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, равен
Для 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
- Предыдущая запись: Эксперименты с отрицательной обратной связью
- Следующая запись: ПРОСТОИ УСИЛИТЕЛЬ нч
- Коммутатор нагрузки из электромеханических будильников (0)
- Чем отличается ток от напряжения? (2)
- Связь тока и напряжения (0)
- ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ АУДИОСИГНАЛОВ C АРУ (2)
- ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)
- ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА (0)
- ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)