ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι 1. Ημιαγωγική γ δίοδος Ένωση pn 2. Τρανζίστορ FET 3. Πόλωση των FET - Ισοδύναμα κυκλώματα 4. Ενισχυτές με FET 5. Διπολικό τρανζίστορ (BJT) 6. Πόλωση των BJT - Ισοδύναμα κυκλώματα 7. Ενισχυτές με διπολικά τρανζίστορ 8. Ενισχυτές με ενεργό φορτίο 9. Κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων 1/ 38 Επιλογή σημείου λειτουργίας ή ηρεμίας Q Ευαισθησία παραμέτρων ως προς τη μεταβολή του Q Πλάτος σήματος εισόδου Ισχύς που καταναλίσκεται στο τρανζίστορ Θερμοκρασία περιβάλλοντος λειτουργίας 2
Κύκλωμα κοινού εκπομπού και ευθεία φόρτου. i c Σημείο i C ηρεμίας ή λειτουργίας A c CC /c Q Ι I Β CE i B B 0 υ CC CE Ι C βι Β (β1) I CC i C C υ CE i C - υ CE / C CC / C Ευθεία φόρτου DC 3 ΣΗΜΕΙΟ ΗΡΕΜΙΑΣ ΣΕ ΣΥΝΔ. ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ ma Περιοχή γραμμικής λειτουργίας i c i B c CE I 15 /c 30 ma c 500 Ω 7 I (15-7)/0.5 16 ma 4
Επίδραση του πλάτους του σήματος εισόδου 5 Επίδραση του πλάτους του σήματος εισόδου 6
Επίδραση του πλάτους του σήματος εισόδου I C (mα) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ I C -I B Α Σημείο ηρεμίας ή λειτουργίας για τάξη Α Β I B (μα) CE () ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΕΙΣΟΔΟΥ I B - Aντιστροφή φάσης 180 ο (m) 7 Επίδραση στην κατανάλωση ισχύος P D I B I C CE P D < P MAX 8
Επίδραση θερμοκρασίας περιβάλλοντος στο σημείο λειτουργίας Mεταβολή του Ι I qd WN p D A 2 E e g / kt di dt E kt g 2 I 0,09 I / o C στο Γερμάνιο 0 στο Πυρίτιο 9 Επίδραση θερμοκρασίας περιβάλλοντος στο σημείο λειτουργίας Mεταβολή της I q / nkt I EO ( e 1) I EO nkt (ln I ln I EO ) q e q / nkt nk nkt 1 (ln I ln I EO ) q q I EO di dt EO T ne qt g -1,6 m / o C στο Γερμάνιο -2 m / o C στο Πυρίτιο 10
Επιλογή σημείου λειτουργίας Σημείο i ηρεμίας ή C λειτουργίας CC /c A i c c Q Ι I Β CE i B B 0 υ CEQ CC CE C E (sat) CE(sat) ( CC - CE(sat) )/2 ( CC CE(sat) ) /2 CC /2 I ( CC - ) / C CC / 2 C 11 ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΒΑΣΗΣ CC I B ( CC - ) / B B c Για ΒΕ 0, Ι 0 και CC /2 ΒΕ CC ΕΠΙΛΟΓΗ I / 2β I EF I OUT ΕΠΙΛΟΓΗ : I B CC / 2β C B 2β C 12
ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ 1 CC c Eπιλογή σημείου Q στο μέσο της ενεργού περιοχής: CEQ CE(sat) ( CC - CE(sat) ) / 2 ( CC CE(sat) ) / 2 CC / 2 2 E CEQ I EQ E CC / 2 ( CC - ) E / C I EF I OUT E CC (1 ) 2 C E ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ 13 1 CC c CC E Eπιλογή: (1 ) Ι ( CC - ) / C 2 C E Ι ΒQ (I -(β1) I ) / β 2 E ΒQ (I I BQ ) E 10 E 2 20 E I EF I OUT I 2 ΒQ / 2 1 ( CC - BQ ) / (I B I 2 ) 14
ΕΥΘΕΙΑ ΦΟΡΤΙΟΥ ΣΤΟΝ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ CC υ CE i C C i E E c υ ( CE i C C E ) th υ CE CE υ ce Ε th I B E i C I C i c dc CC CEQ I ( C E ) dc E.Φ. 0 υ ce i c ( C E ) ac E.Φ. ac 15 ΕΥΘΕΙΑ ΦΟΡΤΙΟΥ ac ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΗΜΕΙΟΥ ΗΡΕΜΙΑΣ ΣΤΟΝ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ i c - ( 1 / ac ) υ ce s s in - 1 in 2 r in E c - C // L out - C E L i C - I - ( 1 / ac ) ( υ CE - CE ) όταν υ CE 0, τότε: i Cmax I CE / ac ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΗΜΕΙΟΥ ΗΡΕΜΙΑΣ: i Cmax 2 I Οπότε: I CE / ac 16
