Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

Transcript

1 apitolul 3 apitolul Pentru circuitul de polarizare din fig. 26 se cunosc: = 5, = 5, = 2KΩ, = 5KΩ, iar pentru tranzistor se cunosc următorii parametrii: β = 200, 0 = 0, μa, = 0,6. a) ă se determine punctul static de funcţionare al tranzistorului. b) Până la ce tensiune tranzistorul este polarizat în regiunea activă normală? Fig. 26 ezolvare a) e scrie legea a doua a lui Kirchhoff pe ochiul din dreapta : e unde se poate determina curentul de emitor: ( iar 0 ) 2,2mA unde ( ) 2,9mA Tensiunea colector emitor se poate determina din ochiul de circuit din stânga 4,05 b) Tranzistorul lucrează pe regiunea activă normală deoarece prima joncţiune este polarizată direct, iar a doua invers. aturaţia incipientă are 37

2 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme loc pentru = 0, caz în care tranzistorul este complet deschis, toată tensiunea cade pe, iar curentul de colector la saturaţie este: 3mA Având la care începe saturaţia tranzistorului se poate calcula curentul de emitor care produce saturaţia şi tensiunea la care se obţine acest curent: / 6, În fig. 27 este prezentat un montaj de polarizare a unui tranzistor bipolar cu stabilizare parţială a punctului static de funcţionare. e cunosc: = 2, = 2KΩ, = MΩ, = KΩ, iar în punctul static de funcţionare pentru tranzistor se cunosc: β=200, 0 = 0, = 0,65. ă se determine: a) Punctul static de funcţionare. b) Ştiind că viteza de variaţie a tensiunii bază emitor cu temperatura este,8m /, iar pentru coeficientul β avem 2% /, să T T se determine variaţia curentului de colector când temperatura creşte cu. c) ariaţia tensiunii în condiţiile de la punctul b. Fig

3 apitolul 3 ezolvare a) e pot scrie următoarele relaţii pentru cele două ochiuri de circuit: ( ) ( ) ( ) in ultima relaţie obţinem: ( ( )( ),46mA 7,08A ) Folosind curentul de bază obţinut mai sus din prima relaţie vom obţine: ( ) ( b) urentul de colector este dat de relaţia: ( ( )( acă temperatura creşte cu vom avea: 2 ) ) 7,72 T 0,6482, iar β = 204. T u aceste noi valori se poate calcula noua valoare a lui obţinându-se: 7.98A c) În montajul din fig. 27 curentul de emitor este: ( ), ( )( ) ) şi se calculează 7.9A, 39

4 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme iar ( ) 35, 9m 28. e dă montajul din fig. 28 pentru care se cunosc: =5, = 4KΩ, 2 = 20KΩ, = 30KΩ, = 2,3KΩ, β=200, 0 = 0, = 0,6. a) ă se determine punctul static de funcţionare; b)î se afle valoarea rezistenţei 2 pentru care tranzistorul intră în saturaţie, ştiind că 2 este constant. ezolvare Fig. 28 a) Aplicând teorema Thevenin între punctele A şi vom obţine circuitul echivalent din fig. 28, unde: K

5 apitolul 3 Fig. 28 criind ecuaţiile Kirchhoff pentru cele două ochiuri de circuit se obţine: În plus avem relaţiile: şi Înlocuind funcţie de în prima relaţie se gaseşte: ( ) 4,93A 0,987 ma iar ( ) 8,77 b) Tranzistorul intră în saturaţie dacă tensiunea = 0. e scrie ecuaţia a doua a lui Kirchhoff care să includă joncţiunea bază colector: 4

6 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme relaţie care la saturaţie devine: Înlocuind cu relaţia obţinută la punctul a pentru acest curent se determină : ( ) ( ) 6,4 um are acceaşi valoare ca la punctul precedent se obţine: 2 58,5 K ,6 K 29. e consideră montajul din fig. 28 şi se doreşte obţinerea următorului punct static de funcţionare: = 0, = 0,6, = 0mA. În plus se cunosc = 20, β = 00, tensiunea pe rezistorul, = /0, iar curentul prin 2 este 0. ă se calculeze rezistenţele din circuit. ezolvare in legea a doua a lui Kirchhoff pentru ochiul din dreapta se obţine: 800 Ştiind se poate afla : 42

7 apitolul 3 98 ( ) in prima lege a lui Kirchhoff în punctul A avem: de unde rezultă: 2 / 2 0c /, iar 9c / c in legea a doua a lui Kirchhoff pentru ochiul ce cuprinde joncţiunea bază emitor se poate scrie: ( ) 2,88K 9 ar din ochiul pentru joncţiunea bază colector se obţine: 2 2 ( ) 2 8K Pentru circuitul din fig. 30 se cunosc: = 20, = 4,7KΩ, 2 = 2KΩ, = 2KΩ, = 2KΩ, β=00, 0 = 0, = 0,6, 3 = 200KΩ. ă se determine punctul static de funcţionare. Fig

