Схемы включения биполярного транзистора: 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 биполярных транзисторов. Чем отличаются схемы с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Каковы особенности и области применения каждой схемы включения транзистора.

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 указывает, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей. Каждая схема имеет свои особенности и области применения.

Схема с общей базой

В схеме с общей базой:

Входным током является ток эмиттера
Выходным током является ток коллектора
Коэффициент передачи тока α < 1
Низкое входное сопротивление (единицы-десятки Ом)
Высокое выходное сопротивление

Особенности схемы с общей базой

Основные особенности схемы с общей базой:

Меньшие искажения при усилении

Лучшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой ОЭ
Не инвертирует фазу сигнала
Низкое входное сопротивление является недостатком в многокаскадных схемах

Применение схемы с общей базой

Схема с общей базой применяется:

В высокочастотных усилителях
В импульсных схемах
В схемах с низкоомным источником сигнала

Схема с общим эмиттером

В схеме с общим эмиттером:

Входным током является ток базы
Выходным током является ток коллектора
Коэффициент передачи тока β = 10-100
Среднее входное сопротивление (сотни-тысячи Ом)
Высокое выходное сопротивление

Преимущества схемы с общим эмиттером

Основные преимущества схемы ОЭ:

Высокий коэффициент усиления по току и напряжению
Возможность питания от одного источника
Инвертирование фазы сигнала

Удобство каскадирования

Области применения схемы ОЭ

Схема с общим эмиттером широко применяется:

В усилителях низкой и средней частоты
В генераторах
В импульсных схемах
В цифровых схемах

Схема с общим коллектором

В схеме с общим коллектором:

Входным током является ток базы
Выходным током является ток эмиттера
Коэффициент передачи тока близок к 1
Очень высокое входное сопротивление
Низкое выходное сопротивление

Характеристики схемы с общим коллектором

Ключевые характеристики схемы ОК:

Коэффициент усиления по напряжению близок к 1
Не инвертирует фазу сигнала
Большое входное и малое выходное сопротивление
Называется эмиттерным повторителем

Использование схемы с общим коллектором

Схема с общим коллектором используется:

Для согласования высокоомных и низкоомных цепей
В качестве эмиттерного повторителя
Как буферный каскад
В выходных каскадах усилителей мощности

Сравнение схем включения биполярных транзисторов

Сравнительные характеристики основных схем включения транзисторов:

Параметр	ОБ	ОЭ	ОК
Коэффициент усиления по току	< 1	10-100	10-100
Коэффициент усиления по напряжению	До 1000	10-100	< 1
Коэффициент усиления по мощности	До 1000	До 10000	10-100
Входное сопротивление, Ом	1-100	100-1000	> 10000
Фазовый сдвиг	0°	180°	0°

Выбор схемы включения транзистора

При выборе схемы включения транзистора учитывают следующие факторы:

Требуемый коэффициент усиления
Диапазон рабочих частот
Входное и выходное сопротивление
Необходимость инвертирования сигнала
Температурную стабильность
Линейность характеристик

Правильный выбор схемы включения позволяет оптимизировать параметры усилительного каскада для конкретного применения.

Практическое применение схем включения транзисторов

Схемы включения транзисторов находят широкое применение в различных электронных устройствах:

Усилители звуковой частоты
Радиопередатчики и приемники
Импульсные источники питания
Цифровые схемы
Датчики и измерительные приборы
Системы автоматического управления

Знание особенностей каждой схемы позволяет разработчику выбрать оптимальное решение для конкретной задачи.

Заключение по схемам включения биполярных транзисторов

Таким образом, каждая из трех основных схем включения биполярных транзисторов имеет свои преимущества и недостатки:

Схема ОБ обеспечивает хорошие частотные свойства, но имеет низкое входное сопротивление
Схема ОЭ дает высокое усиление и удобна в применении, являясь наиболее распространенной
Схема ОК имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление, что удобно для согласования каскадов

Выбор конкретной схемы зависит от требований к усилительному каскаду и особенностей его применения. Понимание свойств каждой схемы позволяет грамотно проектировать электронные устройства на биполярных транзисторах.

Схемы подключения некоторых электротехнических устройств

Придерживаясь тематики данного сайта, здесь я буду говорить, естественно, про электрические схемы подключения. Данный раздел содержит ссылки на материалы, описывающие схемы подключения электротехнических устройств и приборов наиболее востребованные в повседневной жизни.

Понятие «схема» подразумевает порядок и последовательность соединения между собой устройств, приборов, элементов, в нашем случае, электрических и электронных. По своему назначению, степени детализации их можно подразделить на:

принципиальные,
структурные,
соединений,
подключения.

Последний вариант нас как раз интересует. Если строго подходить к терминологии, то такая схема описывает назначение внешних цепей подключения какого либо прибора и не должна содержать информации о соединении между собой различных устройств.

Однако, чтобы лишний раз все не усложнять, я это проигнорирую ради удобства восприятия и повышения информативности предлагаемых материалов.

Схема подключения выключателя

Рассматриваются варианты для одноклавишного и двухклавишных выключателей.

Схема подключения проходного выключателя

Проходной выключатель позволяет производить управление освещением независимо их разных мест.

Схема подключения люстры

Если количество проводов люстры и проводки совпадают, то все достаточно просто. Однако, могут быть варианты.

Схема подключения люминесцентной лампы

Ее еще называют лампой дневного света. Однако, как не назови, схема от этого не меняется.

Схема подключения электросчетчика

Счетчик электрической энергии — обязательный элемент электропроводки. Поэтому следует знать как правильно его подключить.

Схема подключения УЗО

УЗО — это устройство, отвечающее за Вашу безопасность. Если его подключить неправильно, то его защитные функции сойдут на нет.

Схема подключения пускателя

В данном материале рассматривается электромагнитный пускатель, применяемый для управления асинхронным электродвигателем.

