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

Wzmacniacz OB - zasada działania

13 Lis 2016 17:47 1293 14
  • Poziom 4  
    Cześć,
    mam problem ze zrozumieniem zasady działania tranzystora pracującego w układzie wspólnej bazy. Moje pytanie tyczy się kursu Piotra Góreckiego "Tranzystory dla początkujący" w EdW. Konkretnie chodzi o tę część Link
    Chodzi o ten rysunek
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Pisze tam "Zwróć uwagę, że źródło U1 musi dostarczyć cały prąd emitera. Musi to więc być źródło o znacznej wydajności prądowej." A co zatem z prądem kolektora? Wychodzi na to, że jest dostarczany ze źródła U2, ale jeśli płynął by od plusa do minusa U2 musiałby przepływać przez emiter tranzystora (bo przecież z kolektora do bazy nie może) i wtedy prąd emitera wyniósłby prąd emitera+prąd bazy.
    Ponadto zastanawia mnie taki schemat z wikipedii
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Widzimy, że spoczynkowo baza jest połączona z masą, tak więc tranzystor jest zatkany. Jeśli sygnał wejściowy będzie dodatni to potencjał emitera względem bazy zwiększy się, zatem nadal będzie zatkany. Jeśli natomiast z generatora podany zostanie sygnał ujemny (ale większy niż napięcie przewodzenia, ok 0,6V) to dopiero wtedy złącze baza-emiter zostanie spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Prąd popłynie przez bazę, emiter do generatora(czerwony) oraz przez R4 do generatora (pomarańczowy,rysunek poniżej)
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Ale to nie koniec. Skoro przez bazę płynie prąd to zostaje on wzmocniony przez tranzystor i płynie od plusa baterii do minusa. Tym samym podnosi on potencjał emitera względem bazy i tranzystor ponownie się zatyka. Przecież to jakiś bezsens... Proszę o pomoc
  • Poziom 29  
    Schematy z Wikipedii świadczą o Wikipedii... To jest jakaś dziwna hybryda pokazująca nie wiadomo co. Ani model małosygnałowy, ani pełny schemat. Oczywiście tranzystor w układzie OB musi być prawidłowo spolaryzowany tak, że będzie w stanie aktywnym. Schematy z EdW są prawidłowe (ale zauważ/uwierz, że masa dołączona do bazy tranzystora jest czysto umowna - chodzi wyłącznie o wskazanie potencjału odniesienia w układzie). Zmiany napięcia baterii U1 w obwodzie bazy mają reprezentować zmienne napięcie wejściowe przyłożone do wejścia (obwodu emitera), które się doda (superpozycja) do napięcia wynikającego z układu polaryzacji bazy.

    Jeżeli tranzystor jest w stanie aktywnym, to prąd kolektora wypływa przez emiter; na emiterze będzie zawsze prąd kolektora plus znacznie mniejszy prąd bazy.

    Najlapidarniej mówiąc, zasada działania tranzystora w układzie OB polega na tym, że modulujesz prąd emitera. Ponieważ prąd kolektora to IE×β/(β+1), to na kolektorze masz w przybliżeniu prąd emitera, ale napięcie będzie "przeskalowane" rezystancją widoczną z kolektora. A zmiana prądu emitera (przyrost, "modulacja") będzie w przybliżeniu równa zmianie prądu kolektora.
  • Moderator Projektowanie
    cierpliwosci123 napisał:
    "Zwróć uwagę, że źródło U1 musi dostarczyć cały prąd emitera. Musi to więc być źródło o znacznej wydajności prądowej."

    Kolega źle zrozumiał.
    U1 to źródło sygnału, nie zasilanie. Chodzi o to, że źródło sygnału musi dostarczać sporego prądu/musi mieć niską rezystancję wejściową. Układ OB ma wzm. napięciowe, ale wzm. prądowe jest zbliżone do 1 - bo Ie jest zbliżone do Ic.
    Oczywiście, zasilanie U2 musi mieć wydajność prądową większą niż U1.
    cierpliwosci123 napisał:
    Tym samym podnosi on potencjał emitera względem bazy i tranzystor ponownie się zatyka. Przecież to jakiś bezsens...

