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