La polarització dels terminals d’un transistor bipolar mitjançant una xarxa divisòria resistiva calculada per assegurar un rendiment òptim i la resposta de commutació s’anomena polarització del divisor de tensió.
A la dissenys de biaix anteriors que vam aprendre el corrent de biaix I CQ i tensió V CEQ eren una funció del guany actual (β) del BJT.
Però, com sabem que la β pot ser vulnerable als canvis de temperatura, sobretot per als transistors de silici, i que sovint no s’identifica correctament el valor real de la beta, podria ser aconsellable desenvolupar un biaix divisor de voltatge al circuit BJT que pugui ser menor propens a les temperatures o, simplement, independent de la pròpia beta BJT.
La disposició del biaix divisor de tensió de la figura 4.25 es pot considerar un d’aquests dissenys.
Quan s’examina amb un base exacta la susceptibilitat a les variacions de la versió beta sembla molt modesta. Si les variables del circuit es treballen adequadament, els nivells d’I CQ i V CEQ podria ser pràcticament completament independent de la beta.
Recordeu de les explicacions anteriors que un punt Q es caracteritza amb un nivell fix de ICQ i VCEQ, tal com es demostra a la figura 4.26.
El grau d’I BQ pot canviar segons les variacions de la versió beta, però el punt de funcionament al voltant de les característiques identificades per I CQ i V CEQ pot mantenir-se fàcilment sense canvis si s'apliquen les pautes de circuit adequades.
Com s’ha esmentat anteriorment, trobareu un parell d’enfocaments que es poden emprar per investigar la configuració del divisor de tensió.
El motiu de la selecció de noms específics per a aquest circuit es farà evident durant la nostra anàlisi i es discutirà en les properes publicacions.
El primer és el tècnica exacta que es pot dur a terme en qualsevol configuració de divisor de tensió.
El segon es diu mètode aproximat, i la seva implementació es fa factible quan es compleixen certs factors. El aproximació aproximada permet una anàlisi molt més directa amb el mínim esforç i temps.
A més, això pot ser molt útil per al 'mode de disseny' del qual parlarem a les seccions posteriors.
En general, des del 'aproximació aproximada' es pot treballar amb la majoria de les condicions i, per tant, s'ha d'avaluar amb el mateix nivell d'atenció que el 'mètode exacte'.
Anàlisi exacta
Aprenem com funciona el mètode anàlisi exacta es pot implementar amb la següent explicació
En referència a la figura següent, es podria reproduir el costat d'entrada de la xarxa tal com es mostra a la figura 4.27 per a l'anàlisi de corrent continu.
El Thévenin equivalent la xarxa per al disseny del costat esquerre de la base B de BJT es pot determinar d'una manera tal com es mostra a continuació:
RTh : Els punts de subministrament d'entrada se substitueixen per un curtcircuit equivalent, tal com es mostra a la figura 4.28 a continuació.
ETh: La font de tensió d'alimentació V CC s'aplica de nou al circuit i la tensió de circuit obert de Thévenin tal com apareix a la figura 4.29 a continuació s'avalua com es mostra a continuació:
Implementant la regla del divisor de tensió arribem a la següent equació:
A continuació, recreant el disseny de Thévenin tal com es mostra a la figura 4.30, avaluem I BQ aplicant primer la llei de tensió de Kirchhoff en sentit horari per al bucle:
ETh - IBRTh - VBE - IERE = 0
Com sabem IE = (β + 1) B Substituint-lo al bucle anterior i resolent per I B dóna:
Equació. 4.30
A primera vista és possible que se senti equitatiu. (4.30) es veu força diferent de les altres equacions desenvolupades fins ara, tot i que una mirada més detallada demostrarà que el numerador és només una diferència de dos nivells de volts, mentre que el denominador és el resultat de la resistència de la base + la resistència de l’emissor, que es reflecteix per (β + 1) i és sens dubte molt similar a l’equació. (4,17) ( Bucle emissor base )
Una vegada que IB es calcula mitjançant l'equació anterior, la resta de magnituds del disseny es podrien identificar mitjançant el mateix mètode que hem fet per a la xarxa emissor-biaix, tal com es mostra a continuació:
Equació (4.31)
Resoldre un exemple pràctic (4.7)
Calculeu la tensió de polarització CC V AIXIS i l’actual I C a la xarxa divisora de tensió que es mostra a continuació Fig. 4.31
Figura 4.31 Circuit estabilitzat beta per a l'exemple 4.7.
Anàlisi aproximada
A la secció anterior hem après el 'mètode exacte', aquí parlarem del 'mètode aproximat' d'anàlisi del divisor de tensió d'un circuit BJT.
Podem dibuixar l’etapa d’entrada d’una xarxa divisora de voltatge basada en BJT tal com es mostra a la figura 4.32 següent.
