Кт818 характеристики транзистора. КТ818 и КТ819: характеристики и применение биполярных транзисторов — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Каковы основные характеристики транзисторов КТ818 и КТ819. Как выбрать подходящий транзистор для конкретной схемы. Какие схемы включения транзисторов наиболее распространены. Как обеспечить температурную стабилизацию транзисторных каскадов.

Содержание

Основные характеристики транзисторов КТ818 и КТ819

КТ818 и КТ819 — это кремниевые биполярные транзисторы средней и большой мощности. Основные характеристики:

КТ818 — структура p-n-p, КТ819 — структура n-p-n
Максимальный ток коллектора: 10-15 А
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер: 40-80 В
Мощность рассеивания: 60-100 Вт
Коэффициент усиления по току: 10-50
Граничная частота усиления: 1-3 МГц

Эти транзисторы широко применяются в выходных каскадах усилителей низкой частоты, импульсных источниках питания, регуляторах и других силовых схемах.

Выбор транзистора для конкретной схемы

При выборе транзистора для схемы необходимо учитывать следующие параметры:

Структуру (p-n-p или n-p-n) в зависимости от полярности питания

Максимально допустимые токи и напряжения с запасом 20-30%
Мощность рассеивания с учетом необходимого теплоотвода
Коэффициент усиления по току для обеспечения требуемого усиления
Граничную частоту для работы на нужных частотах

Например, для выходного каскада усилителя мощности звуковой частоты подойдет комплементарная пара КТ818/КТ819 с током до 10 А и напряжением до 60 В.

Основные схемы включения транзисторов

Наиболее распространены три схемы включения биполярных транзисторов:

Схема с общим эмиттером (ОЭ)

Это самая распространенная схема, обеспечивающая усиление как по току, так и по напряжению. Коэффициент усиления по напряжению может достигать нескольких сотен.

Схема с общим коллектором (ОК)

Эта схема обеспечивает усиление только по току. Она используется как эмиттерный повторитель для согласования высокоомного выхода с низкоомной нагрузкой.

Схема с общей базой (ОБ)

Применяется реже других. Обеспечивает усиление по напряжению, но ослабляет ток. Используется на высоких частотах.

Температурная стабилизация транзисторных каскадов

Для обеспечения стабильной работы транзисторных каскадов при изменении температуры применяют следующие методы:

Эмиттерная термостабилизация с помощью резистора в цепи эмиттера
Коллекторная термостабилизация путем подачи смещения с коллектора
Термокомпенсация с помощью терморезисторов или диодов
Применение транзисторов с низким температурным дрейфом параметров

Наиболее эффективна комбинация эмиттерной и коллекторной термостабилизации. Это позволяет значительно расширить рабочий температурный диапазон схемы.

Работа транзистора в ключевом режиме

В ключевом режиме транзистор работает только в двух состояниях:

Полностью открыт (насыщение) — минимальное сопротивление коллектор-эмиттер
Полностью закрыт (отсечка) — максимальное сопротивление коллектор-эмиттер

Такой режим используется в импульсных схемах, коммутаторах, логических элементах. Преимущества ключевого режима:

Минимальное тепловыделение на транзисторе
Высокий КПД
Простота расчета и настройки схемы

Для эффективной работы в ключевом режиме нужно обеспечить достаточный ток базы в открытом состоянии.

Особенности применения мощных транзисторов

При использовании мощных транзисторов, таких как КТ818 и КТ819, необходимо учитывать следующие моменты:

Обязательное применение теплоотвода достаточной площади
Использование теплопроводящих прокладок между корпусом и радиатором
Обеспечение надежного электрического контакта с выводами
Защита от перегрузок по току и напряжению
Учет снижения коэффициента усиления при больших токах

Правильный монтаж и охлаждение позволяют полностью реализовать возможности мощных транзисторов и обеспечить их надежную работу.

Применение транзисторов КТ818 и КТ819 в усилителях мощности

Транзисторы КТ818 и КТ819 часто используются в выходных каскадах усилителей низкой частоты. Типовая схема включения:

Двухтактный выходной каскад на комплементарной паре
Работа в режиме AB для уменьшения искажений
Эмиттерная термостабилизация
Защита от короткого замыкания в нагрузке
Цепи ограничения максимального тока

Такая схема позволяет получить выходную мощность до 100-150 Вт при хорошем качестве звучания. Для большей мощности транзисторы включают параллельно.

