Universitat Politècnica de Catalunya Departament d Enginyeria Electrònica. El TRANSISTOR BJT. Autor: Lluís Ferrer

Transcripción

1 Universitat Politècnica de atalunya Departament d nginyeria lectrònica l TRANSISTOR JT Autor: Índex l Transistor ideal aracterística d entrada i sortida. Models del transistor ideal l transistor en continua. l transistor com a interruptor.. squema equivalent per petita senyal Màxima amplificació sense distorsió. imitacions del transistor. 2 1

2 Símbol I I I I Símbol NPN I PNP I AS OTOR MISOR. V TNSIÓ AS-MISOR V TNSIÓ OTOR-MISOR A PARTIR D ARA S DONARAN S ARATRISTIQUS D TRANSISTOR NPN 3 aracterística ideal d entrada: I f(v ) I aracterística d entrada Vɣ s pot observar que és com un díode. n el transistor real la tensió colector-emisor també afecta al corrent de base. V 4 2

3 aracterística ideal de sortida: I f(v, I ) aracterística de sortida I ZONA SATURAIÓ 0,2 V ZONA ATIVA ZONA D TA I60,6 ma I50,5 ma I40,4 ma I30,3 ma I2 0,2 ma I10,1mA s pot observar que hi han 3 zones de treball: Zona Activa: Ic no depèn de Vce, depèn de Ib. Actua com amplificador. Zona de tall: Ib0, Ic0. Actua com interruptor obert. Zona de saturació: Vce <0,2V 0V. Actua com interruptor tancat. V 5 squemes equivalents del transistor squemes equivalents Ib Vɣ β Ib 0,6V 0,8V ZONA ATIVA ZONA D TA ZONA SATURAIÓ ondició: Ib>0 i Vce>0,2V β Guany de corrent ondició: Vbe< V ɣ ondició: 1. Ib > Ic /β 2. Ib>0, Ic>0 6 3

4 ircuit bàsic ircuit bàsic amb transistor Malla d entrada V R I I R Malla de sortida V quacions del circuit: a malla d entrada controla I i aquesta controla I. Si el transistor està en la zona activa I I β, per tant el corrent en l altaveu depèn de I, i aquesta depèn de V. Kirchoff Malla de sortida Vcc I R + V quaciórecta decàrrega V - V I R Kirchoff Malla d'entrada V I R + V // V 0,6 0,7V V - V I R quacions del transistor Sempre I I + I z.de tall V < Vγ I I 0 z.activa I I β Imax V - 0,2 z.de saturació I > ;I max β R 7 I I min per saturació Vcc/R RTA D ÀRRGA Recta de càrrega Ic Q 0,2 V Q Vce Q ontrolant la I del transistor controlem la zona en que treballarà. I > 0 i I < I min està en la zona activa i I β I. I 0 Transistor tallat I 0. I > I mínima transistor en saturació; I I màxim. I Q Vcc V 8 4

5 Problema exemple en continua Problema de transistors en continua: Trobar I Q i V Q. Dades: Rc 1K, Re100Ω, R19K, R21K, Vcc 20V, β100 Malla desortida : Vcc I R + V + I R I I + I I + β I I (β +1) 20 I β 1+ V + I (β +1) 0,1 20 V + I (β + 0,1 β + 0,1) V 20 - I (1,1 β + 0,1) ,1 I Malla d'entrada : V I 0,9 + V + I R 2 I 0,9 + 0,6 + I (β +1) 0,1 2-0,6 I 0,1272mA 0,9 +10,1 Preguntes: s veritat que està en la zona activa?. l punt de treball és òptim?. Repetir el problema amb R1R210k. PUNT D TRA VQ 20-0, ,1 5,99V IQ IQ β 0, ,7mA 9 Problema exemple en continua Problema de transistors en commutació: Trobar R màxima perquè quan Vi5V el transistor saturi. He min βmin 50, Vbe 0,8V Trobar Icmaxima. Vcc I R + V // saturacio V 0,2V Vcc - 0,2 5-0,2 I max 4,8mA Rc 1 Trobar Iminima per estar en saturacio. Icmax 4,8 Imin 0,096mA Hfemin 50 Trobar Rmaxima Vi I R + V Vi - 0,8 5-0,8 Imim > 0,096mA R R 4,2 R < R < 43,75kΩ 0,096 Preguntes: Trobar quan val I i I si R10k. Si R100 k quin és el valor mínim de Rc perquè el transistor saturi? Quan val I i I si Vi0V?. 10 5