La resistència Ri es pot considerar com la resistència equivalent entre la base i la línia de terra del circuit, i RE com la resistència entre l'emissor i la terra.
De les nostres discussions anteriors [Eq. (4.18)] sabem que la resistència reproduïda o reflectida entre la base / emissor del BJT s’explica per l’equació Ri = (β + 1) RE.
Si considerem una situació en què Ri és considerablement més gran que la resistència R2, resultarà en IB relativament menor que I2 (recordeu que el corrent sempre intenta trobar i passar a la direcció de la resistència mínima) i, per tant, I2 girarà aproximadament igual a I1.
Considerant que el valor aproximat d’IB és essencialment nul en relació amb I1 o I2, llavors I1 = I2 i R1 i R2 es podrien considerar elements de sèrie.
Figura 4.32 Circuit de polarització parcial per al càlcul de la tensió base aproximada V B .
El voltatge a través de R2, que originalment seria el voltatge base, es podria avaluar com es mostra a continuació, aplicant la xarxa de regles de divisió de voltatge:
Ara des de llavors Ri = (β + 1) RE ≅ b RE, la condició que confirma si l'execució del mètode aproximat és factible o no es decideix per l'equació:
En poques paraules, si el valor RE multiplicat pel valor de β no és inferior a 10 vegades el valor de R2, es pot permetre implementar l’anàlisi aproximada amb una precisió òptima.
Després d’avaluar VB, la magnitud VE es podria determinar mitjançant l’equació:
mentre que el corrent de l'emissor es podria calcular aplicant la fórmula:
El voltatge del col·lector a l’emissor es pot identificar mitjançant la fórmula següent:
VCE = VCC - CICR - IERE
No obstant això, des de llavors IE ≅ IC, arribem a la següent equació:
Cal assenyalar que a la sèrie de càlculs que hem fet a partir de l’equació. (4,33) a través de l’equació. (4.37), l'element β no té presència enlloc i IB no s'ha calculat.
Això implica que el punt Q (tal com estableix I CQ i V CEQ ) com a resultat no depèn del valor de β
Exemple pràctic (4.8):
Apliquem l’anàlisi al nostre anterior Figura 4.31 , utilitzant un enfocament aproximat, i comparar solucions per a ICQ i VCEQ.
Aquí observem que el nivell de VB és idèntic al de ETh, tal com es va avaluar en el nostre exemple anterior 4.7. El que això significa bàsicament és que la diferència entre l’anàlisi aproximada i l’anàlisi exacta està influenciada per RTh, que s’encarrega de separar ETh i VB en l’anàlisi exacta.
Avançant,
Següent exemple 4.9
Realitzem l’anàlisi exacta de l’exemple 4.7 si β es redueix a 70 i descobrim la diferència entre les solucions per ICQ i VCEQ.
Solució
Aquest exemple no es pot prendre com una comparació entre estratègies exactes i aproximades, sinó només per provar el grau en què es pot moure el punt Q en cas que la magnitud de β es redueixi en un 50%. RTh i ETh es donen de la mateixa manera:
Disposar els resultats en forma tabular ens proporciona el següent:
A partir de la taula anterior podem esbrinar clarament que el circuit respon relativament al canvi en els nivells β. Tot i que la magnitud β s'ha reduït significativament un 50%, passant del valor de 140 a 70, tot i que els valors de ICQ i VCEQ són bàsicament els mateixos.
Següent exemple 4.10
Avalueu els nivells d’I CQ i V CEQ per a la xarxa divisòria de tensió tal com es mostra a la figura 4.33 aplicant el fitxer exacte i aproximada enfocaments i comparar les solucions resultants.
En l’escenari actual, es donen les condicions donades a l’equació. (4.33) pot no estar satisfet, però les respostes ens poden ajudar a identificar la diferència de la solució amb les condicions de l’equació. (4.33) no es té en compte.
Figura 4.33 Divisor de tensió xarxa per a l'exemple 4.10.
Resolució mitjançant Anàlisi exacta:
Resolució mitjançant anàlisi aproximada:
A partir de les avaluacions anteriors podem veure la diferència entre els resultats obtinguts a partir de mètodes exactes i aproximats.
Els resultats revelen que jo CQ és al voltant d’un 30% superior per al mètode aproximat, mentre que V CEQ és un 10% inferior. Tot i que els resultats no són del tot idèntics, tenint en compte que el βRE és només 3 vegades més gran que R2, tampoc els resultats estan massa separats.
Va dir que, per a la nostra futura anàlisi, confiarem principalment en l’equació. (4.33) per garantir la màxima similitud entre les dues anàlisis.
Anterior: Circuit de biaix BJT estabilitzat per emissor Següent: Transistor de connexió bipolar (BJT): detalls constructius i operatius
