WE- skad wziasc Ic, Uce, Rc?

[Gość]

witam!

mam dośc trywialny dla każdego elektronika problem, ale jakos nie moge przez to przebrnac. otoz mam problem z wyznaczeniem punktu pracy i wartosci rezystorow drugiego stopnia dwustopniowego wzmacniacza OB-OE.

zalozenia projektowe:

Uwyskut=4V ---> Uwy=5,7V
rez. obciaznia Rl=5,1k
punkt pracy przyjac tak, zeby polowki byly obcinane "rowno"

moje pytania sa nastepujace:
jak wyznaczyc Ic?
jak wyznaczyc Uce?
jak wyznaczyc Rc majac Ic?
czy podstawiajac Ic do wzoru Uwy/Ic=Robc=RL||Rc i wyznaczajac z niego Rc otrzymam dobra wartosc?
czy potencjal Ve moge uznac za zerowy?

z gory dziekuje za odpowiedz... jezli ktos sie zdecyduje na wysilek odpowiedzi, to prosze jak najbardziej "idiotodpornie"... jestem pocztakujacy... [/b]

[nazgee]

ups... zapomnialem sie zagolowac... przeprwaszam
to wyzej pisalem ja- jeszcze raz z gory dziekuje za pomoc

[b@p]

Przeczytaj uwaznie http://www.elektronika.priv.pl/bipolarne.html
Do wyliczenia takiego stopnia nie wystarczy tylko zakladac parametry stalopradowe, nalezy dokladnie wiedziec jakim sygnalem bedziemy stopien sterowac, jakiego wzmocnienia oczekujemy, jaki zakres czestotliwosci ma byc przenoszony itd. Dosc dziwnie brzmi twoje stwierdzenie .....Uwyskut=4V ---> Uwy=5,7V..... uzyskanie takiej wartosci sygnalu na wyjsciu wymaga duzego napiecia zasilania ukladu ( sadze ze bedzie bardzo trudno uzyskac taki sygnal z jednego stopnia, zapewniajac ukladowi skuteczna stabilnosc termiczna ). Parametry Ic oraz Rc mozna łatwo wyznaczyc z charakterystyk pracy tranzystora, oczywiscie mozna tez wyliczyc ( rownanie prostej obciazenia Uz=Uce + IcRc ). Punkt pracy stopnie , na charakterystyce tranzystora, obieramy dla 1/2 Uz ( Uce ) to miejsce wyznaczy nam dokladnie prad bazy.
Pozdrawiam

[nazgee]

Dosc dziwnie brzmi twoje stwierdzenie .....Uwyskut=4V ---> Uwy=5,7V.....

chodzi o to, ze maksymalny sygnal na wyjsciu ma miec amplitude rowna Uwy=5,7V (przy Ku=45dB)

uzyskanie takiej wartosci sygnalu na wyjsciu wymaga duzego napiecia zasilania ukladu ( sadze ze bedzie bardzo trudno uzyskac taki sygnal z jednego stopnia, zapewniajac ukladowi skuteczna stabilnosc termiczna ).

stopnie maja byc dwa- pierwszy WB, drugi WE, co do napiecia zasilajacego, to nie ma sie czym przejmowac- mam je przyjac takie, zeby osiagnac zalozenia projektowe.

oczywiscie mozna tez wyliczyc ( rownanie prostej obciazenia Uz=Uce + IcRc ).

z tym ze o ile Uce faktycznie wiem jak zaolzyc :
Uce=Ucesat+Uwy+ (1 do 2 V na stabilizacje termiczna)=7,5V
to mam problem z przyjeciem Ic... nie wiem czy ma to byc prad tylko skladowej DC, czy moze DC+AC. nie znajac Ic, nie wiem jak wyznaczyc Rc... i tak w kolo macieju

Punkt pracy stopnie , na charakterystyce tranzystora, obieramy dla 1/2 Uz ( Uce ) to miejsce wyznaczy nam dokladnie prad bazy.

przeciez majac Ic, prad bazy mozna wyznaczyc jako Ic/beta=Ib

reasumujac: najwiekszy problem mam z wyznaczeniem Ic i Rc dla ukladu jak na rysunku, jezeli maksymalna amplituda napiecia na wyjsciowym rezystorze RL=5,1k ma wynosic 5,7V

[b@p]

