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

Jak działa wzmacnianie sygnału w tranzystorze ?

27 Gru 2018 13:09 1581 38
  • Poziom 8  
    Witam !

    Ostatnio zabierałem się za tranzystory i znam jaką mają funkcję (steruje przepływem prądu lub wzmacnia go). Ale jak zauważyłem to do sterowania prądem można również użyć rezystorów i robić połączenia równoległe

    Jak działa wzmacnianie sygnału w tranzystorze ?

    Czy tranzystor to bardziej forma zaoszczędzenia miejsca ?

    Wiem że są bipolarne i unipolarne ale bardziej mi chodzi o zrozumienie jego działania bo mają one półprzewodniki które przewodzą jeśli dostaną odpowiednią energię (ciepło, pole magnetyczne, prąd itd) ale dlaczego niby wzmacnia skoro prąd który wchodzi w węzeł jest równy prądowi który wychodzi z węzła.
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 29  
    Tranzystory służą do sterowania/wzmacniania sygnałów prądowych, czyli małym prądem wymuszamy sporo większy. I tyle.
    Na przykład jeśli dla procesora nie możemy przekroczyć kilku miliamperów, to na bramkę tranzystora dajemy rezystor ograniczający prąd, a do kolektora możemy podpiąć silnik, który bierze 0.5A
  • Poziom 8  
    W powyższym rysunku zrobiłem również kontrolowanie prądu tylko trzeba zmienia rezystor ale jak chodzi o załączanie większego prądu to można również użyć przekażnika/stycznika. A jak niby działa to wzmacniania skoro prąd wyjściowy musi być równy prądowi wejściowego. Co jest w mój takiego szczególnego?
  • Poziom 29  
    Nie do końca rozumiem, o co Ci chodzi.
    Tranzystor (bipolarny) działa mniej więcej tak, że prąd płynący między kolektorem a emiterem jest zawsze większy od prądu baza - emiter o pewną stałą wartość . Ta stała wartość to tzw. "beta", albo "h21", które podaje producent.
    Przyjmijmy, że dla pewnego tranzystora producent podał że beta jest większa lub równa 200. Oznacza to, że kiedy przez bazę wymusimy prąd 1mA, to przez kolektor popłynie 0,2A lub więcej - oczywiście, jeśli coś innego nie ograniczy tego prądu, bo wtedy tranzystor wejdzie w nasycenie, czyli będzie niemal zwarciem między kolektorem a emiterem.
    Pomyśl o złączu kolektor-emiter jako o nastawnym rezystorze, którym sterujemy za pomocą prądu emitera.
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 8  
    Mi bardziej chodzi o to że :

    - "wzmacnia sygnał" jak skoro wykorzystuje 1 prawo Kirchoffa. Bo widziałem układy które mają 1 zasilanie i niby jest tam wzmocnienie ale to nic innego jak użycie prawa kirchoffa i można tak zrobić bez tranzystora
    - a kwestie sterowania można również użyć przekaźnika zamiast tranzystora

    Czy tranzystor ma być bardziej tańszą wersją sterowania lub alternatywą ?
  • Poziom 8  
    Patrzę na ten model i nie za bardzo rozumiem ...

    Ale niby na jakiej zasadzie to wzmacnia ? Jak są 2 zasilania to mogę zrozumieć ale jak jest tylko 1 . Plus (+) jest podpięty do Kolektora i Bazy, a Emiter to suma tych prądów Ie= Ib+Ik. Jak jest 1 zasilanie to działa 1 prawo Kirchoffa a podobnie wygląda jak chodzi o wzór bez tego tranzystora.

    Na jakiej zasadzie niby działa to wzmocnienie, jak jak przy sterowaniu to mogę zrozumieć bo to jakby zamiennik przekaźnika, jak się ma ekran PLC to można sygnałem wysłać do tranzystora a przy przekaźnikach to bardziej przełącznik manualny który załączy mały obwód i załączy przekaźnik który załączy drugi obwód.

    Głównie to nie rozumiem wzmocnienie w tranzystorze
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    Ja próbuję naleźć póki co różnicę w wzorze. A wzmocnienie chyba bardziej podlega wtedy kiedy do napięcia np. 5V dodamy jakieś dodatkowe napięcie np 1 V

    Jak działa wzmacnianie sygnału w tranzystorze ?

    Jak jest potrzebne to dodaje się takie napięcie na bazie żeby można było aktywować przewodnictwo półprzewodników i żeby przewodził prąd 2 zasilania. Tak to zrozumiałem kiedy widziałem 2 układy zasilające.