Схема подключения электродвигателя

Близкий к предыдущей теме материал, описывающий особенности подключения двигателей.

Схема подключения датчика движения

Более корректно будет сказать «датчика управления освещением», но сути это не меняет.

Схема подключения светодиода

Подключить светодиод несложно, главное правильно рассчитать номинал резистора.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

что это такое, как работает, схемы включения, режимы работы

Применение полупроводниковых приборов (ПП) широко распространено в радиоэлектронике. Благодаря этому уменьшились габариты различных устройств. Широкое применение получил биполярный транзистор, благодаря некоторым особенностям его функционал шире, чем у простого полевого транзистора. Чтобы понять, для чего он нужен и в при каких условиях применяется, необходимо рассмотреть его принцип действия, способы подключения и классификацию.

Устройство и принцип действия

Транзистор — электронный полупроводник, состоящий из 3 электродов, одним из которых является управляющий. Транзистор биполярного типа отличается от полярного наличием 2 типов носителей заряда (отрицательного и положительного).

Отрицательные заряды представляют собой электроны, которые высвобождаются из внешней оболочки кристаллической решетки. Положительный тип заряда, или дырки, образуются на месте высвобожденного электрона.

Устройство биполярного транзистора (БТ) достаточно простое, несмотря на его универсальность. Он состоит из 3 слоев проводникового типа: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К).

Эмиттер (от латинского «выпускать») — тип полупроводникового перехода, основной функцией которого является инжекция зарядов в базу. Коллектор (от латинского «собиратель») служит для получения зарядов эмиттера. База является управляющим электродом.

Слои эмиттерный и коллекторный почти одинаковые, однако отличаются степенью добавления примесей для улучшения характеристик ПП. Добавление примесей называется легированием. Для коллекторного слоя (КС) легирование выражено слабо для повышения коллекторного напряжения (Uк). Эмиттерный полупроводниковый слой легируется сильно для того, чтобы повысить обратное допустимое U пробоя и улучшить инжекцию носителей в базовый слой (увеличивается коэффициент передачи по току — Kт). Слой базы легируется слабо для обеспечения большего сопротивления (R).

Переход между базой и эмиттером меньший по площади, чем К-Б. Благодаря разнице в площадях и происходит улучшение Кт. При работе ПП переход К-Б включается со смещением обратного типа для выделения основной доли количества теплоты Q, которое рассеивается и обеспечивает лучшее охлаждение кристалла.

Быстродействие БТ зависит от толщины базового слоя (БС). Эта зависимость является величиной, изменяющейся по обратно пропорциональному соотношению. При меньшей толщине — большее быстродействие. Эта зависимость связана с временем пролета носителей заряда. Однако при этом снижается Uк.

Между эмиттером и К протекает сильный ток, называемый током К (Iк). Между Э и Б протекает ток маленькой величины — ток Б (Iб), который используется для управления. При изменении Iб произойдет изменение Iк.

У транзистора два p-n перехода: Э-Б и К-Б. При активном режиме Э-Б подключается со смещением прямого типа, а подключение К-Б происходит с обратным смещением. Так как переход Э-Б находится в открытом состоянии, то отрицательные заряды (электроны) перетекают в Б. После этого происходит их частичная рекомбинация с дырками. Однако большая часть электронов достигает К-Б из-за малой легитивности и толщины Б.

В БС электроны являются неосновными носителями заряда, и электромагнитное поле помогает им преодолеть переход К-Б. При увеличении Iб произойдет расширение открытия Э-Б и между Э и К пробежит больше электронов. При этом произойдет существенное усиление сигнала низкой амплитуды, т. к. Iк больше, чем Iб.

Для того чтобы проще понять физический смысл работы транзистора биполярного типа, нужно ассоциировать его с наглядным примером. Нужно предположить, что насос для закачки воды является источником питания, водопроводный кран — транзистором, вода — Iк, степень поворота ручки крана — Iб. Для увеличения напора нужно немного повернуть кран — совершить управляющее действие. Исходя из примера можно сделать вывод о простом принципе работы ПП.

Однако при существенном увеличении U на переходе К-Б может произойти ударная ионизация, следствием которой является лавинное размножение заряда. При комбинации с тоннельным эффектом этот процесс дает электрический, а с увеличением времени и тепловой пробой, что выводит ПП из строя. Иногда тепловой пробой наступает без электрического в результате существенного увеличения тока через выход коллектора.

Кроме того, при изменении U на К-Б и Э-Б меняется толщина этих слоев, если Б тонкая, то происходит эффект смыкания (его еще называют проколом Б), при котором происходит соединение переходов К-Б и Э-Б. В результате этого явления ПП перестает выполнять свои функции.

Режимы работы

Транзистор биполярного типа может работать в 4 режимах:

Активный.
Отсечки (РО).
Насыщения (РН).
Барьерный (РБ).

Активный режим БТ бывает нормальным (НАР) и инверсным (ИАР).

Нормальный активный режим

При этом режиме на переходе Э-Б протекает U, которое является прямым и называется напряжением Э-Б (Uэ-б). Режим считается оптимальным и используется в большинстве схем. Переход Э осуществляет инжекцию зарядов в базовую область, которые перемещаются к коллектору. Последний ускоряет заряды, создавая эффект усиления.

Инверсный активный режим

В этом режиме переход К-Б открыт. БТ работает в обратном направлении, т. е. из К идет инжекция дырочных носителей заряда, проходящих через Б. Они собираются переходом Э. Свойства ПП к усилению слабые, и редко БТ применяются в этом режиме.

Режим насыщения

При РН оба перехода открыты. При подключении Э-Б и К-Б к внешним источникам в прямом направлении БТ будет работать в РН. Диффузионное электромагнитное поле Э и К переходов ослабляется электрическим полем, которое создается внешними источниками. В результате этого произойдет уменьшение барьерной способности и ограничение диффузной способности основных носителей заряда. Начнется инжекция дырок из Э и К в Б. Этот режим применяется в основном в аналоговой технике, однако в некоторых случаях возможны исключения.

