием тока Iвых с помощью изменений входного сигнала Iвx или Uвх. В процессе указанного управления значения токов и напряжений в каскаде изменяются. Точка плоскости выходных или других ВАХ усилительного прибора, связывающая текущие значения токов и напряжений в каскаде, называется рабочей точкой (РТ). Рабочая точка, соответствующая отсутствию сигнальных воздействий, называется исходной рабочей точкой (ИРТ). В дальнейшем, обозначения токов и напряжений, соответствующие ИРТ, будем отмечать дополнительным индексом «0». Так, значение коллекторного тока, соответствующее исходной рабочей точке, будет обозначаться как Iко. Значение разности потенциалов между коллектором и эмиттером в этой точке — как Uкэо и т. д.

4) Напряжения, токи, а также цепи, обеспечивающие положение ИРТ в усилительной области, называются соответственно напряжениями, токами и цепями смещения. Напряжения и токи смещения часто также называют начальными.

5) Область возможных значений выходного тока и напряжения ограничена необходимостью выполнения ряда условий, вытекающих из требования обеспечения надежной и безопасной работы усилительного прибора в схеме. В качестве параметров, определяющих эти ограничения, выступают паспортные данные на транзистор о предельно допустимых значениях выходного тока Iвыхтах и выходного напряжения Uвыхтах, а также тепловой мощности Ptтах, выделяемой в выходной цепи усилительного прибора. При отсутствии сигнала, а также при малой его интенсивности (когда ΔIвых << Iвыхо) в выходной цепи транзистора выделяется мощность Pt = UвыхоIвыхо, где Uвыхо, Iвыхо — значения выходного напряжения и тока в исходной РТ. Таким образом, область безопасной работы (ОБР) — это область выходных ВАХ, в пределах которой выполняются условия Iвых < Iвыхтах, Uвых < Uвыхmах и Рt = IвыхоUвыхо << Ptтах. На рис. 2.1 и 2,2 границы ОБР выделены штриховкой.

6) На основании проведенного рассмотрения может быть сформулировано следующее правило определения положения ИРТ с помощью графических построений:

Чтобы определить положение ИРТ, необходимо в соответствии с (2.2) на плоскости выходных характеристик усилительного прибора построить график ВАХ нагрузки, совместив начало его координат с точкой (Uкэ = Еп, Iк = 0) и изменив направление оси напряжений этого графика на противоположное. Точка пересечения графика, построенного таким образом, с графиком текущей выходной ВАХ усилительного прибора определит текущее положение РТ.

7) В результате с сопротивлением разделительного конденсатора можно не считаться и при составлении эквивалентной схемы для переменного тока его можно заменить коротким замыканием.

При рассмотрении работы каскада на переменном токе используют так называемую эквивалентную схему каскада для переменного тока. При ее составлении из схемы прототипа исключаются все разделительные и блокировочные конденсаторы (они замещаются накоротко замкнутыми цепями), а все источники постоянного напряжения заземляются, так как на внешних зажимах этих источников сигнальные потенциалы отсутствуют. Эквивалентная схема каскада рис. 2.5, б для переменного тока приведена на рис. 2.5, в. В схеме выходной сигнальный ток iвых транзистора протекает через параллельное соединение резисторов Rн и RвхN+1. ВАХ этого соединения, называемого эквивалентным сопротивлением Rэкв в нагрузки, определяет характер преобразования сигнального тока iвых транзистора в сигнальное напряжение uвых. Поэтому еe можно рассматривать как нагрузочную характеристику транзистора на переменном токе, а само параллельное соединение – как нагрузку транзистора на переменном токе.

8) В процессе воздействия сигналов на входные зажимы усилительного прибора значения токов и потенциалов в каскаде изменяются, а РТ занимает различные положения. Линия на плоскости выходных ВАХ, по которой движется РТ в процессе воздействия сигналов на вход усилительного прибора, называется нагрузочной линией или нагрузочной характеристикой. При резистивной нагрузке, когда взаимосвязь тока, протекающего через нагрузку, с создаваемой этим током разностью потенциалов однозначна (между изменениями тока и напряжения нет фазовых сдвигов и запаздываний), нагрузочная характеристика имеет вид линии, в качестве которой при линейной нагрузке выступает прямая линия.

В общем случае под нагрузочной характеристикой на переменном токе понимается ВАХ на переменном токе полного сопротивления, включенного между выходной клеммой транзистора и точкой нулевого потенциала. Обычно нагрузочную характеристику на переменном токе рассматривают только при резистивном характере нагрузки. Поэтому график этой характеристики в отличие от траектории рабочей точки имеет вид не замкнутого контура, а сплошной линии.

9) В схеме рис. 2.5, б, соотношение между нагрузками на переменном Rн~ и постоянном Rн- токах таково, что Rн~ < Rн- . Схема, в которой Rн~ > Rн- приведена на рис. 2.6, а, а графические построения, соответствующие проведению анализа ее работы на постоянном и переменном токах,- на рис. 2.6, б. Построение нагрузочной характеристики по постоянному току (Rн-) осуществлено в предположении, что первичная обмотка трансформатора имеет пренебрежимо малое сопротивление на постоянном токе, поэтому график этой нагрузочной характеристики представлен вертикальной линией. Точка пересечения этой линии с ВАХ транзистора, соответствующей начальному базовому току Iбо, определяет положение ИРТ. Ход графика нагрузочной характеристики на переменном токе (Rн~) определяет сопротивление Rн~, численно равное сопротивлению нагрузки, пересчитанному к выходу первичной ω1 обмотки трансформатора, при этом

Rн = (ω1 / ω2)²ηтрRн, (2.3)

где ω1, ω2 — число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; ηтр — кпд трансформатора; Rн — сопротивление нагрузки, подключенной ко вторичной ω2 обмотке трансформатора.

10) При комплексной нагрузке, например, при резистивно-емкостном ее характере между сигнальными изменениями тока и напряжения наблюдаются фазовые сдвиги, в результате чего РТ в процессе усиления сигналов перемещается на плоскости выходных ВАХ 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 резистивного.

В процессе воздействия сигналов на входные зажимы усилительного прибора значения токов и потенциалов в каскаде изменяются, а РТ занимает различные положения. Линия на плоскости выходных ВАХ, по которой движется РТ в процессе воздействия сигналов на вход усилительного прибора, называется нагрузочной линией или нагрузочной характеристикой. При резистивной нагрузке, когда взаимосвязь тока, протекающего через нагрузку, с создаваемой этим током разностью потенциалов однозначна (между изменениями тока и напряжения нет фазовых сдвигов и запаздываний), нагрузочная характеристика имеет вид линии, в качестве которой при линейной нагрузке выступает прямая линия.

11) Проведенное рассмотрение показывает, что при комплексной нагрузке РТ может существенно отклоняться от нагрузочной характеристики, что в ряде случаев может приводить к ее выходу за пределы области безопасной работы и перегрузке выходной цепи по току (при емкостном характере нагрузки), напряжению (при индуктивном) и по току и напряжению (при индуктивно-емкостном). В целях предотвращения выхода из строя транзисторов в цепь нагрузки часто включают специальные элементы защиты, такие как диоды, стабилитроны, варисторы.

12) При усилении сигналов большой интенсивности часто необходимо обеспечить возможность получения на выходе каскада предельных сигнальных изменений тока и напряжения, соизмеримых с Iвыхmах и Uвыхmах. В указанных условиях выбор положения ИРТ осуществляют с учетом полярности сигнала и его формы. При этом, когда ожидаемые сигнальные изменения тока на выходе транзистора двунаправлены, т. е. имеют как положительные, так и отрицательные приращения, например соответствуют синусоидальному закону, то ИРТ располагают в середине усилительной области таким образом, чтобы

Iвыхо ≈ Iвыхтах / 2; Uвыхо ≈ (Uвыхтах + Uначmах) / 2. (2.6)

В этом случае обеспечивают возможность получения выходного тока и напряжения с амплитудами Iт и Um, достигающими предельных значений Iттах = Iвыхта х/ 2; Uттах = (Uвыхтах — Uначmах) / 2. (рис.2.8, а).

В случае усиления однополярных сигналов ИРТ располагают при одном из крайних возможных значении тока усилительной области ВАХ, т. е. таким образом, чтобы Iвыхо ≈ Iвыхтах (ИРТ1 на рис. 2.8, б) либо Iвыхо ≈ 0 (ИРТ2 на рис. 2.8, б). При таких положениях ИРТ обеспечивается возможность получения наибольших амплитуд импульсного сигнала Uттах = Uвыхо — Uнач. Конкретный выбор из двух возможных положений ИРТ зависит от соотношения полярности сигнала и типа проводимости транзистора.

Если это сочетание таково, что все сигнальные воздействия направлены на увеличение тока в транзисторе, то ИРТ располагают при минимально возможных значениях тока на выходе, в противном случае — при значениях Iвыхо, приближающихся к Iвыхтах. Последний вариант менее желателен, так как при нем каскад обладает повышенным токопотреблением.

13) При организации схемы усилительного каскада один из его эквипотенциальных участков обычно присоединяется к точке нулевого потенциала. Такое подключение называется заземлением участка цепи, а точка заземления — общей точкой. Следует отметить, что заземление одного из эквипотенциальных участков (одного из узлов) цепи не отражается на ее работе. Обычно заземлению подвергаются один из зажимов источника питания и один из выводов усилительного прибора.

На рис. 2.5, а приведен пример такого схемного построения, образованного на базе схемы рис. 1,4, а путем заземления в ней цепи эмиттера. Обычно в преобразовании выходного сигнального тока ∆Iк = iвых в выходное сигнальное напряжение uвых участвует не только двухполюсник Rн, но и другие цепи.

14) Появление сигнального приращения ∆Iб базового тока Iбо изменяет ход выходной ВАХ транзистора. В результате этого точка пересечения графиков ВАХ занимает новое положение, определяя сигнальные изменения ∆Iк и ∆Uкэ коллекторного тока и разности потенциалов коллектор — эмиттер.

Аналоговый сигнал ∆Iб(t) изменяется плавно и непрерывно, в ответ на такие изменения происходят плавные и непрерывные изменения положения РТ, в результате чего процесс усиления сигнала можно трактовать как процесс управления ходом выходной ВАХ транзистора, приводящий к изменениям положения рабочей точки и появлению сигнальных составляющих тока и напряжения на выходе усилительного каскада.

15) При выборе положения ИРТ следует также руководствоваться необходимостью обеспечения безотказной работы усилительных схем. С этой точки зрения требуется, чтобы в процессе усиления сигналов РТ, и в первую очередь ИРТ, не выходили за границы области безопасной работы, т. е. в каскаде выполнялись условия Iвыхо < Iвыхтах, Uвыхо ≈ Uвыхтах, а положение ИРТ удовлетворяло условию IвыхоUвыхо ≤ Ptтах (ИРТ находилась бы в пределах незаштрихованных на рис. 2.1 и 2.2 областей).

При выборе положения ИРТ следует также иметь в виду, что мощность Pt = IвыхоUвыхо имеет наибольшее значение при Uвыхо = Еп / 2 (при Iвыхо = Еп / 2Rн-).

