dce_seminar2

Cicuite de polarizare Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 2 electronica.geniu.ro

- 1 -

Seminar 2 S2 CIRCUITE DE POLARIZARE S2.1 Punctul static de funcţionare

Considerăm tranzistorul bipolar de tip npn din fig. 2.1. Pentru un tranzistor aflat într-un circuit electric, ne interesează să determinăm curentul de colector al tranzistorului IC şi tensiunea UCE dintre colector şi emitor (respectiv UEC pentru pnp) în regim activ normal (RAN) atunci când se cunosc parametrii β0 şi UBE (respectiv UEB pentru pnp). Mărimile IC şi UCE formează coordonatele punctului static de funcţionare şi se găsesc pe caracteristica statică de ieşire în conexiune EC a tranzistorului

.CECC )(u i iconstiB =

= , la intersecţia cu dreapta statică de

sarcină. Caracteristica statică de ieşire a unui tranzistor în conexiunea EC:

.CECC )(u i iconstiB =

= ,

este prezentată în figura 2.2. Zona nehaşurată din cadranul I aflată între zonele A, B, şi C reprezintă domeniul de funcţionare al regimului activ normal.

Fig. 2.2 Poziţia PSF

• A - zona de blocare; • B - zona de saturaţie; • C - zona cu putere de disipaţie maxim

admisibilă; Punctul P de pe grafic reprezintă punctul static de funcţionare, fiind caracterizat de

coordonatele UCE şi respectiv IC. Deci, pentru determinarea PSF al unui tranzistor trebuie să determinăm curentul de colector al acestuia şi tensiunea dintre colector şi emitor.

În general, pentru determinarea punctului static de funcţionare (PSF) al unui tranzistor, se scriu ecuaţii Kirchhoff care, de regulă, includ:

• Baza şi emitorul pentru determinarea curentului de baza şi implicit cel de colector sau direct al curentului de colector;

• Colectorul şi emitorul pentru a determina tensiunea dintre colector şi emitor.

De cele mai multe ori, tensiunea dintre colectorul şi emitorul unui tranzistor se determină după ce s-a reuşit determinarea curentului care trece prin colectorul tranzistorului.

Fig. 2.1

B

C

E

IB IC

IE UBE

UCE

iC

uCE

UCEmax

P(UCE, IC)

UCE

IC

A

C ICmax

B


- 2 -

S2.2 Circuite de polarizare în curent

Fie circuitul de polarizare în curent din fig. 2.3a):

Pentru a calcula curentul de colector, vom scrie o ecuaţie KII între potenţialele VCC şi

masă, pe traseul care cuprinde baza şi emitorul (fig. 2.3b):

B

BECCBBEBBCC R

UVIUIRV −=⇒+=− 0

de unde rezultă intensitatea curentului de colector B

BECCBC R

UVII −== 00 ββ

Pentru a determina tensiunea colector emitor a tranzistorului, vom scrie o ecuaţie KII între potenţialele VCC şi masă, pe traseul care cuprinde colectorul şi emitorul:

CCCCCECECCCC IRVUUIRV −=⇒+=− 0

Pentru valori ale rezistenţelor din circuit de RB = 440K, respectiv RC = 2K, şi pentru parametrii de tranzistor β0 = 100 şi VU BE 6,0= , se obţin valorile IC = 1mA şi UCE = 3V. S2.3 Circuite de polarizare în curent cu reacţie serie în emitor

Circuitele de polarizare în curent cu reacţie serie în

emitor sunt de tipul celui din figura 2.4: Pentru a calcula curentul de colector, vom scrie o

ecuaţie KII pe traseul care cuprinde baza şi emitorul:

EEBEBBCC IRUIRV ++=− 0

dar 0β

CB

II = şi C

CCBCE I

IIIII ≈+=+=

0β

rezultă

0βB

E

BECCC R

R

UVI

+

−= .

UCE

VCC 5V

RC 2K

Fig. 2.3 a)

RB 440K

IB

IC

UBE

VCC 10V

RC 1K

Fig. 2.4

RB 250K

IB

IC

UBE

UCE

RE 2K2

VCC

Fig. 2.3 b)

RB 440K

IB

IC

UBE

Fig. 2.3 c)

VCC

RC 2K

IB

IC

UBE

UCE


- 3 -

Pentru a determina tensiunea dintre colectorul şi emitorul tranzistorului, vom scrie o ecuaţie KII pe traseul de colector:

EECECCCC IRUIRV ++=− 0 ,

şi ,deoarece CE II ≅ , rezultă: CECCCCE IRRVU )( +−= .

