KÖZÖS EMITTERŰ FOKOZAT BÁZISOSZTÓS MUNKAPONTBEÁLLÍTÁSA

Hasonló dokumentumok
Elektronika I. Gyakorló feladatok

ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK)

Földelt emitteres erősítő DC, AC analízise

Áramkörök számítása, szimulációja és mérése próbapaneleken

Attól függően, hogy a tranzisztor munkapontját melyik karakterisztika szakaszon helyezzük el, működése kétféle lehet: lineáris és nemlineáris.

1. ábra A visszacsatolt erősítők elvi rajza. Az 1. ábrán látható elvi rajz alapján a kövezkező összefüggések adódnak:

Elektronika Előadás

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

III. félvezetők elméleti kérdések 1 1.) Milyen csoportokba sorolhatók az anyagok a fajlagos ellenállásuk alapján?

Adatok: R B1 = 100 kω R B2 = 47 kω. R 2 = 33 kω. R E = 1,5 kω. R t = 3 kω. h 22E = 50 MΩ -1

A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR.

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

Gingl Zoltán, Szeged, dec. 1

BUDAPESTI MŰSZAKI FŐISKOLA KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR AUTOMATIKA INTÉZET ELEKTRONIKA MINTAPÉLDÁK

Műveleti erősítők - Bevezetés

ELLENÁLLÁSOK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE. Az ellenállások, de általában minden villamos vezetőanyag fajlagos ellenállása 20 o

Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

Gingl Zoltán, Szeged, :44 Elektronika - Diódák, tranzisztorok

Tranzisztoros erősítő vizsgálata. Előzetes kérdések: Mire szolgál a bázisosztó az erősítőkapcsolásban? Mire szolgál az emitter ellenállás?

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ GYAKORLATI VIZSGA MINTAFELADATOK

Áramgenerátorok alapeseteinek valamint FET ekkel és FET bemenetű műveleti erősítőkkel felépített egyfokozatú erősítők vizsgálata.

1. A bipoláris tranzisztor statikus jelleggörbéi és paraméterei Az ábrán megadott kimeneti jelleggörbékkel jellemzett tranzisztornál

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: A tranzisztor, mint kapcsoló

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK II. Elektrotechnika 5. előadás

Mérési utasítás. P2 150ohm. 22Kohm

Bipoláris tranzisztoros erősítő kapcsolások vizsgálata

Projektfeladat a szóbeli vizsga beugró feladatának kiváltásához

Zh1 - tételsor ELEKTRONIKA_2

EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Oszcillátor tervezés kétkapu leírófüggvényekkel

IRODALOM. Elektronika

MÉRŐERŐSÍTŐK EREDŐ FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉSE

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila április 17.

Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése

Elektronika zöldfülűeknek

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila 2007 március 27

Műveleti erősítők. 1. Felépítése. a. Rajzjele. b. Belső felépítés (tömbvázlat) c. Differenciálerősítő

10.B Tranzisztoros alapáramkörök Munkapont-beállítás

1. ábra a három RC-tagból felépített fázistoló

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

i1. Az elektronikában alkalmazott mennyiségek SI mértékegységei és prefixei.

Koincidencia áramkörök

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

PN átmenet kivitele. (B, Al, Ga, In) (P, As, Sb) A=anód, K=katód

Lineáris és kapcsoló üzemű feszültség növelő és csökkentő áramkörök

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Fényemittáló dióda (LED)

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2

1.zh Kösse össze a két oszlop egy-egy összetartozó fogalmát! pozitív visszacsatolás

A 2009-es vizsgákon szereplő elméleti kérdések

Fizika A2E, 9. feladatsor

Elektronika II. 4. mérés. Szimmetrikus differencia erősítő mérése

- elektromos szempontból az anyagokat három csoportra oszthatjuk: vezetők félvezetők szigetelő anyagok

Elektronika 1. (BMEVIHIA205)

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. Felhasznált eszközök. Mérési feladatok

Összetett hálózat számítása_1

Wien-hidas oszcillátor mérése (I. szint)

Elektromos áramerősség

AUTOMATIKAI ÉS ELEKTRONIKAI ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Fizika A2E, 8. feladatsor

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

ELMÉLETI ÉS MÉRÉSI ALAPISMERETEK

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

ÉRETTSÉGI VIZSGA május 16. TÁVKÖZLÉS ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ GYAKORLATI VIZSGA május 16. 8:00. Időtartam: 180 perc