ИЗ всего сказанного следует, что для того, чтобы определить условия, при которых транзистор обеспечивает наибольшее значение мощности Р~ без выхода РТ за пределы усилительной области ВАХ, необходимо вписать в эту область треугольник мощности с наибольшей площадью, например, как это показано на рис. 2.9.

Гипотенуза этого треугольника может пересекать линию ограничений по предельно допустимой мощности Р~тах при условии, что ИРТ лежит ниже этой линии, а РТ выходит за пределы указанной границы в процессе усиления лишь на небольшие отрезки времени, как это, например, наблюдается при усилении коротких импульсных сигналов, следующих с большой скважностью. Угол наклона гипотенузы треугольника мощности с наибольшей площадью определяет оптимальное значение сопротивления нагрузки на переменном токе R~opt. При этом значении нагрузки УП способен выделить во внешнюю цепь наибольшую сигнальную мощность Р~.

Следует отметить, что значение R~opt обычно не совпадает с тем, которое вытекает из условия равенства сопротивлений нагрузки и источника. Таким образом, ограничения по увеличению площади треугольника мощности и соответственно по возможностям получения больших мощностей Pt связаны с тем, что реальные УП имеют ограничения по току, напряжению и мощности.

В условиях отсутствия ограничений по мощности Pt в качестве формулы для оценки значения R~opt может быть использовано соотношение

16) Большие токи Iко и Iсо желательны с точки зрения уменьшения влияния факторов, дестабилизирующих работу каскада на постоянном токе. С этой точки зрения необходимо, чтобы в каскаде на биполярном транзисторе выполнялось условие Iко>> Iкоh31Э, где Iко— неуправляемый ток обратносмещенного р-n перехода; h31Э — номинальное значение коэффициента усиления транзистора по току в схеме с заземленным эмиттером.

Если к усилителю малых сигналов не предъявляются какие-либо специальные требования, то значение токов Iко и Iсо выбирают в интервале 0,5 … 5 мА. Исключение составляют случаи построения так называемых микромощных усилителей, где токи Iко и Iсо могут достигать десятка микроампер и менее.

17) Взаимосвязь изменений ΔIвых тока Iвых от сигнальных изменений ΔIвx или ΔUвх входного тока Iвx или входного напряжения Uвх должна быть не только причинно-следственной, но и по возможности линейной. Только при линейной (пропорциональной) функциональной зависимости значений ΔIвых от ΔIвx или ΔUвх возможно неискаженное воспроизведение усиливаемого сигнала на выходе, каскада при работе его усилительного прибора на линейную резистивную нагрузку. Косвенным признаком возможности неискажающей работы усилительного прибора в усилительном каскаде является эквидистантность графиков семейства ВАХ, представленных на рис. 2.1 и 2.2. Очевидно, что условие эквидистантности выполняется лишь в ограниченной области значений токов и напряжений. Область выходных ВАХ УП, где указанное условие выполняется с приемлемой для практики точностью, называется усилительной областью. Протяженность этой области ограничена с одной стороны так называемой линией насыщения (1 на рис. 2.1 и 2.2), а с другой — линией отсечки (2 на рис. 2.1 и 2.2). При значениях тока коллектора, соответствующих областям выходных ВАХ, лежащим левее линии 1 и ниже линии 2, не только нарушается пропорциональная зависимость выходных сигнальных приращений от входных, но вообще прекращается управляющее воздействие входного сигнала на выходной ток, т. е. усилительный прибор полностью теряет усилительную способность.

18) В ряде случаев условия работы схемы отличаются от типовых. Часто базовые выводы транзисторов VТ1 и VТ2 подключены к точкам с ненулевым значением постоянных потенциалов, например к средней точке резистивного делителя постоянного напряжения. Такая ситуация часто встречается на практике, когда рассматриваемая схема питается от однополярного источника питания (рис. 6.8, б), а также в многокаскадных усилительных трактах, когда в их состав входят несколько непосредственно или кондуктивно связанных каскадов. В этих условиях особое внимание обращается на обеспечение симметрии схемы на постоянном токе, которая достигается строгим выравниванием токозадающих потенциалов U01 и U02 в точках подключения базовых выводов транзисторов VТ1 и VT2, например подбором сопротивлений в резистивных делителях, питающих базовые цепи транзисторов в схеме рис. 6.8, б. Необходимость выполнения условия симметрии связана с тем, что рассматриваемая схема весьма чувствительна к разности потенциалов между базовыми выходами транзисторов VТ1 и VT2, т. е. к разности потенциалов . Возникновение этой разности потенциалов хотя и не приводит к заметным изменениям тока I0, но вызывает его перераспределение между двумя ветвями схем. В результате этого коллекторно-эмиттерный ток одного транзистора увеличивается, а другого — уменьшается. Появление разности потенциалов между базами транзисторов в 70…80 мВ вызывает практически полную асимметрию в работе схемы на постоянном токе, при которой один, из транзисторов оказывается закрытым, а другой — в состоянии насыщения, вследствие, чего схема теряет способность усиливать сигналы.

19) Важнейшими требованиями, которым должна отвечать схема современного электронного устройства, являются его серийнопригодность и возможность изготовления этого устройства при минимальном числе настроечно-наладочных операций. Условию высокой серийнопригодности в первую очередь отвечают такие усилительные схемы, в которых обеспечиваются высокая стабильность работы на постоянном токе, малая зависимость этих режимов от свойств конкретного транзистора и условий его работы.

В соответствии с рис. 2.1 биполярный транзистор можно рассматривать как усилительный прибор, управляемый током. Поэтому имеются стремления задавать положение ИРТ за счет выбора определенного значения тока базы Iбо, например, как это реализовано в схеме рис. 3.1, а. Эту схему можно рассматривать как схему с фиксированным током базы, т. е. таким, который практически не зависит от свойств конкретного транзистора и воздействия дестабилизирующих факторов. Указанная независимость обусловлена тем, что сквозная передаточная ВАХ биполярного транзистора, представляющая функциональную связь напряжения база — эмиттер Uбэ с током коллектора Iк (рис. 3.1, б), подобна ВАХ стабилитрона, т. е. такова, что напряжение Uбэ при любом токе коллектора практически неизменно, поскольку указанная зависимость имеет логарифмический характер

Uбэ = тUт ln (Iк / Iоэ), (3.1)

где т — параметр, значение которого близко к единице при малых токах Iк и достигает 2 … 5 при приближающихся к максимально допустимым; Iоэ — обратный ток насыщенного перехода база-эмиттер; Uт ≈ 0,026 В — температурный потенциал.

20) Разность потенциалов Uо = Uбо — на резисторе R2 в этих условиях также не зависит от свойств конкретного транзистора, при этом в соответствии с той ролью, которую играет эта разность потенциалов в обеспечении заданного значения тока Iко, ее можно назвать токозадающей разностью потенциалов. В дальнейшем эту разность потенциалов будем обозначать Uо. Очевидно, что для создания тока в транзисторе значение разности потенциалов Uо должно быть не ниже номинального напряжения Uбэо.

С точки зрения обеспечения в схеме рис, 3.2 стабильного и определенного тока Iко существенным является то, что при работе биполярного транзистора в режиме усиления сигналов разность потенциалов Uбэо база — эмиттер в малой степени зависит от тока коллектора, поскольку эта зависимость по характеру приближается к логарифмической, определяемой соотношением (3.1).

Таким образом, можно считать, что в усилительном каскаде на биполярном кремниевом транзисторе малой и средней мощности потенциал Uбо передается (транслируется) к его эмиттеру, за вычетом номинального напряжения Uбэо, которое для кремниевых транзисторов приблизительно равно 0,65 … 0,70 В. Благодаря этому независимо от свойств конкретного транзистора. ((В каскадах на кремниевых транзисторах малой и средней мощности эта разность потенциалов имеет значение, приблизительно равное 0,7 В. В дальнейшем это приближенное значение напряжения Uбэ, соответствующее работе транзистора в режиме усиления сигналов, будем называть номинальным напряжением база — эмиттер и обозначать Uбэо.))

21) Несмотря на простоту организации и кажущуюся очевидность заложенных принципов функционирования, схемы рис., 3.1, а с фиксированным током базы не находят широкого применения, так как они не могут обеспечить высокой стабильности и определенности положения ИРТ. Это связано с тем, что у биполярных транзисторов наблюдается существенный разброс значений коэффициентов передачи В тока базы, и так как Iкo ≈ Iбо В, то при фиксированном токе Iбо токи Iко в различных экземплярах усилительных схем при бесподстроечной технологии их изготовления могут существенно отличаться. Таким образом, рассмотренный принцип обеспечения заданного положения ИРТ не может гарантировать возможность получения серийнопригодных усилительных схем, ведь стабилизации должен подвергаться ток коллектора, а не ток базы.

На рис. 3.2 приведена так называемая схема эмиттерно-базовой стабилизации, с помощью которой в каскадах усиления обеспечиваются высокая стабильность и определенность тока коллектора Iко. В ней потенциал базового вывода транзистора питается от низкоомной цепи, например, с помощью резистивного делителя, относительно которого выполняется условие Iдел >> Iбо ≈ Iко/В, благодаря чему при фиксированных значениях питающих напряжений и потенциал базы Uбо практически не зависит от тока базы Iбо, т. е. от свойств конкретного транзистора, что и дает основания называть эту схему схемой с фиксированным потенциалом базы.

22) Основным соотношением, на базе которого осуществляется анализ на постоянном токе с помощью графических построений, является соотношение

Uзи = Uо — Uи= Uо — Iио · Rи (3.5)

при этом также считается, что Iио = Iсо и поэтому для определения тока стока достаточно найти ток истока.

Построение графиков ВАХ проводится в соответствии с (3.5) на плоскости сквозных характеристик транзистора, представляющих зависимость выходного тока транзистора (тока стока Ic) от входного напряжения (напряжения затвор — исток Uзи). Выходное напряжение Uси транзистора должно выступать в этих характеристиках в качестве параметра. Но учитывая, что в полевом транзисторе, работающем в линейном режиме, токи стока и истока в малой степени зависят от разности потенциалов между стоком — истоком, при графической интерпретации сквозных характеристик полевого транзистора можно ограничиться использованием одной характеристики.

Соответствующие графики и построения, направленные на определение положения ИРТ в схеме рис. 3.3, а, представлены на рис. 3.3, б. Эти построения предполагают, что в истоковой цепи транзистора включен линейный резистор Rи с ВАХ рис. 3.3, в, а на затвор транзистора с помощью делителя R1R2 подан потенциал Uо. Точка пересечения графика ВАХ сквозной характеристики с отображенной на ней в соответствии с (3.5) ВАХ двухполюсника Rи определит искомое положение ИРТ, т. е. значение тока Ico и разности потенциалов Uзио, выступающей в роли напряжения смещения.

23) Важной технической задачей, решаемой при проектировании усилительных схем, является обеспечение возможности их бесподстроечного выпуска в условиях наличия разброса характеристик у транзисторов, используемых при изготовлении этих схем. Основным фактором, обусловливающим неопределенность режимов работы на постоянном токе схемы рис. 3.2, является разброс транзисторов по параметрам Uбэо и Iоэ.

