Схема включения транзистора с общей базой. Схемы включения транзисторов: общая база, общий эмиттер, общий коллектор — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие существуют основные схемы включения транзисторов. Чем отличаются схемы с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Каковы особенности и области применения каждой схемы включения транзисторов.

Содержание

Основные схемы включения биполярных транзисторов

Существует три основные схемы включения биполярных транзисторов:

С общей базой (ОБ)
С общим эмиттером (ОЭ)
С общим коллектором (ОК)

Название схемы определяется тем, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей. Каждая схема имеет свои особенности и области применения.

Схема включения транзистора с общей базой

В схеме с общей базой:

Входной сигнал подается между эмиттером и базой
Выходной сигнал снимается между коллектором и базой
База является общим электродом для входа и выхода

Особенности схемы ОБ:

Низкое входное сопротивление (десятки Ом)
Высокое выходное сопротивление (сотни кОм)
Коэффициент усиления по току меньше 1

Высокий коэффициент усиления по напряжению
Отсутствие фазового сдвига между входным и выходным сигналами

Применяется в основном в усилителях высоких и сверхвысоких частот.

Схема включения транзистора с общим эмиттером

В схеме с общим эмиттером:

Входной сигнал подается между базой и эмиттером
Выходной сигнал снимается между коллектором и эмиттером
Эмиттер является общим электродом

Особенности схемы ОЭ:

Среднее входное сопротивление (единицы кОм)
Среднее выходное сопротивление (единицы кОм)
Высокий коэффициент усиления по току (20-200)
Высокий коэффициент усиления по напряжению
Инвертирование фазы сигнала на 180°

Это наиболее распространенная схема включения транзисторов, применяемая в большинстве усилителей.

Схема включения транзистора с общим коллектором

В схеме с общим коллектором:

Входной сигнал подается между базой и коллектором
Выходной сигнал снимается между эмиттером и коллектором
Коллектор является общим электродом

Особенности схемы ОК:

Высокое входное сопротивление (сотни кОм)
Низкое выходное сопротивление (десятки Ом)
Коэффициент усиления по напряжению близок к 1
Высокий коэффициент усиления по току
Отсутствие фазового сдвига между входом и выходом

Применяется в основном как согласующий каскад, также называется эмиттерным повторителем.

Сравнительная характеристика схем включения транзисторов

Основные параметры трех схем включения транзисторов можно сравнить в таблице:

Параметр	ОБ	ОЭ	ОК
Входное сопротивление	Низкое	Среднее	Высокое
Выходное сопротивление	Высокое	Среднее	Низкое
Усиление по току	<1	20-200	20-200
Усиление по напряжению	Высокое	Высокое	~1
Фазовый сдвиг	0°	180°	0°

Области применения различных схем включения транзисторов

Каждая схема имеет свои преимущества и недостатки, определяющие области их применения:

Схема ОБ используется в усилителях высоких и сверхвысоких частот благодаря высокому усилению напряжения и отсутствию фазового сдвига
Схема ОЭ является наиболее универсальной и применяется в большинстве усилительных каскадов благодаря высокому усилению тока и напряжения
Схема ОК (эмиттерный повторитель) используется в качестве согласующих и буферных каскадов из-за высокого входного и низкого выходного сопротивления

Как выбрать оптимальную схему включения транзистора?

При выборе схемы включения транзистора следует учитывать следующие факторы:

Требуемые коэффициенты усиления по току и напряжению
Входное и выходное сопротивление каскада
Необходимость инвертирования фазы сигнала
Диапазон рабочих частот
Требования к стабильности режима работы

Правильный выбор схемы включения позволяет оптимизировать параметры усилительного каскада под конкретную задачу.

Особенности реализации схем включения транзисторов

При практической реализации схем включения транзисторов необходимо учитывать следующие моменты:

Выбор рабочей точки и элементов схемы смещения
Температурная стабилизация режима работы
Развязка каскадов по постоянному току
Частотная коррекция в области высоких частот

Применение цепей обратной связи для стабилизации параметров

Правильный учет этих факторов позволяет реализовать усилительные каскады с оптимальными характеристиками.

Заключение

Таким образом, каждая из трех схем включения транзисторов имеет свои особенности и области применения. Схема с общим эмиттером является наиболее универсальной, схема с общей базой применяется на высоких частотах, а схема с общим коллектором — для согласования. Правильный выбор схемы включения позволяет оптимизировать параметры усилительных каскадов под конкретные задачи.

Схемы включения транзистора: общая база, коллектор, эмиттер

Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов (которые при расчетах обычно считают синусоидальными), при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением.

Во входной цепи, кроме источника постоянного напряжения, необходимого для обеспечения активного режима работы, также используют источник входного переменного напряжения. Изобразим три характерные схемы включения транзистора.

Схема с общей базой (ОБ)

(рис. 1.78). Если сопротивление нагрузки достаточно велико, то амплитуда переменной составляющей напряжения uвых значительно больше амплитуды напряжения uвх. Учитывая, что i_выx ~ i_вx, можно утверждать, что схема не обеспечивает усиления тока, но усиливает напряжение. Входной ток такой схемы достаточно большой, а соответствующее входное сопротивление малое.

Схема с общим эмиттером (ОЭ)

(рис. 1.79).

Так как i_выx >> i_вx, а при достаточно большом сопротивлении R_н амплитуда переменной составляющей напряжения u выхзначительно больше амплитуды напряжения uвх , следовательно, схема обеспечивает усиление и тока, и напряжения.

Входной ток схемы достаточно мал, поэтому входное сопротивление больше, чем у схемы с общей базой.

Схема с общим коллектором (ОК)

(рис. 1.80).

При определении переменных составляющих токов и напряжений источники постоянного напряжения u1и u2 заменяют закоротками (закорачивают). После этого к коллектору оказываются подключенными и источник входного напряжения uвх, и сопротивление нагрузки. Отсюда и название — схема с общим коллектором.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Само напряжение uбэи особенно переменная составляющая этого напряжения достаточно малы, поэтому амплитуда переменной составляющей напряжения uвх примерно равна амплитуде переменной составляющей напряжения uвых. В соответствии с этим усилительные каскады, в которых транзисторы включены по схеме с общим коллектором, называют эмиттерными повторителями.

Учитывая также, что i_вх<< i_вых, отмечают, что схема усиливает ток, но не усиливает напряжение.

Схема отличается повышенным входным сопротивлением, так как при увеличении входного напряжения увеличению входного тока препятствует увеличение как напряжения uбэ, так и напряжения uвых. На практике наиболее часто используется схема с общим эмиттером.

4,5,6. Схема включения транзистора с общей базой и её коэффициенты.

При рассмотрении усилительных свойств переменных сигналов транзисторов схемы их включения можно рассматривать без источников питания, поскольку в сравнении с другими сопротивления источников оказываются весьма малыми.

Включение транзистора возможно по трём схемам: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схему усилительной ячейки на транзисторе с общей базой можно применять на высоких частотах, однако она имеет коэффициент усиления по току меньше 1 и малое входное сопротивление.

Коэффициент усиления по току:

K_i_б=i_вх/i_вых=i_k/i_э=α<1

U_вых

оэффициент усиления по напряжению:

K_U_б=U_вых/i_вх=i_k

R_H_б/i_эR_вхб=α R_H/R_вх>1

коэффициент усиления по мощности:

K_P_б=K_iK_U=α² R_H_б/R_вхб>1

Здесь R_нб – сопротивление нагрузочного резистора

в схеме с общей базой; R_вхб – входное сопротивление усилительного каскада.

Как выводить формулы:

Общие формулы, независимые от схемы включения транзистора:

— коэффициент усилительного каскада по току K_i

=i_вых/i_вх

— коэффициент усиления по напряжению K_U=U_вых/U_вхi, u –

— коэффициент усиления по мощности K_P=K_i∙K_Uмгновенные значения

— входное сопротивление каскада R_вх=U_вх/i_вх

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается база. Эмиттерная цепь – входная, а коллекторная – выходная.

Отсюда K_i_б=i_вых/i_вх=i_k/i_э=α , где

i_k – ток коллектора, i_э – ток эмиттера.

Соотношение между токами эмиттера, коллектора и базы для схемы с общей базой: i_э=i_k+i_б, где i_б – ток базы.

Входящее в выражение для коэффициента усиления по напряжению входное сопротивление для этой схемы оказывается равным R_вхб=U_эб/i_э=R_эб. Это сопротивление открытого p—n-перехода. R_эб~ 10-100 Ом.

В усилителях на транзисторах сопротивление коллекторного перехода R_H>> сопротивления слоя базы R

б>> сопротивления эмиттерного перехода R_э. Поэтому K_U>1.

В соответствии с условными положительными направлениями напряжений нетрудно установить, что сигналы на входе и на выходе схемы с общей базой совпадают по фазе.

7,8,9. Схема включения транзистора с общим эмиттером и её коэффициенты.

Наиболее часто используют схему с общим эмиттером, с помощью которой возможно осуществить усиление по току, по напряжению и наибольшее по сравнению с другими схемам усиление по мощности. У схемы ОЭ малое входное сопротивление, порядка сотен Ом.

Во многих справочниках по транзисторам даётся коэффициент усиления по току для схемы ОЭ: β=i_k/i_б. β~10-100.

Связь β c α можно выразить из системы: α=

i_k/i_э β=α/(1-α),

i_э=i_k+i_б или α=β/(1+ β)

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается эмиттер. Цепь базы – входная, а коллекторная цепь– выходная.

Тогда коэффициент усиления по току K_i_э=i_k/i_б=β=α/(1-α).

Так какα~0.91-0.99, коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером оказывается больше 1 эта схема может быть использована для усиления тока.

Выражение для коэффициента усиления по напряжению для этой схемы:

K_u_э=U_вых/U_вх=i_kR_H_э/(i_бR_вхэ)=β R_H_э/R_вхэ.

Входное сопротивление в этой схеме: R_вхэ=U_вх/i_вх=U_эб/i_б

Выразим ток базы через ток эмиттера: i_б=i_э(1-α)

Подставим в выражение для входного сопротивления: R_вхэ= U_эб/i_э(1-α)=R_эб/(1-α)=R_эб(1+ β)

Тогда K_U_э=βR_H_э/(1+ β)R_эб=α R_H_э/ R_эб.

СопротивлениеR_эб открытого перехода обычно << нагрузочного сопротивления R_H_э, поэтому K_U_э>1 схема ОЭ может быть использована и для усиления напряжения.

Коэффициент усиления по мощности:

K_p_э=K_i_эK_U_э=β²R_H_э/(1+ β)R_Эб=α² R_H_э/(1-α)R_Эб.

Если проанализировать это выражение, то можно доказать, что схема ОЭ может быть использована и для усиления мощности.

При этом в соответствии с условным положительным направлением напряжение в схеме ОЭ входной и выходной сигналы находятся в противофазе, то есть сдвинуты относительно друг друга на угол, равный 180⁰.

4.1.3. Схемы включения транзисторов | Электротехника

При использовании транзистора, имеющего три электрода, один из электродов оказывается общим для входной и выходной цепей. Все напряжения в схеме измеряются относительно общего электрода. Различают три схемы включения транзистора (рис. 4.3): с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК).

В схеме с общей базой (рис. 4.3, а) напряжения на эмиттере (U_эб) и коллекторе (U_кб) отсчитываются относительно базы – общего электрода для входной (эмиттерной) и выходной (коллекторной) цепей. Эта схема обладает усилением по мощности и напряжению (ΔU_кв > ΔU_зв), но не обеспечивает усиления тока (ΔI_k ≈ ΔI_з) и характеризуется малым входным сопротивлением (равным сопротивлению эмиттерного перехода при прямом напряжении).

Наиболее широко применяется схема с общим эмиттером (рис. 4.3, б), в которой напряжения на базе (U_бэ) и коллекторе (U_кэ) отсчитываются относительно эмиттерного электрода, общего для входной (базовой) и выходной (коллекторной) цепей. Так как

I_б = I_э – I_к<< I_к (I_k ≈ I_э),

то эта схема обеспечивает усиление тока (ΔI_к >> ΔI_б) и напряжения (ΔU_кэ > ΔU_эб). Кроме того, ее входное сопротивление много больше входного сопротивления схемы ОБ.

