Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
część 11
Tranzystory
dla poczÄ…tkujÄ…cych
Czarna skrzynka i parametry h
W dzisiejszym odcinku jeszcze raz przypomnę pojęcie czarnej skrzynki, zajmiemy się bowiem parametrami
macierzowymi h, budzącymi grozę wielu początkujących. Ten odcinek pozwoli zrozumieć sens parametrów h
i ich praktyczną przydatność. Wspólnie wysnujemy też ważne wnioski dotyczące obliczeń teoretycznych.
Ostatnio tłumaczyłem ci, że tranzystor, Czarna skrzynka różnych modeli tranzystora. Teraz pode-
choć ma tylko trzy nóżki, jest tworem bar- W mądrych książkach często używa się jdziemy do sprawy jeszcze inaczej. Nie
dzo kapryśnym i wcale nie jest łatwo precy- pojęcia czarnej skrzynki.  Czarna skrzynka będziemy wnikać w szczegóły budowy i
zyjnie opisać jego właściwości. Na twoje i to jakiś układ spełniający określone funkcje. właściwości tranzystora, tylko potraktujemy
moje szczęście, w praktyce zazwyczaj nie W środku  czarnej skrzynki może być za- go jako czarną skrzynkę, która pełni funkcję
ma potrzeby wnikać we wszystkie szczegó- mknięty na przykład chrabąszcz, układ elek- wzmacniacza i (uważaj!) będą nas intereso-
ły. Chyba się ze mną zgodzisz, że gdybyśmy troniczny albo grupa sprytnych krasnolud- wać jedynie napięcia i prądy wejściowe o-
musieli od początku analizować wspomnia- ków. A może coś jeszcze innego... Czarna raz wyjściowe oraz zależności nimi
ny w poprzednim odcinku model Ebersa- skrzynka na pewno ma wejście i wyjście. rządzące.
Molla lub jakiś inny, jeszcze bardziej skom- Podajemy coś na wejście, a coś pojawia się Oto prościutki przykład. Mamy czarną
plikowany, to na pewno odeszłaby nam o- na wyjściu. Oczywiście w naszym  elektro- skrzynkę, dla której opis działania jest bez-
chota na zajmowanie się elektroniką. nicznym przypadku to coś, to sygnały elek- nadziejnie prosty:
Dlatego jeśli to konieczne, zamiast ja- tryczne podawane na wejście oraz uzyski- Uwy = 10 x Uwe
kichś koszmarnych obliczeń z wykorzysta- wane na wyjściu. Mamy więc napięcie wej- Przecież to nic innego, jak wzmacniacz
niem wyższej matematyki (które zresztą ściowe  oznaczamy je Uwe, napięcie wy- (napięciowy) o wzmocnieniu równym 10.
przeprowadza każdy program komputero- jściowe  Uwy, oraz ewentualnie prądy: Proste jak... obręcz!
wej symulacji), przyjmujemy modele pro- wejściowy Iwe i wyjściowy Iwy. Ilustrację Właśnie! Wiesz już, że jeśli w czarnej
stsze, czasem nawet bardzo uproszczone. znajdziesz na rysunku 1. skrzynce cicho siedzi wzmacniacz tranzy-
Takie uproszczone modele pozwalają prze- Niech we wnętrzu czarnej skrzynki ci- storowy, to musimy liczyć się z nieliniowoś-
prowadzić obliczenia ze stosunkowo nie- chutko siedzi tranzystor, ale nie  goły , tyl- cią charakterystyki i jeśli zniekształcenia
wielkim błędem. Chyba nie muszę cię prze- ko z obwodami polaryzującymi  czyli właś- sygnału mają być małe, to przetwarzane
konywać, że można narysować wiele róż- ciwie wzmacniacz tranzystorowy. Może to sygnały też muszą być małe  chodzi o to,
nych modeli, które w lepszym lub gorszym wyglądać jak na rysunku 2a, 2b lub 2c. W by pracować na niewielkim odcinku charak-
stopniu będą przedstawiać działanie tranzy- poprzednim odcinku tłumaczyłem sprawę terystyki, który w przybliżeniu można uznać
stora. Jednym z takich modeli jest model za prostoliniowy (porównaj rysunki 6 i 7 w
czwórnikowy. Zajmiemy się nim, i to nie tyl- EdW 11/98). Tylko w przypadku małych
ko ze względu na program szkolny, ale sygnałów możemy uważać, że (w danym
przede wszystkim po to, żebyś się nie bał punkcie pracy) tranzystorowy wzmacniacz
parametrów podawanych w katalogach i pracuje liniowo.
rozumiał ich sens. Ściślej biorąc, powinniśmy zapisać:
Zaczynamy. uwy = 10 x uwe
Rys. 1 Czarna skrzynka
R
y
s
.
