Bipolāri savienojuma tranzistori aktīvajā režīmā

The Great Gildersleeve: French Visitor / Dinner with Katherine / Dinner with the Thompsons (Jūlijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Bipolāri savienojuma tranzistori aktīvajā režīmā

Diskrētās pusvadītāju ierīces un shēmas


jautājums 1

Vai ne tikai sēdēt tur! Kaut ko!

Mācīšanās matemātiski analizēt ķēdes prasa daudz pētījumu un prakses. Parasti skolēni praktizē, strādājot ar daudzām izlases problēmām un pārbaudot savas atbildes uz tiem, ko sniedz mācību grāmata vai instruktors. Lai gan tas ir labi, ir daudz labāks veids.

Jūs apgūsiet daudz vairāk, faktiski veidojot un analizējot reālās shēmas, ļaujot testa aprīkojumam sniegt "atbildes", nevis grāmatu vai citu personu. Lai veiksmīgi izveidotu vingrinājumus, rīkojieties šādi:

  1. Pirms ķēžu konstrukcijas rūpīgi izmērīt un ierakstīt visas detaļu vērtības, izvēloties rezistoru vērtības, kas ir pietiekami augstas, lai varētu sabojāt jebkuru aktīvo komponentu.
  2. Uzzīmējiet shēmas diagrammu, kas jāanalizē.
  3. Rūpīgi izveidojiet šo ķēdi uz plātnes vai cita ērta līdzekļa.
  4. Pārbaudiet ķēdes konstrukcijas precizitāti pēc katra pieslēguma pie katra savienojuma punkta un pārbaudiet šos elementus diagrammā atsevišķi.
  5. Matemātiski analizē ķēdi, risinot visas sprieguma un strāvas vērtības.
  6. Rūpīgi izmērīt visas sprieguma un strāvas, lai pārbaudītu jūsu analīzes precizitāti.
  7. Ja ir kādas būtiskas kļūdas (vairāk nekā daži procenti), rūpīgi pārbaudiet savas ķēdes konstrukciju pret diagrammu, pēc tam rūpīgi pārvērtējiet vērtības un veiciet jaunu mērīšanu.

Kad skolēni vispirms mācās par pusvadītāju ierīcēm un, visticamāk, tos sarežģīs, padarot nepareizus savienojumus to ķēdēs, es ieteiktu eksperimentēt ar lieliem, liela jaudas komponentiem (1N4001 taisnojošās diodes, TO-220 vai TO-3 jaudas tranzistoriem, utt.) un izmantojot sauso šūnu akumulatora enerģijas avotus, nevis benchtop barošanas avotu. Tas samazina sastāvdaļu zaudējumu iespējamību.

Kā parasti, izvairieties no ļoti augstas un ļoti zemas rezistoru vērtības, lai izvairītos no mērījumu kļūdām, ko izraisījis skaitītājs "iekraušana" (augstākajā galā) un izvairieties no tranzistora izdegšanas (zemā galā). Es iesaku rezistorus starp 1 kΩ un 100 kΩ.

Viens no veidiem, kā jūs varat ietaupīt laiku un samazināt kļūdu iespējamību, ir jāsāk ar ļoti vienkāršu shēmu un pakāpeniski jāpievieno komponenti, lai pēc katras analīzes palielinātu sarežģītību, nevis izveidotu pilnīgi jaunu shēmu katrai prakses problēmai. Vēl viena laika taupīšanas metode ir atkārtoti izmantot tās pašas sastāvdaļas dažādās shēmas konfigurācijās. Šādā veidā jums nevajadzēs izmērīt komponenta vērtību vairāk nekā vienu reizi.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ļaujiet elektroniem paši sniegt jums atbildes uz jūsu "prakses problēmas"!

Piezīmes:

Mana pieredze liecina, ka skolēni prasa daudz prakses ar ķēdes analīzi, lai kļūtu prasmīgi. Šajā nolūkā instruktori parasti nodrošina savus skolēnus ar daudzām prakses problēmām, kas jāstrādā, un jāsniedz atbildes studentiem, lai pārbaudītu viņu darbu. Kaut arī šī pieeja ļauj studentiem apgūt ķēdes teorijas, tā tos pilnībā neapzinās.

Studentiem ne tikai nepieciešama matemātiskā prakse. Viņiem arī ir nepieciešamas reālas, praktiskas ēkas shēmas un testēšanas iekārtas. Tātad, es ierosinu šādu alternatīvu pieeju: skolēniem vajadzētu veidot savas "prakses problēmas" ar reāliem komponentiem un mēģināt matemātiski prognozēt dažādas sprieguma un pašreizējās vērtības. Tādā veidā matemātiskā teorija "atdzīvojas", un studenti iegūst praktisku iemaņu, ko viņi nespētu iegūt, vienkārši risinot vienādojumus.

Vēl viens šīs prakses metodes izmantošanas iemesls ir iemācīt skolēniem zinātnisko metodi : hipotēžu (šajā gadījumā matemātiskās prognozes) testēšanas procesu, veicot reālu eksperimentu. Studenti arī izstrādās reālas problēmu novēršanas prasmes, jo reizēm tie rada ķēdes konstrukcijas kļūdas.

