ในส่วนนี้เราจะวิเคราะห์การกำหนดค่าฐานทั่วไปของ BJT และเรียนรู้เกี่ยวกับลักษณะของจุดขับเคลื่อนกระแสอิ่มตัวย้อนกลับฐานของแรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยและประเมินพารามิเตอร์ผ่านตัวอย่างที่แก้ไขได้จริง ในส่วนต่อมาเราจะวิเคราะห์วิธีการกำหนดค่าวงจรขยายฐานทั่วไป

บทนำ

สัญลักษณ์และคำอธิบายประกอบที่ใช้เพื่อแสดงการกำหนดค่าฐานทั่วไปของทรานซิสเตอร์ในส่วนใหญ่
หนังสือและคู่มือที่พิมพ์ในทุกวันนี้สามารถดูได้จากด้านล่างที่แสดงรูปที่ 3.6 สิ่งนี้อาจเป็นจริงสำหรับทรานซิสเตอร์ทั้ง pnp และ npn

รูปที่ 3.6

3.4 Common-Base Configuration คืออะไร

คำว่า 'common-base' เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าที่นี่ฐานเป็นเรื่องปกติสำหรับทั้งขั้นตอนอินพุตและเอาต์พุตของการจัดเรียง

นอกจากนี้ฐานมักจะกลายเป็นเทอร์มินัลที่ใกล้ที่สุดหรือที่พื้นดินที่มีศักยภาพ

ตลอดการสนทนาของเราที่นี่ทิศทางกระแส (แอมแปร์) ทั้งหมดจะถูกนำไปใช้กับทิศทางการไหลแบบเดิม (รู) ไม่ใช่ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน

การเลือกนี้ได้รับการตัดสินใจโดยส่วนใหญ่ด้วยความกังวลว่าเอกสารจำนวนมากที่นำเสนอในองค์กรด้านวิชาการและการค้าดำเนินการตามขั้นตอนแบบเดิมและลูกศรในเอกสารอิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นจะมีเส้นทางที่ระบุด้วยอนุสัญญาเฉพาะนี้

สำหรับทรานซิสเตอร์สองขั้ว:

เครื่องหมายลูกศรในสัญลักษณ์กราฟิกอธิบายทิศทางการไหลของกระแสอีซีแอล (การไหลแบบเดิม) บนทรานซิสเตอร์

ทิศทางของกระแส (แอมป์) แต่ละทิศทางที่แสดงในรูปที่ 3.6 เป็นทิศทางของแท้ตามลักษณะการเลือกการไหลแบบเดิม สังเกตในแต่ละกรณีว่า IE = IC + IB

นอกจากนี้โปรดสังเกตว่าการให้น้ำหนัก (แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า) ที่ใช้นั้นมีไว้เพื่อตรวจสอบกระแสในทิศทางที่ระบุไว้สำหรับแต่ละช่องโดยเฉพาะ ความหมายเปรียบเทียบทิศทางของ IE กับขั้วหรือ VEE สำหรับแต่ละการกำหนดค่าและเปรียบเทียบทิศทางของ IC กับขั้วของ VCC

เพื่อแสดงให้เห็นอย่างครอบคลุมถึงการทำงานของหน่วยสามขั้วตัวอย่างเช่นไฟล์ เครื่องขยายเสียงฐานทั่วไป ในรูปที่ 3.6 ต้องการคุณสมบัติ 2 ชุด - หนึ่งชุดสำหรับ จุดขับรถ หรือปัจจัยนำเข้าและอื่น ๆ สำหรับ เอาท์พุท มาตรา.

ชุดอินพุตสำหรับแอมพลิฟายเออร์ฐานทั่วไปดังแสดงในรูป 3.7 ใช้กระแสอินพุต (IE) กับอินพุต
แรงดันไฟฟ้า (VBE) สำหรับช่วงแรงดันขาออก (VCB) ที่หลากหลาย

ลักษณะของจุดขับเคลื่อนสำหรับการกำหนดค่า BJT พื้นฐานทั่วไป

ชุดเอาต์พุต ใช้กระแสไฟขาออก (IC) สำหรับแรงดันขาออก (VCB) สำหรับช่วงของกระแสอินพุต (IE) ที่หลากหลายดังแสดงในรูปที่ 3.8 ผลลัพธ์หรือกลุ่มลักษณะของนักสะสมมีองค์ประกอบพื้นฐานที่น่าสนใจ 3 ประการดังที่ระบุไว้ในรูปที่ 3.8: พื้นที่ที่ใช้งานอยู่จุดตัดและความอิ่มตัว . พื้นที่แอ็คทีฟจะเป็นพื้นที่ที่มีประโยชน์สำหรับแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้น (ไม่บิดเบือน) โดยเฉพาะ:

ภายในพื้นที่แอ็คทีฟทางแยกฐานตัวเก็บรวบรวมจะมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับในขณะที่ทางแยกตัวปล่อยฐานจะเอนเอียงไปข้างหน้า

พื้นที่ที่ใช้งานมีลักษณะเฉพาะด้วยการกำหนดค่าการให้น้ำหนักตามที่ระบุในรูปที่ 3.6 ที่ปลายด้านล่างของพื้นที่ที่ใช้งานอยู่กระแสของตัวปล่อย (IE) จะเป็นศูนย์กระแสของตัวสะสมอยู่ในสถานการณ์นี้เนื่องจาก ICO ปัจจุบันอิ่มตัวย้อนกลับดังแสดงในรูปที่ 3.8

ICO ปัจจุบันมีขนาดเล็กน้อยมาก (microamperes) เมื่อเทียบกับมาตราส่วนแนวตั้งของ IC (มิลลิแอมป์) ซึ่งแสดงตัวเองในแนวนอนเช่นเดียวกับ IC = 0

การพิจารณาวงจรที่มีอยู่เมื่อ IE = 0 สำหรับการตั้งค่าพื้นฐานทั่วไปสามารถดูได้ในรูปที่ 3.9 คำอธิบายประกอบที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับ ICO บนเอกสารข้อมูลและแผ่นข้อมูลจำเพาะดังที่ระบุไว้ในรูปที่ 3.9, ICBO เนื่องจากวิธีการออกแบบที่เหนือกว่าระดับของ ICBO สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานทั่วไป (โดยเฉพาะซิลิกอน) ที่อยู่ในช่วงกำลังต่ำและระดับกลางนั้นปกติน้อยมากจนอาจมองข้ามอิทธิพลของมันได้

ความอิ่มตัวแบบย้อนกลับของเครือข่ายฐานทั่วไป

ต้องบอกว่าสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ ICBO อาจยังคงแสดงในช่วงไมโครแอมป์ นอกจากนี้โปรดจำไว้ว่า ICBO เช่นเดียวกับ คือ ในกรณีของไดโอด (ทั้งสองเป็นกระแสรั่วไหลย้อนกลับ) อาจเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นผลกระทบของ ICBO อาจส่งผลให้เป็นประเด็นสำคัญเนื่องจากสามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น

โปรดทราบในรูปที่ 3.8 เมื่อกระแสของตัวปล่อยเพิ่มขึ้นมากกว่าศูนย์กระแสของตัวสะสมจะขึ้นไปอยู่ในระดับที่เทียบเท่ากับกระแสของอีซีแอลเป็นหลักตามที่กำหนดโดยความสัมพันธ์กระแสทรานซิสเตอร์พื้นฐาน

โปรดสังเกตด้วยว่า VCB มีอิทธิพลที่ไม่ได้ผลต่อกระแสของตัวสะสมสำหรับพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ รูปทรงโค้งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการประมาณค่าเริ่มต้นสำหรับความสัมพันธ์ระหว่าง IE และ IC ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่สามารถนำเสนอเป็น:

ตามที่อนุมานจากชื่อของมันเองพื้นที่ตัดเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นตำแหน่งที่กระแสของตัวสะสมคือ 0 A ดังที่เปิดเผยในรูปที่ 3.8 นอกจากนี้:

ในพื้นที่ตัดการแยกฐานตัวสะสมและตัวปล่อยฐานของทรานซิสเตอร์มักจะอยู่ในโหมดเอนเอียงแบบย้อนกลับ

พื้นที่อิ่มตัวถูกระบุว่าเป็นส่วนของลักษณะทางด้านซ้ายของ VCB = 0 V สเกลแนวนอนในพื้นที่นี้ได้รับการขยายเพื่อเปิดเผยการปรับปรุงที่โดดเด่นที่เกิดขึ้นกับคุณลักษณะในภูมิภาคนี้อย่างชัดเจน สังเกตการเพิ่มขึ้นของเลขชี้กำลังของกระแสสะสมในการตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของแรงดัน VCB ไปทาง 0 V

ทางแยกของตัวเก็บรวบรวมและฐานตัวปล่อยสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นไปข้างหน้า - อคติในภูมิภาคอิ่มตัว

ลักษณะการป้อนข้อมูลของรูปที่ 3.7 แสดงให้คุณเห็นว่าสำหรับขนาดของแรงดันตัวสะสม (VCB) ที่กำหนดไว้ล่วงหน้ากระแสอีซีแอลจะเพิ่มขึ้นในลักษณะที่อาจคล้ายกับลักษณะของไดโอดอย่างมาก