1
C
z
a
r
n
a
s
k
r
z
y
n
k
a
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99 33
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
sób opisu czarnej skrzynki miałby być w
miarÄ™ precyzyjny, trzeba jeszcze u-
względnić dodatkowe czynniki, na przykład
coś takiego jak wpływ napięcia wyjściowe-
go na właściwości wejścia (wewnętrzne
sprzężenie zwrotne)?
W tranzystorze rzeczywiście występuje
takie wewnętrzne sprzężenie zwrotne. Na
rysunku 3c reprezentowane jest przez do-
datkowe z
ródło napięcia umieszczone w
obwodzie wejściowym. I oto mamy model
czwórnikowy tranzystora w pełnej krasie.
Zachowanie takiego czwórnika można i
Rys. 2 Przykładowe czarne skrzynki
R
y
s
.
2
P
r
z
y
k
Å‚
a
d
o
w
e
c
z
a
r
n
e
s
k
r
z
y
n
k
i
trzeba jakoś opisać równaniami. I na pewno
gdzie małe literki u oraz i wskazują, iż którą można i trzeba walczyć. Jak? To już in- nie wystarczy jedynie podać wartość
chodzi o sygnały zmienne (domyślnie  o na historia. wzmocnienia. Wzory powinny uwzględniać
małej amplitudzie). A wyjście? Na rysunkach 1 i 2 zaciski pokazane oporności i sprzężenie zwrotne.
Dociekliwi czytelnicy zauważą ponadto, wyjściowe nie są podłączone. W rzeczywi- Jeśli przyjmiemy, że właściwości nasze-
że tak podany wzór nie charakteryzuje stości do wyjścia dołączona jest zawsze ja- go tranzystora przedstawia model czwórni-
wszystkich kluczowych parametrów czar- kaś oporność obciążenia (np. opór wejścio- kowy z rysunku 3c, to moglibyśmy napisać
nej skrzynki, a w rzeczywistości  wzmac- wy następnego stopnia). równania go opisujące. Mają one postać:
niacza tranzystorowego. Nie wiadomo na PatrzÄ…c na rysunek 3 zapomnij na jakiÅ› u1 = z11i1 + z12i2
przykład, co tam  siedzi na wejściu , czyli czas o układach z rysunku 2, o obwodach u2 = z21i1 + z22i2
jaka tam występuje oporność, a tym sa- polaryzacji i o prądach stałych (problem za- To są tak zwane równania impedancyj-
mym jakie prądy płyną na wejściu i na wy- silania też pomijamy  możesz sobie wyob- ne. Nie musisz dobrze rozumieć ich sensu,
jściu. Wiemy, że układ wzmacnia napięcie, razić, że bateria zasilająca znajduje się zwróć tylko uwagę, że wszystko tu zgadza
ale co z prÄ…dami? wewnÄ…trz czarnej skrzynki). Teraz interesu- siÄ™ z intuicjÄ…. Mianowicie z11 to niewÄ…tpli-
Trzeba więc dodać dalsze istotne infor- je nas tylko, jak nasza czarna skrzynka za- wie oporność (ściślej impedancja) wejścio-
macje. Po pierwsze podać, jakiej konfigura- chowuje się przy podaniu na wejście ma- wa, z22 to oczywiście oporność (impedan-
cji układowej (rys. 2a, 2b czy 2c) oraz jakie- łych napięć zmiennych. Jaki najprostszy cja) wyjściowa. Parametr z21 niewątpliwie
go punktu pracy dotyczą parametry - zwyk- model pokazywałby zachowanie naszego reprezentuje wzmocnienie, natomiast z12
le wystarczy podać wartość (stałego) prądu wzmacniacza tranzystorowego? reprezentuje wspomniane wewnętrzne
pracy kolektora, ewentualnie napięcie stałe Czy na przykład czarna skrzynka, a właś- sprzężenie zwrotne. Przemyśl to dobrze!
kolektor - emiter. Napięcia i prądy zmienne ciwie układ tranzystorowy, ma nieograni- Wprowadzone właśnie parametry z świet-
będą występować niejako na tle tego prądu czoną wydajność prądową? Raczej nie. nie zgadzają się z intuicją!
