Skocz do zawartości

Kurs elektroniki – #7a – tranzystory bipolarne w praktyce


Pomocna odpowiedź

Tak jak napisałem, bramka ma pojemność, więc żeby włączyć lub wyłączyć tranzystor MOSFET musisz ją odpowiednio naładować lub rozładować.

Link to post
Share on other sites
Hmm ja bym powiedział, że coś jest nie tak z Uce. Tranzystor powinien być w stanie nasycenia i wg datasheeta (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC556B-D.PDF) przy prądzie bazy prawie -1mA i kolektora -5mA powinieneś mieć napięcie Uce=-0.1V.

Jesteś pewien, że zmierzyłeś to napięcie (tzn. Uce) poprawnie?

Ha! Miałeś rację @Lukaszm! 🙂

Krótka wersja: odwrotnie podłączyłem do układu tranzystor - kolektor i emiter zamienione były miejscami (kolektor podłączony do Vcc a emiter przez rezystor i diodę do masy). Wystarczyło wpiąć odwrotnie tranzystor do układu i wartości pomiarów wyszły następujące:

Uce = ~38 mV

Ube = 0.73V

Ic = 6.45 mA

Ib = 0.84 mA

tak więc chyba trochę lepsze niż poprzednio 😉

Długa wersja:

Na początku zaznaczę tylko, że jestem zupełnie zielony w sprawach elektroniki. Co nie powinno dziwić. W końcu dlatego uczę się tego kursu 😉

Składając układ z przykładu na początku tej lekcji zasugerowałem się rysunkiem:

Odczytałem z niego, że jak patrzę z góry na tranzystor, to żeby nóżka kolektora była jakby pierwsza od góry, to muszę tranzystor obrócić tak, by płaska część obudowy była po lewej stronie. Pokrywa się to z pionową linią na symbolu tranzystora na tym rysunku i na schemacie, który jest poniżej tego rysunku w kursie.

Idąc dalej tym tokiem: jak zobaczyłem rysunek "KLUCZ NPN/KLUCZ PNP" (zaraz nad treścią zadania 7.1), to pomyślałem, że tranzystor PNP ma zamienione kolejnością nóżki i mam go wetknąć do układu tak, żeby płaska strona obudowy odpowiadała znowu pionowej kresce na symbolu tranzystora. W końcu symbole tranzystora na obu panelach wyglądają tak samo, tylko mają zamienione miejscami emiter i kolektor 😃

Jak się okazało kolejność nóżek w tranzystorze jest zawsze taka sama! Zaś pionowa kreska symbolu tranzystora nie jest skorelowana z płaską częścią obudowy...

😳

Link to post
Share on other sites
tak, żeby płaska strona obudowy odpowiadała znowu pionowej kresce na symbolu diody. W końcu symbole diody na obu panelach wyglądają tak samo, tylko mają zamienione miejscami emiter i kolektor. Jak się okazało kolejność nóżek w tranzystorze jest zawsze taka sama! Zaś pionowa kreska symbolu diody nie jest skorelowana z płaską częścią obudowy...

O którym symbolu diody piszesz 🙂?

Link to post
Share on other sites

Witam. Nie rozumiem pewnej rzeczy. W artykule pojawia się: "Emiter służy do tego, aby emitować (stąd nazwa) nośniki ładunku elektrycznego wgłąb struktury tranzystora. Tutaj są to elektrony (które mają ładunek ujemny).", a dalej "w tranzystorach npn (jak ten, omówiony wcześniej) z emitera wylatują elektrony, a do bazy przykładamy napięcie dodatnie względem niego.". Są to dwa sprzeczne zdania. Jak należy to rozumieć?

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites

Kubaluk252, witam na forum!

Faktycznie brzmi to dwuznacznie, dziękuję za zgłoszenie - poprawimy przy najbliższej okazji, aby było to łatwiejsze w zrozumieniu 😉

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites

Witam,
Na wstępie serdeczne dzięki za kurs, bo odrodził we mnie chęć do nauki i eksperymentów 😉

Zrobiłem sobie układ jak na schemacie:

3 rezystory szeregowe regulują prąd bazy.

W trakcie testów otrzymałem dla podłączonej tylko jednej odnogi LED(LED1) napięcia w [V]:

IMG_5b0038cc7919f7028.png

dla obu Ic podskoczyło do 45mA, a jak jeszcze dołączyłem 3 diodę (w ten sam sposób) to do 52mA.

Czyli chyba wszystko jest w porządku, małym prądem włączam elementy z zapotrzebowaniem na duży prąd (diody 'brały' po jakieś 12,5mA i brzęczyk 20mA).