    Nie bezsens - to ujemne sprzężenie zwrotne.
  • Poziom 4  
    Nie jestem pewien czy koledzy rozumieją mój tok myślenia (oczywiście błędny). Mam w głowie 2 wersje działania tego układu.
    1) Prąd bazy oraz prąd emitera dostarcza U1. Prąd kolektora dostarcza U2. Wiem, że to bzdury przecież prąd kolektor-emiter musi być "ciągły", a poza tym wtedy prąd emitera jest 2 razy większy niż prąd kolektora. Tak to rozumiem przez te słowa "Zwróć uwagę, że źródło U1 musi dostarczyć cały prąd emitera. Musi to więc być źródło o znacznej wydajności prądowej." Z tych słów wychodzi na to, że prąd kolektora dostarcza U2, a aby płynął on od plusa U2 do jego minusa musi przepływać przez emiter.
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    2) U1 "daje" mały prąd bazy, a prąd kolektor-emiter pobierany jest z U2. To też bez sensu bo przecież taki układ miałby wzmocnienie prądowe, a jak wiemy wzmocnienia prądowego ma nie być.
    Wzmacniacz OB - zasada działania

    Poza tym na rysunku 2 u pana Góreckiego nie widzę aby ten sygnał był podany na emiter, przecież on jest podany na bazę. Na rysunku 1 jest to pokazane bardzo ładnie, ale nie widzę powiązań między rysunkiem 2.
  • Specjalista elektronik
    Ale zauważa, że prąd emitera to suma prądu bazy i prądu kolektora. A z tego wynika że prąd emitera nie wpływa do bazy jak to zaznaczyłeś na pierwszym rysunku.
    Poprawny jest rysunek drugi gdzie przez U1 płynie Ib + Ic = Ie, czyli taki prąd musi dostarczyć U1. A wynika to z tego że w przykładzie z EDW U1 pełni jakby podwójną funkcję. Zapewnia stało prądową polaryzację jak i reprezentuje sygnał zmienny.

    W "tradycyjnym" układzie OB te dwie funkcje są rozdzielone. A wtedy źródło sygnału musi dostarczyć prądu o wartości I ≈ u_in/re gdzie re ≈ 26mV/Ie.
  • Poziom 4  
    Cytat:
    gdzie przez U1 płynie Ib + Ic = Ie, czyli taki prąd musi dostarczyć U1
    No dobrze, ale z tego wynika, że U2 nie dostarcza żadnego prądu, bo jeśli by dostarczał Ic (tak jak robi to U1) to mielibyśmy w obwodzie 2*Ic.
  • Specjalista elektronik
    cierpliwosci123 napisał:
    No dobrze, ale z tego wynika, że U2 nie dostarcza żadnego prądu, bo jeśli by dostarczał Ic (tak jak robi to U1) to mielibyśmy w obwodzie 2*Ic.

    Nie, to nie tak. U1 i U2 są połączone szeregowo, dlatego przez obie "baterie" płynie prąd kolektora. Tak jak to zaznaczyłeś na drugim rysunku i jak pokazuje to rysunek 2 z EDW. Bo o prądzie decyduje obciążenie a nie sama" bateria".
  • Poziom 4  
    Cytat:
    Nie, to nie tak. U1 i U2 są połączone szeregowo, dlatego przez obie "baterie" płynie prąd kolektora. Tak jak to zaznaczyłeś na drugim rysunku i jak pokazuje to rysunek 2 z EDW. Bo o prądzie decyduje obciążenie a nie sama" bateria".

    No tak z tym się zgadzam. Widzę, że nie zostałem zrozumiany. Moje rozumowanie jest takie. Weźmy idealne źródło 3V podłączone do rezystora 10Ω. Płynie prąd 0,3A. Dla źródła 6V przez rezystor 10Ω płynie 0,6A. Połączmy teraz szeregowo oba źródła i obciążmy je tą rezystancją. Przy 9V płynie 0,9A. Użyjmy zasady superpozycji. Otrzymujemy to samo co powyżej: z baterii 3V pobierane 0,3A, z 6V - 0,6A. Rozumiem to tak jak na poniższym rysunku.
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Przez baterię 3V prąd 0,6A niejako tylko przepływa, a pobierany jest 0,3A. Analogicznie przez baterię 6V przepływa 0,3A a pobierany jest 0,6A. No bo gdyby z obu źródeł było pobierane 0,9A to mielibyśmy 1,8A i spadek na 10Ω równy 18V (co jest oczywiście niemożliwe przy zasilaniu 9V). Takie moje rozumowanie.
    Ponadto Piotr Górecki pisze (ostatnia strona):
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Rozumiem to w ten sposób, że przez idealne źródło może płynąć prąd (co wcale nie jest jednoznaczne z tym, że jest on z tego źródła pobierany).
  • Specjalista elektronik
    cierpliwosci123 napisał:
    Przez baterię 3V prąd 0,6A niejako tylko przepływa, a pobierany jest 0,3A. Analogicznie przez baterię 6V przepływa 0,3A a pobierany jest 0,6A. No bo gdyby z obu źródeł było pobierane 0,9A to mielibyśmy 1,8A i spadek na 10Ω równy 18V

