Jaký je rozdíl mezi tranzistory NPN a PNP? Spínací obvody bipolárních tranzistorů

Strana 1 z 2

Zařízení a princip činnosti bipolárního tranzistoru

Bipolární tranzistor je polovodičová součástka se dvěma přechody elektron-díra vytvořenými v jednom polovodičovém monokrystalu. Tyto přechody tvoří tři oblasti v polovodiči s různými typy elektrické vodivosti. Jedna krajní oblast se nazývá emitor (E), druhá se nazývá kolektor (K), prostřední oblast se nazývá báze (B). Kovové vodiče jsou připájeny ke každé oblasti pro zapnutí tranzistoru v elektrickém obvodu.
Elektrická vodivost emitoru a kolektoru je opačná než elektrická vodivost báze. Podle pořadí střídání p- a n-oblastí se rozlišují tranzistory se strukturou p-n-p a n-p-n. Běžná grafická označení tranzistorů p-n-p a n-p-n se liší pouze směrem šipky u elektrody, která označuje emitor.

Princip činnosti tranzistorů p-n-p a n-p-n je stejný, proto budeme v budoucnu uvažovat pouze o činnosti tranzistoru se strukturou p-n-p.
Spojení elektron-díra tvořené emitorem a bází se nazývá přechod emitoru a přechod kolektoru a báze se nazývá kolektorový přechod. Vzdálenost mezi přechody je velmi malá: u vysokofrekvenčních tranzistorů je menší než 10 mikrometrů (1 μm = 0,001 mm) a u nízkofrekvenčních tranzistorů nepřesahuje 50 μm.
Když je tranzistor v provozu, jeho přechody přijímají vnější napětí ze zdroje energie. V závislosti na polaritě těchto napětí může být každý přechod zapojen jak v propustném, tak ve zpětném směru. Existují tři režimy provozu tranzistoru: 1) režim oříznutí - oba přechody a podle toho je tranzistor zcela uzavřen; 2) režim saturace - tranzistor je plně otevřen; 3) aktivní režim je režim mezi prvními dvěma. Režimy cutoff a saturation se používají společně v klíčových fázích, kdy je tranzistor střídavě buď plně otevřen nebo plně uzamčen s frekvencí pulzů vstupujících do jeho báze. Kaskády pracující v režimu klíče se používají v pulzních obvodech (spínané zdroje, horizontální snímací koncové stupně TV atd.). Částečně v režimu cutoff mohou pracovat koncové stupně výkonových zesilovačů.
Nejčastěji se tranzistory používají v aktivním režimu. Tento režim je určen přivedením malého napětí na bázi tranzistoru, které se nazývá předpětí (U viz) Tranzistor se mírně otevře a jeho přechody začne protékat proud. Princip činnosti tranzistoru je založen na skutečnosti, že relativně malý proud protékající přechodem emitoru (základní proud) pohání větší proud v obvodu kolektoru. Proud emitoru je součtem proudu báze a kolektoru.

Provozní režimy bipolárního tranzistoru

Režim cutoff tranzistor se získá, když jsou p-n přechody emitoru a kolektoru připojeny k externím zdrojům v opačném směru. V tomto případě protékají oběma p-n přechody velmi malé proudy zpětného emitoru ( já EBO) a sběratel ( Já KBO). Základní proud je roven součtu těchto proudů a podle typu tranzistoru se pohybuje od jednotek mikroampérů - μA (u křemíkových tranzistorů) až po jednotky miliampérů - mA (u germaniových tranzistorů).

Pokud jsou p-n přechody emitoru a kolektoru připojeny k externím zdrojům v propustném směru, bude tranzistor v saturační režim . Difúzní elektrické pole přechodů emitoru a kolektoru bude částečně utlumeno elektrickým polem vytvářeným externími zdroji U EB A U KB. V důsledku toho se sníží potenciální bariéra, která omezuje difúzi hlavních nosičů náboje, a začne pronikání (injekce) děr z emitoru a kolektoru do báze, to znamená, že proudy budou protékat emitorem a kolektorem tranzistor, nazývaný saturační proud emitoru ( Já e.us) a sběratel ( I K.us).

Používá se k zesílení signálů tranzistorový aktivní režim .
Když je tranzistor v aktivním režimu, jeho emitorový přechod se zapne v propustném směru a kolektorový přechod se zapne v opačném směru.

Pod stejnosměrným napětím U EB vstřikuje otvory z emitoru do základny. Jakmile jsou díry v základně typu n, stávají se v ní vedlejšími nosiči náboje a působením difúzních sil se pohybují (difundují) ke kolektorovému p-n přechodu. Část děr v základně je vyplněna (rekombinována) volnými elektrony v ní přítomnými. Šířka základny je však malá, od několika jednotek do 10 μm. Proto hlavní část otvorů dosáhne kolektoru p-n přechodu a je přenesena do kolektoru jeho elektrickým polem. Je jasné, že kolektorový proud já Kp nemůže být větší než proud emitoru, protože některé otvory se v základně rekombinují. Proto já Kp = h 21B já uh
Hodnota h 21B se nazývá koeficient přenosu statického proudu emitoru. Pro moderní tranzistory h 21B= 0,90…0,998. Vzhledem k tomu, že kolektorový přechod je zapnutý v opačném směru (často se říká, že je obrácený předpětí), protéká jím také zpětný proud. Já KBO, tvořený menšinovými nosiči báze (otvory) a kolektorem (elektrony). Tedy celkový kolektorový proud tranzistoru zapojeného podle obvodu společné báze
já Na = h 21B já uh + já KBO
Díry, které nedosáhly ke spoji kolektoru a rekombinované (vyplněné) v základně, mu dávají kladný náboj. Pro obnovení elektrické neutrality báze do ní vstupuje stejný počet elektronů z vnějšího obvodu. Pohyb elektronů z vnějšího obvodu do báze v něm vytváří rekombinační proud I B.rec. Kromě rekombinačního proudu protéká bází zpětný kolektorový proud v opačném směru a celkový proud báze
I B \u003d I B. řeka - I KBO
V aktivním režimu je základní proud desítky a stokrát menší než kolektorový proud a proud emitoru.

Spínací obvody bipolárních tranzistorů

V předchozím schématu je elektrický obvod tvořený zdrojem U EB, emitor a báze tranzistoru se nazývá vstup a obvod tvořený zdrojem U KB, kolektor a báze stejného tranzistoru - výstup. Báze je společná elektroda tranzistoru pro vstupní a výstupní obvody, takže toto zahrnutí se nazývá obvod se společnou bází, nebo zkráceně "schéma OB".
Následující obrázek ukazuje obvod, ve kterém je společnou elektrodou pro vstupní a výstupní obvody emitor. Jedná se o spínací obvod se společným emitorem, nebo zkráceně "OE schéma".

