Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań

Transkrypt

1 Tranzystor bipolarny przykłady zastosowań Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 Wzmacniacz prądu zmiennego sprzężenie RC We wzmacniaczach małej wielkiej częstotliwości najczęściej stosuje się między stopniami sprzężenie za pomocą kondensatorów.

3 Wzmacniacz prądu zmiennego sprzężenie transformatorowe Rysunek przedstawia dwustopniowy wzmacniacz prądu zmiennego o sprzężeniu transformatorowym w układzie wspólnego emitera. Obciążeniem poszczególnych stopni są równoległe obwody rezonansowe. Tego typu układy są stosowane w wąskopasmowych wzmacniaczach wielkiej częstotliwości.

4 Wzmacniacz prądu zmiennego sprzężenie transformatorowe Rysunek przedstawia wzmacniacz prądu zmiennego o sprzężeniu transformatorowym w układzie wspólnej bazy. Tego typu układy są stosowane we wzmacniaczach bardzo wielkiej częstotliwości.

5 Wzmacniacz prądu zmiennego sprzężenie bezpośrednie Często buduje się wzmacniacze o bezpośrednim sprzężeniu między stopniami. Wymaga to starannego projektowania, gdyż punkty pracy poszczególnych stopni są od siebie zależne, ale daje dużo korzyści. Rysunek przedstawia praktyczną realizację dwójki wzmacniającej m.cz. wraz z podstawowymi parametrami odpowiadającymi poszczególnym wartościom opornika sprzężenia zwrotnego.

6 Wzmacniacz mocy małej częstotliwości klasa A Do sterowania obciążeniami o większej mocy (na przykład głośnikami) niezbędne są odpowiednie wzmacniacze. W początkach rozwoju techniki tranzystorowej stosowano układy podobne do lampowych, na przykład pracujący w klasie A układ z obciążeniem transformatorowym.

7 Wzmacniacz mocy małej częstotliwości o sprzężeniu transformatorowym Również z początkowego okresu rozwoju techniki tranzystorowej pochodzą układy przeciwsobnych wzmacniaczy mocy m.cz. z obciążeniem transformatorowym. Pracowały one zwykle w klasie B lub AB. Obecnie nadal stosuje się takie układy w zakresie wysokich częstotliwości

8 Wzmacniacz mocy małej częstotliwości o sprzężeniu transformatorowym

9 Wzmacniacz mocy małej częstotliwości na tranzystorach komplementarnych Zastosowanie tranzystorów komplementarnych PNP-NPN umożliwiło budowę przeciwsobnych wzmacniaczy mocy pracujących w klasie B lub AB.

10 Wzmacniacz mocy małej częstotliwości na tranzystorach komplementarnych

11 Wtórnik emiterowy o dużym oporze wejściowym By uzyskać duży opór wejściowy stosuje się wtórniki emiterowe. Problemem staje się wtedy bocznikująca rezystancja elementów polaryzacji bazy. Można ją wyeliminować stosując odpowiednie sprzężenie zwrotne (tak zwany układ bootstrap ).

12 Wzmacniacz selektywny z układem RC w sprzężeniu zwrotnym W oparciu o elementy RC w torach sygnału i sprzężenia zwrotnego można kształtować częstotliwościową charakterystykę przenoszenia wzmacniacza. Rysunek przedstawia wzmacniacz selektywny i jego charakterystykę przenoszenia.

13 Generator wielkiej częstotliwości By z wzmacniacza uzyskać generator należy zastosować dodatnie sprzężenie zwrotne. Rysunek przedstawia jeden z licznych wariantów generatorów z układem LC w obwodzie obciążenia i sprzężenia zwrotnego (układ Colpittsa).

14 Generator małej częstotliwości W generatorach małej częstotliwości zwykle wykorzystuje się sprzężenie zwrotne o charakterystyce ukształtowanej przez elementy RC.

15 Generator stabilizowany rezonatorem kwarcowym Gdy zależy nam na dużej stabilności częstotliwości przebiegu wytwarzanego przez generator wysokiej częstotliwości stosuje się rezonatory kwarcowe zamiast (albo obok) obwodów rezonansowych LC.

16 Źródło prądowe Jeszcze jeden układ źródła prądowego zrealizowany na tranzystorach.

17 Wzmacniacze prądu stałego Najprostszy wzmacniacz prądu stałego to pojedynczy tranzystor. Niestety, w praktyce rzadko wystarcza.

18 Wzmacniacze prądu stałego wzmacniacz różnicowy Układem najczęściej stosowanym do wzmacniania napięć (i prądów) stałych jest układ wzmacniacza różnicowego.

