Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Analiza obwodów z tranzystorami

cthd 15 Nov 2006 18:14 7737 51
Computer Controls
  • #31
    cthd
    Level 10  
    W książce chodziło o wyliczenie napięcie kolektora, które policzyłem tak:
    Ic = B*Ib = 8,78*10^-4 A
    Ucc = E-Ic*Rc = 20-8,78*10^-4*10000 = 11,22 V
    W książce wychodzi 10V, w symulacji 10,1 więc raczej to nie jest błąd w druku. W symulacji prąd bazy wynosi 3,72uA.
    Pozdrawiam.
  • Computer Controls
  • Helpful post
    #32
    Quarz
    Level 43  
    Witam,
    więc policzyłem, zobacz:
    Ib =(20*10-0,65*(110+10))/(10*110+(100+1)*1*(10+110))=(9.228441E-0003)mA=9,23µA
    Prąd bazy w obliczeniach otrzymałem w miliamperach, ponieważ napięcia podstawiłem w woltach, a rezystancje w kiloomach... :D
    Celowo nie podstawiłem jednostek, by nie zaciemniać.
    Taką wartość masz w odpowiedzi?

    Pozdrawiam
    P.S. Tu masz wyniki (nieobrobione) dla innych wartości napięcia Ube:
    (20*10-0,70*(110+10))/(110*10+(100+1)*1*(110+10))=8.77458396369138E-0003
    (20*10-0,65*(110+10))/(10*110+(100+1)*1*(10+110))=9.22844175491679E-0003
    (20*10-0,60*(110+10))/(10*110+(100+1)*1*(10+110))=9.68229954614221E-0003
    (20*10-0,55*(110+10))/(10*110+(100+1)*1*(10+110))=1.01361573373676E-0002
  • Computer Controls
  • #33
    cthd
    Level 10  
    To wyszło tyle samo tylko, oprócz tego, że przyjąłem Ube = 0,7V
    pozdrawiam.
  • Helpful post
    #34
    eP
    Level 27  
    To wszystko się zgadza Kolego :D !!

    Po prostu w książce zaokrąglono wynik.
    A napięcie 10V chyba odnosi się do spadku na złączu CE a nie jest to potencjał kolektora ?

    Ale jeżeli się mylę to pewnie zaokrąglono tam prąd kolektora do 1 mA.

    Natomiast w symulacji być może masz taki model tranzystora który ma większe B niż 100 i wtedy prąd bazy może wyjść dużo mniejszy mniej więcej tyle razy ile razy B w modelu jest większe od 100.
  • #35
    cthd
    Level 10  
    Heh faktycznie nie pomyślałem, że tranzystor w symulatorze może mieć inne wzmocnienie :)
    W tym zadaniu muszę jeszcze policzyć impedancje wejscia i wyjścia, gdy wejście jest dołączone przez kondensator do bazy a wyjście jest wyprowadzone po Rc (czyli tranzystor pracuje w układzie OE). I teraz nie wiem czy musiałbym brać pod uwagę prąd zmienny czy da się to jakoś inaczej przeliczyć.
    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #36
    eP
    Level 27  
    W analizie małosygnałowej najpierw liczysz punkt pracy tranzystora, a potem już liczysz tylko uwzględniając źródła prądu zmiennego.
    Źródła stałonapięciowe zwierasz a prądowe rozwierasz i liczysz sobie impedancje.

    Ważne jest byś umiał sobie policzyć rbe i rce z odpowiednich wzorów.
    Ja już zdązyłem te wzorki zapomnieć i właśnie zmusiłeś mnie bym sobie co nieco odświeżył w pamięci :D