Wiersze 1 i 2 to stan nasycenia, czyli tranzystor przepuszcza taki prąd jaki układ potrzebuje, ponieważ ciągle jestem poniżej jego współczynnika wzmocnienia, tak?

Wiersz 4 pasowałby mi do stanu aktywnego tranzystora wzmocnienie (18,5/0,16) 116 wg. dokumentacji hfe=160, ale teraz jak mierzę ponownie to mam czasami wiersz 3 czyli wyższe Uce i piszczący buzzer, tak jak bym był na jakiejś granicznej wartości i raz prąd buzzera był wystarczający a raz nie? Co dla mnie zaskakujące i nie jasne, przy układzie z dwoma diodami Ic z wiersza 3 wynosi 29mA i buzzer piszczy - a przecież jestem powyżej wzmocnienia i przy Ib=0,16mA nie powinien przepuścić więcej niż teoretyczne Ic=25,6mA?

Mam nadzieję, że powyższe nie za bardzo mija się z prawdą, bo z tego wynikają moje poniższe rozterki 😉

Jako, że jestem na początku drogi to pierwsze moje pytania brzmią 'po co?'.

Rozumiem, że tak zabezpieczam układ sterowania - jak 3,3V potraktuję jako np. GPIO z Raspberry PI to chronię je przed uszkodzeniem. W kursie odnośnie tranzystora jako przełącznik napisano "(..)Powyższa animacja ilustruje 90% przykładów, w których będziesz wykorzystywał tranzystor jako początkujący.(...)" ale czy jest to lepsze rozwiązanie niż na bazie jakiegoś przekaźnika czy tylko alternatywne?

Z tego co zaobserwowałem to zmiana Ib jakoś się nie przenosiła na Ic. Prąd kolektora ustalony był w przypadku diody, rezystorem który go ustawiał na 12,5mA i zmiana prądu bazy jakoś nie maiła na niego wpływu. Z drugiej strony z tego co doczytałem (albo właśnie nie doczytałem) nie można przy pomocy tranzystora stabilizować prądu kolektora, czyli wartość Ic jaką mam to mam, nie mogę oznaczyć prądu Ib takiego, aby mi zawsze dawał konkretny prąd Ic. Chyba, że coś pomieszałem :/

Istnieje jeszcze sprawa działania tranzystora jako negacja, ale z tego co wiem to tylko dotyczy napięcia, więc zastosowanie dla mnie na dzień dzisiejszy też nie jest za bardzo jasne.

Przepraszam, za chaos w tym co pisze i dużo rzeczy na raz, ale cały czas mam przed oczami tranzystor i sterownik/kontroler i przy mojej obecnej wiedzy to ciężko mi coś wymyślić co można by z nim zrobić :/ W każdym przypadku rozwiązanie go wykorzystujące wydaje się bardziej skomplikowane.

Link to post
Share on other sites

Yzzuf, witam na forum!

Na początku odpowiem na część Twoich pytań, aby trochę uporządkować całość:

Czyli chyba wszystko jest w porządku, małym prądem włączam elementy z zapotrzebowaniem na duży prąd (diody 'brały' po jakieś 12,5mA i brzęczyk 20mA).[...]Jako, że jestem na początku drogi to pierwsze moje pytania brzmią 'po co?'.

Dokładnie tak, małym prądem bazy możesz sterować znacznie bardziej prądożerne elementy podłączone do kolektora. Zarówno Raspberry Pi jak i Arduino (oraz inne układy cyfrowe) nie są przystosowane do pracy z dużymi prądami. W przypadku Arduino zaleca się, aby maksymalny prąd pobierany z wyjścia był w granicy ~25 mA. W związku z tym nie mógłbyś podłączyć bezpośrednio diod i buzzera, które wymagają >30mA). Oczywiście tutaj pobór prądu był nadal mały, ale często trzeba sterować znacznie większym prądem (np. kilka amperów do zasilania silników) - wtedy tranzystory to już konieczność na 1000% 🙂

ale czy jest to lepsze rozwiązanie niż na bazie jakiegoś przekaźnika czy tylko alternatywne?

Sterowanie przez tranzystor jest znacznie lepsze z kilku powodów. Po pierwsze, stosunkowo duże obciążenie sterowane jest bardzo małym prądem. Po drugie, dzięki tranzystorom możesz bardzo szybko włączać i wyłączać dany układ. Przydaje się to przy sterowaniu przez PWM. Przy przekaźnikach nie byłoby to możliwe. Dodatkowo przekaźniki są większe, droższe, wydają dźwięki przy przełączaniu i mają ograniczoną żywotność styków. Tutaj tranzystory wygrywają pod każdym względem 🙂

Z tego co zaobserwowałem to zmiana Ib jakoś się nie przenosiła na Ic. Prąd kolektora ustalony był w przypadku diody, rezystorem który go ustawiał na 12,5mA i zmiana prądu bazy jakoś nie maiła na niego wpływu.