В схеме с общим коллектором (рис. 4.3, в) напряжения на базе (U_бэ) и эмиттере (U_кэ) отсчитываются относительно коллектора – общего электрода для входной (базовой) и выходной (эмиттерной) цепей. Так как I_б << I_э, то эта схема обеспечивает усиление тока (ΔI_к >> ΔI_б), приблизительно такое же, как и схема ОЭ. В отличие от схем ОБ и ОЭ схема с общим коллектором не обеспечивает усиления напряжения. Ее достоинством является большое входное сопротивление.

В каждой схеме включения транзистор может характеризоваться четырьмя семействами ВАХ: входными, выходными, прямой передачи (проходных), обратной передачи (обратной связи).

Входной называется характеристика

I₁ = f(U₁) при U₂= const,

показывающая связь тока входного электрода с напряжением на нем, измеряемым относительно общего электрода.

Выходной называется характеристика

I₂ = f(U₂) при I₁= const,

показывающая связь тока выходного электрода с напряжением на нем, измеряемым относительно общего электрода.

Характеристики

I₂ = f(I₁) или I₂ = f(U₁) при U₂= const

называются характеристиками прямой передачи, а характеристики

U₁ = f(U₂) при I₁= const

называются характеристиками обратной передачи.

В справочниках обычно приводятся усредненные семейства входных, выходных характеристик и реже – характеристик прямой передачи транзисторов, включенных по схеме с ОЭ и OБ.

Семейство входных характеристик схемы с ОБ (рис. 4.4, а) представляет собой зависимость

I_Э = f(U_эб)

при фиксированных значениях параметра напряжения на коллекторном переходе (U_кб).

При U_кб = 0 характеристика подобна ВАХ p-n-перехода, смещенного в прямом направлении. С ростом обратного напряжения U_кб вследствие уменьшения ширины базовой области (эффект Эрли) происходит смещение характеристики вверх: I_э растет при выбранном значении U_ЭБ. Если поддерживается постоянным ток эмиттера (I_э = const), т.е. градиент концентрации дырок в базовой области остается прежним, то необходимо понизить напряжение U_ЭБ, (характеристика сдвигается влево). Следует заметить, что при U_кб < 0 и U_эб = 0 существует небольшой ток эмиттера I_эо, который становится равным нулю только при некотором обратном напряжении.

Семейство выходных характеристик схемы с ОБ представляет собой зависимости

I_к= f(U_кб)

при заданных значениях параметра I_э (рис. 4.4, б).

Выходная характеристика транзистора при I_э = 0 и обратном напряжении (U_кб< 0) подобна обратной ветви p-n-перехода. При этом I_к = I_кбо, т.е. характеристика представляет собой обратный ток коллекторного перехода, протекающий в цепи «коллектор – ба
за».

При I_э > 0 основная часть инжектированных в базу носителей доходит до границы коллекторного перехода и создает коллекторный ток, который существует даже при U_кб = 0 в результате ускоряющего действия контактной разности потенциалов. Ток можно уменьшить до нуля путем подачи на коллекторный переход прямого напряжения определенной величины. Этот случай соответствует режиму насыщения, когда существуют встречные потоки инжектированных дырок из эмиттера в базу и из коллектора в базу. Результирующий ток станет равен нулю, когда оба тока одинаковы по величине. Чем больше заданный ток I_э, тем большее прямое напряжение U_кб требуется для получения I_к = 0.

Область в первом квадранте (см. рис. 4.4, а), где U_кб < 0 (обратное) и параметр I_э > 0 (т.е. на эмиттерном переходе напряжение U_эб), соответствует нормальному активному режиму (НАР). Значение коллекторного тока в НАР определяется по формуле:

I_к = αI_э + I_кбо.

Выходные характеристики смещаются вверх при увеличении параметра I_э.

В идеализированном транзисторе не учитывается эффект Эрли, поэтому интегральный коэффициент передачи тока (α) можно считать постоянным, не зависящим от значения |U_кб|. Следовательно, в идеализированном биполярном транзисторе выходные характеристики оказываются горизонтальными (I_к = const). Реально же эффект Эрли при росте |U_кб| приводит к уменьшению потерь на рекомбинацию и росту α. Так как значение α близко к единице, то относительное увеличение α очень мало и может быть обнаружено только измерениями, поэтому отклонение выходных характеристик от горизонтальных линий вверх «на глаз» не заметно.

Семейство входных характеристик схемы с ОЭ (рис. 4.5, а) представляет собой зависимости I_б= f(U_бэ), напряжение U_кэ является параметром. Напряжение U_бэ >0 соответствует прямому включению эмиттерного перехода. Если при этом U_кэ = 0 (потенциалы коллектора и эмиттера одинаковы), то и коллекторный переход будет включен в прямом направлении:

U_кб = U_эб > 0.

Поэтому входная характеристика при U_кэ = 0 будет соответствовать режиму насыщения (РН), а ток базы будет равным сумме базовых токов из-за одновременной инжекции дырок из эмиттера и коллектора. Этот ток, естественно, увеличивается с ростом прямого напряжения U_эб, так как оно приводит к усилению инжекции в обоих переходах (U_кб = U_эб) и соответствующему возрастанию потерь на рекомбинацию, определяющих базовый ток. Процессы в транзисторе отражает схема рис. 4.6. Входная характеристика (см. рис. 4.5, а) имеет форму прямой ветви характеристики p-n-перехода.

Вторая характеристика (см. рис. 4.5, а) относится к нормальному активному режиму, для получения которого напряжение U_кэ должно быть в p-n-р-транзисторе отрицательным (U_кэ< 0) и по модулю превышать напряжение U_бэ В этом случае

U_кб = U_кэ – U_бэ < 0.

Ход входной характеристики в НАР можно объяснить с помощью выражения:

I_б = (1 – α) I_э – I_кбо.

Ток базы связан линейной зависимостью с током эмиттерного перехода, но значительно меньше. Кроме того, через базовую цепь протекает тепловой ток I_кбо

При малом напряжении U_бэ инжекция носителей практически отсутствует (I_э = 0) и ток базы равен: I_б = -I_кбо, т.е. отрицателен. Увеличение прямого напряжения на эмиттерном переходе вызывает рост I_э и величины (1 – α) I_э. Когда

(1 – α) I_э = I_кбо,

ток базы равен нулю:

I_б = 0.

При дальнейшем росте напряжения U_бэвеличина

(1 – α) I_э> I_кбо

и ток базы (I_б) меняет направление, становится положительным (I_б > 0) и сильно зависящим от напряжения перехода.

Влияние U_кэ на I_б в НAP можно объяснить тем, что рост U_кэ означает рост |U_кб| и, следовательно, уменьшение ширины базовой области (эффект Эрли). Последнее будет сопровождаться снижением потерь на рекомбинацию, т.е. уменьшением тока базы (смещение характеристики незначительно вниз).

Семейство выходных характеристик схемы с ОЭ представляе

Немного теории. Схемы включения транзисторов. | Старый радиолюбитель

Эта статья для тех, кто хочет вспомнить или узнать о трех схемах включения транзисторов, их применении.

У транзисторов три вывода: эмиттер, коллектор и база. Поэтому транзистор в схему включают так, что один из его выводов является входным, второй – выходным, а третий – общим для входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) .

Рис. 1. Включение транзистора по схеме с общей базой.

Схема включения транзистора с общей базой используется преимущественно в каскадах усилителей высоких частот. Усиление каскада с ОБ обеспечивает усиление только по напряжению. Данное включение транзистора позволяет более полно использовать частотные характеристики транзистора при минимальном уровне шумов. Каскад, собранный по схеме с общей базой, обладает низким входным и высоким выходным сопротивлениями (эти параметры очень хорошо согласуются при работе в антенных усилителях с использованием так называемых «коаксиальных» несимметричных высокочастотных кабелей, волновое сопротивление которых как правило не превышает 100 ом). Если сравнивать величины сопротивлений для каскада с ОЭ и ОБ, то входное сопротивление каскада с ОБ в (1+h31э) раз меньше, чем с ОЭ, а выходное в (1+h31э) раз больше. Каскад с ОБ не изменяет фазы входного сигнала.

На рис. 1 справа приведена реальная схема усилителя с общей базой. Входное сопротивление не превышает 100 Ом. База транзистора соединена с общим проводом через конденсатор С2, который представляет для высокочастотных сигналов очень малое сопротивление. Если усилитель работает на частотах более 30 МГц, то параллельно С2 нужно включить конденсатор с емкостью 1 нФ. Высокое сопротивление каскада составляет сотни килоом, что позволяет полностью включить в цепь коллектора высокодобротный колебательный контур L1C3. Чтобы полностью использовать усилительные свойства каскада, следующий каскад должен иметь очень высокое сопротивление (например, каскад на полевом транзисторе или эмиттерный повторитель). Каскад с ОБ имеет высокую стабильность и мало зависит колебаний напряжения питания, так как охвачен ООС по постоянному току через резистор R1.

Рис. 2. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером.

Каскад с общим эмиттером обладает высоким усилением по напряжению и току (а следовательно и по мощности). К особенностям данной схемы включения можно отнести невысокое входное сопротивление каскада (порядка единиц кОм), и относительно высокое (порядка нескольких кОм) выходное сопротивление. Отличительная особенность — изменение фазы входного сигнала на 180 градусов (то есть — инвертирование). Благодаря высокому коэффициенту усиления по мощности схема с ОЭ имеет преимущественное применение по сравнению с ОБ и ОК. В качестве усилительной характеристики транзисторов используется величина «h31э» — это статический коэффициент усиления данного экземпляра транзистора, включенного по схеме с Общим Эмиттером.

Справа на рис. 2 приведена реальная схема резонансного усилителя, где транзистор включен по схеме с ОЭ. У этой схемы имеются недостатки, по сравнению с ОБ. Имеется зависимость коэффициента усиления от частоты. Поэтому следует выбирать транзистор, граничная частота усиления которого по крайней мере в 1,5 раза превышает частоту, на которой будет работать каскад. Следует также выбирать тип транзистора с низким уровнем собственных шумов (особенно в первых каскадах усилителей с большим коэффициентом усиления). Схема с ОЭ не так стабильна, как с ОБ, так как не охвачена ООС по постоянному току. Это можно сделать, если включить в цепь эмиттера параллельно включенные резистор и блокирующий его конденсатор. Чтобы не снижать добротности резонансного контура, коллектор подключен к части его витков.

Рис. 3. Включение транзистора по схеме с общим коллектором.

Схема с общим коллектором обладает высоким входным и низким выходным сопротивлениями. Коэффициент усиления по напряжению этой схемы всегда меньше 1. Входное сопротивление каскада с ОК зависит от сопротивления нагрузки (Rн) и больше его (приблизительно) в h31э раз. Данная схема используется для согласования каскадов, либо в случае использования источника входного сигнала с высоким входным сопротивлением. В качестве такого источника можно привести, например, пьезоэлектрический звукосниматель или резонансный контур с высокой добротностью. Схема с ОК не изменяет фазы входного сигнала. Иногда такую схему называют Эмиттерным повторителем.

В схеме на рис. 3 конденсатор С3 замыкает токи высокой частоты на общий провод. Схема имет ООС по постоянному току через резистор R2.

Обобщим для ясности свойства всех схем в таблице:

Буду рад, если вам эта статья поможет.

Всем здоровья и успехов.