    Ale nie rozumiem jak może wzmocnić skoro jest 1 źródło zasilania, bo wykorzystuje 1 prawo Kirchoffa
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    tak ale przy pomocy źródła to można równie dobrze zrobić obwód bez tranzystora
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    Rezystor nastawny ?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Myślę, że powinieneś trochę poczytać o tranzystorach, na początek powiedzmy o bipolarnych.
    Konstrukcja tranzystora bipolarnego jest oparta o tak zwaną "diodę z krótką bazą", w której mniejszościowe nośniki wstrzykiwane z obszaru emitera nie nadążają z rekombinacją w tej krótkiej bazie i mogą, za pomocą odpowiedniego potencjału, być "wysysane" do kolektora.
    Wzmocnienie prądowe bierze się z odpowiedniej konstrukcji tranzystora to znaczy z drastycznie różnego domieszkowania obszarów bazy i emitera, dzięki temu prąd złącza baza - emiter składa się w lwiej części z nośników obszaru emitera i w bardzo małej części z nośników obszaru bazy.
    Do tego dochodzą różne cwane sztuczki projektantów ale to już pytania do specjalistów technologów.
  • Poziom 8  
    krzysiek_krm napisał:
    Myślę, że powinieneś trochę poczytać o tranzystorach, na początek powiedzmy o bipolarnych.
    Konstrukcja tranzystora bipolarnego jest oparta o tak zwaną "diodę z krótką bazą", w której mniejszościowe nośniki wstrzykiwane z obszaru emitera nie nadążają z rekombinacją w tej krótkiej bazie i mogą, za pomocą odpowiedniego potencjału, być "wysysane" do kolektora.
    Wzmocnienie prądowe bierze się z odpowiedniej konstrukcji tranzystora to znaczy z drastycznie różnego domieszkowania obszarów bazy i emitera, dzięki temu prąd złącza baza - emiter składa się w lwiej części z nośników obszaru emitera i w bardzo małej części z nośników obszaru bazy.
    Do tego dochodzą różne cwane sztuczki projektantów ale to już pytania do specjalistów technologów.



    Sądzisz że wzmocnienie (użycie pełnego zakresu napięcia i natężenie) kiedy podamy odpowiedni prąd a jak nie to wykorzystywany jest jest prąd z bazy ?

    Trochę czytałem o tranzystorach ale najczęściej widzę to npn pnp (czyli półprzewodniki o której przewodności zależy od energi jakiej potrzebują)

    Ale czy dobrze zrozumiałem to ?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    BC109B napisał:
    Ja pasuję. Teraz kolega potłumaczy ci domieszkowanie półprzewodników, bariery energetyczne i w lot pojmiesz dlaczego 10uA prądu bazy przekłada się na n razy większy prąd kolektora.


    Oglądałem parę filmików jak chodzi o tranzystory (dla początkujących). Trochę ciężko było zrozumieć ale zauważyłem że przy wzmacnianiu zawsze widzę 2 zasilania. To czy schemat który ja pokazałem jest bardziej jako przekaźnik ? czy też jako wzmacniacz ?

    Bo jak sami możecie zauważyć że 1 Prawo Kirchoffa (które już męczę zbyt długo) jest widoczne i to mnie najbardziej dziwi skoro są zamienniki, ale mniejsza.

    https://www.youtube.com/watch?v=bi9sEwmtPF4
    https://www.youtube.com/watch?v=OEPqjQ9PI1M

    I zrozumiałem tylko tyle że potrzebne są 2 źródła jeśli chcemy wzmocnić sygnał Ie - prąd emitora = Ik+Ib

    i od bazy zależy czy kolektor będzie przewodził prąd. Bo wartość bardziej zmieniamy jak dodajemy obciążenie. Mam rację ?
    A wzmocnienie się wydziela na emitorze jeśli dobrze rozumiem

    Dodano po 6 [minuty]:

    Jak działa wzmacnianie sygnału w tranzystorze ?

    tutaj też trzeba 2 zasilacze jak widzę
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    Czyli jeśli dobrze rozumiem mamy zasilacz np 15 V. Dla Bazy jest 1 V a dla kolektora 14 V. Jeśli zmieniamy to jaki kolektor a jaki kolektor i baza takie wzmocnienie? Chociaż to i tak z tego samego źródła więc prawa dalej tutaj dotyczą.

    Tak ?

    Dodano po 13 [minuty]:

    Czy to wzmocnienie bardziej wynika z własności półprzewodników ?

