Vítejte!
HŘÍŠNÍCI NOVÝ UŽIVATEL

nepřihlášený uživatel


Právě si tyto stránky čte 1 člověk.
Poslední změna:
29.09.2007
Návštěvník číslo:
24014
ICQ:61783389
Copyright © 2003
Hell

Elektronika

Maturitní otázky


ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ TRANZISTORU JAKO DVOJBRANU (SE,SB,SC)

20.Základní zapojení tranzistoru jako dvojbranu (SE,SB,SC)

Díváme-li se na tranzistor jako na čtyřpól (dvojbran), lze jeho vlastnosti vyjádřit pomocí čtyřpólových rovnic.Ve většině případů jsou udávány parametry tranzistoru ve tvaru tzv. h-parametrů, neboli smíšených parametrů.

Soustava těchto rovnic má tvar:

               

               

Z těchto rovnic můžeme odvodit vzorce pro výpočet jednotlivých parametrů.

Vzorce pro výpočet jednotlivých parametrů h a jejich význam:

                  pro u2 = 0. Jedná se tedy vstupní odpor tranzistoru při výstupu nakrátko.   

                pro i1 = 0. Jedná se o zpětný napěťový přenos při vstupu naprázdno.

                   pro u2 = 0. Jedná se o proudový zesilovací činitel při výstupu nakrátko.

                pro i1 = 0. Jedná se o výstupní vodivost tranzistoru při vstupu naprázdno.

Parametry h jsou střídavé parametry, určované v okolí pracovního bodu.

Při vysokých frekvencích nelze dobře dodržet definiční podmínky jednotlivých parametrů, protože měřící generátory i voltmetry mají vždy určitou kapacitu, která vstup nebo výstup zkratovává a není splněna podmínka vstupu naprázdno. Proto udává výrobce u vf tranzistorů parametry admitanční, které jsou definovány následovně:

               

               

Z těchto základních rovnic lze opět odvodí vzorce pro výpočet jednotlivých parametrů.Význam parametrů y je následující:

                 pro u2 = 0. Je to vstupní vodivost tranzistoru při výstupu nakrátko.

                 pro u1 = 0. Je to tzv. inverzní přenosová vodivost při vstupu nakrátko.

                 pro u2 = 0. Je to přímá přenosová vodivost při výstupu při výstupu nakrátko.

                 pro u1 = 0. Je to výstupní vodivost při vstupu nakrátko

Je vidět, že všechny definiční podmínky parametrů vyžadují vstup nebo výstup nakrátko, což se snadno realizuje pomocí kondenzátorů.

Tyto vf parametry udává výrobce obyčejně v grafech a to v polárních nebo v pravoúhlých souřadnicích. Mezi h-parametry a y-parametry existují jednoznačné vztahy pro vzájemný přepočet.

       

       

Tranzistorové zesilovače mohou pracovat ve třech možných zapojeních. V zapojení se společným emitorem (SE), společným kolektorem (SC) nebo se společnou bází (SB). V katalozích bývají uváděny pouze parametry pro zapojení se společným emitorem. Pro ostatní dvě zapojení se parametry přepočítají podle následujících vzorců:

Pro přepočet parametrů SE na SC a SB  platí tyto vztahy:

     h11C = h11e             h12C = 1 - h12e

     h21C = -(1+h21e)        h22C  = h22e

                 

                

Ze známých h-parametrů lze vypočítat parametry zesilovače AU,Ai,r1,r2.

 

h - parametry

y - parametry

Zvstup

Zvýst

AU

Ai

Zesilovací stupně s bipolárními tranzistory.

1) Tranzistorový stupeň se společným emitorem.

Společnou elektrodou vstupního a výstupního obvodu je emitor.

 Napěťový přenos  se určí z rovnic

               

               

               

Řešením rovnic dostaneme   , kde

Pro RZ = 0    je

pro RZ ® ¥    je

V praxi velmi často platí, že RZ «   a  « . Potom je napěťový přenos dán vztahem  . Znaménko minus znamená, že výstupní napětí má opačné znaménko než napětí vstupní, čili že dané zapojení otáčí napěťovou fázi o 180º. Největší napěťové zesílení je u tranzistoru s velkým proudovým činitelem h21e a malým vstupním odporem nakrátko. Nejvyšší hodnota bývá řádu stovek až tisíců.

Průběh přenosu je na obr.