Схем ы включения транзисторов — Энциклопедия по машиностроению XXL

На рис. 8.36, б приведена схема включения транзистора в цепь к истоку подается плюс, к стоку—минус источника напряжения Уст, к затвору — минус источника Vg-Для простоты рассмотрения будем считать, что поверхностные состояния отсутствуют. Тогда свойства [c.252]

Усилители напряжения низкой частоты на транзисторах по сравнению с усилителями на электронных лампах отличаются некоторыми особенностями. Транзистор управляется не напряжением, как радиолампа, а током его параметры и усилительные свойства — функции рабочих токов, а токи эти зависят от температуры транзистора. Поэтому стабилизация режима транзистора по постоянному току (стабилизация тока коллектора) — непременное условие хорошей работы схемы. В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей усилителя, различают три схемы включения транзистора с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Параметры транзистора и усилителя для каждой из этих схем различны. Схема с ОЭ, имеющая наибольшее усиление по мощности и средние значения величин входного и выходного сопротивлений, применяют в усилителях чаще других. [c.251]

Рис. 90. Схема включения транзистора тппа р—п—р

Рис. 39. Принципиальная схема включения транзистора в цепь зажигания

Биполярные транзисторы — полупроводниковые приборы, используемые для усиления сигналов. В зависимости от силы тока, проходящего через переход база — эмиттер, меняется сопротивление перехода коллектор -г- эмиттер.

Наиболее распространенной является схема включения транзистора с общим эмиттером, где входное напряжение подается на переход база — эмиттер, а выходное напряжение снимается с перехода коллектор — эмиттер (рис. 3.20). Параметры транзисторов описываются семейством входных характеристик /б = /( /бз) и семейством выходных характеристик /к = Я Укэ). Используя эти характеристики, можно установить связь между силой токов через переходы транзистора и приложенными к ним напряжениями, рассчитать коэффициент усиления транзистора / 21=/к//б, определить, в каком состоянии находится транзистор, и оценить, не произошло ли превышение предельно допустимых значений его параметров. [c.470]

Рис. 4. Схемы включения транзистора с общим эмиттером (а), с общей базой (б) и с общим коллектором (е)

Передача (усиление) тока транзисторами либо полностью, либо частично связана с процессом диффузии поэтому верхняя граничная частота усиливаемого сигнала в П.

у., как правило, определяется пе величинами паразитных емкостей и паразитных индуктивностей, как в обычном ламповом усилителе, а временем пролета т,-,р носителей тока (дырок или электронов) в базовой области транзистора Т ,р определяет т. н. критич. частоту транзистора /ц. В П. у. обычно /ц s /ц, к-рая лежит в интервале 108—108 гц (/ц обычных ламповых усилителей — 10 гц) и существенно зависит от схемы включения транзистора. Последнее связано с тем, что в различных схемах П. у. (рис. 1) усиливаемый сигнал тока изменяет эмиттерный или базовый токи транзистора, обусловленные различными носителями (основными или неосновными). Напр., в случае транзистора типа р—п р в П. у. с общей базой приходящий сигнал изменяет эмиттерный ток, т. е. количество дырок (неосновных носителей), инжектируемых в базовую область. Дырки диффундируют через базу со средним временем пролета tj,p, определяющим /ц г l T jp. В этом случае = / . В П. у. с общим эмиттером усиливаемый сигнал изменяет ток базы 1 , обусловленный гл.

обр. процессом рекомбинации. [c.127]

Из трех возможных схем включения транзисторов в усилителях наиболее широко используется схема с общим эмиттером. При таком включении транзистор обеспечивает наибольший ко фициент усиления и имеет в десять раз большее входное сопротивление, чем при включении по схеме с общей базой. [c.142]

Схемы включения транзисторов р-п-р и п-р-п отличаются полярностью подключения источников питания. [c.170]

Схемы включения транзисторов [c.171]

Недостатков, присущих фильтрам ФК (малый к. п. д. и большое гвых), нет в схемах фильтров ФЭ на основе эмиттерного повторителя, приведенных на рис. 3.7, а и б. Эмиттерный повторитель в качестве фильтра имеет два важных преимущества его выходное сопротивление меньше, чем у всех других схем включения транзистора, и составляет величину от десятых до единиц ома, а его коэффициент усиления по напряжению немного меньше единицы. Из этого ясно, что в фильтре ФЭ легче ослабить влияние зависимой э. д. с. а/эгк- Кроме того, автоматическое смещение на базу уменьшает влияние изменения температуры окружающей среды и смены транзисторов на режим работы фильтра. [c.141]

Из трех схем включения транзистора с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК — для коммутации мощных цепей наиболее приемлемой является схема включения с общим эмиттером (в схеме ОБ сила тока управления больше нагрузочного тока, в схеме ОК амплитуда управляющего напряжения должна превышать выходное). [c.188]

Усилители на транзисторах. В диапазоне СВЧ так же, как и на более низких частотах, в усилителях используются три схемы включения транзистора с общим эмиттером, с общей базой и с общим коллектором. Усиление на каскад, как правило, получается малым, поэтому используются многокаскадные схемы. Выполняются усилители в гибридно-интегральных конструкциях.

[c.96]

Транзистор симметричный — транзистор, электрические характеристики которого практически не изменяются при перемене местами (в схеме включения) коллекторного и эмиттерного выводов. [c.159]

При включении транзистора по схеме, представленной на рисунке 162 (схема с общим эмиттером), отношение изменения тока коллектора к изменению тока базы Л/ является отношением изменения выходного тока А/дых к изменению входного тока A/jj. Это отношение называется коэффициентом усиления по току [c.161]

Включение транзистора по схеме с общим эмиттером [c.364]

В обычных условиях для коэффициента усиления р удается получить значения около 50 и больше. При включении транзистора по схеме с общим эмиттером он действует как усилитель тока. [c.365]

Включение транзистора по схеме с общей базой [c.366]

Схема полевою транзистора а) и его включение в схемы (б) [c.366]

Параметры транзисторов зависят от схем включения и режимов работы. Наиболее распространены две схемы включения с общей базой (ОБ) и с общим эмиттером (ОЭ). Основными параметрами транзисторов. в этих схемах являются коэффициенты усиления по току а (для схемы ОБ) и (для схемы ОЭ), граничная чистота усиления по току а также предельно- [c.151]

В отличие от рассмотренных схем в генераторной установке применена принципиально отличающаяся схема включения цепи питания обмотки возбуждения и регулятора напряжения. Обмотка возбуждения и выходной транзистор УТ вместе с гасящим диодом У0 выключены между нулевой точкой обмотки статора и корпусом. Питание обмотки возбуждения от аккумуляторной батареи при замкнутых контактах выключателя 5 и неработающем двигателе осуществляется через подпиточный резистор / под- Ток при этом не превышает 0,3 А. При разомкнутых контактах выключателя 5 выходной транзистор закрыт и ток в обмотку возбуждения не поступает. [c.55]

Применение такой схемы питания обмотки возбуждения позволило применить такой же ротор, как у 14-вольтовых генераторов. Кроме того, такая схема включения обеспечивает уменьшение перенапряжения на выходном транзисторе, когда он находится в закрытом состоянии, за счет уменьшения более чем в 2 раза напряжения питания [c.56]

Контроль ряда параметров бесконтактных систем зажигания имеет свои особенности. Так как в этих системах отсутствуют контакты, а-их функцию выполняет выходной транзистор, угол замкнутого состояния будет относиться к выходному транзистору. Для определения угла замкнутого состояния, асинхронизма искрообразования и характеристик центробежного и вакуумного регуляторов на стенде собирается схема (рис. 7.5), аналогичная схеме включения системы зажигания на автомобиле, но вместо катушки зажигания устанавливают резистор Я. Затем с помощью привода стенда устанавливают заданную частоту вращения валика датчика-распределителя. При этом падение напряжения на резисторе Я, которое пропорционально углу замкнутого состояния, подают на схему измерения. Стенд СПЗ-12 содержит также синхроноскоп, конструкция которого отличается от рассмотренной выше. Вместо неоновой лампы, расположенной под щелью, в данном случае на вращающемся диске закреплены светодиоды. В зависимости от числа коммутаций, которое должен обеспечить выходной транзистор (четыре, шесть или восемь) за один оборот валика датчика-распределителя, в схему подключается такое же число светодиодов. Каждый из светодиодов коммутируется последовательно один за другим и излучает свет в периоды, когда вы- [c.124]

Третий вариант схемы предусматривает включение нагрузочного сопротивления в эмиттерный участок цепи. Общим электродом является коллектор. Эта схема обеспечивает усиление тока и мощности, но без увеличения напряжения. Третий вариант включения транзистора час- [c.62]

На рис. 7.11 приведена принципиальная электрическая схема универсального усилителя, предназначенного для работы в устройствах, допускающих включение транзисторов по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором в цветных и черно-белых телевизионных приемниках. [c.317]

При переключении S/1 в положение II или III на выводе / реле 52.3747, соединенному с входом операционного усилителя DA, появляется напряжение. Операционный усилитель обеспечивает периодический заряд конденсаторов С2 и СЗ, разряд которых на цепь база — эмиттер транзистора VTI открывает его и транзистор VT2, обмотка реле KV через переход эмиттер — коллектор VT2 и вывод 15 подключается к бортовой сети, реле срабатывает, замыкает контакты KV.1, включая через вывод S электродвигатель стеклоочистителя в работу на малой скорости. После разряда конденсаторов С2 и СЗ цепь базы транзистора VTI обесточивается и закрывается транзистор VT2, стеклоочиститель отключается. Появление напряжения на выводе S реле 52.3747 происходит с частотой 14 циклов в 1 мин. Реле 52.3747 при включении стеклоомывателя одновременно включает в работу и двигатель стеклоочистителя на малой скорости. Это обеспечивается схемой на транзисторах УТЗ, VT4. При переводе выключателя в положение VI (стеклоочиститель включен) через вывод 86 происходит смещение в прямом направлении перехода база — эмиттер транзистора VT4. Следствием этого является переход в открытое состояние транзисторов VT4, УТЗ, VTI и УТ2. Реле КУ замыкает контакты КУЛ, и стеклоочиститель вступает в работу. [c.295]

Ослабление температурного дрейфа может быть достигнуто соответотвующим выбором схем включения транзисторов в последующих каскадах усилителя. Если собственный тепловой ток коллекторной цепи последующего каскада меет направление, встречное тепловому току предыдущего каскада, суммарный тепловой дрейф усилителя существенно уменьшается. Подобный метод возможен в схемах, где транзисторы включены с общим эмиттером. [c.67]

Принципиальная схема приемника приведена на рис. 25. Она представляет собой однодиапазаиный вариангг схемы рис. 18, в которой упрощена входная цепь, изменена схема включения транзистора Тз УПЧ, УНЧ выполнен по бестрансформаторной схеме и понижено начальное напряжение питания с 9 до 4,5 в. [c.44]

Основнрле параметры транзистора входное и выходное сопротивление, коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности — зависят не только от схемы включения, но и от состояния и режима его работы Из приведенных схем наибольшее применение в аппаратах и системах автоматики получила схема включения транзистора с общим эмиттером. Эта схема дает возможность получить наибольший коэффициент усиления по мощности, достигающий нескольких тысяч, в то время как в двух других схемах (см. рис. 4, б и в) он измеряется десятками или сотнями. [c.12]

На рис. в.8 приведена схема включения транзистора тина р-п-р с дырочной проводимостью, используемого в качестве элеит-роматнитного реле. Если напряжение в проводах входной цепи 1 (эмиттер—база у транзистора) неодинаково (рис. 6.8а) и на базу [c.66]

Т ранзисторы — представляют собой трехэлектродные полупроводниковые элементы. Возможны три схемы включения транзистора [c.35]

Наибольшее распространение получили УРЧ с включением транзистора по схеме р общим эмиттером, что позволяет получать большее усиление по сравнению со схемой включения транзистора с общей базой. Однахо для получения устойчивого коэффициента усиления В блоках УКВ транзистор в УРЧ включают по схеме с общей базой. [c.5]

Рис. 4Л, Схема включения транзистора IRG4PII50LID нри анализе но постоянному ток

Измерение статических характеристик производится для маломощного биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, в режиме анализа по постоянному току (Апа1уз1з>0С). Сначала измерения проводятся при стандартной температуре +27°С, а затем в интервале температур. Схема включения транзистора показана на рис. П7. [c.357]

Благодаря использованию транзисторов с высоким коэффициентом усиления и каскодных схем включения удается исключить дополнительный источник питания, а питание базовой цепи производить от напряжения на данном элементе. Опорный сигнал для питания базы в такой схеме снимается с кремниевого диода в прямом включении (рис. 27). Нелинейные элементы, построенные по такой схеме, имеют вольт-амперные характеристики, которые образуют семейство параболических кривых. Для настройки этих характеристик служат резисторы R2, R3, R4 и R5. Проведены испытания схемы с различными типами транзисторов, цель которых — исследование погрешности элементов от временного дрейфа и температуры, изучение стабильности нелинейной характеристики и точности аппроксимации заданных кривых вольт-амперными характеристиками нелинейного элемента [206]. [c.106]

Часть схемы на транзисторах VTI, УТЗ, УГ4 и УТБ является регулирующим элементом. Интерес представляют транзисторы УТ4 и УТ5, включенные по схеме составного транзистора (схема Дарлингтона). При такой схеме включения два транзистора рассматриваются как один с большим коэффициентом усиления. Применение составного транзистора в выходной цепи регулятора напряжения позволило снизить силу его базового тока, а следовательно, исключить применение в базовой цепи резистора большого [c.36]

h-параметры и особенности включений биполярного транзистора

Транзисторы относятся к сложным электронным приборам. Для их исследования, а также для расчёта электронных схем, где применяют транзисторы, разработана особая методика.