ΕΥΘΕΙΑ ΦΟΡΤΙΟΥ ac ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΗΜΕΙΟΥ ΗΡΕΜΙΑΣ ΣΤΟΝ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ i C i c - (1/ / ac ) υ ce i C(max) ΑC ευθεία φόρτου i υ C CE ac CC C E I Q(I, CEQ ) I C - CE /( C E ) CC /( C E ) DC ευθεία φόρτου 0 CEQ υ CE(max) CC υ CE ΕΥΘΕΙΑ ΦΟΡΤΙΟΥ ac ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΗΜΕΙΟΥ ΗΡΕΜΙΑΣ ΣΤΟΝ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ 17 CC CEQ I dc CEQ ( 1 dc / ac ) CC CEQ ( 1 dc / ac ) ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ Q I CC ( ac dc ) 18
METATΩΠΙΣΗ ΤΟΥ QMETOβ β ΣΕ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ 1 CC c CC - Ι C CC - β C (Ε th - ) / ( th (β1) E ) Aν th >> (β1) E τότε: CC - β C (Ε th - ) / th 2 E Aν th << (β1) E τότε: I I OUT EF CC β C (Ε th ) / (β1) E CC - β C (Ε th - ) / (β1) E 0,1 (β1) E th 0,2 (β1) E Ε th CC 2 /( 1 2 ) ( 10 E 2 20 E ) 19 th 1 2 /( 1 2 ) ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΣΥΛΛΕΚΤΗ - ΒΑΣΗΣ C C Eπιλογή CC E (1 ) 2 C E F I o c I 0 I E ( CC - ) / C BQ I 0 E I B (I 0 -I B )/β β - I (β1) / β E I B I 0 / (β1) -I I E F I OU T F ( - BQ ) / I B 20
ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ KOINHΣ ΒΑΣΗΣ CC 1 c ΟUT 2 E IN I EF I OUT 21 ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ CC 1 2 E EQ I EF I OUT 22
ΠΟΛΩΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΗΓΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΜΕ ΚΥΚΛΩΜΑ «ΚΑΘΡΕΠΤΗ» ΡΕΥΜΑΤΟΣ i C I S exp( /n T ) 1 2 I B1 I B2 I B I OUT I EF - 2I B I EF I C2 2I C1 ΚΥΚΛΩΜΑ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΞΟΔΩΝ ΠΟΛΩΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΗΓΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΜΕ ΚΥΚΛΩΜΑ «ΚΑΘΡΕΠΤΗ» ΡΕΥΜΑΤΟΣ 23 CC 1 2 I B1 I B2 I B I OUT I EF -2I B I EF I EF I OUT ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΗΓΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ 24
ΠΟΛΩΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΗΓΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΜΕ ΚΥΚΛΩΜΑ «ΚΑΘΡΕΠΤΗ» ΡΕΥΜΑΤΟΣ Ι B3 I OUT /β Ι EF -I C1 I B3 Ι EF - I C2 I C1 Ι EF - (I E3-2 I C2 / β) Ι EF -I OUT (β1)/β 2 I C1 / β Ι EF -I OUT (β1)/β 2 (Ι EF -I OUT /β ) / β Wilson I OUT Ι EF [1-2 / (β 2 2β 2) ] 0 β r 03 /2 (Yψηλή) Μικρή ευαισθησία ως προς τα Ι Β. ΠΟΛΩΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Πηγή ρεύματος Widlar Ισχύει T ln(i C /I S ). Για δύο ίδια τρανζίστορ με i C1 και i C2 θα είναι: 1 T ln(i C1 /I S ) και 2 T ln(i C2 /I S ) οπότε: Δ 1 2 T T[ [ln(i C1 /I S ) ln(i C2 /I S )] T ln(i C1 /i C2 ). 25 Στο κύκλωμα είναι: 1 2 I out E Δ I out E T ln(i EF / I out ) out E T EF out Για επιθυμητά I out και I EF υπολογίζεται η τιμή της E. Χρησιμοποιείται για μικρά ρεύματα. Υλοποιείται με μικρές τιμές αντιστάσεων, κατάλληλες για ολοκληρωμένα κυκλώματα. 26
ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΑΣΗΣ S S d dt I I T -1,6 m / o C στο Γερμάνιο -2 m / o C στο Πυρίτιο I 0,09 I / o C στο Γερμάνιο 0 στο Πυρίτιο ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ S ΣΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΒΑΣΗΣ 27 I B ( CC - ) / B Ι C βι Β (β1) I β ( CC - )/ B (β1) I c CC - Ι C B CC - β C ( CC - ) / B -(β1) C I S I I S βc (β 1) B C I S -0,002 β C / B στο Πυρίτιο 28
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ S ΣΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ CC c 1 c th I B 2 E Ε th E I EF I OUT Ε th CC 2 /( 1 2 ) th 1 2 /( 1 2 ) ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ S ΣΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ 29 CC - Ι C th c Ι C βι Β (β1) I Ε th I B (Ε th - -I Ε E ) / th I B B th Ε E th I Ε I Β Ι C (β1) Ι Β (β1) I E I B Ε th CC 2 /( 1 2 ) I B Ε th - - E (β1) I th (β1) E th 1 2 /( 1 2 ) 30
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ S ΣΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΛΩΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΟΥ Ε - β th - - C (β1) I ( th E ) CC C th (β1) E th (β1) E S I I S β C th (β1) E T C (β1) ( th E ) th (β1) E T I S - 0,002 β C / ( th (β1) E ) στο Πυρίτιο 6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 31 ΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΩΣ ΔΙΘΥΡΟ (Η ΤΕΤΡΑΠΟΛΟ) 1 - ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ 2 - Ζ- Παράμετροι: 1 z 11 I 1 z 12 I 2 2 z 21 I 1 z 22 I 2 z 11 1 / I 1 με I 2 0 (έξοδος ανοικτοκυκλωμένη) z 12 1 / I 2 με I 1 0 (είσοδος ανοικτοκυκλωμένη) 32
6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΩΣ ΔΙΘΥΡΟ (Η ΤΕΤΡΑΠΟΛΟ) 1 - ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ 2 - Υ - Παράμετροι: I 1 y 11 1 y 12 2 I 2 y 21 1 y 22 2 y 11 I 1 / 1 με 2 0 (έξοδος βραχυκυκλωμένη) y 12 I 1 / 2 με 1 0 (είσοδος βραχυκυκλωμένη) 6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 33 ΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΩΣ ΔΙΘΥΡΟ (Η ΤΕΤΡΑΠΟΛΟ) 1 - ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ 2 - h - Παράμετροι: 1 h 11 I 1 h 12 2 I 2 h 21 I 1 h 22 2 h 11 1 / I 1 με 2 0 (έξοδος βραχυκυκλωμένη) h 12 1 / 2 με I 1 0 (είσοδος ανοικτοκυκλωμένη) 34
6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΩΣ ΔΙΘΥΡΟ (Η ΤΕΤΡΑΠΟΛΟ) 1 - ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ 2 - h - Παράμετροι σε συνδ. κοινού εκπομπού: 1 h ie I 1 h re 2 I 2 h fe I 1 h oe 2 6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 35 Υβριδικό - π ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 1 MΩ r b c B 5-100 Ω r bb b C b c C i b r b e r b e (β1) r d (β1) n T / I E β i b r ce >40kΩ C d C b e g m b e E Διαγωγιμότητα g m di c /dυ a/r d 36
6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ - Τ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 6. IΣΟΔΥΝΑΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 37 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΡΝΡ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ στο πρόγραμμα SPICE 38/38