Kurs elektroniki – #7a – tranzystory bipolarne w praktyce

[kuban828]

Witam mam proble z dokładnym zrozumieniu sensu tranzystorów, przeczytałem cały artykuł i nie wiem co to znaczy że wzmacnia sygnał elektryczny. I nie wiem jaki jest sens stwosowania trazystorów

[Gieneq]

@kuban828 witam na forum

Przejrzyj komentarze na forum, już ktoś o to pytał. Tu przykładowo jest odpowiedź:

 

ale na pewno znajdziesz sporo dogłębnych objaśnień użytkownika marek1707.

 

 

[Leander]

Wróciłem jeszcze do tranzystorów. Taki układ (wzięty z książki):

1. Przełącznik na dole (przy rezystorze 1K) otwarty - sprawa jasna. Prąd płynie do bazy przez opornik 10K, dioda świeci.

2. Przełącznik zamknięty. Dlaczego dioda nie świeci/świeci słabo? Po przejściu przez 10K prąd ma "do wyboru" dwie ścieżki. Na jednej ma opór w postaci opornika 1K, a na drugiej... tranzystor? Czy powinienem to rozpatrywać jako tranzystor i diodę (i wtedy prąd "woli" popłynąć głównie przez 1K, a na bazie jest zbyt mały prąd)?

[Gieneq]

W przypadku 2 jest taka sytuacja:

10k i 1k tworzą dzielnik napięcia, w efekcie napięcie na bazie to 0,82V. Jest to więcej niż 0,7 UBE sat (napięcie progowe dla stanu nasycienia) więc zakładamy że tranzystor pracuje w obszarze nasycenia. Napięcie na diodzie to UBB - UBE czyli 0,82-0,7 = 0,12V. Jest to bardzo mało i nawet nie ma co sprawdzać prądu emitera. Możesz dać zamiast 1K coś innego i spróbować wyznaczyć napięcie na diodzie.

[Leander]

Odpowiedź rodząca pytanie :). Do tej pory rozumiałem to tak, że tranzystor nasycony = kolektor bierze wszystko ze źródła (czyli tranzystor nie jako wzmacniacz, a jako włącznik 0-1, w tym przypadku włączony). A gdyby dioda była przed kolektorem?

[dodane]

OK, przed kolektorem dioda świeci, a jeśli zamienię 10K na coś znacznie większego (56K), to po włączeniu dzielnika dioda gaśnie. Napięcie na bazie jest za małe (<0,2 V) do "włączenia" tranzystora.

Edytowano Kwiecień 23, 2021 przez Leander

[Gieneq]

Bo to nie taka do końca prosta sprawa   W ogóle trzeba tu wyklarować coś:

1. Do NPN lepiej nie dawaj obciążenia w emieter. Na zdjęciu 3 linia z prądem oczkowym JA możesz zauważyć, że napięcie na obciążeniu emitera jest niewygodne, bo pogłębia problem nasycenia tranzystora. Jeżeli z emitera wypływa prąd na rezystor, to tworzy się spadek napięcia. Dasz większe napięcie U_B, większy prąd I_B -> większy prąd I_C -> większy I_E -> większy spadek U_RE który przeszkadza.
2. Przy analizie pracy tranzystora nie dawaj diod, ich charakterystyka prądowo-napięciowa jest nieliniowa i bez wykresu z dokumentacji nic nie zdziałasz. Możesz traktować to jako pomoc (świeci = jest jakiś większy prąd) ale lepiej daj tam rezystor 470R i zmierz na nim napięcie - od razu będziesz miał prąd.

Teraz taka trochę nowość - typowy układ do testowania tranzystorów wygląda tak jak twój (tylko zamiast diody jest czwarty rezystor emitera).

Na początek wyznacz napięcie dzielnika U_R2 - wyszło 0,82V. Tranzystor jest w stanie nasycenia dla U_B > 0,7 V, ale w układzie wspólnego emitera (gdy emiter nie ma rezystora/diody na którym odkłada się napięcie). Ale idziemy dalej.