Iко ≈ Iэо = (Uо — Uбэо) / Rо ≈ (UR2 — 0,7) / Rо. (3.2)

Из (3.2) следует, что отклонения ΔIк коллекторного тока Iко из-за вариаций ΔUбэ разности потенциалов Uбэо тем меньше, чем большее значение сопротивления имеет резистор Ro, а именно

ΔIк = ΔUбэ / Rо, ΔIк / Iко = ΔUбэ / ΔUR0. (3.3)

Поэтому с точки зрения стабильности и определенности положения ИРТ желательно, чтобы выбор значений Ro и Uэо обеспечивал выполнение условий Rо >> ΔUбэ / Iэо и URO >> ΔUбэ. Обычно приемлемая определенность тока коллектора в отдельно взятом каскаде организованном по схеме рис. 3.2, наблюдается при значениях напряжения Uэо, превышающих 1 … 2 В.

Из (3.1) Uбэ = тUт ln (Iк / Iоэ), (3.1) и (3.3) следует, что в этой схеме вариации параметра Iоэ в пределах от Iоэ1 до Iоэ2 приводят к изменениям тока коллектора, которые можно оценить по формуле

ΔIк = (тUт/Ro)ln (Iоэ1 / Iоэ2). (З.4)

Таким образом, с точки зрения обеспечения стабильности и определенности тока Iко, малой зависимости этого тока от конкретных свойств транзистора и возможных температурных изменений желательно, чтобы в схеме рис. 3.2 выполнялись соотношения: UR0 >> ΔUбэ и Iдел >> Iбо ≈ Iко / В, где В ≈ h21Э.

24) Типовое схемное построение каскада на полевом транзисторе, обеспечивающее высокую стабильность и определенность положения ИРТ, приведено на рис. 3.3, а.

Основным соотношением, на базе которого осуществляется анализ на постоянном токе с помощью графических построений, является соотношение

Uзи = Uо — Uи= Uо — Iио · Rи (3.5)

при этом также считается, что Iио = Iсо и поэтому для определения тока стока достаточно найти ток истока.

Рассмотренный графический принцип определения положения ИРТ применим и при нелинейном характере БАХ двухполюсника Rи. Соответствующие построения для случая, когда в качестве сопротивления Rи использован двухполюсник с ВАХ рис. 2.4, а, отмечены на рис. 2.4, б штриховой линией.

Коэффициент — усиление — транзистор

Cтраница 1

Коэффициенты усиления транзисторов значительно зависят от тока. Обычно коэффициент apN горизонтального р — п — — транзистора достигает максимального значения при меньших токах, чем anN вертикального п — р — я-транзистора. [1]

Коэффициентом усиления транзистора ( ВСт) называется отношение силы тока коллектора к силе тока базы. [3]

Поскольку коэффициент усиления транзистора Г2 больше единицы, то изменение тока / Э2 является определяющим: небольшое изменение тока 1Э1 на Ai Bl приводит к изменению тока гэ2 на Л / Э2 A / 3t — Поэтому положительная обратная связь между каскадами является преобладающей. [4]

Уменьшение коэффициента усиления транзистора при больших токах из-за перехода в режим насыщения также приводит к искажению формы усиливаемого сигнала. [5]

Так как коэффициент усиления транзистора при повышении температуры также несколько падает, приходится не только компенсировать дрейф входной характеристики, но даже обеспечивать некоторую перекомпенсацию. На рис. 28, б изображена схема, в которой усилительный каскад запуска блокинг-генератора используется также для компенсации обоих факторов. [7]

При этом коэффициенты усиления транзисторов снижаются настолько, что возникает угроза потери элементами работоспособности. В связи с этим идут интенсивные поиски методов повышения коэффициентов усиления транзисторов в микрорежиме. В работе [1] было предложено использовать транзистор в режиме микротоков при лавинном пробое коллекторного перехода. Такое использование позволяет существенно повысить величину коэффициентов усиления; при этом за счет малых токов коллектора снимается главный недостаток лавинного режима — опасность возникновения вторичного пробоя, В связи с этим возникает вопрос о возможности использования лавинных транзисторов в микромощных логических схемах. [8]

Представлены таблицы коэффициента усиления СВЧ транзистора в режиме двухстороннего согласования в функции нормализованных параметров его физической эквивалентной схемы, а также нормализованные частотные кривые коэффициента шума. Нормализация параметров эквивалентной схемы ( учитывающей паразитные параметры транзистора) позволяет охватить сравнительно небольшой по объему таблицей широкий класс СВЧ транзисторов. [9]

Как известно, коэффициент усиления транзистора по току в обратном направлении ( плюс напряжения на коллекторе) примерно в 2 5 раза меньше, чем в прямом направлении. [10]

На некоторой частоте коэффициент усиления транзистора по мощности даже при согласованной нагрузке становится равным единице. Это означает, что транзистор на такой частоте уже нельзя рассматривать как активный элемент электрической схемы. [12]

Здесь а — коэффициент усиления транзистора, определяемый по (27.14), а / у — темновой ток транзистора с отключенной базой. [13]

Известно, что коэффициент усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером В изменяется при изменении температуры. Известно также, что характер изменения коэффициента усиления В при снижении температуры от 20 С ( 293 К) до — 60 С ( 213 К) может носить как падающий, так и возрастающий характер. [14]

Необходимо учитывать снижение коэффициента усиления транзистора Pmin при больших токах. [15]

Страницы: 1 2 3 4

КАК ПОДОБРАТЬ ТРАНЗИСТОР ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ | Дмитрий Компанец

Коэффициент усиления триода по мощности

Для простых каскадных усилителей очень важно подобрать транзисторы с максимальным коэффициентом усиления (КУ).

Известно, что характеристики транзисторов легко узнать в мануале, но даже там вы увидите огромный разброс параметров усилительных свойств транзисторов одно марки и серии.
Иногда так и получается — установив указанные в нарисованной схеме детали , на практике при включении ничего должным образом не работает.
Разброс параметров транзисторов настолько большой, что ПРОВЕРКА перед пайкой крайне необходима.

Говоря о Коэффициенте Усиления надо оговориться , что у простого Биполярного транзистора их несколько — и по току и по напряжению и даже комплексный по мощности зависимый от ряда параметров схемы применения.

В частном случае
✅ Коэффициент усиления транзистора (по току, мощности или напряжению) – отношение изменения соответствующего показателя в цепи коллектора и в цепи базы.
✔️ Коэффициент усиления транзистора по току
Для схем с общей базой этот коэффициент обозначается буквой α (hfБ или h31Б), с общим эмиттером буквой β (hfЭ или h31Э).
✔️ Коэффициент усиления по току (или, как еще указывается в литературе, коэффициент передачи тока) в первом случае (α) есть отношение силы тока в коллекторе (Iк) к силе тока эмиттера (Iэ) при неизменном напряжении в части коллектор-база: α = IК / IЭ, при UК-Б = const

✅ Коэффициент усиления триода по мощности
Это величина отношения выходной мощности (P2) к мощности, подаваемой на вход триода (P1): КР = Р2 / Р1
Коэффициент усиления транзистора по мощности можно также определить произведением коэффициента усиления по току (КI) и коэффициента усиления по напряжению (KU): КР = КI * KU

Для расчета этих параметров достаточно собрать простенькую схему и провести измерения величин тока в цепях базы и коллектора.

На кухонном столе такая установка выглядит вот так…

С помощью простого расчеты мы легко сможем определить самый подходящий для нашего усилителя транзистор из имеющихся в наличии.

Удивил меня факт того, что транзистор регулярно используемый в усилителях КТ803А оказался далеко не лидером по КУ среди транзисторов изъятых из блоков питания и лампочек экономок.Его КУ равный 10 никак не соперничает с КУ транзистора 13003 равным 20.

А вот германиевые транзисторы П210А меня порадовали Коэффициентом усиления переваливающим за 200.

#КУтранзистораКакОпределить

Электронные полупроводниковые приборы, страница 27

Рис. 3.21 Зависимости относительных значений коэффициентов усиления по току от частоты при включении транзисторов по схемам с общим эмиттером и с общей базой

Здесь — коэффициент усиления по току на нулевой частоте.

Предельной частотой усиления по току (или ) называется частота, при которой коэффициент усиления по току (или ) уменьшается в раз (на 3 дБ) по отношению к своему значению на низких частотах. На рис. 3.21 показано определение предельной частоты для транзистора, включенного по схеме с О. Б. () и с О. Э. ().

2. Максимальная частота генерации. При построении автогенераторов (устройств, способных самовозбуждаться и создавать периодические колебания при отсутствии внешнего входного сигнала) необходимо, чтобы коэффициент усиления по мощности транзистора был больше единицы. Когда коэффициент усиления по мощности будет меньше единицы (при К_р < 1), транзистор вырождается в пассивный четырехполюсник. При частоте выше предельной частоты усиления по току в определенном интервале частот транзистор обладает коэффициентом усиления по мощности больше единицы. В этом интервале частот он может использоваться для построения автогенераторов.

Максимальной частотой генерации () называется такое значение частоты, при которой транзистор еще способен генерировать колебания в схеме автогенератора.Максимальная частота определяется по формуле:

В этой формуле в зависимости от схемы включения в качестве предельной частоты берется для схемы включения О. Б. или для схемы включения О. Э. и определяется для соответствующей схемы включения.

3. Обратный ток коллектораI_ко — ток через p – n переход коллектора при обратном напряжении на коллекторном переходе. Он имеет место в транзисторе при нулевом базовом токе.

4. Ёмкость коллекторного перехода С_к — измеряется между выводами коллектора и базы при разомкнутой цепи коллектора и имеет значение от единиц до сотен пикофарад. Коллекторная емкость негативно сказывается на показателях работы транзистора, как в усилительном, так и ключевом режимах.

5. Допустимая мощность рассеивания коллектора — () мощность, рассеиваемая транзистором и создающая такой тепловой режим, при котором не изменяются электрические свойства транзистора.

3.2.8 Составной биполярный транзистор.

В ряде схемных решений коэффициент усиления транзистора по току, даже в схеме с О. Э. оказывается недостаточным. Для повышения коэффициента усиления используется такое соединение двух транзисторов, которое рассматривается как один транзистор и называется составной транзистор (рисунок 3.22).