Pavadiet dažus brīžus ar savu klasi, lai pārskatītu dažus "noteikumus" ēku shēmām, pirms tie sākas. Apspriediet šos jautājumus ar saviem skolēniem tādā pašā Sokrātiskajā veidā, kā parasti jūs apspriestu darba lapas jautājumus, nevis vienkārši pateikt viņiem, ko viņiem vajadzētu un ko nedrīkst darīt. Es nekad vairs nebrīnos par to, cik slikti skolēni uztver instrukcijas, kad tie tiek parādīti tipiskā lekcijā (instruktors monologs) formātā!

Piezīme tiem instruktoriem, kuri var sūdzēties par "izšķērdēto" laiku, kas nepieciešams, lai studenti izveidotu reālās shēmas, nevis vienkārši matemātiski analizētu teorētiskās shēmas:

Kāds mērķis ir studentiem, kuri apgūst kursu "darblapas paneļa panelis-noklusējums" itemscope>

2. jautājums

Sarežģītu elektronisko komponentu modeļi ir noderīgi ķēdes analīzei, jo tie ļauj izteikt ierīces aptuveno uzvedību ideālu komponentu izteiksmē ar salīdzinoši vienkāršu matemātisko uzvedību. Transistori ir labs sastāvdaļu piemērs, kas bieži modelē pastiprinātāja ķēdes analīzi:

Jāapzinās, ka modeļi nekad nav perfektas patiesās lietas kopijas. Kādā brīdī visi modeļi nespēj precīzi modelēt lietu. Vienīgā reālas bažas ir, cik precīzi mēs vēlamies, lai mūsu tuvināšana būtu: kādas komponents visvairāk attiecas uz mums un kas to neuzskata.

Piemēram, analizējot tranzistoru pastiprinātāju shēmu reakciju uz maziem maiņstrāvas signāliem, bieži tiek pieņemts, ka tranzistors tiks "novirzīts" ar līdzstrāvas signālu tādā veidā, ka bāzes emisiju diode vienmēr veic. Ja tas tā ir, un viss, kas mums ir saistīts ar to, kā tranzistors reaģē uz maiņstrāvas signāliem, mēs droši varam novērst diode savienojumu no mūsu tranzistora modeļa:

Tomēr pat tad, ja ar 0, 7 V (nominālā) DC sprieguma kritumu nav modeļa, joprojām ir daži pretestība, ka AC signāls sastapsies, jo tas plūst cauri tranzistoram. Faktiski pašā tranzistorā pastāv vairākas atšķirīgas pretestības, ko parasti simbolizē rezistori un mazie diski:

No maiņstrāvas, kas šķērso tranzistora bāzes-emitera savienojumu, viedokli, paskaidrojiet, kāpēc šādi tranzistoru modeļi ir līdzvērtīgi:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Šie divi modeļi ir ekvivalenti, jo konkrētā strāva (i b ) radīs tieši tādu pašu sprieguma kritumu starp bāzi un emisiju (v = ir):

v = i b r ' b + (i b + βi b ) r' e Kreisās puses modelis

v = i b (r ' b + (β + 1) r') Labās puses modelis

Šo divu izteiksmju matemātisko ekvivalenci var parādīt, faktorizējot i b no visiem terminiem kreisās puses modeļa vienādojumā.

Piezīmes:

Šī jautājuma mērķis ir iepazīstināt studentus ar BJT modelēšanas koncepciju, kā arī iepazīstināt tos ar dažiem simboliem un izteicieniem, kas parasti tiek izmantoti šajos modeļos (kā arī mazliet DC rezistoru tīkla teorijas un algebras pārskatīšanas, protams !)

3. jautājums

Slodzes līnijas ir noderīgi instrumenti tranzistoru pastiprinātāju shēmu analīzei, bet sākotnēji var būt grūti saprast. Lai palīdzētu jums saprast, ko "slodzes līnijas" ir noderīgas un kā tās tiek noteiktas, es izmantošu šo vienkāršo divu rezistoru shēmu:

Šim vienkāršajam divu rezistoru shēmai mums būs jāuzstāda slodzes līnija kopā ar "raksturlīkni" rezistoram R 1, lai redzētu kravas līnijas priekšrocības. Slodzes līnijām patiešām ir nozīme tikai tad, ja tos pārklāj ar citiem zemes gabaliem. Pirmkārt, raksturlīkne R 1, kas definēta kā sprieguma / strāvas attiecība starp termināļiem A un B :

Tālāk es ieplānos slodzes līniju, kā to nosaka 1, 5 kΩ slodzes pretestība. Šī "kravas līnija" izsaka spriegumu, kas pieejams starp tiem pašiem diviem spailēm (V AB ) kā slodzes strāvas funkciju, lai ņemtu vērā slodzes kritumu:

Pēc kādas pašreizējās vērtības (I R1 ) divas līnijas krustojas ar "# 3"> Atklāj atbildi Paslēpt atbildi

I R = 8 mA ir tāda pati pašreizējā vērtība, ko aprēķinātu, ja būtu analizējusi šo ķēdi kā vienkāršu sērijas rezistoru tīklu.