Режим отсечки

При этом режиме БТ закрывается полностью и не способен проводить ток. Однако в БТ присутствуют незначительные потоки неосновных носителей зарядов, создающих тепловые токи с малыми значениями. Применяется этот режим в различных видах защиты от перегрузок и коротких замыканий.

Барьерный режим

База БТ соединяется через резистор с К. В цепь К или Э включается резистор, который задает величину тока (I) через БТ. БР часто применяется в схемах, т. к. позволяет работать БТ на любой частоте и в большем диапазоне температур.

Схемы включения

Для корректного применения и подключения БТ нужно знать их классификацию и тип. Классификация биполярных транзисторов:

Материал изготовления: германий, кремний и арсенидогаллий.
Особенности изготовления.
Рассеиваемая мощность: маломощные (до 0,25 Вт), средние (0,25-1,6 Вт), мощные (выше 1,6 Вт).
Предельная частота: низкочастотные (до 2,7 МГц), среднечастотные (2,7-32 МГц), высокочастотные (32-310 МГц), сверхвысокочастотные (более 310 МГц).
Функциональное назначение.

Функциональное назначение БТ делится на следующие виды:

Усилительные низкочастотные с нормированным и ненормированным коэффициентом шума (НиННКШ).
Усилительные высокочастотные с НиННКШ.
Усилительные сверхвысокочастотные с НиННКШ.
Усилительные мощные высоковольтные.
Генераторные с высокими и сверхвысокими частотами.
Маломощные и мощные высоковольтные переключающие.
Импульсные мощные для работы с высокими значениями U.

Кроме того, существуют такие типы биполярных транзисторов:

Р-n-p.
N-p-n.

Существует 3 схемы включения биполярного транзистора, каждая из которых обладает своими достоинствами и недостатками:

Общая Б.
Общий Э.
Общий К.

Включение с общей базой (ОБ)

Схема применяется на высоких частотах, позволяя оптимально использовать частотную характеристику. При подключении одного БТ по схеме с ОЭ, а потом с ОБ его частота работы усилится. Эту схему подключения применяют в усилителях антенного типа. Уровень шумов на высоких частотах снижается.

Достоинства:

Оптимальные значения температуры и широкий диапазон частот (f).
Высокое значение Uк.

Недостатки:

Низкое усиление по I.
Низкое входное R.

Включение с общим эмиттером (ОЭ)

При подключении по этой схеме происходит усиление по U и I. Схему можно запитать от одного источника. Часто применяется в усилителях мощности (P).

Достоинства:

Высокие коэффициенты усиления по I, U, P.
Один источник питания.
Происходит инвертирование выходного переменного U относительно входного.

Обладает существенными недостатками: наименьшая температурная стабильность и частотные характеристики хуже, чем при подключении с ОБ.

Включение с общим коллектором (ОК)

Входное U полностью передается обратно на вход, и Кi аналогичен при подключении с ОЭ, но по U он низкий.

Этот тип включения применяют для согласования каскадов, выполненных на транзисторах, или при источнике входного сигнала, который имеет высокое выходное R (микрофон конденсаторного типа или звукосниматель). К достоинствам можно отнести следующие: большое значение входного и малого выходного R. Недостатком является низкий коэффициент усиления по U.

Основные характеристики биполярных транзисторов

Основные характеристики БТ:

Коэффициент усиления по I.
Входное и выходное R.
Обратный Iк-э.
Время включения.
Частота передачи Iб.
Обратный Iк.
Максимальное значение I.

Сферы применения

Применение биполярных транзисторов широко распространено во всех областях человеческой деятельности. Основное применение устройства получили в приборах для усиления, генерации электрических сигналов, а также выполняют роль коммутируемого элемента. Их применяют в различных усилителях мощности, в обыкновенных и импульсных блоках питания с возможностью регулирования значений U и I, в компьютерной технике.

Кроме того, их часто используют для построения различной защиты потребителей от перегрузок, скачков U, короткого замыкания. Широкое применение получили в горнодобывающей, металлургической сферах.

СХЕМЫ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ

Вот несколько примеров простых схем задержки и первая из них собирается всего на 2-х транзисторах T1-T2, которые управляют реле Pk1, переключая напряжение примерно через 40-60 секунд после включения (подачи питания). Конечно схема может быть реализована совершенно другим способом (например на конденсаторе большой ёмкости, одном полевом транзисторе или на популярном таймере 555).

Задержка подачи питания на транзисторах

Схема задержки в данном случае используется в ламповом усилителе. Вариант печатной платы (фрагмент с этим блоком) приводится далее.

Напряжение необходимое для питания этой схемы примерно 8 В. Реле должно иметь рабочее напряжение 5 или 6 В и нагрузочную способность контактов 250 В / 8 А. Реле включает переменное напряжение 220 В на нагрузке. Время задержки зависит от значения резистора R110 и емкости конденсатора C107.

Состояние источника питания обозначается светодиодами D2, D3. Первоначально оба светятся, после включения питания D2 отключается, горит только D3 (зеленый). Можно использовать двойной, например красно-зеленый. Резистор R111 контролирует яркость светодиодов D2 и D3. Диод D4 — это красный светодиод с падением напряжения примерно 1,8 В, который дает тот же эффект, что и при использовании резистора.

Схема задержки с МОП-транзистором

Простая система задержки включения напряжения представляет собой схему с одним любым МОП-транзистором.

Конденсатор C101 заряжается через резистор R101 с высоким сопротивлением. По мере зарядки С101 транзистор MOSFET T2 начинает открываться и реле Pk2 подает напряжение. Диод Dg гасит импульс самоиндукции, который появляется на катушке реле при переключении. Светодиоды DL1 и DL2 сигнализируют о работе схемы, DL2 гаснет после включения реле.