    Jak nie rozumiesz jak się to liczy i dlaczego to napisz, bo nie chce mi się pisać tego na próżno.
  • Helpful post
    #37
    Quarz
    Level 43  
    Witam,
    najprostszy model małosygnałowy tranzystora bipolarnego pracującego w układzie ze wspólnym emiterem znajdziesz tam:
    http://www.semi.ps.pl/definicje_stale_wzory.php3
    Rzecz w tym, iż występująca tam konduktancja gbe zależy od prądu emitera Ie i wzmocnienia stałoprądowego β, a tego tam autor nie podaje.
    Wobec tego, napiszę te zależności tu:
    gbe = geb/β , konduktancja Baza - Emiter (mała), natomiast:
    geb = [q/(k•T)]•Ie = Ω•Ie konduktancja Emiter - Baza (duża), będąca funkcją wartości prądu emitera Ie (tego z analizy stałoprądowej) i temperatury bezwględnej T złącza, ponieważ
    T - temperatura bezwzględna złącza w °K [stopniach Kelvina],
    k - stała Stefana - Bolzmanna; k =1,3804•10^-23J/°K [dżulach na stopień Kelvina],
    q - ładunek elektronu; q =1,6021•10^-19C [kulombów],
    Łatwo policzyć, iż dla temperatury 25°C, czyli T =273,15°K + 25°K=298,15°K wartość Ω wtedy wyniesie:
    Ω =(1,6021•10^-19)C/[(1,3804•10^-23)J/°K•298,15°K]=[1,6021/(1,3804•298,15)]•10^4 1/V=38,927 1/V, często dla praktycznych obliczeń przyjmuję się wartość;
    Ω=40 1/V i wtedy dla Ie =1mA, geb =40 1/V•1mA=40mA/V, oraz;
    gbe = geb/β =40mA/V/100=0,40mA/V i dalej rezystancja wejściowa tranzystora w układze wspólnego emitera;
    Rweb = 1/gbe =1/(0,40mA/V)=2,5V/mA=2,5
    Należy tylko zauważyć, iż jest to rezystancja wejściowa samego tranzystora. W układzie jest rezystor emiterowy, który spowoduje, że dla całego układu ta wejściowa rezystancja znacznie wzrośnie.
    Jednak nie będzie to wartość znaczna, ze względu na równolegle połączone rezystory dzielnika bazy i obciążające źródło, czyli 10 || z 110, a więc 9,17 ... :D

    Pozdrawiam
  • #38
    cthd
    Level 10  
    Dzięki wielkie za odpowiedź, chyba narazie za mało wiem, żeby zajmować analizą małosygnałową.
    Przeglądałem tryby pracy tranzystorów i teraz zastanawiam się jak udowodnić niektóre właściwosci, np:
    Analiza obwodów z tranzystorami
    Mam układ ze wspólną bazą, i chcę powiedzieć coś na temat wzmocnienia napięciowego, prądowego, odwrócenia fazy, rezystancji we/wy.
    Wzmocnienie pradowe potrafię ustalić:
    Iwe = Ie = Ib(B+1)
    Iwy = Ic = B*Ib
    Iwy/Iwe = (Ib*B)/(Ib(B+1)) < 1
    Natomiast reszty parametrów już nie bardzo.
    Może ktoś wie jak oblicza się reszte parametrów?
    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #39
    jony
    Electronics specialist
    Bez analizy małosygnałowej nie można podać konkretnych wartości.
    Ale od czego mamy intuicje.
    Np. dla układu WB.
    Wzrost napięcia wejściowego pociąga za sobą przytkanie tranzystora co powoduje ze prąd kolektora maleje tym samym spadek napięcia na Rc tez maleje a rośnie Uce, jak widać układ nie odwraca fazy. Wzmocnienie napięciowe będzie duże bo już niewielkie zmiany Ube powodują duże zmiany prądu kolektora a tym samym Uce (Ku=gm*Rc; dla zapisu stosowanego przez kolegę Quarz Ku=geb*Rc=(40*Ic)*Rc ).
    Jeśli chodzi o rezystancje wyjściową od strony zacisków wyjściowych widzimy dwie drogi dla prądu zmiennego, albo przez rezystor Rc i źródło zasilania do masy, albo przez tranzystor do masy. Ponieważ obwód kolektor emiter zachowuje się jak źródło prądowe to o wartości Rwy będzie decydować Rc.
    Zwróć tez uwagę ze to źródło wejściowe musi dostarczyć prądu Ie co oznacza ze Rwe jest mała równa Rwe=1/gm=1/gbe=25mV/Ic
    gm to transkonduktancja równa w temperaturze pokojowej gm=Ic/25mV=geb
    Ale lepiej to zrozumiesz jak przeczytasz te artykuły o tranzystorach "Tranzystory dla początkujących".
    http://www.edw.com.pl/index.php?module=Conten...ndex&func=display&ceid=60&meid=13#K2poznajemy
    polecam zacząć od części: 2, 4 i od 10 do 17. Albo od razu zacznij czytać o podstawowych układach pracy.
  • Helpful post
    #40
    eP
    Level 27  
    Moja rada jest taka byś najpierw zrozumiał jak się liczy gm, rbe i rce.
    Oraz że istnieje pewna różnica między Bst(statyczne) a B (malosygnałowe).

