Tranzystor pracujący jako wzmacniacz.
Analiza zachowania punktu pracy – przykład obliczeń dla BC108B
Na rysunku pokazany jest tranzystor BC108B pracujący jako wzmacniacz w układzie wspólnego emitera (WE) z polaryzacją wymuszonym prądem bazy
Ten sam układ lecz z zaznaczonymi rozkładami napięć i prądów, co będzie pomocne przy wykonywaniu obliczeń. Kondensatory wejściowy C1 i wyjściowy C2 służą do oddzielenia składowej stałej od źródła sygnału i od obciążenia, dla rozważanego przykładu nie mają żadnego znaczenia.
Na rysunkach a) i b) pokazana jest zależność charakterystyk tranzystora BC108B od temperatury. Na rysunku a) pokazana jest zależność b od temperatury oraz rozrzut b przy prądzie IC=2mA - kolorem zielonym charakterystyka typowa natomiast kolorem czerwonym maksymalna i minimalna. Na rysunku b) natomiast pokazany jest rozrzut wartości UBE dla temperatury 25°C - kolorem zielonym charakterystyka typowa, kolorem czerwonym wartości skrajne. rys. a
rys. a rys. b
1. Wybór punktu pracy
2. Odczytanie z charakterystyk (rys. a) i b)) typowych wartości b i
UBE przy
T=25°C
3. Obliczenie wartości Rb i RC
4. Odczytanie z charakterystyk wartości b i
UBE przy
T=125°C
5. Obliczenie punktu pracy dla parametrów b i
UBE przy
T=125°C
6. Odczytanie z charakterystyk rozrzutu b i
UBE przy
T=25°C
7. Obliczenie rozrzutu punktu pracy dla odczytanego rozrzutu b i
UBE
8. Podsumowanie otrzymanych wyników
Ad.1 Przy napięciu zasilającym UCC=10 V wybrany punkt pracy niech ma wartości IC=2 mA oraz UCE=5 V
Ad.2 Z charakterystyk rys. a) można odczytać dla temperatury 25°C i prądu IC=2 mA wartość typową b=300 - czerwony punkt na charakterystyce narysowanej zielonym kolorem. Z charakterystyk rys. b) można odczytać dla temperatury 25°C i prądu IC=2 mA wartość typową UBE=625 mV - czerwony punkt na charakterystyce narysowanej zielonym kolorem.
Ad.3 Korzystając z II-go prawa Kirchhoffa oraz z Prawa Ohma można przy pomocy zaznaczonych na rysunku rozkładów napięć i prądów wyprowadzić wzory na RB i RC.
Obliczanie RC
Obliczanie RB
korzystając ze znanej już zależności i pomijając prąd IC0, można obliczyć prąd bazy
podstawiając obliczony prąd bazy do wzoru na RB wyliczy się jego wartość
Tak obliczony punkt pracy ma następujące wartości
Widać z otrzymanych wyników, które są niemal identyczne jak zakładany punkt pracy, że faktycznie układ z wymuszonym prądem bazy jest w małym stopniu wrażliwy na zmiany UBE pod wpływem temperatury.
Ad.8 Z otrzymanych wyników można wyciągnąć następujące wnioski:
- punkt pracy mocno zależy od zmian parametrów tranzystora od temperatury,
- punkt pracy mocno zależy od rozrzutu produkcyjnego parametrów tranzystora,
- dla układu z wymuszonym prądem bazy zmiany punktu pracy zależą w głównej mierze od zmian b w funkcji temperatury i od rozrzutu tego parametru, a w zdecydowanie mniejszym stopniu od zmian i rozrzutu UBE.