Рисунок 3.22 – Схема составного биполярного транзистора

Коллекторы этих транзисторов соединены, а эмиттер первого транзистора подключен к базе второго. Рассмотрим в приращениях связи между токами транзисторов и найдем, как выражается коэффициент усиления составного транзистора через коэффициенты усиления каждого из них. Как видно из рисунка 3.22, составной транзистор включен по схеме с общим эмиттером, поэтому коэффициент усиления его по току будет определяться соотношением:

Транзистор коэффициент усиления — Справочник химика 21

Основными параметрами транзистора являются коэффициент усиления по току [13] [c.464]

Изменение коэффициента усиления достигается сменой числа каскадов усиления. Для обеспечения постоянной температуры в усилителе применены кремниевые транзисторы типа 2Т306Г и 2Т315Б с малыми обратными токами. [c.23]

Автор измерял увеличение тока анодного растворения германия Дг в зависимости от тока инъекции дырок 1р. По аналогии с плоскостным сплавным транзистором коэффициент усиления по току [c.71]

В качестве усилителя сигнала в приборе используется транзисторный усилитель с непосредственной связью. Напряжения на коллекторах транзисторов УТЗ и УТ4 в этой схеме равны напряжениям база—эмиттер последующих транзисторов. Напряжения между базами и коллекторами транзисторов УТЗ и УТ4 приблизительно равны нулю и мало зависят от температуры. Это обеспечивает высокую температурную стабильность усилителя. Введение в схему отрицательной обратной связи по постоянному току (цепь С5, ЯП, Я12, С4) значительно стабилизирует режим всего усилителя. Конденсатор С4 устраняет параллельную обратную связь по переменному току, которая снижает коэффициент усиления усилителя и его входное сопротивление. Для дополнительной стабилизации характеристик усилителя и повышения его входного сопротивления предусмотрена возможность введения отрицательной обратной связи по току включением в схему резисторов обратной связи Я13, Я14. [c.300]

Несмотря на простоту, усилитель имеет высокие качественные показатели коэффициент усиления по напряжению 50—8000 (в зависимости от сопротивлений R13, R14), рабочий диапазон температур от —15 до 50 °С, стабильность коэффициента усиления в рабочем диапазоне температур не хуже 2 %, уровень шумов не более 5 мкВ. По сравнению с усилителем, выполненным по обычной схеме, усилитель с непосредственной связью имеет вдвое меньше резисторов и втрое меньше электролитических конденсаторов при примерно равных качественных показателях. Глубокая обратная отрицательная связь по постоянному току обеспечивает высокую температурную стабильность усилителя, а малые напряжения между базами и коллекторами транзисторов первых его каскадов —низкий уровень шумов. Усилитель легко налаживается, для этого достаточно подобрать сопротивление всего двух резисторов R11 и R12 так, чтобы постоянное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT6 было равно половине напряжения, подаваемого на коллектор этого транзистора. При этом автоматически устанавливается оптимальный режим работы усилителя и его удается наладить вольтметром постоянного тока или логометром. [c.302]

При использовании индуктивной высокочастотной коррекции последовательно с активным сопротивлением нагрузки включается корректирующая катушка. Эффективная площадь усиления транзистора возрастает, что может быть использовано для увеличения не только полосы пропускания, но и коэффициента усиления. Такая схема коррекции амплитудно-частотной характеристики каскада может давать всплеск на высоких частотах (из-за появления колебательного контура), поэтому необходимо оптимальным образом рассчитывать величину индуктивности. Используя такую цепь коррекции в промежуточном каскаде, одновременно с повышением коэффициента усиления можно компенсировать частотную неравномерность входного сопротивления следующего каскада. [c.139]

При разработке широкополосных импульсных усилителей, особенно мало-шумящих, необходимо оптимальным образом выбирать положение рабочей точки транзистора с учетом обеспечения минимума шумов и максимума коэффициента усиления. [c.140]

Оценим эту величину. Максимальное регистрируемое без искажений значение напряжения сигнала на выходе усилителя близок к напряжению питания, составляющего обычно для предварительного усилителя сигналов преобразователя величину порядка 10 В. Для линейного детектирования с помощью прецизионных детекторов на операционных усилителях необходима величина сигнала порядка 1 мВ. Следовательно, динамический диапазон (отношение максимального сигнала к минимальному) составит 10 ООО. Если коэффициент усиления Усилителя составляет 100 (характерное значение), то напряжение максимального неискажаемого входного сигнала составит 0,1 В (100 мВ), а минимальное — 10 мкВ. Оценим величину электрического шума входного каскада. Приняв, что на входе усилителя сигналов пьезопреобразователя использован полевой транзистор с шумовым напряжением порядка 2 нВ/ /Гц (типовое значение для рассматриваемого частотного диапазона), для полосы частот 10 кГц ползучим шумовое напряжение 200 нВ — величину, которой можно [c.135]

На рис. 1-39,а показана простейшая схема параметрического стабилизатора тока, построенного на использовании лампы в качестве автоматически управляемого сопротивления. На рис. 1-39,6 показана схема простого стабилизатора тока, выполненного по компенсационной схеме, а на рис. 1-39,е — транзисторный аналог. Следует заметить, что для получения больших токов и качественного улучшения стабилизации применяются более сложные схемы, содержащие усилители с большим коэффициентом усиления и мощные регулирующие элементы, получаемые в результате параллельного включения и применения составных транзисторов. [c.86]

Операционные усилители. Эти элементы представляют собой сложную схему, состоящую из десятков транзисторов, резисторов, конденсаторов и диодов. Схемное обозначение операционных усилителей ОУ показано на рис. 35. Операционные усилители имеют клеммы для подключения источника питания + Ел и —Яп), две входных Вх1 и Вх2) и выходную клемму. При подаче сигнала на клемму Вх1 (—) выходной сигнал будет в противофазе со входным, а при использовании клеммы Вх2 ( + ) сигнал на клемме Вых. будет той же фазы, что и входной. Коэффициент усиления, т. е. отношение выходного сигнала к входному без дополнительных элементов, очень велик (несколько десятков тысяч). Основное применение ОУ — создание высокоточных линейных усилителей, а также устройств, реализующих некоторые нелинейные зависимости выходного сигнала от входного например, квадратную зависимость у = х ). [c.76]

У современных транзисторов статический коэффициент усиления по току р= А1 к/А1б достигает нескольких сотен. На линейном участке сигнал Увых по форме такой же, как и и вх> но больше по амплитуде. Коэффициент усиления по напряжению составляет несколько единиц или десятков. [c.82]

Необходимую чувствительность прибора обеспечивает трехкаскадный усилитель на транзисторах с коэффициентом усиления 4000—6000. Источником питания усилителя является сухой элемент типа ФБС напряжением 1,4 В. Регулятор чувствительности позволяет установить наиболее выгодный режим работы усилителя при разных уровнях сигнала. На частотах ниже 100 Гц транзисторы работают значительно хуже, поэтому после усилителя еще больше ослабляется сигнал промышленной частоты. [c.125]

Основными параметрами транзисторов, определяющими гарантированную работу в схемах, являются коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером р, начальный ток коллектора /кн, обратный ток коллектора /ко, обратный ток эмиттера /эо, максимально допустимая мощность рассеивания коллектором при естественном охлаждении Р ах- [c.247]

Известен ряд комбинированных полупроводниковых приборов, таких, как фототранзисторы или фото-ПТ, в которых управляющая функция транзистора задается излучением. Их характеристики подобны характеристикам фотодиодов с большей чувствительностью благодаря повышенному коэффициенту усиления. Одним из недавних достижений в этой области является изготовление линейного ряда из большого числа фотодиодов, расположенных близко друг к другу на единой подложке, что позволяет одновременно измерять интенсивность излучения [c.567]

В высокочастотных усилителях используют два варианта схем включения транзисторов с общим эмиттером и общей базой [501. Эти схемы аналогичны ламповым с общим катодом и общей сеткой. Схема с общим эмиттером (рис. 19) имеет больший коэффициент усиления мощ-. i пости и меньшую реакцию выходной цепи на входную, -i Для расчета схем условимся считать положительным на- «I— [c.65]

Транзистор может быть проверен и с помощью тестера по шкале омметра (рис. 1.4, в). При проверке с помощью тестера ТТ-1 коэффициент усиления триода определяется по формуле [c.35]

КОЛЬЦО с небольшой магнитной проницаемостью. Коэффициент усиления транзистора составляет 20—25, а Тз — 40—100. [c.130]

Для обеспечения требуемого входного сопротивления и уменьшения шумов входные лампы в обоих усилителях работают в режиме малых токов с низкими сопротивлениями нагрузки, что снижает коэффициент усиления каскада. Для увеличения усиления в схеме на рис. 3.28 служит второй ламповый каскад с трансформаторным выходом для согласования с нагрузкой. В усилителе, показанном на рис. 3.29, согласование с нагрузкой обеспечивается эмиттерным повторителем, а для повышения усиления вводится положительная обратная связь с выхода эмиттерного повторителя в общую точку, разделенной анодной нагрузки Я2 через конденсатор С1. Для усиления слабых фототоков наиболее эффективны полевые транзисторы, имеющие весьма малые шумы и обеспечивающие высокое входное сопротивление [25], и интегральные схемы [54]. [c.120]

Выбрав транзистор, определяют коэффициент усиления р = обратный ток коллектора /ко = К02 (по техническим условиям или экспериментальным путем [17]). Ток / о сильно зависит от температуры, поэтому ток коллектора /кн должен превосходить /ко [c.157]

Для достижения устойчивости работы НС- и НЬ-авто-генератора большое значение имеет цепь обратной связи. В различных типах автогенераторов фазовращающие НС- или НЬ-цепп могут быть включены или в тракт положительной обратной связи (П.О.С.) — Ц пь, или в тракт отрицательной обратной связи (О.О.С.) — р-цепь (рис. 1.3). Если НС- или / -колебательная цепь введена в цепь П.О.С., то для улучшения характеристик автогенератора в него специально вводят О.О.С., которая позволяет расширить интервал генерируемых частот, повысить стабильность частоты, улучшить частотную и амплитудную характеристики генератора. Введение О.О.С. приводит к необходимости несколько повысить коэффициент усиления усилителя К, но это достигается легко — выбором соответствующих характеристик усилительных элементов (ламп или транзисторов) [c.13]

Одновременно увеличивается коэффициент подавления синфазной помехи, которая возникает, когда усилитель является дифференциальным, т.е. имеет два входа. При использовании малошумящих полевых транзисторов Г1 и Г, с коллекторным током 0,1 мА коэффициент усиления каскада по напряжению составляет 5-10 , а подавление синфазной -помехи-порядка 90 дБ. Чтобы сохранить достигаемое в [c.51]

Указывается на изменение коэффициента усиления диффузионных и сплавных р—и-транзисторов после обработки их в замещенных силанах и влияние структуры полимера на параметры и стабильность полупроводниковых приборов [1511. Полимер с длинной цепью уменьшает обратные токи [c.452]

Электрический сигнал, снимаемый с анода фотоумножителя, мож о непосредственно подавать на осциллограф. При этом сопротивление анодной нагрузки подбирается исходя из длины и волнового сопротивления кабеля так, чтобы не было затяжки электрического сигнала. Иногда для согласования высокого выходного сопротивления ФЭУ с низкоомным кабелем используется катодный повторитель, называемый усилителем мощности, который имеет высокое входное сопротивление и низкоомный выход. Аналогичные эмиттерные повторители, собранные на транзисторах, хотя и занимают мало места, но менее предпочтительны из-за высокого коэффициента шумов. Усиление сигнала при помощи вертикального усилителя осциллографа возможно при наличии дифференциального усилителя, позволяющего компенсировать отклонение нулевой линии. [c.185]