Sekojošais jautājums: jūs varētu domāt, "kāds ir raksturlīknes plānošanas un" slodzes līnijas "plānojums šādā vienkāršā shēmā, ja viss, kas mums bija jādara, lai atrisinātu pašreizējo, bija pievienot divus pretestības un sadalīt šo kopējo pretestības vērtību kopējā spriegumā? "Nu, godīgi sakot, nav jēgas analizēt šādu vienkāršu ķēdi šādā veidā, izņemot, lai ilustrētu, kā slodzes līnijas darbojas. Mans jautājums jums ir šāds: kur ielādes līnijas plānošana patiešām būtu noderīga ķēdes uzvedības analīzē? Vai jūs varat domāt par jebkādām izmaiņām šajā divu rezistoru ķēdē, kas prasītu kravas līnijas analīzi, lai atrisinātu pašreizējo?

Piezīmes:

Kaut arī šāda pieeja ķēdes analīzei var šķist dumjš - izmantojot slodzes līnijas, lai aprēķinātu strāvu divu rezistoru ķēdē, tas parāda slodzes līniju principu kontekstā, kas studentiem šajā studiju brīdī būtu acīmredzami acīmredzami. Apspriediet ar saviem skolēniem, kā tiek iegūtas divas rindiņas (viens rezistoram R 1 un otrs, kas uzlādē spriegumu, kas pieejams R 1, pamatojoties uz kopējo avota spriegumu un slodzes pretestības vērtību).

Arī apspriest divu līniju krustošanās nozīmi. Matemātiski tas, ko nozīmē divu grafu krustpunkts? Ko koordinātu vērtības krustošanās punktam norāda vienlaicīgu funkciju sistēmā? Kā šis princips attiecas uz elektronisko shēmu?

4. jautājums

Kravas līnijas ir noderīgi instrumenti tranzistoru pastiprinātāju shēmu analīzei, bet tos var izmantot arī citu veidu ķēdēm. Veikt, piemēram, šo diode-rezistoru ķēdi:

Diodes raksturlīkne jau ir uzzīmēta nākamajā grafikā. Tavs uzdevums ir nolasīt ķēdes slodzes līniju uz tās pašas diagrammas un atzīmēt, kur divas līnijas krustojas:

Kāda ir šo divu zemes gabalu krustpunkta praktiskā nozīme? Atklāj atbildi Nerādīt atbildi

Abas līnijas krustojas pie strāvas aptuveni 1, 72 mA:

Sekojošais jautājums: paskaidrojiet, kāpēc slodzes līnijas izmantošana ievērojami vienkāršo ķēdes strāvas noteikšanu šādā diodes rezistoru shēmā.

Izaicinājuma jautājums: pieņemsim, ka rezistoru vērtība tika palielināta no 2, 5 kΩ līdz 10 kΩ. Cik liela atšķirība tas notiks kravas līnijas gabalā un krustošanās punktā starp abiem zemes gabaliem "paslēptas piezīmes"> Piezīmes:

Kaut arī šī pieeja ķēdes analīzei var šķist dumjš - izmantojot slodzes līnijas, lai aprēķinātu strāvu diodes rezistoru shēmā, tas parāda slodzes līniju principu kontekstā, kas studentiem šajā studiju brīdī būtu acīmredzams. Apspriediet ar saviem skolēniem, kā tiek iegūta slodzes līnija šai shēmai, un kāpēc tas ir taisns, kamēr diodei raksturīgā līkne nav.

Arī apspriest divu līniju krustošanās nozīmi. Matemātiski tas, ko nozīmē divu grafu krustpunkts? Ko koordinātu vērtības krustošanās punktam norāda vienlaicīgu funkciju sistēmā? Kā šis princips attiecas uz elektronisko shēmu?

5. jautājums

Ļoti svarīgs pasākums tranzistora uzvedībā ir tā raksturīgās līknes, grafu kopums, kas parāda kolektora strāvu lielā kolektora-emitera sprieguma pilienu diapazonā, par noteiktu bāzes strāvas daudzumu. Sekojošais parauglaukums ir tipiska bipolārā tranzistora līkne ar fiksētu bāzes strāvas vērtību:

"Testa shēma" datu vākšanai, lai izveidotu šo diagrammu, izskatās šādi:

Norādiet trīs dažādus reģionus šajā diagrammā: piesātinājums, aktīvs un sadalījums un paskaidrojiet, ko nozīmē katrs no šiem nosacījumiem. Arī norādiet, kura no šīs līknes daļām darbojas tranzistorā, piemēram, strāvas regulēšanas ierīce.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Transistora vislabākā pašreizējā regulējuma darbība notiek tā "aktīvā" reģionā.

Sekojošais jautājums: kādi raksturīgie līkumi varētu izskatīties tranzistoram, kurš nav saslēgts starp tā kolektoru un emitera galiekārtas "piezīmes paslēptas"> Piezīmes:

Jautājiet saviem skolēniem, kāda būtu perfekta strāvas regulēšanas līkne. Kā šī ideālā līkne salīdzina ar raksturīgo līkni, kas parādīta šajā jautājumā par tipisku tranzistoru?

Ir jāievēro piesardzības vārds: es neiesakos izveidot tādu testa shēmu, kāda parādīta šajā jautājumā, lai apkopotu līknes datus. Ja tranzistors izkliedē enerģiju jebkurā ievērojamā laika periodā, tas sakarst un tās līknes ievērojami mainīsies. Reālās tranzistora līknes ģenerē testa iekārtas gabals, ko sauc par "līknes marķieri", kas pārveido kolektora-emitera spriegumu un bāzisko strāvu ļoti strauji (pietiekami ātri, lai "krāsotu" visas līknes osciloskopā, pirms fosfors apstājas )

6. jautājums

Ja tranzistors tiek pakļauts vairākām atšķirīgām bāzes strāvām, un kolektora-izstarotāja spriegums (V CE ) ir izlaists "ar pilnu diapazonu katrai no šīm bāzes strāvas vērtībām, datus par visu raksturlīkņu" ģimeni "var iegūt un grābēt :

Ko šīs raksturīgās līknes norāda par bāzes strāvas kontroli kolektora strāvā "# 6"> Atklāt atbildi Nerādīt atbildi

Kolektora strāva (lielākoties) ir tieši proporcionāla bāzes strāvai, bet atrodas "aktīvā" reģionā.

Piezīmes:

Jautājiet saviem skolēniem, kādas raksturīgās līknes varētu izskatīties ideālā tranzistorā: viens, kas bija perfekts kolektoru strāvas regulators visā kolektora-emitera sprieguma diapazonā.

7. jautājums

Elektriskās strāvas vadīšana caur bipolārā savienojuma tranzistora kolektoru termināli pieprasa, lai mazāko nesējus "ievadītu" pamatregulā ar bāzes emisijas strāvu. Tikai pēc injicēšanas uz pamatreģionu šos uzlādes nesējus var noslaucīt pie kolektora, izmantojot pievadīto spriegumu starp emitētāju un kolektoru, veidojot kolektora strāvu:

Analoģiju, lai palīdzētu to ilustrēt, ir cilvēks, kurš paceļ ziedu puķītes gaisā virs viņu galvas, bet vējš paceļ ziedlapiņas horizontāli prom no tām. Nevienu no puķu ziedlapiņām brītiņu nevar "notīrīt", līdz cilvēks tos atbrīvo gaisā, un vēja ātrums nav atkarīgs no tā, cik daudz puķu ziedlapiņas ir noņēmis no cilvēka, jo viņiem jābūt atbrīvotiem no cilvēka rokturis, pirms viņi var aiziet jebkurā vietā.

Atsaucoties uz enerģijas diagrammu vai ziedu ziedlapu analoģiju, paskaidrojiet, kāpēc kolektora strāvu BJT spēcīgi ietekmē bāzes strāva un tikai vāji ietekmē kolektora-emitera spriegums.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ziedu puķu pušķu izmešana gaisā ir analogi bāzes strāvas injicēšanas lādētāju nesējiem tranzistora pamatnozarē. Šo viltoto ziedlapu novirzīšana no vēja ir analoģiska lādēšanas nesēju slaucīšanai pāri pamatnei un kolektorā ar V CE . Tāpat kā puķu ziedlapu dreifējošo skaits, kolektora strāvas daudzums nav lielā mērā atkarīgs no V stiprības (vēja stiprība), bet gan no injicējamo lādiņu nesēju skaita (ziedlapu skaits tiek pārspēts uz augšu sekundē) .

Piezīmes:

Šī ir viena no manām labākajām analīzēm, lai izskaidrotu BJT darbību, jo īpaši, lai ilustrētu, kāpēc I C ir gandrīz neatkarīgs no V CE . Tas arī palīdz izskaidrot tranzistoru atgriezeniskās rekuperācijas laiku: iedomājieties, cik ilgi pēc tam, kad jūs pārtraucat tos izmeļot, gaiss tiek iztīrīts no izpludinātām puķu ziedlapiņām, analogi tam, ka latentie lādēšanas nesēji tiek iztīrīti no pamatregulas ar V CE pēc bāzes strāvas apstājas.

8. jautājums

Nosakiet šī tranzistora ķēdes kolektora strāvas aptuveno daudzumu, ņemot vērā šādu raksturlīkojumu, kas noteikts tranzistoram:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

I C ≈ 4, 75 mA

Sekojošais jautājums: cik daudz kolektora strāva pieaugs, ja sprieguma avots palielinās līdz 35 voltiem "atzīmē slēptās"> Piezīmes:

Šis jautājums ir nekas vairāk kā fizisko līkņu interpretācijas uzdevums.

9. jautājums

Sekojošā shematiska shēma ir vienkārša līknes marķiera ķēde, ko izmanto, lai attēlotu dažādu elektronisko komponentu strāvas / sprieguma raksturlielumus osciloskopa ekrānā:

Kā tas darbojas, piemērojot maiņstrāvas spriegumu pāri pārbaudāmās ierīces spailēm, izvadot divus dažādus sprieguma signālus osciloskopam. Viens signāls, kas vada osciloskopa horizontālo asi, ir spriegums starp abiem ierīces spailēm. Otrais signāls, kas vada osciloskopa vertikālo asi, ir spriegums, kas samazinājies visā šunta rezistorā, kas atspoguļo strāvu caur ierīci. Ar osciloskopu, kas iestatīts uz "XY" režīmu, elektronu staru kūlis ierauga ierīces raksturīgo līkni.

Piemēram, vienkāršs rezistors ģenerētu šo osciloskopa displeju:

Lielākas vērtības rezistors (lielāks pretestības oms) ģenerētu raksturīgu laukumu ar seklāku slīpumu, kas pārstāv mazāk strāvu par tādu pašu pielietotā sprieguma daudzumu:

Kreisās marķiera ķēdes atrod to patieso vērtību, testējot pusvadītāju komponentus, kuru sprieguma / pašreizējā uzvedība ir nelineāra. Piemēram, šī raksturlīkne parastajam taisnošanas diodei:

Trace ir plakana visur pa kreisi no centra, kur piemērotais spriegums ir negatīvs, un tas nenorāda diode strāvu, kad tā ir mainīta pretēji. Tomēr centra labajā pusē trajektorija strauji pagriežas uz augšu, norādot eksponenciālo diode strāvu, palielinoties pievadītajam spriegumam (ar priekšu novirzēm) tāpat kā tiek prognozēts "diodes vienādojums".

Uz sekojošajiem režģiem uzzīmējiet raksturlīkni par diodei, kurai trūkst īssavienojumu, kā arī par to, kurš nav atvērts:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Piezīmes:

Raksturīgās līknes nav vienkāršākais jēdziens, kādu daži skolēni var saprast, bet tie ir neticami informatīvi. Ne tikai tie var ilustrēt nelineāro ierīču elektrisko darbību, bet tos var arī izmantot, lai diagnosticētu citādi grūti izmērītus defektus. Ļaujot studentiem izprast, kas izskatās kā īsās un atvērās līknes, tas ir labs veids, kā atvērt viņu uzmanību šim diagnostikas rīklim un raksturīgo līkņu būtībai kopumā.

Lai gan tas nav tālu no acīmredzama, viens no osciloskopa kanāliem būs jāpārvērš "apgrieztā stāvoklī", lai raksturīgā līkne parādās pareizajā displeja kvadrantā. Lielākajai daļai dubultās plūsmas osciloskopu ir funkcija "kanāls invertcelt", kas darbojas šim nolūkam. Ja osciloskopa kanāla apgriešanas funkcija ieslēdzas ar nepareizu asi, jūs varat mainīt testa ierīces savienojumus ar līknes marķiera ķēdi, vienlaikus pagriežot abas asis. Starp atpakaļgaitas ierīču savienojumiem un osciloskopa viena kanāla apgriezienu, jūs varat iegūt līkni, lai izkārtotu tā, kā vēlaties!

10. jautājums

Paskaidrojiet, kāpēc bipolārā savienojuma tranzistors parasti regulē kolektora strāvu, izmantojot plašu kolektora-izstarotāja sprieguma pilienu diapazonu, ja tās bāzes strāva ir nemainīga. Kas notiek iekšpusē, kas padara BJT kolektora strāvu samērā neatkarīgu no kolektora-emitera sprieguma un stipri atkarīgs no bāzes strāvas "# 10"> Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tā kā BJT ir mazākuma pārvadātājs, lielākā daļa kolektoru strāvas ir no uzlādētajiem uzlādētajiem strāvas avotiem, kas injicēti no starojuma avota uz pamatreģiju. Tā kā šī lādiņa neitralizatora injekcijas ātrums ir no bāzes-emitera savienojuma ierosmes funkcija, bāzes strāva (vai, pareizi, no pamatnes līdz emimētam spriegumam) galvenokārt nosaka kolektora strāvu ar kolektora-emitera spriegumu, kas spēlē relatīvi mazu lomu.

Piezīmes:

BJT pašreizējais regulējošais raksturs ir saprotams, analizējot tranzistora energosistēmas diagrammu aktīvajā režīmā.

11. jautājums

Daudzas tehniskās atsauces jums pateiks, ka bipolāri savienojuma tranzistori (BJT) ir strāvu kontrolēti ierīces: kolektora strāvu kontrolē bāzes strāva. Šo koncepciju pastiprina "beta" (β) jēdziens, kolektora strāvas un bāzes strāvas attiecība:

β = I C


I B

Studenti, kas zina par bipolāriem tranzistoriem, bieži tiek sajaukti, kad tie saskaras ar datu lapas specifikācijām par tranzistora β attiecībām. Transistora "beta" attiecība, kas nav pastāvīgs parametrs, var ievērojami atšķirties no darbības diapazona, dažos gadījumos pārsniedzot apjomu (desmit reizes)!

Paskaidrojiet, kā šis fakts piekrīt vai nepiekrīt BJT jēdzienam par "strāvas kontrolētajām" ierīcēm. Ja kolektora strāva patiešām ir tiešās bāzes strāvas funkcija, tad kāpēc proporciju starp diviem (β) konstanti mainīsies tik daudz?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Sēdiet pirms lasīt šo un piestipriniet sevi par cieto patiesību: bipolāri savienojuma tranzistori tehniski nav strāvas kontrolēti ierīces. Tu sēdēji, vai ne? Laba

Jautājums pēcpārbaudes gadījumā: ja BJT netiek kontrolēta ar bāzes strāvu, tad ko tās kontrolē? Ja iespējams, izteikt to kā vienādojumu. Padoms. Izpētiet "diožu vienādojumu".

Piezīmes:

Diskusijas nolūkos jūs, iespējams, vēlēsities parādīt saviem skolēniem šo vienādojumu, kas ir precīzs dažādos darbības apstākļos, ja bāzes emisiju spriegums pārsniedz 100 mV:

I C = I ES (e V BE / V T - 1)

Šis vienādojums ir nelineārs: V BE palielinājums nerada proporcionālu palielinājumu I C. Tāpēc ir daudz vieglāk domāt par BJT darbību bāzes un kolektoru strāvu izteiksmē, attiecības starp šiem diviem mainīgajiem ir lineārākas. Protams, izņemot gadījumus, kad tas nav. Šāda ir pretruna starp vienkāršību un precizitāti. Cenšoties padarīt lietas vienkāršāku, bieži vien mēs tos nepareizi .

Šeit jāatzīmē, ka, kaut gan bipolāri savienojuma tranzistori nav īsti strāvu kontrolēti ierīces, tos joprojām var uzskatīt par (aptuveni) pašreizējām vadības ierīcēm. Šī ir svarīga atšķirība, kas ir viegli zaudējama tādos jautājumos kā šis, ja ir apstrīdēti pamata pieņēmumi.

12. jautājums

Viens termins, ko izmanto pusvadītāju ķēžu inženierijā, ir maza signāla analīze . Kas precīzi ir β-signāla "analīze un kā tā kontrastē ar lielu signālu analīzi ?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Maza signāla analīze ir vieta, kur tiek pieņemts, ka signāli ir pietiekami mazi, lai aktīvā ierīce (-as) reaģētu gandrīz lineāri. Liela signāla analīze ir vieta, kur tiek pieņemts, ka signāli ir pietiekami lieli, ka sastāvdaļu nelineāri kļūst nozīmīgi.

Sekojošais jautājums: kāpēc inženieri apgrūtinās ar diviem analīzes veidiem, nevis tikai vienu (lielu signālu), kur tiek ņemta vērā sastāvdaļu patiesā (nelineārā) uzvedība? Izskaidrojiet to attiecībā uz tīkla teorēmiem un citiem matemātiskajiem "rīkiem", kas inženieriem pieejami ķēžu analīzei.

Piezīmes:

Izpētot inženierzinātņu mācību grāmatas un citus resursus, šos terminus diezgan bieži izmanto bez ievadīšanas, daudziem iesākušiem studentiem ir sajukums.

13. jautājums

Paskaidrojiet, ko tas nozīmē, lai tranzistors darbotos tā "aktīvajā" režīmā (pretēji izgriezumam, piesātinājumam vai sadalījumam).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Aktīvajā režīmā tranzistors "throttles" pašreizējais kaut kur starp pilnībā izslēgtu un pilnībā uz.

Piezīmes:

Palīdziet saviem skolēniem salīdzināt aktīvo tranzistora darbību ar to, ko viņi zina par tranzistoriem kā pārslēgšanas elementiem (vai nu piesātinātiem, vai nogrieztiem). Uzdod viņus izskaidrot, kas ir unikāls par tranzistora uzvedību aktīvajā reģionā, kas nav eksponēts nevienā citā reģionā (ti, tranzistora uzvedība attiecībā uz kolektoru strāvu un kolektoru-emitenta spriegumu).

14. jautājums

Mēs zinām, ka diagrammas ir nekas vairāk kā atsevišķu punktu kolekcijas, kas atspoguļo korelētus datus sistēmā. Šeit ir diagramma par tranzistora raksturīgo līkni (par vienu bāzes strāvas vērtību):

Un šeit ir "tranzīta pastiprinātāja ķēdes" "slodzes līnijas" paraugs:

Par katru no šīm diagrammām izvēlieties vienu punktu gar līkni (vai līniju) un aprakstiet, ko tas ir viens punkts, reālajā dzīvē. Ko dara kāds no vienotajiem datu punktiem gar kādu no šiem grafikiem tranzistora shēmā "# 14"> Atklāj atbildi Paslēpt atbildi

Attiecībā uz tranzistora raksturīgo līkni, viens datu punkts norāda strāvas daudzumu, kas iet caur kolektora termināli konkrētajai bāzes strāvas summai, un noteiktu daudzumu kolektoru-emitera sprieguma kritumu.

Kravnesības līnijai viens datu punkts ir kolektora-emitera sprieguma daudzums, kas pieejams tranzistoram konkrētam kolektoru strāvas daudzumam.

Raksturīgās līknes un kravas līnijas krustojums attēlo vienu kolektora strāvu (un atbilstošo V CE sprieguma kritumu), kas "apmierinās" visu komponentu stāvokli.

Piezīmes:

Rūpīgi apspriediet šo jautājumu ar saviem skolēniem. Tik daudzi elektronikas studenti iemācās pasūtīt pastiprinātāju shēmas kravas līnijām, kaut arī viņi nesaprot, kāpēc viņiem tas jādara. Slodzes līnijas gabali ir ļoti noderīgi instrumenti pastiprinātāja ķēdes analīzē, taču katras līknes / līnijas nozīme ir labi jāapzinās, pirms tā kļūst noderīga kā izpratnes instruments.

Jautājiet saviem skolēniem, kuri no divu veidu grafikiem (raksturlīknes vai slodzes līnijas) ir sastāvdaļas dabiska vai "brīva" uzvedība un kāds no tiem ir ierobežotās prasības noteiktā shēmā.

15. jautājums

Aprakstiet, kāda ir slodzes līnija, šķiet, uz virsmas raksturīgo tranzistora līkņu diagrammā:

Ko precīzi norāda slodzes līnija ķēdē "# 15"> Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Kravnesības līnija ir diagramma, kurā norādīts kolektora-emitera sprieguma daudzums, kas pieejams tranzistoram (V CE ) attiecībā uz jebkuru konkrētu kolektora strāvu:

Sekojošais jautājums: kāpēc slodzes līnijas vienmēr ir taisnas un nav saliektas, jo tranzīta raksturlīknes ir "paslēptas"> Piezīmes:

Studentiem ir ļoti svarīgi saprast kravas līniju ontoloģisko raksturu (ti, kādi tie ir ), ja viņi tos bieži izmanto tranzistoru ķēdes analīzē. Diemžēl tas, ka diemžēl skolēni to nesaprot, sākot studēt tranzistoru shēmas, un es tieši vainu tieši uz mācību grāmatām (un instruktoriem), kuri nepietiek laika pavadīt šo koncepciju.

Mans iemīļākais veids, kā mācīt skolēniem par kravas līnijām, ir tos nosūtīt uz beztransistora shēmām, piemēram, sprieguma dalītājiem (ar vienu no diviem rezistoriem, kas marķēti kā "slodze" un citu rezistoru mainīgo), un diode-rezistoru ķēdes.

16. jautājums

Lai gan raksturlīknes tranzistoram parasti tiek ģenerētas ķēdē, kur bāzes strāva ir nemainīga un kolektora-izstarotāja spriegums (V CE ) ir mainīgs, tas parasti nav tāds, kā tiek veidoti tranzistoru pastiprinātāju shēmas. Parasti bāzes strāva mainās atkarībā no ieejas signāla, un kolektora barošanas avots ir fiksēta sprieguma avots:

Slodzes rezistora klātbūtne ķēdē pie tam pievieno vēl vienu ķēdes darbības dinamiku. Paskaidrojiet, kas notiek ar tranzistora kolektora-izstarotāja spriegumu (V CE ), jo palielinās kolektora strāva (samazinot akumulatora spriegumu visā slodzes pretestībā) un kvalitatīvi uzzīmējot šo slodzes līniju uz tā paša veida grafiku, ko izmanto, lai uzzīmētu tranzistora līknes:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tā kā šajā diagrammā nav ciparu, vislabākais, ko varat darīt, ir iezīmēt līnijas vispārējo slīpumu no augšējā kreisā uz leju pa labi:

Piezīmes:

Jautājiet savam skolēnam, kāpēc šis gabals ir taisns, nevis izliekts, līdzīgi kā tranzistora raksturīga funkcija.

17. jautājums

Aprēķiniet un uzlieciet šīs strāvas līnijas slodzi tranzīta raksturīgo līkņu augšpusē:

Tad noteiciet kolektora strāvas daudzumu ķēdē pēc šādām bāzes strāvas vērtībām:

I B = 10 μA
I B = 20 μA
I B = 30 μA
I B = 40 μA
Atklāt atbildi Slēpt atbildi

I B = 10 μA; I C = 3, 75 mA
I B = 20 μA; I C = 6, 25 mA
I B = 30 μA; I C = 8, 5 mA
I B = 40 μA; I C = 9, 5 mA

Piezīmes:

Šeit būtu lietderīgi norādīt: lineālas funkcijas pārnešana nelineāro funkciju komplektam un krustošanās punktu meklēšana ļauj mums atrisināt vairākus mainīgos lielumus nelineārajā matemātiskajā sistēmā. Parasti tikai lineāras vienādojumu sistēmas tiek uzskatītas par "atrisināmām", neizmantojot ļoti laikietilpīgus aritmētiskos aprēķinus, bet šeit mums ir jaudīgs (grafisks) rīks, lai tuvinātu mainīgo lielumus nelineārajā sistēmā. Tā kā aproksimācijas ir vislabākās, ko mēs varam cerēt uz tranzistora shēmām, tas ir pietiekami labs!

18. jautājums

Šajā grafikā redzamas trīs dažādas slodzes līnijas, kas atspoguļo trīs dažādas slodzes pretestības vērtības pastiprinātāja ķēdē:

Kura no trim slodzes līnijām ir vislielākā slodzes pretestība (R slodze )? "# 18"> Atklāj atbildi Paslēpt atbildi

No horizontālajām slodzes līnijām ir vislielākā slodzes pretestības vērtība, un tas arī norāda stāvokli, kādā V CE visdrīzāk mainīsies attiecībā uz jebkuru noteiktu bāzes strāvas (ieejas signāla) izmaiņu.

Piezīmes:

Šis jautājums apgrūtina studentus saistīt slodzes rezistoru vērtības ar slodzes līnijām un abiem praktiskajiem sprieguma pieauguma mērījumiem vienkāršā pastiprinātāja ķēdē. Kā piemēru, lūdziet skolēniem analizēt ieejas signāla ķēdes izmaiņas, kas atšķiras no 5 μA līdz 10 μA attiecībā uz trim dažādām slodzes pretestības vērtībām. Starpība ΔV CE būtu ļoti acīmredzama!

19. jautājums

Svarīgs parametrs ir tranzistoru pastiprinātāju shēmām, kas ir Q punkts vai netraucēts darbības punkts . Transistora pastiprinātāja ķēdes "Q punkts" būs vienots punkts kaut kur pa slodzes līniju.

Aprakstiet, ko "Q punkts" faktiski nozīmē tranzistora pastiprinātāja ķēdē un kā to var mainīt.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Transistoru pastiprinātāju ķēdes "Q punkts" ir punkts gar tā darbības reģionu "nepastāvīgā" stāvoklī: ja netiek pastiprināts ieejas signāls.

