Ключевой режим работы

Схема с общим эмиттером

Схемы включения транзисторов

В зависимости от того, какой из трех выводов является общим для входной и выходной цепи, различают три основные схемы включения транзисторов: схема с общим эмиттером, схема с общим коллектором, схема с общей базой.

Схема с общим эмиттером используется наиболее часто. Схема представлена на рис. 23. Взаимосвязь токов и напряжений в транзисторе устанавливают входные и выходные характеристики. Входные и выходные характеристики представлены соответственно на рис. 24, 25. Входная характеристика повторяет уже знакомую нам вольт-амперную характеристику

Промышленностью выпускаются резисторы, номиналы сопротивлений которых нормализованы и соответствуют одному из шести рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Например, ряд Е6: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8. Для него R=N*10^К, где N-член числового ряда; к=1, 2, 3,… Т.о. R=1кОм; 1,5кОм; 2,2кОм; 3,3кОм; 4,7кОм; 6,8кОм; 10кОм и т.д. Ряд допускаемых отклонений сопротивлений также нормализован 0,001…30%. На резисторе может быть указан тип, мощность, номинал сопротивления, допуск отклонения от номинала. Например, МЛТ-2-2,2кОм±10% (здесь 2 означает мощность2Вт). Мощность определяет максимальную мощность, которую может рассеивать данный резистор без чрезмерного повышения температуры. О мощности резистора можно судить по его габаритным размерам, для чего нужен определенный опыт. На резисторах номинал сопротивления может быть указан в кодированном виде цифрами и буквами (15R, 3к3, М30) или в виде цветовой кодировки цветными полосами. Тип резистора определяет также его предельное рабочее напряжение и температурный коэффициент сопротивления – относительное изменение сопротивления при его нагреве на 1^ОС.

Проволочные резисторы применяются, когда требуется высокая стабильность или большая рассеиваемая мощность, которую не обеспечивают резисторы других типов. Проволочные резисторы могут рассеивать мощность до 100Вт, однако сопротивление их обычно ограничено величиной 50кОм.

Резисторы выбираются исходя из требуемого значения сопротивления и мощности, с учетом функционального назначения и условий эксплуатации. Требуемая мощность резистора:

Р=(1/T)òuidt < Pном.

Существуют, так называемые, терморезисторы, у которых сопротивление зависит от температуры определенным образом. Изготавливаются из металла с линейной зависимостью сопротивления от температуры (медь) или из полупроводника (сопротивление существенно нелинейно), применяются для измерения температуры.

Варисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от величины приложенного напряжения; при увеличении приложенного напряжения до определенной величины сопротивление варистора резко падает. Пример надписи на варисторе: CH2-1-1000B±10% (CH-обозначение варистора, 2-определяет материал варистора, 1-мощность 1Вт). Применяются для ограничения напряжения на каком-либо элементе схемы, для чего варистор включается параллельно этому элементу.

Условные обозначения резисторов:

• постоянный резистор

R

• регулировочный

6.7.9. Коэффициент усиления составного транзистора

Составным транзистором называется 2 транзистора, соединенные по схеме:

Iк1= b1×Iб1;

Iк2=b2×Iб2;

Iб2=Iэ1=(1+b1)×Iб1;

Iк=Iк1+Iк2.

Из этих уравнений:

Iк=[b1+(1+b1)×b2]×Iб1»b1×b2×Iб1.

Компоненты устройств промышленной электроники

Основными компонентами устройств промышленной электроники являются резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы.

Резисторы

Резисторы по назначению делятся:

1. Резисторы общего назначения

Имеют номинальные величины сопротивления от 1Ом до 10МОм.

1. Резисторы специального назначения
• Высокоомные от 10Мом до сотен Том, Uном=100…400В.
• Высоковольтные от 1МОм до 10⁵ МОм, Uном до десятков кВ.
• Высокочастотные, имеющие малые паразитные индуктивности и емкости.
• Прецизионные с малым разбросом номинального сопротивления (0,001%…1%).

Все резисторы делятся на постоянные и переменные. Переменные – регулируемые и подстроечные. Переменные резисторы выпускают с линейной, логарифмической и обратнологарифмической зависимостью сопротивления от угла поворота движка.

В зависимости от используемого материала различают:

• проволочные (из Нихрома или Манганина);
• непроволочные (из пленки углерода, оксида металлов, полупроводника);
• металло-фольговые (из фольги, нанесенной на непроводящее основание).