В этой методике транзистор рассматривают как «чёрный ящик», не обращая внимания на его внутреннюю структуру, с двумя входными и двумя выходными зажимами, то есть как четырёхполюсник. Транзистор способен усиливать по мощности подводимые к нему сигналы, поэтому он относится к группе активных четырёхполюсников, для эквивалентных схем которых характерно наличие генераторов тока или напряжения.

Ниже,на рисунке 1, изображены теоретически рассматриваемые варианты включений биполярного транзистора.

Рисунок 1

На приведенных выше схемах включений изображено по четыре клеммы (две входных и две выходных), то есть можно сказать что каждая из них представляет собой четырёхполюсник.

При работе на малых сигналах транзистор рассматривают как линейный активный четырёхполюсник который может быть охарактеризован при помощи z, y или h – параметров. Малым сигналом считают, если при увеличении его амплитуды на 50% измеряемый параметр (z,y или h) изменяется на малую величину согласно заданной степени точности. Обычно это изменение не должно превышать 10%. Между z, y или h – параметрами есть связи, которые описываются специальными формулами перехода, в соответствующей справочной литературе. Поскольку h-параметры получили наибольшее распостранение на них и акцентируем наше внимание.

Эквивалентная схема биполярного транзистора с применением h-параметров приведена ниже, на рисунке 2.

Рисунок 2

Принимая для этой схемы, что независимыми переменными являются входной ток I_m1 и выходное напряжение U_m2, а зависимыми переменными входное напряжение U_m1 и выходной ток I_m2можно составить систему уравнений (1), задействуя h-параметры:

_где:

h₁₁ = U_m1/I_m1, при U_m2 = 0, входное сопротивление;

h₁₂ = U_m1/U_m2, при I_m1 = 0, коэффициент обратной связи по напряжению;

h₂₁ = I_m2/I_m1, при U_m2 = 0, коэффициент передачи тока;

h₂₂ = I_m2/U_m2, при I_m1 = 0, выходная проводимость.

Входное сопротивление, h₁₁ — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.

Коэффициент обратной связи по напряжению, h₁₂ – безразмерная величина, показывающая какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока (холостой ход), и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току), h₂₁— безразмерная величина, показывающая усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.

Выходная проводимость, h₂₂ — внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.

При обозначении h – параметров, внизу, в зависимости от схемы включения, к цифровым индексам добавляется буква. Для схемы с общим эмиттером это h_11Э,h_12Э,h_21Э,h_22Э; для схемы с общим коллектором — h_11К,h_12К,h_21К,h_22К ; для схемы с общей базой это h_11б,h_12б,h_21б,h_22б.

Особенности при различных схемах включения

Разработчики успешно создают радиоэлектронные схемы, используя в своих сложных расчётах и опытах различные комбинации из схем включения транзистора.

На рисунке 3, приведенном ниже, показаны применяемые на практике основные схемы включений.

Рисунок 3

С общим эмиттером (ОЭ)

Это наиболее распостранённая схема включения, которая даёт высокое усиление как по напряжению, так и по току, а следовательно и по мощности, благодаря чему она имеет преимущества перед схемами с ОК и ОБ. Схема имеет невысокое (порядка сотен Ом) входное сопротивление, но это всё же позволяет применять в ней переходные конденсаторы относительно небольшой ёмкости. Выходное сопротивление высокое, и достигает порядка десятков кОм, что можно отнести к недостаткам. Схема с ОЭ изменяет фазу сигнала на выходе по сравнению с фазой сигнала на входе на 180 градусов. Для её работы достаточно иметь всего лишь один источник питания. Применяется в усилителях низкой частоты, различных устройствах автоматики и т.п..

С общим коллектором (ОК)

Схему с общим коллектором часто называют “эмиттерным повторителем”. Она имеет высокое входное (порядка >200кОм) и низкое выходное (порядка <10кОм) сопротивления. Эта схема не даёт усиления по напряжению. Схему с общим коллектором используют во входных каскадах усилителей для согласования двух каскадов усилителя, из которых предыдущий имеет высокое выходное, а последующий, обычно выходной каскад, — малое входное сопротивление. Схема с ОК не изменяет фазы входного сигнала. Выходное напряжение на выходе схемы с ОК (рисунок 3, общий коллектор), практически повторяет напряжение на базе транзистора, с учётом величины незначительного падения напряжения на переходе эмиттер-база, отсюда и название “эмиттерный повторитель”. Благодаря высокому усилению по току, схему с ОК применяют также и для управления токами различных устройств, например соленоидов.

С общей базой (ОБ)

Схема с ОБ имеет малое входное (порядка <100 Ом) и большое выходное (порядка до 1 Мом) сопротивления. В связи с большой разницей входного и выходного сопротивлений последовательное соединений целесообразно только при трансформаторной связи между каскадами., Усиление по току отсутствует, а усиление по мощности несколько ниже чем в схеме с ОЭ. Выходное напряжение по фазе повторяет входной сигнал. Преимуществом схемы является большая линейность характеристик и большая предельная частота усиления. Поэтому схему с ОБ наиболее часто применяют для усиления высоких частот особенно в антенных усилителях, где её параметры очень хорошо согласуются при работе с использованием так называемых «коаксиальных» несимметричных высокочастотных кабелей, волновое сопротивление которых, как правило, не превышает 100 ом.

Следует отметить, что для биполярных транзисторов характерны следующие режимы работы:

— нормальный активный режим;

— инверсный активный режим;

— режим насыщения;

— режим отсечки;

— барьерный режим.

Но, это уже отдельная и весьма ёмкая тема.

Особенности схемы с общей базой. Достоинства и недостатки. — КиберПедия

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора.

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_э=α [α<1]

Входное сопротивление R_вх=U_вх/I_вх=U_бэ/I_э.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

Динистор.

Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

Билет №7

1) Прямое смещение р-n перехода:

p-n-Перехо́д или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы созданное им электрическое поле было направленным противоположно направлению электрического поля между областями пространственного заряда, то динамическое равновесие нарушается, и дрейфовый ток преобладает над диффузионным током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением.

2) Схема включения транзистора с общим эмиттером, параметры:

Входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора . Выходным напряжением является падение напряжения на сопротивлении нагрузки . Основные параметры, характеризующие эту схему включения определим из выражений:

1. Коэффициент усиления по току :

2. Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:

3. Коэффициент передачи по напряжению:

4. Коэффициент передачи по мощности:

Разновидности тиристоров.

Функционально тиристоры различаются на обладающие односторонней и двусторонней проводимостью, и также имеющие управляющий электрод и не имеющие его.

· динистор (диодный тиристор, диод Шокли) — тиристор с односторонней проводимостью без управляющего электрода;

· тринистор (триодный тиристор или просто тиристор) — то же с управляющим электродом.

· симистор — двунаправленный тиристор.

Тиристоры с односторонней проводимостью в обратном направлении всегда закрыты. В соответствии с направлением, к котором тиристор может пропускать ток, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Тиристоры с двусторонней проводимостью (симисторы) могут пропускать ток в обоих направлениях, таким образом их возможно применять для управления переменным током.

Билет №8

Транзисторы 101: подробное описание транзисторов

Транзисторы — один из наиболее часто используемых элементов в электронных схемах. Их простота использования и простой принцип работы — вот что делает их популярными среди разработчиков электроники. В основном они выполняют две функции: переключение и усиление. Вам просто нужно несколько вычислений, чтобы внедрить это трехногий прибор в ваш следующий проект и дать ему возможность правильно работать. Итак, давайте подробно рассмотрим транзисторы и посмотрим, как вы можете использовать их в своем предстоящем электронном проекте.К концу этого сообщения в блоге у вас будет четкое представление о внутренней структуре транзистора, его различных типах и способах их включения в электронные схемы.

Насколько важны транзисторы?

Транзисторы используются почти во всех электронных схемах. Более того, они используются в интегральных схемах (IC), логических вентилях (AND, OR, NOT, XOR и т. Д.) И многих других электронных компонентах. В среднем ИС содержит 42 миллиона транзисторов, а iPhone 11 — 8.5 миллиардов транзисторов.

Как выглядит внутренняя структура транзистора?

Транзисторы изготовлены из полупроводникового материала, такого как кремний, германий и др. Добавление примесей в полупроводниковые пластины позволяет производителям транзисторов создавать области n-типа и p-типа. Этот процесс называется допингом.

Легирование позволяет полупроводниковой пластине, такой как кремний, разделяться на две области; n-тип и p-тип.Что это за регионы и чем они отличаются? Количество положительных и отрицательных зарядов, присутствующих в этой области, — вот что их отличает. Отрицательно заряженные частицы называются электронами, а положительно заряженные области — дырками, потому что отсутствие электрона создает «дырку». В области n-типа основными носителями являются электроны, а в области p-типа основными носителями являются дырки.

Транзистор состоит из области p-типа между двумя областями n-типа, и наоборот.NPN и PNP — это два типа транзисторов, в зависимости от их внутренней структуры. Три вывода транзистора берут начало от каждой из трех легированных областей, находящихся внутри него. Средняя зона — это базовая клемма, а две другие — эмиттерная и коллекторная.

Как работают транзисторы?

Транзисторы работают как усилители или переключатели. При работе в качестве усилителя транзистор принимает небольшой входной ток и усиливает его, чтобы получить больший выходной ток.С другой стороны, при работе как выключатель низкий входной ток на входной клемме включается и вызывает больший ток на выходной клемме. Обе конфигурации транзисторов выгодны, что делает их очень популярными в проектировании электронных схем.

Если мы подключим отрицательную клемму батареи к области n-типа (эмиттер), а положительную клемму к базе (область p-типа), ток будет течь от базы к эмиттеру.Точно так же, если мы поместим коллектор (область n-типа) на более высокий положительный потенциал, чем база и эмиттер, ток эмиттера будет генерироваться и течь к коллектору. Ток коллектор-эмиттер I _CE регулируется напряжением базы.

Режимы переключения и усиления достигаются за счет обеспечения правильного напряжения базы, коллектора и эмиттера. Давайте рассмотрим некоторые основные схемы транзисторов, чтобы понять, как происходит усиление и переключение.

Конфигурации транзисторов

Существует три основных конфигурации транзисторов, которые широко используются в проектировании электронных схем:

Общий эмиттер
Конфигурация с общим эмиттером работает как усилитель, а также как переключатель. Входной сигнал подается на базу, а выходной сигнал измеряется на клемме коллектора. Эмиттер является общим для входных и выходных клемм, поскольку входной сигнал подается на клеммы база-эмиттер, а выходной сигнал собирается на клеммах коллектора и эмиттера.На схеме ниже показано, как можно построить схему усилителя с общим эмиттером. В этих примерах схем мы рассматриваем NPN-транзисторы.

