วิธีการให้น้ำหนักทรานซิสเตอร์

การให้น้ำหนักในวงจรทรานซิสเตอร์จะกระทำโดยใช้สองแหล่ง DC V _BBและ V CCประหยัดในการลดแหล่งจ่าย DC ให้เหลือเพียงแหล่งจ่ายเดียวแทนที่จะเป็นสองแหล่งซึ่งทำให้วงจรง่าย

วิธีการให้น้ำหนักทรานซิสเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปคือ

วิธีตัวต้านทานฐาน
ตัวสะสมถึงอคติฐาน
การให้น้ำหนักกับตัวต้านทานป้อนกลับของนักสะสม
อคติตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

วิธีการทั้งหมดนี้มีหลักการพื้นฐานเดียวกันในการได้รับค่าที่ต้องการของ I _Bและ I _Cจาก V _CCในสภาวะสัญญาณศูนย์

วิธีตัวต้านทานฐาน

ในวิธีนี้ตัวต้านทาน R _{B ที่}มีความต้านทานสูงจะเชื่อมต่อกับฐานตามชื่อ ที่จำเป็นต้องใช้สัญญาณศูนย์ฐานปัจจุบันที่ให้บริการโดย V _CCซึ่งไหลผ่าน R Bทางแยกตัวปล่อยฐานจะเอนเอียงไปข้างหน้าเนื่องจากฐานเป็นบวกเมื่อเทียบกับตัวปล่อย

ค่าที่ต้องการของกระแสฐานสัญญาณศูนย์และด้วยเหตุนี้กระแสของตัวเก็บรวบรวม (เนื่องจาก I _C = βI _B ) สามารถทำให้ไหลได้โดยการเลือกค่าที่เหมาะสมของตัวต้านทานพื้นฐาน RB ดังนั้นค่าของ R _Bคือการเป็นที่รู้จัก รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าวิธีการตัวต้านทานพื้นฐานของวงจรการให้น้ำหนักเป็นอย่างไร

ให้ I _Cเป็นตัวรวบรวมสัญญาณศูนย์ที่ต้องการในปัจจุบัน ดังนั้น,

$$ I_B = \ frac {I_C} {\ beta} $$

เมื่อพิจารณาจากวงจรปิดจาก V _CCฐานตัวปล่อยและพื้นดินในขณะที่ใช้กฎแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff เราจะได้

$$ V_ {CC} = I_B R_B + V_ {BE} $$

หรือ

$$ I_B R_B = V_ {CC} - V_ {BE} $$

ดังนั้น

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE}} {I_B} $$

เนื่องจาก V _BEโดยทั่วไปมีขนาดค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับ V _CCจึงสามารถละเลยอดีตได้โดยมีข้อผิดพลาดเล็กน้อย จากนั้น

$$ R_B = \ frac {V_ {CC}} {I_B} $$

เราทราบว่า V _CCเป็นปริมาณที่ทราบคงที่และ I _Bถูกเลือกด้วยค่าที่เหมาะสม เนื่องจาก R _Bสามารถพบได้โดยตรงจึงเรียกวิธีนี้ว่าfixed bias method.

ปัจจัยด้านเสถียรภาพ

$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$

ในวิธีการให้น้ำหนักแบบไบแอสคงที่ I _Bไม่ขึ้นกับ I _Cดังนั้น

$$ \ frac {d I_B} {d I_C} = 0 $$

การแทนที่ค่าข้างต้นในสมการก่อนหน้า

ปัจจัยความเสถียร $ S = \ beta + 1 $

ดังนั้นปัจจัยความมั่นคงในอคติคงที่ (β + 1) ซึ่งหมายความว่าฉัน_Cเปลี่ยนแปลง (β + 1) เท่าเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในฉันCO

ข้อดี

วงจรเป็นเรื่องง่าย
ต้องใช้ตัวต้านทาน R _Eตัวเดียวเท่านั้น
เงื่อนไขการให้น้ำหนักตั้งค่าได้ง่าย
ไม่มีผลต่อการโหลดเนื่องจากไม่มีตัวต้านทานอยู่ที่จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐาน

ข้อเสีย

ความเสถียรไม่ดีเนื่องจากไม่สามารถหยุดการพัฒนาความร้อนได้
ปัจจัยด้านความมั่นคงสูงมาก ดังนั้นจึงมีโอกาสสูงที่จะระบายความร้อนออกไป

ดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้วิธีนี้

ตัวสะสมถึงอคติฐาน

วงจรตัวเก็บรวบรวมถึงไบแอสฐานจะเหมือนกับวงจรไบอัสฐานยกเว้นว่าตัวต้านทานฐาน R _Bจะถูกส่งกลับไปยังตัวสะสมแทนที่จะเป็นแหล่งจ่ายV _CCดังแสดงในรูปด้านล่าง

วงจรนี้ช่วยในการปรับปรุงเสถียรภาพอย่างมาก ถ้าค่าของ I _Cเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าทั่ว R _{L จะ}เพิ่มขึ้นและด้วยเหตุนี้ V _{CE จึง}เพิ่มขึ้นด้วย นี้จะช่วยลดฐานฉันปัจจุบันBการกระทำนี้ช่วยชดเชยการเพิ่มขึ้นเดิมได้บ้าง

ค่าที่ต้องการของ R _{B ที่}จำเป็นในการให้กระแสตัวรวบรวมสัญญาณศูนย์ I _Cสามารถคำนวณได้ดังนี้

แรงดันตกคร่อม R _Lจะเป็น

$$ R_L = (I_C + I_B) R_L \ Cong I_C R_L $$

จากรูป

$$ I_C R_L + I_B R_B + V_ {BE} = V_ {CC} $$

หรือ

$$ I_B R_B = V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L $$

ดังนั้น

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L} {I_B} $$

หรือ

$$ R_B = \ frac {(V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L) \ beta} {I_C} $$

เราใช้ KVL

$$ (I_B + I_C) R_L + I_B R_B + V_ {BE} = V_ {CC} $$

หรือ

$$ I_B (R_L + R_B) + I_C R_L + V_ {BE} = V_ {CC} $$

ดังนั้น

$$ I_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L} {R_L + R_B} $$

เนื่องจาก V _BEแทบจะไม่ขึ้นอยู่กับกระแสของนักสะสมเราจึงได้รับ

$$ \ frac {d I_B} {d I_C} = - \ frac {R_L} {R_L + R_B} $$

เรารู้ว่า

$$ S = \ frac {1 + \ beta} {1 - \ beta (d I_B / d I_C)} $$

ดังนั้น

$$ S = \ frac {1 + \ beta} {1 + \ beta \ left (\ frac {R_L} {R_L + R_B} \ right)} $$

ค่านี้มีค่าน้อยกว่า (1 + β) ซึ่งได้รับสำหรับวงจรไบอัสคงที่ ดังนั้นจึงมีการปรับปรุงความเสถียร

วงจรนี้ให้ข้อเสนอแนะเชิงลบซึ่งจะช่วยลดอัตราขยายของเครื่องขยายเสียง ดังนั้นความเสถียรที่เพิ่มขึ้นของวงจรสะสมถึงไบแอสฐานจึงได้รับในราคาของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

การให้น้ำหนักด้วยตัวต้านทานคำติชมของนักสะสม

ในวิธีนี้ตัวต้านทานพื้นฐาน R _Bมีปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับฐานและอีกด้านหนึ่งไปยังตัวเก็บรวบรวมตามชื่อของมัน ในวงจรนี้สัญญาณศูนย์ฐานปัจจุบันถูกกำหนดโดย V _CBแต่ไม่ได้โดย V CC

เป็นที่ชัดเจนว่า V _CBไปข้างหน้าอคติทางแยกฐานอีซีแอลและด้วยเหตุนี้ในปัจจุบันฐานฉัน_Bไหลผ่าน R Bสิ่งนี้ทำให้กระแสตัวเก็บสัญญาณเป็นศูนย์ไหลในวงจร รูปด้านล่างแสดงการให้น้ำหนักด้วยวงจรตัวต้านทานป้อนกลับตัวรวบรวม

ค่าที่ต้องการของ R _{B ที่}ต้องการเพื่อให้กระแสสัญญาณเป็นศูนย์ I _Cสามารถกำหนดได้ดังนี้

$$ V_ {CC} = I_C R_C + I_B R_B + V_ {BE} $$

หรือ

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_C} {I_B} $$

$$ = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - \ beta I_B R_C} {I_B} $$

ตั้งแต่ $ I_C = \ beta I_B $

หรืออีกทางหนึ่ง

$$ V_ {CE} = V_ {BE} + V_ {CB} $$

หรือ

$$ V_ {CB} = V_ {CE} - V_ {BE} $$

ตั้งแต่

$$ R_B = \ frac {V_ {CB}} {I_B} = \ frac {V_ {CE} - V_ {BE}} {I_B} $$

ที่ไหน

$$ I_B = \ frac {I_C} {\ beta} $$

ในทางคณิตศาสตร์

ปัจจัยความเสถียร $ S <(\ beta + 1) $

ดังนั้นวิธีนี้จึงให้เสถียรภาพทางความร้อนได้ดีกว่าไบแอสคงที่

ค่า Q-point สำหรับวงจรแสดงเป็น

$$ I_C = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE}} {R_B / \ beta + R_C} $$