K I– aktuální zisk

K U– zesílení napětí

KP– zisk moci

Předchozí stránka – Další stránka

Dobré odpoledne přátelé!

Dnes budeme pokračovat v seznamování s elektronickými „cihlami“ počítačového hardwaru. Již jsme s vámi zvažovali, jak jsou uspořádány tranzistory s efektem pole, které jsou nutně přítomny na každé základní desce počítače.

Pohodlně se usaďte - nyní vynaložíme intelektuální úsilí a pokusíme se přijít na to, jak

bipolární tranzistor

Bipolární tranzistor je polovodičové zařízení, které je široce používáno v elektronických produktech, včetně počítačových napájecích zdrojů.

Slovo "tranzistor" (tranzistor) je vytvořeno ze dvou anglických slov - "translate" a "rezistor", což znamená "převodník odporu".

Slovo "bipolární" označuje, že proud v zařízení je způsoben nabitými částicemi dvou polarit - negativní (elektrony) a pozitivní (tzv. "díry").

„Díra“ není žargon, ale docela vědecký termín. „Díra“ je nekompenzovaný kladný náboj, nebo jinými slovy nepřítomnost elektronu v krystalové mřížce polovodiče.

Bipolární tranzistor je třívrstvá struktura se střídajícími se typy polovodičů.

Protože existují dva typy polovodičů, pozitivní (pozitivní, p-typ) a negativní (negativní, n-typ), mohou existovat dva typy takové struktury - p-n-p a n-p-n.

Střední oblast takové struktury se nazývá báze a krajní oblasti se nazývají emitor a kolektor.

Na schématech jsou bipolární tranzistory označeny určitým způsobem (viz obrázek). Vidíme, že tranzistor je v podstatě p-n přechod zapojený do série.

Záložní otázka - proč nelze nahradit tranzistor dvěma diodami? Koneckonců, každý z nich má p-n přechod, ne? Zapnul jsem dvě diody v sérii - a je to v pytli!

Ne! Faktem je, že základna v tranzistoru je při výrobě vyrobena velmi tenká, čehož nelze dosáhnout připojením dvou samostatných diod.

Princip činnosti bipolárního tranzistoru

Poměr kolektorového proudu k proudu báze se nazývá proudový zisk a může se pohybovat od několika jednotek do několika stovek.

Zajímavé je, že u nízkovýkonových tranzistorů je často vyšší než u výkonných (a ne naopak, jak by si někdo mohl myslet).

Rozdíl je v tom, že na rozdíl od brány FET je při řízení vždy přítomen proud báze, tzn. určitá síla je vždy vynaložena na kontrolu.

Čím větší je napětí mezi emitorem a bází, tím větší je proud báze a tím větší je i kolektorový proud. Každý tranzistor má však maximální povolené napětí mezi emitorem a bází a mezi emitorem a kolektorem. Za překročení těchto parametrů budete muset zaplatit novým tranzistorem.

V provozním režimu je spojení báze-emitor obvykle otevřené a spojení báze-kolektor je uzavřeno.

Bipolární tranzistor, stejně jako relé, může také pracovat v režimu klíče. Pokud přivedete dostatečný proud do báze (zavřít tlačítko S1), bude tranzistor dobře otevřený. Lampa se rozsvítí.

V tomto případě bude odpor mezi emitorem a kolektorem malý.

Pokles napětí v sekci emitor-kolektor bude několik desetin voltu.

Pokud pak přestanete dodávat proud do báze (otevřete S1), tranzistor se uzavře, tzn. odpor mezi emitorem a kolektorem bude velmi vysoký.

Lampa zhasne.

Jak otestovat bipolární tranzistor?

Vzhledem k tomu, že bipolární tranzistor se skládá ze dvou p-n přechodů, je docela snadné jej zkontrolovat digitálním testerem.

Přepínač provozu testeru je nutné nastavit do polohy připojením jedné sondy k základně a druhé postupně k emitoru a kolektoru.

Ve skutečnosti jednoduše postupně kontrolujeme stav p-n přechodů.

Takový přechod může být otevřený nebo uzavřený.

Poté musíte změnit polaritu sond a opakovat měření.

V jednom případě tester vykáže úbytek napětí na přechodech emitor-báze a kolektor-báze 0,6 - 0,7 V (oba přechody jsou otevřené).

V druhém případě se oba přechody uzavřou a tester to zaznamená.

Je třeba poznamenat, že v provozním režimu je nejčastěji jeden z tranzistorových přechodů otevřený a druhý je uzavřen.

Měření koeficientu přenosu proudu bipolárního tranzistoru

Pokud má tester schopnost měřit koeficient přenosu proudu, můžete zkontrolovat funkčnost tranzistoru instalací tranzistorových výstupů do příslušných zásuvek.

Proudový přenosový poměr je poměr kolektorového proudu k proudu báze.

Čím větší je koeficient přenosu, tím větší může být kolektorový proud řízen základním proudem, přičemž všechny ostatní věci jsou stejné.

Pinout (název pinů) a další údaje lze převzít z datových listů (referenční údaje) pro příslušný tranzistor. Datové listy lze najít online prostřednictvím vyhledávačů.

Tester zobrazí na displeji aktuální přenosový (zesilovací) poměr, který je nutné porovnat s referenčními údaji.

Součinitel přenosu proudu tranzistorů s nízkým výkonem může dosáhnout několika stovek.

U výkonných tranzistorů je to výrazně méně – pár jednotek či desítek.

Existují však výkonné tranzistory s přenosovým poměrem několika stovek nebo tisíců. Jedná se o tzv. Darlingtonovy páry.

Darlingtonův pár jsou dva tranzistory. Výstupní proud prvního tranzistoru je vstupním proudem pro druhý.

Celkový koeficient přenosu proudu je součinem koeficientů prvního a druhého tranzistoru.

Darlingtonův pár je vyroben ve společném pouzdru, ale může být vyroben i ze dvou samostatných tranzistorů.

Integrovaná diodová ochrana

Některé tranzistory (výkonové a vysokonapěťové) mohou být chráněny před zpětným napětím vestavěnou diodou.

Pokud tedy připojíte sondy testeru k emitoru a kolektoru v režimu testu diody, pak bude ukazovat stejné 0,6 - 0,7 V (pokud je dioda předpjatá v propustném směru) nebo "uzamčená dioda" (pokud je dioda zaujatý v opačném směru).