Электронная нагрузка на микросхеме LM358 и транзисторах КТ818

Зачастую с проблемой поиска нужной нагрузки сталкиваются те радиолюбители, которые изучают силовую электронику. Проверяя выходные характеристики того или иного блока питания, будь он самодельный или промышленный, необходима нагрузка с возможностью регулировки. Самым простым решением этой проблемы является использование учебных реостатов, ламп, мощных керамических резисторов, автомобильных ламп и нихромового нагревательного элемента. В этих случаях регулировка тока значительно ограничена (в случае с реостатом) или же вовсе невозможна.

В электронной нагрузке вся мощность выделяется на силовых элементах – транзисторах. Такой вариант можно сделать на любую мощность, и они гораздо универсальнее, чем обычный реостат. Профессиональные лабораторные электронные нагрузки стоят кучу денег.

Теперь давайте разберем схему, составные элементы которой я взял здесь и адаптировал под имеющиеся у меня детали.

Цепь защиты составлена из плавкого предохранителя FU1 и диода VD1. Нагрузка выполнена на четырех транзисторах КТ818. У них приемлемые характеристики по току и рассеиваемой мощности, а также они сравнительно дешевые и широко распространены. Управление VT5 на транзисторе КТ815, а стабилизация на операционном усилителе LM358. Амперметр, показывающий ток, проходящий через нагрузку, я установил отдельно. Поскольку если амперметром заменить резисторы R3 и R4, то будет теряться часть тока, который потечет через VT5 и показания будут занижены. А судя по тому, как нагреваются КТ815, ток через них протекает приличный. Я даже подумываю, что между эмиттером VT5 и землей надобно поставить еще одно сопротивление на 50…200 Ом.

Отдельно надо рассказать о цепи R10…R13. Так как регулировка происходит не линейно, необходимо брать одно переменное сопротивление в 200…220 кОм с логарифмической шкалой, либо ставить два переменных резистора, которые обеспечивают плавное регулирование во всем диапазоне. При чем R10 (200кОм) регулирует ток от 0 до 2.5А, а R11 (10 кОм) при выкрученном в ноль R10 регулирует ток от 2.5 до 8 А. Верхний предел тока устанавливается резистором R13. При настройке будьте осторожны, если напряжение питания случайно попадет на третью ногу операционного усилителя, КТ815 открывается полностью, что с большой вероятностью приведет к выходу из строя всех силовых транзисторов.

Казалось бы, при таких мощных транзисторах, которые выдерживают до 80 вольт и 10 А, суммарная мощность должна быть не менее 3 кВт. Но, так как мы делаем «кипятильник» и вся мощность источника уходит в тепло, то ограничение накладывается показателем рассеиваемой мощности транзисторов. По даташиту она всего лишь 60 Вт на один транзистор, а с учетом того, что теплопроводность между транзистором и радиатором не идеальна, то фактическая рассеиваемая мощность и того меньше. И поэтому чтобы хоть как-то улучшить теплоотвод я прикрутил транзисторы VT1…VT4 непосредственно к радиатору без прокладок на теплопроводную пасту. При этом мне пришлось сделать специальные накладки на радиатор, чтобы он не замыкал на корпус.

К сожалению, у меня не было возможности протестировать работу устройства во всем диапазоне напряжений. Но при 22V 5A нагрузка работает стабильно и не перегреваясь. Однако, как говорится, в бочке меда есть и ложка дегтя. Из-за недостаточной площади имевшегося у меня радиатора, при нагрузке более 130 ватт, через какое-то время (3…5 минут) транзисторы начинают перегреваться. Поэтому если будете собирать подобную схему, берите радиатор как можно большей площади и обеспечите ему надежное принудительное охлаждение в виде вентилятора.

Стоит особо подчеркнуть, что обязательно при наладке ставьте резистор R13 не менее 10 кОм. Потом по мере понимания, какой ток вам нужен, уменьшайте это сопротивление.

Транзистор кт819гм содержание драгметаллов — Мастерок

На чтение 1 мин Просмотров 125 Опубликовано 04.11.2020

Транзисторы КТ819 , 2Т819 и КТ818 , 2Т818 широко применяются в радиоаппаратуре в качестве ключевых элементов или выходных транзисторов в звуковоспроизводящих устройствах. Транзисторы достаточно дешевы и имеют сравнительно неплохие параметры что способствовало их широкому распространению в странах СНГ.

В статье представлены основные параметры и характеристики (даташиты) транзисторов КТ819 , 2Т819 и КТ818 , 2Т818. Для каждого транзистора представлена цоколевка при выполнении в пластмассовом и металлическом корпусе.

