BJT-bias:alles wat u moet weten

Elektronische circuits met versterkingsmogelijkheden kunnen efficiënter werken als de BJT biasing ondergaat. Over het algemeen omvat dit proces het toepassen van een externe spanning op de klemmen die het apparaat in de gewenste toestand brengen. Veel circuitontwerpen hebben gewoonlijk weerstanden om de juiste ingangsstroom- en spanningsniveaus te verdelen. Variërende BJT-voorspanningstechnieken bieden specifieke kenmerken, terwijl andere thermische wegloop voorkomen. Dit maakt ze in feite zeer nuttig voor versterkingstoepassingen.

Dit artikel leidt u door de basisprincipes van BJT-bias en circuitimplementaties. Dus laten we eens kijken!

Wat is BJT-biasing?

Deze afbeelding toont een bipolaire junctietransistor.

Bron:Wikimedia Commons

Over het algemeen houdt transistorvoorspanning in dat een specifieke hoeveelheid spanning wordt toegepast op de basis- en emitterterminals van een BJT, waardoor de efficiëntie en prestaties worden verbeterd. In dit geval stelt het proces een transistor in staat om een ​​AC-ingangssignaal in een transistorcircuit te versterken. Dus het voorinstellen van de BJT zal de emitter-basisovergang in een voorwaarts gerichte toestand plaatsen. Ondertussen zal het basis-collectorkruispunt worden geconfigureerd naar een omgekeerde vooringenomen toestand. Het zal dus opereren in de actieve regio.

BJT-voorspanning is afhankelijk van weerstanden om het juiste spanningsniveau te verdelen.

Bron:Wikimedia Commons

Ook moet de collectorweerstand een classificatie hebben waardoor de collector-emitterspanning 0,5 V voor germaniumtransistoren en 1 V voor siliciumtransistoren kan overschrijden.

Bèta BJT

Afbeelding van het huidige stroomproces in een bipolaire junctietransistor.

Bron:Wikimedia Commons

Bèta (β) verwijst naar de algehele gevoeligheid van het apparaat tussen de basisstroom en het collectorversterkingsniveau. Het kan ook de winst van het apparaat identificeren. De basisstroom van een transistor wordt bijvoorbeeld met 100 versterkt als de β-waarde overeenkomt met die waarde. Natuurlijk wordt deze factor gegenereerd terwijl de bipolaire junctietransistor in de voorwaarts-actieve toestand werkt.

BJT-biasing-circuits

We hebben een paar voorbeelden van BJT-voorspanningscircuits opgenomen, handig voor versterkingsdoeleinden.

Fixed bias

Vast bias-schakelschema.

Zoals u in het schakelschema kunt zien, moet een basisweerstand (R_B ) maakt verbinding met de V_CC en basisterminal. In dit geval is er een spanningsval over R_B zorgt ervoor dat de basis-emitterovergang in een voorwaarts gerichte toestand wordt gezet. De volgende formule bepaalt de waarde van IB.

Beide V_CC en V_BE een vaste waarde hebben in het circuit van het vaste voorspanningstype. Ondertussen, R_B blijft constant. Als gevolg hiervan, I_B zal ook een continue waarde hebben, wat leidt tot een beperkt werkpunt. Dit voorspanningstype verschaft dus een slechte thermische stabiliteit vanwege zijn β+1 stabiliteitsfactor.

Dit komt door de onvoorspelbaarheid van de β-parameter van de transistor. Het kan ook sterk verschillen, vooral met een vergelijkbaar model en transistortype. De I_C zal ook veranderen wanneer de varieert. Daarom kan dit β-afhankelijke biastype veranderingen in het werkpunt ondergaan als gevolg van het transistorattribuut en temperatuurwijzigingen.

Over het algemeen vertrouwt het vaste basisvoorspanningscircuit op minimale componenten met een simplistisch ontwerp. Door de RB-waarde in de koers aan te passen, kunnen gebruikers het werkpunt van de actieve regio wijzigen. Bovendien is de bron niet belast omdat de basis-emitterovergang geen weerstanden heeft. Hierdoor heeft deze schakeling schakeltoepassingen.

De volgende vergelijkingen verwijzen naar de spanning en stroom voor dit circuit:

Collector-to-base bias

Het schakelschema vertegenwoordigt een collector-naar-basis bias-ontwerp.

In deze collector-naar-base bias-instelling voorzien twee weerstanden het actieve gebied van de transistor van DC-bias ondanks de waarde van β. Aangezien de DC-bias afkomstig is van de collectorspanning (V_C ), het zorgt voor een uitstekende stabiliteit.

In plaats van de voedingsspanningsrail (V_CC ), de basisvoorspanningsweerstand (R_B ) wordt aangesloten op de collector van de transistor (C). Een toename van de collectorstroom zal de collectorspanning doen afnemen. In feite vermindert de basisaandrijving, waardoor de collectorstroom afneemt. Dit zorgt ervoor dat het Q-punt van de transistor vast blijft. De voorspanningstechniek van de collectorterugkoppeling genereert dus negatieve terugkoppeling rond de transistor. Dat gebeurt omdat RB directe invoer van de uitvoer haalt en deze naar de invoerterminal distribueert.