9. Gyakorlat - Optoelektronikai áramköri elemek

TDK DOLGOZAT Tranzisztoros Clapp-oszcillátor tervezése

ELEKTRONIKAI TECHNIKUS KÉPZÉS F É L V E Z E T Ő K ÖSSZEÁLLÍTOTTA NAGY LÁSZLÓ MÉRNÖKTANÁR

2005/2006 tanév, 2. félév Elektronika I. Házi feladat Bipoláris áramtükör kapcsolás

feszültség konstans áram konstans

Elektrotechnika- Villamosságtan

Teljesítmény-erősítők. Elektronika 2.

1. ábra A Meißner-oszcillátor mérőpanel kapcsolási rajza

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÁVKÖZLÉS ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ GYAKORLATI VIZSGA MINTAFELADATOK

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Elektronikus biztosíték kapcsolások 2.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Bevezetés az elektronikába

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

u ki ) = 2 x 100 k = 1,96 k (g 22 = 0 esetén: 2 k)

Integrált áramkörök/3 Digitális áramkörök/2 CMOS alapáramkörök Rencz Márta Ress Sándor

Elektronika II. 5. mérés

MODULÁRAMKÖRÖK ÉS KÉSZÜLÉKEK

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. V. Félvezető diódák

1. ábra A Wheatstone-híd származtatása. és U B +R 2 U B =U A. =0, ha = R 4 =R 1. Mindezekből a hídegyensúly: R 1

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Ohm törvény, Kirchoff törvényei, soros és párhuzamos kapcsolás

Elektronikai műszerész Elektronikai műszerész

13.B 13.B. 13.B Tranzisztoros alapáramkörök Többfokozatú erısítık, csatolások

A soros RC-kör. t, szög [rad]

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek

Versenyző kódja: 28 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Átírás:

KÖZÖS EMITTERŰ FOKOZT BÁZISOSZTÓS MUNKPONTBEÁLLÍTÁS Mint ismeretes, a tranzisztor bázis-emitter diódájának jelentős a hőfokfüggése. Ugyanis a hőmérséklet növekedése a félvezetőkben megnöveli a töltéshordozók koncentrációját. 1 C -os növekedés hatására 2m-tal csökken az U BE nyitófeszültség. Ez olyan, mintha a diódára 2 m-tal nagyobb nyitóirányú feszültséget kapcsolnánk, így a bázisáram megnő, vele együtt az emitteráram is, így a munkapont eltolódik, hőmérsékletfüggővé válik. problémát két nézőpontból is vizsgálhatjuk: 1. mennyiben lehetőségünk van a kollektoráram állandóvá tételére, akkor látható, hogy a hőmérséklet növelésekor kisebb feszültség is elegendő az azonos áramerősség eléréséhez; 2. nyitóirányú feszültség állandó értéke mellett növelt hőmérséklet hatására az figyelhető meg, hogy azonos nyitóirányú feszültség hatására nagyobb lesz a kollektoráram. z I C állandó feltételhez ezek szerint ΔU BE m 2 Δ T C nyitófeszültség drift tartozik. nyitófeszültség változás, az úgynevezett 1. ábra tranzisztor hőmérsékletfüggése (bemeneti karakterisztika) 2. ábra tranzisztor hőmérsékletfüggése (kimeneti karakterisztika) ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 1/6