8 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme ezolvare Aplicând teorema Thevenin între bază şi minusul sursei vom obţine o schemă echivalentă similară cu cea din fig. 28, dar de această dată: 206K 2 3, 2 iar 2 0 În rest problema se rezolvă similar cu problema 28, punctul static de funcţionare fiind dat de relaţiile: ( ) 23A 2,3mA iar ( ) 4,6 3. ă se calculeze punctul static de funcţionare al tranzistorului din fig. 3. e cunosc: = 2, = 5KΩ, = 60KΩ, f = 270KΩ, = KΩ, β=00, 0 = 0, = 0,6. Fig. 3 44

9 apitolul 3 ezolvare in legile lui Kirchhoff în cele trei ochiuri independente şi din cele două noduri se obţine: ( ) ( ) f ( ) În continuare se scriu toţi curenţii prin tranzistor funcţie de : ( ) ( ) f ( ) ( ) ( ) e obţin trei ecuaţii cu trei necunoscute:,, şi. ezolvând sistemul se gasesc: ( ) ( ( )( ) f / f ) / f ( ) 0,86A,086mA ( ) ( ) ( ) Pentru tranzistoarele din fig. 32 se cunosc: β = 20, β 2 = 50, = 0,6, 2 = - 0,6. În plus sunt cunoscute = 8, = 2 MΩ, = 3KΩ, 2 = 0,5KΩ, = KΩ. ă se determine punctul static de funcţionare. 45

10 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme ezolvare Fig. 32 Avem patru ochiuri independente pentru care scriem legile lui Kirchhoff: 2 ( 2) ( 2) 2 (2 ) (2 ) Folosind în plus relaţiile: şi ( ) observăm că din primele două relaţii obţinem un sistem cu două necunoscute şi 2 : ( ) 2 2 ezolvând sistemul se obţine: ( ) 22 / 7,39A ( ) mA 46

11 apitolul ,2A 2 2,6mA În ceea ce priveşte tensiunile pe tranzistoare ele se determină din ultimele două relaţii ale sistemului de patru ecuaţii scris mai inainte: 2 (2 ) 4, (2 ) 3,94 aloarea negativă a lui 2 este normală deoarece tranzistorul Q 2 este PNP şi pentru a avea polarizată invers a doua joncţiune trebuie să avem un potenţial negativ pe colector faţă de bază şi emitor. 33. În montajul din fig. 33 parametrii β ai celor doi tranzistori sunt 300, = 0,4, = 0,65, = 9, = 5KΩ, 2 = 2,2KΩ, = 50KΩ, = 0,6KΩ, 2 = 0,3KΩ. ezolvare Fig. 33 e scriu legile lui Kirchhoff pentru ochiurile ce cuprind joncţiunile bazăemitor : ( 2) 2 2 (2 ) 2 ( 2 ) 47

12 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme Înlocuind toţi curenţii din relaţiile de mai sus funcţie de curenţii şi 2 se obţine un sistem de ecuaţii cu aceste două necunoscute. ezolvând sistemul rezultă:,66a 0,5mA 2 8,66A 2,mA criind legea a doua a lui Kirchhoff pentru ochiurile colector-emitor vom obţine: ( ), (2 ) 2,5 34. În montajul din fig. 34 avem doi tranzistori identici cu paramtrii: β = 00, = 0,6, 0 = 0. În plus sunt cunoscute = 20, = 20 KΩ, 2 = 80 KΩ, 3 = 40 KΩ, 4 =40 KΩ, = 2KΩ, = KΩ. ă se afle punctul static de funcţionare. ezolvare Aplicând teorema Thevenin între punctele A şi respectiv vom obţine schema echivalentă din fig. 34, unde 20K 3 4, K 2 2,

13 apitolul 3 Fig. 34 Fig. 34 e scriu legile lui Kirchhoff pentru cele trei ochiuri:

14 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme 2 2 in relaţia scrisă pentru al doilea ochi se observă că se poate determina A 2 ( ) 2 2,9mA În plus se observă că 2 de unde rezultă că : 2 28,7A 2,87mA. in relaţia pentru ultimul ochi se află 2 : 2 in relaţia pentru primul ochi se obţine: 2 ( ) ( ) , ei doi tranzistori din fig. 35 sunt identici şi au parametrii: β = 200, = 0,6, 0 = 0. În plus se cunosc = 20, =,8MΩ, = 2 KΩ, 2 =0,5 KΩ, = KΩ, 2 = KΩ. ă se afle punctul static de funcţionare. Fig