Общий коллектор
В этой конфигурации входной сигнал подается на базу, а выходной — на клемме эмиттера. Коллектор является общим как для входных, так и для выходных клемм; вам необходимо заземлить эту клемму при построении вашей схемы с общим коллектором. Эта конфигурация в основном используется в качестве схемы буфера напряжения, переключателя и схемы согласования импеданса.На схеме ниже показана базовая реализация схемы с общим коллектором.

Общая база
Как вы, возможно, уже догадались, клемма базы является общей для входных и выходных сигналов. Эмиттер действует как входная клемма, а выходной сигнал генерируется на коллекторе. Базовая клемма заземлена так, что она является общей для обеих других клемм. Конфигурация с общей базой в основном используется для согласования импеданса.На схеме ниже показано, как можно реализовать схему усилителя с общей базой.

Среди трех конфигураций транзисторов наиболее популярной является конфигурация с общим эмиттером. Это в основном из-за его коэффициента усиления по напряжению, которого достаточно для большинства транзисторных приложений по сравнению с коэффициентом усиления двух других конфигураций.

Транзистор как переключатель

Переключатель — это электронный компонент, который позволяет создавать или разрывать соединение в цепи.Разрыв соединения называется разомкнутой цепью (ВЫКЛ), в то время как замкнутая цепь (ВКЛ) — когда соединение установлено. Самым популярным применением транзисторов является их использование в качестве переключателя. Как работают три вывода транзистора, когда он действует как переключатель?

Транзистор

А работает в двух режимах — насыщения и отсечки. Когда он работает как переключатель, он отключается, когда находится в режиме отсечки, поскольку через него не течет ток коллектора, и он включается при работе в режиме насыщения.Ток коллектора генерируется при наличии входного сигнала на базе; это когда транзистор включен. Когда нет входного сигнала, транзистор переходит в режим отсечки и выключается, при этом ток не течет через коллектор.

Вот базовая схема, в которой транзистор NPN работает как переключатель. На базу подается входное напряжение. Вы должны иметь в виду, что кремниевым устройствам с p-n переходом для работы требуется напряжение выше 0,7 В. Следовательно, ваше напряжение база-эмиттер (V _BE) должно быть выше 0.7В для включения транзистора. Резистор на входе определяет величину напряжения на базе.

Когда V _BE больше 0,7 В, переходы база-эмиттер и база-коллектор смещены в прямом направлении, что приводит к максимальному току коллектора. Это когда ваш транзистор находится в режиме насыщения и действует как замкнутая цепь. В результате загорится светодиод на выходе.

Аналогично, когда вход заземлен, напряжение база-эмиттер будет меньше 0.7 Вольт, что приводит к обратному смещению переходов база-эмиттер и база-коллектор. Следовательно, через коллектор не будет протекать ток, и транзистор будет в режиме отсечки, что приведет к выключению выходного светодиода.

Применение транзистора: Генератор

Очень распространенная электронная схема — это генератор, который используется в различных приложениях, таких как светодиоды, обработка сигналов и тактовые генераторы микроконтроллера. Используя пару транзисторов, мы можем быстро построить схему генератора, как показано на схеме ниже.

Конденсаторы, присутствующие в цепи генератора, играют наиболее важную роль. Когда один конденсатор заряжается, он включает транзистор до его разрядки. Между тем, второй конденсатор заряжается и включает второй транзистор, когда первый выключается. Это генерирует осциллирующий импульс, поскольку транзисторы соединены в виде зеркала с противоположной полярностью.

Вы можете изменить частоту колебаний, изменив номиналы конденсатора и резистора в соответствии с вашими потребностями.Все, что вам нужно, — это пара транзисторов, пара конденсаторов и несколько резисторов для построения многоцелевой схемы генератора.

Хотите узнать ТЗ? Изучите возможности электроники Fusion 360, включая ТЗ и ТЗ, загрузив бесплатную пробную версию.

Autodesk Fusion 360 предлагает множество инструментов для инженеров, включая трехмерное проектирование печатных плат, исчерпывающие наборы данных и многое другое. Чего ты ждешь? Начните свой следующий электронный проект в Fusion 360 уже сегодня.

Основы электроники — Аналоговая электроника (Часть шестая)

Усилитель с общим эмиттером

Усилитель с общим эмиттером регулирует амплитуду электрического сигнала и инвертирует фазу входного сигнала. На рисунке 11-47 показан усилитель с общим эмиттером для переменного тока, использующий NPN-транзистор, и график его выходного сигнала. Цепи с общим эмиттером характеризуются высоким коэффициентом усиления по току и сдвигом фазы напряжения 180 ° от входа к выходу. Он предназначен для усиления сигнала микрофона для управления динамиком.Как всегда, адекватное напряжение правильной полярности на базу переводит транзистор в активный режим или включает его. Затем, когда базовый входной ток колеблется, ток через транзистор изменяется пропорционально. Однако переменный ток переключается между положительной и отрицательной полярностью. Каждые 180 ° транзистор закрывается, потому что полярность перехода база-эмиттер транзистора неправильная для прямого смещения перехода. Чтобы транзистор оставался включенным, подайте напряжение смещения постоянного тока правильной полярности (показано как 2.Батарея 3 вольта (В)) включается последовательно с входным сигналом в базовой схеме для удержания транзистора в активном режиме при изменении полярности переменного тока. Таким образом, транзистор остается в активном режиме для усиления всего переменного сигнала.

Транзисторы рассчитываются по отношению тока коллектора к току базы, или бета (β). Это устанавливается при изготовлении агрегата и не может быть изменено. Транзистор 100 β может пропускать через цепь коллектор-эмиттер в 100 раз больше тока, чем входной сигнал базы.Этот ток на Рисунке 11-47 обеспечивается аккумулятором 15 В, ₁ В. Таким образом, амплитуда усиления является коэффициентом бета транзистора и любых линейных резисторов, используемых в схемах. Однако колебания выходного сигнала полностью контролируются колебаниями тока, подаваемого на базу транзистора.

Рисунок 11-47. Схема усилителя с общим эмиттером для усиления микрофонного сигнала переменного тока для возбуждения динамика (вверху) и график выходного сигнала, показывающий сдвиг фазы на 180 градусов (внизу).

Если выполнены измерения входного и выходного напряжений, будет показано, что по мере увеличения входного напряжения выходное напряжение уменьшается. Это учитывает инвертированную фазу, создаваемую схемой с общим эмиттером. [Рисунок 11-47]

Усилитель с общим коллектором

Еще одним основным типом схемы усилителя является усилитель с общим коллектором. Цепи с общим коллектором характеризуются высоким коэффициентом усиления по току, но по вертикали не имеют усиления по напряжению. Входная цепь и цепь нагрузки в этом усилителе имеют общий вывод коллектора используемого транзистора.Поскольку нагрузка включена последовательно с эмиттером, через нее проходят как входной, так и выходной ток. Это вызывает прямо пропорциональную зависимость между входом и выходом. Коэффициент усиления по току в этой конфигурации схемы высокий. Небольшая величина входного тока может контролировать большое количество тока, протекающего от коллектора к эмиттеру. Схема усилителя с общим коллектором показана на рисунке 11-48. Базовый ток должен протекать через PN переход транзистора, который имеет около 0.Порог 7V для включения. Выходной ток усилителя равен бета-значению транзистора плюс 1.

Рисунок 11-48. Базовая схема усилителя с общим коллектором. И входная, и выходная цепи разделяют путь через нагрузку и эмиттер. Это вызывает прямую зависимость выходного тока от входного.

Во время усиления переменного тока усилитель с общим коллектором имеет ту же проблему, что и усилитель с общим эмиттером. Транзистор должен оставаться включенным или в активном режиме независимо от полярности входного сигнала.Когда переменный ток проходит через ноль, транзистор выключается, потому что минимальная величина тока для прямого смещения транзистора недоступна. Добавление источника смещения постоянного тока (батареи) последовательно с сигналом переменного тока во входной цепи сохраняет транзистор в активном режиме на протяжении всего цикла переменного тока. [Рисунок 11-49] Рисунок 11-49. Постоянный ток смещения используется для удержания транзистора усилителя с общим коллектором в активном режиме при усилении переменного тока (вверху). Выход этого усилителя синфазен и прямо пропорционален входу (внизу).Разница в амплитуде между ними составляет 0,7 В, используемое для смещения PN перехода транзистора во входной цепи.

Усилитель с общим коллектором также может быть построен на транзисторе PNP. [Рис. 11-50] Он имеет те же характеристики, что и усилитель с общим коллектором NPN, показанный на Рис. 11-50. При установке с высоким сопротивлением во входной цепи и малым сопротивлением в цепи нагрузки усилитель с общим коллектором можно использовать для понижения импеданса сигнала.[Рисунок 11-51] Рисунок 11-50. Схема усилителя с общим коллектором с транзистором PNP имеет те же характеристики, что и у усилителя с общим коллектором с транзистором NPN, за исключением обратной полярности напряжения и направления тока. Эта схема с общим коллектором имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление.

Усилитель с общей базой

Третий тип схемы усилителя, использующий биполярный транзистор, — это усилитель с общей базой. В этой схеме общий вывод транзистора является выводом базы.[Рисунок 11-52] Это вызывает уникальную ситуацию, в которой ток базы на самом деле больше, чем ток коллектора или эмиттера. Таким образом, усилитель с общей базой не увеличивает ток, как это делают другие усилители. Он ослабляет ток, но приводит к большому усилению напряжения. Очень небольшое колебание базового напряжения во входной цепи вызывает большое изменение выходного напряжения. Влияние на выход схемы прямое, поэтому фаза выходного напряжения такая же, как у входного сигнала, но намного больше по амплитуде.

Как и в других схемах усилителя, при усилении сигнала переменного тока с помощью схемы усилителя с общей базой входной сигнал на базу должен включать источник постоянного тока для прямого смещения перехода база-эмиттер транзистора. Это позволяет току течь от коллектора к эмиттеру в течение обоих циклов переменного тока. Схема усиления переменного тока проиллюстрирована на рисунке 11-53 с графиком выходного напряжения, показывающим произведенное большое увеличение. Использование усилителя с общей базой ограничено, поскольку он не увеличивает ток.Это делает эту конфигурацию наименее используемой. Однако он используется для усиления радиочастоты из-за низкого входного Z. На рисунке 11-54 приведены характеристики схем биполярного усилителя, обсужденных выше.

Рисунок 11-52. Схема усилителя с общей базой для постоянного тока. Рисунок 11-53. В схеме усиления переменного тока с общей базой (вверху) амплитуда выходного напряжения значительно увеличивается по фазе с входным сигналом (внизу).

ПРИМЕЧАНИЕ. Существует множество вариантов схемотехники. Полевые транзисторы и полевые МОП-транзисторы также используются в схемах усилителей, обычно в усилителях небольшого сигнала из-за их низкого уровня шума на выходе.

Рисунок 11-54. Характеристики усилителя на транзисторах с PN переходом. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Oscillator Circuits

Генераторы работают для получения переменного тока из постоянного. Они могут генерировать сигналы различной формы в соответствии с требованиями электронных схем. Есть много разных типов генераторов и схем генераторов. Некоторые из наиболее распространенных типов обсуждаются ниже.

Синусоидальная волна создается генераторами, когда проводник вращается в однородном магнитном поле. Типичная синусоида переменного тока характеризуется постепенным нарастанием и падением напряжения в одном направлении, за которым следует аналогичное плавное нарастание до пикового напряжения и снова снижение до нуля в противоположном направлении.Значение напряжения в любой момент времени цикла можно вычислить, взяв пиковое напряжение и умножив его на синус угла поворота проводника. [Рисунок 11-55] Рисунок 11-55. Напряжение с течением времени синусоидального электричества создается, когда проводник вращается в однородном магнитном поле, например, в генераторе.

