Измерение коэффициента усиления напряжения

December 24, 2011 by admin Комментировать »

Удобный способ измерения коэффициента усиления состоит в том, что на вход усилителя подается сигнал от генератора синусоидальных сигналов, а затем с помощью осциллографа измеряется выходной сигнал Кых и сравнивается с входным сигналом V .

Коэффициент усиления напряжения равен

Рис. 1.21. Иллюстрация режима насыщения. Транзистор действует как ключ для включения лампы.

текающий по нагрузке RL, равенДля конкретной схемы,

приведенной на рисунке, при hFE = 100 и при максимальном значении RB (50 кОм) получим:

Падение напряжения на RL определяется произведением RLIC, и в нашем случае равно 50 х 0,02 = 1 В. Транзистор при этом находится в линейном режиме; уменьшение RB приводит к увеличению тока базы, увеличению тока коллектора и, следовательно, к увеличению падения напряжения на Rl. В этих условиях схема могла бы быть использована как усилитель напряжения.

Теперь рассмотрим случай, когда

Следовательно, коллекторный ток равен

и ток базы равен

С точки зрения нагрузки транзистор ведет себя как пара контактов ключа. Из закона Ома следует, что ток нагрузки в этой ситуации не может превышать величины VCC/RL. Поэтому дальнейшее увеличение тока базы не может увеличить ток коллектора, который определяется теперь только сопротивлением нагрузки и напряжением питания. Транзистор находится в насыщении.

На практике при насыщении транзистора между коллектором и эмиттером всегда остается небольшое напряжение, обычно обозначаемое УС£(Ш). Как правило, оно меньше 1 В и может доходить до 0,1 By транзисторов, специально предназначенных для работы в качестве ключей. Обычно VCE( уменьшается по мере того, как через переход база—эмиттер течет все больший ток, то есть в случае, когда отношение тока коллектора /с к току базы 1В становится значительно меньше, чем коэффициент усиления тока транзистора hFE.

Грубо говоря, глубокое насыщение (малое значение VCE ) имеет место, когда

Для схемы типа той, какая показана на рис. 1.21, когда ток базы задается просто подключением резистора к источнику питания, мы выбираем

Следовательно, при R = 50 Ом мы выбираем

Итак, если в качестве нагрузки используется лампа с сопротивлением 50 Ом, то для ее эффективного включения нам следует выбрать сопротивление базового резистора меньше 1,5 кОм. Если это невозможно, когда, например, в качестве RB используется фоторезистор с минимальным сопротивлением 10 кОм, то следует воспользоваться схемой Дарлингтона, чтобы увеличить коэффициент усиления тока.

Если транзистор работает с током коллектора, близким к максимальному, и нужно поддержать напряжение VCE на уровне долей вольта, то из- за уменьшения hFE может понадобиться базовый ток больше, чем 1С/10.

Возможно, покажется неожиданным, что УС£(ш) может быть много меньше, чем напряжение VBE, которое у кремниевого транзистора равно примерно 0,6 В. Происходит это потому, что в режиме насыщения переход коллектор—база смещен в прямом направлении. Следовательно, мы имеем два р-n-перехода, смещенных в прямом направлении, включенных навстречу друг другу так, что падения напряжения на них взаимно компенсируются. Эта способность биполярного транзистора иметь в режиме насыщения очень маленькое падение напряжения между коллектором и эмиттером делает его весьма полезным переключающим прибором. Многие из наиболее важных применений электроники, включая обширную область цифровой электроники, используют переключающие схемы.

В режиме переключений транзистор работает либо с фактически нулевым током коллектора (транзистор выключен), либо с фактически нулевым напряжением на коллекторе (транзистор включен). В обоих случаях мощность, рассеиваемая на транзисторе, очень мала. Значительная мощность рассеивается только в то время, когда происходит переключение: в это время и напряжение коллектор—эмиттер, и ток коллектора имеют конечные значения.

Следовательно, для схемы на рис 1.21, принимая типичное для транзистора 2N3053 (аналог КТ630Б. — Примеч. перев.) значение коэффициента усиления тока h = 150, имеем

Маломощный транзистор, такой как 2N3053, с максимально допустимой рассеиваемой мощностью менее 1 Вт, может переключать мощность в нагрузке в несколько ватт. Следует обратить внимание на то, что максимальные значения коллекторного напряжения и тока не должны выходить за допустимые пределы; кроме того, желательно осуществлять переключения возможно быстрее, чтобы избежать рассеяния чрезмерно большой мощности.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты