V tem poglavju bomo analizirali konfiguracijo skupne baze BJT in se na praktičnem rešenem primeru naučili o značilnostih voznih točk, povratnem nasičenem toku, napetosti od osnove do oddajnika in ocenili parametre. V kasnejših delih bomo analizirali tudi, kako konfigurirati ojačevalno vezje s skupno bazo

Uvod

Simboli in pripisi, ki so bili uporabljeni za predstavitev konfiguracije osnovne baze tranzistorjev v večini primerov
knjige in priročniki, natisnjeni v teh dneh, so lahko prikazani na spodnji sliki 3.6. To lahko velja za pnp in npn tranzistorje.

Slika 3.6

3.4 Kaj je konfiguracija Common-Base

Izraz 'skupna osnova' izhaja iz dejstva, da je tukaj osnova skupna tako vhodni kot izhodni stopnji dogovora.

Poleg tega osnova običajno postane terminal, ki je najbližji potencialu tal ali na njem.

Skozi naš pogovor tukaj se bodo upoštevale vse trenutne (amperske) smeri glede na običajno (luknjasto) smer pretoka in ne na smer pretoka elektronov.

Za ta izbor so se odločili predvsem z zaskrbljenostjo, da velika količina dokumentov, ki jih ponujajo akademske in komercialne organizacije, izvaja običajni tok, puščice v vseh elektronskih predstavitvah pa imajo pot, določeno s to določeno konvencijo.

Za kateri koli bipolarni tranzistor:

Puščica v grafičnem simbolu opisuje smer pretoka emiterskega toka (običajni pretok) čez tranzistor.

Vsaka od trenutnih smeri (Amp), prikazanih na sliki 3.6, je resnična smer, za katero je značilna izbira običajnega pretoka. V vsakem primeru upoštevajte, da je IE = IC + IB.

Upoštevajte tudi, da so uporabljeni prednapetostni (napetostni viri) posebej za ugotavljanje toka v smeri, ki je določena za vsak od kanalov. Pomen, primerjajte smer IE s polarnostjo ali VEE za vsako konfiguracijo in primerjajte tudi smer IC s polarnostjo VCC.

Za celovito ponazoritev delovanja tri terminalne enote, na primer ojačevalniki s skupno bazo na sliki 3.6 zahteva 2 niza lastnosti - eno za točka vožnje ali vhodni faktorji in drugi za izhod oddelku.

Vhodni niz za ojačevalnik s skupno bazo, kot je prikazan na sliki 3.7, uporablja vhodni tok (IE) na vhod
napetost (VBE) za različna območja izhodne napetosti (VCB).

značilnosti voznih točk za konfiguracijo BJT s skupno osnovo

The izhodni nabor uporablja izhodni tok (IC) za izhodno napetost (VCB) za različna območja vhodnega toka (IE), kot je prikazano na sliki 3.8. Izhod ali skupina značilnosti zbiralnika ima 3 temeljne elemente, ki so zanimivi, kot je poudarjeno na sliki 3.8: aktivna, mejna in nasičena območja . Aktivno območje bo območje, ki je običajno uporabno za linearne (neizkrivljene) ojačevalnike. Natančneje:

Znotraj aktivne regije bo povezava kolektor-osnova preusmerjena, medtem ko bo povezava osnova-oddajnik usmerjena naprej.

Za aktivno območje so značilne pristranske konfiguracije, kot je prikazano na sliki 3.6. Na spodnjem koncu aktivne regije bo emiterski tok (IE) enak nič, kolektorski tok je v tej situaciji preprosto posledica povratnega nasičenega toka ICO, kot je prikazano na sliki 3.8.

značilnosti zbiralnika konfiguracije skupne osnove

Trenutna ICO je tako dimenzijsko zanemarljiva (mikroamperi) v primerjavi z navpično lestvico IC (miliamper), da se predstavlja praktično na isti vodoravni črti kot IC = 0.

Premisleki o vezjih, ki so prisotni, ko je IE = 0 za nastavitev skupne baze, so prikazani na sliki 3.9. Pripis, ki se najpogosteje uporablja za ICO na obrazcih in tehničnih listih, je poudarjen na sliki 3.9, ICBO. Zaradi vrhunskih konstrukcijskih metod je stopnja ICBO za tranzistorje za splošno uporabo (zlasti silicij) v območju nizke in srednje moči običajno tako minimalna, da bi lahko spregledali njen vpliv.