ที่จริงแล้วผลกระทบของ VCB ที่เพิ่มขึ้นมีแนวโน้มที่จะมีน้อยมากต่อลักษณะเฉพาะซึ่งสำหรับการประเมินเบื้องต้นใด ๆ ความแตกต่างที่เกิดจากรูปแบบต่างๆใน VCB อาจถูกเพิกเฉยและสามารถนำเสนอคุณลักษณะได้จริงดังแสดงในรูปที่ 3.10a ด้านล่าง

หากเราใช้เทคนิคเชิงเส้นแบบทีละชิ้นสิ่งนี้จะทำให้เกิดลักษณะดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 3.10b

การยกระดับนี้ขึ้นหนึ่งระดับและไม่คำนึงถึงความชันของเส้นโค้งและด้วยเหตุนี้ความต้านทานที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อแบบเอนเอียงไปข้างหน้าจะนำไปสู่ลักษณะดังที่แสดงในรูปที่ 3.10c

สำหรับการตรวจสอบในอนาคตทั้งหมดที่จะกล่าวถึงในเว็บไซต์นี้การออกแบบที่เทียบเท่ากันของรูปที่ 3.10c จะถูกนำไปใช้สำหรับการประเมิน dc ทั้งหมดของวงจรทรานซิสเตอร์ ความหมายเมื่อใดก็ตามที่ BJT อยู่ในสถานะ 'กำลังดำเนินการ' แรงดันไฟฟ้าฐานต่อตัวส่งจะถูกพิจารณาตามที่แสดงในสมการต่อไปนี้: VBE = 0.7 V (3.4)

หากต้องการกล่าวให้แตกต่างกันอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงในมูลค่า VCB พร้อมกับความชันของลักษณะการป้อนข้อมูลมักจะถูกมองข้ามในขณะที่เราพยายามประเมินการกำหนดค่า BJT ในลักษณะที่อาจช่วยให้เราได้รับค่าประมาณที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ การตอบสนองตามความเป็นจริงโดยไม่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์มากเกินไปซึ่งอาจมีความสำคัญน้อยกว่า

รูปที่ 3.10

เราทุกคนควรชื่นชมการยืนยันอย่างละเอียดในลักษณะข้างต้นของรูปที่ 3.10c พวกเขากำหนดว่าด้วยทรานซิสเตอร์ในสภาวะ“ เปิด” หรือใช้งานอยู่แรงดันไฟฟ้าที่เคลื่อนที่จากฐานไปยังตัวปล่อยจะเป็น 0.7 V สำหรับกระแสอิมิตเตอร์จำนวนเท่าใดก็ได้ตามที่ควบคุมโดยเครือข่ายวงจรภายนอกที่เกี่ยวข้อง

เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการทดลองครั้งแรกกับวงจร BJT ในการกำหนดค่า dc ตอนนี้ผู้ใช้สามารถกำหนดได้อย่างรวดเร็วว่าแรงดันไฟฟ้าผ่านฐานไปยังตัวปล่อยคือ 0.7 V ในขณะที่อุปกรณ์อยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ซึ่งถือได้ว่าเป็นอย่างมาก บรรทัดล่างที่สำคัญสำหรับการวิเคราะห์ dc ทั้งหมดของเราซึ่งจะกล่าวถึงในบทความต่อไปของเรา ..

การแก้ตัวอย่างการปฏิบัติ (3.1)

ในส่วนข้างต้นเราได้เรียนรู้ว่าอะไรคือการกำหนดค่าฐานทั่วไปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างฐานปัจจุบัน I ค และตัวปล่อยกระแส I คือ ของ BJT ในส่วน 3.4 จากการอ้างอิงถึงบทความนี้ตอนนี้เราสามารถออกแบบการกำหนดค่าซึ่งจะช่วยให้ BJT ขยายกระแสได้ดังแสดงในรูปที่ 3.12 ด้านล่างวงจรแอมพลิฟายเออร์ฐานทั่วไป

แต่ก่อนที่จะตรวจสอบสิ่งนี้สิ่งสำคัญคือเราต้องเรียนรู้ว่าอัลฟา (α) คืออะไร

อัลฟ่า (a)

ในการกำหนดค่า BJT ฐานทั่วไปในโหมด dc เนื่องจากผลกระทบของผู้ให้บริการส่วนใหญ่ปัจจุบัน I ค และฉัน คือ สร้างความสัมพันธ์ที่แสดงโดยปริมาณอัลฟาและแสดงเป็น:

ก กระแสตรง = ฉัน ค / ผม คือ -------------------- (3.5)

ที่ฉัน ค และฉัน คือ คือระดับปัจจุบันที่ จุดดำเนินการ . แม้ว่าคุณลักษณะข้างต้นจะระบุว่าα = 1 ในอุปกรณ์จริงและการทดลองปริมาณนี้อาจอยู่ที่ใดก็ได้ประมาณ 0.9 ถึง 0.99 และในกรณีส่วนใหญ่สิ่งนี้จะเข้าใกล้ค่าสูงสุดของช่วง