    To powiedź mi jak bateria rozróżnia który prąd ma "przepuszczać" a który ma zaliczyć do "pobieranych"? To już pierwsze prawo Kirchhoffa nie obowiązuje (tyle ile prądu "wypłynęło" z plusa musi "wrócić" do minusa) ?
    cierpliwosci123 napisał:
    Ponadto Piotr Górecki pisze:
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Rozumiem to w ten sposób, że przez idealne źródło może płynąć prąd.

    Tak jest z kilku powodów:

    1 - To my ludzie dla uproszczenia analizy rozdzielamy prąd na "składowe" (jest to możliwie tylko dla elementów liniowych, zasada superpozycji). I osobno analizujemy sobie składową stałą (prąd stały) i składową zmienną. W rzeczywistości mamy "jedn prąd" a nie dwa.

    2 - Idealne źródło napięcia ma zerową rezystancję wewnętrzna Rw = 0Ω

    3 - Idealne źródło napięcia to takie "urządzenie" które utrzymuje stałe napięcie miedzy swoimi zaciskami niezależnie od zmian prądu pobieranego z tego źródła. Prąd zmienny to nic innego jak zmiana napięcie jak i prądu.

    Dla prądu zmiennego rezystancje definiujemy tak rd = ΔU/ΔI i nazywamy ją rezystancją dynamiczną.

    I teraz, skoro zmian prądu ( Idealne źródło napięcia) nie wywołuje zmiany napięcia, to jej rezystancja dla tych zmian musi być równa r_ac = ΔU/ΔI = 0Ω. Oznacza to, że Idealne źródło napięcia nie ma żadnego wpływu na składową zmienną prądu.

    4 - W przypadku wzmacniacza sygnałów zmiennych jak już ustaliliśmy napięcie idealnego źródła napięcia nie będzie zmieniać się w czasie, ale za to prąd będzie. Zmiany prądu będą w "takt/rytm" sygnału zmiennego. A dla przebiegów przemiennych jego wartość średnie (tych zmiana w rytm sygnału ) będzie równa
    zero. I dlatego nie uwzględniamy składowej zmiennej przy liczeniu poboru prądu (jest to prawda tylko dla wzmacniaczy pracujących w klasie A).
  • Poziom 4  
    Cytat:
    To powiedź mi jak bateria rozróżnia który prąd ma "przepuszczać" a który ma zaliczyć do "pobieranych"? To już pierwsze prawo Kirchhoffa nie obowiązuje (tyle ile prądu "wypłynęło" z plusa musi "wrócić" do minusa) ?

    Racja. Mylące jest to, że dajmy na to, obciążamy źródło 1000V rezystorem 1kΩ. Płynie 1A. Podłączamy do źródła 1000V źródło 1V. Płynie 1,001A. I te źródło 1V zostało obciążone prądem aż 1,001A. Czyli zatem jego udział w tak dużym prądzie jest taki sam jak źródła 1000V mimo, że ma napięcie wielokrotnie mniejsze. Moja intuicja szaleje.
    Bardzo fajnie to wytłumaczyłeś ;) Rzeczywiście pobieranie ze źródła napięciowego prądu np. sinusoidalnego to za mało by nazwać je źródłem przemiennym.
    Zestawiłem taki układ (znaczy, tylko na kartce papieru):
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Bez sygnału ze źródła u mamy napięcie na kondensatorze 10V. Dajmy obliczenia dla u=1V.
    1)Przez 1k płynie 4V/1k= 4mA, przez 20k płynie 11V/2k=5,5mA, z czego 1,5mA płynie z tandemu u oraz kondensatora (zgodnie z tym do czego doszliśmy powyżej, ten prąd też obciąża kondensator(chwilowo) nie tylko źródło u).
    2) No i rzeczywiście 1,5mA=1V/(1k || 2k), czyli matematycznie się zgadza.
    Ale intuicyjnie ani trochę. Dla mnie jest to tak jakby ktoś przez przypadek obliczył, że faktycznie da się tym 2-gim sposobem i tak zostało przyjęte, że zasilanie to zwarcie dla prądu przemiennego. W ogóle tego nie czuję :(
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    cierpliwosci123 napisał:
    ten prąd też obciąża kondensator(chwilowo) nie tylko źródło u