Glede na to se lahko ICBO pri večjih napajalnih napravah še naprej prikazuje v območju mikroamperov. Poleg tega ne pozabite, da ICBO, tako kot Je v primeru diod (obe sta reverzni tokovi uhajanja) bi lahko bili občutljivi na spremembe temperature.

Pri povišanih temperaturah je lahko vpliv ICBO ključnega pomena, ker se lahko hitro poveča kot odziv na povišanje temperature.

Zavedajte se na sliki 3.8, ko se oddajniški tok dvigne nad ničlo, se kolektorski tok dvigne na raven, ki je v prvi vrsti enakovredna emiterskemu toku, kot je določeno s temeljnimi razmerji tranzistor-tok.

Upoštevajte tudi, da obstaja precej neučinkovit vpliv VCB na kolektorski tok v aktivni regiji. Ukrivljene oblike očitno kažejo, da lahko začetno oceno razmerja med IE in IC v aktivni regiji predstavimo kot:

Kot je razvidno iz samega naslova, je mejno območje tisto mesto, kjer je kolektorski tok 0 A, kot je razkrito na sliki 3.8. Poleg tega:

V ločenem območju so stiki kolektor-osnova in osnova-oddajnik tranzistorja ponavadi v obratno pristranskem načinu.

Območje nasičenosti je označeno kot tisti odsek značilnosti na levi strani VCB = 0 V. Vodoravna lestvica na tem območju je bila povečana, da se nazorno razkrijejo izjemne izboljšave atributov v tej regiji. Opazujte eksponentni porast kolektorskega toka kot odziv na povečanje napetosti VCB proti 0 V.

Videti je, da so križišča kolektor-osnova in osnova-oddajalec v območju nasičenja usmerjena naprej.

Vhodne značilnosti slike 3.7 kažejo, da se pri vseh vnaprej določenih velikostih kolektorske napetosti (VCB) oddajniški tok poveča tako, da je lahko zelo podoben značilnostim diod.

Dejansko je učinek naraščajočega VCB na značilnosti tako minimalen, da bi pri kakršni koli predhodni oceni razlike, ki jo povzročajo spremembe v VCB, lahko zanemarili in značilnosti dejansko predstavili, kot je prikazano na sliki 3.10a spodaj.

Če torej uporabimo tehniko po delih, bo to ustvarilo značilnosti, kot so razkrite na sliki 3.10b.

Če to dvignemo navzgor in neupoštevamo naklon krivulje in posledično upor, ustvarjen zaradi prednapetega križišča, bomo prišli do značilnosti, kot so prikazane na sliki 3.10c.

Za vse prihodnje preiskave, o katerih bomo razpravljali na tej spletni strani, bomo uporabili enakovredno zasnovo na sliki 3.10c za vse enosmerne ocene tranzistorskih vezij. Pomen, kadarkoli je BJT v stanju 'prevodnosti', se šteje, da je napetost od baze do oddajnika izražena v naslednji enačbi: VBE = 0,7 V (3.4).

Povedano drugače, vpliv sprememb vrednosti VCB skupaj z naklonom vhodnih značilnosti bomo ponavadi spregledali, saj si prizadevamo oceniti konfiguracije BJT na tak način, ki nam lahko pomaga doseči optimalen približek glede na dejanski odziv, ne da bi se preveč vključevali s parametrom, ki je morda manj pomemben.

Slika 3.10

Vsi bi morali dejansko temeljito ceniti trditev, izraženo v zgornjih značilnostih slike 3.10c. Opredeljujejo, da bo pri tranzistorju v vklopljenem ali aktivnem stanju napetost, ki se premika od baze do oddajnika, 0,7 V za katero koli količino oddajniškega toka, kot ga regulira povezano zunanje omrežje vezja.