Напряжение питания будет зависеть от напряжения катушки реле и может отличаться от показанного на рисунке. Система очень проста, но простота не лишена недостатка: медленная зарядка конденсатора С101 заставляет транзистор открываться не ступенчато, а плавно, что приводит к включению реле как бы в два этапа. Но схема проверена, она надежно работает в течение многих лет в различных устройствах, поэтому нет необходимости усложнять ее.

Номиналы деталей

R101 — примерно 200 кОм, R102, R103 — 0,5-1,5 кОм, C101- 470 мкФ / 16 В
T2 — любой низковольтный полевой МОП-транзистор,
Dg — любой высоковольтный диод, например 800-1000 В
PK2 — реле с напряжением срабатывания катушки соответствующим напряжению питания.

Схема задержки с чипом 555

Такой замедлитель подачи питания с микросхемой 555 тоже очень прост в сборке, а настройку времени задержки можно отрегулировать довольно точно. Пример схемы на рисунке выше.

Другие варианты схем

А можно сделать совсем просто — купить готовый модуль на Али (фото выше), где нужно будет лишь подключить его и задать подстроечником нужное время срабатывания, но это конечно не наш метод))

Форум по автоматике

Обсудить статью СХЕМЫ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ

с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) — Студопедия

Применяют три основные схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Такая терминология указывает, какой из электродов транзистора является общим для его входной и выходной цепей.

На рис. 2 показана схема с общей базой. Во входную (эмиттерную) цепь последовательно с источником питания Е₁ включен источник входного сигнала, вырабатывающий некоторое переменное напряжение U_ВХ. В коллекторную цепь включено сопротивление нагрузки R_H. Входным током является ток эмиттера I_ВХ = I_Э. Выходным током является ток коллектора I_ВЫХ = I_K. Коэффициент передачи тока для схемы с ОБ равен:

при Е₂ = const.

Коэффициент a всегда меньше 1 и, чем он ближе к 1, тем лучше транзистор.

Поскольку ток эмиттера – наибольший из всех токов транзистора, то схема с ОБ имеет малое входное сопротивление для переменной составляющей тока сигнала. Фактически это сопротивление равно сопротивлению эмиттерного перехода, включенного в прямом направлении R_BX = r_Э. Низкое входное сопротивление схемы с ОБ (единицы – десятки ом) является её существенным недостатком, т.к. в многокаскадных схемах это сопротивление оказывает шунтирующее действие на сопротивление нагрузки предыдущего каскада и резко снижает усиление этого каскада. Достоинствами схемы с ОБ являются меньшие искажения при усилении, лучшие температурные и частотные свойства, чем у схемы с ОЭ.

Для схемы с ОБ входная характеристика (рис. 3) представляет собой зависимость тока эмиттера от напряжения между эмиттером и базой при постоянной величине напряжения между коллектором и базой. Входные характеристики аналогичны ВАХ p-n-перехода для прямого тока. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряжения U_КБ объясняется проявлением так называемого эффекта Эрли (эффекта модуляции толщины базы).

Указанный эффект состоит в том, что при увеличении напряжения U_КБ коллекторный переход расширяется (как и всякий обратно смещенный p-n-переход). Расширение происходит, главным образом, за счет базового слоя, как более высокоомного. Толщина базы и её сопротивление уменьшаются. Это приводит к уменьшению напряжения U_ЭБ и к уменьшению рекомбинации дырок с электронами в базовой области. При этом увеличивается коэффициент a и ток коллектора.

Выходные характеристики транзистора для схемы с ОБ (рис. 3) изображают зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе при различных постоянных значениях эмиттерного тока. Как было показано ранее, если коллекторный переход смещен в обратном направлении, то ток коллектора приблизительно равен току эмиттера I_K » I_Э. Это соотношение сохраняется даже при U_КБ = 0, так как большинство дырок, инжектированных в базу, захватываются электрическим полем коллекторного перехода и переносятся в коллектор. Только, если коллекторный переход смещают в прямом направлении (графики слева от точки 0 на рис. 3), встречный поток дырок из коллектора компенсирует поток дырок из эмиттера и ток коллектора становится равным нулю.

Схема с общим эмиттером показана на рис. 4. Входным током в ней является малый по величине ток базы, а выходным – ток коллектора. Следовательно, коэффициент передачи тока для схемы с ОЭ равен:

Соотношение между коэффициентами a и b можно получить в виде b = a / (1 – a). Если a = 0,98, то b = 49, т.е. можно получить коэффициент усиления тока порядка нескольких десятков.

Входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ значительно больше, чем в схеме с ОБ. Это следует из очевидного неравенства:

DU_BX / DI_Б >> DU_BX / DI_Э.

Достоинством схемы с ОЭ следует также считать возможность её питания от одного источника напряжения. Поэтому схема с ОЭ является наиболее распространенной.

Входная характеристика схемы с ОЭ (I_б = f(U_БЭ) при U_КЭ = const) подобна ВАХ p-n-перехода при прямом смещении (рис. 5). При U_КЭ = 0 – это прямые ветви эмиттерного и коллекторного переходов, включенных параллельно. С ростом U_КЭ ток базы уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличении U_КЭ растет напряжение, приложенное к коллекторному переходу в обратном направлении, уменьшается вероятность рекомбинации носителей заряда в базе, т.к. почти все носители быстро втягиваются в коллектор. Поэтому ток электронов, входящих в базу для рекомбинации с инжектированными дырками, уменьшается.

Выходные характеристики транзистора для схемы с ОЭ (рис. 5) представляют собой зависимости тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при постоянном токе базы: I_K = f (U_КЭ) при I_б = const.