felmelegedés hatására a tranzisztor karakterisztikái és jellemzői megváltoznak, munkaponti áramok növekednek, így a karakterisztika eltolódik (1. és 2. ábra) tranzisztor nyitófeszültségének hőfokfüggése tehát jelentősen kihat a munkapontra. tranzisztorok paramétereinek hőfüggése a gyakorlati alkalmazások szempontjából nagyon kedvezőtlen jelenség. Csökkentése megfelelő munkapont-beállító módszerekkel és a félvezető-eszköz hűtésével lehetséges. Ez utóbbi különösen fontos a nagyteljesítményű áramkörökben, ugyanis növekvő nőmérséklet hatására növekszik az emitter- és kollektoráram is, mely növekvő disszipációs (hővé alakuló) teljesítményt eredményez. Növekvő teljesítmény növekvő hőmennyiséget idéz elő, mely tovább növeli a tranzisztor réteghőmérsékletét. Így következhet be a hőmegfutás, mely a tranzisztor tönkremeneteléhez vezethet. hőmérsékváltozás okozta munkaponti instabilitás egyik megoldásaként kisjelű, kisteljesítményű erősítőfokozatokban emitterellenállást alkalmazhatunk. Nézzük eme elem hatását! nyitófeszültség hatására megindul az I E emitteráram. Ennek egy része a rekombinálódik, a nagyobbik hányada a kollektorba sodródik. az emitteráram: I E I B I C ; a bázisáram: I B (1 ) I E ; a kollektráram: I C I E. z a tranzisztogyenáramú (közös bázisú) áramerősítési tényezője, nagy áramerősítési tényező ( B I C I C ) et ( 1 ). esetén értéke megközelíti az 1- Lényegében azt mutatja meg, hogy a bázisrekombináció miatt az emitteráram hányszorosa érkezik meg a tranzisztor kollektorába. Ebből látszik, hogy <1, minden esetben. 3. ábra 3. ábra a valódi áramirányokat mutatja (az elektronok áramlási iránya), nem pedig a technikai áramirányokat! tranzisztogyik fontos paramétere a dinamikus ellenállás, melyet adott munkapontban a termikus feszültség és a diffúziós egyenáram hányadosaként számíthatunk: Δ U BE U T Δ I E I E, ahol U T 26 m Értéke munkaponttól függő, de mindenképpen kis értékű, pl.: I E 1 m esetén a dinamikus ellenállás: 26 Ω Ebből következik, hogy az emitteráram változás értéke: Δ I E Δ U BE kollektoráram: I C I E kollektoráram változás: Δ I C α Δ I E, ahol α a közös bázisú dinamikus áramerősítési tényező Behelyettesítve: Δ I C α ΔU BE ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 2/6

nnak érdekében, hogy a hőmérsékletváltozás okozta U BE -változás kis kollektor- és emitteráramváltozást hozzon létre, az differenciális ellenállás értékét kellene növelni. Belátható, hogy erre korlátozott lehetőség van, amellett, hogy értéke amúgy is kicsi. Egyetlen megoldás kínálkozik: a tranzisztor bázis-emitter diódájával sorba kell kötni egy emitterellenállást. Ebben az esetben a kollektoráram-változás a hőmérséklet függvényében a következőképpen alakul: Δ I C α Δ U BE R E, ahol R E Nézzük egy példán keresztül! datok: α0,99, T 25 25 C, T 2 75 C, I E 2 m, R E 200 Ω Megoldás: hőmérséklet-változás: Δ T T 2 T 25 75 C 25 C50 C dinamikus ellenállás: U T 26 m I E 2 m 13 Ω nyitófeszültség-változás: Δ U BE ΔT Δ U BE m 50 C ( 2 Δ T C ) 100m kollektoráram-változás, emitterellenállás nélkül: Δ I C 1 α Δ U BE 100 m 0,99 13Ω 7,62m kollektoráram-változás, emitterellenállással: Δ I C 2 α Δ U BE 100 m 0,99 R E 13 Ω200Ω 465μ két változás aránya megmutatja, hogy az emitterellenállásos fokozatban hányadrésznyi a kollektoráram-változás. Látszik, hogy több, mint 16-od részére csökkent a változás. Eme tény garantálja a sokkal stabilabb munkapontot. Δ I C 2 7,62 m Δ I C 1 465μ 16,4 4. ábra Közös emitterű erősítőfokozat, emitterellenállásos munkapontstabilizálással ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 3/6