เนื่องจากความจริงที่ว่าที่นี่อัลฟาถูกกำหนดไว้โดยเฉพาะสำหรับผู้ให้บริการส่วนใหญ่ไฟล์ สมการ 3.2 ซึ่งเราได้เรียนรู้ในไฟล์ บทก่อนหน้า ตอนนี้สามารถเขียนเป็น:

อ้างถึงไฟล์ ลักษณะในกราฟรูปที่ 3.8 , เมื่อฉัน คือ = 0 mA, I ค มูลค่าจึงกลายเป็น = I CBO.

อย่างไรก็ตามจากการพูดคุยกันก่อนหน้านี้เราทราบดีว่าระดับ I CBO มักจะน้อยที่สุดดังนั้นจึงแทบไม่สามารถระบุได้ในกราฟ 3.8

ความหมายเมื่อใดก็ตามที่ฉัน คือ = 0 mA ในกราฟข้างต้น I ค ยังเปลี่ยนเป็น 0 mA สำหรับ V CB ช่วงของค่า

เมื่อเราพิจารณาสัญญาณ ac โดยที่จุดของการทำงานเคลื่อนที่ผ่านเส้นโค้งคุณลักษณะ ac alpha สามารถเขียนเป็น:

มีชื่อทางการสองสามชื่อที่กำหนดให้กับ ac alpha ซึ่ง ได้แก่ : ฐานร่วม, ปัจจัยการขยาย, การลัดวงจร เหตุผลของชื่อเหล่านี้จะชัดเจนมากขึ้นในบทต่อ ๆ ไปในขณะที่ประเมินวงจรที่เทียบเท่าของ BJT

ณ จุดนี้เราจะพบว่า Eq 3.7 ข้างต้นยืนยันว่าการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างเรียบง่ายในกระแสของตัวสะสมจะถูกหารด้วยการเปลี่ยนแปลงที่เป็นผลลัพธ์ใน I คือ ในขณะที่ตัวเก็บรวบรวมถึงฐานมีขนาดคงที่

ในเงื่อนไขส่วนใหญ่ปริมาณของ ก และ และ ก กระแสตรง เกือบจะเท่าเทียมกันทำให้สามารถแลกเปลี่ยนขนาดซึ่งกันและกันได้

Common-Base Amplifier

การดำเนินการขยายแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานของการกำหนดค่าฐานทั่วไป

การให้น้ำหนัก dc ไม่แสดงในรูปด้านบนเนื่องจากเจตนาที่แท้จริงของเราคือการวิเคราะห์การตอบสนองของ ac เท่านั้น

ดังที่เราได้เรียนรู้ในโพสต์ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ การกำหนดค่าฐานทั่วไป ความต้านทานอินพุต ac ตามที่ระบุในรูปที่ 3.7 นั้นค่อนข้างน้อยและโดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปภายในช่วง 10 และ 100 โอห์ม ในขณะที่ในบทเดียวกันนี้เรายังเห็นในรูปที่ 3.8 ความต้านทานเอาต์พุตในเครือข่ายฐานทั่วไปนั้นดูสูงมากซึ่งโดยทั่วไปอาจแตกต่างกันไปในช่วง 50 k ถึง 1 M Ohm

ความแตกต่างของค่าความต้านทานโดยพื้นฐานแล้วเกิดจากการเชื่อมต่อแบบเอนเอียงไปข้างหน้าซึ่งปรากฏที่ด้านอินพุต (ระหว่างฐานกับตัวปล่อย) และจุดเชื่อมต่อแบบเอนเอียงแบบย้อนกลับปรากฏที่ด้านเอาต์พุตระหว่างฐานและตัวเก็บรวบรวม

ด้วยการใช้ค่าทั่วไปของ say 20 Ohms (ตามที่ระบุในรูปด้านบน) สำหรับความต้านทานอินพุตและ 200mV สำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเราสามารถประเมิน ระดับการขยาย หรือช่วงที่ด้านเอาต์พุตผ่านตัวอย่างที่แก้ไขแล้วต่อไปนี้:

ดังนั้นการขยายแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตสามารถพบได้โดยการแก้สมการต่อไปนี้:

นี่คือค่าการขยายแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปสำหรับวงจร BJT ฐานทั่วไปซึ่งอาจแตกต่างกันระหว่าง 50 ถึง 300 สำหรับเครือข่ายดังกล่าว IC / IE ของการขยายปัจจุบันจะน้อยกว่า 1 เสมอเนื่องจาก IC = alphaIE และอัลฟาจะน้อยกว่าเสมอ 1.