Схема с общим коллектором (ОК) в некоторых учебниках не рассматривается вообще или кратко представлена в виде, изображенном на рис. 6. В других учебниках схема изображена в виде рис. 7 (и называется эмиттерным повторителем). В этой схеме действительно коллектор является общей точкой для входного и выходного переменного тока: источники питания Е₁ и Е₂ имеют малое сопротивление и всегда шунтированы конденсаторами большой емкости, поэтому для переменного тока они могут считаться короткозамкнутыми. Поэтому к коллектору оказываются подключенными и источник входного напряжения U_ВХ и сопротивление нагрузки.

Входным током является ток базы, а выходным – ток эмиттера. Поэтому коэффициент прямой передачи тока для этой схемы:

Для переменных входных и выходных напряжений справедливо равенство
DU_BX = DU_БЭ + DU_ВЫХ (т.е. усиления по напряжению нет). Само напряжение U_БЭ и особенно переменная составляющая этого напряжения достаточно малы, поэтому амплитуда переменной составляющей входного напряжения DU_BX приблизительно равна амплитуде переменной составляющей выходного напряжения DU_ВЫХ. В соответствии с этим схема с ОК и называется эмиттерным повторителем.

Достоинством схемы с ОК является её большое входное сопротивление.

В таблице представлены коэффициенты усиления по току k_i, напряжению k_U, мощности k_p, входное сопротивление R_BX схем с ОБ, ОЭ и ОК и фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями.

Параметр	ОБ	ОЭ	ОК
k_i	меньше 1	10 – 100	10 – 100
k_U	до 1000	10 – 100	меньше 1
k_p	до 1000	до 10 000	10 – 100
R_BX, Ом	1 – 100	100 – 1000	больше 10 000
Фазовый сдвиг	0°	180°	0°

общий исток, общий сток, общий затвор

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Полевые транзисторы (униполярные)— п/п приборы, в которых прохождение тока обусловлено дрейфом носителей заряда одного знака под действием продольного электрического поля.

С точки зрения носителя заряда их называют униполярные (одной полярности).

С точки зрения управления электрическим полем — полевыми.

Различают схемы включения:

— с общим истоком (подобно общему эмиттеру) которые позволяют получить усиление тока и напряжения и инвертирование фаз напряжения при усилении, имеют очень высокое входное и выходное сопротивления;

— с общим стоком (подобно общему коллектору и эмиттерному повторителю и может быть назван истоковым повторителем) имеет коэффициент усиления по напряжению, стремящийся к единице, выходное напряжение по значению и фазе повторяют входное, имеют очень высокое входное и низкое выходное сопротивления;

— с общим затвором (подобно общей базе)не дает усиления тока и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме с ОИ, входное сопротивление мало, в усилителях не используются, применяется в качестве линейных ключей и электронных потенциометров.

Схемы включений ПТ.

1. Схема с общим истоком

Схема обладает высоким входным сопротивлением, которое ограничивается сопротивлением затвора (КП303Г – утечка 0,1нА), и достаточно высоким выходным сопротивлением, также, как и в схемах с ОЭ.

Фаза инвертируется.

С целью увеличения Кu включаем Сu и Ru’. Для обеспечения максимального Кu можно принять Ru’ равное 0. Однако, из-за нелинейности выходной характеристики возникают большие нелинейные искажения, особенно для большого сигнала. (Кu=S*Rc).

Используются для согласования между собой высокоомного генератора и усилителя, также в качестве ключевого каскада в импульсных блоках питания (благодаря отсутствия у них явления вторичного пробоя, характерного для БПТ).

2.Схема с общим стоком.

Выходное сопротивление уменьшается за счёт введения последовательной ООС по напряжению с помощью Ru.

Используется для согласования высокого сопротивления генератора с низким сопротивлением усилителя, высокого выходного сопротивления источника тока усилителя напряжения с низким сопротивлением нагрузки, особенно в выходных каскадах сверхкачественных усилителей мощности относительно низкой стоимости.

3.Схема с общим затвором.

Используется в качестве оттенюаторов (ослабителей) сигналов, “переменных резисторов”, переключателей.

В отличие от БПТ сопротивление канала ПТ является линейной, т.е. не вносит нелинейных искажений.

БТИЗ (IGBT) – биполярный транзистор с изолированным затвором. Достоинства по сравнению с МОП.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT — InsulatedGateBipolarTransistors) — полностью управляемый полупроводниковый прибор, в основе которого трёхслойная структура. Его включение и выключение осуществляются подачей и снятием положительного напряжения между затвором и истоком. На рис.1 приведено условное обозначение IGBT.


Рис. 1. Условное обозначение IGBT	Рис. 2. Схема соединения транзисторов в единой структуре IGBT

Коммерческое использование IGBT началось с 80-х годов и уже претерпела четыре стадии своего развития.

IGBT являются продуктом развития технологии силовых транзисторов со структурой металл-оксид-полупроводник, управляемых электрическим полем и сочетают в себе два транзистора в одной полупроводниковой структуре: биполярный (образующий силовой канал) и полевой (образующий канал управления). Эквивалентная схема включения двух транзисторов приведена на рис. 2. Прибор введён в силовую цепь выводами биполярного транзистора E (эмиттер) и C (коллектор), а в цепь управления — выводом G (затвор).

Таким образом, IGBT имеет три внешних вывода: эмиттер, коллектор, затвор. Соединения эмиттера и стока (D), базы и истока (S) являются внутренними. Сочетание двух приборов в одной структуре позволило объединить достоинства полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включённом состоянии.

23.

В общем случае обратную связь (ОС) можно определить как связь выходной цепи усилителя или каскада усиления с его входной цепью. Она образуется тогда, когда усиленный сигнал с выхода отдельного каскада усилителя или усилителя в целом передается на его вход через цепи, дополнительно вводимые для этого (внешняя ОС) или уже имеющиеся в нем для выполнения других функций (внутренняя ОС). К последним, например, относятся общая цепь источника питания усилителя, межэлектродные емкости в электронных приборах.