диода. При изображении выходной характеристики необходимо помнить, что коллекторный переход работает в режиме диода, включенного в обратном направлении. Поэтому выходная характеристика – это обратная ветвь вольт-амперной характеристики диода, перенесенная в первый квадрант. Выходных характеристик целое семейство, т.к. они изображаются для разных значений токов базы. При I_б=0 через транзистор протекает тепловой ток I_к0 обратно смещенного коллекторного перехода.

Коэффициент усиления входного тока базы схемы с общим эмиттером h_21Э=I_к/I_б. Схема обеспечивает также усиление по напряжению и по мощности. Cхема применяется как усилительная и как ключевая.

Он применяется как каскад промежуточного усиления, каскад сигнализации, как схема питания электромагнитного реле. Такой каскад является основой интегральных логических элементов.

Свойства транзистора как усилителя тока описываются уравнением: I_к=h_21Э×I_б, где h_21Э>10. Из этого уравнения видно, что регулируя сравнительно небольшой ток базы, можно управлять значительным током нагрузки, расположенной в коллекторе транзистора. Максимальный ток коллектора, который можно получить в схеме с коллекторной нагрузкой, равен:

I_{к max}≈Uпит/R_к.

Максимальному току коллектора соответствует максимальный ток базы I_{б max}. Дальнейшее увеличение тока базы не приведет к увеличению тока коллектора, т.к. транзистор полностью открыт, падение напряжения на нем близко к нулю и он не определяет ток коллектора. Принято говорить, что он находится в состоянии насыщения. Это состояние характеризуется коэффициентом насыщения. Коэффициент насыщения характеризует превышение реального базового тока над требуемым. Он равен отношению I_б/I_{б max}. Его величина всегда больше единицы. Чем сильнее будет насыщен транзистор, тем меньше будет напряжение коллектор–эмиттер и тем меньше будут тепловые потери в транзисторе. Однако чрезмерное насыщение чревато большой неприятностью – в таком состоянии база транзистора накапливает большое количество неосновных носителей, которые задерживают выключение транзистора, когда прекращается ток базы. При выключении транзистора в цепь базы подается отрицательное напряжение, в результате чего ток базы меняет свое направление и становится равным I_{б выкл}. Пока происходит рассасывание неосновных носителей в базе, токи коллектора и базы не меняют своего значения, а транзистор находится в открытом состоянии. Это время называется временем рассасывания t_рас. После окончания процесса рассасывания происходит спад отрицательного тока базы и спад протекавшего

Чувствительность фототранзисторов обычно в сто раз выше, чем у фотодиода. Базовый вывод у фототранзистора часто не используется. Изображение фототранзистора на электрических схемах показано на рис.144б.

Светодиоды – это полупроводниковые диоды на основе фосфида галлия и арсенида галлия, которые излучают свет при протекании прямого тока. Обычно прямой ток составляет 5…80 млА и для ограничения его последовательно с диодом включают резистор. Имеются светодиоды с красным, зеленым, желтым и довольно слабым синим свечением. Срок службы светодиодов практически не ограничен. Изображение светодиода на электрических схемах показано на рис.144в. Для индикации цифр на цифровых дисплеях применяют светодиодные индикаторы. Наиболее распространены семисегментные индикаторы.

Оптроны – это приборы, содержащие в одном корпусе оптоизлучатель и фотоприемник, оптически связанные друг с другом. В качестве оптоизлучателя используются светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне излучения. В качестве фотоприемников используются фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Т.к. между приемником и излучателем существует только оптическая связь, это позволяет передавать сигналы при разности потенциалов между приемником и излучателем до нескольких кВ. При этом практически полностью исключаются паразитные емкостные и индуктивные связи в канале передачи информации, поэтому оптический канал связи обладает высокой помехоустойчивостью и надежностью. Обозначения различных оптопар (оптронов) показано на рис.145

является RS - триггер, у которого одна обратная связь с выхода на вход заменена конденсаторной обратной связью. Величина сопротивления резисторов R»300 Ом. Резисторы R обеспечивают лучшую возбуждаемость генератора и стабильность работы. Триггер имеет управляющий вход. В режиме генерации на вход управления должна быть подана 1, при 0 - генерация запрещена.

Форма выходных импульсов и диаграммы напряжений в различных точках схемы приведены на рис. 141. Период работы T=t₁+t₂=f(C).

Дата добавления: 2014-01-06