Pokud tester ukazuje nějaké mírné napětí, a to dokonce v obou směrech, pak tranzistor je definitivně rozbitý a je třeba jej vyměnit. Zkrat lze určit i v režimu měření odporu - tester ukáže nízký odpor.

Tam je (naštěstí, docela zřídka) "střední" porucha tranzistorů. To je, když zpočátku funguje a po nějaké době (nebo po zahřátí) změní své parametry nebo úplně selže.

Pokud takový tranzistor odpájíte a zkontrolujete testerem, pak stihne vychladnout, než se připojí sondy, a tester ukáže, že je to normální. Nejlepší je to ověřit výměnou „podezřelého“ tranzistoru v zařízení.

Na závěr říkáme, že bipolární tranzistor je jedním z hlavních „kusů železa“ v elektronice. Bylo by hezké naučit se zjistit, zda jsou tyto „kusy železa“ „živé“ nebo ne. Samozřejmě jsem vám, milí čtenáři, poskytl velmi zjednodušený obrázek.

Ve skutečnosti je činnost bipolárního tranzistoru popsána mnoha vzorci, existuje mnoho druhů, ale je to složitá věda. Pro ty, kteří se chtějí ponořit hlouběji, mohu doporučit úžasnou knihu Horowitze a Hilla, The Art of Circuitry.

Tranzistory pro vaše experimenty lze zakoupit

Uvidíme se na blogu!

Mezi jednoduchým spínacím obvodem a lineárním tranzistorovým zesilovačem je zřejmý rozdíl. V normálně pracujícím lineárním zesilovači je kolektorový proud vždy přímo úměrný proudu báze. Ve spínacím obvodu, jako je na Obr. 1. je kolektorový proud určen především napájecím napětím V CC a zatěžovacím odporem R L . Režim saturace tranzistoru je poměrně důležitý a zaslouží si podrobnou diskusi.

Rýže. 1. Ilustrace režimu sytosti. Tranzistor funguje jako klíč k rozsvícení lampy.

Zvažte, co se stane s kolektorovým proudem v obvodu na obr. 1, pokud se základní proud postupně zvyšuje od nuly. Když je spínač S 1 rozpojen, neteče proud báze a kolektorový proud je zanedbatelný. Uzavření S 1 vede ke vzniku základního proudu I B \u003d V CC / R B, kde jsme zanedbali potenciálový rozdíl na přechodu báze-emitor. Kolektorový proud protékající zátěží R L je I C =h FE V CC /R B . Pro konkrétní obvod znázorněný na obrázku s h FE = 100 a maximální hodnotou R B (50 kOhm) dostaneme:

I C \u003d 100x10 / 5000 A \u003d 20 mA

Úbytek napětí na R L je určen součinem R L I C a v našem případě je 50 x 0,02 = 1 V. Tranzistor je v lineárním režimu; snížení R B vede ke zvýšení proudu báze, zvýšení kolektorového proudu a následně ke zvýšení úbytku napětí na R L . Za těchto podmínek by obvod mohl být použit jako zesilovač napětí.

Nyní zvažte případ, kdy

a základní proud je

I B \u003d V CC / R B \u003d V CC / (h FE R L)

Proto je kolektorový proud

I C \u003d (h FE V CC) / (h FE R L) \u003d V CC /R L

Z hlediska zátěže se tranzistor chová jako dvojice spínacích kontaktů. Z Ohmova zákona vyplývá, že zatěžovací proud v této situaci nemůže překročit V CC /R L . Proto další zvýšení proudu báze nemůže zvýšit kolektorový proud, který je nyní určen pouze odporem zátěže a napájecím napětím. Tranzistor je v saturaci. V praxi, když se tranzistor nasytí, mezi kolektorem a emitorem vždy zůstane malé napětí, obvykle označované V CE(sat) . Zpravidla je to méně než 1 V a může dosáhnout až 0,1 V u tranzistorů speciálně navržených pro práci jako spínače. Typicky se V CE(sat) snižuje, jak stále více proudu protéká přechodem báze-emitor, to znamená v případě, kdy poměr kolektorového proudu I C k proudu báze I B je výrazně menší než proudové zesílení tranzistoru h FE .

Zhruba řečeno, k hlubokému nasycení (malá hodnota V CE(sat)) dochází, když

I C/I B< h FE /5

Pro obvod, jako je ten, který je znázorněn na obr. 1, kdy základní proud je dán jednoduše připojením odporu ke zdroji, zvolíme

R B / R L< h FE /5

Proto pro obvod na Obr. 1, za předpokladu typické hodnoty pro tranzistor 2N3053 (obdoba KT630B - viz analogy tuzemských a zahraničních tranzistorů) hodnotu aktuálního zesilovacího činitele h FE = 150, máme

R B / R L< 150/5 = 30.

Proto při R L = 50 Ohm volíme

R B< 30 х 50 Ом = 1,5 кОм.

Pokud je tedy jako zátěž použita lampa s odporem 50 ohmů, pak pro její efektivní rozsvícení bychom měli zvolit odpor základního odporu menší než 1,5 kOhm. Pokud to není možné, když je například jako R B použit fotorezistor s minimálním odporem 10 kΩ, pak by měl být pro zvýšení proudového zesílení použit Darlingtonův obvod.

Pokud bipolární tranzistor pracuje s kolektorovým proudem blízkým maximu a je nutné udržovat napětí V CE (sat) na úrovni zlomků voltu, pak v důsledku poklesu h FE bude proud báze větší než Může být potřeba I s / 10.

Může být překvapením, že VCE(sat) může být mnohem menší než VBE, což je u křemíkového tranzistoru asi 0,6 V. Je to proto, že přechod kolektor-základ je v saturačním režimu dopředu zaujatý. Máme tedy dva p-n přechody, dopředně zatížené, vzájemně propojené tak, že poklesy napětí na nich se navzájem ruší. Tato schopnost bipolárního tranzistoru mít velmi malý úbytek napětí mezi kolektorem a emitorem v saturačním režimu z něj činí velmi užitečné spínací zařízení. Mnoho z nejdůležitějších aplikací elektroniky, včetně rozsáhlé oblasti digitální elektroniky, používá spínací obvody.

Ve spínacím režimu tranzistor pracuje buď s prakticky nulovým kolektorovým proudem (tranzistor vypnutý) nebo s prakticky nulovým kolektorovým napětím (tranzistor zapnut). V obou případech je výkon rozptýlený v tranzistoru velmi malý. Významný výkon se ztratí pouze v době, kdy dojde k přepnutí: v tomto okamžiku jsou jak napětí kolektor-emitor, tak proud kolektoru konečné.