КТ819 , 2Т819 – кремниевый транзистор структуры n-p-n.

Рис. 1. Изображение транзистора КТ819 на принципиальных схемах.

Рис. 2. КТ819 (А. Г), 2Т819 (А2. В2) в пластиковом корпусе, внешний вид и цоколевка.

Рис. 3. КТ819 (АМ. ГМ), 2Т819 (А. В) в металлическом корпусе, внешний вид и цоколевка.

Основные технические характеристики транзисторов КТ819:

Предельные параметры	R_{Т п-к}, °C/Вт
I_{К, max}, А	I_{К и, max}, А	U_{КЭ0 гр}, В	U_{КБ0 max}, В	U_{ЭБ0 max}, В	P_{К max}, Вт	T_К, °C	T_{п max}, °C	T_{К max}, °C	h_21Э	U_КЭ (U_КБ), В	I_К (I_Э), А	U_{КЭ нас}, В	I_КБ0, мА	f_гр, МГц	К_ш, дБ	C_К, пФ	C_Э, пФ	t_вкл, мкс	t_выкл, мкс
КТ819А	10	15	25	5	60	25	125	100	15	(5)	5	2	1	3	1000	2,5	1,67
КТ819Б	10	15	40	5	60	25	125	100	20	(5)	5	2	1	3	1000	2,5	1,67
КТ819В	10	15	60	5	60	25	125	100	15	(5)	5	2	1	3	1000	2,5	1,67
КТ819Г	10	15	80	5	60	25	125	100	12	(5)	5	2	1	3	1000	2,5	1,67
КТ819АМ	15	20	25	5	100	25	125	100	15	5	5	2	1	3	1000	2,5	1
КТ819БМ	15	20	40	5	100	25	125	100	20	5	5	2	1	3	1000	2,5	1
КТ819ВМ	15	20	60	5	100	25	125	100	15	5	5	2	1	3	1000	2,5	1
КТ819ГМ	15	20	80	5	100	25	125	100	12	5	5	2	1	3	1000	2,5	1
2Т819А	15	20	80	100	5	100	25	150	125	20	(5)	5	1	3	1000	2,5	1,25
2Т819Б	15	20	60	80	5	100	25	150	125	20	(5)	5	1	3	1000	2,5	1,25
2Т819В	15	20	40	60	5	100	25	150	125	20	(5)	5	1	3	1000	2,5	1,25
2Т819А2	15	20	80	100	5	40	25	150	100	20	(5)	(5)	1	3	700	2000	1,2	3,13
2Т819Б2	15	20	60	80	5	40	25	150	100	20	(5)	(5)	1	3	700	2000	1,2	3,13
2Т819В2	15	20	40	60	5	40	25	150	100	20	(5)	(5)	1	3	700	2000	1,2	3,13

КТ818 , 2Т818 – кремниевый транзистор структуры p-n-p

Рис. 4. Изображение транзистора КТ818 на принципиальных схемах.

Рис. 5. КТ818(А. Г), 2Т818(А-2. В-2) в пластиковом корпусе, внешний вид и цоколевка.

Рис. 6. КТ818(АМ. ГМ), 2Т818(А. В) в металлическом корпусе, внешний вид и цоколевка.

Основные технические характеристики транзисторов КТ818:

Справочная информация по перечню и количеству содержания драгоценных металлов в изделии: Транзистор КТ819ГМ.

Данные взяты из открытых источников: документации к изделию, формуляров, технической литературы, нормативной документации.

Приводится точная масса содержания драгметаллов: золота, серебра, платины и металлов платиновой группы (МПГ) на единицу изделия в граммах.

Примечание : по справочнику: “Содержание драгоценных металлов в электротехнических изделиях, аппаратуре связи, контрольно-измерительных приборах, кабельной продукции, электронной и бытовой технике. Информационный справочник в шести частях. Часть 1. Изделия и элементы общепромышленного назначения. – 2-е изд., перераб. и доп. -М.: ООО “Связьоценка”, 2003″

Для удобства в таблице отсутствуют некоторые параметры. Развёрнутый список параметров каждого транзистора показан на странице с его описанием. Не стоит, также, забывать, что транзисторы 2Т8ххх являются аналогами транзисторов КТ8ххх, а отличаются тем, что имеют более жёсткую приёмку, однако параметры для обоих типов транзисторов аналогичны.