Pentru valori ale rezistenţelor specificate pe schema din figura 2.4, şi pentru parametrii de tranzistor β0 = 100 şi VU BE 6,0= , se obţin valorile IC = 2mA şi UCE = 3,6V.

S2.4 Circuite de polarizare în curent cu reacţie paralel în colector Circuitele de polarizare în curent cu reacţie paralel în colector sunt de tipul celui din

figura 2.5: Pentru a calcula curentul de colector, pe traseul

VCC-RC-RB-B-E-GND se poate scrie relaţia KII:

BEBBRCCC UIRIRVC

++=− 0

Înlocuind CC

B II

I <<=0β

şi CCBR IIIIC

≅+=

Rezultă pentru curentul de colector:

0βB

C

BECCC R

R

UVI

+

−= .

Pentru a determina tensiunea colector-emitor a tranzistorului, pe traseul VCC-RC-C-E-GND se poate scrie relaţia KII:

CCCCCECECCCC IRVUUIRV −=⇒+=− 0

Pentru valori ale rezistenţelor specificate pe schema din figura 2.5, şi pentru parametrii

de tranzistor β0 = 200 şi VUBE 6,0= , se obţin valorile IC = 2mA şi UCE = 4V.

S2.5 Circuite de polarizare în tensiune cu divizor rezistiv în bază

Circuitele de polarizare în tensiune cu divizor rezistiv în bază sunt de tipul celui din figura 2.6. Pentru determinarea punctului static de funcţionare a tranzistorului bipolar putem apela la mai multe metode.

2.5.1 Metoda Kirchhoff

În nodul din baza tranzistorului şi in circuitele din bază ale acestuia se pot scrie

următoarele ecuaţii:

BIII += 21 , (1), BCE III += , (2), 0β

CB

II = , (3)

22110 IRIRV BBCC +=− , (4), EEBEB IRUIR +=22 , (5)

Fig. 2.5

VCC 10V

RC 3K

RB 340K

IB IC

UBE

UCE


- 4 -

Ţinând cont că CC

B III <<=0β

şi CE II ≅

setul de 5 ecuaţii de mai sus devine:

021 β

CIII +=

22110 IRIRV BBCC +=−

CEBEB IRUIR +=22

Eliminând I1 şi I2 se obţine ecuaţia:

CBB

EBECCBB

B IRRRUVRR

R

+=−

+ 0

21

21

2 ||β

,

de unde se obţine curentul de colector IC = 2 mA.

Tensiunea UCE dintre colectorul şi emitorul tranzistorului T, se determina normal,

scriind ecuaţia K II în circuitul de colector al acestuia:

EECECCCC IRUIRV ++=− 0

de unde rezultă : ( ) VIRRVU CECCCCE 6,64,71427,314 =−=⋅−=+−≅ .

2.5.2 Metoda Thevenin

Circuitul din baza tranzistorului poate fi echivalat Thevenin , rezultând un circuit echivalent format dintr-o sursă de tensiune echivalentă Ve şi o rezistenţă echivalentă Re, după cum se vede în figura de mai jos:

RE 2K7

RB1 100K

T

IC

IE RB2 100K

I2

I1

U1

U2

VCC 14V RC

1K

Fig. 2.6

IB

UBE

UCE

Vcc = 14V

RE 2K7

RB1 100K

RC 1K

T

RB2 100K

Fig. 2.7a

Vcc = 14V

RE 2K7

RC 1K

T

IC

UCE

UBE

IB

IE

Ve 7V

Re 50K

Fig. 2.7b


- 5 -

Tensiunea echivalentă:

VVRR

RV CC

BB

Be 7)0(

21

2 =−+

= ,

Rezistenţa echivalentă: KRRR BBe 50

21==

Pentru a determina curentul de colector scriem ecuaţia K II în circuitul de bază al

schemei de curent continuu echivalente:

CEe

BEeEEBEBee IRR

UVIRUIRV

+=−⇒++=−

0

0β

de unde: mAR

R

UVI

eE

BEeC 2

0

=+

−=

β

Tensiunea colector-emitor se determină scriind K II în circuitul de colector, exact ca la metoda anterioară.

Această metodă este recomandată în special pentru cazul când rezistenţele din bază sunt foarte mari.