6 l transistor com a interruptor Portes lògiques. Trobar Vo V dels dos circuits, tenim en compte que V1 i V2 poden valer 0 i 5 V: Vɣ de tots els díodes 0,6V. HF min dels transistors 100. Del primer circuit quin és el valor mínim de V1 o V2 perquè el transistor estigui saturat. 11 Famílies de Portes lògiques. l transistor com a interruptor AND, D NAND, DT NAND, TT NOR, RT Transistor Multi emisor 12 6

7 ircuit bàsic amplificador Hi ha 2 fonts de tensió: Vcc: Tensió d alimentació. s continua. Vi: Tensió a amplificar. s alterna. Per resoldre l apliquem superposició, primer estudiem la continua amb la qual es fixa el punt de treball, i desprès s estudia l alterna per trobar els guanys de tensió i de corrent. Normalment per resoldre l els condensadors en continua es consideren un circuit obert i en alterna un curt circuit. 13 ircuits equivalents per la continua i l alterna IRUIT D ONTINUA IRUIT D ATRNA 14 7

8 squema equivalent del transistor per petita senyal. VT β VT rπ IQ IQ VT 0,026V 15 aracterístiques d un amplificador. Ii Vi AMPIFIADOR Impedància d entrada Vi / Ii Impedància de sortida Vo / Io Guany de corrent Io / Ii Guany de tensió Vo / Vi Guany de potencia Vo Io / Vi Ii Io Vo 16 8

9 onfiguracions del transistor I I V Ic V Ic V V AS OMU V I MISOR OMU OTOR OMU V I 17 Problema exemple: Trobar Ri, Ro, Gi i Gv del següent circuit Dades: Rs 0.1k, R1 R10k, R2Rc 1k, r π 0,9k, β

10 squema equivalent en alterna. AU D A RSISTNIA D' NTRADA V Ib rπ Ii (R rπ ) R rπ Ri Ii Ii Ii (R + rπ ) R + rπ R1 R2 R Resistència de la base R1+ R2 R Ib Ii R + rπ AU D GUNAY D TNSIO -β V R' VO rπ -β R' Ri GV Vi Ri + Rs r (Ri + Rs) V π Ri R R R A rπ R' // Ri R + R R + r -β V R' Vo -β Ib R' r V Ib r π Ri V Vi Vi V Ri + Rs A π π Ri + Rs Ri 19 àlcul dels paràmetres AU D GUANY D ORRNT Rc - Ib β I R + R β Rc R A Gi - Ii R A + rπ (R + R ) (R A + rπ) Ib R Rc I - Ib β R + R R Ib Ii R + rπ A A Resum V R rπ Ri Ii R + r A R A + rπ Ii Ib R AU D A RSISTNIA D' NTRADA π AU D A RSISTNIA DSORTIDA V Ro TH IN Rc R R' R + R A AU D A RSISTNIA DSORTIDA V Ro I I N Gi TH N Rc R - Ib β R + R - Ib β - Ib β I β Rc R A - Ii (R + R ) (R + rπ) Rc R R' R + R AU D GUNAY D TNSIO VO -β R' Ri GV Vi r (Ri + Rs) π AU D GUANY D ORRNT A 20 10

11 Màxima amplificació sense distorsió Màxima amplificació sense distorsió: Variacions sobre el punt de treball I SAT I TA I Vcc / R Ic Q V SAT Vce Q Q RTA D ÀRRGA I Q V TA l ideal és que Q estigui centrat, així el màxim increment de tensió per la dreta i l esquerra serà el mateix. n cas de que Q no estigui centrat el màxim increment de tensió estarà fixat per l increment més petit. Vcc V 21 Màxima amplificació sense distorsió Màxima amplificació sense distorsió: Recta de carga en continua diferent de recta de carga en alterna. I SAT I TA I Vcc / R Ic Q Recta de carga en c.a. Vce V Q SAT Q I Q V TA a recta de càrrega en alterna passa pel punt de treball però te un pendent diferent 1/ (Rc R). ΔV ΔV SAT TA V Q ΔI // ΔI TA TA Ro I I Q Q R R // Ro R + R Ro // ΔI SAT ΔV Ro SAT V Ro Q Recta de carga en c.c Vcc 22 V 11

12 imitacions del transistor imitacions del transistor Intensitat de col lector màxima. Vce màxima. Potència màxima I V I I MAX Potencia màxima V MAX V 23 12