Elektronika | Felsőoktatás » Bipoláris tranzisztorok alkalmazásai, Erősítők

BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK ALKALMAZÁSAI Erősítők BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK NAGY JELŰ MODELLJE A bipoláris p tranzisztorokat árammal vezérelt áramgenerátorként modellezhetjük erősítési (aktív) üzemmódban  Az A áramgenerátor á át nyeresége é az á áramerősítési ő íté i tényező (β=iC/iB)  BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK NAGYJELŰ MODELLJE A B-E átmenet egy gy dióda ((D))  A munkapont környékén a tranzisztor kimeneti jelleggőrbéje liniáris. Az áramerősítési tényező β iC/iB β=i  u BE u BE iC    iB    I 0  eexp[ p[ ]  I S  eexp[ p[ ] UT UT kT UT  q EARLY FÉLE HATÁS Az Early y féle hatás alapján pj az uCE feszültség g változásával modosul a bázis mérete (szélessége) és ezzel együtt a tranzisztor vezetőképessége is.  Figyelembe Fi l b véve é az E Early l féle fél hatást, h tá t egy korrekciós tényezőt kell bevezessünk és a tranzisztor kollektor árama a

következőképpen alakul:  uCE u BE ]  (1  ) iC    iB  I S  exp[ UT U EA  UEA az Early féle feszültség BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK KISJELŰ MODELLJE A bipoláris p tranzisztorokat ffeszültséggel gg vezérelt áramgenerátorként is modellezhetjük, kis jelváltozásokat véve figyelembe a munkapont környékén  A kisjelű modell egy lineáris modell  BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK KISJELŰ MODELLJE uBE – bázis-emmiter bázis emmiter ellenállás (kimeneti feszültség ellenállás)  iB – bázisáram  iC – kollektor áram  rBE – bázis-emmitter  gm [S]– meredekség ellenállás (bemeneti (transzkonduktancia) ellenállás))  uCE – kollektor kollektor rCE – kollektor-emmiter emmiter feszültség  A KISJELŰ MODELL PARAMÉTEREI gm gm   iC  u BE I S  exp[ u u BE ]  (1  CE ) u I u 1 UT U EA  I S  exp[ BE ]  (1  CE )   C u BE UT U EA U T U T UT=25 mV

szobahőmérsékleten (20 °C) g m  40  I C A KISJELŰ MODELL PARAMÉTEREI rBE rBE  uBE 1 1 1 UT U U  UT      T  T  iC I0 iB u u u iB iC I 0  exp[ BE ]  exp[ BE ] I 0  exp[ BE ] iB uBE UT UT UT UT  U BE rBE   gm A KISJELŰ MODELL PARAMÉTEREI rCE rCE  uCE 1 1 1 U EA U    EA   iC u u IS u u iC I S  exp[ BE ]  (1  CE )  exp[ BE ] I S  exp[ BE ] I C UT uCE UT U EA U EA UT U CE rCE  UEA=80.200 V U EA  IC SZÁMÍTÁSI PÉLDA  legyen egy bipoláris tranzisztor kollektor árama IC=1 mA, A UEA=100V, 100V β=100. β 100 Határozzuk H tá k meg a ki kisjelü j lü modell paramétereit. gm  40  iC  40 1 mA A  40 mS S r BE  rCE  gm 100   2 ,5 k  40 U EA 100V    100 k iC 1mA EGYSZERŰSÍTETT MODELLEK elhagyjuk gyj az rCE ellenállást  => egyszerűsített π hibrid modell  feszültséggel

vezérelt áramgenerátorral árammall vezérelt á é lt áramgenerátorral EGYTRANZISZTOROS ERŐSÍTŐ KAPCSOLÁSOK közös ((földelt)) bázisú kapcsolás p  közös kollektorú (emmiterkövető) kapcsolás  közös (földelt) emmitterű kapcsolás   Megoldás: a tranzisztort kicseréljük a kisjelű modellel  a kondenzátorokat rövidzárlatoknak tekíntjük  paszivizáljuk az áramkört (az egyenfeszültségű tápokat rövidzárlatoknak tekíntjük)  => > kisjelű ki j lű helyettesítő h l tt ítő kapcsolás k lá  KÖZÖS (FÖLDELT) BÁZISÚ KAPCSOLÁS <=> FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉS  A=Uki/Ube=-g gmuBERC/-uBE=g gmRC KIMENETI ELLENÁLLÁS  Rki=Uki/Iki= RCIRC /IRC=-g gmuBERC/-g gmuBE=RC BEMENETI ELLENÁLLÁS ||rBE|| ||uBE/g gmuBE Rbe=RE|| Rbe=RE|| β /gm ||1/gm β /gm ||1/gm= β/(β+1)gm ≈ 1/gm Rbe=RE||1/gm ≈1/gm KÖZÖS KOLLEKTORÚ (EMMITERKÖVETŐ) KAPCSOLÁS <=> BEMENETI ELLENÁLLÁS

Rbe=RB1||RB2||RB u B u BE  u R E i B  rBE  i B  (   1)R E RB     rBE  (   1)R E iB iB iB FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉS U ki U ki (   1)iB RE (   1) RE A    U be u BE  U ki iB rBE  (   1)iB RE rBE  (   1) RE (   1) RE g m (   1) RE g m A   rBE g m  (   1) RE g m   (   1) RE g m RE g m RE g m  1   RE g m 1  R E g m  1 KIMENETI ELLENÁLLÁS U ki I ki   (   1)iB RE U ki  U ki U ki U ki  (   1) I ki    (   1) RE rBE  RB RE rBE  RB I ki 1 1 1 1    (   1)   U ki Rki RE rBE  RB RE Rki  RE || ( 1 RB 1  )  RE || g m (   1) gm 1 rBE RB  (   1) (   1) KÖZÖS (FÖLDELT) EMMITTERŰ KAPCSOLÁS BEMENETI ELLENÁLLÁS Rbe=RB1||RB2||rBE Rbe=RB1||RB2|| β /gm KIMENETI ELLENÁLLÁS Rki=RC FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉS

A=Uki/Ube=-gmuBERC/uBE=-gmRC KÉPLETEK A Rbe Rki KE -gmRC RB1||RB2|| β /gm RC KC RE g m 1 1 RE g m 1 R B1 || R B2 || rBE  (   1)R ) E KB gmRC RE||1/gm ≈1/gm RE || 1 gm RC