Таким образом, при включении биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером в усилительном (линейном) режиме в пределах участка ВС происходит многократное усиление сигнала по току и напряжению с соответствующими коэффициентами уси- [c.29]

Сочетая высокое входное сопротивление электронных ламп с усилением мощности с помощью транзисторов, можно получить усилители постоянного тока с хорошими параметрами. На рис. 1П.17 приведена схема усилителя, обладающего высоким входным сопротивлением и большим коэффициентом усиления дрейф нуля не превышает 0,25 мв/ч и 1 мв1град. [c.94]

Длительность импульсов регулируется конденсаторами С —С . На выходе усилителя примекен эмиттерный повторитель, необходимый для согласования нагрузок. Измерения проводят методом сравнения известной Сд—Сд и неизвестной (С ) емкостей. Измеряемая емкость будет равна контрольной, умноженной на отношение показаний прибора. Схема не критична к коэффициентам усиления транзисторов, которые могут быть в пределах 20—120. Вместо триодов П401 можно применять триоды П15 или П14. Прибор позволяет измерять емкости от 100 пф до 1 мкф. [c.193]

Простые регуляторы могут быть выполнены с применением полупроводниковых триодов. Комбинация транзисторного усилителя на входе и лампового на выходе позволяет согласовать низкоомный мост с высокоомным входом лампового усилителя и получить большой коэффициент усиления На рис. XIII.34 приведена схема, в которой чувствительный элемент (термистор КМТ-1) входит в измерительный мост, питаемый переменным током. Сигнал разбаланса усиливается двухкаскадным усилителем, выходной каскад является фазочувствительным. Режим транзистора подобран так, что при балансе моста на сетке лампы имеется смещение в 1 в. Точность регулирования температуры 0,05° С. [c.421]

При необходимости работы с высокоомным источником сигнала постоянного тока можно воспользоваться усилителем [58], схема которого приведена на рис. 3.35. Для повышения входного сопротивления первый каскад собран иа полевом транзисторе типа КП102Е. Входное сопротивление этого усилителя на низких частотах составляет 10—50 МОм, среднее значение температурного дрейфа нуля — 50—100 мкВ/°С, коэффициент усиления по мощности — 75—90 дБ, максимальное неискаженное выходное напряжение — пе ниже 12 В. [c.123]

Бесконтактный регулятор напряжения БРНЗ-В. Этот регулятор является модификацией ряда регуляторов БРНЗ. В схеме регулятора (рис. 137) можно условно выделить измерительный и регулирующий органы. Измерительный орган, предназначенный для измерения отклонения напряжения выше установленного значения, собран по мостовой схеме. Три плеча моста образуют резисторы / /, Ш, Я2 (потенциометр), КЗ и К4, четвертое плечо состоит из стабилитронов ДЗ (Д6), Д4 и Д5. На одну диагональ моста подается напряжение сглаженное конденсатором С1, а в другую диагональ моста включен переход эмиттер-база транзистора Т/. Коэффициент усиления мостовой измерительной схемы мал, поэтому в цепь стабилитронов включены [c.160]

Узел согласования представляет собой один или несколько ключевых транзисторов, преобразующих уровень информационного сигнала. Основные требования к узлу согласования — высокий коэффициент усиления по току и повышенное быстродействие. [c.172]

%d0%ba%d0%be%d1%8d%d1%84%d1%84%d0%b8%d1%86%d0%b8%d0%b5%d0%bd%d1%82%20%d1%83%d1%81%d0%b8%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d1%8f%20%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d0%b7%d0%b8%d1%81%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b0 — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Учебное пособие по

NPN-транзисторам — Биполярный NPN-транзистор

В предыдущем уроке мы видели, что стандартный биполярный транзистор или BJT бывает двух основных форм. Тип NPN ( N egative — P ositive — N egative) и тип PNP ( P ositive — N egative — P ositive).

Наиболее часто используемой конфигурацией транзисторов является транзистор NPN . Мы также узнали, что переходы биполярного транзистора могут быть смещены одним из трех различных способов — Common Base , Common Emitter и Common Collector .

В этом руководстве по биполярным транзисторам мы более внимательно рассмотрим конфигурацию «Общий эмиттер» с использованием биполярного NPN-транзистора с примером конструкции NPN-транзистора вместе с характеристиками потока транзистора, приведенными ниже.

Конфигурация биполярного NPN-транзистора

(Примечание: стрелка определяет эмиттер и условный ток, «выход» для биполярного NPN-транзистора.)

Конструкция и напряжение на клеммах биполярного NPN-транзистора показаны выше.Напряжение между базой и эмиттером (V _BE) положительное на базе и отрицательное на эмиттере, потому что для транзистора NPN клемма базы всегда положительна по отношению к эмиттеру. Также напряжение питания коллектора является положительным по отношению к эмиттеру (V _CE). Таким образом, для биполярного NPN-транзистора проводимость коллектора всегда более положительна по отношению как к базе, так и к эмиттеру.

Подключение транзистора NPN

Затем источники напряжения подключаются к NPN-транзистору, как показано.Коллектор подключается к источнику питания V _CC через нагрузочный резистор RL, который также ограничивает максимальный ток, протекающий через устройство. Напряжение питания базы V _B подключено к резистору базы R _B, который снова используется для ограничения максимального тока базы.

Итак, в транзисторе NPN именно движение отрицательных носителей тока (электронов) через базовую область составляет действие транзистора, поскольку эти подвижные электроны обеспечивают связь между цепями коллектора и эмиттера.Эта связь между входными и выходными цепями является главной особенностью работы транзистора, поскольку усилительные свойства транзисторов происходят от последовательного управления, которое база оказывает на ток коллектора-эмиттер.

Тогда мы можем видеть, что транзистор является устройством, управляемым током (бета-модель), и что большой ток (Ic) свободно течет через устройство между коллектором и выводами эмиттера, когда транзистор включен «полностью». Однако это происходит только тогда, когда небольшой ток смещения (Ib) протекает в выводе базы транзистора одновременно, что позволяет базе действовать как своего рода вход управления током.

Ток в биполярном NPN-транзисторе — это отношение этих двух токов (Ic / Ib), которое называется коэффициентом усиления постоянного тока устройства и обозначается символом hfe или в настоящее время Beta, (β).

Значение β может быть большим до 200 для стандартных транзисторов, и именно это большое соотношение между Ic и Ib делает биполярный NPN-транзистор полезным усилительным устройством при использовании в его активной области, поскольку Ib обеспечивает вход, а Ic обеспечивает выход. Обратите внимание, что в бета-версии нет единиц измерения, так как это соотношение.

Кроме того, коэффициент усиления по току транзистора от вывода коллектора до вывода эмиттера, Ic / Ie, называется альфа, (α) и является функцией самого транзистора (электроны диффундируют через переход). Поскольку ток эмиттера Ie является суммой очень малого тока базы и очень большого тока коллектора, значение альфа (α) очень близко к единице, а для типичного сигнального транзистора малой мощности это значение находится в диапазоне примерно от 0,950. к 0,999

Взаимосвязь α и β в NPN-транзисторе

Комбинируя два параметра α и β, мы можем получить два математических выражения, которые дают соотношение между различными токами, протекающими в транзисторе.

Значения Beta варьируются от примерно 20 для сильноточных мощных транзисторов до более 1000 для высокочастотных биполярных транзисторов малой мощности. Значение бета для большинства стандартных NPN-транзисторов можно найти в технических паспортах производителя, но обычно оно находится в диапазоне от 50 до 200.

Вышеприведенное уравнение для бета-версии также можно изменить, чтобы сделать Ic объектом, и при нулевом базовом токе (Ib = 0) результирующий ток коллектора Ic также будет равен нулю (β * 0).Также, когда ток базы высокий, соответствующий ток коллектора также будет высоким, что приведет к тому, что ток базы будет управлять током коллектора. Одним из наиболее важных свойств биполярного переходного транзистора является то, что небольшой базовый ток может управлять гораздо большим током коллектора. Рассмотрим следующий пример.

Пример транзистора NPN No1

Биполярный транзистор NPN имеет коэффициент усиления по постоянному току (бета), равный 200. Рассчитайте базовый ток Ib, необходимый для переключения резистивной нагрузки 4 мА.

Следовательно, β = 200, Ic = 4 мА и Ib = 20 мкА.

Еще один момент, о котором следует помнить о биполярных NPN-транзисторах . Напряжение коллектора (Vc) должно быть больше и положительно по отношению к напряжению эмиттера (Ve), чтобы позволить току течь через транзистор между переходами коллектор-эмиттер. Кроме того, существует падение напряжения между базой и выводом эмиттера около 0,7 В (падение напряжения на один диод) для кремниевых устройств, поскольку входные характеристики NPN-транзистора относятся к прямому смещенному диоду.

Тогда базовое напряжение (Vbe) NPN-транзистора должно быть больше, чем эти 0,7 В, иначе транзистор не будет проводить ток с базовым током, заданным как.

Где: Ib — ток базы, Vb — напряжение смещения базы, Vbe — падение напряжения база-эмиттер (0,7 В), а Rb — входной резистор базы. Увеличивая Ib, Vbe медленно увеличивается до 0,7 В, но Ic растет экспоненциально.

Пример транзистора NPN No2

NPN-транзистор имеет напряжение смещения базы постоянного тока, Vb, равное 10 В, и входной базовый резистор, Rb, равное 100 кОм.Каким будет значение тока базы в транзисторе.

Следовательно, Ib = 93 мкА.

Конфигурация общего эмиттера.

Помимо использования в качестве полупроводникового переключателя для включения или выключения токов нагрузки путем управления базовым сигналом транзистора либо в области его насыщения, либо в области отсечки, биполярные транзисторы NPN также могут использоваться в его активная область для создания схемы, которая будет усиливать любой слабый сигнал переменного тока, подаваемый на его базовый вывод с заземленным эмиттером.

Если подходящее «смещающее» напряжение постоянного тока сначала подается на базовый вывод транзистора, что позволяет ему всегда работать в пределах своей линейной активной области, создается схема инвертирующего усилителя, называемая одноступенчатым усилителем с общим эмиттером.

Одна такая конфигурация усилителя с общим эмиттером и NPN-транзистора называется усилителем класса А. Операция «Усилитель класса А» — это операция, при которой клемма базы транзистора смещена таким образом, чтобы смещать в прямом направлении переход база-эмиттер.

В результате транзистор всегда работает на полпути между областями отсечки и насыщения, что позволяет транзисторному усилителю точно воспроизводить положительную и отрицательную половины любого входного сигнала переменного тока, наложенного на это напряжение смещения постоянного тока.

Без этого «напряжения смещения» усилилась бы только половина входного сигнала. Эта конфигурация усилителя с общим эмиттером, использующая транзистор NPN, имеет множество применений, но обычно используется в аудиосхемах, таких как каскады предварительного усилителя и усилителя мощности.

Что касается конфигурации общего эмиттера, показанной ниже, семейство кривых, известных как кривые выходных характеристик , связывает выходной ток коллектора (Ic) с напряжением коллектора (Vce) при различных значениях тока базы (Ib ). Кривые выходных характеристик нанесены на транзистор для транзисторов с одинаковым значением β.