Прямоугольная волна возникает, когда поток электронов в течение заданного периода останавливается на заданный промежуток времени, а затем повторяется. При постоянном токе это просто пульсирующий постоянный ток.[Рис. 11-56] Эта же форма волны может иметь противоположную полярность при прохождении через трансформатор для получения переменного тока. Некоторые осцилляторы производят прямоугольные волны.

Рисунок 11-56. Форма волны пульсирующего постоянного тока представляет собой прямоугольную волну.

Осциллятор, известный как релаксационный осциллятор, генерирует другой вид волны — пилообразную волну. Медленный рост от нуля до пикового напряжения сопровождается быстрым падением напряжения почти до нуля. Затем это повторяется. [Рисунок 11-57] В цепи конденсатор медленно заряжается через резистор.К конденсатору подключена неоновая лампа. Когда достигается напряжение зажигания, лампа проводит ток. Это приводит к короткому замыканию заряженного конденсатора, в результате чего напряжение падает почти до нуля, и лампа гаснет. Затем напряжение снова возрастает по мере повторения цикла.

Рисунок 11-57. Осциллятор релаксации создает на выходе пилообразную волну.

Electronic Oscillation

Колебания в электронных схемах достигаются путем объединения транзистора и цепи резервуара. Цепь резервуара состоит из конденсатора и катушки, параллельных друг другу.[Рисунок 11-58] При подключении к источнику питания путем замыкания переключателя A конденсатор заряжается до напряжения, равного напряжению батареи. Он остается заряженным, даже когда цепь аккумулятора разомкнута (переключатель в положении B). Когда переключатель установлен в положение C, конденсатор и катушка замкнуты. Конденсатор разряжается через катушку. Получая энергию от конденсатора, катушка накапливает ее, создавая электромагнитное поле. Когда конденсатор полностью разряжен, катушка перестает проводить.Магнитное поле схлопывается, что вызывает ток. Ток заряжает противоположную пластину конденсатора. После полной зарядки конденсатор снова разряжается в катушке. Магнитное поле нарастает снова и прекращается, когда конденсатор полностью разряжается. Магнитное поле снова схлопывается, что индуцирует ток, заряжающий исходную пластину конденсатора, и цикл повторяется.

Рисунок 11-58. Контур резервуара поочередно заряжает противоположные пластины конденсатора через катушку в замкнутой цепи.Колебания — это переменный ток, который уменьшается из-за сопротивления в цепи.

Это колебание заряда и разряда конденсатора через катушку продолжалось бы бесконечно, если бы цепь могла быть построена без сопротивления. Это невозможно. Однако схема может быть построена с использованием транзистора, который восстанавливает потери из-за сопротивления. Есть несколько способов добиться этого. Схема генератора Хартли на рис. 11-59 — одна. Схема может колебаться бесконечно, пока она подключена к источнику питания.

Рисунок 11-59. Генератор Хартли использует контур резервуара и транзистор для поддержания колебаний при подаче питания.

Когда переключатель замкнут, в цепи генератора начинает течь ток. На базу транзистора подается ток смещения через делитель напряжения RA и RB. Это позволяет току течь через транзистор от коллектора к эмиттеру, через RE и через нижнюю часть центральной катушки с отводами, обозначенную L1. Ток, увеличивающийся через эту катушку, создает магнитное поле, которое индуцирует ток в верхней половине катушки, обозначенной L2.Ток от L2 заряжает конденсатор C2, что увеличивает прямое смещение транзистора. Это позволяет увеличивать ток через транзистор RE и L1 до тех пор, пока транзистор не станет насыщенным и конденсатор C1 не будет полностью заряжен. Без силы, чтобы добавить электроны к конденсатору C1, он разряжается и начинает колебания в контуре резервуара, описанном в предыдущем разделе. Когда C1 полностью заряжается, ток для заряда C2 уменьшается, и C2 также разряжается. Это добавляет энергию, необходимую в контур резервуара, чтобы компенсировать потери сопротивления.Когда C2 разряжается, это уменьшает прямое смещение, и в конечном итоге транзистор становится смещенным в обратном направлении и отключается. Когда противоположная пластина конденсатора С1 полностью заряжена, она разряжается, и колебания продолжаются. База транзистора снова становится смещенной в прямом направлении, позволяя протекать току через резистор RE, катушку L1 и т. Д.

Частота колебаний переменного тока в цепи генератора Хартли зависит от значений индуктивности и емкости используемых компонентов. Использование кристалла в схеме генератора позволяет более точно контролировать частоту.Кристалл вибрирует с единственной постоянной частотой. При сгибании из-за пьезоэлектрического эффекта создается небольшой импульс тока. Помещенные в контур обратной связи, импульсы от кристалла регулируют частоту контура генератора. Значения компонентов цепи резервуара настроены в соответствии с частотой кристалла. Колебания сохраняются, пока подается питание. [Рисунок 11-60] Рисунок 11-60. Кристалл в цепи электронного генератора используется для настройки частоты колебаний.

В других типах схем генераторов, используемых в электронике и компьютерах, есть два транзистора, которые попеременно находятся в активном режиме. Их называют мультивибраторами. Выбор генератора в электронном устройстве зависит от точного типа манипулирования электричеством, необходимого для того, чтобы устройство функционировало по желанию.

Транзистор как переключатель

Все мы знаем, что транзистор имеет 4 режима работы, в которых обычно используются активная, отсечка и насыщенность.Транзистор работает в активной области, когда он работает как усилитель. Когда транзистор работает как переключатель, он работает в областях отсечки и насыщения. В состоянии отсечки переходы эмиттерной базы и коллекторной базы имеют обратное смещение. Но в области насыщения оба перехода смещены вперед. Переключатель — очень полезное и важное применение транзисторов. В большинстве цифровых ИС транзисторы будут работать как переключатель, чтобы снизить энергопотребление. Это также очень полезная схема для любителей электроники, поскольку ее можно использовать в качестве драйвера, инвертора и т. Д..

Транзистор как переключатель Принципиальная схема

Из приведенной выше схемы мы можем видеть, что управляющий вход Vin подается на базу через токоограничивающий резистор Rb, а Rc — это резистор коллектора, который ограничивает ток через транзистор. В большинстве случаев выход снимается с коллектора, но в некоторых случаях нагрузка подключается вместо Rc.

ВКЛ = насыщенность
ВЫКЛ = отсечка

Транзистор как переключатель — ВКЛ

Транзистор как переключатель

Транзистор перейдет в состояние ВКЛ (насыщение), когда на вход подается достаточное напряжение V.В этом состоянии напряжение коллектор-эмиттер Vce будет примерно равно нулю, т.е. транзистор действует как короткое замыкание. Для кремниевого транзистора он равен 0,3 В. Таким образом, будет течь ток коллектора Ic = Vcc / Rc .

Транзистор как переключатель — ВЫКЛ.

Транзистор как выключатель

Транзистор будет в выключенном состоянии (отсечка), когда вход Vin равен нулю. В этом состоянии транзистор действует как разомкнутая цепь, и, таким образом, все напряжение Vcc будет доступно на коллекторе.

Проект

Ток коллектора, Ic = ßIb + Iceo

, где ß — коэффициент усиления в конфигурации с обычным эмиттером, а lceo — ток утечки.

Ток утечки, Iceo можно пренебречь, поэтому

Ib = Ic / ß

Когда транзистор включен (область насыщения), напряжение Vce коллектора-эмиттера приблизительно равно нулю. Для кремниевого транзистора обычно 0,3 В. Таким образом, ток коллектора Ic можно записать как,

Ic = (Vcc — Vce) / Rc , то есть максимальное значение Ic, которое может протекать через контур.

Ic = Vcc / Rc , так как Vce меньше 0,3 В.

Чтобы транзистор оставался в состоянии насыщения, должен течь достаточный базовый ток Ib. Минимальный базовый ток можно определить из уравнения Ib = Ic / ß

Для обеспечения насыщения транзистора возьмем Ib ’= 10Ib

Так Rb = (Vin — Vbe) / Ib ’

Примечание: В случае транзистора PNP просто замените GND на Vcc , Vcc на GND , и транзистор будет ВКЛ , когда входное напряжение Vin равно LOW .

Различные способы подключения нагрузок

Нагрузка может быть подключена к транзистору разными способами, некоторые из них показаны ниже.

Транзистор в качестве переключателя Различные способы подключения нагрузок

В случае индуктивных нагрузок, таких как реле, параллельно ему должен быть подключен обратный диод.

Расчет базового значения сопротивления

Конфигурации схем на транзисторах

и Spice

В недавней публикации мы рассмотрели основы симуляторов схем Spice.В большинстве схемотехнических моделей используются транзисторы либо в виде дискретных компонентов, либо внутри интегральной схемы. Поэтому полезно понять некоторые основы того, как Spice моделирует транзисторы.

Транзисторы могут иметь несколько состояний, обычно насыщение, отсечку, активное и обратное. А у транзисторов есть рабочая точка или точка покоя, которая определяется смещением постоянного тока. Пока рабочая точка находится в определенной рабочей области, транзистор будет работать, как определено в этом конкретном состоянии.Но если рабочая точка переходит в другую область, работа транзистора меняется.

Модели транзисторов

разработаны для определения диапазонов для этих регионов и выбора наилучшей или оптимальной рабочей точки или точки покоя (Q), около которой может поддерживаться работа.

Обычно существует два класса моделей транзисторов. Модели с большим сигналом используются для определения смещения постоянного тока транзистора в зависимости от его конфигурации. Например, биполярные переходные транзисторы (BJT) имеют три синфазных конфигурации:

В с общим эмиттером постоянный ток течет от коллектора к эмиттеру и от базы к эмиттеру.На базу подается сигнал переменного тока, а выходной сигнал снимается с коллектора. В схемах с общей базой постоянный ток течет от коллектора к эмиттеру и от коллектора к базе. Входной сигнал переменного тока подается на эмиттер, а выходной сигнал снимается с коллектора. В схемах с общим коллектором постоянный ток течет от базы к коллектору и от коллектора к эмиттеру. Входной сигнал переменного тока подается на базу, а выходной сигнал снимается с эмиттера.

Общий эмиттер — наиболее часто используемая из трех элементарных конфигураций.Важной характеристикой является то, что он инвертирует выход по отношению к входу, эффект, который устраняется, если имеется четное количество инвертирующих каскадов.

Цепи
с общим эмиттером имеют две общие проблемы, обе из которых могут быть устранены правильным проектированием схемы. Одна из трудностей заключается в том, что в конфигурации с общим эмиттером усилитель может иметь высокий коэффициент усиления, который может быть непредсказуемым из-за производственных изменений, температуры и тока смещения. Автоматическое усиление может позаботиться об изменениях, но вместе с ними транзистор в конфигурации с общим эмиттером может перейти в режим отсечки или колебания, а на выходе может наблюдаться ограничение.
Дополнительные трудности включают низкий динамический диапазон входного сигнала и высокие искажения. Однако с этими проблемами можно столкнуться посредством вырождения эмиттера, намеренно реализованного путем размещения резистора между эмиттером и общим источником сигнала, который часто привязан к земле или к одной из шин питания. (Обычной практикой является повышение стабильности за счет уменьшения усиления.)
Усилитель с общим эмиттером часто имеет низкую полосу пропускания из-за эффекта Миллера, который применим в инвертирующих усилителях.Любая паразитная емкость база-коллектор проявляется как более высокая емкость между базой и землей. Эффект Миллера также можно минимизировать, используя вырождение эмиттера. Еще одна хитрость — уменьшить выходное сопротивление источника сигнала, подключенного к базе.
Обычные излучатели часто используются в качестве малошумящих усилителей в радиосвязи, например, спутниковые антенны для телевидения и доступа в Интернет, медицинские приборы и испытательное оборудование для электроники, которые часто должны работать близко к минимальному уровню шума.

Конфигурация с общим коллектором также называется эмиттерным повторителем. Его часто используют в качестве буфера напряжения. Здесь база подключена к входу, а эмиттер подключен к выходу, будучи привязанным к земле или к одной из шин питания.