Z katalogu wybierasz tranzystor o parametrach wygodnych dla twoich zalozen. Przegladajac charakterystyki, wybierasz charakterystyki kolektorowe i rozpatrujesz uklad w oparciu o wzor Uz=Uce +IcRc ( jak by nie kombinowal to klania sie drugie prawo Kirchhoffa ). Zakładasz dwa stany;
1. tranzystor jest zwarty i wowczas Uce=0 czyli wzor ma postac Uz=0+IcRc lub Ic=Uz/Rc ; masz juz wyznaczony max. punkt na osi pradowej Ic.
2. tranzystor rozwarty, wowczas Ic=0 wzor ma postac Uz=Uce+(0)Rc lub prosciej Uce=Uz; teraz dostajesz drugi punkt na osi napiecia Uce
Łączac te punkty wyznaczasz prosta obciazenia. Wybierajac dokladnie polowe napiecia Uz czyli Uce jestes w pewnym punkcie prostej i widzisz teraz dokladnie jakimi pradami bazy dysponujesz. przy prawidlowo wyznaczonej prostej pracy ( zmiany Ic lub Uce wplywaja na jej nachylenia ) bardzo latwo obliczysz Rc z wzoru Rc=URc/Ic ( URc=Uz-Uce)
W zasadzie cala analiza stopnia opiera sie na "optycznej" ocenie charakterystyk, mozna poslugujac sie linijka i olowkiem wykreslic od reki charakterystyke przenoszenia stopnia. Własciwe zrozumienie tych zaleznosci na podstawie charakterystyk, nie jest wcale trudne a liczenie stopnia w kolejnym etapie projektu to juz przyslowiowa bulka z maslem.
Zdaje sobie sprawe ze "detaliczne" opisanie calej procedury przekracza mozliwosci forum, sadze ze sam teraz bez problemow pokonasz problem. Nie mniej jednak, w przypadku trudnosci sluze pomoca.
Pozdrawiam

[nazgee]

dziekuje. zgadza to sie z tym co wiedzialem/czego sie domyslalem, z tym ze jak sam zauwazyles, jest to metoda graficzna... problem polega na tym, ze jest to projekt na UKLADY ELEKTRONICZNE i prowadzacy zazyczyl sobie zeby przy analizie stalopradowej dobrac punkt pracy analitycznie i graficznie.

poza tym, jak do wyznaczania pkt. pracy ma sie RL (rezystancja obciazenia = 5,7k) i Uwymax (maksymalne napiecie na RL,ktore ma jeszcze nie ulegac "obcianiu", a ktorego amplituda wynosi 5,7V). no i jak dobrac Ucc? musi byc rowne conajmniej dwa razy wiecej niz maksymalna amplituda napiecia wyjsciowego, ale o ile wiecej?

przepraszam za klopot. dziekuje za okazana do tej pory pomoc. jestem naprawde wdzieczny.

[b@p]

To idziemy dalej. Skoro mamy juz prosta pracy to teraz chwilke pomyslimy. Wiemy, ze na skladowe stale sa nalozone skladowe zmienne, ale narazie nie zamulajmy tematu, patrzac na charakterystyke, widzimy jeszcze krzywe pradu bazy, jak sa narysowane, bo jak nie to klapa i trzeba ruszyc baniakiem. Na ten problem tez jest sposob, z danych katalogowych wynika ze parametr, h21e tranzystora jest w znacznym zakresie zmian pradu Ic, mniej wiecej staly ( przy okreslonym napieciu Uce ). Majac taka informacje, wyznaczamy a raczej wyliczamy prady bazy przy stalym h21e i zmieniajacym sie Ic ( wzor jest znany i nie bede go przytaczal ), wiemy ze, teraz wyznaczajac min. napiecie Uce przenosimy na prosta pracy i odczytujemy prad Ic, to samo dla max. Uce. Wyliczamy Ib max i Ib min. i juz znamy zakres zmian pradu bazy dla naszych zalozen. Niby proste ale w teorii, pewna rzecz wymaga jednak wyjasnienia, w punkcie pracy tranzystora ( polowa prostej pracy ) wyliczamy dokladnie prad Ic i Ib, musimy pamietac ze prad bazy sklada sie ze skladowej stalej i skladowej zmiennej ( pelna sinusoida to kat Pi/2) niestety musimy wiedziec jak sterujemy nasz tranzystor, aby rozjasnic nieco np. Ib=30uA a skladowa zmienna 10uA, daje nam w wyniku 40uA i taka wartosc nas urzadza do wyliczenia szczytowego Ic. Najlepszy kąsek bedzie teraz, wyliczyc Rc. Co wiemy, wiemy ile wynosi Ic max, wiemy ile wynosi Uz, wiemy z naszego wykresu ile wynosi napiecie ( dla jasnosci oznaczmy sobie go jako U1 ) w punkcie Ic max i wiemy ile wynosi Ib max. Liczymy, spadek napiecia na Rc ( przy kacie Pi/2, to pamietamy ) URc= Uz - U1, teraz Rc = URc / Icmax i jeszcze Uce = Uz - URc i koniec. To narazie tyle, chyba nie nie popelnilem gdzies bledu. Wyznaczenie Rl oraz parametrow dla sygnalu, to juz inna para kaloszy. Musimy wiedziec np. jakie wzmocnienie ma nasz stopien osiagnac, jaki zakres czestotliwosci przeniesc ( w koncu jakos trzeba tez wyliczyc C ) itd.
Pozdrawiam

