tranzisoare de comutatie
DESCRIPTION
Saturarea la TBTRANSCRIPT
-
1
Lucrarea Nr. 3 Tranzistorul bipolar n regim de comutaie. Aplicaii.
Scopul lucrrii
- Studiul condiiilor de saturaie pentru TB; - Studiul aplicaiilor cu TB n regim de comutaie; 1. Condiia de saturaie Se consider circuitul urmtor:
Figura 1. Circuitul pentru studiul regimului de saturaie.
C
CECCC
B
BEBB R
VVIR
VEI == ;
Dac PSF-ul se gsete n S (la limita dintre RAN i saturaie), rezult c:
C
CEsatCCCsat
B
BEsBincBsat R
VVIR
VEI == ;_
-
2
ntre IBsat_inc i ICsat, datorit faptului c suntem la limita n RAN, avem:
( ) mcataimincBsat
Csat
II
= log_min_
Dac VCC i RC sunt fixate (impuse de un curent maxim permis prin TB, notat ICM), obinem relaia necesar ntre RB i EB pentru saturarea TB ( punctul de funcionare trebuie s se regaseasc la stnga punctului S din Fig. 1):
Cm
CEsatCC
m
CsatincBsat
B
BEBB R
VVIIR
VEI
==
= _
sau Cm
CEsatCC
B
BEB
RVV
RVE
.
Aceast relaie, dac CCB VE = i CEsatCC VV >> ( ][7.06.0];[5.0 VVVV BECEsat < ), conduce la una mult mai simpl ntre rezistoare:
CmB RR
NOTA Pentru tranzistoatele bipolare tip BC107/171/177/251, ICM=100[mA] iar m50. n apropierea saturaiei (dinspre RAN) scade. 2. Formator de semnal dreptunghiular din semnal sinusoidal
Figura 2.
Generatorul furnizeaz ( ) tVtv gmg sin= , cu ][6 VVgm . n acest aplicaie RB trebuie proiectat astfel ncat s limiteze curentul IB n alternana pozitiv a lui vg(t). Tranzistoarele bipolare BC107 au IBmax6[mA] i VBEinv=5[V]. Rolul diodei de comutaie 1N4148 este acela de a se deschide n alterana negativ, limitnd astfel tensiunea invers baza-emitor a TB (la doar 0.6[V]).
-
3
][9.0][6
][6.0][6
max
=
KmA
VVI
VVR
B
BEgmB
Rezistorul RC fixeaz valoarea dorita pentru ICsat la VCC fixat la 5[V]. Alegnd ICsat20[mA], rezult:
][220][20
][5.0][5
=
mAVV
IVVR
Csat
CEsatCCC
Studiu experimental - Se realizeaz circuitul cu valorile proiectate; - Se oscilografiaz simultan vI i vO. Se rein graficele acestor forme de und la
valori ale frecvenei generatorului de 1[KHz], 1[MHz] i 10[MHz]. 3. Accelerarea comutaiei tranzistorului bipolar Se utilizeaz schema:
Figura 3.
Formatorul din figura de mai sus are RC2=10K pentru tranzistorul Q2, deci un curent de saturaie relativ mic. Se va observa influena condensatorului de accelerare Ca. Tensiunea (dreptunghiular) de la iesirea primului etaj formator, asigur saturarea puternic a lui Q2 deoarece:
][1050
][500
][5.0][10
][5
22_
2
22
uAuAII
mAKV
RVVI
m
CsatincBsat
C
CEsatCCCsat
==
=
=
,
iar atunci cnd Q1 este blocat, curentul de baz al lui Q2 va fi:
2_21
22 ][10][400 incBsat
BC
BECCB IuAuARR
VVI =>>+
=
-
4
Studiu experimental - Se pstreaz, ca i la aplicaia anterioar, Vgm=6[V]; - Se determin frecvena maxim de funcionare corect ( vo(t) nc de form
dreptunghiular) (a) far Ca; (b) cu Ca=10pF; (c) cu Ca=20pF; (d) cu Ca=100pF; 4. Astabil cu tranzistoare bipolare (generator de semnal dreptunghiular) Se va utiliza schema urmtoare:
Figura 4. CBA cu TB
Fr C1,C2 n circuit, proiectarea trebuie s asigure n cele mai dezavantajoase
cazuri (variaie cu temperatura, mpratierea ) Q1 i Q2 saturate, condiie satisfcut atunci cnd CmB RR . Presupunnd K nchis un timp suficient de lung astfel nct vC1, vC2 s se stabilizeze:
==
==saturatQblocatQ
VONK B1
22 )1(0
n aceasta situaie C1 se ncarc, cu polaritatea (+) armatura dreapta / (-) armatura
stnga, la valoarea CCBEsatCCC VVVV =1 iar C2 se descarc 012 = CEsatC VV . Presupunem c la t=0 K se deschide => Q2 se satureaz ntr-un timp tON. n
virtutea teoremei comutaiei, vC1 nu se modific brusc ( ( ) ( ) CCCC Vvv += 00 11 ) i, deoarece C1 are pe armatura dreapt VCEsat2 0, va aplica -VCC n baza lui Q1,
blocndu-l.
==
saturatQblocatQ
2
1)2( . Cu Q1 blocat, C2 se ncarc la VCC. Cnd C1 se va fi
terminat de descrcat, Q1 se satureaz => C2 l va bloca pe Q2. De aici strile i vor succede n timp una alteia.
Perioada semnalelor generate va fi: ( )122121 2ln BB RCRCttT +=+=
-
5
Studiu experimental - Se vor urmri formele de und ale tensiunilor de colector i baz pentru
C=1[nF]/10[nF]/100[nF] ; se vor face corelaii cu procesele descrise mai sus; - Explicai de ce frontul pozitiv al tensiunilor de colector nu este abrupt; - Explicai de ce un scurtcircuit colector-emitor blocheaz oscilaiile pe cnd un
scurtcircuit baz-emitor le amorseaz; Tema 3 1. Pentru circuitul din Figura 2, n care TB este de tipul BC107 iar D 1N4148,
proiectai valorile RB, RC, VCC astfel nct circuitul s realizeze conversia de la semnalul vI(t)=0+12sin2103t la un semnal de ieire de form dreptunghiular, cu VH=9[V] i VL0[V], n condiiile unei puteri medii absorbite de la sursa de alimentare de 135[mW] i fr a pune n pericol integritatea jonciunii emitoare.
2. Pentru circuitul din Figura 4, n care TB sunt de tipul BC107 iar C1=C2=10[pF],
proiectai valorile RBi, RCi, VCC astfel nct circuitul sa genereze un semnal dreptunghiular, de frecven 7[KHz] i avnd VH=5[V] i VL0[V], n condiiile unei puteri medii absorbite de la sursa de alimentare de 60[mW].