i napięcia stałego. Po drugie trzeba jakoś Jeśli wyjście ma ograniczoną wydajność Nieco gorzej jest ze spotykanymi częś-
wyrazić występujące oporności. prądową, to zapewne można to potrakto- ciej tak zwanymi parametrami hybrydowy-
Czy nasz układ ma oporność wejściową wać jako istnienie wewnętrznej rezystancji mi tranzystora oznaczonymi h21, h21e, h21E,
(dla przebiegów zmiennych) nieskończenie wyjściowej. Możemy więc przedstawić h11b, h12e, h22. Nie bój się ich! Nadmienię
wielką? Wtedy prąd wejściowy byłby ró- naszą skrzynkę w postaci czwórnika jak na tylko, że literka h pochodzi od słowa hybryd
wny zeru. Ale przecież oporność wejścio- rysunku 3a lub pamiętając, że obwód kolek- (mieszany). Za chwilę się okaże, że owe
wa nie musi być, i wcale nie jest, aż tak du- torowy zachowuje się jak z
ródło prądowe h11, h12, h21 i h22 niosą dokładnie taką samą
ża. Już teraz zapamiętaj, że generalnie o- raczej jak na rysunku 3b (oporność dołączo- treść jak oswojone właśnie parametry z.
porność wejściowa tranzystora bipolarnego na równolegle do z
ródła prądowego). Zau- Parametry h powiążemy z siecią (mode-
jest raczej mała. I to jest poważna wada, z waż, że na rysunku 3a oznaczyłem wy- lem) pokazaną na rysunku 3d. A oto stoso-
stępujące oporności nie literką R czy r (rezy- wne równania:
stancja), tylko u1 = h11i1 + h12u2
małą literką z, i2 = h21i1 + h22u2
co pokazuje, Może wyda ci się to dziwne, nieprzyjaz-
że chodzi o o- ne i zbyt skomplikowane. Jeśli uważasz, że
porność ze- to są skomplikowane zależności, to się gru-
spolonÄ…  im- bo mylisz. Potrzebne wzory akurat nie sÄ…
pedancjÄ™ (dla specjalnie skomplikowane i wcale nie trze-
przebiegów ba znać rachunku macierzowego, by z nich
zmiennych). skorzystać.
Nie jest jakaś Porównaj te dwa równania z poprzedni-
przeszkoda w mi. Czy już widzisz, że h11 to właściwie z11
rozważaniach czyli impedancja wejściowa? Świetnie! Pa-
 pomału zbli- rametr h21, podobnie jak z21, reprezentuje
żamy się w wzmocnienie  tym razem prądowe. Po-
ten sposób dobnie jak z22, również h22 ma ścisły zwią-
do zapisu, jaki zek z opornością wyjściową, czy też wydaj-
znasz z ksią- nością prądową. Zauważ, że prąd wyjścio-
żek. wy i2 to prąd wejściowy i1 pomnożony
A może, przez współczynnik wzmocnienia prądowe-
jeśli taki spo- go h21, ale zmieniony o wartość h22u2 (pod-
Rys. 3 Wzmacniacze z rysunku 2 w postaci czworników
R
y
s
.
3
W
z
m
a
c
n
i
a
c
z
e
z
r
y
s
u
n
k
u
2
w
p
o
s
t
a
c
i
c
z
w
o
r
n
i
k
ó
w
34 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
powiem, że prąd ten jest pomniejszony, bo OE), 2b(wspólny kolektor  OC) i 2c (wspól-
h22 może mieć i ma wartość ujemną). na baza  OB).
Analogicznie jak z12, także h12 reprezen- Ale to nadal nie koniec - w katalogach i
tuje wpływ napięcia wyjściowego na wej- książkach spotkasz też obok oznaczenia
ście. Nic więc dziwnego, że parametry te h21e także oznaczenie h21E. Duża litera E
mają następujące nazwy: wskazuje nie tylko, że parametr dotyczy u-
h11  rezystancja (ściślej impedancja) kładu ze wspólnym emiterem, ale przede
wejściowa przy zwarciu wyjścia, wszystkim informuje, że jest to wzmocnie-
h12  współczynnik sprzężenia zwrotne- nie dla prądu stałego (w literaturze często
go przy rozwartym wejściu, zamiast h21E spotkasz hFE określane też jako
Rys. 4 Przykładowy układ pomiaru parametru h
R
y
s
.