[nazgee]

dzieki bardzo mi pomogles, z tym ze:

Wyznaczenie Rl oraz parametrow dla sygnalu, to juz inna para kaloszy.

ja mam narzucone Rl (o ile to samo rozumiemy pod tym oznaczeniem- dla mnie jest to RL czyli rezystancja obciazenia).
Czy bedzie to mialo jakis wplyw na powyzszy tok rozumowania?

[b@p]

Obliczymy sobie najpierw Rwe,tak dla sportu, ( liczymy Rb=R1||R2; znamy z katalogu parametr h11e ),
Rwe=Rb*h11e / Rb+h11e . Wzmocnienie napieciowe ( w przyblizeniu ), ku=Rc/Re. Teraz ciekawostka, Rc mozemy wyliczyc z wzoru Rc=ku*Re. Rezystancje dla pradu stalego w obwodzie wyjsciowym liczymy z wzoru Rdc=Rc+Re, dla prady zmiennego Rac= Rc || RL. Istotna uwaga, wzmocnienie napieciowe tak naprawde zmniejsza sie, dlaczego? bo rezystancja obciazenia dla pradu zmiennego jest mniejsza. Jezeli w naszym stopniu do rezystora Re dopniemy rownolegle pojemnosc ( zalecane ) to jej impedancja powinna byc mniejsza od 0,1Re, uzyskamy wtedy mala wartosc wypadkowa i bardzo maly spadek napiecia. Bardzo pomocne jest wyliczenie wspolczynnika gm, jest to transkonduktancja wynikajaca z podzielenia pradu zmiennego kolektora ( wyjsciowego ) przez napiecie zmienne wejsciowe. Znajac ten wspolczynnik wyliczamy wzmocnienie, ku=gm*Rac. Pozostaly nam jeszcze kwestie pojemnosci wej(Cwe) i wyj (C), znamy zaleznosc ze spadek czestotliwosci sygnalu powoduje wzrost reaktancji kondensatorow. Dobor wartosci pojemnosci na wejsciu jest bardzo istotny, nalezy najpierw okreslic czestotliwosc przy ktorej reaktancja pojemnosciowa rowna sie Rwe i odpowiednio go przeksztalcic.Wzor ma postac fd= 1 / 2Pi*Rwe*Cwe. Dobor kondensatora C ( na wyj ) musibyc taki aby o dolnej czestotl. decydowal Cwe. Dlaczego ? wynika z wzoru: Cwy = 1 / 2Pi * fd * (Rc + RL). Istnieja jeszcze ograniczenia dla malych i duzych czestotliwosci, alo to moze kiedys przy jakiejs okazji wyjasnimy. Zdaje sobie sprawe ze nie ma mowy o dokladnym opisaniu problemu, dlatego w ogromnym uproszczeniu pomagam koledze, jak mniemam doskonale orientujacemu sie w temacie.
Pozdrawiam
PS. czytajac moje posty, zapewne niektorzy koledzy pomysla ze popisuje sie wiedza, wbrew pozorom, wlasciwe obliczenie stopnia tranzystorowego wcale nie jest takie latwe jak to podaja niektore periodyki. Chce wyjasnic ze co nieco musialem podeprzec sie czasem literatura ktora byla dla mnie niemal jak biblia, przed wielu laty. Taka nieoceniona ksiazka ( podstawy teorii dla wydz. elektroniki ) jest wydanie F.Driscoll , R.Coughlin "Przyrzady półprzewodnikowe i ich zastosowania" 1978r