“>

Bipolar Transistor Switching Circuits

Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое может усиливать, преобразовывать и генерировать электрические сигналы. Первый действующий биполярный транзистор был изобретен в 1947 году. Материалом для его изготовления послужил германий. А уже в 1956 году родился кремниевый транзистор.

Биполярный транзистор использует два типа носителей заряда — электроны и дырки, поэтому такие транзисторы называются биполярными. Кроме биполярных существуют униполярные (полевые) транзисторы, в которых используется только один тип носителей — электроны или дырки. В этой статье речь пойдет о биполярных транзисторах.

Долгое время транзисторы были в основном германиевыми, и имели p-n-p структуру, что объяснялось возможностями технологий того времени. Но параметры германиевых транзисторов были нестабильны, самый большой их недостаток — низкая рабочая температура — не более 60..70 градусов Цельсия. При более высоких температурах транзисторы становились неуправляемыми, а затем и вовсе выходили из строя.

Со временем кремниевые транзисторы стали вытеснять германиевые аналоги. В настоящее время они в основном кремниевые, и используются, и это неудивительно. Ведь кремниевые транзисторы и диоды (практически всех типов) сохраняют работоспособность до 150…170 градусов. Кремниевые транзисторы также являются «начинкой» всех интегральных схем.

Транзисторы по праву считаются одним из великих открытий человечества. Придя на смену электронным лампам, они не просто заменили их, а совершили революцию в электронике, удивив и шокировав мир. Если бы не транзисторы, то многие современные устройства и устройства, такие привычные и близкие, просто не родились бы: представьте себе, например, мобильный телефон с электронными лампочками! Смотрите историю транзисторов для получения дополнительной информации. здесь.

Большинство кремниевых транзисторов имеют структуру n-p-n, что также объясняется технологией производства, хотя и существуют кремниевые транзисторы типа p-n-p, но они несколько меньше, чем структуры n-p-n. Такие транзисторы используются в составе комплементарных пар (транзисторы разной проводимости с одинаковыми электрическими параметрами). Например, КТ315 и КТ361, КТ815 и КТ814, а в выходных каскадах транзисторных УМЗЧ КТ819и КТ818. В импортных усилителях очень часто используется мощная комплиментарная пара 2SA1943 и 2SC5200.

Часто транзисторы структуры p-n-p называют транзисторами прямой проводимости, а структуры n-p-n — транзисторами обратной проводимости. Такое название почему-то почти не встречается в литературе, но в кругу радиоинженеров и радиолюбителей оно употребляется повсеместно, всем сразу понятно, о чем идет речь. На рис. 1 представлена схематическая структура транзисторов и их графические обозначения.

Рисунок 1.

Помимо различий в типе проводимости и материале, биполярные транзисторы классифицируются по мощности и рабочей частоте. Если мощность рассеяния на транзисторе не превышает 0,3 Вт, такой транзистор считается маломощным. При мощности 0,3…3 Вт транзистор называют транзистором средней мощности, а при мощности более 3 Вт — большой мощностью. Современные транзисторы способны рассеивать мощность в несколько десятков и даже сотен ватт.

Транзисторы неодинаково хорошо усиливают электрические сигналы: с увеличением частоты коэффициент усиления транзисторного каскада падает, а при определенной частоте и вовсе прекращается. Поэтому для работы в широком диапазоне частот выпускаются транзисторы с разными частотными характеристиками.

По рабочей частоте транзисторы делятся на низкочастотные, — рабочая частота не более 3 МГц, среднечастотные — 3. ..30 МГц, высокочастотные — свыше 30 МГц. рабочая частота превышает 300 МГц, то это транзисторы СВЧ.

Вообще в серьезных толстых справочниках более 100 различных параметров транзисторов, что тоже говорит об огромном количестве моделей. А количество современных транзисторов таково, что в полном объеме их уже нельзя разместить ни в одном справочнике. И модельный ряд постоянно растет, что позволяет решать практически все задачи, поставленные разработчиками.

Существует множество транзисторных схем (вспомните только количество хотя бы бытовой техники) для усиления и преобразования электрических сигналов, но, при всем многообразии, эти схемы состоят из отдельных каскадов, основу которых составляют транзисторы. Для достижения необходимого усиления сигнала необходимо использовать несколько последовательно соединенных каскадов усиления. Чтобы понять, как работают усилительные каскады, нужно лучше познакомиться со схемами включения транзисторов.