Nízkovýkonový tranzistor, jako je 2N3053, s maximálním ztrátovým výkonem menším než jeden watt, může přepnout několik wattů energie do zátěže. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že maximální hodnoty napětí a proudu kolektoru by neměly překročit povolené limity; kromě toho je žádoucí provádět přepínání co nejrychleji, aby se zabránilo nadměrnému ztrátovému výkonu.

Potřebná vysvětlení jsou uvedena, pojďme k věci.

Tranzistory. Definice a historie

Tranzistor- elektronické polovodičové zařízení, ve kterém je proud v obvodu dvou elektrod řízen třetí elektrodou. (tranzistors.ru)

Tranzistory rychle nahradily elektronky v různých elektronických zařízeních. V tomto ohledu se spolehlivost takových zařízení zvýšila a jejich velikost se značně zmenšila. A dodnes, bez ohledu na to, jak „efektní“ je mikroobvod, stále obsahuje spoustu tranzistorů (stejně jako diody, kondenzátory, odpory atd.). Jen velmi malé.

Mimochodem, zpočátku se "tranzistory" nazývaly rezistory, jejichž odpor bylo možné měnit pomocí velikosti použitého napětí. Pokud pomineme fyziku procesů, pak lze moderní tranzistor také reprezentovat jako odpor, který závisí na signálu, který je na něj aplikován.

Jaký je rozdíl mezi polními a bipolárními tranzistory? Odpověď spočívá v jejich samotných jménech. V bipolárním tranzistoru zahrnuje přenos náboje A elektrony, A otvory ("bis" - dvakrát). A v poli (aka unipolární) - nebo elektrony, nebo díry.

Tyto typy tranzistorů se také liší v aplikačních oblastech. Bipolární se používají hlavně v analogové technologii a pole - v digitální.

A nakonec: hlavní oblast použití všech tranzistorů- zesílení slabého signálu díky dodatečnému zdroji energie.

bipolární tranzistor. Princip činnosti. Hlavní charakteristiky

Než se budeme zabývat fyzikou tranzistoru, nastíníme obecný problém.


Skládá se z následujícího: mezi emitorem a kolektorem protéká silný proud ( kolektorový proud), a mezi emitorem a základnou - slabý řídicí proud ( základní proud). Kolektorový proud se bude měnit se změnou základního proudu. Proč?
Uvažujme p-n přechody tranzistoru. Existují dva z nich: emitor-base (EB) a base-collector (BC). V aktivním režimu tranzistoru je první z nich spojen s předpětím a druhý se zpětným předpětím. Co se pak stane na p-n přechodech? Pro větší jistotu budeme uvažovat n-p-n tranzistor. U p-n-p je vše při starém, jen slovo „elektrony“ je třeba nahradit slovem „díry“.

Vzhledem k tomu, že přechod EB je otevřený, elektrony snadno "přeběhnou" k bázi. Tam se částečně rekombinují s dírami, ale Ó Většině z nich se díky malé tloušťce základny a jejímu slabému legování podaří dosáhnout přechodu základna-kolektor. Což, jak si pamatujeme, je zahrnuto s obráceným zkreslením. A protože elektrony v bázi jsou menšími nosiči náboje, elektrické pole přechodu jim pomáhá jej překonat. Kolektorový proud je tedy jen o málo menší než proud emitoru. Nyní pozor na ruce. Pokud zvýšíte proud báze, pak se EB přechod více otevře a mezi emitor a kolektor může proklouznout více elektronů. A protože kolektorový proud je zpočátku větší než základní proud, bude tato změna velmi, velmi patrná. Tím pádem, dojde k zesílení slabého signálu přijímaného základnou. Ještě jednou, velká změna kolektorového proudu je proporcionálním odrazem malé změny proudu báze.

Pamatuji si, že princip činnosti bipolárního tranzistoru byl vysvětlen mému spolužákovi na příkladu vodovodního kohoutku. Voda v něm je kolektorový proud a základní řídicí proud je to, o kolik otočíme knoflíkem. Ke zvýšení průtoku vody z kohoutku stačí malé úsilí (kontrolní akce).

Kromě uvažovaných procesů může na p-n přechodech tranzistoru docházet k řadě dalších jevů. Například při silném zvýšení napětí na přechodu báze-kolektor může začít lavinové znásobení náboje v důsledku nárazové ionizace. A ve spojení s tunelovým efektem to způsobí nejprve elektrický průraz a poté (s rostoucím proudem) tepelný průraz. K tepelnému průrazu v tranzistoru však může dojít i bez elektrického proudu (tj. bez zvýšení kolektorového napětí na průrazné napětí). K tomu bude stačit jeden nadměrný proud kolektorem.

Další jev souvisí s tím, že při změně napětí na přechodech kolektoru a emitoru se mění jejich tloušťka. A pokud je báze příliš tenká, pak může dojít k efektu uzavření (tzv. "proražení" báze) - spojení kolektorového přechodu s emitorem. V tomto případě oblast báze zmizí a tranzistor přestane normálně fungovat.

Kolektorový proud tranzistoru v normálním aktivním režimu tranzistoru je o určitý počet větší než proud báze. Toto číslo se volá aktuální zisk a je jedním z hlavních parametrů tranzistoru. Je určeno h21. Pokud se tranzistor zapne bez zátěže kolektoru, pak při konstantním napětí kolektor-emitor bude poměr kolektorového proudu k proudu báze dávat statický proudový zisk. Může se rovnat desítkám nebo stovkám jednotek, ale stojí za to vzít v úvahu skutečnost, že v reálných obvodech je tento koeficient menší kvůli skutečnosti, že při zapnutí zátěže kolektorový proud přirozeně klesá.

Druhým důležitým parametrem je vstupní odpor tranzistoru. Podle Ohmova zákona je to poměr napětí mezi bází a emitorem k řídicímu proudu báze. Čím větší je, tím nižší je základní proud a vyšší zisk.

Třetím parametrem bipolárního tranzistoru je napěťový zisk. Rovná se poměru amplitudy nebo efektivních hodnot výstupního (emitor-kolektor) a vstupního (base-emitor) střídavého napětí. Protože první hodnota je obvykle velmi velká (jednotky a desítky voltů) a druhá je velmi malá (desetiny voltů), může tento koeficient dosáhnout desítek tisíc jednotek. Je třeba poznamenat, že každý základní řídicí signál má svůj vlastní napěťový zisk.