В большинстве случаев внутренняя ОС и непреднамеренно возникшие цепи внешней ОС (например, из-за близкого расположения при монтаже деталей, соединительных проводов входных и выходных цепей усилителя) вызывают так называемую паразитную ОС. В реальных устройствах паразитная связь, как правило, приводит к изменению их свойств в худшую сторону и возникновению других нежелательных явлений (в частности, генерацию паразитных колебаний, частоты которых значительно выше или ниже частот усиливаемых колебаний), часто трудно поддающихся контролю и устранению.

На рисунке приведена структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, охваченного внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β. Цепь вместе с усилителем, к которому она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлей ОС. Стрелками показаны направления прохождения сигнала.

Часть усиленного внешнего сигнала с выхода усилителя (прямая цепь передачи сигналов) поступает по цепи ОС на его вход и складывается там с внешним сигналом. При таком сложении амплитуд сигналов (внешнего и ОС) на входе усилителя возможны два принципиально отличных по конечному действию случая: либо сумма амплитуд сигналов больше амплитуды внешнего сигнала (фазы колебаний с одинаковой частотой на выходе цепи ОС и входной сигнала совпадают, сдвиг фаз равен 0°), либо меньше его (их фазы противоположны, сдвиг фаз равен 180°). В первом случае говорят о ПОС (положительной обратной связи), во втором – о ООС (отрицательной ОС). В большинстве случаев ПОС паразитная.

Обратная связь (ОС), охватывающая один каскад, называется местной, несколько — общей.

Если во входной цепи усилителя вычитается ток в цепи ОС из тока входного сигнала, то такую ООС называют параллельной. Если во входной цепи вычитается напряжение входного сигнала из сигнала ОС, то такую ООС называют последовательной. По способу получения (снятия) сигнала ООС с выхода усилителя различают ООС по напряжению (когда сигнал ООС пропорционален U_ВЫХ усилителя) и по току (сигнал ООС пропорционален току через нагрузку).

Читайте также:

Разница между коммутацией каналов и коммутацией пакетов Разница между

Коммутация — это метод пересылки пакетов данных, поступающих от отправителя, получателю по адресу назначения. Коммутация каналов и коммутация пакетов — два самых популярных метода коммутации. При коммутации каналов данные передаются по выделенному каналу, который должен быть установлен между отправителем и получателем с использованием выделенного соединения точка-точка. При коммутации пакетов данные разделяются на небольшие блоки, называемые пакетами, причем каждый пакет связан с заголовком, содержащим сигнальную информацию об узлах источника и назначения.Пакеты передаются независимо и обрабатываются на всех промежуточных узлах, прежде чем достигнут пункта назначения. В месте назначения пакеты данных извлекаются и повторно собираются, чтобы получить исходное сообщение. Давайте подробно рассмотрим разницу между ними.

Что такое коммутация цепей?

Коммутация каналов — это одна из технологий коммутации, используемых для отправки сообщений из одной точки в другую с использованием выделенного двухточечного канала на протяжении всего сеанса.Они в основном используются в коммутируемых телефонных сетях общего пользования (PSTN), где вызывающий и получатель обмениваются информацией по выделенному каналу с использованием сквозной связи. Это ориентированный на соединение канал, который устанавливается между отправителем и получателем с использованием специального протокола передачи сигналов. Когда любой из них отключает вызов, цепь разрывается, тем самым завершая сеанс. Проще говоря, отправитель устанавливает физическое соединение с получателем по выделенному каналу для передачи данных, а когда передача данных завершается, канал отключается.Все данные передаются по одному и тому же каналу на протяжении всего сеанса.

Что такое коммутация пакетов?

Коммутация пакетов максимально использует пропускную способность сети, разбивая сообщение на небольшие блоки, называемые пакетами данных, которые ищут наиболее эффективный путь маршрутизации для достижения пункта назначения. Каждому пакету данных назначается заголовок, содержащий сигнальную информацию, включая адрес отправителя и получателя, и затем передается индивидуально по сети. Каждый пакет данных может идти по разному маршруту, указанному в соответствующем заголовке. Данные обрабатываются на всех промежуточных узлах, расположенных в различных точках, прежде чем они достигнут пункта назначения, где все пакеты повторно собираются и перекомпилируются в исходное сообщение. Это более надежный и эффективный метод передачи данных, который может выдерживать некоторые задержки во время сеанса. В основном он используется для передачи данных и голосовой связи.

Разница между коммутацией каналов и коммутацией пакетов

Определение из Коммутация каналов и пакетная коммутация
— Коммутация каналов — это тип сетевого протокола, в котором выделенный канал устанавливается между двумя конечными точками в сети на время передачи.Передача данных происходит после установления цепи. С другой стороны, коммутация пакетов осуществляется без установления соединения, что означает, что данные передаются небольшими блоками, называемыми пакетами, и для каждого пакета устанавливается динамический маршрут.
Подход в коммутации цепей и пакетной коммутации
— При коммутации каналов между источником и пунктом назначения устанавливается сквозной тракт с использованием специального протокола сигнализации. Он ориентирован на соединение, в отличие от сетей с коммутацией пакетов без установления соединения, которые не используют сквозной подход.Фактически, каждый пакет содержит в заголовке адреса источника и назначения.
Гибкость в Коммутация каналов и коммутация пакетов
— При коммутации пакетов передача данных разделяется на небольшие пакеты, каждый из которых несет информацию о маршрутизации и следует различным путям передачи для достижения места назначения. С другой стороны, коммутация каналов не является гибкой, поскольку устанавливается выделенный путь, который не меняется на протяжении передачи.
Маршрутизация Путь из Коммутация каналов и коммутация пакетов
— В сетях с коммутацией каналов все данные проходят через один и тот же канал, и каждый блок данных имеет единственный доступ к каналу, и весь путь маршрутизации предоставляется в источнике. Тогда как в сетях с коммутацией пакетов каждый пакет данных содержит весь путь маршрутизации и передается индивидуально.
Обработка данных в Коммутация каналов и коммутация пакетов
— При коммутации каналов путь передачи определяется до начала обработки данных, и система решает, по какому пути следовать.При коммутации пакетов данные разделяются на небольшие пакеты — каждый со связанным заголовком — которые маршрутизируются от источника к месту назначения и обрабатываются на всех промежуточных узлах.
Применение коммутации цепей и пакетной коммутации
— Коммутация пакетов — более эффективный метод передачи данных, тогда как коммутация каналов — гораздо лучшая альтернатива для передачи голоса. В то время как первый реализован на физическом уровне, последний реализован на сетевом уровне.