Один транзистор ничего не может усилить. Его усилительные свойства заключаются в том, что малые изменения входного сигнала (тока или напряжения) приводят к значительным изменениям напряжения или тока на выходе каскада за счет затрат энергии от внешнего источника. Именно это свойство широко используется в аналоговых схемах — усилителях, телевидении, радио, связи и т.д.

Для упрощения изложения здесь будем рассматривать схемы на транзисторах n-p-n структуры. Все, что будет сказано об этих транзисторах, в равной степени относится и к p-n-p транзисторам. Просто поменяйте полярность источников питания, электролитических конденсаторов и диодов, если они есть, чтобы получить рабочую схему.

Схемы включения транзисторов

Всего таких схем три: схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК) и схема с общей базой (ОБ). Все эти схемы показаны на рисунке 2.

Рисунок 2

Но прежде чем перейти к рассмотрению этих схем, следует ознакомиться с тем, как работает транзистор в ключевом режиме. Это знакомство должно облегчить понимание. работа транзистора в режиме усиления. Ключевую схему в определенном смысле можно рассматривать как разновидность схемы с МА.

Работа транзистора в ключевом режиме

Перед изучением работы транзистора в режиме усиления сигнала стоит вспомнить, что транзисторы часто используются в ключевом режиме.

Этот режим работы транзистора рассматривался давно. В августовском номере журнала «Радио» за 1959 г. была опубликована статья Г. Лаврова «Полупроводниковый триод в ключевом режиме». Автор статьи предложил регулировать скорость коллекторного двигателя изменением длительности импульсов в обмотке управления (ОС). Сейчас этот метод регулирования называется ШИМ и используется достаточно часто. Схема из журнала того времени показана на рис. 3.

Рисунок 3

Но ключевой режим используется не только в ШИМ-системах. Часто транзистор просто что-то включает и выключает.

В этом случае реле можно использовать как нагрузку: дали сигнал на вход — реле включилось, нет — сигнал реле выключилось. Вместо реле в ключевом режиме часто используются лампочки. Обычно это делается для индикации: свет либо включен, либо выключен. Схема такого ключевого каскада показана на рисунке 4. Ключевые каскады также используются для работы со светодиодами или оптронами.

Рисунок 4

На рисунке каскад управляется обычным контактом, хотя может быть и цифровая микросхема или микроконтроллер. Автомобильная лампочка, эта используется для подсветки приборной панели в «Жигулях». Следует отметить, что для управления используется 5В, а коммутируемое коллекторное напряжение составляет 12В.

В этом нет ничего странного, так как в этой схеме напряжения не играют никакой роли, важны только токи. Поэтому лампочка может быть хоть на 220В, если транзистор рассчитан на работу при таких напряжениях. Напряжение коллекторного источника также должно соответствовать рабочему напряжению нагрузки. С помощью таких каскадов нагрузка подключается к цифровым микросхемам или микроконтроллерам.

В этой схеме ток базы управляет током коллектора, который за счет энергии источника питания в несколько десятков и даже сотен раз (в зависимости от нагрузки коллектора) превышает ток базы. Легко видеть, что происходит усиление тока. Когда транзистор находится в ключевом режиме, для расчета каскада обычно используют величину, называемую в справочниках коэффициентом усиления по току в режиме большого сигнала — в справочниках он обозначается буквой β. Это отношение тока коллектора, определяемого нагрузкой, к минимально возможному току базы. В виде математической формулы это выглядит так: β = Iк/Iб.

Для большинства современных транзисторов коэффициент β довольно велик, как правило, от 50 и выше, поэтому при расчете ключевого каскада его можно принять всего за 10. Даже если ток базы окажется больше чем расчетный, транзистор от этого больше не откроется, то это тоже режим ключа.

Чтобы зажечь лампочку, показанную на рисунке 3, Ib = Ik / β = 100 мА / 10 = 10 мА, это не менее. При управляющем напряжении 5 В на базовом резисторе RB за вычетом падения напряжения на участке ВЕ останется 5 В — 0,6 В = 4,4 В. Сопротивление базового резистора: 4,4В/10мА = 440 Ом. Резистор сопротивлением 430 Ом выбирается из стандартного ряда. Напряжение 0,6 В — это напряжение на переходе В — Е, и его нельзя забывать при расчетах!

Для того чтобы база транзистора не «висела в воздухе» при размыкании управляющего контакта, переход В – Е обычно шунтируется резистором Rбэ, надежно закрывающим транзистор. Этот резистор не следует забывать, хотя его почему-то нет, что может привести к ложному срабатыванию каскада от помех. Собственно, об этом резисторе знали все, но почему-то забыли, и в очередной раз наступили на «грабли».