4
P
r
z
y
k
Å‚
a
d
o
w
y
u
k
Å‚
a
d
p
o
m
i
a
r
u
p
a
r
a
m
e
t
r
u
h
h21  współczynnik wzmocnienia prądo- DC current gain, czyli wzmocnienie dla
wego przy zwartym wyjściu, rów, przeliczasz, dobierasz napięcie zasila- prądu stałego).
h22  konduktancja (odwrotność rezy- nia. Na koniec wyliczasz wszystkie rezy- Czy h21e = h21c = h21b i czy na przykład
stancji, a ściślej admitancja) wyjściowa przy stancje ustalające stałoprądowy punkt pra- h11e = h11c = h11b?
rozwartym wejÅ›ciu. cy i oto obliczyÅ‚eÅ› wszystkie elementy po- Czy ² i h21e to to samo? A może ² to ra-
W zagranicznych katalogach spotyka siÄ™ trzebnego ci wzmacniacza. Zaprojektowa- czej h21E? A może zarówno ², h21e i h21E to
odmienne oznaczenia parametrów h. Å‚eÅ› wzma-cniacz. jedno i to samo? Czy też ² = h21c? Jak myÅ›-
h11  hie input impedance (i  input  Tak to wyglÄ…da w teorii i takimi zadania- lisz?
wejście), mi katują w szkole i na studiach. Natomiast Ściśle rzecz biorąc, nie jest to to samo.
h12  hre reverse voltage ratio (r  rever- w praktyce, owszem, przeprowadzamy pe- W katalogach znajdziesz tylko parametry h
se  wsteczny), wne obliczenia, ale niewiele ma to związku dla układu wspólnego emitera - OE. War-
h21  hfe small signal current gain (f  for- z omawianymi właśnie parametrami h i mo- tości niektórych parametrów h dla układów
ward  w przód), delem tranzystora z rysunku 3d. OC i OB bardzo się różnią, niemniej można
h22  hoe output admitance (o  output  je, łatwo obliczyć, korzystając z wzorów,
wyjście). Parametry h które znajdziesz w podręcznikach. Nie będę
Czy jednak nie jest to dla ciebie strasznie Teraz już nie boisz się parametrów h. Z ci podawał tych wzorów. I ja i ty jesteśmy
obce i niezrozumiałe sformułowanie  przy parametrem h11 nie masz problemu  jest leniwi (prawda?), nie lubimy się nadmiernie
zwartym wyjściu, rozwartym wejściu ? Jak to po prostu oporność (ściślej  impedan- męczyć i chcemy uprościć, co tylko się da.
na przykład można zmierzyć parametry cja) wejściowa. Nic nowego  omawialiś- I upraszczamy. Uważaj! Dla układów
tranzystora  przy zwarciu wyjścia ? Prze- my to już w poprzednim odcinku (porównaj wspólnego kolektora i emitera rzeczywiś-
cież zwarcie wyjścia uniemożliwi pracę rysunek 8 w EdW 11/98). cie parametr h21c oraz h21e można w pier-
tranzystora! Sprawa wpÅ‚ywu wyjÅ›cia na wejÅ›cie re- wszym przybliżeniu utożsamiać z ². Ale dla
Bez sensu? prezentowana jest przez parametr h12. Pa- układu wspólnej bazy, h21b ma wartość zbli-
Hop, hop, nie tak prędko! rametr ten należy uwzględnić w dokładniej- żoną do jedności, wynosząc mniej więcej
Pamiętaj, że rozważamy parametry dla szych obliczeniach, ale ponieważ sprzęże- 0,95...0,999 (być może spotkałeś się kiedyś
prądu zmiennego. A więc jeśli nasz tranzy- nie to jest niewielkie, przy obliczeniach wię- z parametrem zwanym [ ą- alfa]. Szczegó-
stor będzie pracował w układzie z rysunku kszości układów amatorskich można go po łów nie będę ci tłumaczył. Jeśli do tej pory
2a, to wspomniane zwarcie zacisków wy- prostu pominąć (czyli wrócić do uproszczo- nadążałeś za mną, doskonale poradzisz so-
jściowych dla przebiegów zmiennych zape- nego modelu z rysunku 3a i 3b). bie ze zrozumieniem właściwości wzmac-
wni kondensator C2 o odpowiednio dużej Analogicznie, przy obliczaniu większości niaczy w konfiguracji OE, OC i OB, których
pojemności. Oporność (reaktancja) konden- prostych układów tranzystorowych można obszerne (i nudne jak na mój gust) opisy
satora o wielkiej pojemności będzie na tyle pominąć parametr h22. Nie można go po- znajdziesz w podręcznikach.