Twierdzenie Thevenina

Układ w takiej postaci jest trudny w analizie, bierzemy twierdzenie które pozwala zwinąć jeden z rezystorów dzielnika. Idea jest taka aby mieć nowe źródło zasilania, 1 rezystor i taki sam prąd.

1. wyznaczamy napięcie fragmentu obwodu po lewej stronie = wyjście dzielnika = 0,82 V,
2. zamykamy źródła napięcia i wyznaczamy opór zastępczy. R1 || R2 = 1*10(1+10) = 0,91 k.

Mamy teraz prostszy układ zastępczy z 2 oczkami prądowymi.

II prawo Kirchhoffa

W 3 linii masz zapisane napięcia w takim oczku i tu jest problem. Dioda świeci powyżej 1,2 V, prąd bazy będzie w jakiś mikro/mili amperach to można ten spadek pominąć, U_BE = 0,6 V żeby świeciło, no najlepiej 0,7 V do nasycenia (patrz dokumentacja tranzystora). Więc żeby mieć to wszystko to UB powinno być z 2 V, a ty masz 0,82 V. jakbyś sobie to zmierzył to U_BE wyjdzie z 0,3 V.

Sprawdziłem i dopiero przy 2,5V zaczęło coś się dziać i prąd I_C = 2,8 mA.

Jak to naprawić

Jak wyrzucisz LED z emitera i dasz tam zwarcie to sytuacja się poprawi. Wtedy nawet te U_B = 0,82 V bez problemu nasyci tranzystor. Prąd I_C = 6,6 mA, I_B = 0,1 mA. LED potrzebował z 1,8 V żeby świecić. I nawet możesz to do wzoru podstawić. Masz teraz takie oczko:

0,82 = I_B * 0,91 k + 0,7 V (teoretyczne)

I_B = 0,13 mA

Wyszło podobne, różne bo 0,7 V jest teoretyczne - zakładam że tranzystor jest nasycony, ale nie musi być.

Jeszcze pytanie jakie możesz sobie zadać to jakie jest wzmocnienie w takim układzie. IC / IB = 66. W dokumentacji jest minimum100 max 800, a tu taka bieda. Wynika to z faktu że prąd kolektora zależy od napięcia na kolektorze, jak masz jakieś obciążenie to tam jest spadek i na kolektorze nie masz 9 V. Jak ze swojego układu wyrzucisz też rezystor na kolektorze to tranzystor się nie spali, będziesz miał pełne możliwe wzmocnienie dla 9V i u mnie wyszedł prąd Ic = 45mA czyli wzmocnienie wyszło 450. Oczywiście dla innego napięcia U_C będzie inne.

Mam nadzieję, że to trochę wyjaśniło  W tranzystorach musisz brać pod uwagę wiele czynników jednocześnie, taki ich urok  

 

[Leander]

Uff... Muszę mieć chwilę, żeby to spokojnie przeanalizować. Dziękuję.

[BartekJ]

Witam,

czy prawidłowo mierzę prąd płynący przez bazę w tranzystorze PNP?

Wpiłąłem się szeregowo z rezystorem 10kΩ i  zmierzyłem 0.55mA.

 

Edytowano Kwiecień 25, 2021 przez BartekJ

[Gieneq]

@BartekJ tak jest dobrze.

[rw86]

Proszę o wyjaśnienie. Skoro wiadomo jakim prądem, o jakiej wartości należy potraktować bazę, to po co podaje się wartość wzmocnienia i max prąd kolektora skoro tak czy inaczej prąd bazy musi być większy żeby wprowadzić tranzystor w stan nasycenia. Inaczej, po co ta cała zabawa w obliczenie prądu bazy z bety skoro i tak interesuje nas żeby móc wysterować cały możliwy prąd przez kolektor

 

 

 

 

[Gieneq]