    W praktyce gm i rbe są ze sobą dosyć ściśle związane. Inaczej liczy się rce - z napięcia Early'ego i prądu kolektora.

    I to jest w zasadzie wszystko co Ci potrzeba wiedzieć na temat tranzystorów bipolarnych aby zabierać się za analizę małosygnałową w jakimkolwiek układzie.
    Cała reszta to liczenie rezystancji(impedancji) odpowiednich elementów połączonych równolegle i szeregowo.
    A w przypadku gdy pewne wartosci różnią się w danym układzie o rzędy wielkości np. Rc i rce to w danym połączeniu przyjmuje się uproszczenia aby się szybciej liczyło.
    Oczywiście najpierw trzeba zacząć od punktu pracy i wyliczyć sobie wartości odpowiednich parametrów tranzystora w tym punkcie aby móc je porównać z wartościami elementów na schemacie i zdecydować o tym czy liczyć dokładnie czy wystarczy policzyć z uproszczeniami.

    pozdr.
  • #41
    cthd
    Level 10  
    Witam
    Próbowałem liczyć podobne zadania jak poprzednio tylko, że dla napięć ujemnych, np.:
    Analiza obwodów z tranzystorami
    No i teraz się trochę pogubiłem, ponieważ wychodzi mi cos takiego:
    Ie*Re+Uce-Ecc = 0
    Uce = Ecc-Ie*Re
    No i tu na pierwszy rzut oka widaż, że Uce będzie mniejsze od Ecc a to chyba nie może być prawdą. Czy ktoś wie gdzie robie błąd w rozumowaniu, może gdzieś źle zaznaczyłem spadki napięć?
    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #42
    jony
    Electronics specialist
    Przeanalizuj sobie bardzo starannie te dwa rysunki a wszystko powinno stać się jasne.
    Jak zasilimy ten sam układ napięciem 15V a potem –15V to punkt pracy nie może ulec zmianie, bo te plus czy minus to nasza taka konwencja. Tak sobie to ustaliliśmy, ze wybieramy sobie jeden punkt w układzie i przyjmujemy ze ma potencjał zerowy (tzw. masa). I względem tego wspólnego punktu mierzymy wszelkie napięcia.
    I napięcie niższe niż w punkcie zerowym nazywamy ujemne. Dla elektronów nie ma to znaczenia czy układ zasilamy jest
    +15V czy –15V dla elektronów liczy się tylko to ze różnica potencjałów jest w obu wypadkach taka sama równa właśnie 15V.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/files-rtvforum/masa1_979.jpg
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=155627
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=155628
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=155629
  • Helpful post
    #43
    eP
    Level 27  
    cthd wrote:

    ...
    Czy ktoś wie gdzie robie błąd w rozumowaniu, może gdzieś źle zaznaczyłem spadki napięć?
    Pozdrawiam.


    Źle zaznaczyłeś spadki ponieważ strzałki mają wskazywać wyższy potencjał co do wartości z uwzględnieniem znaku oczywiście a nie wartości bezwzględnych.

    Kolega powyżej nie zwrócił Ci na to uwagi ponieważ jest to takie oczywiste.
  • #44
    cthd
    Level 10  
    Raz jeszcze dzięki wielkie za pomoc, analiza schematu Twojego schematu b. pomogła.
    Pozdrawiam.
  • #45
    cthd
    Level 10  
    Witam
    wziąłem się w końcu za analizę małosygnałową i w sieci natrafiłem na taki schemat wzmacniacza OE
    Analiza obwodów z tranzystorami
    który w analizie małosygnałowej został przekształcony na coś takiego:
    Analiza obwodów z tranzystorami

    Pierwsze co mi się rzuciło w oczy, że wogle nie ma wykorzystanych parametrów h12e i h22e. Czy jest to zrobione dla uproszczenia? Jeżeli tak to jak mógłbym obliczyć np. wzmocnienie napięciowe uwzględniając parametry h12 i h22?
    Pozdrawiam.
  • #46
    Quarz
    Level 43  
    Witaj,
    tak, to jest schemat uproszczony, gdzie niektóre parametry czwórnika typu h schematu zastępczego tranzystora pominięto, ponieważ mają one mały wpływ na inne, a istotne, parametry tego układu ze wspólnym emiterem.