15 apitolul 3 ezolvare ircuitul din fig.35 este unul din circuitele de polarizare ale unui amplificator cu două etaje de amplificare, primul cu un tranzistor NPN şi al doilea cu un tranzistor PNP polarizate de aceeaşi sursă. e scriu ecuaţiile lui Kirchhoff pentru urmatoarele ochiuri: ochiul care cuprinde sursa şi joncţiunea - a lui Q, ochiul format din rezistenţele, 2 şi joncţiunea - a lui Q 2 şi ochiurile ce cuprind sursa şi tensiunile a celor doi tranzistori. ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) e observă că în primele două relaţii toţi curenţii pot fi exprimaţi funcţie de şi 2 obţinându-se astfel un sistem de două ecuaţii : (( ) 2 ) ( ) ( 2 ezolvând sistemul se obtine: 2 2 8,35A 3,5 A 2,67mA 2,7mA ) in ultimele două relaţii se vor determina tensiunile colector-emitor pentru cei doi tranzistori: 2,3, 2, Montajul din fig.36 este realizat cu tranzistoare complementare având parametrii: β = 00, = 0,6, 0 = 0. Tensiunea de alimentare este de 20, iar rezistenţele au următoarele valori: = 400KΩ, 2 = 300KΩ, = KΩ, 2 = KΩ. 5

16 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme ă se determine punctele statice de funcţionare ale celor două tranzistoare. ezolvare Fig. 36 e observă că tensiunea colector-emitor a primului tranzistor este egală cu tensiunea emitor colector a celui de-al doilea. in legile lui Kirchhoff pentru cele trei ochiuri independente se obţine: ( 2 ) 2 ( 2 ) 2 2 ( 2 ) 2 ( Întrucât parametrii β pentru cei doi tranzistori sunt identici se pot rescrie primele două ralaţii sub forma: 2 ) ( ( ) 2 ) (( ) 2 ezolvând sistemul se obţine: 2 ) 2 3,22mA 2 2 iar: (2 ) 2 (2 ) 7 52

17 apitolul În montajul din fig. 37 tranzistorul TJ are următorii parametrii: = 6mA, P = 6. În plus se cunosc: = 24, ss = 2, = 8KΩ, = 6KΩ. ă se determine: a) Tensiunea o dacă = 0 b) Tensiunea o dacă = 5 c) Tensiunea dacă o = 0 ezolvare Fig. 37 Pentru circuitul de mai sus se pot scrie relaţiile: În plus se ştie că : O G O 2 ( G / P ) in primele două relaţii se obţine: G e introduce G astfel obţinut în a treia relaţie obţinându-se o ecuaţie de gradul doi cu o simgură necunoscută: 2 ( / P ) a) Punând condiţia = 0 în ultima relaţie se găsesc două soluţii, din care doar prima este corectă, a doua ar da o tensiune totală pe rezistenţe de peste 36 cât dau cele două surse. Prin urmare soluţia corectă este : 53

18 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme,84mA, G 2,7, 0 b) acă = 5 rezultă: 2,4mA, 2 3,44mA 2,7 dintre care doar prima este posibilă şi prin urmare vom avea: 2,4mA, G 2,2, 0 c) acă 0 = 0 rezultă că: 7,2 /,5mA, iar 3. G 38. e consideră montajul de polarizare, din fig.38, a unui tranzistor TJ având următorii parametrii: = 6mA, P = 4. Tensiunea de alimentare este = 30, G = MΩ şi se doreşte obţinerea unui punct de funcţionare cu = 3mA şi = 0. ă se calculeze rezistenţele şi care permit obţinerea acestui punct de funcţionare. ezolvare Fig. 38 Pentru acest montaj de polarizare se pot scrie relaţiile: G G G Întrucât la TJ joncţiunea grilă-canal este polarizată invers: 54

19 apitolul 3 G 0 ar relaţiile de mai sus devin: G În plus există relaţia: 2 ( G / P ) e obţine: G ( P / ),7 in prima relaţie se poate scrie: doua : / 390, iar din cea de a G 6,28K 39. Pentru montajul din fig. 39 se cunosc: = 9mA, P = 3, = 2, = KΩ, = 3KΩ, G = MΩ. ă se determine punctul static de funcţionare. ezolvare Fig. 39 Pentru montajul din fig.39 se pot scrie relaţiile: 55

20 Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, lectronică - Probleme 2 ( G / P ) G ntroducând G din ultima relaţie în cea de-a doua se obţine o ecuaţie de gradul doi cu o singură necunoscută: 2 ( / P ) ezolvând ultima relaţie se găsesc două soluţii pentru curentul de drenă:,7ma şi 2 5,3mA intre acestea doar prima este corectă deoarece a doua soluţie ar da pe rezistenţele şi o tensiune de 2,2 ceea ce este imposibil deoarece tensiunea dată de sursă e de 2. În ceea ce priveşte tensiunile de pe tranzistor acestea se determină din primele două relaţii: G,7, 5,2 40. e dă schema de polarizare din fig. 40. e cunosc: = 9mA, P = 3, = 2, = KΩ, = KΩ, G = MΩ, G2 = 3MΩ. ă se determine punctul static de funcţionare al tranzistorului. Fig

21 apitolul 3 ezolvare Pentru circuitul de mai sus se pot scrie următoarele legi ale lui Kirchhoff: ( G G2 ) G G În plus se poate scrie relaţia: 2 ( G / P ) in primele două expresii se obţine: G G ( G G2 G2 ) G P G ezolvând ecuaţia de gradul doi de mai sus se găsesc soluţiile: 4mA şi 9mA 2 oar prima soluţie este corectă, şi se găsesc: G 2, 4 P 2 57