Gdy układ ustawisz w taki sposób, że do dioda sterowana jest maksymalnym prądem, który dopuszcza dany rezystor to zmieniając prąd bazy nie "zmusisz" nagle układu do tego, aby "pakował" w diodę większy prąd. Aby popłynął większy prąd musiałbyś nagle zwiększyć napięcie zasilania układu, zmienić opór rezystora lub zmienić napięcie przewodzenia diody. Prąd bazy nie ma aż takich magicznych umiejętności 😉

Artykuły, które mogą Ci dodatkowo pomóc:

- Jak dobrać rezystor do diody? Różne metody zasilania LED!

- Kurs elektroniki II – #6 – sterowanie sygnałem PWM

Link to post
Share on other sites
Sterowanie przez tranzystor jest znacznie lepsze z kilku powodów. Po pierwsze, stosunkowo duże obciążenie sterowane jest bardzo małym prądem. Po drugie, dzięki tranzystorom możesz bardzo szybko włączać i wyłączać dany układ

No właśnie też zacząłem dostrzegać, że szybkość działania oraz mimo wszystko pewna prostota wykonania układu, może powodować, iż rozwiązania oparte na tranzystorach są lepsze. Ja cały czas wyobrażałem sobie podłączenie układu opartego na tranzystorze/ku do takiego np. Simatica albo LOGO i nie do końca mi to pasowało. A tu należy spojrzeć na to z innego punktu - nie mieszać (jeszcze 🙂 ) elektroniki z automatyką (przemysłową) 😉

I kolejne zagadnienie związana z tranzystorami.

Zasada działania tranzystora PNP jest jakby odwrotna do PNP, aktywujemy go poprzez podanie zasilania na emiter. Dlatego też zastanawiam się nad poprawnością poniższego schematu.

Zdaję sobie sprawę, że zbudowanie takiego układu było by cenniejszą odpowiedzią na to pytanie, lecz niestety, ze względu na ograniczenia czasowe/sprzętowe, na razie mogę zajęć się tylko teorią. 🙁

Link to post
Share on other sites

Tak, to bedzie działać. Właśnie wymyśliłeś stanadardowy driver sterowania multipleksowanego. Budując jednak rzeczywisty układ musisz pamiętać o kilku sprawach:

1. Tranzystory bipolarne są sterowane prądem wpływającym do baz (abstrahując od jego kierunku) i wypływającym emiterem a przekładając to na napięcia (i opornik szeregowy w bazie) oznacza to, że napięcie jest odniesione jest do emitera tranzystora. W przypadku npn jest to naturalna sytuacja, bo zwykle wszystkie źródła sterowania w układzie (np. port procesora) "stoją" na potencjlae masy, tym samym na którym są "osadzone" emitery npn-ów. W przypadku pnp jest inaczej, bo jego sterowanie odbywa się tutaj wzgledem plusa zasilania, bo tam zaczepiłeś emitery tych tranzystorów. To oznacza, że aby wyłączyć te tranzystry musisz podać potencjał (liczony względem masy) równy napięciu zasilania emiterów a żeby włączyć, coś niższego, np. 0V. Warto o tym pamiętać, gdy procesor jest zasilany np. z 3V a cały driver chcesz popędzić z czegoś wyższego np. 5 czy 12V. Wtedy niezleżnie czy podasz 0V czy 3V i tak pnp będą właczone. Wprzypadku tego samego zasilania będzie OK.

2. Układ nie jest symetryczny. Zauważ, że każy npn włącza tylko jedną diodę na raz a każdy pnp może załączać aż trzy w przypadku gdy wszystkie "jego" npny włączysz jednocześnie. To oznacza, że prądy baz pnp powinny być przynajmniej 3 razy większe w stosunku do npn by klucze włączające wiersze matrycy "dały radę" i weszły w odpowiednio głebokie nasycenie. To zwykle oznacza też (dla dużych matryc), że pnp powinny być sporo mocniejsze bo szybko osągasz prądy maksymlane kolektorów. A to wszystko skutkuje przynajmniej innymi opornikami w bazach npn i pnp. Co więcej, za słabe tranzystory npn (lub ich sterowanie) będzie widać jako ogólne zmniejszenie jasności i mocniejsze grzanie tranzystorów bo każdy z nich albo załączy swoją jedną diodę dobrzelub słabiej, ale zawsze tak samo. W przypadku pnp, ich prąd może być dla danego wiersza zerowy, jedno-, dwu- lub trzydiodowy a to może zmienaić spadek napięcia Uce na słabym lub słabo sterowanym tranzystorze. Na wyświetlaczu widać to w postaci przykrego efektu przygasania wierszy w zależności od liczby włączonych w nim diodek. Dlatego sterowanie to powinno być policzone z dużym nadmiarem, by tranzystory nie miały problemu ze "sztywnym" wysterowaniem wszystkich diod w wierszu.

