Układy zasilania tranzystorów

Transkrypt

1 kłady zasilania tranzystorów Wrocław 2 Punkt pracy tranzystora B BQ Q Q Q BQ B Q

2 Punkt pracy tranzystora Tranzystor unipolarny SS Q Q Q GS p GSQ SQ S opuszczalny obszar pracy (safe operating conditions SOA) P max Zniekształcenia nieliniowe związane z maleniem β dla dużych prądów zniekształcenia przy wchodzeniu w nasycenie max przebicie napięciowe min min stan odcięcia zniekształcenia nieliniowe max 2

3 opuszczalny obszar pracy (safe operating conditions SOA) Tranzystor unipolarny max zniekształcenia związane z różnym nachyleniem chyk wyj. P max napięcie kalana rozgraniczające obszar liniowy od nasycenia przebicie napięciowe min stan odcięcia zniekształcenia nieliniowe S max S obór punktu pracy Od doboru punktu pracy zależą prawie wszystkie parametry projektowanego układu. Optymalny dobór p.p. jest kompromisem pomiędzy wymaganiami stawianymi układowi: wielkość wzmocnienia ograniczenia mocy wydzielanej w tranzystorach (stabilność temperaturowa) poziomy napięć i prądów wyjściowych układu ograniczenia częstotliwościowe (pasmo pracy) zniekształcenia nieliniowe poziom szumów poziom impedancji wejściowej i wyjściowej warunki zasilania stabilizowane, niestabilizowane, bateryjne 3

4 obór punktu pracy ze względu na zastosowania Zastosowanie Q Q Stopnie wejściowe wzmacniaczy m.cz. o małym poziomie szumów Stopnie pośrednie wzmacniaczy małych sygnałów (m.cz. w.cz.) Stopnie wejściowe wzmacniaczy operacyjnych (2 2) µa ( 5) V (,2 2) ma (3 ) V ( ) µa (,7 5) V Wzmacniacze szerokopasmowe (5 5) ma (5 ) V Wzmacniacze akustyczne średniej mocy (, ) A (5 2) V Wzmacniacze akustyczne dużej mocy (2 ) A (2 ) V Stopień odchylania poziomego w tv (3 6) A (8 ) V Nadajniki w zakresie KF i KF (5 3) A (3 6) V obór punktu pracy ze względu na zastosowania Tranzystor unipolarny Zastosowanie Q SQ Wzmacniacze m.cz. małosygnałowe (,3 5) ma (5 5) V Stopnie wejściowe wzmacniaczy operacyjnych Wzmacniacze w.cz. (kilka kilkaset MHz) (,3 5) ma ( ) V (2 5) ma (5 5) V Wzmacniacze mikrofalowe (8 5) ma (2 3) V Wzmacniacze mocy m.cz. (2 ) A (2 ) V Przetwornice napięcia dużej mocy (2 2) A (3 5) V 4

5 Statyczna i dynamiczna prosta pracy Prosta pracy to linia na charakterystyce wyj. po której przemiesza się p.p. gdy zmieniają się jego warunki wysterowania. B 2 i Q c we L wy u Q ce Statyczna i dynamiczna prosta pracy Statyczna prosta pracy dla prądu stałego B Q Q ( ) Q BQ Q Q Q Q Q 5

6 Statyczna i dynamiczna prosta pracy prosta statyczna: nachylenie /( ) Q Q Q Statyczna i dynamiczna prosta pracy ynamiczna prosta pracy dla prądu zmiennego i B u L ( L ) u i Q L Q L 6

7 Statyczna i dynamiczna prosta pracy prosta dynamiczna: nachylenie /( L ) prosta statyczna: nachylenie /( ) Q Q Q Q Q Q Q 2 Q 7