Номинал этого резистора должен быть таким, чтобы при размыкании контакта напряжение на базе не оказывалось меньше 0,6В, иначе каскад будет неуправляемым, как если бы участок В – Е просто замкнули накоротко . На практике резистор RBe устанавливается на значение примерно в десять раз больше, чем RB. Но даже при значении Rb 10К схема будет работать достаточно надежно: потенциалы базы и эмиттера будут равны, что приведет к закрытию транзистора.

Такой ключевой каскад, если он исправен, может включить лампочку в полный накал, либо совсем выключить. При этом транзистор может быть полностью открыт (состояние насыщения) или полностью закрыт (состояние отсечки). Сразу, конечно, напрашивается вывод, что между этими «пограничными» состояниями есть такое, когда лампочка светит полностью. В этом случае транзистор наполовину открыт или наполовину закрыт? Это как в задаче наполнить стакан: оптимист видит стакан наполовину полным, а пессимист считает его наполовину пустым. Такой режим работы транзистора называется усилительным или линейным.

Работа транзистора в режиме усиления сигнала

Практически вся современная электронная техника состоит из микросхем, в которых «спрятаны» транзисторы. Просто выберите режим работы операционного усилителя, чтобы получить желаемое усиление или полосу пропускания. Но, несмотря на это, часто применяются каскады на дискретных («разболтанных») транзисторах, а потому понимание работы усилительного каскада просто необходимо.

Наиболее распространенным включением транзистора по сравнению с ОК и ОБ является схема с общим эмиттером (ОЭ). Причиной такой распространенности является, прежде всего, высокий коэффициент усиления по напряжению и току. Наибольший коэффициент усиления каскада ОЭ достигается при падении половины напряжения источника питания Эпит/2 на коллекторной нагрузке. Соответственно вторая половина приходится на КЭ секцию транзистора. Это достигается настройкой каскада, о которой будет рассказано ниже. Этот режим усиления называется классом A.

При включении транзистора с ОЭ выходной сигнал на коллекторе находится в противофазе с входным. В качестве недостатков можно отметить малый входной импеданс ОЭ (не более нескольких сотен Ом), а выходной — в пределах десятков кОм.

Если в ключевом режиме транзистор характеризуется коэффициентом усиления по току в режиме большого сигнала β, то в режиме усиления используется «коэффициент усиления по току в режиме малого сигнала», обозначаемый в справочниках h31e. Это обозначение произошло от представления транзистора в виде четырехвыводного устройства. Буква «е» указывает на то, что измерения производились при включенном транзисторе с общим эмиттером.

Коэффициент h31e, как правило, несколько больше β, хотя в расчетах в первом приближении можно его использовать. Во всяком случае, разброс параметров β и h31e настолько велик даже для одного типа транзистора, что расчеты носят приблизительный характер. После таких расчетов, как правило, требуется настройка схемы.

Коэффициент усиления транзистора зависит от толщины базы, поэтому изменить его нельзя. Отсюда и большой разброс коэффициента усиления транзисторов взятых даже из одной коробки (читай одной партии). У маломощных транзисторов этот коэффициент колеблется в пределах 100…1000, а у мощных 5…200. Чем тоньше база, тем выше коэффициент.

Простейшая схема включения ОЭ транзистора показана на рисунке 5. Это всего лишь небольшой кусочек с рисунка 2, показанного во второй части статьи. Эта схема называется цепью с фиксированным базовым током.

Рисунок 5

Схема предельно проста. Входной сигнал поступает на базу транзистора через разделительный конденсатор С1, и, усиливаясь, снимается с коллектора транзистора через конденсатор С2. Назначение конденсаторов — защитить входные цепи от постоянной составляющей входного сигнала (вспомним только угольный или электретный микрофон) и обеспечить необходимую полосу пропускания каскада.

Резистор R2 является коллекторной нагрузкой каскада, а R1 обеспечивает постоянное смещение на базу. С помощью этого резистора пытаются сделать коллекторное напряжение Эпит/2. Это состояние называется рабочей точкой транзистора, в этом случае коэффициент усиления каскада максимален.

