Układy polaryzacji

tranzystora

Najczęściej stosowane układy polaryzacji

(ustalające punkt pracy

tranzystora)

z potencjometrycznym
zasilaniem B

z wymuszonym
I

C

ze sprzężeniem
C

z potencjometrycznym

zasilaniem B i

sprzężeniem E

OE

Prosta
obciążenia

Z ll prawa
Kirchhoffa:

R

C

jest dołączony szeregowo

do tr. i jest jego obciążeniem

napięcie zasilające

układ

równanie wyznaczające prostą

obciążenia

C

CC

C

CE

C

CE

C

C

CE

RC

CC

R

U

R

U

I

U

R

I

U

U

U

zatem

















Przy wyjaśnianiu, projektowaniu i
obliczaniu układów tranzystorowych
często korzysta się z wielu przybliżeń i
uproszczeń, bez których czynności te
byłyby bardzo niepotrzebnie
utrudnione. Sens tych uproszczeń
dobrze wyjaśnia

prosta obciążenia,

wrysowana w ch-ki wyjściowe tr.

Ilustruje ona dobór punktu pracy tranzystora
(

U

CE

,

I

C

)

y = -ax + b

OE

Do wyznaczenia prostej wystarczy rozpatrzyć 2 warunki graniczne:

1. 2.

C

CC

C

CE

C

R

U

R

U

I







CC

CE

C

CC

C

CE

C

U

U

R

U

R

U

0

0

I











C

CC

C

C

CC

C

C

CE

R

U

I

R

U

R

0

I

0

U











pkt. A pkt.
B

OE

pkt.
nasycenia

pkt.
odcięcia

R

C

Zad. 1

Mamy układ polaryzacji tranzystora z wymuszonym prądem bazy - rys.
Obliczyć wartości prądów I

B

i I

C

oraz napięcia U

CE

. Przyjąć, że napięcie na

złączu B-E spolaryzowanym przewodząco wynosi 0,7V, U

CC

=10V a β=80.

Dane:
U

BE

= 0,7V

U

CC

= 10V

β = 80
R

C

= 500 Ω

R

B

= 50 kΩ

Obliczyć:
I

B

= ?

I

C

= ?

U

CE

= ?

OE

Obliczenie I

B

Obliczenie I

C

A

186

k

V

V

50

7

,

0

10

I

R

U

U

I

zatem

U

U

U

ale

R

U

I

B

B

BE

CC

B

BE

CC

RB

B

RB

B































oczko we: U

CC

- U

RB

- U

BE

= 0

 

mA

88

,

14

A

186

80

I

I

I

C

B

C















Obliczenie U

CE





V

56

,

2

)

mA

(

V

500

88

,

14

10

U

R

I

U

U

U

U

CE

C

C

CC

RC

CC

CE

























oczko
wy

Zad. 2

Mamy układ polaryzacji tranzystora z wymuszonym prądem bazy - rys.
Dobrać R

B

i R

C

tak, aby punkt pracy był równy P(10V, 2mA), przy czym U

CC

=

20V, U

BE

= 0,7 V a β=100.

Dane:
U

BE

= 0,7V

U

CC

= 20V

β = 100
P(U

CE

, I

C

) = P(10,2)

czyli

U

CE

= 10V

I

C

= 2mA

Obliczyć
R

B

= ?

R

C

= ?

U

C

> U

B

>U

E

I

E

> I

C

> I

B

OE

Obliczenie R

B

 





V

3

,

19

V

V

7

,

0

20

U

U

U

A

20

A

100

10

2

I

I

oraz

k

965

A

V

V

10

2

)

7

,

0

20

(

100

R

I

)

U

U

(

I

U

U

R

zatem

I

I

U

U

U

ale

I

U

R

BE

CC

RB

3

C

B

3

B

C

BE

CC

C

BE

CC

B

C

B

BE

CC

RB

B

RB

B



































 





































oczko we: U

CC

- U

RB

- U

BE

= 0

Obliczenie R

C











 



















k

5

A

V

V

10

2

10

20

R

I

U

U

R

zatem

U

U

U

ale

I

U

R

3

C

C

CE

CC

C

CE

CC

RC

C

RC

C

oczko wy: U

CC

- U

RC

- U

BE

=

0

Jak będzie w tym
zadaniu?

Zad. 3

Dla układu polaryzacji tranzystora ze sprzężeniem kolektorowym obliczyć
wartości rezystancji R

B

i R

C

jeżeli punkt pracy tranzystora wynosi P (U

CE

=4,4V; I

C

=9,2mA). Pozostałe dane są następujące: U

CC

= 9V, U

BE

= 0,7 V,

β=115.

