Conex Tranzistorului
description
Transcript of Conex Tranzistorului
-
Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Obiective
Analizarea conexiunilor tranzistoarelor bipolare (emitor comun, colector comun, bazcomun )
Ridicarea experimental a caracteristicilor statice
Calcularea c tigului static
Echipament necesar
Unitatea de baz pentru sistemul IPES (surs de alimentare PSU/EV, suport pentru moduleMU/EV), unitatea de control individual SIS2
Modul experimental MCM4/EV
Osciloscop i multimetru
B17.1 No iuni teoretice
Cnd este utilizat ca amplificator, tranzistorul poate fi conectat n trei moduri numite i conexiuni.Aceste conexiuni sunt numite astfel: emitor comun, colector comun sau baz comun , n func ie determinalul care este conectat la mas . Acest terminal este comun intr rii i ie irii.
Amplificator n conexiunea emitor comun (EC)
Dup cum se observ n figura B17.1, semnalul care trebuie amplificat (semnalul de intrare) esteaplicat n baz i semnalul amplificat (semnalul de ie ire) este cules n colector.
Dac tensiunea aplicat VBE cre te, curentul IB cre te de asemenea i de asemenea IC (deoarece IC=hFE IB).
Aceast cre tere a lui IC determin cre terea tensiunii VRC i deoarece VRC=VCC-VCE, tensiunea de ie ire VCE scade. n mod analog, cnd VBE scade, VCE cre te.
Remarc m urm toarele:
amplificatorul este inversor ceea ce nseamn c atunci cnd tensiunea de intrare cre te, tensiunea de ie ire scade i viceversa
amplificarea n tensiune cre te dac valoarea lui RC cre te, ca urmare a faptului c varia ia lui ICproduce o varia ie de tensiune care este cu att mai mare cu ct RC este mai mare
Amplificatorul n conexiune emitor comun are amplificare mare n curent i n tensiune, deci are o amplificare foarte mare n putere (deoarece P=V I).
figura B17.1
Amplificator n conexiune emitor comun
Amplificator n conexiunea colector comun (CC)
n aceast conexiune (figura B17.2), colectorul este terminalul comun, fiind singurul dintre celetrei terminale care este conectat la o tensiune constant (VCC). Cu toate acestea, att semnalul de intrare aplicat n baz ct i semnalul de ie ire din emitor sunt referite fa de mas ( i nu fa de colector).
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 2 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
Deoarece pentru un tranzistor n conduc ie tensiunea VBE este aproximativ constant , varia ia(cre tere sau sc dere) a tensiunii de intrare este transferat n emitor, conform rela iei VOUT=VIN-VBE.
Prin urmare:
amplificatorul este neinversor ceea ce nseamn c atunci cnd VIN cre te, VOUT cre te de asemenea
amplificarea n tensiune este aproximativ egal cu 1, ceea ce nseamn c varia ia tensiunii de emitoreste egal cu varia ia tensiunii din baz ; aceast configura ie este numit i repetor pe emitor, deoarece tensiunea de ie irea o urm re te pe cea de intrare
Amplificatorul n conexiune colector comun nu pare a fi prea folositor la prima vedere deoarecenu amplific semnalul de intrare. Totu i ele este des utilizat deoarece are o impedan de intrare mare i o impedan de ie ire mic . Prin urmare, poate prelua semnale de intrare de la o surs cu impedan mic ile poate furniza unei surse cu impedan mic . Cu alte cuvinte, este un adaptor de impedan .
figura B17.2
Amplificator n conexiune emitor comun
Amplificator n conexiunea baz comun (BC)
n aceast conexiune (figura B17.3), semnalul care trebuie amplificat este aplicat n emitor, iarsemnalul amplificat este cules din colector.
Cnd tensiunea de intrare VEB (care trebuie s fie ntotdeauna negativ ) cre te, nseamn c VBEscade, curentul IB scade de asemenea i de asemenea curentul IC scade. Deoarece VCB=VCC-RC IC rezultc tensiunea de ie ire cre te.
n mod analog, cnd VEB scade, VCB scade de asemenea.