Oczywiście wszystko powyższe odnosi się także do sytuacji odwrotnej, gdy załączasz całe kolumny a w wierszach tylko pojedyncze diody. Wymaga to oczywiście zmiany polożenia oporników szeregowych diodek LED z kolektorów npn na kolekotry pnp. Dla wprawy narysuj taki układ 🙂

Link to post
Share on other sites
Tak, to bedzie działać. Właśnie wymyśliłeś stanadardowy driver sterowania multipleksowanego
ach jaka motywacja do dalszych działań 😃

chociaż:

Odnośnie pkt.1

Pomysł był taki, aby odseparować układ Rasbperry Pi od "strefy" zasilanej 5V. Ale z tego pkt. wynika, że podanie na GPIO sterujące bazę PNP 3,3V (True) nie spowoduje zablokowania tranzystora i będzie on przewodził, żeby go zablokować muszę podać na bazę +5V? Rozumiem, że 0V normalnie uruchomi emiter? Oczywiście wszystko przy wspólnej masie zasilania 5V i RPi.

Może coś takiego by pomogło:

oczywiście tutaj jest odwrotnie, stan niski na GPIO powinien aktywować tranzystor.

Hmmm. brak możliwości testów jest trochę uciążliwy. Teoria bez praktyki dla mnie to trochę takie strzelanie w ciemno 😃

Odnośnie pkt.2

Jeżeli moje powyższe założenia są słuszne to teraz spróbuję dobrać odpowiednie wartości elementów dla 2 wersji 😉 "wspólny" wiersz lub kolumna.

Link to post
Share on other sites

Powyższe nie zadziała. Na kolektorze npn będzie stale 5V a tranzystor spali się przy pierwszym włączeniu. Generalnie pomysł jest OK, zabrakło jednego rezystora.

Staraj się rysować schematy tak, by wejście było po lewej, wyjście po prawej, masa na dole a zasilania dodatnie na górze. To tak samo spawdzone reguły jak przy pisaniu: od lewej do prawej i od góry do dołu. Działa i pomaga, bo schematy czytasz tak samo.

Link to post
Share on other sites

No właśnie tego nie do końca rozumiem.

Skoro źródło napięcia może podać konkretne napięcie i max. prąd np. 5V i 500mA, a tranzystor przecież spokojnie to przyjmuje to dlaczego coś mu się ma stać? Czy może chodzi o to że tranzystor jako element aktywny ( chyba 😉 ) nie może być jedynym odbiornikiem ( i tu rola dla rezystora, który reguluje prąd w danym miejscu)?

Link to post
Share on other sites

Miło mi poinformować, że komentowany tutaj artykuł (będący częścią kursu podstaw elektroniki) został właśnie całkowicie przepisany, zaktualizowany i wzbogacony o nowe zdjęcia oraz ilustracje. Ewentualne uwagi, literówki lub błędy dotyczące nowej wersji proszę zgłaszać w wątku zbiorczym, w którym znaleźć można więcej informacji na ten temat: Aktualizacja kursu elektroniki, poziom I - pierwszy etap

Pozostałe zagadnienia dotyczące np. wykonywania ćwiczeń z tej części kursu można nadal publikować w tym temacie 😉

Link to post
Share on other sites

Mam pytanie czy na poniższym zdjęciu nie nastąpił błąd, że na pierwszej ilustracji po lewej jest pomiar prądu  kolektora który wynosi  7,33mA a na drugiej ilustracji pomiar prądu bazy który wynosi 0,86mA. Chodzi mi o odczyty na mierniku i opis pod ilustracją jakby było odwrotnie. Bo jakoś mi to rzuciło się w oczy.

Zadanie z tranzystorem typu PNP wykonane:

  • Napięcie kolektor-emiter: 33mV
  • Napięcie baza-emiter: 0,734V
  • Prąd kolektora: 6,53mA
  • Prąd bazy: 0,83mA

IMG_20190101_135320.thumb.jpg.321a26500b8d79df7a3231e6668d0a98.jpg

  • Pomogłeś! 1
Link to post
Share on other sites
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.