«Линия нагрузки» постоянного тока также может быть нанесена на кривые выходных характеристик, чтобы показать все возможные рабочие точки при применении различных значений базового тока.Необходимо правильно установить начальное значение Vce, чтобы выходное напряжение изменялось как вверх, так и вниз при усилении входных сигналов переменного тока, и это называется установкой рабочей точки или точки покоя, для краткости Q-точка , и это показано ниже.

Схема одноступенчатого усилителя с общим эмиттером

Кривые выходных характеристик типичного биполярного транзистора

Наиболее важный фактор, на который следует обратить внимание, — это влияние Vce на ток коллектора Ic, когда Vce больше 1.0 вольт. Мы можем видеть, что Ic в значительной степени не зависит от изменений Vce выше этого значения, и вместо этого он почти полностью контролируется базовым током Ib. Когда это происходит, мы можем сказать, что выходная цепь представляет собой «источник постоянного тока».

Из приведенной выше схемы общего эмиттера также видно, что ток эмиттера Ie является суммой тока коллектора Ic и тока базы Ib, сложенных вместе, поэтому мы также можем сказать, что Ie = Ic + Ib для общего эмиттера (CE) конфигурация.

Используя кривые выходных характеристик в нашем примере выше, а также закон Ома, ток, протекающий через нагрузочный резистор (R _L), равен току коллектора, Ic, входящему в транзистор, который, в свою очередь, соответствует току коллектора. напряжение питания (Vcc) минус падение напряжения между коллектором и выводами эмиттера (Vce) и определяется как:

Кроме того, прямая линия, представляющая линию динамической нагрузки транзистора, может быть проведена непосредственно на графике кривых выше от точки «Насыщение» (A), когда Vce = 0, до точки «отсечки» ( B) когда Ic = 0, что дает нам «Рабочую» или Q-точку транзистора.Эти две точки соединены прямой линией, и любое положение на этой прямой представляет «активную область» транзистора. Фактическое положение линии нагрузки на кривых характеристик можно рассчитать следующим образом:

Затем кривые коллекторных или выходных характеристик для NPN-транзисторов с общим эмиттером можно использовать для прогнозирования тока коллектора, Ic, при заданном Vce и токе базы, Ib. Линия нагрузки также может быть построена на кривых для определения подходящей рабочей или точки Q , которая может быть установлена путем регулировки базового тока.Наклон этой линии нагрузки равен обратному сопротивлению нагрузки, которое определяется как: -1 / R _L

Затем мы можем определить транзистор NPN как обычно «ВЫКЛ.», Но небольшой входной ток и небольшое положительное напряжение на его базе (B) относительно его эмиттера (E) включат его, позволяя использовать гораздо больший коллектор. -Эмиттер тока течет. NPN-транзисторы проводят, когда Vc намного больше Ve.

В следующем руководстве о биполярных транзисторах мы рассмотрим противоположную или дополняющую форму транзистора NPN , называемую транзистором PNP, и покажем, что транзистор PNP имеет очень похожие характеристики с биполярным транзистором NPN, за исключением того, что полярности ( или смещение) направления тока и напряжения меняются местами.

hFE hfe & Beta »Электроника

Коэффициент усиления по току — одна из важных характеристик биполярного транзистора — часто встречаются три цифры: Beta β, h

_FE и h _fe, каждая из которых немного отличается.

Transistor Tutorial:
Transistor: основы Усиление: HFE, HFE и бета Характеристики транзистора Коды нумерации транзисторов и диодов Выбор транзисторов на замену

В любой схеме коэффициент усиления биполярного транзистора по току будет иметь первостепенное значение.Является ли схема общим эмиттером, общим коллектором и т. Д., И использует ли она транзисторы NPN или транзисторы PNP.

Хотя другие параметры этих полупроводниковых устройств также важны, коэффициент усиления по току особенно важен, потому что биполярный транзистор является устройством, управляемым током.

Коэффициент усиления транзистора по току обычно указывается в единицах h _FE, h _fe или греческой букве Beta β.

При разработке любой транзисторной схемы необходимо обеспечить достаточное усиление для правильной работы схемы.Уровни усиления могут быть очень высокими для многих малосигнальных устройств, при этом усиление по току до 1000 не является редкостью, но для силовых транзисторов усиление намного ниже и иногда может составлять всего 25-50.

BC547 Транзистор с пластиковыми выводами

Обычно характеристики усиления по току для транзисторов обычно имеют очень широкий допуск, и поэтому схемы должны быть в состоянии приспособиться к этому. Однако минимальное усиление транзистора должно быть достаточным для обеспечения правильной работы.

Коэффициент усиления транзистора и бета, β

При выполнении многих расчетов коэффициент усиления транзистора по току выражается греческой буквой бета; β.

Это коэффициент усиления прямого тока транзистора при работе в режиме общего эмиттера.

Основной ток транзистора протекает

Хотя это не совсем точное уравнение, приведенное ниже уравнение более чем достаточно точно для всех практических расчетов. Это уравнение усиления транзистора встречается в большинстве случаев.

. . . . Более подробные уравнения и теория усиления транзисторов.

Транзистор h

_fe

Транзистор H _fe, h _fe часто упоминается как коэффициент усиления по току.Это может привести к некоторой путанице.

Причина использования h _fe заключается в том, что он относится к способу измерения входных и выходных параметров транзистора.

Z-параметры — это один из основных параметров, используемых при работе со схемой как с черным ящиком. Однако, поскольку транзистор демонстрирует низкий входной импеданс и высокий выходной импеданс, используется форма параметра, известная как h или гибридные параметры.

h _fe — характеристика прямого перехода, то есть усиление транзистора при использовании в режиме общего эмиттера.

h _fe точно такой же, как и транзистор Beta, β — только чуть более корректно использовать его в даташитах.

Коэффициент усиления постоянного и малосигнального транзистора

Коэффициент усиления транзистора незначительно меняется при измерении постоянного тока и небольших изменений сигнала.

Обозначения на двух рисунках немного отличаются. Часто _DC используется для усиления постоянного тока, а _AC используется для усиления переменного тока, которое также может называться усилением малого сигнала транзистора.

Аналогично для hfe. H _fe с большой буквы H используется для усиления постоянного тока, где усиление переменного тока или слабого сигнала обозначается как h _fe с маленькой буквой h.

Суммарное усиление транзистора

Различные обозначения коэффициента усиления транзистора можно кратко изложить ниже.

Бета; β: Это основное обозначение коэффициента усиления прямого тока транзистора.
h _fe: Это коэффициент усиления по току для транзистора, выраженный как параметр h (гибридный параметр).Буква f указывает, что это характеристика прямого переноса, а буква e указывает, что это для общей конфигурации эмиттера. Маленькая буква h указывает на небольшое усиление сигнала. h _fe и бета-версия малого сигнала одинаковы.
h _FE: Параметр H _fe отличается от h _fe тем, что это параметр h для усиления постоянного тока в установившемся режиме постоянного тока или большого сигнала.

Различные аббревиатуры, используемые для усиления транзистора, H _fe, h _fe и Beta, все широко используются, хотя параметры H _fe, h _fe, как правило, более широко используются в таблицах данных.

Примечание

Есть несколько моментов, которые представляют интерес при оценке уровня усиления по току, который имеет транзистор:

Коэффициент усиления силовых транзисторов: Коэффициент усиления силовых транзисторов обычно намного меньше, чем у малосигнальных устройств. Силовые транзисторы могут иметь коэффициент усиления по току менее 50, но, используя другой транзистор для управления силовым транзистором, общий коэффициент усиления по току может быть увеличен до желаемого уровня.
Коэффициент усиления по току сильно различается: Стоит отметить, что для любого типа транзистора может быть очень большой разброс между различными устройствами. Обычно характеристики схемы не зависят напрямую от фактического усиления по току, особенно потому, что часто включается отрицательная обратная связь или для коммутационных приложений фактическое усиление не критично. Всегда разумно убедиться, что имеется достаточный коэффициент усиления по току, используя минимальное значение, указанное в таблицах данных.

Изменение текущего прироста

Обычно ожидается, что значение коэффициента усиления по току β для биполярного транзистора является постоянным, однако есть некоторые изменения, которые происходят в значении β или h _FE.

Изменения β в зависимости от тока коллектора: Уровень тока коллектора может вызвать изменение уровня β или или h _FE.
- При низком токе: Это происходит, когда биполярный транзистор работает при очень низких уровнях тока в результате видимых механизмов утечки и влияющих на общий ток транзистора.Например, спецификация для BC109B, работающего с током коллектора, I _C, равным 10 мкА, и напряжением коллектора-эмиттера V _CE, равным 5 В, имеет минимальное усиление 40, тогда как для тока коллектора I _C составляет 2 мА и напряжение коллектор-эмиттер В _CE 5 В он имеет минимальное усиление 200.
- При высоком токе: Было обнаружено, что уровень усиления β биполярного транзистора по току начинает уменьшаться по мере увеличения тока.Это происходит из-за высокого уровня впрыска.
Обычно биполярный транзистор смещен для работы в своей линейной области для аналоговых сигналов, и можно предположить, что коэффициент усиления по току постоянный. Соответственно, для хорошей линейной работы транзистор должен хорошо работать в пределах своего рабочего диапазона и не заходить на рельсы и не потреблять чрезмерный ток для конкретного полупроводникового устройства.
Влияние температуры на коэффициент усиления по току β: Температура оказывает большое влияние на многие параметры биполярного транзистора, одним из которых является коэффициент усиления по току β / ч _FE и т. Д.
Частота: Рабочая частота будет иметь заметное влияние на значение текущего усиления. Для низких частот значение h _fe, то есть усиление слабого сигнала не будет слишком сильно отличаться от значения для DC h _FE, хорошее практическое правило состоит в том, что среднее значение для h _FE может быть использовал. Поскольку работа схемы для любой схемы не должна критически зависеть от фактического усиления для полупроводникового прибора. Если частота повышается и даже начинает приближаться к f _T устройства, то необходимо использовать более низкий коэффициент усиления.
Производственные мощности: В результате допусков в производственных процессах коэффициент усиления по току биполярных транзисторов будет варьироваться в значительном диапазоне. (Увидеть ниже).

В этих описаниях вариации β, описанные для биполярных транзисторов, могут быть в равной степени применимы к h _FE.

Технические характеристики коэффициента усиления по току

В результате производственного процесса биполярные транзисторы обычно имеют широкий диапазон значений коэффициента усиления по току.

Как уже упоминалось, цифры как для H _fe — усиление постоянного тока, так и для h _fe — усиление переменного тока слабого сигнала. Часто указываются цифры для обоих параметров.

В спецификации указаны условия испытаний. Обычно указываются уровень тока и напряжение коллектор-эмиттер.

Принимая во внимание разброс уровней усиления по току в этих электронных компонентах, могут быть указаны минимальные, типичные и максимальные значения. Часто не все эти цифры приводятся: иногда может быть указано только минимальное значение для текущего усиления.