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$

ข้อดี

วงจรนั้นเรียบง่ายเนื่องจากต้องการตัวต้านทานเพียงตัวเดียว
วงจรนี้ให้ความเสถียรสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่น้อยลง

ข้อเสีย

วงจรไม่มีเสถียรภาพที่ดี
วงจรให้ข้อมูลป้อนกลับเชิงลบ

วิธีไบแอสแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ในบรรดาวิธีการทั้งหมดในการให้น้ำหนักและการทำให้เสถียรไฟล์ voltage divider bias methodเป็นสิ่งที่โดดเด่นที่สุด ที่นี่ใช้ตัวต้านทานสองตัว R ₁และ R ₂ซึ่งเชื่อมต่อกับ V _CCและให้น้ำหนัก ตัวต้านทาน R _{E ที่}ใช้ในตัวปล่อยให้ความเสถียร

หารชื่อแรงดันไฟฟ้าที่มาจากการแบ่งแรงดันที่เกิดขึ้นจาก R ₁และ R 2แรงดันตกคร่อม R ₂ไปข้างหน้าจะทำให้จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐานมีอคติ สิ่งนี้ทำให้เกิดกระแสฐานและด้วยเหตุนี้การไหลของกระแสสะสมในเงื่อนไขสัญญาณศูนย์ รูปด้านล่างแสดงวงจรของวิธีไบอัสตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

สมมติว่าในปัจจุบันที่ไหลผ่านความต้านทาน R ₁คือผม1เนื่องจากกระแสฐาน I _Bมีขนาดเล็กมากดังนั้นจึงสามารถสันนิษฐานได้ด้วยความแม่นยำที่สมเหตุสมผลว่ากระแสที่ไหลผ่าน R ₂จึงเป็น I ₁ด้วย

ตอนนี้ให้เราลองหานิพจน์สำหรับกระแสของตัวสะสมและแรงดันของตัวสะสม

นักสะสมปัจจุบัน I _C.

จากวงจรจะเห็นว่า

$$ I_1 = \ frac {V_ {CC}} {R_1 + R_2} $$

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าข้ามความต้านทาน R ₂คือ

$$ V_2 = \ left (\ frac {V_ {CC}} {R_1 + R_2} \ right) R_2 $$

ใช้กฎแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff กับวงจรฐาน

$$ V_2 = V_ {BE} + V_E $$

$$ V_2 = V_ {BE} + I_E R_E $$

$$ I_E = \ frac {V_2 - V_ {BE}} {R_E} $$

ตั้งแต่ผม_E ≈ฉัน_C ,

$$ I_C = \ frac {V_2 - V_ {BE}} {R_E} $$

จากนิพจน์ข้างต้นจะเห็นว่า I _Cไม่ได้ขึ้นอยู่กับβ V _BEมีขนาดเล็กมากที่ I _Cไม่ได้รับผลกระทบจาก V _BEเลย ดังนั้น I _Cในวงจรนี้จึงแทบจะไม่ขึ้นกับพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์และด้วยเหตุนี้จึงได้เสถียรภาพที่ดี

Collector-Emitter Voltage, V _CE

ใช้กฎแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff กับด้านตัวสะสม

$$ V_ {CC} = I_C R_C + V_ {CE} + I_E R_E $$

ตั้งแต่ฉัน_E ≅ฉัน_C

$$ = I_C R_C + V_ {CE} + I_C R_E $$

$$ = I_C (R_C + R_E) + V_ {CE} $$

ดังนั้น,

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C (R_C + R_E) $$

R _Eให้เสถียรภาพที่ยอดเยี่ยมในวงจรนี้

$$ V_2 = V_ {BE} + I_C R_E $$

สมมติว่ามีอุณหภูมิสูงขึ้นกระแสของตัวสะสม I _{C จะ}ลดลงซึ่งทำให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม R _Eเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันตกคร่อม R ₂คือ V ₂ซึ่งไม่ขึ้นกับ I _Cค่าของ V _{BE จะ}ลดลง ค่าที่ลดลงของ I _Bมีแนวโน้มที่จะทำให้ I _Cกลับคืนสู่ค่าเดิม