Dane:
U

BE

= 0,7V

U

CC

= 9V

β = 115
P(U

CE

, I

C

) = P(4,4 ;

9,2)

czyli

U

CE

= 4,4V

I

C

= 9,2mA

Obliczyć
R

B

= ?

R

C

= ?

U

C

> U

B

>U

E

I

E

> I

C

> I

B

OE

Obliczenie R

C











 













































k

5

,

0

A

V

V

)

115

1

1

(

10

2

,

9

4

,

4

9

R

)

1

1

(

I

U

U

R

)

1

1

(

I

I

I

I

I

I

U

U

U

I

U

R

3

C

C

CE

CC

C

C

C

C

B

C

RC

CE

CC

RC

RC

RC

C

)

1

(

do

)

3

,

2

(

ale

oczko
wy

… (1)

… (2)

… (3)

Obliczenie R

B

















































C

BE

C

C

C

CC

B

C

B

B

BE

C

B

C

CC

B

BE

C

B

C

CC

RB

BE

RC

CC

RB

B

RB

B

I

U

R

)

I

I

(

U

R

I

I

I

U

R

)

I

I

(

U

R

U

R

)

I

I

(

U

U

U

U

U

U

I

U

R

zatem

ale

)

4

(

do

)

5

(

gdzie

… (4)

… (5)

oczko wy



















































































50

25

,

46

A

V

A

V

10

2

,

9

]

7

,

0

10

5

,

0

)

115

1

1

(

10

2

,

9

9

[

115

R

I

]

U

R

)

1

1

(

I

U

[

I

U

R

)

1

1

(

I

U

3

3

3

B

C

BE

C

C

CC

C

BE

C

C

CC

Zad. 3

Dla układu polaryzacji tranzystora z potencjometrycznym
zasilaniem bazy i sprzężeniem emiterowym obliczyć prąd I

B

, prąd I

C

oraz napięcie U

CE

(między C a E) w układzie jak na rys. gdzie U

CC

=

10V, U

BE

= 0,7 V, β=80, R

C

= 500 Ω, R

E

= 200 Ω, R

1

= 100 kΩ, R

2

=

30 kΩ.

Dane:
U

BE

= 0,7V

U

CC

= 10V

β = 80
R

C

= 500 Ω

R

E

= 200 Ω

R

1

= 100 kΩ

R

2

= 30 kΩ

Obliczyć
I

B

= ?

I

C

= ?

U

CE

= ?

OE

Do obliczeń stosujemy układ zastępczy Thevenina - układu z 2
różnymi źródłami polaryzacji – oddzielnymi dla obwodu we i wy.
( zamiast dzielnika R

1

i R

2

zasilanego z U

CC

mamy rezystor R

B

i źródło

napięcia U

B

).

2

R

1

R

2

R

1

R

R

2

R

1

R

2

R

U

U

B

CC

B













Wyznaczenie U

B





































k

08

,

23

k

k

k

k

30

100

30

100

2

R

1

R

2

R

1

R

R

B

V

3

,

2

k

k

k

V

30

100

30

10

2

R

1

R

2

R

U

U

CC

B

































Wyznaczenie R

B

wzór na podział

napięcia

połączenie ||

rezystancji

Wyznaczenie I

B

B

RB

B

R

U

I 

… (1)

równanie
dla obwodu
we

(2)

















A

94

,

40

k

k

V

V

200

80

08

,

23

7

,

0

3

,

2

R

R

U

U

I

U

U

R

R

I

R

I

U

U

R

I

R

R

I

U

U

I

)

1

(

do

)

2

(

R

I

U

U

U

1

ale

1

R

I

U

U

R

I

I

U

U

R

I

I

U

U

R

I

U

U

U

U

U

U

E

B

BE

B

B

BE

B

E

B

B

E

B

BE

B

B

B

B

E

B

BE

B

B

E

B

BE

B

RB

E

B

BE

B

E

B

B

BE

B

E

C

B

BE

B

E

E

BE

B

RE

BE

B

RB























































































































































Wyznaczenie
U

CE













V

71

,

7

mA

V

700

27

,

3

10

R

R

I

U

U

zatem

I

I

I

I

ale

R

I

R

I

U

U

zatem

U

U

U

U

E

C

C

CC

CE

C

B

C

E

E

E

C

C

CC

CE

RE

RC

CC

CE

















































Wyznaczenie
I

C

 

mA

28

,

3

A

94

,

40

80

I

I

B

C















Zad. 4

Dla układu polaryzacji tranzystora z potencjometrycznym
zasilaniem bazy i sprzężeniem emiterowym obliczyć R

1

i R

2

w

układzie, jak na rysunku, gdzie U

CC

= 10V, U

BE

= 0,625V,

P(U

CE

=5V, I

C

=2mA), β=300.