Поскольку для данного типа транзистора может быть значительное изменение коэффициента усиления, буква суффикса в конце номера детали транзистора может указывать диапазон усиления, ожидаемый для этого конкретного устройства. Например, BC109B имеет коэффициент усиления по току h _FE между 200 и 450, а BC109C имеет коэффициент усиления по току h _FE между 420 и 800.

Какая бы схема ни использовалась, и независимо от того, используются ли транзисторы NPN или PNP, коэффициент усиления транзистора по току является ключевым параметром.Хотя есть существенные вариации усиления, большинство схем допускают фактическое усиление транзистора, что требует, чтобы его было достаточно для обеспечения правильной работы.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Общий эмиттер »Электроника

Теория усиления транзисторов с выводами для усиления транзисторов, начиная с принципов Кирхгофа, примененных к конфигурации транзисторов с общим эмиттером.

Можно получить более полное представление о работе транзистора, немного углубившись в математику, лежащую в основе работы устройства.

Сначала будут рассмотрены теория и коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером, в которой эмиттер является общим для входных и выходных цепей.

Транзистор 2N3553 в металлической банке TO39

Отвод усиления транзистора

Иногда полезно использовать некоторую простую теорию транзисторов для получения расчетов и формул усиления.

Наиболее широко используемой схемой является общий эмиттер, в котором эмиттер является общим как для входных, так и для выходных цепей.

Протекает базовый ток транзистора

Также значения коэффициента усиления транзистора, включая и H H _fe, h _fe, относятся к схеме с общим эмиттером.

Для любой транзисторной схемы мы находим, что следующая простая формула выражает токи, протекающие в транзистор:

Где
Ic = ток коллектора
α = доля носителей эмиттера, достигающих коллектора, обычно в диапазоне от 0,95 до 0,99
Ie = ток эмиттера
Ico = обратный ток от базы к коллектору

Исключив I _e, мы можем разработать следующую формулу:

Ic (1-α) -α⋅Ib + Ico = 0

Ic = α1-αIb-Ico1-α

Коэффициент α / (1 — α) называется Β Beta, который представляет собой коэффициент усиления по току общего эмиттера.Например, если α = 0,98, то транзистор Beta Β может быть рассчитан как 49.

При замене можно определить ток коллектора I _c в уравнении ниже:

Предполагая, что обратный ток низкий и его можно игнорировать, мы видим:

Теория усиления большого и малого сигналов

Коэффициент усиления транзистора незначительно меняется в зависимости от подаваемого сигнала и его положения на рабочей кривой.

В результате расчеты и теория могут быть адаптированы с учетом этого.На самом деле часто цитируются две цифры. И H _fe, и h _fe показаны в технических паспортах транзисторов, где H _fe — коэффициент усиления по постоянному току, а h _fe — коэффициент усиления слабого сигнала.

Таблицы данных обычно определяют условия тестирования, в которых проводились тесты, и таким образом можно интерпретировать производительность и сравнивать различные устройства.

Уравнения для различных условий можно представить в виде:

Можно видеть, что h _fe описывает небольшие изменения сигнала, тогда как H _fe использует уровни полного тока.

Коэффициент усиления по току транзистора с общим эмиттером, класс 12, физика CBSE

Подсказка: Коэффициент усиления по току транзистора в режиме усилителя с общим эмиттером определяется выражением
\ [\ beta = {\ left ({\ dfrac {{\ vartriangle {I_C}}} {{\ vartriangle {I_B}}}} \ right) _ {{V_ {CE}}}} \]

Полное пошаговое решение:
Коэффициент усиления по току транзистора в усилителе с общим эмиттером режим задается как,
\ [\ beta = {\ left ({\ dfrac {{\ vartriangle {I_C}}} {{\ vartriangle {I_B}}}} \ right) _ {{V_ {CE}}}} \]

Мы также можем записать это как
\ [\ vartriangle {I_B} = \ dfrac {{\ vartriangle {I_C}}} {\ beta} \]

Теперь поместим значения,
\ [
= \ dfrac {{140 \ times {{10} ^ {- 3}}}} {{35}} \\
= 4 \ times {10 ^ {- 3}} A \\
= 4mA \\
\]

Следовательно, правильный вариант — D.

Дополнительная информация:
Схема одноступенчатого усилителя с общим эмиттером, показанная выше, использует то, что обычно называется «смещением делителя напряжения». Этот тип устройства смещения использует два резистора в качестве цепи делителя потенциала на источнике питания, центральная точка которого подает необходимое базовое напряжение смещения на транзистор. Смещение делителя напряжения обычно используется в схемах усилителя на биполярных транзисторах.

Этот метод смещения транзистора значительно снижает влияние изменения бета, (\ [\ beta \]), поддерживая смещение базы на постоянном стабильном уровне напряжения, что обеспечивает лучшую стабильность.Базовое напряжение покоя (Vb) определяется цепью делителя потенциала, образованной двумя резисторами R1, R2 и напряжением источника питания Vcc, как показано, с током, протекающим через оба резистора.

Примечание: Студенты должны знать этот способ определения текущего прироста. Этот метод смещения транзистора значительно снижает влияние изменения бета, (\ [\ beta \]), удерживая базовое смещение на постоянном стабильном уровне напряжения, что обеспечивает лучшую стабильность. Базовое напряжение покоя (Vb) определяется цепью делителя потенциала, образованной двумя резисторами R1, R2 и напряжением источника питания Vcc, как показано, с током, протекающим через оба резистора.

Что такое коэффициент усиления по току и коэффициент усиления по напряжению? Пример

Термин «Усиление» — очень часто встречающееся слово в электронике. Вы должны четко понимать термин «усиление», поскольку он необходим для понимания принципа работы усилителя, характеристик транзисторов, аудиотехники и т. Д.

На самом деле, это слово впервые появляется, когда мы собираемся понять характеристики транзистора, это может быть BJT (биполярный транзистор) или FET (полевой транзистор).Далее идет разбираться в мощности, характеристиках усилителя. Итак, в этой статье мы собираемся обсудить, что такое усиление, что такое усиление по току, усиление по напряжению и усиление по мощности.

Определение усиления

Проще говоря, усиление любой схемы, системы или устройства — это простое отношение выходного сигнала к входному сигналу этой системы, схемы или устройства, где выходной сигнал всегда измеряется относительно входа.

Фактически, термин «усиление» появляется в том случае, когда выход и вход системы по своей природе одинаковы.Например, в схеме аудиоусилителя вход и выход одинаковы, это означает, что оба являются аудиосигналом и имеют одинаковую частоту, одна и та же природа, только разница в том, что выход более мощный, чем вход. Насколько мощнее выход, чем вход, указывает мощность того усилителя, который представлен коэффициентом усиления.

Термин «усиление» также иногда используется для обозначения чувствительности системы, вход и выход которой имеют разные единицы измерения. Но помните, что он в основном используется для представления емкости и характеристик системы, вход и выход которой имеют одну и ту же единицу.

Что такое текущий прирост?

Это простое соотношение выходного тока и входного тока любой схемы, устройства и т. Д.

Коэффициент усиления по току схемы или системы указывает, что максимальный ток, который может быть подан на нагрузку в качестве выходного сигнала, по отношению к конкретному приложению. входной ток.

Пример: Как правило, слово «Current Gain» в основном используется для понимания усилительных характеристик транзистора . Когда мы подавали на его вход слабый сигнал, он усиливал этот сигнал с помощью внешнего опорного источника питания и производил сильный усиленный сигнал.Чтобы лучше понять, прочтите статью «Транзистор как усилитель»

Что такое коэффициент усиления по напряжению?

Это простое отношение выходного напряжения к входному напряжению системы или цепи. Он указывает на максимальное значение выходного напряжения по отношению к определенному входному напряжению.

Пример: В случае усилителя сигнала, операционного усилителя, звукового усилителя используется термин «Усиление напряжения» , поскольку они работают по принципу усиления напряжения.

Что такое усиление мощности?

Это простое отношение выходной мощности к входной мощности системы или цепи. Он указывает на способность схемы усиливать мощность по отношению к входной мощности.

Пример: Термин «усиление мощности» обычно используется для обозначения мощности ВЧ или усилителя радиочастоты. Поскольку усилитель RF работает, чтобы увеличить мощность сигнала RF, чтобы сделать его более сильным для дальнейшей беспроводной передачи.

Что такое единица усиления?

Как правило, коэффициент усиления не имеет единиц, поскольку это простое соотношение выхода и входа системы, имеющей одни и те же единицы. Но когда мы вычисляем коэффициент усиления системы, он всегда записывается в дБ или децибелах, потому что мы используем метод логарифмирования для вычисления коэффициента усиления системы. Таким образом, децибел или дБ не является единицей усиления, а указывает логарифмическое соотношение при вычислении усиления.

Как мы обсуждали ранее, термин «усиление» иногда используется для обозначения чувствительности системы, вход и выход которой имеют разные единицы измерения.Итак, в этих случаях у Gain есть единица измерения. Например, в случае фотодатчика единицей усиления является «микровольт на фотон».

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Как мне проверить биполярный транзистор на усиление тока слабого сигнала на моем измерителе кривой?

Усиление тока слабого сигнала — бета-сигнал малого сигнала или hfe

Что это такое:

Усиление тока слабого сигнала — это отношение изменения IC к изменению IB с заданным начальным значением IC.

На индикаторе кривой hfe проверяется путем измерения разницы в IC между двумя значениями IB. Подача коллектора приводит в движение коллектор, а шаговый генератор — базу. Генератор шагов предоставляет два значения IEB: первое для предоставления указанного начального значения IC, второе для предоставления (IC x 2). Изменение тока коллектора делится на изменение базового тока, чтобы получить значение hfe.
Что показывает дисплей:

Дисплей показывает VCE по горизонтальной оси и IC по вертикальной оси.Если шаговый генератор обеспечивает базовый привод, будут отображаться два значения IC — первое при заданном начальном значении IC и второе при (IC x 2).

Спецификация считается выполненной, когда hfe находится между указанными минимальными / максимальными пределами.

Как это сделать:

1. Установите элементы управления:

A: Максимальное пиковое напряжение на минимальное значение выше указанного VC

B: Максимальная пиковая мощность в ваттах на минимальное значение, которое удовлетворяет (IC x VC)

C: Вольт / деление по горизонтали для отображения VC между 5-м и 10-м делениями по горизонтали

D: Полярность питания коллектора относительно (+ DC) для NPN или (-DC) для PNP

E: Вертикальный ток / деление для отображения (IC x 2) между 5-м и 10-м делениями по вертикали

F: Конфигурация для (Базовый / Ступенчатый, Эмиттер / Общий)

G: Шаг генератора на Ток

H: Полярность ступенчатого генератора для применения прямого смещения (+ для NPN), (- forPNP)

I: Step Mult.От 1X до On

J: Число шагов до нуля

K: Шаг / амплитуда смещения примерно до 1% указанного IC

L: Регулируемая подача коллектора до минимального% (полный против часовой стрелки)

M: Точечный курсор включен
2. Подайте питание на транзистор:

A: Установите переключатель влево / вправо соответствующим образом.

B: Медленно увеличивайте переменную подачу коллектора в% до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение VC.