2.5.3 Metoda divizorului de tensiune

Pentru valori mici ale rezistenţelor din bază, comparabile cu cea din emitor, pentru care

Ee R

R<<

0β se poate folosi metoda divizorului de tensiune. În acest caz, curenţii care trec

prin ramurile 1 şi 2 au intensităţi relativ mari faţă de curentul de bază al tranzistorului, de aceea curentul IB poate fi neglijat şi deci I1 ≈ I2. În consecinţă, cele două rezistenţe din bază acţionează ca un divizor de tensiune.

Această metodă mai este numită şi metoda aproximaţiei zero şi presupune a considera pentru început valoarea curentului în baza tranzistorului IB= 0. Cu alte cuvinte rezultă că vom avea IE = IC şi I1 = I2 = Idiv.

Potenţialul în baza tranzistorului va fi:

VVRR

RUV CCBB

BB 6

21

22 =

+==

Dar scriind KII în ochiul din bază, rezultă:

CEBE IRUU +=2

de unde: mAR

UUIE

BEC 22 =

−=

Tensiunea dintre colector şi emitor se determină după ce s-a determinat curentul de colector, în mod asemănător cu metodele anterioare. Se obţine:

( ) VIRRVU CECCCCE 6,322,412 =⋅−=+−=

RE 2K7

RB1 10K

T

IC

IE = IC

RB2 10K

Idiv

U1

U2

VCC 12V RC

1K5

Fig. 2.8

IB = 0

UBE

UCE


- 6 -

S2.6 Circuite de polarizare în tensiune cu diodă Zener În figura 2.9 este prezentat un circuit

polarizat prin intermediul unei diode Zener aflată în baza tranzistorului.

Dioda Zener este polarizată invers şi la bornele ei este tensiunea UZ = 5,6V egală cu potenţialul din baza tranzistorului. Curentul prin diodă este:

BZCC

Z IR

UVII >>

−=≅

11

EEBEZB IRUUV +==

mAR

UUR

UVI

E

BEZ

E

BEBC 2=

−=

−=

Scriind ecuaţia KII în circuitul de colector al tranzistorului va rezulta tensiunea dintre colector şi emitor:

VIRRVU CECCCCE 3)( =⋅+−= S-au considerat pentru tranzistor parametrii β0 = 200 şi VUBE 6,0= .

S2.7 Circuite de polarizare în tensiune cu generator de curent

În figura 2.10 este prezentat un exemplu de polarizare a unui tranzistor prin intermediul unui generator de curent.

Au loc relaţiile:

BG III >>≅

În circuitul din baza tranzistorului avem relaţia:

EEBEBRB IRUIRUUB

+=≅=

mAR

UUR

UUII

E

BER

E

BEBEC

B 1=−

=−

=≅

Scriind ecuaţia KII în circuitul de colector al tranzistorului determinăm tensiunea dintre colector şi emitor:

VIRRVU CECCCCE 3)( =⋅+−=

S-au considerat pentru tranzistor parametrii β0 = 200 şi VUBE 6,0= .

RE 2K5

R1 10K

T

IC

IE

IZ

I1

U1

UZ

VCC 10V RC

1K

Fig. 2.9

IB

UBE

UCE

DZ 5V6

RE 5K

T

IC

IE RB 5K6

I

IG 1mA

UB

VCC 9V RC

1K

Fig. 2.10

IB

UBE

UCE


- 7 -

2.8.7

S2.8 Temă de casă Să se determine PSF-ul pentru tranzistoarele din schemele de curent continuu de mai jos: Se consideră pentru tranzistor parametrii β0 = 100 şi VU BE 6,0= ).

RE 2K2

T

VCC 5V

RC 1K

2.8.2 VEE = -5V

RE 2K4

T

VEE +6V

RB 500K

2.8.4 VBB -2V

RC 1K

RC 1K

VCC +3V

RE1

1K2

RB 200K

T

VCC +5V

RC 5K

2.8.3

VEE -5V

RE2 2K6

R1 240K

T

VCC +2V

RC 1K

2.8.1 VEE -3V

DZ 4V4

R2 2K5

T

VEE +10V R1

3K6

2.8.5

VBB +5V

R3 1K

R 1K

R2 2K2

T

VEE +12V R1

250K

IG 2mA

R3 1K3

R1 80K

T

VCC +10V

R3 2K4

2.8.6 R4 1K3

R2 240K VBB -2V

DZ 5V6

R1 10K

T VCC +15V

R3 2K

2.8.8 R4 2K2

R2 10K

R5

1K4

VEE -10V

DZ 6V2

R1 1K2

T VCC +5V

R3 120K

2.8.9

R4 2K3

R2 4K8

dce_seminar2

Documents

Transcript of dce_seminar2