Коммутация цепей и коммутация пакетов: сравнительная таблица

Коммутация цепей	Коммутация пакетов
Устанавливается физический путь, выделенный для единственного соединения между двумя конечными точками.	Данные делятся на небольшие блоки, называемые пакетами, причем каждый пакет несет небольшой заголовок, содержащий информацию сигнализации.
Передача данных происходит после установления канала на время передачи.	Динамический маршрут устанавливается для каждого пакета, который несет информацию о маршрутизации.
На протяжении всей передачи используется выделенный путь маршрутизации, и никакому другому пользователю не разрешается использовать этот канал.	Каждый пакет данных может идти по разному маршруту для достижения пункта назначения, что делает его гибким на протяжении всего сеанса.
Он следует по единому пути на протяжении всего сеанса.	Нет бесконечного резервирования ссылок.
Данные не несут сигнальную информацию и перемещаются сами по себе.	Каждый пакет данных содержит сигнальную информацию, содержащую адреса источника и назначения в заголовке пакета.
Идеально подходит для голосовой связи, задержка равномерная.	Он в основном используется для передачи данных и голосовой связи, и задержка не является равномерной.
Это ориентированное на соединение, которое реализовано на физическом уровне.	Не требует установления соединения и реализован на сетевом уровне.

Краткое описание коммутации каналов и коммутации пакетов

Хотя и коммутация пакетов, и коммутация каналов являются двумя наиболее распространенными методами передачи данных между двумя устройствами связи, оба используют другой подход к отправке сообщений из одной точки в другую. Коммутация каналов использует подход, ориентированный на соединение, при котором сетевой канал выделяется для одного соединения за раз, и никакому другому пользователю не разрешается использовать этот канал.Напротив, коммутация пакетов разделяет данные, которые должны быть переданы, на небольшие блоки, называемые пакетами, без сквозного резервирования сетевых каналов. Оба они используют разные технологии для передачи данных из одной точки в другую, тем самым соединяя несколько устройств друг с другом. У каждого есть свои плюсы и минусы в зависимости от того, что вы пытаетесь сделать.

Сагар Хиллар — плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии.У него есть желание исследовать самые разные темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать. Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый — это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать. Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал ».

Последние сообщения Сагара Хиллара (посмотреть все)

PPT — Пакетная коммутация против коммутации каналов Презентация PowerPoint, бесплатная загрузка

Пакетная коммутация против коммутации каналов В сетях с коммутацией пакетов и коммутацией каналов используются две разные технологии для отправки сообщений и данных из одной точки в другую.У каждого из них есть свои преимущества и недостатки в зависимости от того, что вы пытаетесь сделать.

Коммутация пакетов • В пакетных сетях сообщение разбивается на небольшие пакеты данных. Эти пакеты отправляются с компьютера и перемещаются по сети в поисках наиболее эффективного маршрута по мере того, как каналы становятся доступными. Это не обязательно означает, что они ищут кратчайший путь. • Каждый пакет может идти своим маршрутом, отличным от других.

Коммутация пакетов • Каждый пакет отправляется с «адресом заголовка». Это сообщает ему, где находится его конечный пункт назначения, поэтому он знает, куда идти. • Адрес заголовка также описывает последовательность повторной сборки на конечном компьютере, чтобы пакеты возвращались в правильном порядке. • Один пакет также содержит сведения о том, сколько пакетов должно прибыть, чтобы компьютер-получатель знал, не удалось ли получить один пакет. • Если пакет не приходит, компьютер-получатель отправляет сообщение обратно компьютеру, который первоначально отправил данные, с просьбой повторно отправить отсутствующий пакет.

Коммутация пакетов Разница между коммутацией каналов и коммутацией пакетов: • Коммутация пакетов • Сообщение разбивается на сегменты (пакеты). • Каждый пакет содержит идентификацию предполагаемого получателя, данные, используемые для исправления данных, и позицию пакета в последовательности. • Каждый пакет обрабатывается центром коммутации индивидуально и может быть отправлен в пункт назначения совершенно другим путем, чем все остальные.

Пакетная коммутация Пакетная коммутация • Преимущества: • Безопасность • Полоса пропускания используется на полную мощность • Устройства с разной скоростью могут обмениваться данными • Не зависит от сбоя линии (перенаправляет сигнал) • Доступность — не нужно ждать прямого подключения стать доступным • Во время кризиса или стихийного бедствия, когда телефонная сеть общего пользования может перестать работать, электронные письма и текстовые сообщения все еще можно отправлять через коммутацию пакетов

Пакетная коммутация Недостатки • При интенсивном использовании возможна задержка • Пакеты данных могут быть потеряны или повреждены • Протоколы необходимы для надежной передачи • Не очень хороши для некоторых типов потоков данных e.g видеопотоки в реальном времени могут терять кадры из-за того, что пакеты поступают не по порядку.