Dane:
U

CC

= 10V

U

BE

= 0,625V

P(U

CE

, I

C

) = P(5V,

2mA)
β = 300

Obliczy
ć
R

1

= ?

R

2

= ?

OE

Do obliczeń stosujemy układ zastępczy Thevenina - układu z 2
różnymi źródłami polaryzacji – oddzielnymi dla obwodu we i wy.
( zamiast dzielnika R

1

i R

2

zasilanego z U

CC

mamy rezystor R

B

i źródło

napięcia U

B

).

2

R

1

R

2

R

1

R

R

2

R

1

R

2

R

U

U

B

CC

B























 

















k

5

,

2

A

V

V

10

2

5

10

I

U

-

U

=

R

+

R

)

R

+

·(R

I

=

U

-

U

·R

I

+

U

+

·R

I

=

U

zatem

I

>>

I

ale

)·R

I

+

(I

+

U

+

·R

I

=

U

(1)

do

(2)

I

+

I

I

+

I

=

I

ale

·R

I

+

U

+

·R

I

=

U

3

C

CE

CC

E

C

E

C

C

CE

CC

E

C

CE

C

C

CC

C

C

E

C

C

CE

C

C

CC

C

C

B

C

E

E

E

CE

C

C

CC

Obliczenie wartości R

E

i

R

C

… (1)

… (2)

Dla pełnej analizy należy rozważyć 2 przypadki - dla małej i
dużej R

E

.





 







































1,5k

10

1

10

5

,

2

R

1k

R

dla

2,4k

100

10

5

,

2

R

100

R

dla

3

3

C

E

3

C

E

Obliczenie R

B

Korzystamy ze wzoru:





E

B

R

1

0,1

R











Obliczenie U

B





 





 











































30,1k

10

1

1

300

1

,

0

R

1k

R

dla

3k

3010

100

1

300

1

,

0

R

100

R

dla

3

B

E

B

E

E

B

R

BE

R

B

U

U

U

U







U

R

R

·

I

U

zatem

1

1

ale

·R

1

1

·

I

U

·R

I

U

·R

I

U

·R

I

U

BE

E

B

C

B

E

C

BE

B

C

B

E

E

BE

B

B

B

























































V

826

,

2

V

1

·

A

0,625

10

1

300

10

30,1

·

2·10

U

1k

R

dla

V

845

,

0

V

1

·

A

0,625

10

1

,

0

300

10

3

·

2·10

U

100

R

dla

3

3

3

-

B

E

3

3

3

-

B

E

























































































































Obliczenie R

1

Z twierdzenia Thevenina:

… (1)

… (2)

… (3)

B

CC

B

1

2

1

2

1

B

1

2

1

2

1

B

2

1

2

CC

B

2

1

2

1

B

U

U

R

R

(2)

do

(3)

R

R

R

R

R

R

|:

R

R

·R

R

R

)

1

(

z

R

R

R

·

U

U

R

R

·R

R

R

























































k

5

,

106

V

V

·

826

,

2

10

·

30,1·10

R

1k

R

dla

k

5

,

35

V

V

·

845

,

0

10

·

3·10

R

100

R

dla

3

1

E

3

1

E

Obliczenie R

2

z (2)

















































k

95

,

41

V

V

V

·

826

,

2

10

826

,

2

·

106,5·10

R

1k

R

dla

k

28

,

3

V

V

V

·

845

,

0

10

845

,

0

·

35,5·10

R

100

R

dla

3

2

E

3

2

E





B

CC

B

1

2

2

CC

2

B

1

B

2

1

2

1

2

CC

B

U

U

U

R

R

·R

U

R

U

R

U

R

R

|

R

R

R

·

U

U























Ostatecznie:

R

C

R

1

R

2

U

B

R

B

mała

R

E

(100 Ω)

2,4 kΩ

35,5 kΩ

3,28 kΩ

0,845 V

3 kΩ

duża

R

E

(1 kΩ)

1,5 kΩ

106,5 kΩ 41,95 kΩ

2,826 V

30,1 kΩ