3.Применить базовый привод:

A: Нажмите и удерживайте кнопку Offset Aid, пока не будет достигнуто указанное начальное значение IC, и запишите значение IB (назовите его IB1)

B: Нажмите и удерживайте кнопку Offset Aid до тех пор, пока (IC x 2) достигнуто и запишите значение IB (назовите его IB2)

4. Рассчитайте hfe

Рассчитайте по формуле: (дельта IC / дельта IB)

5. Сравните с техническими данными:

Убедитесь, что hfe находится в указанных минимальных / максимальных пределах

Транзисторов — учимся.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 79

Режимы работы

В отличие от резисторов, которые обеспечивают линейную зависимость между напряжением и током, транзисторы являются нелинейными устройствами. У них есть четыре различных режима работы, которые описывают протекающий через них ток. (Когда мы говорим о токе, протекающем через транзистор, мы обычно имеем в виду ток , протекающий от коллектора к эмиттеру NPN .)

Четыре режима работы транзистора:

Насыщение — Транзистор действует как короткое замыкание . Ток свободно течет от коллектора к эмиттеру.
Отсечка — Транзистор действует как разомкнутая цепь . Нет тока от коллектора к эмиттеру.
Активный — Ток от коллектора к эмиттеру пропорционален току, протекающему в базу.
Reverse-Active — Как и в активном режиме, ток пропорционален базовому току, но течет в обратном направлении.Ток течет от эмиттера к коллектору (не совсем то, для чего были предназначены транзисторы).

Чтобы определить, в каком режиме находится транзистор, нам нужно посмотреть на напряжения на каждом из трех выводов и на то, как они соотносятся друг с другом. Напряжения от базы к эмиттеру (V _BE) и от базы к коллектору (V _BC) устанавливают режим транзистора:

Упрощенный квадрантный график выше показывает, как положительное и отрицательное напряжение на этих клеммах влияет на режим.На самом деле все немного сложнее.

Давайте рассмотрим все четыре режима транзистора по отдельности; мы исследуем, как перевести устройство в этот режим и как это влияет на ток.

Примечание: Большая часть этой страницы посвящена NPN транзисторам . Чтобы понять, как работает транзистор PNP, просто поменяйте полярность или знаки> и <.

Режим насыщенности

Насыщенность — это в режиме транзистора.Транзистор в режиме насыщения действует как короткое замыкание между коллектором и эмиттером.

В режиме насыщения оба «диода» в транзисторе смещены в прямом направлении. Это означает, что V _BE должен быть больше 0, и , поэтому V _BC должен быть. Другими словами, V _B должен быть выше, чем V _E и V _C.

Поскольку переход от базы к эмиттеру выглядит как диод, на самом деле V _BE должно быть больше, чем пороговое напряжение , чтобы войти в режим насыщения.Есть много сокращений для этого падения напряжения — V _th, V _γ и V _d — несколько — и фактическое значение варьируется между транзисторами (и даже больше в зависимости от температуры). Для многих транзисторов (при комнатной температуре) это падение может составить около 0,6 В.

Еще один облом реальности: между эмиттером и коллектором не будет идеальной проводимости. Между этими узлами образуется небольшое падение напряжения. В технических характеристиках транзисторов это напряжение определяется как CE напряжение насыщения, В _{CE (насыщение)} — напряжение от коллектора к эмиттеру, необходимое для насыщения.Это значение обычно составляет 0,05-0,2 В. Это значение означает, что V _C должно быть немного больше, чем V _E (но оба все еще меньше, чем V _B), чтобы транзистор перешел в режим насыщения.

Режим отсечки

Режим отсечки противоположен насыщению. Транзистор в режиме отсечки — , а — нет тока коллектора и, следовательно, нет тока эмиттера. Это почти похоже на обрыв цепи.

Чтобы перевести транзистор в режим отсечки, базовое напряжение должно быть меньше, чем напряжение эмиттера и коллектора.Оба V _BC и V _BE должны быть отрицательными.

На самом деле, V _BE может быть где угодно между 0 В и _th (~ 0,6 В) для достижения режима отсечки.

Активный режим

Для работы в активном режиме значение V _BE транзистора должно быть больше нуля, а V _BC должно быть отрицательным. Таким образом, базовое напряжение должно быть меньше, чем на коллекторе, но больше, чем на эмиттере. Это также означает, что коллектор должен быть больше эмиттера.

На самом деле нам нужно ненулевое прямое падение напряжения (сокращенно V _th, V _γ или V _d) от базы к эмиттеру (V _BE), чтобы «включить» транзистор. Обычно это напряжение обычно составляет около 0,6 В.

Усиление в активном режиме

Активный режим — это самый мощный режим транзистора, потому что он превращает устройство в усилитель . Ток, идущий на вывод базы, усиливает ток, идущий в коллектор и выходящий из эмиттера.

Наше сокращенное обозначение для усиление (коэффициент усиления) транзистора — β (вы также можете увидеть его как β _F или h _FE ). β линейно связывает ток коллектора ( I _C ) с базовым током ( I _B ):

Фактическое значение β зависит от транзистора. Обычно это около 100 , но может варьироваться от 50 до 200 … даже 2000, в зависимости от того, какой транзистор вы используете и сколько тока проходит через него.Если, например, у вашего транзистора β = 100, это будет означать, что входной ток в 1 мА на базу может производить ток 100 мА через коллектор.

Модель с активным режимом. V _BE = V _th и I _C = βI _B.

Что насчет тока эмиттера, I _E? В активном режиме токи коллектора и базы идут в устройства, а выходит I _E. Чтобы связать ток эмиттера с током коллектора, у нас есть другое постоянное значение: α .α — коэффициент усиления по току общей базы, он связывает эти токи как таковые:

α обычно очень близко к 1. Это означает, что I _C очень близко, но меньше I _E в активном режиме.

Вы можете использовать β для вычисления α или наоборот:

Если, например, β равно 100, это означает, что α равно 0,99. Так, если я _C, например, 100 мА, то я _E равен 101 мА.

Реверс Активный

Так же, как насыщение противоположно отсечке, обратный активный режим противоположен активному режиму.Транзистор в обратном активном режиме проводит, даже усиливает, но ток течет в обратном направлении, от эмиттера к коллектору. Обратной стороной активного режима является то, что β (β _R в данном случае) на намного меньше на .

Чтобы перевести транзистор в обратный активный режим, напряжение на эмиттере должно быть больше, чем на базе, которая должна быть больше, чем на коллекторе (V _BE <0 и V _BC> 0).

Обратный активный режим обычно не является состоянием, в котором вы хотите управлять транзистором.Приятно знать, что он есть, но он редко превращается в приложение.

Относительно PNP

После всего, о чем мы говорили на этой странице, мы все еще покрыли только половину спектра BJT. А как насчет транзисторов PNP? Работа PNP очень похожа на работу NPN — у них те же четыре режима, но все изменилось. Чтобы узнать, в каком режиме находится PNP-транзистор, поменяйте местами все знаки <и>.

Например, чтобы перевести PNP в режим насыщения, V _C и V _E должны быть выше, чем V _B.Вы опускаете базу ниже, чтобы включить PNP, и поднимаете ее выше, чем коллектор и эмиттер, чтобы выключить его. И, чтобы перевести PNP в активный режим, напряжение V _E должно быть выше, чем напряжение V _B, которое должно быть выше, чем V _C.

Итого:

Соотношение напряжений	Режим NPN	Режим PNP
V _E B C	Активный	Обратный
V _E B > V _C	Насыщенность	Отсечка
V _E> V _B C	Отсечка	Насыщенность
V _E> V _B> V _C	Задний ход	Активный

Другой противоположной характеристикой NPN и PNP является направление тока.В активном режиме и режиме насыщения ток в PNP протекает от эмиттера к коллектору . Это означает, что эмиттер обычно должен иметь более высокое напряжение, чем коллектор.

Если вы перегорели концептуальными вещами, перейдите к следующему разделу. Лучший способ узнать, как работает транзистор, — это изучить его в реальных схемах. Давайте посмотрим на некоторые приложения!

← Предыдущая страница
Расширение аналогии с водой .

Понятие и определение коэффициента усиления транзистора

Формулы для расчета коэффициента усиления транзистора

Факторы, влияющие на коэффициент усиления транзистора

Измерение коэффициента усиления транзистора

Типичные значения коэффициента усиления для разных типов транзисторов

Особенности коэффициента усиления в разных схемах включения транзистора

Связь коэффициента усиления с другими параметрами транзистора

Стабилизация коэффициента усиления транзистора

Применение коэффициента усиления транзистора в электронных схемах

Коэффициент усиления транзистора

Определение и формула коэффициента усиления транзистора

Единицы измерения коэффициента усиления транзистора

Примеры решения задач

11) Коэффициент усиления транзистора

Коэффициент усиления транзистора по току

Коэффициент усиления транзистора по напряжению

Коэффициент усиления триода по мощности

12) Коэффициент усиления триода по мощности

Коэффициент — усиление — транзистор

Коэффициент — усиление — транзистор

КАК ПОДОБРАТЬ ТРАНЗИСТОР ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ | Дмитрий Компанец

Электронные полупроводниковые приборы, страница 27

Транзистор коэффициент усиления — Справочник химика 21

%d0%ba%d0%be%d1%8d%d1%84%d1%84%d0%b8%d1%86%d0%b8%d0%b5%d0%bd%d1%82%20%d1%83%d1%81%d0%b8%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d1%8f%20%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d0%b7%d0%b8%d1%81%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b0 — с русского на все языки

NPN-транзисторам — Биполярный NPN-транзистор

Конфигурация биполярного NPN-транзистора

Взаимосвязь α и β в NPN-транзисторе

Пример транзистора NPN No1

Пример транзистора NPN No2

Конфигурация общего эмиттера.

Схема одноступенчатого усилителя с общим эмиттером

Кривые выходных характеристик типичного биполярного транзистора

hFE hfe & Beta »Электроника

Коэффициент усиления по току — одна из важных характеристик биполярного транзистора — часто встречаются три цифры: Beta β, h

Коэффициент усиления транзистора и бета, β

Транзистор h

Коэффициент усиления постоянного и малосигнального транзистора

Суммарное усиление транзистора

Примечание

Изменение текущего прироста

Технические характеристики коэффициента усиления по току

Общий эмиттер »Электроника

Теория усиления транзисторов с выводами для усиления транзисторов, начиная с принципов Кирхгофа, примененных к конфигурации транзисторов с общим эмиттером.

Отвод усиления транзистора

Теория усиления большого и малого сигналов

Коэффициент усиления по току транзистора с общим эмиттером, класс 12, физика CBSE

Что такое коэффициент усиления по току и коэффициент усиления по напряжению? Пример

Определение усиления

Что такое текущий прирост?

Что такое коэффициент усиления по напряжению?

Что такое усиление мощности?

Что такое единица усиления?

Как мне проверить биполярный транзистор на усиление тока слабого сигнала на моем измерителе кривой?

Транзисторов — учимся.sparkfun.com

Режимы работы

Режим насыщенности

Режим отсечки

Активный режим

Усиление в активном режиме

Реверс Активный

Относительно PNP

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