19 Wzmacniacze prądu stałego układ praktyczny Tego typu wzmacniacze są obecnie budowane jako układy scalone - wzmacniacze operacyjne. Realizacje na elementach dyskretnych należą do rzadkości.

20 Łączenie tranzystorów układ Darlingtona By uzyskać duże wzmocnienie prądowe można połączyć dwa tranzystory tak, by prąd kolektora pierwszego z nich był prądem bazy drugiego. Wzmocnienie prądowe takiego układu jest równe iloczynowi wzmocnień poszczególnych tranzystorów.

21 Łączenie tranzystorów Równoległe połączenie tranzystorów umożliwia zbudowanie układu o większym dopuszczalnym prądzie kolektora. W emiterach tranzystorów należy stosować oporniki wyrównawcze. Zastosowanie dzielnika napięcia w bazie i szeregowego połączenia tranzystorów umożliwia uzyskanie układu o większym dopuszczalnym napięciu.

22 Odbiornik radiowy rozważmy na przykład radio tranzystorowe...

23 Odbiornik radiowy bloki funkcjonalne Wszystkie bloki funkcjonalne odbiornika radiowego da się oczywiście zrealizować w oparciu o elementy półprzewodnikowe.

24 Odbiornik radiowy bloki funkcjonalne Układ wejściowy FM radioodbiornika. Ten składa się z wzmacniacza w.cz. pracującego w układzie wspólnej bazy oraz generatora-mieszacza, również w układzie WB.

25 Odbiornik radiowy bloki funkcjonalne Przykładowy wzmacniacz częstotliwości pośredniej AM/FM oraz heterodyna (generator-mieszacz) AM.

26 Odbiornik radiowy bloki funkcjonalne Detektor AM i układ demodulacji FM.

27 Odbiornik radiowy bloki funkcjonalne Wzmacniacz małej częstotliwości.

28 Układy zasilające parametryczny stabilizator równoległy Stabilizatory, w których element regulacyjny włączony jest równolegle z obciążeniem.

29 Układy zasilające wtórnikowy stabilizator szeregowy Stabilizatory, w których element regulacyjny włączony jest szeregowo z obciążeniem.

30 Układy zasilające Stabilizator szeregowy ze sprzężeniem zwrotnym (o działaniu ciągłym) Stabilizatory, w których element regulacyjny włączony jest szeregowo z obciążeniem, a sterowany jest przez wzmacniacz błędu porównujący napięcie wyjściowe z napięciem odniesienia.

31 Układy zasilające Stabilizator szeregowy najprostsza realizacja praktyczna Stabilizatory, w których element regulacyjny włączony jest szeregowo z obciążeniem, a sterowany jest przez wzmacniacz błędu porównujący napięcie wyjściowe z napięciem odniesienia.

32 Układy zasilające Stabilizator szeregowy realizacja praktyczna z układem Darlingtona i wzmacniaczem błędu na tranzystorze. Stabilizatory, w których element regulacyjny włączony jest szeregowo z obciążeniem, a sterowany jest przez wzmacniacz błędu porównujący napięcie wyjściowe z napięciem odniesienia. Często realizowany jako układ scalony (z lepszym niż ten wzmacniaczem i zabezpieczeniami)

33 Przerzutniki przerzutnik bistabilny Może znajdować się w jednym z dwóch stanów: przewodzi T1 albo przewodzi T2. Przerzucić układ z jednego stanu do drugiego można przykładając impuls do bazy nasyconego tranzystora impuls dodatni.

34 Przerzutniki przerzutnik monostabilny W stanie stabilnym tranzystor T1 jest zatkany, natomiast T2 jest nasycony. Dodatni impuls przyłożony do bazy T2 spowoduje, że układ na pewien czas przejdzie w stan odwrotny.

35 Przerzutniki przerzutnik astabilny Przerzutnik astabilny nie ma stanu równowagi trwałej i przechodzi cyklicznie od jednego stanu do drugiego generując na kolektorach przebiegi zbliżone go prostokątnych.

36 Przerzutniki przerzutnik Schmitta Jest to odmiana przerzutnika bistabilnego, którego stan zależy od napięcia na wejściu, charakteryzująca się histerezą.

37 Bibliografia Witold J. Stepowicz, Elementy półprzewodnikowe i układy scalone, Wydawnictwo PG, Gdańsk Michał Polowczyk, Eugeniusz Klugmann, Przyrządy półprzewodnikowe, Wydawnictwo PG, Gdańsk Ben G. Streetman, Przyrządy półprzewodnikowe. Podstawy fizyczne..., WNT Dodatkowe źródła ilustracji wykorzystanych w prezentacji: labs.com/