Proudový přenos je definován vztahem . Vypočítá se z rovnic

Dostaneme 

Minimální proudový přenos je při , t.j. . Maximální proudový přenos je při ,  potom .

Výkonový přenos je definován

Pro  i   je .

 Pro malé odpory RZ je p .

 Při velkých Rje   - .

Výkon se zvětšuje s druhou mocninou parametru h21e.

Vstupní odpor je dán vztahem

  a určí se z rovnic 

                            

                                                            

Řešením těchto rovnic dostaneme

Pro  a  je   a  . Tento vstupní odpor nezahrnuje vliv napájecího odporu v bázi. Průběh vstupního odporu je na obr.

Výstupní odpor je definován vztahem   a určí se z rovnic

Řešením rovnic dostaneme vztah   . V mezních případech pro    a  je    a   .

Uvedený vztah nezahrnuje kolektorový odpor RC. Skutečný výstupní odpor je  . Často ovšem platí, že r2 » RC a potom je Rvýst RC.

Tento odpor je nutno rozlišovat od skutečného zatěžovacího odporu RZ. Odpor RC je odpor v kolektoru řešeného stupně a odpor RZ je zatěžovací odpor řešeného stupně a paralelně vstupní odpor následujícího stupně.

Vstupní kapacita stupně v zapojení SE je dána vztahem

 

kde CBE  je kapacita báze - emitor tranzistoru

    CBC  je průchozí kapacita tranzistoru. Tento druhý člen má rozhodující vliv u stupňů s velkým zesílením.

Výstupní kapacita se určí ze vztahu

  .  Obyčejně bývá h11e » Rg, potom Cvýst CCE.

Jen v případě proudového buzení je h11e « Rg a potom má druhý člen tvar h21e.CBC.

2) Tranzistorový zesilovací stupeň se společným kolektorem - SC.

V katalogu udává výrobce pro tranzistory pouze v zapojení SE. Používáme-li tranzistor v zapojení SC nebo SB, přepočteme parametry pro zapojení SE na parametry pro zapojení SC (SB) a tyto parametry dosazujeme do vzorců pro AU, Ai, Ap, r1, r2.

Schéma zapojení zesilovacího stupně v zapojení SC .

Dosazením přepočtěných vztahů do vzorců pro AU dostaneme:

pro   je . Pro  je . Napěťový přenos dosahuje maximálně 1, znaménko je kladné, t.zn. zapojení neotáčí fázi napětí.

Proudový přenos Ai je největší při -(1+h21e) a RZ < 1/h22e. S rostoucím RZ proudový zesilovací činitel klesá.

Výkonové zesílení Ap má největší hodnotu číselně rovnou parametru h21e. Závislost vstupního odporu na zatěžovacím odporu a výstupního odporu na odporu Rg je uvedena na obr.

Výstupní impedance unipolárního zesilovač v zapojení SC.

 Pro určení výstupní impedance odpojíme zátěž a předpokládáme, že na výstupních svorkách je připojen externí zdroj o napětí u2, který protlačuje do zesilovače proud i.

 Velikost proudu je

  , protože .

Výstupní impedance mezi emitorem a je společnou svorkou je

  , protože platí SRi = m.

Zatěžovací impedance Rz = RE je připojena k impedanci r2 paralelně.

Vstupní impedance.

Do vstupu teče proud .

 Odtud vstupní odpor . Pro A®1  je Rg ® ¥.

        stupní odpor tranzistoru je v tomto zapojení o tři řády větší, než odpor         h11e a je ovlivňován hlavně proudovým zesilovacím činitelem.

Výstupní odpor je pro Rg = 0 roven h11e/h21e a pro Rg ® ¥ je 1/h22e.

Tento stupeň se také nazývá emitorový sledovač, protože emitorové napětí sleduje fázi vstupního napětí. Napěťový přenos je vždy < 1. Vstupní odpor je tím větší a výstupní tím menší, čím je větší h21e.

3) Tranzistorový stupeň se společnou bází - SB.

Teoreticky se hodnota napěťového přenosu liší málo od zapojení SE, pouze zde není fázový  posuv  mezi vstupním  a  výstupním  napětím. Pro Rz®¥ je napěťový přenos přibližně h21e/Dhe a pro Rz = 0 je napěťový přenos roven 0. Závislost napěťového zesílení AU na Rz je na obr. Proudové přenosy pro Rz = 0 jsou  a pro Rz ® ¥ je Ai = 0. Výkonové zesílení v zapojení SB se pohybuje ve stovkách.