Také tranzistory jsou frekvenční odezva, která charakterizuje schopnost tranzistoru zesilovat signál, jehož frekvence se blíží mezní frekvenci zesílení. Faktem je, že s rostoucí frekvencí vstupního signálu se zisk snižuje. To je způsobeno skutečností, že doba hlavních fyzikálních procesů (doba pohybu nosičů od emitoru ke kolektoru, nabíjení a vybíjení kapacitních bariérových přechodů) se stává úměrnou periodě změny vstupního signálu. Tito. tranzistor prostě nestihne reagovat na změny vstupního signálu a v určité chvíli ho prostě přestane zesilovat. Frekvence, se kterou se to děje, se nazývá hranice.

Také parametry bipolárního tranzistoru jsou:

• zpětný proud kolektor-emitor
• doba zapnutí
• kolektorový zpětný proud
• maximální povolený proud

Symboly pro tranzistory n-p-n a p-n-p se liší pouze ve směru šipky označující emitor. Ukazuje, jak teče proud v daném tranzistoru.

Provozní režimy bipolárního tranzistoru

1. Inverzní aktivní režim. Zde je přechod BC otevřený a EB naopak uzavřený. Zesilovací vlastnosti v tomto režimu samozřejmě nejsou nikde horší, proto se tranzistory v tomto režimu používají velmi zřídka.
2. Režim saturace. Oba přechody jsou otevřené. V souladu s tím hlavní nosiče náboje kolektoru a emitoru "běží" k základně, kde se aktivně rekombinují s jejími hlavními nosiči. Vlivem vznikajícího přebytku nosičů náboje klesá odpor báze a p-n přechodů. Proto obvod obsahující tranzistor v saturačním režimu lze považovat za zkratovaný a tento rádiový prvek samotný může být reprezentován jako ekvipotenciální bod.
3. Režim cutoff. Oba tranzistorové přechody jsou uzavřené, tzn. proud hlavních nosičů náboje mezi emitorem a kolektorem se zastaví. Toky vedlejších nosičů náboje vytvářejí pouze malé a nekontrolované proudy tepelného přechodu. Vzhledem k chudobě báze a přechodům nosiči náboje se jejich odpor velmi zvyšuje. Proto se často věří, že tranzistor pracující v režimu cutoff představuje otevřený obvod.
4. bariérový režim V tomto režimu je základna přímo nebo přes malý odpor uzavřena ke kolektoru. V obvodu kolektoru nebo emitoru je také obsažen odpor, který nastavuje proud tranzistorem. Tímto způsobem se získá obvodový ekvivalent diody se sériovým odporem. Tento režim je velmi užitečný, neboť umožňuje obvodu pracovat na téměř libovolné frekvenci, v širokém teplotním rozsahu a je nenáročný na parametry tranzistorů.

Spínací obvody pro bipolární tranzistory

Vzhledem k tomu, že tranzistor má tři kontakty, musí být v obecném případě napájen ze dvou zdrojů, které mají dohromady čtyři výstupy. Proto musí být jeden z kontaktů tranzistoru napájen napětím stejného znaménka z obou zdrojů. A podle toho, o jaký kontakt se jedná, existují tři obvody pro zapínání bipolárních tranzistorů: se společným emitorem (OE), společným kolektorem (OK) a společnou bází (OB). Každý z nich má výhody i nevýhody. Volba mezi nimi se provádí podle toho, které parametry jsou pro nás důležité a které lze obětovat.

Spínací obvod se společným emitorem

Ale ke všem laskominám má OE schéma také významnou nevýhodu. Spočívá v tom, že zvýšení frekvence a teploty vede k výraznému zhoršení zesilovacích vlastností tranzistoru. Pokud tedy tranzistor musí pracovat na vysokých frekvencích, je lepší použít jiný spínací obvod. Například se společným základem.

Schéma zapojení se společnou základnou

Ve společném základním obvodu není fáze signálu invertována a hladina šumu při vysokých frekvencích je snížena. Ale jak již bylo zmíněno, jeho aktuální zisk je vždy o něco menší než jednota. Pravda, napěťový zisk je zde stejný jako v obvodu se společným emitorem. Mezi nevýhody obvodu se společnou základnou lze zařadit i nutnost použití dvou napájecích zdrojů.

Schéma spínání se společným kolektorem

Připomínám, že negativní zpětná vazba je taková zpětná vazba, při které je výstupní signál přiváděn zpět na vstup, což snižuje úroveň vstupního signálu. K automatickému nastavení tedy dochází při náhodné změně parametrů vstupního signálu.

Proudové zesílení je téměř stejné jako v obvodu se společným emitorem. Ale napěťové zesílení je malé (hlavní nevýhoda tohoto obvodu). Blíží se k jednotě, ale je vždy menší než ona. Výkonový zisk se tedy rovná pouze několika desítkám jednotek.

V obvodu se společným kolektorem nedochází k žádnému fázovému posunu mezi vstupním a výstupním napětím. Protože se napěťové zesílení blíží jednotce, shoduje se výstupní napětí ve fázi a amplitudě se vstupem, tj. opakuje se. Proto se takový obvod nazývá emitorový sledovač. Emitor - protože výstupní napětí je odstraněno z emitoru vzhledem ke společnému vodiči.

Takové zahrnutí se používá pro přizpůsobení tranzistorových stupňů nebo když má zdroj vstupního signálu vysokou vstupní impedanci (například piezoelektrický snímač nebo kondenzátorový mikrofon).

Dvě slova o kaskádách

Může být také potřeba tranzistor s dobrou citlivostí a přesto dobrým ziskem. V takových případech se používá kaskáda citlivého, ale nízkoenergetického tranzistoru (na obrázku - VT1), který řídí napájení výkonnějšího protějšku (na obrázku - VT2).

Další aplikace pro bipolární tranzistory

Označení

Užitečné komentáře:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Štítky:

• tranzistory
• bipolární tranzistory
• elektronika

V tomto článku budeme hovořit o tranzistoru. Ukážeme si jeho schémata zapojení a výpočet tranzistorové kaskády se společným emitorem.

TRANZISTOR je polovodičové zařízení pro zesilování, generování a převádění elektrických oscilací, vyrobené na bázi monokrystalického polovodiče ( Si- křemík, popř Ge- germanium), obsahující alespoň tři oblasti s různými - elektronickými ( n) a díra ( p) - vodivost. Vynalezli v roce 1948 Američané W. Shockley, W. Brattain a J. Bardeen. Podle fyzikální struktury a mechanismu řízení proudu se rozlišují bipolární tranzistory (častěji nazývané jednoduše tranzistory) a unipolární tranzistory (častěji nazývané tranzistory s efektem pole). V prvním, obsahujícím dva nebo více přechodů elektron-díra, slouží elektrony i díry jako nosiče náboje a ve druhém buď elektrony nebo díry. Termín "tranzistor" se často používá k označení přenosných rozhlasových přijímačů založených na polovodičových zařízeních.

