Variant 1 Bipolyar tranzistorlarda yig‘ilgan kuchaytirgich kaskadlarini hisoblash. Ishdan maqsad

Variant 1
Bipolyar tranzistorlarda yig‘ilgan kuchaytirgich kaskadlarini hisoblash.
Ishdan maqsad – Bipolyar tranzistorlarda yig‘ilgan kuchaytirgich kaskadlarini o‘rganish, kuchaytirgich asosiy parametrlarini aniqlash va o‘zgarmas tok bo‘yicha shu parametrlarni hisoblash.
Uslubiy ko‘rsatmalar
Umumiy emitter ulanish sxemasi quyidagi sxemada keltirilgan va ular ikki xil ko‘rinishda

1-rasm.
Kam kuvvatli bipolyar tranzistorning strukturasi (a) va konstruksiyasi (b).
Baza karshiligini juda yukori kilib tayyorlanadi. Emitter va kollektor karshiliklari esa bazanikidan ancha past bo‘ladi. Bunda emitterning karshiligi kollektor karshiligidan bir necha barobar kam bo‘ladi.
Emitter baza o‘tkazishiga U_eb kuchlanish to‘g‘ri yo‘nalishda beriladi, shuning uchun kuchlanishning kichik kiymatida xam unda katta tok xosil bo‘ladi. Kollektor baza yo‘nalishiga U_kb kuchlanish teskari yo‘nalishda beriladi. Bu kuchlanish emitter va baza orasidagi kuchlanishdan bir necha barobar katta bo‘ladi. n-p-n tipidagi tranzistorlarning ishlashini ko‘rib chikamiz: kollektor va baza orasidagi musbat kuchlanish berilganda emitter toki I_e nolga teng bo‘lganda I_ko kollektorning o‘tkazishi tomonidan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar xarakatidan xosil bo‘lgan tok okadi. Xarorat oshganda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar soni ortadi va I_ko kollektor toki keskin oshib ketadi.
Emitterni manbadagi manfiy kismga ulaganda I_e emitter toki paydo bo‘ladi. Tashki kuchlanish emitter o‘tishiga to‘g‘ri yo‘nalishda berilganligi uchun elektronlar n-o‘tish tomonidan o‘tib bazaga keladi. Baza p –yarim o‘tkazgichdan tayyorlangan shuning uchun elektronlar u yerda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchi xisoblanadi.
Kuchaytirgichlarning muhim xarakteristikalari bo‘lib quyidagilar hisoblanadi: kuchaytirish koeffitsienti, o‘tkazish polosasi (oralig‘i) (bu parametrni kuchaytirgichning ishchi chastotalari oralig‘i ham deyiladi), kirish va chiqish qarshiliklari, chiqish quvvati, nochiziq buzilishlar koeffitsienti.
Kuchaytirish koeffitsienti kirish va chiqish signallarining o‘rnashgan qiymatlari nisbatiga tengdir. Kuchaytirilayotgan kattalikning turiga qarab quyidagi kuchaytirish koeffitsientlari mavjud:
- kuchlanish bo‘yicha K_U=ΔUchiq / ΔUkir ;
- tok bo‘yicha K_I=ΔIchiq / ΔIkir ;
- quvvat bo‘yicha K_P=ΔPchiq / ΔPkir, bu yerda Uchiq , Ukir , Ichiq ,1kir – kuchlanish va tokning amaldagi qiymatlari. Bir nechta kuchaytirgichlarni kaskad qilib ulaganimizda umumiy kuchaytirish koeffitsienti alohida olingan kuchaytirish koeffitsientlarining ko‘paytmasiga teng bo‘ladi:
Kum=K1· K2 ·…·Kn .
Kuchaytirgich o‘tkazish polosasi–bu ishchi chastotalarining shunday diapazoniki, bu oraliqda kuchaytirish koeffitsienti 0,707·Kmax qiymatdan pastga tushib ketmaydi.