Этикетка эмиттерного повторителя связана с тем фактом, что выход схемы связан с эмиттерным резистором. Следовательно, это устройство часто применяется в качестве схемы согласования импеданса, поскольку его входное сопротивление выше, чем его выходное сопротивление.Вместе с логическими вентилями он широко используется в цифровых схемах.

Поскольку коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя примерно на 0,6 В ниже базы, транзистор с общим коллектором считается эмиттерным повторителем. Он используется для согласования усиления по току и импеданса, а не для обычного усиления по напряжению. Как и в схеме с общим эмиттером, входное сопротивление значительно превышает выходное сопротивление.

Конфигурация с общей базой часто используется в качестве токового буфера или усилителя напряжения.Вход схемы подается на вывод эмиттера, а коллектор является выходом. Поскольку база подключается к земле, она является общей для входа и выхода. Конфигурация с общей базой используется реже по сравнению с двумя другими конфигурациями из-за ее низкого входного сопротивления и высокого выходного сопротивления, которые обычно нежелательны. Однако это наблюдается в высокочастотных приложениях, потому что основание разделяет вход и выход, сводя к минимуму колебания.

В конфигурации с общей базой отсутствует инверсия фазы между эмиттером и коллектором, поэтому формы входных и выходных сигналов синфазны, а усилитель не инвертирует.Одной из причин ограниченного применения усилителя с общей базой является его низкий входной импеданс. Выход с общей базой может быть высоким, поэтому его называют токовым буфером или токовым повторителем. Обычно усилитель с общей базой имеет коэффициент усиления по току (альфа), близкий к единице. Однако коэффициент усиления по напряжению может составлять от 100 до 2000. Все зависит от резисторов смещения.

Модели малого сигнала используются после определения модели большого сигнала. Когда на транзистор подается слабый сигнал, он перемещает рабочую точку от точки смещения вдоль кривой ВАХ в зависимости от амплитуды приложенного сигнала.Схема обычно настраивается таким образом, чтобы это отклонение от рабочей точки постоянного тока заставляло транзистор изменять свой рабочий режим, например, переходить из активной области в режим отсечки.

Модели слабого сигнала обычно представляют собой двухпортовые конструкции и обычно содержат либо H-параметры, либо гибридную модель pi, либо T-модель. Параметры H (или гибридные) используют параметры Z (или импеданса / разомкнутой цепи), параметры Y (проводимость / короткое замыкание), отношение напряжений и отношения тока для представления отношения между напряжением и током в двухпортовой сети.Параметры H помогают описать характеристики ввода-вывода схем, в которых трудно измерить параметры Z или Y (например, в транзисторе). Модель Hybrid-pi (также называемая Giacoletto) представляет собой BJT, использующий напряжение база-эмиттер слабого сигнала и напряжение коллектор-эмиттер в качестве независимых переменных, а базовый ток слабого сигнала и ток коллектора в качестве зависимых переменных. В моделях T или передачи используются отношения, аналогичные таковым в гибридных моделях с числом Пи, но обычно они устроены иначе.Преобразование одного параметра типа в другой, как правило, просто с помощью манипуляций с матричной алгеброй.

Типичная модель силового полевого МОП-транзистора, содержащего паразитные элементы. Индуктивности обычно возникают от проводов к корпусу. Паразитные емкости обычно возникают из-за геометрических особенностей самого полупроводника. Анализ транзисторов как с большими, так и с малыми сигналами требует выбора модели, определения известных или фиксированных значений и математического решения уравнений для неизвестных параметров.Однако современные схемы обычно работают на достаточно высоких скоростях, чтобы требовать допуска для паразитных элементов схемы. Правильная программа Spice может повысить точность моделей транзисторов, включая внутренние емкости, сопротивления, вариации усиления и т. Д.

Проблема, однако, в том, что паразитные элементы могут быть плохо определены, особенно для современных транзисторов, таких как силовые устройства на основе GaN или SiC, и тем более при переключении на высоких скоростях. Паразитные индуктивности в силовых устройствах, например, часто возникают в основном из-за проводных соединений между самим полупроводником и его корпусом.Производители устройств продолжают экспериментировать с вариантами упаковки, чтобы уменьшить такие паразитные эффекты, но поскольку эти усилия продолжаются, паразитные модели в Spice могут не отражать значения, наблюдаемые в реальных устройствах. Следовательно, может потребоваться значительное количество экспериментов, чтобы точно охарактеризовать паразитные свойства современных полупроводников.

% PDF-1.4 % 427 0 объект > эндобдж xref 427 335 0000000016 00000 н. 0000007070 00000 п. 0000007250 00000 н. 0000007405 00000 н. 0000007469 00000 н. 0000010468 00000 п. 0000010703 00000 п. 0000010788 00000 п. 0000010942 00000 п. 0000011028 00000 п. 0000011185 00000 п. 0000011256 00000 п. 0000011345 00000 п. 0000011434 00000 п. 0000011597 00000 п. 0000011669 00000 п. 0000011758 00000 п. 0000011847 00000 п. 0000012014 00000 н. 0000012086 00000 п. 0000012175 00000 п. 0000012264 00000 п. 0000012446 00000 п. 0000012517 00000 п. 0000012591 00000 п. 0000012759 00000 п. 0000012831 00000 п. 0000012906 00000 п. 0000013084 00000 п. 0000013155 00000 п. 0000013229 00000 н. 0000013389 00000 п. 0000013460 00000 п. 0000013549 00000 п. 0000013638 00000 п. 0000013807 00000 п. 0000013878 00000 п. 0000013967 00000 п. 0000014056 00000 п. 0000014239 00000 п. 0000014310 00000 п. 0000014384 00000 п. 0000014538 00000 п. 0000014610 00000 п. 0000014699 00000 п. 0000014788 00000 п. 0000014964 00000 п. 0000015036 00000 п. 0000015110 00000 п. 0000015274 00000 п. 0000015345 00000 п. 0000015439 00000 п. 0000015529 00000 п. 0000015700 00000 п. 0000015772 00000 п. 0000015862 00000 п. 0000015951 00000 п. 0000016111 00000 п. 0000016183 00000 п. 0000016273 00000 п. 0000016362 00000 п. 0000016517 00000 п. 0000016589 00000 п. 0000016678 00000 п. 0000016767 00000 п. 0000016934 00000 п. 0000017006 00000 п. 0000017095 00000 п. 0000017184 00000 п. 0000017349 00000 п. 0000017420 00000 п. 0000017509 00000 п. 0000017599 00000 п. 0000017761 00000 п. 0000017832 00000 п. 0000017906 00000 п. 0000018095 00000 п. 0000018165 00000 п. 0000018254 00000 п. 0000018343 00000 п. 0000018526 00000 п. 0000018597 00000 п. 0000018686 00000 п. 0000018775 00000 п. 0000018954 00000 п. 0000019024 00000 п. 0000019113 00000 п. 0000019202 00000 п. 0000019371 00000 п. 0000019442 00000 п. 0000019516 00000 п. 0000019693 00000 п. 0000019763 00000 п. 0000019897 00000 п. 0000019968 00000 п. 0000020057 00000 п. 0000020147 00000 п. 0000020217 00000 п. 0000020322 00000 п. 0000020393 00000 п. 0000020464 00000 п. 0000020640 00000 п. 0000020711 00000 п. 0000020827 00000 н. 0000020897 00000 п. 0000020971 00000 п. 0000021041 00000 п. 0000021204 00000 п. 0000021274 00000 п. 0000021412 00000 п. 0000021482 00000 п. 0000021572 00000 н. 0000021661 00000 п. 0000021765 00000 п. 0000021836 00000 п. 0000021907 00000 п. 0000021977 00000 п. 0000022135 00000 п. 0000022206 00000 п. 0000022279 00000 п. 0000022436 00000 п. 0000022507 00000 п. 0000022664 00000 п. 0000022734 00000 п. 0000022807 00000 п. 0000022966 00000 п. 0000023036 00000 п. 0000023125 00000 п. 0000023213 00000 п. 0000023346 00000 п. 0000023417 00000 п. 0000023529 00000 п. 0000023600 00000 п. 0000023761 00000 п. 0000023832 00000 п. 0000023905 00000 п. 0000024069 00000 п. 0000024140 00000 п. 0000024228 00000 п. 0000024316 00000 п. 0000024476 00000 п. 0000024546 00000 п. 0000024619 00000 п. 0000024690 00000 п. 0000024761 00000 п. 0000024831 00000 п. 0000024901 00000 п. 0000024971 00000 п. 0000025042 00000 п. 0000025112 00000 п. 0000025182 00000 п. 0000025253 00000 п. 0000025324 00000 п. 0000025395 00000 п. 0000025499 00000 н. 0000025570 00000 п. 0000025640 00000 п. 0000025711 00000 п. 0000025781 00000 п. 0000025852 00000 п. 0000025956 00000 п. 0000026060 00000 п. 0000026131 00000 п. 0000026201 00000 п. 0000026272 00000 п. 0000026343 00000 п. 0000026415 00000 н. 0000026520 00000 п. 0000026592 00000 п. 0000026696 00000 п. 0000026766 00000 п. 0000026837 00000 п. 0000026909 00000 н. 0000026979 00000 п. 0000027051 00000 п. 0000027122 00000 п. 0000027194 00000 п. 0000027298 00000 н. 0000027369 00000 п. 0000027441 00000 п. 0000027512 00000 п. 0000027584 00000 п. 0000027688 00000 н. 0000027759 00000 п. 0000027831 00000 н. 0000027903 00000 н. 0000027974 00000 п. 0000028045 00000 п. 0000028149 00000 п. 0000028220 00000 п. 0000028292 00000 п. 0000028364 00000 п. 0000028435 00000 п. 0000028539 00000 п. 0000028610 00000 п. 0000028715 00000 п. 0000028787 00000 п. 0000028891 00000 п. 0000028963 00000 п. 0000029067 00000 н. 0000029138 00000 п. 0000029209 00000 н. 0000029281 00000 п. 0000029353 00000 п. 0000029424 00000 п. 0000029496 00000 п. 0000029568 00000 п. 0000029639 00000 п. 0000029743 00000 п. 0000029815 00000 н. 0000029887 00000 п. 0000029958 00000 н. 0000030062 00000 п. 0000030134 00000 п. 0000030238 00000 п. 0000030310 00000 п. 0000030414 00000 п. 0000030486 00000 п. 0000030590 00000 н. 0000030662 00000 п. 0000030766 00000 п. 0000030838 00000 п. 0000030942 00000 п. 0000031046 00000 п. 0000031117 00000 п. 0000031222 00000 п. 0000031293 00000 п. 0000031364 00000 п. 0000031435 00000 п. 0000031507 00000 п. 0000031611 00000 п. 0000031682 00000 п. 0000031754 00000 п. 0000031824 00000 п. 0000031897 00000 п. 0000031966 00000 п. 0000032013 00000 н. 0000032235 00000 п. 0000032542 00000 п. 0000032898 00000 п. 0000033430 00000 п. 0000033537 00000 п. 0000033578 00000 п. 0000036257 00000 п. 0000036335 00000 п. 0000036556 00000 п. 0000036866 00000 п. 0000037226 00000 п. 0000037776 00000 п. 0000037998 00000 н. 0000038039 00000 п. 0000038091 00000 п. 0000038143 00000 п. 0000038668 00000 п. 0000041347 00000 п. 0000041944 00000 п. 0000042023 00000 п. 0000043856 00000 п. 0000046106 00000 п. 0000046216 00000 п. 0000046437 00000 п. 0000046747 00000 п. 0000047107 00000 п. 0000047657 00000 п. 0000047879 00000 п. 0000047920 00000 н. 0000047972 00000 н. 0000048024 00000 п. 0000048549 00000 н. 0000051228 00000 п. 0000051825 00000 п. 0000051904 00000 п. 0000053737 00000 п. 0000055987 00000 п. 0000056097 00000 п. 0000056382 00000 п. 0000056622 00000 п. 0000057319 00000 п. 0000057496 00000 п. 0000057593 00000 п. 0000057790 00000 п. 0000058019 00000 п. 0000058234 00000 п. 0000058301 00000 п. 0000058731 00000 п. 0000059282 00000 п. 0000059502 00000 п. 0000059574 00000 п. 0000059747 00000 п. 0000060014 00000 п. 0000060299 00000 н. 0000060804 00000 п. 0000060865 00000 п. 0000060906 00000 п. 0000060928 00000 п. 0000061479 00000 п. 0000061598 00000 п. 0000061891 00000 п. 0000062249 00000 п. 0000062317 00000 п. 0000062979 00000 п. 0000063001 00000 п. 0000063290 00000 н. 0000063403 00000 п. 0000063800 00000 п. 0000064221 00000 п. 0000064243 00000 п. 0000064634 00000 п. 0000064656 00000 п. 0000065058 00000 п. 0000065080 00000 п. 0000065449 00000 п. 0000065471 00000 п. 0000065738 00000 п. 0000069979 00000 п. 0000070162 00000 п. 0000070477 00000 п. 0000070932 00000 п. 0000070954 00000 п. 0000071351 00000 п. 0000071373 00000 п. 0000071422 00000 п. 0000071479 00000 п. 0000071529 00000 п. 0000073284 00000 п. 0000073333 00000 п. 0000073391 00000 п. 0000073470 00000 п. 0000076515 00000 п. 0000080425 00000 п. 0000081357 00000 п. 0000084036 00000 п. 0000084574 00000 п. 0000007652 00000 н. 0000010445 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 428 0 объект > эндобдж 429 0 объект A] -: t: m \\ [\\ & A \ r-) / U (pxZ Ր AMZ9ԬduZV | -) / П -64 / V 1 / Длина 40 >> эндобдж 430 0 объект > эндобдж 431 0 объект > / Кодировка> >> / DA (~ _ = 6} v.4u2C2Bp ګ 0 N2 |} w | 0dL1v [tz? W.AU> 0