mała, że możemy ją potraktować jako zwar- minąć tylko w tych nielicznych układach Zapamiętaj tylko, że choć parametry h12,
cie. Kondensator ten jednocześnie odetnie pracy, gdy w kolektorze umieszczone jest h22 (a wbrew pozorom także h11) odgrywają
składową stałą, umożliwiając przepływ obciążenie o wyjątkowo dużej oporności. O mniejszą rolę i w amatorskiej praktyce
prądów stałych, właściwą polaryzację i tym za chwilę. często się je pomija, o tyle katalogowego
pracę tranzystora. Przykładowe układy po- Nie powinien sprawić ci kłopotu para- parametru h21 lekceważyć nie można, bo
miarowe parametrów h znajdziesz na ry- metr h21   współczynnik wzmocnienia głównie on decyduje o właściwościach
sunku 4 oraz na rysunku 5 w EdW 11/98 prądowego przy zwartym wyjściu . Współ- wzmacniaczy tranzystorowych. Za chwilę
str. 65. Proste? czynnik wzmocnienia prądowego natych- zajmiemy się tym bliżej, a teraz parę uwag
OkazaÅ‚o siÄ™ wiÄ™c, że nie jest to takie miast skojarzy ci siÄ™ z parametrem ², który dla bardziej zaawansowanych.
straszne do zrozumienia. określiliśmy jako stosunek prądu kolektora
Znaczenie h22
Ale jeśli jeszcze mózg ci trochę pracuje do prądu bazy. I rzeczywiście jesteś nieda-
zapytasz: a do czego mi sÄ… potrzebne te ca- leko prawdy. (dla zaawansowanych)
łe parametry h? W niektórych zastosowaniach nie wolno
Służę odpowiedzią. Teoretycznie ma to Ale to nie koniec pomijać znaczenia parametru h22. Problem
wyglądać tak: przypuśćmy, że musisz za- Zwróć uwagę, że najczęściej na końcu ilustruje rysunek 5.
projektować wzmacniacz tranzystorowy. oznaczenia h21 umieszczona jest jeszcze li- W jednym z wcześniejszych odcinków
Trzeba, żeby ten wzmacniacz miał określo- terka. Może to być mała literka e, c lub b. tłumaczyłem ci, co to jest z
ródło prądowe.
ne wzmocnienie A, oporność wejściową Jak się może domyślasz, parametry te do- Dowiedziałeś się, że o wielkości sygnału
Rwe i oporność wyjściową Rwy. W katalo- tyczą tranzystorowych wzmacniaczy ma- napięciowego na takim z
ródle (na kolekto-
gu tranzystorów znajdujesz wartości para- łych napięć zmiennych, pracujących w kon- rze tranzystora) decyduje głównie wartość
metrów h, wybierasz układ pracy tranzysto- kretnej konfiguracji: wspólnego emitera, oporności obciążenia  czym większa opor-
ra (wg rysunku 2: ze wspólnym emiterem, kolektora albo bazy. Czyli podstawowych u- ność obciążenia, tym większy sygnał wy-
wspólnym kolektorem, albo wspólną bazą), kładów z rysunków 2a (wspólny emiter  jściowy. Zakładając, że obwód kolektorowy
podstawiasz do nieskomplikowanych wzo- to idealne z
ródło prądowe (rys. 5a), można
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99 35
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
zbędne początkującym (którzy być może Zajmijmy się tym bliżej. Tabela 1 zawiera
nadal nie bardzo rozumieją o co chodzi). Ale katalogowe dane tranzystorów BC107...109.
powinni o tym pamiętać wszyscy bardziej Z porównania danych z tabeli wynikają
zaawansowani, którzy będą stosować tran- dwa główne wnioski. Po pierwsze, dla tran-
zystory w roli z
ródeł prądowych, albo chcie- zystorów tego samego typu, nawet z tej sa-
liby umieścić w obwodzie kolektora nie re- mej grupy trzeba liczyć się ze znacznym
zystory, tylko z
ródła prądowe. rozrzutem wartości wzmocnienia prądowe-
Mam pytanie: czy w twoich wzmacnia- go pomiędzy poszczególnymi egzemplarza-
czach tranzystorowych oporność wyjścio- mi. Po drugie, wzmocnienie dla prądu sta-
wa całego wzmacniacza rzeczywiście wy- łego (DC Current Gain czyli h21E) nie jest do-
Rys. 5 Obciążenie z
ródłą prądowego
R
y
s
.
5
O
b
c
i
Ä…
ż
e
n
i
e
z

r
ó
d
Å‚
Ä…
p
r
Ä…
d
o
w
e
g
o
znaczona jest przez h22? Jeśli myślisz, że kładnie równe wzmocnieniu dla małych
tak, to się grubo mylisz. Pamiętaj, że anali- przebiegów zmiennych (h21e).
prosto obliczyć zmiany napięcia wyjściowe- zujemy działanie tranzystorów w teorety- Idz
my jeszcze krok dalej. Rysunek 6 po-
go, jeśli zmiany prądu kolektora będą wyno- cznych układach pracy. Właśnie tak może- kazuje zależność wzmocnienia stałoprądo-
sić, powiedzmy "I =1mA my śmiało nazwać  książkowe , podsta- wego (czyli h21E) od prądu kolektora dla tran-
"U = "I * RL wowe układy pracy OE, OC, OB z rysunku zystorów BC546...BC548. Ze względu na
Czym większa oporność obciążenia RL, 2, a układy pomiarowe wyglądają podobnie rozrzut między egzemplarzami, oś pionowa
tym większy sygnał wyjściowy. Czy to jed- jak na rysunku 4 oraz rysunku 5 w EdW wyskalowana jest w procentach, a nie w
nak znaczy, że zwiększając oporność obcią- 11/98. Ty w praktyce będziesz stosował wartościach wzmocnienia. Wyraz
nie widać,
żenia (np. przez zwiększanie wartości rezy- wzmacniacze, gdzie w obwodzie kolektora że wzmocnienie maleje przy bardzo małych
stora w obwodzie kolektorowym lub zasto- umieszczony jest rezystor. Jaka będzie oraz stosunkowo dużych prądach kolektora.
sowanie obciążenia w postaci zewnętrzne- wtedy rezystancja wyjściowa (dla przebie- Pokrewne dane dotyczące tranzystorów
go z
ródła prądowego) można dowolnie gów zmiennych)? BC546...548 zawarte są w tabeli 2
zwiększać napięcie wyjściowe, a tym sa- Wrócimy do tej kwestii wjednym z na-
Tabela 2
T
a
b
e
l
a
2
mym dowolnie zwiększać wzmocnienie stępnych odcinków, a już teraz zapamiętaj,
wzmacniacza tranzystorowego? Niestety że oporność wyjściowa praktycznie jest ró- Wzmocnienie stałoprądowe tranzystorów
nie i to z kilku powodów. wna rezystancji rezystora umieszczonego BC546...548 (UCE=5V)
Przede wszystkim obwód kolektora nie w obwodzie kolektora (bowiem oporność
jest idealnym z
ródłem prądowym  sygnali- związana z parametrem h22 ma bardzo dużą IC tranzystor min. typ. max.
zuje to rysunek 3b i 3d, gdzie niejako wartość i niewiele zmienia). A teraz wraca- 10mA 547A/548A 90
wewnątrz tranzystora, równolegle ze z
ród- my do parametru h21. 10mA 546B/547B/548B 150
łem prądowym, włączona jest jakaś opor- 10mA 548C 270
ność. Oporność ta jest stosunkowo duża h21 2mA 546 100 450
(bo jej odwrotność  przewodność (prze- To jak jest z używanym do tej pory, nie- 2mA 547/548 110 800
wodność zespolona czyli admitancja h22 ma precyzyjnym parametrem oznaczanym ²? 2mA 547A/548A 110 180 220
małą wartość). Ale jak by nie było, opor- Czy do praktycznych obliczeń potrzebne są 2mA 546B/547B/548B 200 290 450
ność ta jest jakimś wstępnym obciążeniem dokładne wartości h21e i h21E z katalogu? 2mA 547B/548C 420 520 800
dla z
ródła prądowego. Dołączenie ze- 100mA 547A/548A 120
T
a
b
e
l
a
1
wnętrznego obciążenia może tylko zmniej- Tabela 1 100mA 546B/547B/548B 180
szyć całkowitą rezystancję obciążenia  po- hFE - DC Current Gain IC =2mA VCE =5V 100mA 548C 300
równaj rysunek 5b. Na pewno wypadkowa min. Typ. max.
rezystancja obciążenia nie będzie nigdy BC107 110 230 450 Jeszcze inaczej jest w przypadku tranzy-
mniejsza niż wewnętrzna rezystancja RI. BC107 Gr. A 110 180 220 stora mocy (w układzie Darlingtona) typu
Jeśli tak, to nawet stosując bardzo dużą BC107 Gr. B 200 290 450 BDV65  pokazuje to rysunek 7 (Jeśli nie
oporność w kolektorze tranzystora, nie BC108 110 350 800 wiesz jeszcze, co to jest ten  Darlington ,
zwiększysz całkowitej oporności powyżej BC108 Gr. A 110 180 220 nie przejmuj się. Czytaj dalej i wyciągaj
Rmax = 1/h22 BC108 Gr. B 200 290 450 wnioski. A do  Darlingtona jeszcze
Tym samym nie możesz uzyskać dowol- BC108 Gr. C 420 520 800 wrócimy).