    Dokładnie, dla dodatnie połówki kondensator jest rozładowywany.
    Ale za to dla ujemnej połówki kondensator jest doładowywany prądem o tej samej wartości lecz przeciwnym kierunku (Ic = I1 - I2 = 6mA - 4.5mA = 1.5mA). I dlatego "za okres" (wartość średnia) napięcie na kondensatorze dalej wynosi 10V.

    cierpliwosci123 napisał:
    Ale intuicyjnie ani trochę. Dla mnie jest to tak jakby ktoś przez przypadek obliczył, że faktycznie da się tym 2-gim sposobem i tak zostało przyjęte, że zasilanie to zwarcie dla prądu przemiennego. W ogóle tego nie czuję

    Tak jak już pisałem, wynika to z zasady superpozycji. I czy zasada superpozycji jest intuicyjna to już zależy od człowieka. I w elektronice nic nie jest przypadkowe, wszystko ma swoje logiczne wytłumaczenie.
  • Poziom 4  
    Wracam do tematu po ponad roku. Bo chyba nadal nie czaję.
    Zgodnie z tym co wiadomo ze źródła prądu przemiennego z mojego ostatniego postu w tym temacie pobierany jest prąd sinusoidalny o wartości szczytowej 1,5mA (bez składowej stałej, czyli prąd pobierany z tego źródła ZMIENIA kierunek). Część płynie przez rezystor 1k (1mA) pozostałe 0,5mA przez 2k. Ponadto ze źródła stałego (15V) jest pobierany stały i jednokierunkowy prąd 15/3k=5mA. Zatem dochodzi do sytuacji, w której przez oba rezystory płyną dwa prądy w różnych kierunkach? Bo przecież fizycznie te elektrony z generatora przemiennego muszą płynąć w obu kierunkach.
  • Poziom 4  
    Wykonałem obliczenia dla 2 wartości napięcia sinusoidalnego: +1V i -1V. Wyniki przedstawiam na rysunkach poniżej. Wytłumaczy mi ktoś proszę jak to jest, że generator sinusoidalny jest obciążony przez równoległe połączenie 1k i 2k, przecież na rysunkach widać, że prąd z generator płynie raz przez 1k, a raz przez 2k, nigdy jednocześnie przez oba. Obwód przez który płynie prad z generatora zaznaczyłem kolorami.
    Wzmacniacz OB - zasada działania
    Edit: Dodaję jeszcze taką małą pomoc: KLIK
  • Specjalista elektronik
    cierpliwosci123 napisał:
    tłumaczy mi ktoś proszę jak to jest, że generator sinusoidalny jest obciążony przez równoległe połączenie 1k i 2k, przecież na rysunkach widać, że prąd z generator płynie raz przez 1k, a raz przez 2k, nigdy jednocześnie przez oba.

    Ale generator dostarcza tylko 1.5mA i właśnie dla tego "widzi" on rezystancje równą 1V/1.5mA ≈ 667Ω co odpowiada R1||R2 = 1kΩ||2kΩ = 2/3kΩ ≈ 667Ω

    Dodatkowo twój generator "widzi" źródło napięcie stałego jako zwarcie.
    Słowo zwarcie oznacza, że "bateria" (źródło napięci stałego o zerowej rezystancji wewnętrznej 15V) nie przeszkadza w przepływie składowej zmiennej (1.5mA). Składowa zmienna "widzi" baterią jako "drut" (przewód) o zerowej rezystancji.

    Przypomnij sobie definicję rezystancji dynamicznej

    Dla prądu zmiennego rezystancje definiujemy tak:

    rd = ΔU/ΔI

    i nazywamy ją rezystancją dynamiczną.

    Dla przykładu:

    Zgodnie z definicją rezystancja "Baterii" dla prąd zmiennego wynosi :

    rd = ΔU/ΔI = (15V - 15V)/(6mA - 4mA) = 0V/2mA = 0Ω

    Bo zmiany prądu obciążenie nie wywołują zmiany napięcia baterii.
    A w przypadku nie zerowej rezystancji zmiany prądu powodowały by zmiany napięcia.
  • Poziom 19  
    WIKIPEDIA: Baza zwarta do masy! Brak polaryzacji bazy - napięcie na bazie musi być większe o ok. 0,7V od napięcia na emiterze! Ten błędny rysunek pochodzi z książki pewnego wojskowego i jest powielany z tym błędem w wielu miejscach. Należy dorysować dzielnik oporowy prawidłowo polaryzujący bazę i dodać kondensator zwierający bazę do masy dla składowej zmiennej.