Prednapona razdjelnika napona u krugovima BJT - veća stabilnost bez beta faktora

Prednapona na stezaljkama bipolarnog tranzistora pomoću proračunate mreže otpornih razdjelnika za osiguravanje optimalnih performansi i odziva prebacivanja naziva se pristranost razdjelnika napona.

U prethodni dizajni pristranosti da smo naučili struju pristranosti I CQ a napon V CEQ bile su funkcija trenutnog pojačanja (β) BJT-a.

No, kako znamo da β može biti osjetljiv na temperaturne promjene, posebno za silicijske tranzistore, a istinska vrijednost beta često nije pravilno identificirana, moglo bi biti uputno razviti pristranost naponskog razdjelnika u krugu BJT koja bi mogla biti manja sklon temperaturama, ili jednostavno neovisan o samoj BJT beta.

Raspored napona djelitelja napona sa slike 4.25 može se smatrati jednim od ovih dizajna.

Kada se pregleda s točna osnova podložnost varijacijama u beta verziji izgleda doista skromno. Ako su varijable kruga odgovarajuće razrađene, razine I CQ i V CEQ mogao biti gotovo potpuno neovisan o beta verziji.

Sjetite se iz ranijih objašnjenja da je Q-točka karakterizirana fiksnom razinom ICQ i VCEQ kao što je prikazano na slici 4.26.

Stupanj I BQ mogu se mijenjati ovisno o varijacijama beta verzije, ali operativna točka oko karakteristika identificiranih I CQ i V CEQ mogu lako ostati nepromijenjeni ako se primjenjuju odgovarajuće smjernice sklopa.

Kao što je gore spomenuto, pronaći ćete nekoliko pristupa koji se mogu upotrijebiti za ispitivanje postavke razdjelnika napona.

Razlog odabira specifičnih imena za ovaj sklop postat će očit tijekom naše analize, a o njima će se raspravljati u budućim objavama.

Prvi je točna tehnika koja se može izvesti na bilo kojem podešavanju djelitelja napona.

Drugi se naziva približna metoda, a njegova provedba postaje izvediva kad se ispune određeni čimbenici. The približni pristup omogućuje daleko izravniju analizu uz minimalni napor i vrijeme.

Uz to, ovo može biti vrlo korisno za 'način dizajna' o kojem ćemo govoriti u sljedećim odjeljcima.
U cjelini, od 'približni pristup' mogao raditi s većinom uvjeta i stoga se mora procijeniti s istom razinom pažnje kao i 'točna metoda'.

Točna analiza

Naučimo kako metoda točna analiza može se provesti uz sljedeće objašnjenje

Pozivajući se na sljedeću sliku, ulazna strana mreže mogla bi se reproducirati kao što je prikazano na slici 4.27 za analizu jednosmjerne struje.

The Thévenin ekvivalent Mreža za dizajn na lijevoj strani BJT baze B tada se može odrediti na način prikazan dolje:

RTh : Ulazne točke napajanja zamjenjuju se ekvivalentnim kratkim spojem kao što je prikazano na slici 4.28 dolje.

ETh: Izvor napona napajanja V DC se vraća na krug, a Théveninov napon prekinutog kruga kako se pojavljuje na slici 4.29 dolje procjenjuje se kao što je navedeno u nastavku:

Provodeći pravilo o razdjelniku napona dolazimo do sljedeće jednadžbe:

Dalje, rekreiranjem Théveninovog dizajna kako je prikazano na slici 4.30, ocjenjujemo I BQ prvo primjenom Kirchhoffova zakona napona u smjeru kazaljke na satu za petlju:

ETh - IBRTh - VBE - IERE = 0

Kao što znamo IE = (β + 1) B Zamjenom u gornjoj petlji i rješavanjem za I B daje:

Jednadžba. 4.30

Na prvi pogled možete osjetiti jednadžbu (4.30) izgleda sasvim drugačije od ostalih jednadžbi koje su do sada razvijene, no pažljiviji pogled pokazat će da je brojnik samo razlika od dvije voltne razine, dok je nazivnik rezultat otpora baze + otpornik emitora, što se odražava po (β + 1) i nesumnjivo je vrlo sličan jednadžbi (4,17) ( Petlja osnovnog emitera )

Jednom kada se IB izračuna pomoću gornje jednadžbe, ostatak veličina u dizajnu mogao bi se identificirati istom metodom kao i mi za mrežu s pristranošću emitera, kao što je prikazano u nastavku:

Jednadžba (4.31)

Rješavanje praktičnog primjera (4.7)
Izračunajte istosmjerni napon prednapona V OVAJ i trenutni I C u dolje prikazanoj mreži razdjelnika napona Slika 4.31

Slika 4.31 Beta-stabilizirani krug za primjer 4.7.

Približna analiza

U gornjem smo odjeljku naučili 'točnu metodu', ovdje ćemo razgovarati o 'približnoj metodi' analize djelitelja napona BJT kruga.