nie dużego napięcia na wyjściu. BC109 200 350 800 Mało tego! Rysunek 8 pokazuje
Generalny wnioski są następujące: BC109 Gr. B 200 290 450 podobną zależność wzmocnienia w fun-
- nie można traktować obwodu kolekto- BC109 Gr. C 420 520 800 kcji prądu kolektora, ale dla trzech róż-
rowego tranzystora jako idealnego z
ródła nych temperatur i dla dwóch napięć ko-
prÄ…dowego, hfe Small Signal Current Gain IC =2mA
- o wartości maksymalnego wzmocnie- f = 1 kHz VCE =5V
nia napięciowego wzmacniacza tranzysto- Typ.
rowego zdecyduje nie wartość wzmocnie- BC107 250
nia prÄ…dowego h21, tylko h22. BC107 Gr. A 190
Nadążasz? Na rysunku 5b zaznaczyłem BC107 Gr. B 300
oporność (rezystancję) RI dołączoną równo- BC108 370
legle do z
ródła prądowego. Natomiast na BC108 Gr. A 190
rysunku 3b i 3d zaznaczone sÄ… nie tyle opor- BC108 Gr. B 300
ności, tylko przewodności (zespolone czyli BC108 Gr. C 500
admitancje  stÄ…d literka y na rys 3b). Na BC109 370
tym poziomie rozważań nie ma to znacze- BC109 Gr. B 300
nia, możesz traktować je wszystkie jako re- BC109 Gr. C 550
Rys. 6 Zależność wzmocnienia od prądu
R
y
s
.
6
Z
a
l
e
ż
n
o
Å›
ć
w
z
m
o
c
n
i
e
n
i
a
o
d
p
r
Ä…
d
u
kolektora
k
o
l
e
k
t
o
r
a
zystancje. ZresztÄ… te informacje nie sÄ… nie-
36 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
Na pewno możesz zmierzyć parame-
try konkretnego egzemplarza w warun-
kach, w jakich będzie pracował. Ale w
praktyce coÅ› takiego robimy bardzo rzad-
ko.
No to jaką wartość wzmocnienia
prądowego masz wziąć do ewentualnych
obliczeń?
Uważaj! Doszliśmy do bardzo waż-
nych wniosków praktycznych:
Po pierwsze do poważnych obliczeń
Rys. 9 Wzmocnienie  Darlingtona w funkcji
R
y
s
.
9
W
z
m
o
c
n
i
e
n
i
e

D
a
r
l
i
n
g
t
o
n
a

w
f
u
n
k
c
j
i
projektowych trzeba wziąć spodziewane
częstotliwości
c
z
Ä™
s
t
o
t
l
i
w
o
Å›
c
i
Rys. 7 Zależność wzmocnienia od prądu
R
y
s
.
7
Z
a
l
e
ż
n
o
Å›
ć
w
z
m
o
c
n
i
e
n
i
a
o
d
p
r
Ä…
d
u
parametry najgorszego egzemplarza. A
tranzystora BDV65
t
r
a
n
z
y
s
t
o
r
a
B
D
V
6
5
do obliczeń mniej poważnych? Niestety, dnie opisać jego działanie należałoby
tak samo! Nawet gdy zmierzysz wzmoc- posługiwać się dość złożonym mode-
lektora. Wykres dotyczy dość popularne- nienie konkretnego egzemplarza dla prze- lem, co najmniej takim jak na rysunku 3
go tranzystora 2N5400/5401. widywanych warunków pracy. Bo co z poprzedniego odcinka lub jeszcze bar-
A i to nie koniec! Rysunek 9 przedsta- wtedy, gdy tranzystor siÄ™ zepsuje i ktoÅ› dziej skomplikowanym.