Коммутация каналов • Коммутация каналов была разработана в 1878 году для передачи телефонных вызовов по выделенному каналу. Этот канал оставался открытым и использовался на протяжении всего разговора и не мог использоваться для других данных или телефонных звонков.

Коммутация цепей • В коммутации цепей есть три фазы: • Установление • Передача • Отключение • Телефонное сообщение отправляется за один раз, оно не прерывается.Сообщение приходит в том же порядке, в котором оно было отправлено изначально.

Коммутация цепей • В современных сетях с коммутацией каналов электронные сигналы проходят через несколько коммутаторов до установления соединения. • Во время разговора никакой другой сетевой трафик не может использовать эти коммутаторы. • Ресурсы остаются выделенными для канала в течение всей передачи данных, и все сообщение следует по одному и тому же пути. • Коммутация каналов может быть аналоговой или цифровой.

Коммутация каналов • Аналитики прогнозируют постепенный отход от сетей с коммутацией каналов с расширением использования Интернета для передачи голоса и видео.• Сеть с коммутацией каналов отлично подходит для данных, которым требуется постоянная связь от конца до конца. Например видео в реальном времени.

Коммутация каналов • Коммутация каналов • Преимущества: • Канал выделен для вызова — без помех, без разделения • Гарантированная полная пропускная способность на время вызова • Гарантированное качество обслуживания

Коммутация каналов Недостатки: • Неэффективность — оборудование может не использоваться для большого количества вызовов, если данные не передаются, выделенная линия все еще остается открытой • Требуется относительно много времени для настройки канала • Во время кризиса или бедствия сеть может стать нестабильной или недоступной. • Он был в первую очередь разработан для голосового трафика, а не для трафика данных.

Протоколы коммутации каналов, пакетов и WAN

Коммутация каналов

— Установление, обслуживание и завершение выделенного физического канала через сеть оператора связи для каждого сеанса связи
— Передача дейтаграмм и потоков данных
— Работает как обычный телефонный звонок
— Пример: ISDN

Поставщики услуг обычно предлагают обе услуги коммутации пакетов с коммутацией каналов.

Коммутация каналов — это метод коммутации WAN, при котором выделенный физический канал устанавливается, поддерживается и завершается через сеть оператора связи для каждого сеанса связи. Коммутация каналов поддерживает два типа передачи: передачу дейтаграмм и передачу потока данных. Коммутация каналов широко используется в сетях телефонных компаний и работает во многом как обычный телефонный разговор. Цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN) является примером технологии WAN с коммутацией каналов.

Пакетная коммутация

Пакетная коммутация — это метод коммутации WAN, при котором сетевые устройства совместно используют один канал «точка-точка» для транспортировки пакетов от источника к месту назначения через сеть оператора связи. Статистическое мультиплексирование используется для того, чтобы устройства могли совместно использовать эти цепи. Асинхронный режим передачи (ATM), Frame Relay, Switched Multimegabit Data Service (SMDS) и X.25 являются примерами технологий WAN с коммутацией пакетов.

— Сетевые устройства совместно используют двухточечный канал для транспортировки пакетов от источника к пункту назначения по сети оператора связи
— Статистическое мультиплексирование используется для того, чтобы устройства могли совместно использовать эти каналы
— Примеры: ATM, Frame Relay, SMDS, сертификаты X.25

WAN Virtual Circuits

— Логическая схема, обеспечивающая надежную связь между двумя устройствами

— Коммутируемые виртуальные каналы (SVC)

— Динамически устанавливаются по запросу
— Разрываются, когда передача завершена
— Используется, когда передача данных спорадический

— Постоянные виртуальные каналы (PVC)

— Постоянно установленные
— Сохранение полосы пропускания для случаев, когда определенные виртуальные каналы должны существовать все время

— Используется в Frame Relay, X. 25 и ATM

Виртуальный канал — это логический канал, созданный для обеспечения надежной связи между двумя сетевыми устройствами. Существуют два типа виртуальных каналов: коммутируемые виртуальные каналы (SVC) и постоянные виртуальные каналы (PVC). Виртуальные каналы используются в Frame Relay, X.25 и ATM.

SVC динамически устанавливаются по запросу и отключаются по завершении передачи. SVC используются в ситуациях, когда передача данных носит спорадический характер.

PVC установлены на постоянной основе.PVC сохраняют полосу пропускания, связанную с установлением канала, и отключаются в ситуациях, когда определенные виртуальные каналы должны существовать постоянно.

Протоколы WAN

Модель OSI обеспечивает концептуальную основу для связи между компьютерами, но сама модель не является методом связи. Фактическое общение стало возможным благодаря протоколам связи. Протокол реализует функции одного или нескольких уровней OSI. Существует множество протоколов связи, но все они, как правило, попадают в одну из следующих групп:

— Протоколы LAN: работают на физическом уровне и уровне канала передачи данных и определяют связь через различные среды LAN

— Протоколы WAN: работают на три нижних уровня и определяют связь по различным глобальным носителям.

— Сетевые протоколы: различные протоколы верхнего уровня в данном наборе протоколов.

— Протоколы маршрутизации: протоколы сетевого уровня, отвечающие за определение пути и коммутацию трафика.

SDLC: —
Управление синхронным каналом передачи данных. Протокол связи уровня канала данных SNA от IBM. SDLC — это побитовый полнодуплексный последовательный протокол, который породил множество аналогичных протоколов, включая HDLC и LAPB.

HDLC: —
Управление каналом передачи данных высокого уровня.Бит-ориентированный протокол уровня синхронного канала передачи данных, разработанный ISO. Задает метод инкапсуляции данных в синхронных последовательных каналах с использованием символов кадра и контрольных сумм.

LAPB: —
Процедура доступа к каналу, сбалансированная. Протокол канального уровня в стеке протоколов X.25. LAPB — это бит-ориентированный протокол, полученный из HDLC.

PPP: —
Протокол точка-точка.