Vstupní odpor má pro Rz = 0 hodnotu h11e/h21e a pro Rz ® ¥ je Dhe/h22e. Při zatěžovacích odporech do 104 W je vstupní odpor malý (desítky ohmů). Při větších odporech Rz je stovky ohmů.

Výstupní odpor se pohybuje v hodnotách jednotek až stovek ohmů. Závislosti odporů jsou rovněž na obrázku.

Shrnutí vlastností jednotlivých zapojení.

Zapojeni SE:

Výkonové zesílení je největší ze všech sledovaných zapojení, ale je velmi závislé na parametru h21e. Napěťové zesílení se pohybuje ve stovkách, ale zapojení otáčí fázi napětí. Proudové zesílení je rovněž velké, výstupní proud  je ve fázi se vstupním. Vstupní odpor je řádově jednotky kilohmů, výstupní odpor jsou desítky kilohmů.

 

Zapojení SC:

Napěťové zesílení je vždy menší než jedna, výstupní napětí je ve fázi s napětím vstupním. Proudové zesílení je velké, výstupní proud je v protifázi oproti vstupnímu. Vstupní odpor je velký (o několik řádů větší, než u zapojení SE), výstupní odpor je malý. Zapojení se používá buď k snímání signálu ze zdrojů s velkým vnitřním odporem (např. krystalové přenosky) nebo k přizpůsobení výstupu zesilovače na malý zatěžovací odpor (např. na koaxiální kabel).

Zapojení SB:

Napěťové zesílení je velké (jako u zapojení SE), výstupní signál je ale ve fázi se vstupním. Proudové zesílení je vždy menší než jedna. Vstupní odpor je malý (jednotky až desítky ohmů), výstupní odpor je velký (stovky kilohmů až jednotky megohmů). Zapojení se používá k snímání signálů zdrojů s malým vnitřním odporem (antény, termočlánky).

Čtyřpólové parametry tranzistoru jsou závislé na pracovním bodě. Proto bývají v katalozích jejich hodnoty udávány pro definovaný pracovní bod. Je-li pracovní bod tranzistoru jiný, udává výrobce převodní grafy, z nichž se odečtou koeficienty, kterými se v závislosti na jiný kolektorový proud nebo jiné napětí kolektor-emitor vynásobí udané čtyřpólové parametry.

V prvním kvadrantu jsou uvedeny výstupní charakteristiky. Z nich lze odečíst parametr h22e. Ve druhém kvadrantu je uvedena převodní charakteristika. Z ní lze odečíst v pracovním bodě parametr h21e. Ve třetím kvadrantu jsou uvedeny vstupní charakteristiky a v pracovním bodě lze odečíst parametr h11e. Ve čtvrtém kvadrantu je uvedena zpětná charakteristika a v pracovním bodě lze odečíst parametr h12e.

Závislost h-parametrů na frekvenci:

Při nízkých frekvencích jsou h-parametry pouze reálná čísla. Při vyšších frekvencích, když jsou doby průchodu signálu přes přechody srovnatelné s periodou zpracovávaných signálů, jsou ovšem h-parametry komplexní čísla. Např.pro proudový zesilovací činitel platí vztah

, kde fm je mezní frekvence, při které klesá absolutní hodnota proudového činitele  o 3 dB.

Kromě mezní frekvence se společným emitorem fm = fh21e  je uvedena tranzitní frekvence tranzistoru fT. Je to frekvence, při níž klesne parametr h21e na hodnotu 1. Hodnota tranzitní frekvence fT je udávána výrobci v katalozích.

Přihlášení

Jméno

Heslo

Podporované projekty (vřele doporučuji)

Bezdrátová síť v Plzni 
PilsFree

Moje oblíbené WWW stránky (vřele doporučuji)

Zpravodajství ze světa nejrychlejších vozů naší planety:
Formule 1

Zpravodajství ze světa videa, TV karet, kodeků a tak podobně:
TV Freak

Zpravodajství ze světa počítačů a všeho kolem:
Živě

Zpravodajství ze světa počítačů:
PcTuning

Zpravodajství ze světa mobilů:
MobilMania

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru.
BonusWeb

Češtiny do her a programů:
Češtiny

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru:
Doupě

Vyhledávací server:
Google

zpět na předchozí stránku
Copyright © 2003 Hell
doporučené rozlišení 1024x768