    Dodano po 51 [minuty]:

    ROZUMIEM CHYBA

    Właśnie oglądnąłem świetny filmik (po angielsku ale animacje oraz tłumaczenie jest wręcz świetne). Przewodniki mają rezystancję. mamy 3 warstwy damy narazie typ PNP jak na filmiku Skoro część elektronów Baza-Emiter już się zapełnią to reszta elektronów z emitera idą razem z kolektorem dalej jako wzmocnienie !

    https://www.youtube.com/watch?v=7ukDKVHnac4

    Czyli wzmocnienie zależy od półprzewodników czyli to jest jakby ich właściwość.
  • Poziom 38  
    BC109B napisał:
    Ja pasuję. Teraz kolega potłumaczy ci domieszkowanie półprzewodników, bariery energetyczne i w lot pojmiesz dlaczego 10uA prądu bazy przekłada się na n razy większy prąd kolektora.

    Rozumiem, że alternatywą jest odpowiedź: "tak po prostu jest i nie interesuj się za bardzo bo i tak tego nie zrozumiesz", tylko że jest to wiedza pozyskiwana, przepraszam za wyrażenie, "metodą małpy", zupełnie bez zrozumienia zjawisk, które o tym decydują.
  • Poziom 8  
    A co sądzicie o tym co powiedziałem ? Bo jak oglądałem ten filmik to okej zostają ładunki po (bazie-emiter) więc te ładunki idą do (kolektora) a im więcej ładunków tym większe natężenie (zależy od materiału, obciążenia R itd.) więc prawo Kirchoffa pozostaje taki jaki jest a zmiana prądu w bazie zmienia prą w kolektorze jednak one też mają ograniczenia (byleby nie przekraczały stanu zwarcia https://www.youtube.com/watch?v=qOF0sey1-bM)

    Jeśli się mylę to jakbyście mogli poprawić. Ale sądzę że chyba jakoś tak to działa.

    Można ich też użyć jako "przekaźników" zamiast tych normalnych przekaźników/styczników

    Dodano po 2 [godziny] 2 [minuty]:

    krzysiek_krm napisał:
    Rozumiem, że alternatywą jest odpowiedź: "tak po prostu jest i nie interesuj się za bardzo bo i tak tego nie zrozumiesz", tylko że jest to wiedza pozyskiwana, przepraszam za wyrażenie, "metodą małpy", zupełnie bez zrozumienia zjawisk, które o tym decydują.

    Co nie ?
  • Poziom 29  
    Ja bym sobie darował operowanie "ładunkami". Stan tranzystora bipolarnego określany jest przez prądy, które przez niego płyną. Najważniejszy jest prąd bazy - Ib, bo na jego podstawie wiemy, jakiego prądu spodziewać się na kolektorze - w konsekwencji mamy dwa wzory:
    1. Prąd kolektora Ic = beta * Ib -czyli prąd kolektora jest "beta" razy większy od prądu bazy. Tak jest wtedy, kiedy tranzystor jest w tzw. "aktywnym obszarze pracy", czyli nie jest nasycony (zwarty) - pomiędzy emiterem a kolektorem mamy "pozorną oporność". Natomiast kiedy tranzystor jest nasycony ta oporność jest bliska zera, a prąd kolektora jest maksymalny na jaki pozwala ograniczenie.
    2. prąd emitera Ie = Ic + Ib -czyli prąd emitera jest sumą prądów bazy i kolektora. Najczęściej prąd kolektora jest wielokrotnie większy niż prąd bazy i często skracamy wzór do Ie = Ic.

    Działanie tranzystora w żaden sposób nie przeczy prawom Kirchoffa, ani żadnym innym.

    W technice cyfrowej tranzystory najczęściej robią za "przekaźniki, czyli pracują w dwóch stanach "zamknięty-otwarty". Wtedy liczenie prądów sprowadza się do obliczenia wystarczająco dużego prądu bazy żeby tranzystor się z pewnością nasycił.

    Może Twoje wątpliwości budzi fakt, że rozpatrujesz tranzystor jako element statycznego układu elektronicznego. Dla wymuszenia prądu przez diodę LED nie trzeba tranzystora, wystarczy pojedynczy opornik. Tranzystor jest natomiast niezbędny, kiedy chcemy zmieniać prąd obciążenia w czasie. Nawet na prostej zasadzie włącz-wyłącz.
  • Poziom 8  
    chudybyk napisał:
    Może Twoje wątpliwości budzi fakt, że rozpatrujesz tranzystor jako element statycznego układu elektronicznego. Dla wymuszenia prądu przez diodę LED nie trzeba tranzystora, wystarczy pojedynczy opornik. Tranzystor jest natomiast niezbędny, kiedy chcemy zmieniać prąd obciążenia w czasie. Nawet na prostej zasadzie włącz-wyłącz.


