1Ap_21.04.2020_UA_Drobinski
Strona 1 z 3
Nauczyciel: Krzysztof Drobinski
Przedmiot: Układy analogowe.
Klasa: 1Ap
Temat lekcji: Wzmacniacz tranzystorowy – analiza stanu i punktu pracy tranzystora.
Data lekcji: 21.04.2020
Wprowadzenie do tematu: Materiały do wprowadzenia teoretycznego zostały przekazane na poprzednich lekcjach. Wykorzystując znajomość pojęć i częściową orientację w zakresie działania tranzystora, przystępujemy do omówienia zasady działania tranzystora bipolarnego (BJT).
Instrukcje do pracy własnej:
Praca własna: Przypomnieć sobie treści poprzednich lekcji.
Można także przypomnieć sobie film:
https://www.youtube.com/watch?v=OEPqjQ9PI1M.
Zadaniem na dzisiaj jest spokojne przeanalizowanie działania (a właściwie określenie rozkładu napięć i rozpływu prądów) w poniższym układzie wzmacniacza tranzystorowego.
Wbrew pozorom, nie musisz „ogarnąć” całego układu od razu. Po prostu metodycznie, krok po kroku analizuj notatkę i próbuj sam napisać ( a przynajmniej uczciwie je przeanalizuj) krótkie wzory określające spadek napięcia (na elemencie lub między punktami obwodu), czy natężenie prądu płynącego w danej gałęzi obwodu. Tu zastosowanie mają znane już prawa.
Tę notatkę również wydrukować i wkleić do zeszytu.
Informacja zwrotna: Proszę przesłać fotkę wklejonej do zeszytu notatki najlepiej w dniu wynikającym z planu lekcji, najpóźniej jednak do w terminie do 27.04.2020.
W razie innych problemów proszę o kontakt z podanym w Komunikacie numerem telefonicznym.
1Ap_21.04.2020_UA_Drobinski
Strona 2 z 3
Temat: Punkt pracy tranzystora bipolarnego BJT.
Zadanie
Na rysunku pokazany jest tranzystor pracujący jako wzmacniacz w układzie wspólnego emitera (WE). Tranzystor T w stanie aktywnym spełnia następujące warunki:
- napięcie UBE nie zależy od wartości prądu bazy IB i wynosi 600mV, - prąd zerowy kolektora ICE0 jest bardzo mały i może być pominięty, - współczynnik wzmocnienia prądowego β=50,
- prąd kolektora IC w obszarze aktywnym nie zależy od napięcia UCE,
- granicą między stanem aktywnym, a stanem nasycenia tranzystora jest warunek UCB=0.
Przy podanych na rysunku danych liczbowych należy:
1. wyznaczyć punkt pracy tranzystora określony przez wartości stałego prądu kolektora IC i napięcia kolektor-emiter UCE.
Powyższy rysunek finalnie przekształca się na „prostszy” do analizy:
Rozwiązanie
Dla wyjaśnienia - kondensatory C1 i C2 są kondensatorami sprzęgającymi dla sygnału zmiennego i dla tego zadania nie mają żadnego znaczenia, emiter tranzystora podłączony
1Ap_21.04.2020_UA_Drobinski
Strona 3 z 3
jest do wspólnego potencjału masy wejścia i wyjścia, dlatego też mówi się, że jest to układ ze wspólnym emiterem. Stały prąd bazy IB płynie od zasilania UCC przez rezystor R2 do bazy (przez kondensator C1 nie płynie), stały prąd kolektora IC płynie od zasilania UCC przez R1 do kolektora (przez kondensator C2 nie płynie).
Ad.1 Tranzystor T jest tranzystorem npn - złącze baza-emiter jest więc spolaryzowane w kierunku przewodzenia gdyż na bazę (obszar typu p) podawany jest poprzez rezystor R2 dodatni potencjał z napięcia zasilającego UCC. Korzystając z II-go prawa Kirchhoffa oraz z Prawa Ohma można wykonać następujące obliczenia:
- obliczenie prądu bazy potrzebnego do obliczenia szukanego prądu kolektora IB = UR2/R2
UR2 = UCC- UBE
IB = (UCC- UBE)/R2 = (10 - 0,6)/9,4 [V/kΩΩΩΩ] = 1mA - obliczenie szukanego prądu kolektora
IC = ββββ· IB+ ICE0, ICE0 ≅≅≅≅ 0 IC = ββββ· IB = 50 · 1 [mA] = 50mA - obliczenie szukanego napięcia kolektor-emiter UCE
UCE=UCC- UR1=UCC- (IC · R1)=10 [V] - (50 · 100) [mA · ΩΩΩ]=10 [V] - 5000 [mV]=5V Ω Przy obliczaniu prądu kolektora został użyty wzór IC=β · IB+ ICE0, który jest prawdziwy dla stanu aktywnego tranzystora, a więc stanu, w którym złącze kolektor-baza jest spolaryzowane zaporowo UCB>0 (potencjał na kolektorze wyższy od potencjału bazy - dla tranzystora npn). Należy sprawdzić czy tak jest faktycznie
UCB=UCE- UBE=5 [V] - 0,6 [V]=4,4V
Jak widać z uzyskanego wyniku warunek jest spełniony, a więc użycie wzoru na prąd kolektora było uzasadnione.
Tranzystor znajduje się w punkcie pracy określonym przez IC=50mA UCE=5V