Ориентировочно сопротивление резистора R1 можно определить по простой формуле R1 ≈ R2*h31э/1,5…1,8. Коэффициент 1,5…1,8 подставляется в зависимости от напряжения питания: при низком напряжении (не более 9В), значение коэффициента не более 1,5, а начиная с 50В приближается к 1,8…2,0. Но, действительно, формула настолько приблизительна, что чаще всего приходится подбирать резистор R1, иначе не получится нужное значение Эпит/2 на коллекторе.

Коллекторный резистор R2 ставится как условие задачи, так как от его величины зависит коллекторный ток и усиление каскада в целом: чем больше сопротивление резистора R2, тем выше коэффициент усиления. Но с этим резистором нужно быть осторожным, ток коллектора должен быть меньше максимально допустимого для данного типа транзистора.

Схема очень проста, но эта простота придает ей отрицательные свойства, и за эту простоту приходится платить. Во-первых, усиление каскада зависит от конкретного экземпляра транзистора: заменил транзистор при ремонте, — снова подобрать смещение, вывести в рабочую точку.

Во-вторых, от температуры окружающей среды, — с повышением температуры увеличивается обратный ток коллектора Ico, что приводит к увеличению тока коллектора. А где же тогда половина питающего напряжения на коллекторе Эпит/2, такая же рабочая точка? В результате транзистор еще больше нагревается, после чего выходит из строя. Чтобы избавиться от этой зависимости или хотя бы минимизировать ее, в транзисторный каскад вводят дополнительные элементы отрицательной обратной связи — ООС.

На рис. 6 показана схема с фиксированным напряжением смещения.

Рисунок 6

Казалось бы, делитель напряжения Rb-k, Rb-e обеспечит требуемое начальное смещение каскада, но на самом деле такой каскад имеет все недостатки схемы фиксированного тока. Таким образом, показанная схема является лишь вариантом схемы фиксированного тока, изображенной на рисунке 5.

Схемы с термостабилизацией

Несколько лучше обстоит дело в случае применения схем, представленных на рисунке 7.

Рисунок 7

В коллекторно-стабилизированной схеме резистор смещения R1 подключен не к источнику питания, а к коллектору транзистора. При этом при повышении температуры обратный ток увеличивается, транзистор открывается сильнее, напряжение на коллекторе уменьшается. Это уменьшение приводит к уменьшению напряжения смещения, подаваемого на базу через R1. Транзистор начинает закрываться, ток коллектора снижается до допустимого значения, положение рабочей точки восстанавливается.

Очевидно, что такая мера стабилизации приводит к некоторому снижению усиления каскада, но это не имеет значения. Недостающее усиление обычно добавляют за счет увеличения числа каскадов усиления. Но такая система защиты окружающей среды позволяет значительно расширить диапазон рабочих температур каскада.

Схема каскада с эмиттерной стабилизацией несколько сложнее. Усилительные свойства таких каскадов остаются неизменными в еще более широком диапазоне температур, чем в коллекторно-стабилизированной схеме. И еще одно неоспоримое преимущество — при замене транзистора не придется заново выбирать режимы работы каскада.

Эмиттерный резистор R4, обеспечивающий стабилизацию температуры, также снижает коэффициент усиления каскада. Это для постоянного тока. Чтобы исключить влияние резистора R4 на усиление переменного тока, резистор R4 шунтирован конденсатором Се, который для переменного тока имеет незначительное сопротивление. Его значение определяется частотным диапазоном усилителя. Если эти частоты лежат в звуковом диапазоне, то емкость конденсатора может быть от единиц до десятков и даже сотен микрофарад. Для радиочастот это уже сотые или тысячные доли, но в некоторых случаях схема прекрасно работает и без этого конденсатора.

Чтобы лучше понять, как работает эмиттерная стабилизация, нужно рассмотреть схему включения транзистора с общим коллектором ОК.

Схема с общим коллектором (ОК) показана на рисунке 8. Эта схема является срезом рисунка 2, из второй части статьи, где показаны все три схемы включения транзисторов.

Рисунок 8

Каскад нагружен эмиттерным резистором R2, входной сигнал подается через конденсатор С1, а выходной снимается через конденсатор С2. Тут можно спросить, а почему эта схема называется ОК? Действительно, если вспомнить схему ОЭ, то там хорошо видно, что эмиттер подключен к общему проводу схемы, относительно которого подается входной сигнал и снимается выходной.

В схеме ОК коллектор просто подключается к источнику питания, и на первый взгляд кажется, что он не имеет никакого отношения к входному и выходному сигналу. Но на самом деле источник ЭДС (аккумулятор питания) имеет очень маленькое внутреннее сопротивление, для сигнала это практически одна точка, один и тот же контакт.