wia zależność wzmocnienia od częstotli- go wymieni na jakikolwiek egzemplarz te- Uważasz, że dwa odcinki poświęcone
wości tranzystora mocy (Darlingtona) ty- go samego typu? modelom tranzystora to dużo? Jeśli tak,
pu 2N6040...6045. Jak widać, wzmocnie- W katalogu szukaj więc tylko wskazó- to zajrzyj do podręczników ze szkoły śre-
nie szybko spada ze wzrostem częstotli- wek, jakie może być wzmocnienie mini- dniej, albo lepiej akademickich, a przeko-
wości. Na szczęście tak małe pasmo malne związane z rozrzutem, prądem ko- nasz się, ile tam poświęcono miejsca te-
mają tylko (i to nie wszystkie) tranzystory lektora czy częstotliwością. mu tematowi, a także jak katuje się u-
Darlingtona. Pojedyncze tranzystory ma- Po drugie, tranzystory trzeba wyko- czniów i studentów, każąc im przeprowa-
łej i dużej mocy mają pasmo znacznie rzystywać w taki sposób, żeby nieunik- dzać obliczenia opierające się na arbitral-
szersze. nione rozrzuty ich parametrów nie wpły- nie przyjętych (żeby nie powiedzieć - wy-
Przeanalizuj przedstawione informa- wały na działanie układu. Jak? Stosując ssanych z palca) wartościach parame-
cje. I co? Czy katalog pozwoli określić układy pracy nieco inne, niż te podsta- trów h.
wzmocnienie danego tranzystora? Wszy- wowe,  książkowe , pokazane na ry- Nie miej pretensji do mnie, bo to nie z
stko wskazuje, że nie! Może trzeba je po sunku 2. Sprawę tę omówimy w je- mojej winy okazało się, że przeciętny
prostu zmierzyć? dnym z następnych odcinków. A już te- konstruktor-amator (i nie tyko amator) nie
Nie myśl jednak, że rozwiążesz problem raz ci powiem, że zawsze warto stoso- przeprowadza obliczeń z wykorzystaniem
mając multimetr cyfrowy z funkcją pomiaru wać tranzystory o jak największej war- parametrów h. Przedstawiony materiał
wzmocnienia tranzystorów. Co zmierzysz? tości wzmocnienia prądowego. I to ma ci jedynie rozszerzyć horyzonty i po-
Zmierzysz wzmocnienie stałoprądowe przy wszystko! móc wyciągnąć pewne wnioski.
nieznanym prądzie kolektora. A w twoim u- Teraz nie będziesz się bał katalogo-
kładzie tranzystor będzie pracował przy in- Podsumowanie wych parametrów h. Z grubsza wiesz, ja-
nym prądzie kolektora... I wzmocnienie sta- Jeśli tak, to po co ta cała zabawa z ki sens ma każdy z nich. Okazało się to
łoprądowe (nie mówiąc o zmiennoprądo- czarnymi skrzynkami, modelami, itd.? Ko- wszystko łatwe do zrozumienia. Jeśli
wym) będzie inne. A temperatura, częstot- mu potrzebne były teoretyczne rozważa- więc będziesz chciał przeprowadzać teo-
liwość? nia? retyczne obliczenia, skorzystasz z katalo-
Popadasz pomału w rozpacz? Czyżby Nie denerwuj się! Tłumaczę ci tu ło- gowych parametrów h, związanych z ry-
miało się okazać, że cała wiedza o para- patologicznie bardzo ważną, i w sumie sunkiem 3b i odpowiednich wzorów (któ-
metrach hybrydowych zda się psu na dość prostą sprawę: chcesz przecież zo- rych ci tu nie podałem, a które straszą w
budę, bo  często pomijamy h11, h12, h22 , stać konstruktorem i projektować ukła- licznych podręcznikach). Ale mnie w to
a z kolei wartość h21 jest niewiadoma ze dy, a przynajmniej zrozumieć działanie nie mieszaj! Ja w następnych odcinkach
względu na koszmarnie duży rozrzut pa- tranzystora. Okazało się, że ten nasz zajmę się praktycznymi sposobami obli-
rametrów pomiędzy egzemplarzami oraz tranzystor to paskudny twór, i wcale nie czeń prostych wzmacniaczy tranzystoro-
ze względu na zależność od prądu kolek- tak łatwo opisać precyzyjnie jego para- wych, a do tego będzie potrzebna tylko
tora, temperatury i częstotliwości pracy? metry, by potem przeprowadzić dokła- szacunkowa wartość wzmocnienia
Aż tak z
le nie jest! dne obliczenia projektowe. Żeby dokła- prądowego.
Piotr Górecki
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
REKLAMA
Rys. 8 Zależność wzmocnienia od prądu i temperatury dla tranzystorów 2N5400/5401
R
y
s
.
8
Z
a
l
e
ż
n
o
Å›
ć
w
z
m
o
c
n
i
e
n
i
a
o
d
p
r
Ä…
d
u
i
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
y
d
l
a
t
r
a
n
z
y
s
t
o
r
ó
w
2
N
5
4
0
0
/
5
4
0
1
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99 37