8 Q Q WYm WYm sat Q WYm t WYm WYm WYm WYm WYm t Q Q WYm WYm sat Q WYm t WYm WYm < WYm WYm > WYm t 8

9 WYm Q2 Q 2 WYm sat Q2 WYm t WYm WYm > WYm WYm < WYm t Zmiana temperatury ma wpływ bezpośrednio na 3 parametry tranzystora β ; γ 5 mv T B T c T ; c 2 3 ( T ) β ( T )[ γ ( T )], ( ) ( ) ( ) B, b ( ) ( ) ( T ) B T B T e ; b 4 Wielkości te decydują o wartości Q f ( β,, ) Q B B 9

10 Q B BQ 2 B BQ Q Q we wy B Q BQ B B B BQ β BQ Q (β) B

11 la oczka wejściowego () możemy zapisać B BQ B BQ Q BQ Q BQ ( B ) Wykorzystując zależność otrzymujemy: Q BQ Q ( β ) β B ( ) β ( )( β ) B BQ B B ( β ) o B la oczka wyjściowego () możemy zapisać Q Q Q Q Q ( ) BQ Przekształcając otrzymujemy: Q Q β β β β B

12 kłady zasilania tranzystorów układ ze stałym prądem bazy B B B B B B B P.p. opisany jest równaniami: ( β ) const B β B β B B konieczność stosowania dużych wartości B duże wartości współczynników stabilizacji (mało stabilny p.p.) kłady zasilania tranzystorów układ ze stałym prądem emitera B B B P.p. opisany jest równaniami: β B B β ( ) const B B β β β β lepsza stabilizacja p.p. (wartości współczynników stabilizacji mniejsze) 2

13 kłady zasilania tranzystorów układ ze sprzężeniem kolektorowym B B B ola sprzężenia w układzie: P.p. opisany jest równaniami: β ( B ) B( β )( B ) B ( β ) β B β B pełni rolę sprzężenia zwrotnego NS. Sprzężenie jest tym silniejsze im wartość B jest mniejsza. Stabilizacja p.p. zależy od co powoduje, że układ jest trudny w realizacji gdy zmaleje to zmaleje co pociąga za sobą wzrost wzrost powoduje wzrost B co pociąga za sobą wzrost B wzrost B powoduje wzrost co zwrotnie zwiększa wzrost zmniejsza stabilizując jego zmiany w rezultacie wzrost będzie mniejszy niż w układzie bez sprzężenia kłady zasilania tranzystorów układ potencjometryczny ze sprzężeniem emiterowym tw. Thevenina 2 B B B 2 2 BB 2 B B B B BB 3

14 kłady zasilania tranzystorów układ potencjometryczny ze sprzężeniem emiterowym B B B BB ola sprzężenia w układzie: β P.p. opisany jest równaniami: ( BB B ) B( β )( B ) B ( β ) β β β β B pełni rolę sprzężenia zwrotnego PS stabilizując. gdy zmaleje to zmaleje co pociąga za sobą wzrost B wzrost B powoduje wzrost B co zwrotnie zwiększy w rezultacie zmaleje mniej niż w układzie bez sprzężenia kłady zasilania tranzystorów Najlepsze własności stabilizacyjne ma układ z dwoma źródłami zasilania. Moc pobierana z dwóch źródeł jest z reguły mniejsza niż w przypadku układu z jednym źródłem. Wadą tych układów jest konieczność stosowania dwóch źródeł zasilania. obre efekty daje zastosowanie układu ze SZ (kolektorowym, emiterowym i z obydwoma na raz). Ze względów stabilizacyjnych układ ze stałym prądem bazy ma najgorsze właściwości. kład ze stałym prądem emitera charakteryzuje się najkorzystniejszymi właściwościami stabilizacyjnymi. 4

15 kłady zasilania tranzystorów układ z dwoma źródłami zasilania Tranzystor unipolarny GS S G S ( ) S G S stanowi sprzężenie podobnie jak w bipolarnym. S G GS Wadą tego układu jest konieczność stosowania dwóch źródeł zasilania. S G kłady zasilania tranzystorów układ z automatyczną polaryzacją bramki Tranzystor unipolarny GS S GS S S ( ) S G S 5

16 kłady zasilania tranzystorów układ potencjometryczny Tranzystor unipolarny GS 2 2 S G S S ( ) S 3 GS 2 S 6