Более подробно работу схемы ОК можно увидеть на рисунке 9.

Рисунок 9

Известно, что для кремниевых транзисторов напряжение перехода bi-e находится в пределах 0,5. ..0,7 V, так что можно взять в среднем 0,6 В, если не ставить целью проводить расчеты с точностью до десятых долей процента. Поэтому, как видно на рисунке 9, выходное напряжение всегда будет меньше входного напряжения на величину Uб-э, а именно те самые 0,6В. В отличие от ОЭ схемы, эта схема не инвертирует входной сигнал, а просто повторяет его, и даже уменьшает на 0,6В. Эта схема также называется эмиттерным повторителем. Зачем нужна такая схема, в чем ее польза?

Цепь ОК усиливает сигнал тока в h31e раз, что свидетельствует о том, что входное сопротивление схемы в h31e раз больше, чем сопротивление эмиттерной цепи. Другими словами, не опасаясь спалить транзистор, можно подавать напряжение прямо на базу (без ограничительного резистора). Просто возьмите базовый контакт и подключите его к шине питания +U.

Высокий входной импеданс позволяет подключить источник входного сигнала с высоким импедансом (комплексный импеданс), например, пьезоэлектрический звукосниматель. Если такой звукосниматель подключить к каскаду по схеме ОЭ, то низкое входное сопротивление этого каскада просто «посадит» сигнал звукоснимателя — «радио не заиграет».

Отличительной особенностью схемы ОК является то, что ее коллекторный ток Iк зависит только от сопротивления нагрузки и напряжения источника входного сигнала. При этом параметры транзистора вообще не играют никакой роли. Про такие схемы говорят, что они охвачены стопроцентной обратной связью по напряжению.

Как показано на рисунке 9, ток в эмиттерной нагрузке (он же эмиттерный ток) In = Ik + Ib. Учитывая, что ток базы Ib пренебрежимо мал по сравнению с током коллектора Ik, можно считать, что ток нагрузки равен току коллектора Iн = Iк. Ток в нагрузке составит (Uвх — Uбэ)/Rн. При этом будем считать, что Ube известно и всегда равно 0,6В.

Отсюда следует, что ток коллектора Iк = (Uвх — Uбэ)/Rн зависит только от входного напряжения и сопротивления нагрузки. Сопротивление нагрузки можно менять в широких пределах, однако особо усердствовать не нужно. Ведь если вместо Rн поставить гвоздь — сотый, то ни один транзистор не выдержит!

Схема OK позволяет довольно легко измерить статический коэффициент передачи тока h31e. Как это сделать, показано на рисунке 10.

Рисунок 10

Сначала измерьте ток нагрузки, как показано на рисунке 10a. При этом базу транзистора никуда подключать не нужно, как показано на рисунке. После этого измеряется базовый ток в соответствии с рисунком 10б. Измерения следует в обоих случаях проводить в одних и тех же величинах: либо в амперах, либо в миллиамперах. Напряжение источника питания и нагрузка должны оставаться неизменными в обоих измерениях. Чтобы узнать статический коэффициент передачи тока, достаточно ток нагрузки разделить на ток базы: h31e ≈ In/IB.

Следует отметить, что при увеличении тока нагрузки h31e несколько уменьшается, а при увеличении напряжения питания увеличивается. Эмиттерные повторители часто строят по двухтактной схеме с использованием комплементарных пар транзисторов, что позволяет увеличить выходную мощность устройства. Такой эмиттерный повторитель показан на рисунке 11.

Рисунок 11.

Рисунок 12.

Включение транзисторов по схеме с общей базой ОВ

Такая схема обеспечивает только усиление по напряжению, но имеет лучшие частотные характеристики по сравнению со схемой ОЭ: те же транзисторы могут работать на более высоких частотах. Основное применение схемы OB — антенные усилители УВЧ. Схема антенного усилителя показана на рисунке 12.

Electronics Projects — Страница 114 — Electronics Projects Circuits

Elektronic

Electronics Projects

gevv | 28.08.2010

Схема управления на основе программного обеспечения микроконтроллера PIC16F88, подготовленного механическими частями CCS-C, используемыми в проекте, объяснение формул и другие сопутствующие темы (английский) В программном обеспечении также есть исходные модели CCS и MATLAB. КОНСТРУКЦИЯ СЕНСОРНОГО ЗОНДА ДЛЯ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Координатно-измерительные машины (КИМ) были…