Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tranzystor - obliczenia. Może ktos sprawdzić?

10 Mar 2009 23:00 5500 10
  • Poziom 9  
    Witam

    Czytam artykuły ze strony edw.pl dotyczące podstaw elektroniki.
    Trafiłem na cykl pdf dotyczących tranzystorów. W jednym z artykułów jest ćwiczenie żeby policzyć napięcie w punkcie A i B w układzie:

    Tranzystor - obliczenia. Może ktos sprawdzić?

    Zakłada się 2 sytuacje:

    1) Na wejściu napięcie wynosi 0V
    2) Na wejściu napięcie wynosi 10 V

    Zakłada się, że spadek napięcia na tranzystorach = 0,6V

    Policzyłem napięcia i nie zgadzają mi się z odpowiedziami z artykułu i bardzo proszę o weryfikację moich obliczeń i wskazanie błędu.

    Ad 1)

    T1 zatkany więc zakładając spadek napięcia na bazie T2 = 0,6

    10V - 0,6 = 9,4V

    (10kΩ/110kΩ)*9,4V = 0,85V - spadek U na pierwszym oporniku

    Czyli napięcie w punkcie A = 10V - 0,85V = 9,15V

    W odpowiedziach jest 1,45V. Dlaczego?!

    W punkcie B zakładając minimalny spadek na kolektorze, napięcie wychodzi w mV. To wydaje mi się jasne.

    2) to rozumiem, wyszło mi tak jak w odpowiedziach.

    Teraz dodatkowe pytanie.
    Nie za bardzo rozumiem przepływ prądów w układzie z tranzystorem. Kierunki rozumiem, nie do końca jestem pewien co do wartości.
    Proszę o naprostowanie mojego myślenia:

    Załóżmy, że T1 jest zatkany.

    prąd w obwodzie bazy wynosi:

    (10V - 0,6V)/(10kΩ + 100kΩ) = 0,000085A

    Wzmocnienie tranzystora wynosi 100 więc prąd obwodu kolektor-emiter:

    0,000085A * 100 = 0,0085A

    W tym obwodzie jest opornik 10kΩ więc spadek napięcia na nim:

    0,0085 * 10000Ω = 85V... czyli coś jest nie tak...

    Będę bardzo wdzięczny za pomoc.

    Pozdrawiam!
  • Pomocny post
    Poziom 17  
    Cytat:
    T1 zatkany więc zakładając spadek napięcia na bazie T2 = 0,6
    10V - 0,6 = 9,4V
    (10kΩ/110kΩ)*9,4V = 0,85V - spadek U na pierwszym oporniku
    Czyli napięcie w punkcie A = 10V - 0,85V = 9,15V

    Z tym się zgadzam.

    Cytat:
    Wzmocnienie tranzystora wynosi 100 więc prąd obwodu kolektor-emiter:
    0,000085A * 100 = 0,0085A
    W tym obwodzie jest opornik 10kΩ więc spadek napięcia na nim:
    0,0085 * 10000Ω = 85V... czyli coś jest nie tak...


    W obwodzie C-E T2 nie popłynie prąd 8,5mA ponieważ przez rezystor 10k przy 10V będzie tylko 1mA. Tranzystor T2 mógłby przewodzić prąd 8,5 mA gdyby w kolektorze był rezystor np. 1k albo mniejszy. Opornik 1k ograniczy nam prąd do 10 mA. Przy prądzie 8,5mA spadek napięcia na nim będzie 8,5V.
    Znowu gdybyśmy dali zasilanie na T2 100V przez opór 10k , to rzeczywiście na rezystorze będzie spadek napięcia 85V. A tak w przypadku jak na schemacie tranzystor już przy prądzie 1mA wejdzie w stan nasycenia i większego prądu nie będzie przewodzić bo go nie dostanie od opornika. Spadek napięcia C-E w stanie nasycenia dla tranzystorów podają katalogi .
    Np dla tranzystora BD375 VCE(sat) * Collector-Emitter Saturation Voltage IC = 1A, IB = 0.1A 1 V . Napięcie nasycenia jest rzędu kilkudziesięciu do kilkuset miliwoltów w zależności od tranzystora.
  • Pomocny post
    Poziom 26  
    Temat był na elektrodzie (chyba nawet sam go zakładałem), ale że nie mogę go znaleźć to napiszę odpowiedź.