Proud ve výstupním obvodu je řízen změnou vstupního napětí nebo proudu. Malá změna vstupních hodnot může vést k mnohem větší změně výstupního napětí a proudu. Tato zesilovací vlastnost tranzistorů se využívá v analogové technice (analogová TV, rádio, komunikace atd.).

bipolární tranzistor

Bipolární tranzistor může být n-p-n A p-n-p vodivost. Aniž bychom se dívali do útrob tranzistoru, lze u praktických obvodů napájecích zdrojů, kondenzátorů, diod, které jsou součástí těchto obvodů, zaznamenat rozdíl ve vodivosti pouze v polaritě zapojení. Obrázek vpravo ukazuje graficky n-p-n A p-n-p tranzistory.

Tranzistor má tři vývody. Pokud budeme tranzistor uvažovat jako čtyřpólový, pak by měl mít dvě vstupní a dvě výstupní svorky. Proto musí být některé závěry společné, a to jak pro vstupní, tak pro výstupní obvod.

Tranzistorové spínací obvody

Spínací obvod pro tranzistor se společným emitorem– určený k zesílení amplitudy vstupního signálu z hlediska napětí a proudu. V tomto případě je vstupní signál, zesílený tranzistorem, invertován. Jinými slovy, fáze výstupního signálu je otočena o 180 stupňů. Tento obvod je hlavní pro zesilování signálů různých amplitud a tvarů. Vstupní odpor tranzistorového stupně s OE je od stovek ohmů do jednotek kiloohmů a výstupní odpor jednotek až desítek kiloohmů.

Schéma pro zapínání tranzistoru se společným kolektorem– určený k zesílení amplitudy vstupního signálu proudem. V takovém obvodu nedochází k zesílení napětí. Přesněji řečeno, napěťový zisk je ještě menší než jedna. Vstupní signál není invertován tranzistorem.
Vstupní odpor tranzistorové kaskády s OK je od desítek do stovek kiloohmů a výstupní odpor se pohybuje ve stovkách ohmů - jednotek kiloohmů. Vzhledem k tomu, že v emitorovém obvodu je zpravidla umístěn zatěžovací rezistor, má obvod velký vstupní odpor. Navíc má díky zesílení vstupního proudu vysokou zatížitelnost. Tyto vlastnosti společného kolektorového obvodu se používají k přizpůsobení tranzistorových stupňů - jako "vyrovnávací stupeň". Vzhledem k tomu, že se vstupní signál, bez zesilování v amplitudě, „opakuje“ na výstupu, je obvod pro zapínání tranzistoru se společným kolektorem také nazýván sledovač emitoru.

Je toho víc Schéma zapínání tranzistoru se společnou bází. Toto schéma inkluze teoreticky existuje, ale v praxi je velmi obtížně realizovatelné. Takový spínací obvod se používá ve vysokofrekvenční technice. Jeho zvláštností je, že má nízkou vstupní impedanci a je obtížné koordinovat takovou kaskádu na vstupu. Moje zkušenosti v elektronice nejsou malé, ale když už mluvíme o tomto tranzistorovém spínacím obvodu, omlouvám se, nic nevím! Párkrát jsem to použil jako „cizí“ schéma, ale nikdy jsem to nepochopil. Vysvětlím: podle všech fyzikálních zákonů je tranzistor řízen svou bází, respektive proudem tekoucím po dráze báze-emitor. Použití vstupní svorky tranzistoru - báze na výstupu - není možné. Ve skutečnosti je báze tranzistoru "osazena" přes kondenzátor na vysoké frekvenci na pouzdru, ale není použita na výstupu. A galvanicky, přes vysokoodporový odpor, je základna připojena k výstupu kaskády (je aplikováno předpětí). Ale můžete použít offset ve skutečnosti odkudkoli, dokonce i z dalšího zdroje. Každopádně signál jakéhokoli tvaru, který vstupuje do základny, je zhášen stejným kondenzátorem. Aby taková kaskáda fungovala, je vstupní výstup - emitor „zasazen“ na pouzdro přes odpor s nízkým odporem, tedy nízký vstupní odpor. Obecně je spínací obvod tranzistoru se společnou bází tématem pro teoretiky a experimentátory. V praxi je to extrémně vzácné. Ve své praxi při navrhování obvodů jsem se nikdy nesetkal s nutností použít spínací obvod tranzistorů se společnou bází. To je vysvětleno vlastnostmi tohoto spínacího obvodu: vstupní odpor je od jednotek do desítek ohmů a výstupní odpor je od stovek kiloohmů do jednotek megaohmů. Takové specifické parametry jsou vzácnou potřebou.

Bipolární tranzistor může pracovat ve spínacím a lineárním (zesilovacím) režimu. Režim klíče se používá v různých řídicích schématech, logických obvodech atd. V režimu klíče může být tranzistor ve dvou provozních stavech - otevřený (nasycený) a uzavřený (zamčený) stav. Lineární (zesilovací) režim se používá v obvodech pro zesílení harmonického signálu a vyžaduje, aby byl tranzistor udržován v „polo“ otevřeném, ale ne nasyceném stavu.

Pro studium činnosti tranzistoru budeme považovat spínací obvod tranzistoru se společným emitorem za nejdůležitější spínací obvod.

Schéma je znázorněno na obrázku. Na diagramu VT- samotný tranzistor. Rezistory R b1 A R b2- tranzistorový předpětí, což je obyčejný dělič napětí. Je to tento obvod, který zajišťuje posunutí tranzistoru do „pracovního bodu“ v režimu zesílení harmonického signálu bez zkreslení. Rezistor R to- zatěžovací rezistor tranzistorového stupně, určený k napájení kolektoru tranzistoru elektrickým proudem napájecího zdroje a jeho omezení v režimu "otevřeného" tranzistoru. Rezistor R e- zpětnovazební odpor, ze své podstaty zvyšuje vstupní impedanci stupně a zároveň snižuje zesílení vstupního signálu. Kondenzátory C plní funkci galvanického oddělení od vlivu vnějších obvodů.