bázisfeszültség stabilizálása érdekében a bemeneti feszültségosztót úgy kell méretezni, hogy a tranzisztor által okozott terhelés annak működését kis mértékben befolyásolja. Ez viszonylag kis értékű ellenállásokat eredményezne. Ugyanakkor arra is figyelni kell, hogy az erősítőfokozat nagy bemenetű legyen, ez pedig azt tenné szükségessé, hogy az osztó ellenállásértékei nagyok legyenek. Eme két tény egymásnak ellentmondó, kompromisszumos tervezési kritérium. Tapasztalati ajánlás az, hogy a bázisosztó felső tagjának árama minimum 11-szerese, az alsó tagjának árama pedig értelem szerint 10-szerese legyen a bázisáramnak. Mindez nyomon követhető a 4. ábra szerinti kapcsolási rajzon. Könnyen belátható, hogy a fokozat bemeneti ellenállásának nagy értéke annak függvénye, hogy mekkora az igényelt bázisáram. Célszerű tehát nagy áramerősítési tényezőjű tranzisztort alkalmazni, mert ugyanakkora kollektoráram eléréséhez kisebb bázisáram szükséges, mint a kisebb áramerősítési tényezőjű tranzisztosetében. Figyelje meg az erősítőfokozat váltakozóáramú helyettesítő képét! Látható, hogy az állandó bázisfeszültséget biztosító feszültségosztó ellenállásai a bemenettel párhuzamosan kapcsolódnak, így a bemeneti impedanciát csökkentik. z ábrán felismerhető a B-E dióda és az emitterellenállás kapcsolata is. 4. ábra közös emitterű, emitterellenállásos erősítőfokozat váltakozóáramú helyettesítő képe Állítsuk be ezek után a fokozatunk egyenáramú munkapontját! Először felírhatók a hurok-, illetve csomóponti egyenletek, valamint a fontos összefüggések. bemeneti oldalon a következő hurokegyenletek adódnak: 1. U R 1 U R 2 0, ebből: U t U R 1 U R 2 2. U R 1 U B 0, ebből: U t U R 1 U B 3. U BE U E U B 0, ebből: U B U BE U E és U R 2 U B kimeneti oldalra felírható hurokegyenlet alakja a következő: l. U RC U CE U E 0, ebből: U T U RC U CE U E 2. U RC U C 0, ebből: U t U RC U C 3. U CE U E U C 0, ebből: U C U CE U E ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 4/6

Három csomóponti egyenlet is felírható: az egyik a tranzisztor bázisára: 11 I B 10 I I I B 0, melyből: 11 I B 10 I I I B ; a másik a tranzisztorra írható fel: a tranzisztorba a kollektor- és a bázisáram folyik be és az emitteráram pedig kifolyik: I B I C I E 0, tehát: I E I B I C a harmadik a kollektor- és az osztóáramra: I t 11 I B I C 0, ebből: I t 11 I B I C 0 Feladat: Számítsuk ki a 4. ábra szerinti kapcsolás munkaponti adatait és ellenállásait! Kollektoráram: I C 2 m Egyenáramú áramerősít ési tényező: B380 Tápfeszültség: 12 Kollektorfeszültség: U C 8,4 Emitterfeszültség: U E 400 m tranzisztor nyitófeszültsége: 660 m Megoldás: (a számításokat mindig a kimeneti oldalon kezdjük!) z U t U RC U C egyenletből számítsuk ki a kollektorellenálláson eső feszültséget! U RC U t U C 12 8,4 3,6. Ennek ismeretében számolható a kollektorellenállás. Ismert a kollektorellenálláson eső feszültség, valamint a rajta átfolyó áramerősség értéke (I C I E ). Eszerint: R C U RC 3,6 I C 2 m 1,8 k Ω. bázisáramot a kollektoráram, valamint az egyenáramú áramerősítési tényező segítségével tudjuk kiszámítani a B I C I B összefüggésből: I B I C B 2 m 380 5,26μ. bázisosztó felső tagjának kiszámításához ismernünk kell a rajta eső feszültség értékét. a bázisfeszültség: U B U BE U E 660 m 400m 1060 m 1,06 az R 2 ellenállás feszültsége: U R 2 U t U B 12 1,06 10,94 az R 1 osztó-ellenállás: R 1 U R 1 10,94 11 I B 11 5,26μ 189,1 k Ω Mivel U B U R 2 U BE U E, ezért R 2 U R 2 U B 1,06 10 I B 10 I B 10 5,26μ 20,15k Ω Feladat: TIN-TI nevű szimulációs szoftver segítségével állítsa össze a 4. ábra szerinti áramkört! ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 5/6

Indítsa el a szimulációt majd értékelje a látottakat! It 11IB IC UR1 R1 189,51k RC 1,8k URC IB T1 BC547 UCE UC Ut 12 UR2 10IB UBE R2 20,19k IE RE 200 UE 5. ábra Közös emitterű erősítőfokozat (emitterellenállásos munkapontstabilizálással) szimulációja ELEKTRONIK Készítette: Mike Gábor 6/6