    U w punkcie A, przy Uwe=0V:

    Na dwóch rezystorach spadek napięcia ma wynosić 9,4 tak, aby na bazie T1 U=0,6V.
    Prąd płynący przez Rz (10k+100k) będzie wynosił 9,4/110000=0,000085A
    Napięcie (spadek napięcia) na R1(10k) będzie wynosić: 10000*0,000085=0,85V
    Napięcie (spadek napięcia) na R2(100k) będzie wynosić: 100000*0,000085=8,5V
    Napięcie w punkcie A: 10V(Uzas)-0,85V(Ur1)=9,15V

    U w punkcie B, przy Uwe=10V:

    Prąd płynący przez Rz (10k+4,7k) będzie wynosił 10/14700=0,0006802A
    Napięcie (spadek napięcia) na rezystorze 10k bedzie wynosić: 10000*0,0006802=6,802V
    Napięcie w punkcie B będzie wynosić Uzas-Spadek napięcia na rez 10k=10-6,802=3,197

    Tranzystor - obliczenia. Może ktos sprawdzić?
  • Poziom 9  
    No właśnie ja też nie mogłem znaleźć. :)

    Czyli błąd w odpowiedziach do zadania w artykule.

    Dzięki za informacje o tych prądach. Czyli mam rozumieć, że wzmocnienie tranzystora jest to wartość, możliwa do osiągnięcia ale w zasadzie i tak i tak zależna od rezystencji na obwodzie?

    W takim razie nie rozumiem istoty zastosowania tranzystora jako wzmacniacza, przecież w takiej sytuacji można by go zastąpić zwykłym "trójnikiem" i regulować prądy za pomocą oporu i efekt byłby taki sam, ale zakładam że tak nie jest... ?
  • Poziom 26  
    Ad 1. Tak
    Ad 2. Istota tranzystora polega na tym, że za pomocą małego prądu wejściowego możesz sterować znacznie większym prądem wyjściowym. Inaczej to nie miałoby sensu.
    Małym zmianom prądu wejściowego odpowiadają dużo większe zmiany prądu wyjściowego.
  • Poziom 17  
    Stosując tranzystory możemy niedużym prądem sterować odbiornikami dużej mocy. Np włączając w bazę potencjometr albo wyjście cyfrowego układu a w kolektor silnik możesz regulować jego obrotami. Tranzystory załączają elektrozawory siłowniki elektromagnetyczne, kontrolki, przekaźniki, itp. Zasada jest taka , że mały prąd bazy powoduje przepływ większego prądu kolektora. Jeżeli warunki pracy tranzystora są odpowiednio dobrane to otrzymujemy zależności liniowe np we wzmacniaczach elektroakustycznych. Zmiana prądu na wejściu wzmacniacza rzędu dziesiątych części mA powoduje zmianę prądu w głośnikach rządu kilku amperów czyli mamy wzmocnienie prądu ok 10 000 czego opornikami nie osiągniemy. To tak w skrócie.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    timmyyy napisał:
    No właśnie ja też nie mogłem znaleźć. :)

    Czyli błąd w odpowiedziach do zadania w artykule.

    Nie, to nie odpowiedzi są złe tylko schemat
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=4232538#4232538

    timmyyy napisał:

    Dzięki za informacje o tych prądach. Czyli mam rozumieć, że wzmocnienie tranzystora jest to wartość, możliwa do osiągnięcia ale w zasadzie i tak i tak zależna od rezystencji na obwodzie?

    Czy mówisz o wzmocnieniu prądowym ?
    Bo musisz pamiętać ze w tym układzie tranzystor pracuje w rolli klucza.
    Czyli w stanie nasycenia.
    Tego nie czytałeś ?
    http://www.edw.com.pl/pdf/k01/28_13.pdf
  • Poziom 9  
    Na początek chciałbym wszystkim podziękować za zainteresowanie i pomoc!

    Jony czytałem to co mi podałeś, wydawało mi się że ze zrozumieniem, ale tam jest sporo różnych zależności i zacząłem się gubić co od czego zależy i co najważniejsze jak te zależności wykorzystać w obliczeniach. Teraz trochę mi się rozjaśniło, ale mam jeszcze takie pytanie, które mam nadzieję rozwieje resztę moich wątpliwości:

    Kazik1b napisał, że wstawiając w obwód bazy potencjometr można sterować obrotami silnika wstawionego w obwód kolektora bądź prądem głośnika.
    Czy moglibyście mi napisać jak i dlaczego w takim układzie zmieniało się się będzie napięcie i prąd na tranzystorze i głośniku przy zmianie oporu rezystora R w zakresie, w którym jest to zasadne?

    Tranzystor - obliczenia. Może ktos sprawdzić?

    Można założyć, że oporność głośnika = 10Ω, a wzmocnienie tranzystora = 100.

    Układ jest rysowany z głowy, więc zdaje sobie sprawę, że w rzeczywistości coś takiego może w ogóle nie zadziałać, ale chodzi mi tylko o zmiany prądów i napięć i jak to od siebie zależy.