Aby vám bylo jasnější, jak funguje bipolární tranzistor, nakreslíme analogii s konvenčním děličem napětí (viz obrázek níže). Za prvé, odpor R2 dělič napětí uděláme řiditelným (proměnným). Změnou odporu tohoto rezistoru z nuly na „nekonečně“ velkou hodnotu můžeme dostat napětí na výstupu takového děliče z nuly na hodnotu přivedenou na jeho vstup. A teď si představ ten odpor R1 dělič napětí je kolektorový rezistor tranzistorového stupně a rezistor R2 Dělič napětí je přechod kolektor-emitor tranzistoru. Aplikací řídicí akce ve formě elektrického proudu na bázi tranzistoru zároveň měníme odpor přechodu kolektor-emitor, čímž měníme parametry děliče napětí. Rozdíl od proměnného odporu je v tom, že tranzistor je buzen nízkým proudem. Takto funguje bipolární tranzistor. Výše uvedené je znázorněno na obrázku níže:

Aby tranzistor pracoval v režimu zesílení signálu, aniž by jej zkresloval, je nutné zajistit právě tento provozní režim. Mluví se o posunutí báze tranzistoru. Kompetentní specialisté se baví pravidlem: Tranzistor je řízen proudem - to je axiom. Ale režim předpětí tranzistoru je nastaven napětím báze-emitor, nikoli proudem - to je realita. A pro někoho, kdo nebere v úvahu předpětí, nebude fungovat žádný zesilovač. Při výpočtech by proto měla být zohledněna jeho hodnota.

Takže k provozu kaskády bipolárních tranzistorů v režimu zesílení dochází při určitém předpětí na přechodu báze-emitor. Pro křemíkový tranzistor leží hodnota předpětí v rozmezí 0,6 ... 0,7 voltu, pro germanium - 0,2 ... 0,3 voltu. Když víte o tomto konceptu, můžete nejen vypočítat stupně tranzistoru, ale také zkontrolovat stav jakéhokoli stupně tranzistorového zesilovače. Multimetrem s vysokým vnitřním odporem stačí změřit předpětí báze-emitoru tranzistoru. Pokud neodpovídá 0,6 ... 0,7 voltu pro křemík nebo 0,2 ... 0,3 voltu pro germanium, pak hledejte poruchu přímo zde - buď je vadný tranzistor, nebo jsou předpětí nebo oddělovací obvody tohoto tranzistorového stupně vadný.

Výše uvedené je znázorněno na grafu - charakteristika proud-napětí (CVC).

Většina „specialistů“ si při pohledu na předložený CVC řekne: Co je to za nesmysl nakreslený na centrálním grafu? Takže výstupní charakteristika tranzistoru nevypadá! Je to znázorněno na pravém grafu! Odpovím, tam je vše správně, ale začalo to elektronkami. Dříve byla charakteristika proudového napětí lampy považována za úbytek napětí na anodovém rezistoru. Nyní pokračují v měření na kolektorovém rezistoru a na grafu připisují písmena označující úbytek napětí na tranzistoru, v čemž se hluboce mýlí. Na levém grafu I b - U být je uvedena vstupní charakteristika tranzistoru. Na centrálním grafu I to - U ke je uvedena výstupní proudově napěťová charakteristika tranzistoru. A na pravém grafu I R – U R je uveden graf proud-napětí zátěžového rezistoru R to, která se obvykle udává jako proudově-napěťová charakteristika samotného tranzistoru.

Graf má lineární řez používaný pro lineární zesílení vstupního signálu, omezený body A A S. Střední bod - V, je přesně bod, ve kterém je nutné obsáhnout tranzistor pracující v zesilovacím režimu. Tento bod odpovídá určitému předpětí, které se obvykle bere ve výpočtech: 0,66 voltu pro křemíkový tranzistor nebo 0,26 voltu pro germaniový tranzistor.

Podle proudově-napěťové charakteristiky tranzistoru vidíme následující: při nepřítomnosti nebo nízkém předpětí na přechodu báze-emitor tranzistoru chybí proud báze a kolektorový proud. V tomto okamžiku klesne celé napětí zdroje na přechodu kolektor-emitor. S dalším zvýšením předpětí báze-emitoru tranzistoru se tranzistor začne otevírat, objeví se proud báze a s ním roste proud kolektoru. Po dosažení "pracovní oblasti" v bodě S tranzistor přejde do lineárního režimu, který pokračuje až do bodu A. V tomto případě klesá úbytek napětí na přechodu kolektor-emitor a na zatěžovacím rezistoru R to se naopak zvyšuje. Tečka V- pracovní bod předpětí tranzistoru je takový bod, ve kterém je na přechodu kolektor-emitor tranzistoru zpravidla nastaven úbytek napětí rovný přesně polovině napětí zdroje. Segment frekvenční odezvy z bodu S, do té míry A nazývaný posunovací pracovní prostor. Za tečkou A, proud báze a tedy i kolektorový proud prudce vzroste, tranzistor se úplně otevře - vstoupí do saturace. V tomto okamžiku na přechodu kolektor-emitor napětí vlivem struktury klesá n-p-n přechodů, což se přibližně rovná 0,2 ... 1 voltu, v závislosti na typu tranzistoru. Veškeré ostatní napětí zdroje klesá na zatěžovacím odporu tranzistoru - rezistoru R to., což také omezuje další zvyšování kolektorového proudu.

Podle spodních "dodatečných" obrázků vidíme, jak se mění napětí na výstupu tranzistoru v závislosti na signálu přivedeném na vstup. Výstupní napětí (úbytek napětí kolektoru) tranzistoru je mimo fázi (180 stupňů) vůči vstupnímu signálu.

Výpočet tranzistorové kaskády se společným emitorem (CE)

Než přistoupíme přímo k výpočtu tranzistorové kaskády, věnujte pozornost následujícím požadavkům a podmínkám:

Výpočet tranzistorové kaskády se provádí zpravidla od konce (tj. od výstupu);

Pro výpočet stupně tranzistoru je třeba určit úbytek napětí na přechodu kolektor-emitor tranzistoru v klidovém režimu (když není žádný vstupní signál). Je zvolen tak, aby byl získán co nejvíce nezkreslený signál. V jednocyklovém tranzistorovém stupni pracujícím v režimu "A" je to obvykle poloviční napětí napájecího zdroje;

V obvodu emitoru tranzistoru probíhají dva proudy - kolektorový proud (po dráze kolektor-emitor) a proud báze (po dráze báze-emitor), ale protože proud báze je dostatečně malý, lze jej zanedbat a předpokládat že kolektorový proud je roven proudu emitoru;

Tranzistor je zesilovací prvek, takže je fér říci, že jeho schopnost zesilovat signály musí být vyjádřena nějakou hodnotou. Hodnota zesílení je vyjádřena ukazatelem převzatým z teorie čtyřpólů - základním proudovým zesílením ve spínacím obvodu se společným emitorem (OE) a značí se - h 21. Jeho hodnota je uvedena v referenčních knihách pro konkrétní typy tranzistorů a obvykle je zástrčka uvedena v referenčních knihách (například: 50 - 200). Pro výpočty se většinou volí minimální hodnota (z příkladu vybereme hodnotu - 50);

Sběratel ( R to) a emitor ( R e) odpory ovlivňují vstupní a výstupní odpory tranzistorového stupně. Můžeme předpokládat, že vstupní impedance kaskády R v \u003d R e * h 21 a výstupem je R ven \u003d R to. Pokud vám nezáleží na vstupním odporu tranzistorového stupně, pak se bez rezistoru obejdete úplně R e;

Hodnocení rezistoru R to A R e omezit proudy protékající tranzistorem a výkon rozptýlený tranzistorem.