Транзисторы

В этой статье рассматриваются некоторые основные понятия о транзисторах.

Биполярные переходные транзисторы (BJT)

Если вы вырастите кремний N-типа, а затем вырастите кремний P-типа поверх вы получаете кремниевый диод (подробнее см. статью о диодах). если ты затем вырастите слой кремния N-типа поверх кремния P-типа, вы получите NPN устройство. Это называется биполярным переходным транзистором (BJT).Вы также можете расти сначала кремний P-типа, затем кремний N-типа, а затем кремний P-типа кремний, чтобы сделать транзистор PNP. Транзисторы NPN и PNP работают нормально примерно так же, но с противоположной полярностью.

Вы могли подумать, что диод — это PN переход, и если я подключил два из них спиной к спине, тогда у меня будет NPN, верно? Не совсем так. Для много причин, которые трудно объяснить, не углубляясь в отвратительную физику, имеет большое значение, выращивается ли кремний одним типом прямо на поверх другого, или если он просто соединен металлическим проводом.Так что нет, ты не можешь сделать транзистор из двух диодов. Простите.

BJT — изящное маленькое устройство, о котором вы почти можете подумать. как переменный резистор с электронным управлением (отсюда и название ТРАНЗИСТОР). К сожалению, BJT — сложные маленькие педерасты, и вы можете очень быстро погрузиться в некрасивую физику с такими вещами, как большинство и меньшинство носители заряда, уровни Ферми и уравнения, содержащие достаточно греческих букв, чтобы задушить лошадь.Это слишком много математики для вашего типичного любителя, поэтому я попробую чтобы избежать большинства уродливых вещей в этом обсуждении.

Начнем с типовой транзисторной схемы. Это называется обычным конфигурация эмиттера, потому что, ну, эмиттер заземлен (вроде очевидно, не так ли? Эмиттер подключен к общему, так что это общий эмиттер. конфигурация …).

Транзистор имеет три вывода: коллектор, эмиттер и базу. если ты начните без тока, протекающего в базу, ток не будет протекает через резистор.Когда вы увеличиваете ток, идущий в базу, со временем между коллектором и эмиттером начинает течь ток. Как ток в базу увеличивается, поэтому ток, текущий от коллектора к эмиттеру, и для очень большого диапазона вы получите довольно линейный соотношение между током в базе и током от коллектора до эмиттер. Если вы умножите ток в базе на некоторое число (называемое усиление или бета транзистора) вы получаете ток, текущий от коллектора к эмиттеру.В конце концов, однако, вы достигнете точки, в которой в базу, и вы не получите больше тока из транзистора.

Это означает, что транзистор может работать в трех областях. Первый называется отсечкой, когда ток не течет от коллектора к эмиттер. Вторая область называется передней активной областью. Это большая линейная площадь. Третий регион, в котором больше нет тока, — это называется насыщенностью.

Есть два основных способа использования транзистора, либо (1) аналоговое устройство. или (2) как цифровой переключатель. Если вы используете его как аналоговое устройство, вы вообще хочу держать транзистор в прямой активной области. Если ты используя его в качестве переключателя, вы хотите, чтобы транзистор был либо в насыщении, либо отсечка (по сути, либо включена, либо выключена).

БЮТ как выключатель

Давайте добавим резистор к нашему выше схема, как показано.Этот резистор используется для ограничения тока, идущего в базу. Теперь давайте посмотрим, что мы сделали. Транзистор и подтяжка резистор представляет собой делитель напряжения. Если на входе в схему низкий напряжение (логический 0), тогда в базу не будет тока и транзистор будет в отсечке. Таким образом, транзистор не будет иметь тока. течет от коллектора к эмиттеру, поэтому выглядит очень высоким сопротивление делителю напряжения, и, следовательно, выход схемы будет в основном быть +5 (логика 1).Если мы поместим на вход логическую единицу (+5 вольт), то транзистор включится, и если мы выбрали наш базовый резистор маленьким Достаточное значение, тогда будет течь достаточно тока, чтобы полностью управлять транзистором в насыщение. Транзистор включается, и поскольку по нему течет ток выглядит как очень низкое сопротивление. Помните из уравнений делителя напряжения что это приводит к падению выходного сигнала схемы до очень низкого значения (по сути, логический 0).

Итак, если мы поместим логический 0 на вход, мы получим логическую 1 на выходе, а если ставим на вход логическую 1, на выходе получаем логический 0.Мы только что создали инвертор TTL. Поместите шесть из них в корпус IC, и у вас будет шестигранник 7404. инверторный чип.

Номиналы резисторов не критичны. Вы хотите, чтобы базовый резистор быть достаточно низким, чтобы транзистор полностью перешел в насыщение, но не настолько низкий, что вы вводите слишком большой ток в базу и повредите транзистор (у вас довольно широкий диапазон между этими двумя точками). Значение для подтягивающий резистор немного зависит от того, какую нагрузку вы ожидаете привода от выхода и тока насыщения для транзистора.

БЮТ как аналоговое устройство

Давайте еще раз изменим нашу схему, добавив еще два резистора. В этой схеме R1 и R2 образуют напряжение делитель, который подает определенное количество тока в наш транзистор. Мы хотим выбрал R1 и R2 так, чтобы транзистор находился прямо посередине своего вперед активная область, когда нет входного сигнала. Если мы все сделали правильно, выход цепи будет ровно посередине между + V и GND. Когда мы меняем входного сигнала, выход схемы будет идти вверх и вниз от этого средняя точка, пока мы остаемся в передней активной области транзистора.Для Например, если мы увеличим входное напряжение, то выходное напряжение уменьшится поскольку транзистор немного больше включается и проводит немного больше между коллектор и эмиттер (помните, как и в приведенной выше цифровой схеме, мы все еще вроде использую транзистор в схеме делителя напряжения). Важный дело в том, что мы можем получить довольно большое изменение выходного напряжения за довольно небольшое изменение входного напряжения, что делает эту схему усилителя довольно хорошей.

В цифровой схеме значения резистора не были так уж критичны. Этот в нашей аналоговой схеме это не так. Базовый резистор имеет большое влияние на ток, идущий в базу, и поскольку мы не управляем транзистором в отсечку или насыщение, это имеет большое влияние на ток коллектор-эмиттер, который, в свою очередь, управляет выходным напряжением схема. Значения R1 и R2 имеют решающее значение для определения средней точки передняя активная область (эта точка называется точкой покоя или Q-точкой).Если наш делитель напряжения слишком низкий или слишком высокий, тогда выход не будет центрирован вокруг точки Q, что уменьшает диапазон, в котором может колебаться выходной сигнал перед тем, как достичь отсечки или насыщения.

В качестве практического усилителя (скажем, например, в качестве предварительного усилителя звука) вы бы нужно добавить конденсаторы как на вход, так и на выход. Это потому что мы всегда есть напряжение на входе в результате нашего делителя напряжения R1 и R2 (называется напряжением смещения, так как оно накладывает смещение на сигнал, идущий в транзистор).Точно так же, когда в цепь нет сигнала, мы имеем смещение на выходе также (на полпути между + V и землей, как упоминалось выше). Конденсаторы на входе и выходе отфильтровывают смещения постоянного тока и будет передавать только сигналы переменного тока, что предотвращает смещение на этом этапе цепь от воздействия на другие ступени в нашей аналоговой цепи. Этот тип усилитель также не подходит для конечного выходного каскада схемы, так как транзистор всегда включен (и, таким образом, потребляет много энергии), даже когда нет ввода.Если вы ведете большую нагрузку (например, стереодинамик на 30 Вт) при этом расходуется много энергии и выделяется много нежелательного тепла.

Hfe? Бета? Почему все вдруг заговорили по-гречески?

Довольно часто, когда вы смотрите на характеристики транзистора, вы видите один под названием hfe. (обычно пишется в нижнем регистре h с маленьким нижним индексом fe). H-параметры — это всего лишь способ моделирования устройства. Вы относитесь к устройству как к загадочный черный ящик, и используйте кучу гибридных параметров (также известных как h-параметры), чтобы опишите, что делает загадочное устройство.H-параметры нам действительно пригодятся инженеры, которые, по мнению некоторых, тратят слишком много времени на рисование уравнений с Греческие буквы на листах бумаги. На самом деле h-параметры весьма полезны для моделирование всех видов вещей, а не только транзисторов.

Основные схемы включения биполярных транзисторов

Схема включения транзистора с общей базой

Схема включения транзистора с общим эмиттером

Схема включения транзистора с общим коллектором

Сравнительная характеристика схем включения транзисторов

Области применения различных схем включения транзисторов

Как выбрать оптимальную схему включения транзистора?

Особенности реализации схем включения транзисторов

Заключение

Схемы включения транзистора: общая база, коллектор, эмиттер

Схема с общей базой (ОБ)

Схема с общим эмиттером (ОЭ)

Схема с общим коллектором (ОК)

4,5,6. Схема включения транзистора с общей базой и её коэффициенты.

7,8,9. Схема включения транзистора с общим эмиттером и её коэффициенты.

4.1.3. Схемы включения транзисторов | Электротехника

Немного теории. Схемы включения транзисторов. | Старый радиолюбитель

Схем ы включения транзисторов — Энциклопедия по машиностроению XXL

h-параметры и особенности включений биполярного транзистора

Особенности при различных схемах включения

С общим эмиттером (ОЭ)

С общим коллектором (ОК)

С общей базой (ОБ)

Особенности схемы с общей базой. Достоинства и недостатки. — КиберПедия

Транзисторы 101: подробное описание транзисторов

Основы электроники — Аналоговая электроника (Часть шестая)

Рекомендует бортмеханик

Транзистор как переключатель

Транзистор как переключатель — ВКЛ

Транзистор как переключатель — ВЫКЛ.

Проект

Различные способы подключения нагрузок

Расчет базового значения сопротивления

и Spice

Транзисторы

Биполярные переходные транзисторы (BJT)

БЮТ как выключатель

БЮТ как аналоговое устройство

Hfe? Бета? Почему все вдруг заговорили по-гречески?

Похожие записи

Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя

Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка

Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности

Добавить комментарий Отменить ответ