    Z góry dziękuję za pomoc w rozwianiu moich wątpliwości i za cierpliwość ale wracając do tematu.

    Głównie to wątpliwości dawały mi samo natężenie jakie się pojawiało bo prąd zależy od (napięcia i obciążenia) więc gdyby dać rezystor nastawny przy bazie 5 ohmów i przy kolektorze też 5 ohmów tylko różniłyby się napięciami (bo albo są 2 źródła albo 1). To również mógłbym sterować natężeniem bez tranzystora.

    Samo wzmocnienie nie może być większe od stanu zwarcia w kolektorze. Z czego to wzmocnienie jest dla mnie trochę dziwne bo chyba polega na tym żeby przekroczyć limity w jakiś sposób nawet minimalny.

    Pewnie ciężko wam to zrozumieć o co mi dokładnie chodzi ale niby rozumiem samą zasadę działania (po pierwszym przeczytaniu) tylko zastanawia mnie sam wynik i tego czy nie dałoby się tak samo innymi sposobami sterować natężeniem lub napięciem. I dlaczego tranzystor jest tak unikalny.

    To może bardziej rzecz która mi chodzi teraz po głowie Natężenie zależy od napięcia i oporu. Kolektor który jest wzmacniaczem nie może przekroczyć wartości skutecznej (gdyby nie było tranzystora tylko np. samo połączenie). Gdyby dać sam rezystor nastawny to również mógłbym sterować natężeniem i zwiększyć ją do pewnej wielkości - do stanu zwarcia pewnie też. Właściwie to chciałbym zobaczyć jakieś porównanie w której tranzystor jest na pewno niezbędny niż same rezystory nastawne lub inne elementy które ograniczają prąd/napięcie.

    Na przykład w silnikach indukcyjnych (pierścieniowy) to regulacji natężenia służy rezystor.
    Jak można wzmacniacz kiedy nie przekracza się jakiś limit ? na tym chyba polega.
  • Poziom 34  
    Ty ciągle rozpatrujesz ręczne sterowanie suwakiem potencjometru. I tu rzeczywiście rezystorem zrobisz to samo co tranzystor. Ale wyobraź sobie, że zamiast Twojej ręki suwakiem potencjometru ma poruszać napięcie z mikrofonu na poziomie mV. Można by zrobić tak, że tym napięciem napędzałbyś silnik, który kręciłby potencjometrem. Jednak napięcie na poziomie mV nie poruszy żadnego silnika. Poza tym takie sterowanie działało by do częstotliwości pojedynczych Hz. A jak zamiast rezystora wstawisz tranzystor, to napięcie z mikrofonu podane na bazę może sterować prądem kolektora (pomijam punkt pracy i inne szczegóły). Na dodatek częstotliwość tego sygnału sterującego może wynosić setki MHz. Zobacz jeszcze to: Link
  • Poziom 8  
    czyli sugerujesz że to jest praca przy małych napięciach ? Czyli jednak mam rację z regulacją że może również działać rezystor
  • Poziom 8  
    Dobrze w takim razie jeszcze pytanko co to sygnały - czy tylko tranzystor może wzmocnisz sygnał ? I to wzmocnienie sygnały nie chodzi o wartość natężenie (gdyż można taką wartość zmienić rezystorem wiem powtarzam się :D) ale chodzi o Hz tak ? Bo tak jest prąd kolektora który nazywamy wzmocnionym ale chyba bardziej chodzi o Hz.
  • Poziom 29  
    Grzegorz_madera napisał:
    W bardzo dużym uproszczeniu możesz traktować tranzystor jak rezystor sterowany napięciem.

    Tak dokładniej to "sterowany prądem" - dla tranzystora bipolarnego a napięciem raczej dla Mosfetów, ale w gruncie rzeczy zasada jest podobna.

    Teoretycznie można w układy sterowania ładować spore rezystory nastawne i w ten sposób regulować prąd odbiornika, tylko byłoby to droższe, bardziej zawodne, mało uniwersalne i sporo większe w porównaniu z tranzystorem.

    Poza tym tranzystory służą nie tylko banalnemu wzmacnianiu prądu. Z ich udziałem można zbudować układy realizujące np. funkcje matematyczne i logiczne, generatory, czujniki i przetworniki różnego rodzaju i wiele innych układów, których używamy na co dzień.