Pořadí a příklad výpočtu tranzistorové kaskády s OE

Počáteční údaje:

Napájecí napětí U i.p.= 12 V.

Vybereme tranzistor, například: Tranzistor KT315G, pro něj:

Pmax=150 mW; Imax=150 mA; h 21>50.

Akceptovat R až \u003d 10 * R e

Přijímáme napětí b-e pracovního bodu tranzistoru U bae= 0,66 V

Řešení:

1. Určíme maximální statický výkon, který bude disipován tranzistorem v okamžicích průchodu střídavého signálu pracovním bodem B statického režimu tranzistoru. Měla by to být hodnota, která je o 20 procent nižší (faktor 0,8) maximálního výkonu tranzistoru uvedeného v referenční knize.

Akceptovat P ras.max \u003d 0,8 * P max\u003d 0,8 * 150 mW \u003d 120 mW

2. Určete kolektorový proud ve statickém režimu (žádný signál):

I k0 \u003d P ras.max / U ke0 \u003d P ras.max / (U i.p. / 2)= 120mW/(12V/2) = 20mA.

3. Vzhledem k tomu, že polovina napájecího napětí klesne na tranzistoru ve statickém režimu (žádný signál), druhá polovina napájecího napětí poklesne na rezistorech:

(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0\u003d (12V / 2) / 20mA \u003d 6V / 20mA \u003d 300 Ohmů.

Vzhledem k existujícímu rozsahu hodnot rezistorů, stejně jako k tomu, že jsme zvolili poměr R až \u003d 10 * R e najdeme hodnoty rezistorů:

R to= 270 Ohm; R e= 27 ohmů.

4. Najděte napětí na kolektoru tranzistoru bez signálu.

U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k)\u003d (12 V - 0,02A * 270 Ohm) \u003d 6,6 V.

5. Pojďme určit proud řídicí báze tranzistoru:

I b \u003d I až / h 21 \u003d / h 21= / 50 = 0,8 mA.

6. Celkový proud báze je určen základním předpětím, které je dáno děličem napětí R b1,R b2. Proud odporového děliče báze musí být mnohem větší (5-10krát) než proud pro řízení báze já b takže druhý neovlivňuje předpětí. Vybíráme proud děliče 10krát větší než základní řídicí proud:

R b1,R b2: I případ. \u003d 10 * I b= 10 * 0,8 mA = 8,0 mA.

Pak celkový odpor rezistorů

R b1 + R b2 \u003d U i.p. / I div.= 12 V / 0,008 A = 1500 ohmů.

7. Najděte napětí na emitoru v klidovém režimu (žádný signál). Při výpočtu stupně tranzistoru je třeba vzít v úvahu: napětí báze-emitor pracovního tranzistoru nesmí překročit 0,7 voltu! Napětí na emitoru v režimu bez vstupního signálu je přibližně rovno:

U e \u003d I k0 * R e\u003d 0,02 A * 27 Ohm \u003d 0,54 V,

Kde já k0 je klidový proud tranzistoru.

8. Určete napětí na základně

U b \u003d U e + U být=0,54V+0,66V=1,2V

Odtud pomocí vzorce pro dělič napětí najdeme:

R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U i.p.= 1500 ohmů * 1,2 V / 12 V = 150 ohmů R b1 \u003d (R b1 + R b2) -R b2\u003d 1500 Ohm - 150 Ohm \u003d 1350 Ohm \u003d 1,35 kOhm.

Podle řady rezistorů vzhledem k tomu, že přes rezistor R b1 proud báze také teče, volíme rezistor ve směru poklesu: R b1\u003d 1,3 kOhm.

9. Oddělovací kondenzátory se volí na základě požadované frekvenční charakteristiky (šířky pásma) kaskády. Pro normální provoz tranzistorových stupňů při frekvencích do 1000 Hz je nutné volit kondenzátory o jmenovité hodnotě minimálně 5 μF.

Při nižších frekvencích závisí amplitudově-frekvenční charakteristika (AFC) kaskády na době dobíjení izolačních kondenzátorů přes další prvky kaskády, včetně prvků sousedních kaskád. Kapacita by měla být taková, aby se kondenzátory nestihly dobít. Vstupní odpor tranzistorového stupně je mnohem větší než výstupní odpor. Frekvenční odezva kaskády v nízkofrekvenční oblasti je určena časovou konstantou t n \u003d R in * C in, Kde R v \u003d R e * h 21, C in je oddělovací vstupní kapacita kaskády. C ven tranzistorový stupeň, it C in další kaskádu a počítá se stejným způsobem. Dolní mezní frekvence kaskády (mezní frekvence frekvenční odezvy) f n \u003d 1 / t n. Pro kvalitní zesílení je při návrhu tranzistorové kaskády nutné volit tak, aby poměr 1/t n \u003d 1 / (R in * C in)< 30-100krát pro všechny kaskády. Navíc, čím více kaskád, tím větší by měl být rozdíl. Každý stupeň s vlastním kondenzátorem přidává svůj vlastní pokles frekvenční odezvy. Obvykle postačuje separační kapacita 5,0 µF. Ale poslední stupeň, přes Cout, je obvykle zatížen nízkoodporovými dynamickými hlavami, takže kapacita je zvýšena na 500,0-2000,0 uF, někdy i více.

Výpočet klíčového režimu tranzistorové kaskády se provádí přesně stejným způsobem jako dříve provedený výpočet zesilovací kaskády. Jediný rozdíl je v tom, že klíčový režim předpokládá dva stavy tranzistoru v klidovém režimu (žádný signál). Buď je uzavřený (ale není zkratovaný) nebo otevřený (ale není přesycený). Současně jsou pracovní body "klidu" mimo body A a C zobrazené na CVC. Když musí být tranzistor uzavřen na obvodu ve stavu bez signálu, je nutné odstranit rezistor z dříve znázorněného kaskádového obvodu R b1. Pokud je požadováno, aby byl tranzistor v klidu otevřen, je nutné zvýšit odpor v kaskádovém zapojení R b2 10násobek vypočtené hodnoty a v některých případech může být ze schématu odstraněn.