Kuchaytirish koeffitsientining kuchaytirilayotgan signal chastotasiga bog‘liqligi kuchaytirgichning amplituda-chastota xarakteristikasi ( AChX) deb ataladi.
Kirish va chiqish qarshiliklari kuchaytirgich qurilmalarining muhim parametrlaridan biri hisoblanadi. Ularning qiymatlari kuchaytirgich qurilmasining kirish signali manbai bilan ham, chiqish yuklamasi bilan ham moslashuvlari talab etiladi.
Kuchaytirgichning chiqish quvvati – bu yuklama qarshiligida ajralib chiqadigan quvvatdir.
Kuchaytirgichda signallarning buzilishi ikki turda bo‘ladi – statik (nochiziq) buzilishlar, ular ishlatilayotgan yarim o‘tkazgich asboblar VAXlarining statik nochiziqliklari natijasida kelib chiqadi, ikkinchi buzilishlar – dinamik ( amplituda va faza) buzilishlar, kuchaytirilayotgan signal amplitudasi va fazasining chastotaga bog‘liqliklaridan kelib chiqadi.
Nochiziq buzilishlarni miqdoriy baholash uchun nochiziq buzilishlar ( garmonikalar) koeffitsienti Kn ishlatiladi.
Bipolyar tranzistorlarda yig‘ilgan sxemalarning ishchi rejimlari quyidagi tenglamalar sistemalari bilan ifodalansa bo‘ladi ( umumiy kollektor sxemasi uchun Rk=0): Umanba = Ik·Rk+ Uke + IeRe , Eb = IbRb + Ube+ IeRe . Bu yerda Eb i Rb- iste'mol manbasi va baza zanjiri ekvivalent qiymatlari : Eb = UmanR2/(R1 + R2) ; Rb = R1R2/(R1 + R2) .
Tenglamalar sistemasiga tranzistor aktiv rejimini ifodalaydigan tenglamalarni qo‘shish kerak:
Ie = Ik + Ib ,
Ik = βIb ,
Ube ≈ 0,7 V.
Oxirgi tenglama shuni ko‘rsatadiki, aktiv rejimda bazadagi kuchlanish sezilarli darajada o‘zgarmaydi ( kirish volt-amper xarakteristikasi keskin yuqoriga ko‘tarilib ketadi).
Kuchaytirgich kaskadlarining asosiy parametrlari quyidagilardir:
K_U = (Uchiq / Ukir) –kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsienti;
Rkir = (Ukir / Ikir) –kaskadning kirish qarshiligi;
Rchiq = (ΔUchiq / ΔIchiq) -kaskadning chiqish qarshiligi.
1 - rasmdagi UEli kaskad uchun bu parametrlarni yoki kichik signalli parametrlarni o‘rin bosuvchi sxemalar h-parametrlari orqali,yoki tranzistorning ma'lum ishchi toklari orqali aniqlash mumkin : KU = -(Ik/ϕ_T) ⋅Rk⋅ξchiq , Rkir = [β⋅ (ϕT/Ik)]║Rb , Rchiq = Rk .
Bu tenglamalarda ϕ_T - issiqlik potensiali bo‘lib, normal temperaturada 25 mV ga tengdir; ξchiq–chiqish kuchlanishining bo‘linish koeffitsienti: ξchiq = Rn/(Rk+ Rn) .
OKli sxema uchun (2- rasm) asosiy parametrlar kaskadning kichik signalli o‘rin bosuvchi sxemalari orqali hisoblanadi: K_U = β·Re/(1+β·Re) , Rkir = {[(ϕ_T/Ik) + Re] ·β}║Rb , Rchiq = Re║(ϕ_T/Ik) .
Yuqorida keltirilgan tenglamalarning qulayligi shundaki, tranzistorning β kuchaytirish koeffitsientidan boshqa ma'lumotnomalar spravochniklardan olinmasa ham bo‘ladi.
Tranzistorning kichik signalli parametrlari uning Ik ishchi toki orqali aniqlanadi.