Elektronika | Felsőoktatás » Bipoláris tranzisztor munkapontjának számítása

Bipoláris tranzisztor munkapontjának számítása: - egyenáramú, gerjesztetlen áramkör analízise - tranzisztorok normál aktív üzemmódban: - bázis-emitter pn átmenet nyitva, - bázis-kollektor pn átmenet zárva - ha Um specifikált, a kollektor- emitter feszültség nagyobb a maradék feszültségnél - nyitó irányú pn átmenet: feszültség generátorral veendő figyelembe (npn: UBE0, pnp: UEB0) kézi számítás estén: nemlineáris (exponenciális) transzfer karakterisztika helyettesítése egyparaméteres (UBE0 nyitófeszültség) derékszögű karakterisztikával IE IE UBE UBE0 UBE - záró irányú pn átmenet: áram generátorral veendő figyelembe (IC0 = A·IE0) ----------------------------------------------------------------------------------------- 1. példa Ut = 10 V. Az npn tranzisztor következő paraméterei adottak: UBE0 = 0,6 V, B = 99, Um = 0,5 V Ut RB RC Mekkora legyen RB ellenállás értéke, hogy a tranzisztor munkaponti árama, IE0 = 2 mA

legyen? U − U BE 0 U t − U BE 0 9,4 = = = 470kΩ Válasz: RB = t I E0 (1 − A)I E 0 0.02 (1 + B ) Mekkora lehet RC értéke, hogy a tranzisztor a normál aktív tartományban maradjon? U − Um 9,5 Válasz: UCE0 > Um azaz U t − R C I C0 > Um R C ≤ t = = 4,80kΩ AI E0 1,98 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2. példa Ut1 Az adott áramköri paraméterek: Ut1, Ut2, RB1, RB2, RC1, RC2 T1: npn, UBE0, B1, Um1 T2: pnp, UEB0, B2, Um2 RC1 RB1 T1 A tranzisztorok munkaponti árama mely ellenállásoktól függ és melyektől nem? Válasz: RB1, RB2 : ezektől függ, RC1, RC2 : ezektől -bizonyos határok közt - nem. Mekkora a közös munkaponti emitteráram? U − U t2 − U BE0 − U EB0 = Válasz: I E01 = I E02 = I E0 = t1 (1 − A1 )R B1 + (1 − A 2 )R B2 T2 RB2 RC2 Ut2 Ellenőrizzük, hogy mindkét tranzisztor normál aktív üzemmódban van! Válasz: A közös emitter potenciálja:

U E = U t1 − R B1 (1 − A 1 )I E0 − U BE0 (= U t2 + R B2 (1 − A 2 )I E0 + U EB0 ) U − U m1 − U E T1: UCE01 > Um1 ahol U CE01 = U t1 − R c1 A1 I E0 − U E , R C1 < t1 A 1 I E0 U − U m2 T2: UEC02 > Um2 ahol U EC02 = U E − R c2 A2I E0 , R C2 < E A 2 I E0 3. példa: Ut Ut R1 RC RC R1 RG Rf Ube ~ R2 RE UBE0 R2 RE Munkaponti analízis: • egyenáramú helyettesítő kép: o kondenzátor - > szakadás, o induktivitás -> rövidzár o váltóáramú (jel-) feszültség generátor -> rövidzár o váltóáramú (jel-) áram. generátor -> szakadás B = ∞ esete. R2 Ut R1 + R2 R2 U E0 = U B0 - U BE0 = U t - U BE0 R1 + R2 R2 U t - U BE0 U E0 I E0 = = R1 + R2 RE RE U C0 = U t - R C I C0 I B0 = 0 U B0 = Számokkal: adatok: R1 = R2 = 40 kohm RE = 4,4 kohm RC= 2 kohm, Ut = 10 V UBE0 = 0.6 V eredmények: UB0 = 5 V, UE0 = 4.4 V, IE0 = IC0 = 1 mA, UC0 = 8 V Kérdés: Mekkora legyen RE ahhoz, hogy az IE0 munkaponti áram értéke 1.5 mA

legyen? Feladat: Ellenőrizzük, hogy a tranzisztor normál aktív üzemmódban van? Véges B esete: Legyen az R2 ellenálláson folyó áram értéke I2 . I 2 R 2 = U BE0 + R E I E0 R 1 U BE0 + E I E0 R2 R2 1 I E0 ← I B0 = 1+ B I2 = R 2 I 2 + R 1 ( I 2 + I B0 ) = U t R1 I E0 1+ B R R1 + E I E0 ) = U t I E0 R2 1+ B (R 2 + R 1 ) I 2 = U t - (R 2 + R 1 ) ( 1 U BE0 R2  (R 2 + R 1 )R E R1  R + R1   I E0 = U t - 2 + U BE0 R2 1+ B  R2  R2 R + R1 U t - U BE0 Ut - 2 U BE0 R 2 + R1 R2 I E0 = Átalakítva: I E0 = R x R2 (R 2 + R 1 )R E R1 RE + 1 + R2 1+ B 1+ B Ugyan ez az eredmény az áramkör ekvivalens átalakításai után: Ut Ut Ut Ut R1 RC R1 Ut RC RC R1xR2 IE/(1+B ) R1 R2 RE R2 Ut RE = = R2 UBE0 RE R2 Ut R1 + R2 RE Báziskör Thevenin helyettesítő képére felírható egyetlen hurok egyenlet: I R2 U t = R1 × R2 ⋅ E + U BE0 + RE ⋅ I E R1 + R2 1+ B ebből: I E0 RC R2 U t - U BE0 R 2 + R1 = R x R2 RE + 1 1+ B IE Mi van,

ha az eredeti npn tranzisztort pnp tranzisztorra cseréljük? R2/(R1+R2)Ut Ut R1 RC RG Rf Ube ~ R2 RE Miért értelmetlen, működés képtelen az áramkör? Nem alakulhat ki a normál aktív üzemmód. Mit módosítsunk, hogy a tranzisztor normál-aktiv tartományban működjön? Ut - Ut : -Ut R1 Munkapont? RC RG Rf Ube ~ R2 RE Ut marad, de kollektor ↔ emitter felcserélése: Ut R1 Munkapont? RC RG Mekkora lehet RE értéke, hogy a tranzisztor normál-aktív tartományban működjön? Rf Ube ~ R2 RE