    Z góry dzięki za odpowiedź!
  • Poziom 26  
    Wszystko masz w dalszej części artykułów które czytasz (Tranzystory dla początkujących). Tam jest jak tranzystor wzmacnia napięcie i prąd i od czego to zależy.
  • Specjalista elektronik
    No dobra możemy spróbować
    Tranzystor - obliczenia. Może ktos sprawdzić?
    Na początek zakładamy β=100; Ube=0.6V; Rg=10Ω; Ucc=10V

    1
    Niech nasze Rb=∞ ma wartość nieskończenie wielką, czyli po prostu nie ma Rb baza "wisi w powietrzu".
    Skoro niema prądu bazy Ib to i tranzystor jest zatkany, więc prąd kolektora Ic też nie płynie. Napięcie miedzy kolektorem a emiterem wynosi Uce=10V

    2
    Po podłączeniu Rb=9.4KΩ, zaczyna płynąc prąd bazy Ib.
    Prąd ten równy
    Ib=(Ucc-Ube)/Rb=1mA otwiera tranzystor.
    Otwarcie tranzystora, oznacza możliwość przepływu prądu w obwodzie kolektor-emiter, a dokładnie od plusa baterii przez głośnik i dalej przez tranzystor do minusa baterii. (w emiterze "spotykają" się dwa prądy kolektora Ic i bazy Ie=Ib+Ic)
    Prąd kolektora będzie równy:
    Ic=Ib*β=1mA*100=100mA=0.1A.
    Prąd ten wywoła na rezystancji głośnika spadek napięcie zgodnie z prawem Ohma U=I*R
    Urg=Ic*Rg=100mA*10Ω=1V
    I napięcie na kolektorze zgodnie z II prawem Kirchhoffa wynosi:
    Ucc=Urg+Uce i z tego
    Uce=Ucc-Urg=10V-1V=9V

    3
    Niech Rb wynosi 2K
    I znowu obliczamy:
    Prąd bazy
    Ib=(Ucc-Ube)/Rb=4.7mA
    Co do prąd kolektora równy
    Ic=Ib*β=470mA=0.47A
    I spadek napięcia na Rg
    Urg=Ic*Rg=4.7V
    I napięcie miedzy kolektorem a emiterem
    Uce=Ucc-Urg=5.3V
    Już teraz widać ze, w miarę jak tranzystor otwiera się, rośnie prąd kolektora, co powoduje że rośnie napięcie na rezystancji głośnika, a skoro rośnie napięcie na głośniku, napięcie na tranzystorze (Uce) musi maleć, II prawo Kirchhoffa jest tu nieubłagane.
    Suma napięć głośnika Urg i tranzystora Uce nie może przekroczyć napięcia baterii.
    Ucc=Urg+Uce

    4
    Zmniejszmy Rb do 940Ω
    I obliczamy
    Ib=10mA
    Ic=1A

    Urg=10V
    Uce=0V

    I tu mamy ciekawą sytuację.
    Prąd bazy i kolektora jest na tyle duży ze praktycznie całe napięcie zasilania odkłada się na głośniku (pomijamy napięcie nasycenia).
    Mówimy ze tranzystor jest w pełni otwarty (nasycony), a to oznacza ze praktycznie całe napięcie zasilania odkłada się na rezystancji obciążenia, oczywiście minus napięcie nasycenia.
    Dalsze zwiększenie prądu bazy nic nie da, np.
    Rb=470Ω
    Co da Ib=20mA
    Mamy sytuacje że „wpuszczamy” do bazy 20mA i tranzystor robi wszystko co może żeby popłyną prąd kolektora 2A(napięcie na kolektorze maleje do bardzo małej wartości) ale że Rg=10 to maksymalny prąd jaki może popłynąć wynosi Ubat/Rc=10V/10=1A i ten właśnie stan nazywamy stanem nasycenia. A ten dodatkowy prąd bazy idzie w "gwizdek", a konkretnie to zwiększa się tylko prąd emitera
    Ie=Ib+Ic=20mA+1A=1.02A .
    Jak widać, gdy tranzystor jest w pełni otwarty (nasycony) nie obowiązuje już zależność Ic=Ib* β.
    I możemy też w uproszczeniu powiedzieć że nasycony tranzystor NPN zwiera do masy dolną końcówkę głośnika (rezystora kolektorowego)
  • Poziom 9  
    Rewelacja!

    Jony dokładnie o to mi chodziło! Teraz wszystko rozumiem, wszystko jasne. :) Super, że są osoby które potrafią poświęcić sporo czasu żeby komuś pomóc. :)

    Ozzman, wiem, że było to dalej, ale, jak już pisałem, po przeczytaniu trochę mi się te wszystkie zależności pomieszały i potrzebowałem usystematyzowania tej całej wiedzy.

    Jeszcze raz dzięki wszystkim za pomoc!