@rw86 jeżeli interesuje nas stan nasycenia to prąd bazy wyznaczamy żeby zorientować się np. z jakim rzędem wielkości mamy do czynienia. Możesz jednak zbudować układ do testu tranzystora w którym w pełni wykorzystasz tę wiedzę, jest to jednak dużo trudniejsze i wchodzi w temat elektroniki analogowej. Jeżeli do bazy tranzystora podasz sygnał zmienny np przez kondensator ceramiczny, bazę spolaryzujesz 2 rezystorami tak by ustalić tzw. punkt pracy - napięcie UBE +- amplituda sygnału wejściowego takie że w przedziale charakterystyka jest liniowa (jest linią prostą) czyli punkt pracy jest tu quasiliniowy (inaczej udaje że jest liniowy bo tak naprawdę tylko w wybranym miejscu charakterystyki jest liniowy).

Tu już są schody, sporo pojęć, a zaraz wchodzi matematyka  W układzie testowym do kolektora i emitera podłączasz rezystory aby obserwować spadki napięć. Zaraz jeszcze wjedzie sygnał wejściowy - zmienny, sinusoidalny z generatora. A wyjście... obserwujemy oscyloskopem, porównujemy z sygnałem wejściowym i sprawdzamy różnicę w amplitudzie, fazie sygnału. aj ajjj

Myślę że rozumiesz dlaczego temat w kursie jest spłaszczony  mam w planach napisać kiedyś coś na ten temat, kurs o tranzystorach w EDW zajmuje jedynie 18 rozdziałów  więc to temat rzeka. Jeżeli czujesz się na siłach to możesz przejrzeć ten wpis ze strony eleportal.

[DraveS]

Cześć poniekąd przypadkowo (z braku doświadczenia) wyszedł mi taki układ (załączony obrazek):

Czyli sterowanie diodą poprzez pwm ale w układzie ze wspólnym kolektorem. Wiem, że tak nie jest do końca poprawnie, jednak jest to część dużo większego układu i są inne powody dla którego chciałbym ten układ zostawić takim jak jest, ale np zmieniając tranzystor na coś innego. Albo inny tranzystor (ale nie pnp) albo jakiś większy układ z bramką logiczną np (też się nie znam ale słyszałem o czymś takim)

Stąd pytanie jakie konsekwencje w moim przypadku niesie obecny mój układ?
Co mogę zastosować zamiast obecnego tranzystora? (Jednak przy zachowaniu ceny poniżej 1zł za sztukę)

Układ (ledy) powinien wytrzymać obciążenie ok 500mA.

[Gieneq]

@DraveS musisz wziąć pod uwagę napięcie bazy. Choć tranzystory BJT steruje się prądem, to musi być spełniony warunek, że napięcie na bazie ma być około 0,7V. Jeżeli dasz coś w emiter to spowoduje to, że napięcie sygnału sterującego bazą będzie się inaczej rozkładało i zacznie mocno zależeć od prądu emitera, który tworzy spadek napięcia. Stąd może być ciężej w pełni otworzyć tranzystor.

20 godzin temu, DraveS napisał:

Co mogę zastosować zamiast obecnego tranzystora?

Jeżeli ten LED służy jako kontrolka to wyrzuć tranzystor. LEDy sygnalizujące w ogóle dobrze jest dać przez rezystorem ograniczającym prąd bazy - nic nie tracisz, a prąd i tak ograniczasz. Wtedy jeżeli linia biegnie dalej może to być bardzo oszczędne podejście.

Napisz coś więcej o tym układzie, jaki masz cel stosowania takiego połączenia.

[DraveS]

Tranzystor ma tu służyć do wysterowania jasności podświetlenia urządzenia na które składa się ok 30 ledów. 

Jaką zaletę ma rezystor za diodą?

Czy mogę w tym miejscu użyć MOSFETU z kanałem N?

Edytowano Listopad 8, 2021 przez DraveS

[pmochocki]

Jeśli dobrze rozumiem, to tu jest przykład z buzzerem zawierającym generator. 

Czy ktoś może mi wytłumaczyć czemu służy rezystor 100Ω ?