Remarca i c :
amplificatorul este neinversor i amplificarea n tensiune este propor ional cu valoarea lui RC
circuitul de intrare, care este parcurs de curentul de emitor IE, are o impedan de intrare foarte mic
Aceast configura ie este folosit cu prec dere n circuitele de radiofrecven , datorit impedan eide intrare de ordinul zecilor de , pentru adaptarea la impedan a caracteristic de 50 a antenelor iliniilor de transmisiuni.
figura B17.3
Amplificator n conexiune baz comun
VEB
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 3 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
M rimile caracteristice amplificatoarelor sumar
n urm torul tabel sunt date expresiile parametrilor caracteristici ale celor 3 tipuri de conexiuni ale tranzistoarelor bipolare. Semnifica ia m rimilor din tabel este urm toarea:
Rg este rezisten a de ie ire a sursei semnalului care trebuie amplificat
r este un parametru al c rei valoare este aproximativ (25mV/IC)
Conexiunea
Parametrul Emitor comun Colector comun Baz comun
Rezisten a de intrare
RIN
rmic
REfoarte mare
r /foarte mic
Rezisten a de ie ire
ROUT
RCmare
((r +Rg)/ )||REfoarte mic
RCmare
Amplificarea n curent
AI mare mare unitar
Amplificarea n tensiune
AV
- RC / rmare
unitarRC / rmare
Amplificarea n putere
AP
AI AVfoarte mare
AImare
AVmare
Rela ia de faz dintre
VIN i VOUT1800 00 00
B17.2 Desf urarea lucr rii
Deconecta i to i jumperii
Introduce i codul lec iei: B17 n lucrare este necesar m surarea unor curen i i tensiuni. Dac este disponibil un singur
multimetru, acesta poate fi utilizat ca voltmetru sau ampermetru. Cnd scoate i ampermetrul din circuit nu uita i s scurtcircuita i punctele ntre care a fost introdus ampermetrul.
Circuit cu emitorul comun
Caracteristica VBE=f(IB) cu VCE men inut constant
Conecta i jumperii J1, J6, J8, ampermetrul ntre bornele 3 4 i voltmetrul (sau osciloscopul) ntre bornele 4 8 pentru a realiza circuitul din figura B17.4.
M sura i tensiunea VBE pentru valorile lui IB din tabelul de mai jos:
IB(A) 0 5 10 20 40 80 100 300 500
VBE(mV)
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 4 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
figura B17.4
Reprezenta i grafic caracteristica VBE=f(IB) (IB pe axa orizontal ) ca n figura de mai jos:
Q1 Graficul este similar cu caracteristica:
1) rezisten ei 2) diodei 3) termistorului 4) tiristorului
Calcula i rezisten a de intrare static (RIE=VBE/IB) n cteva puncte din regiunea liniar de conduc ie a jonc iunii baz -emitor.
Pentru RIE ar trebui s ob ine i valori de ordinul sutelor de ; un circuit n conexiune emitor comun are o rezisten de intrare static de valoare medie.
Caracteristica IC=f(VCE) pentru IB constant
Conecta i jumperii J2, J6, J8 i aparatele de m sur ca n figura B17.5. Tensiunea VCE poate fi m surat i cu un osciloscop.
figura B17.5
Regla i VCC la 0V i IB la 20 A.
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 5 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
Cre te i tensiunea de alimentare VCC. M sura i curentul de colector IC pentru valorile lui VCE date n tabelul urm tor:
VCE(V) 0,1 0,5 1 5 8 IB (A)
20
40IC(mA)
60
Reprezenta i caracteristica IC=f(VCE) pentru fiecare valoare a lui IB i descrie i-i comportamentul
Curentul de colector IC cre te rapid cu tensiunea VCE (cnd aceasta este mic ) dup care se modificdup o dreapt aproximativ orizontal
Pentru VCE=5V calcula i, factorul de amplificare hFE=IC/IB pentru fiecare pereche de valori (IC, IB) din tabelul anterior. Scrie i rezultatele n tabelul urm tor:
IB(A) 20 40 80
IC(mA)
hFE
Valorile determinate depind de IC i cresc treptat cu IC pn la o anumit valoare, dependent de tranzistor, dup care scad.
Ap sa i tasta INSQ2 Din m sur torile curen ilor i tensiunilor din circuit se poate afirma c :
1) A fost introdus o rezisten RC de valoare mare
2) VCE a crescut ca urmare a cre terii tensiunii VCC
3) Jonc iunea emitorului a fost scurtcircuitat
4) n serie cu emitorul a fost introdus o rezisten astfel c circuitul nu mai este cu emitorul comun
5) Circuitul emitorului este deschis astfel c IC a fost redus la 0
Circuit cu baza comun
Caracteristica VEB=f(IE) cu VCB men inut constant
Conecta i aparatele de m sur ca n figura B17.6. Tensiunea poate fi m surat de asemenea cuosciloscopul.
figura B17.6
P stra i tensiunea VCB constant la valoarea de 0,5V i m sura i tensiunea din emitor VEB pentruvalorile lui IE date n tabelul urm tor (modificarea lui IE se face prin reglarea lui RV2).