Een spanningsval over de belastingsweerstand (R_L ) produceert de voorspanning. Dus het verhogen van de belastingsstroom zal resulteren in een aanzienlijke spanningsval over de belastingsweerstand. Ondertussen leidt dit tot een verlaagde collectorspanning. Daarna wordt de basisstroom (I_B ) zal vallen, I_C . terugzettend tot zijn oorspronkelijke waarde.

Het laten vallen van de collectorstroom produceert een omgekeerde reactie. In dat geval verwijst deze biasing-benadering naar self-biasing. Over het algemeen biedt dit ontwerp uitstekende toepassingen voor veel versterkerprojecten.

U kunt de circuitvergelijking voor collector-naar-base bias hieronder vinden:

Vaste bias met emitterweerstand

Vaste voorspanning met circuitschema emitterweerstand.

Het schakelschema toont een vast voorspanningsnetwerk dat is aangesloten op de emitter van de transistor met een externe weerstand (R_E ). De emitterstroom neemt toe als V_BE blijft constant als de temperatuur stijgt. Maar een verhoogde emitterstroom (I_E ) veroorzaakt een verhoging van de emitterspanning (V_E =I_E R_E ), wat leidt tot een spanningsvermindering over de basisweerstand (R_B ).

De onderstaande vergelijking bepaalt de spanning over de basisweerstand.

Ondertussen kunt u de basisstroom bepalen via de onderstaande formule:

Dit verlaagt de basisstroom, wat resulteert in een verminderde collectorstroom omdat IC overeenkomt met IB. De formule IC =α IE (α is gelijk aan 1) definieert de collector- en emitterstroom. Als gevolg hiervan gaat dit de toename van de temperatuur van de emitterstroom tegen, waardoor een stabiel werkpunt wordt gegarandeerd. Het vervangen van de transistor door een alternatief type kan de I_C . veranderen waarde. Door dezelfde techniek als hierboven te gebruiken, worden alle wijzigingen teniet gedaan en blijft een permanent werkpunt behouden. Daarom biedt dit biasing-netwerk verbeterde ondersteuning via het fixed-base bias-netwerk.

Over het algemeen gebruikt het circuit deze vergelijking:

Spanningsdeler bias of potentiaaldeler

Spanningsdeler schakelschema.

Zoals je kunt zien, twee externe weerstanden, R₁ en R₂ , integreren in dit circuit om een ​​spanningsdeler te creëren. Met deze opstelling kan spanning worden gegenereerd over R₂ om de emitterovergang van de transistor in een voorwaartse voorspanningstoestand te zetten. Over het algemeen loopt de stroom door R₂ zal tien keer hoger zijn dan de benodigde basisstroom.

In het algemeen betekent dit vooringenomen type dat variaties die optreden in V_BE en β heeft geen invloed op I_C, wat op zijn beurt zorgt voor maximale thermische stabiliteit. Een temperatuurstijging zorgt ervoor dat IC en IE een boost krijgen. Dit resulteert in een hogere emitterspanning, wat resulteert in een lagere basis-emitterspanning. Daarna leidt dit tot een afname van de basisstroom (I_B ), I_C . terugzetten naar zijn oorspronkelijke staat.

Ongeacht de verminderde versterkerversterking, heeft dit voorspanningscircuit populaire toepassingen vanwege de maximale stabiliteit.

De schakeling is gebaseerd op de onderstaande formule:

Emitter bias

Circuitdiagram dat een emitterbias-ontwerp toont.

Het circuit, zoals hierboven weergegeven, is afhankelijk van twee voedingsbronnen die bekend staan ​​als V_CC en V_EE opereren. Deze hebben overeenkomende maar tegengestelde polariteiten. V_EE zet de basis-emitterovergang in een voorwaarts gerichte toestand. Ondertussen, V_CC vormt het snijpunt van de collector-basis naar een omgekeerde voorspanningstoestand.

Bovendien, I_C kan vertrouwen op R_E>> R_B /β en V_EE>> V_BE in plaats van V_BE en . Hierdoor ontstaat een uitgebalanceerd werkpunt.

Samenvatting

Zoals u kunt zien, zorgt BJT-voorspanning ervoor dat de transistor correct werkt in een circuit, waardoor AC-signaalversterking wordt geboden. Het bereikt dit door weerstanden te selecteren die het werkpunt van de transistor beïnvloeden. Bovendien wordt de collectorovergang in een omgekeerde voorspanningstoestand gezet, terwijl de emitterbasis in een voorwaartse voorinsteltoestand wordt gezet. Het circuitontwerp hangt natuurlijk volledig af van de beoogde toepassing en wat u wilt bereiken.

Heeft u vragen over BJT biasing? Voel je vrij om contact met ons op te nemen!