Natančneje, uporabnik lahko pri vsakem začetnem eksperimentiranju z BJT vezjem v enosmerni konfiguraciji hitro ugotovi, da je napetost skozi bazo do oddajnika 0,7 V, medtem ko je naprava v aktivnem območju - to lahko štejemo za izjemno bistvenega pomena za vse naše analize enosmernega toka, o katerih bomo razpravljali v naslednjih člankih

Reševanje praktičnega primera (3.1)

V zgornjih razdelkih smo izvedeli, kaj je skupna osnova konfiguracije glede razmerja med osnovnim tokom I C in emiterski tok I JE BJT v oddelku 3.4. Glede na ta članek lahko zdaj oblikujemo konfiguracijo, ki bi BJT omogočala ojačanje toka, kot je prikazano na sliki 3.12 pod vezjem ojačevalnika s skupno bazo.

Toda preden bi to raziskali, bi bilo za nas pomembno, da se naučimo, kaj je alfa (α).

Alfa (a)

V konfiguraciji BJT s skupno bazo v enosmernem načinu zaradi učinka večine nosilcev trenutni I C in jaz JE tvorijo razmerje, izraženo s količino alfa, in predstavljeno kot:

a enosmerno = Jaz C / JAZ JE -------------------- (3,5)

kjer sem C in jaz JE so trenutne ravni na točka delovanja . Čeprav zgornja značilnost identificira, da je α = 1, bi lahko v realnih napravah in poskusih ta količina ležala od približno 0,9 do 0,99 in bi se v večini primerov približala največji vrednosti območja.

Ker je tu alfa posebej opredeljena za večinske prevoznike, je Enačba 3.2 ki smo se jih naučili v prejšnja poglavja zdaj lahko zapišemo kot:

Sklicujoč se na značilnost v grafu slika 3.8 , ko jaz JE = 0 mA, I C vrednost posledično postane = I CBO.

Vendar iz prejšnjih razprav vemo, da je nivo I CBO je pogosto minimalen, zato ga v grafu 3.8 skoraj ni mogoče prepoznati.

Pomen, kadarkoli sem JE = 0 mA v zgoraj omenjenem grafu, I C prav tako se pretvori v 0 mA za V CB obseg vrednosti.

Ko upoštevamo izmenični signal, pri katerem delovna točka potuje čez karakteristično krivuljo, lahko izmenični alfa zapišemo kot:

AC alfa ima nekaj formalnih imen, ki so: skupna baza, ojačevalni faktor, kratek stik. Razlogi za ta imena bodo bolj očitni v prihodnjih poglavjih med ocenjevanjem enakovrednih vezij BJT.

Na tej točki lahko ugotovimo, da enačba 3.7 zgoraj potrjuje, da se razmeroma skromna sprememba kolektorskega toka deli s posledično spremembo I JE , medtem ko ima kolektor do baze konstantno velikost.

V večini pogojev je količina a in in a enosmerno so skoraj enake, kar omogoča medsebojno izmenjavo velikosti.

Ojačevalnik s skupno bazo

Osnovno ojačevalno napetostno delovanje konfiguracije skupne baze.

Nagib enosmernega toka ni prikazan na zgornji sliki, ker je naš dejanski namen analizirati samo odziv izmeničnega toka.

Kot smo izvedeli v naših prejšnjih objavah glede konfiguracija skupne baze , je vhodna izmenična upornost, kot je prikazano na sliki 3.7, videti precej minimalna in se običajno spreminja v območju med 10 in 100 ohmi. Medtem ko smo v istem poglavju videli tudi na sliki 3.8, je izhodni upor v omrežju s skupno bazo videti znatno velik, ki se lahko običajno spreminja v območju od 50 k do 1 M Ohm.

Te razlike v vrednostih upora so v glavnem posledica prednapetega križišča, ki se pojavi na vhodni strani (med bazo in oddajnikom), in povratnega pristranskega križišča, ki se pojavi na izhodni strani med dnom in kolektorjem.

Z uporabo tipične vrednosti recimo 20 ohmov (kot je navedeno na zgornji sliki) za vhodni upor in 200 mV za vhodno napetost lahko ocenimo stopnja ojačanja ali obseg na izhodni strani skozi naslednji rešeni primer:

Tako lahko ojačitev napetosti na izhodu najdemo z reševanjem naslednje enačbe:

To je tipična vrednost ojačanja napetosti za katero koli vezje BJT s skupno bazo, ki bi se lahko spreminjala med 50 in 300. Za takšno omrežje je trenutni ojačevalni IC / IE vedno manjši od 1, saj je IC = alphaIE, alfa pa vedno manjša od 1.