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 6 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
IE(mA) 0 0,05 0,1 0,3 0,5 1VCE=0,5V
VBE(mV)
Reprezenta i caracteristica de intrare VEB=f(IE) pentru VCB=0,5V
Q3 Ct este rezisten a de intrare n regiunea liniar pentru aceast configura ie?
1) Este foarte mare
2) Depinde de IC i ia valori foarte diferite
3) Este mai mic de 1 k
4) Este zero
5) Este infinit
Caracteristica IC=f(VCB) pentru IE constant
Regla i ini ial VCC la 0V i IE la 3mA prin ajustarea lui RV2
Cre te i VCC i calcula i curentul de colector IC, prin m surarea tensiunii de la bornele rezistorului R4 (1k ), pentru fiecare valoare a lui VCE din tabelul urm tor:
VCB(V) 0 1 2 3 IE(mA)
3IC(mA)
1
Repeta i m sur torile pentru IE=1mA
Reprezenta i grafic dependen a IC=f(VCB)
Compara i caracteristicile de ie ire ob inute pentru conexiunile baz comun i emitor comun
Calcula i rezisten a de ie ire static (ROB=VCB/IC) pentru regiunea liniar a caracteristicii IC=f(VCB) la IE=3mA
Q4 Ct este rezisten a de ie ire calculat ?
1) zero 2) ntre 10 i 100 3) aprox. 100 k 4) ntre 1 i 10 k 5) mai mare de 10M
Circuit cu colectorul comun
Caracteristica VCB=f(IB) cu VCE men inut constant
Conecta i jumperii J1, J6, J7,J4 i aparatele de m sur ca n circuitul din figura B17.7. Tensiunea poate fi m surat i cu osciloscopul
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 7 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
figura B17.7
Regla i VCC astfel nct s ob ine i VCE=5V
Regla i RV1astfel nct s ob ine i pentru IB valorile din tabelul de mai jos i p strnd VCE=5Vconstant . M sura i tensiunea VCB pentru fiecare valoare a lui IB
IB(A) 0 5 10 30 50 VCE(V)
5VCB(V)
10
Repeta i m sur torile pentru VCE=10V
Reprezenta i caracteristicile de intrare pentru fiecare valoare a lui VCE
Caracteristicile VCB=f(IB) depind de VBE i ntre baz i emitor este practic o diod . Odat deschisjonc iunea baz emitor, tensiunea VBE este constant (are valoarea de aproximativ 0,7V), prin urmare VCB este constant i are valoarea VCE-VBE.
Folosind rela ia RIC=VCB/IB calcula i rezisten a de intrare RIC
Q5 Ct este rezisten a de ie ire calculat ?
1) zero 2) aprox. 100 3) aprox. 100 k 4) n jur de 1 M 5) infinit
Caracteristica IC=f(VCE) pentru IB constant
Urm toarele m sur tori pot fi realizate doar dac sunt disponibile 2 ampermetre i 1 voltmetru.
Conecta i jumperii J2, J7, J4 i aparatele de m sur astfel nct s realiza i circuitul din figura B17.8.
-
Modulul MCM4/EV Dispozitive i circuite electronice Lec ia B17: Conexiunile tranzistorului bipolar
Pagina 8 din 8 Prof. ing. Mihai Agape
figura B17.8
Regla i VCC la 0V i IB la 80A. Cre te i treptat VCC i m sura i curentul de emitor IE pentru fiecare valoare a tensiunii VCE din tabelul urm tor:
VCE(V) 0 0,1 0,3 0,5 1 5 10 IB(A)
80IE(mA)
50
Repeta i m sur torile pentru IB=50A
Reprezenta i caracteristicile de ie ire pentru fiecare valoare a lui IB
Din grafic pute i remarca faptul c dup ce tranzistorul ncepe s conduc IE r mne aproape constant dac VCE este mai mare de aproximativ 0,5V.
B17.3 Test
Q6 Ct conexiuni sunt posibile pentru un tranzistor?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 5) 5 6) 6
Q7 Care sunt m rimile de intrare pentru un tranzistor npn n conexiunea baz comun ?
1) VBE, IB 2) VBC, IB 3) VEB, IE 4) VCE, IC 5) VCE, IB
Q8 Care sunt m rimile de intrare pentru un tranzistor pnp n conexiunea colector comun?
1) VBE, IB 2) VBC, IB 3) VEB, IE 4) VCE, IC 5) VCE, IB
Q9 Care sunt m rimile de intrare pentru un tranzistor pnp n conexiunea colector comun?
1) VCB, IC 2) VEC, IE 3) VCE, IC 4) VCE, IB 5) VBE, IB