Piezīmes:

Q punkti ir ļoti svarīgi, izstrādājot tranzistoru pastiprinātājus, taču atkal skolēni, šķiet, nespēj saprast šīs jēdziena patieso nozīmi. Vaicājiet saviem skolēniem izskaidrot, kā kravas slodze, ko veido slodzes pretestība un tranzistora raksturlīknes, apraksta visus iespējamos kolektoru strāvas un V CE darbības apstākļus šim pastiprinātājam. Tad apspriest, kā šīs shēmas statuss tiek definēts vienā un tajā pašā laikā pa šīm grafikām (ar līniju, līkni vai punktu?).

20. jautājums

Sekojošais grafiks ir konkrēta tranzistora raksturojošo līkņu saime:

Novietojiet kravas līniju un identificējiet Q-punktu šai slodzes līnijai kopējā kolektora pastiprinātāja ķēdē, izmantojot šo tranzistoru:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Sekojošais jautājums: šīs ķēdes Q-punkta pozīcija ir aptuveni vidusceļa gar kravas līniju. Vai jūs teiktu, ka tas liecina par pastiprinātāju, kas ir neobjektīva attiecībā uz A klases darbību vai kādu citu darbības klasi "piezīmes paslēptas"> Piezīmes:

Šī jautājuma nolūks ir panākt, lai skolēni attiecinātu savas esošās zināšanas par kopējās kolektoru ķēdes DC analīzi uz kravas līniju un Q-punktu jēdzienu. Vaicājiet saviem skolēniem dalīties ar savu analīzes metodēm ar visu klasi.

21. jautājums

Sekojošais grafiks ir konkrēta tranzistora raksturojošo līkņu saime:

Novietojiet kravas līniju un identificējiet Q-punktu šai slodzes līnijai kopējai izstarotāja pastiprinātāja ķēdei, izmantojot šo tranzistoru:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Sekojošais jautājums: nosakiet, kas notiks ar Q-punktu, ja rezistors R 2 (2.2 kΩ slīpo rezistors) nebūtu atvērts.

Piezīmes:

Šī jautājuma nolūks ir panākt, lai skolēni attiecinātu savas esošās zināšanas par kopējā emisiju ķēdes DC analīzi uz kravas līniju un Q-punktu jēdzienu. Vaicājiet saviem skolēniem dalīties ar savu analīzes metodēm ar visu klasi.

22. jautājums

Sekojošais grafiks ir konkrēta tranzistora raksturojošo līkņu saime:

Uz šī diagramma uzlieciet kravas līniju šādai kopējai izstarotāja pastiprinātāja shēmai, izmantojot to pašu tranzistoru:

Noteikt arī noteiktas precizitātes pretestības vērtības (R 1 un R 2 ), kas ļaus Q punktam novietot aptuveni vidējā virzienā uz kravas līniju.

R1 = R2 =

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ir vairāki rezistoru vērtību pārīši, kas pienācīgi darbosies, lai novietotu Q-punktu kravas līnijas centrā. Es atstāju šo uzdevumu, lai jūs varētu strādāt un apspriest ar saviem klasesbiedriem!

Sekojošais jautājums: nosakiet, kas notiks ar Q-punktu, ja rezistors R 2 (2.2 kΩ slīpo rezistors) nebūtu atvērts.

Piezīmes:

Tas ir ļoti praktisks jautājums, tā kā tehniķiem un inženieriem ir nepieciešams izvēlēties pareizu neobjektivitāti, lai to pastiprinātāju shēmas darbotos paredzētajā klasē (šajā gadījumā - A). Resistoru vērtībām ir vairāk nekā viena pareiza atbilde, tāpēc pārliecinieties, vai jūsu skolēni kopīgi izmanto savus risinājumus ar visu klasi, lai varētu izpētīt daudzas iespējas.

23. jautājums

Atrodiet vienu vai divus reālus bipolārus krustojuma tranzistorus un iepazīstiet tos ar tevi klasei. Pirms diskusijas norādiet pēc iespējas vairāk informācijas par saviem tranzistoriem:

Termināla identifikācija (kuru terminālis ir bāze, emitētājs, kolektors)
Nepārtrauktā jauda
Tipisks β
Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ja iespējams, atrodiet ražotāja detaļas savām sastāvdaļām (vai vismaz līdzīgas sastāvdaļas datu lapu), lai apspriestu ar saviem klasesbiedriem. Esi gatavs pierādīt savu tranzistoru terminālu identifikāciju klasē, izmantojot multimeter!

Piezīmes:

Šī jautājuma mērķis ir iegūt studentus kinestētiski mijiedarboties ar priekšmetu. Iespējams, ir muļķīgi, ja skolēni iesaistās pasākumā "rādīt un pateikt", bet es atklāju, ka tādas aktivitātes kā šis ļoti palīdz studentiem. Tiem skolēniem, kuri pēc kinestētiska rakstura ir ļoti noderīgi, faktiski pieskaroties īstiem komponentiem, kamēr viņi mācās par savu funkciju. Protams, šis jautājums arī nodrošina lielisku iespēju tiem praktiski interpretēt sastāvdaļu marķējumus, izmantot multimetru, piekļuves datu lapas utt.

  • ← Iepriekšējā darba lapa

  • Darba lapa indekss

  • Nākamā darblapa →