Možemo nacrtati ulazni stupanj mreže s razdjelnikom napona zasnovane na BJT-u, kao što je prikazano na slici 4.32 dolje.

Otpor Ri se može smatrati ekvivalentom otpora između baze i crte uzemljenja kruga, a RE kao otpor između emitera i zemlje.

Iz naših prethodnih rasprava [ekv. (4.18)] znamo da se otpor reproduciran ili reflektiran između baze / emitora BJT-a izlaže jednadžbom Ri = (β + 1) RE.

Ako uzmemo u obzir situaciju u kojoj je Ri znatno veći od otpora R2, rezultirat će IB relativno manjim od I2 (sjetimo se da struja uvijek pokušava pronaći i pomaknuti se u smjeru minimalnog otpora), pa će se I2 okrenuti približno jednak I1.

S obzirom na to da je približna vrijednost IB u osnovi nula u odnosu na I1 ili I2, tada bi se I1 = I2 i R1 i R2 mogli smatrati serijskim elementima.

Slika 4.32 Djelomični pristranski krug za izračunavanje približnog osnovnog napona V B .

Napon na R2, koji bi izvorno bio osnovni napon, mogao bi se procijeniti kako je prikazano dolje, primjenom mreže pravila razdjelnika napona:

Sad od Ri = (β + 1) RE ≅ b PONOVNO, uvjet koji potvrđuje je li izvođenje približne metode izvodljivo ili ne određuje se jednadžbom:

Jednostavno rečeno, ako vrijednost RE puta vrijednost β nije manja od 10 puta veća od vrijednosti R2, tada može biti dopušteno provesti približnu analizu s optimalnom preciznošću

Nakon procjene VB, veličina VE mogla bi se odrediti jednadžbom:

dok se struja emitora mogla izračunati primjenom formule:

Napon od kolektora do emitora može se identificirati pomoću sljedeće formule:

VCE = VCC - ICRC - IERE

Međutim budući da IE ≅ IC, dolazimo do sljedeće jednadžbe:

Treba napomenuti da je u nizu proračuna koje smo napravili iz jednadžbe (4.33) kroz jednadžbu (4.37) ,, element β nigdje nije prisutan, a IB nije izračunat.

To implicira da Q-točka (kako je utvrdio I CQ i V CEQ ) kao rezultat toga ne ovisi o vrijednosti β
Praktični primjer (4.8):

Primijenimo analizu na naše ranije Slika 4.31 , koristeći približni pristup, i usporedite rješenja za ICQ i VCEQ.

Ovdje primjećujemo da je razina VB identična onoj ETh, kao što je procijenjeno u našem prethodnom primjeru 4.7. Što to u osnovi znači, na razliku između približne analize i točne analize utječe RTh koji je odgovoran za razdvajanje ETh i VB u točnoj analizi.

Krećući se naprijed,

Sljedeći primjer 4.9

Izvršimo točnu analizu primjera 4.7 ako se β smanji na 70 i saznajmo razliku između rješenja za ICQ i VCEQ.

Riješenje
Ovaj se primjer ne može uzeti kao usporedba između točnih i približnih strategija, već samo za ispitivanje stupnja pomicanja Q-točke u slučaju da se veličina β smanji za 50%. RTh i ETh daju se isto:

Raspored rezultata u tabličnom obliku daje nam sljedeće:

Iz gornje tablice možemo jasno shvatiti da krug relativno ne reagira na promjenu nivoa β. Unatoč činjenici da je veličina β značajno smanjena za 50%, sa vrijednosti od 140 na 70, iako su vrijednosti ICQ i VCEQ u osnovi iste.

Sljedeći primjer 4.10

Procijenite razine I CQ i V CEQ za razdjelnik napona kao što je prikazano na slici 4.33 primjenom točno i približno pristupa i uspoređuju rezultirajuća rješenja.

U sadašnjem scenariju uvjeti dani u jednadžbi (4.33) možda neće biti zadovoljen, no odgovori nam mogu pomoći da identificiramo razliku u rješenju s uvjetima jednačine. (4.33) ne uzima se u obzir.
Slika 4.33 Razdjelnik napona mreža za primjer 4.10.

Rješavanje pomoću točne analize:

Rješavanje pomoću približne analize:


Iz gornjih procjena možemo vidjeti razliku između rezultata postignutih egzaktnim i približnim metodama.

Rezultati otkrivaju da sam I CQ je oko 30% viša za približnu metodu, dok je V CEQ je 10% niža. Iako rezultati nisu posve identični, s obzirom na činjenicu da je βRE samo 3 puta veći od R2, ni rezultati zapravo nisu preširoki.

Rekao je da ćemo se za našu buduću analizu pretežno oslanjati na jednadžbu (4.33) kako bi se osigurala maksimalna sličnost dviju analiza.