    Pozdrawiam
  • #47
    cthd
    Level 10  
    A gdybym chciał policzyć bardziej dokładnie, to schemat wyglądałby tak:
    Analiza obwodów z tranzystorami
    ?
  • Helpful post
    #48
    Quarz
    Level 43  
    Witam,
    cthd wrote:
    A gdybym chciał policzyć bardziej dokładnie, to schemat wyglądałby tak:
    Analiza obwodów z tranzystorami
    ?

    dokładnie, tylko nie należy zapominać, iż jest to schemat zastępczy tranzystora dla małych częstotliwości, gdzie wpływ wszelkich pojemności, których w tranzystorze bipolarnym jest kilka, można zaniedbać.
    W zależności od typu tranzystora są to częstotliwości graniczne od kiloherca do kilkunastu kiloherców.

    Pozdrawiam
  • #49
    cthd
    Level 10  
    Dzięki za odpowiedź :)
    Jeszcze próbowałem policzyć wzmocnienie Ku ale wychodzi mi że jest ono zależne od prądu bazy. Czyli żeby obliczyć wzmocnienie musiałbym liczyć punkt pracy tranzystora ?
    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #50
    eP
    Level 27  
    cthd wrote:
    Dzięki za odpowiedź :)
    Jeszcze próbowałem policzyć wzmocnienie Ku ale wychodzi mi że jest ono zależne od prądu bazy. Czyli żeby obliczyć wzmocnienie musiałbym liczyć punkt pracy tranzystora ?
    Pozdrawiam.


    Oczywiście że należy go policzyć. Od tego się przecież zaczyna analizę.

    pozdr.
  • Helpful post
    #51
    jony
    Electronics specialist
    Dla tego schematu uproszczony wzór na wzmocnienie wynosi Ku=-Rc/Re.
    Bardziej dokładnie to Ku=-(1/h22||Rc)/(re+Re)
    Lub trochę inaczej Ku=-[gm*(Rc||1/h22)]/(1+gm*Re)=gm1*Rc||1/h22
    Gdzie:
    re – to rezystancja „wbudowana w emiter” równa ok. re=26mV/Ic
    gm – transkonduktancja tranzystora równa gm=1/re=26mV/Ic≈40*Ic
    gm1=1/(re+Re)
    R||R = równolegle połączone

    Są to wzory o wystarczającej dokładności w praktyce.
    Oczywiście rezystancja obciążenia tez będzie miała wpływ na wzmocnienia tak samo jak rezystancja wewnętrzna źródła sygnału.

    Osobiście nie jestem zwolennikiem rysowania schematu zastępczego. Uważam ze takie podejście utrudnia tylko intuicyjne zrozumienia zależności występujących w tranzystorze.
    Uważam ze wystarczy tylko wiedzieć że obwód kolektor-emiter ma pewną konduktancje gce
    W emiterze tranzystor mamy „wbudowaną” pewną rezystancja emiterowi re=26mV/Ic I gm=1/re
    I wystarczy pamiętać ze dla tranzystora pracującego w układzie WE
    Mamy Rwe=hfe*re; Rwy=Rc||1/gce=Rc; Ku=Rc/re dla „gołego” tranzystora.

    A dokładny wzór dla twojego schematu chyba wygląda tak:

    $$Ku=-gmRc*\frac{1-\frac{2gce*Re}{Hfe}}{1+\frac{gm*Re}{(Ic/Ie)}+gceRc*(1+\frac{2gce*Re}{Hfe})}$$

    gdzie
    gce=h22
    Hfe=H21

    Wzór z książki W. Golde "Wzmacniacze operacyjne i ich zastosowania cz.1 "
  • #52
    cthd
    Level 10  
    Dzięki za odpowiedź.
    Pozdrawiam.