Obliczenia układu dla rzeczywistego tranzystora

Jesli jesteś początkującym elektronikiem, to tu z pewnością znajdziesz pomoc. Miejsce dobre do dyskusji nad podstawami elektroniki w zakresie teorii i praktyki.
Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 28 paź 2013, 15:48

AD1 - Sam bym lepiej chyba tego nie napisał.
qwers pisze: 2. Czy w stanie zwarcia idealnego źródła prądowego napięcie na jego zaciskach będzie największe, czyli teoretycznie nieskończenie wielkie?
Skoro mamy zwarcie, to napięcie będzie równe 0V. Źródło prądowe nie potrzebuje napięcia do działania. I lubi pracę "na zwarciu" a nie lubi pracy "na rozwarciu".

AD3 i 4 - W rzeczywistości to napięcie zasilania ustala maksymalne napięcie na "źródle prądowym".

AD5 Bateria o bardzo dużym napięciu + rezystor o dużej rezystancji (Rw).
Za to Rob musi być znacznie mniejsza od Rw.
No i oczywiście za pomocą tranzystorów da się zrobić imitację źródła prądowego.

AD6
- dokładnie tak będzie

AD7 - bardzo dobry opis

AD8 - Dokładnie tak będzie jak piszesz. Zmiana Vbe o 60mV powoduje dziesięciokrotną zmianę w prądzie kolektora.

[/b]

qwers
-
Posty: 37
Rejestracja: 15 gru 2012, 22:46
Lokalizacja: --

Post autor: qwers » 29 paź 2013, 7:37

1. Mam nadal jednak problem, ze zrozumieniem dlaczego w "części" kolektora potencjały maleją, a czemu w "części" emitera potencjały rosną? Przeczytałem ten artykuł o układzie ze wspólnym emiterem z cyklu "Tranzystory dla początkujących". Coś nie dokońca jakoś ja to rozumiem (przyczynę).

Obrazek

Ja nie rozumiem dlaczego np. na powyższej ilustracji w części "nad" źródłem prądowym (tam gdzie jest rezystor Rc, czyli w części kolektora) potencjały maleją, natomiast dlaczego w części "pod" źródłem prądowym (tam gdzie mamy Re) potencjały rosną?

Dlaczego w części "pod" źródłem wzrasta potencjał?

Czy mógłbym prosić o jakieś dokładniejsze wyjaśnienie/wytłumaczenie/ mi tego zagadnienia?




2.
Jak byś miał idealne źródło prądowe to napięcie mogło by być ujemne. Bo w obwodach z idealnym źródłem prądowym o napięciu decyduje "obciążenie" i punkt względem którego mierzymy napięcie.
Ale, gdybym na tym rys. P3 (umieszczony poniżej) przemieścił symbol masy do dodatniego bieguna źródła zasilania (nadał bym mu potencjał 0V), to przecież zmieni się tylko rozkład potencjałów. Ale, napięcie na źródle prądowym jak było ujemne tak pozostanie ujemne.
Obrazek

To jak w obwodach ze źródłami prądowymi "punkt względem którego mierzymy napięcie"
(czyli punkt masy) decyduje o napięciu?


3.
Jak byś miał idealne źródło prądowe to napięcie mogło by być ujemne.
I w rzeczywistym obwodzie, gdyby istniało w rzeczywistości idealne źródło prądowe to napięcie mogło by się stan ujemne na prawdę w sytuacji tj. na rys. P3 ?


4. Ale, w obwodzie rzeczywistym gdy rozpatrujemy go wg "logiki dodatniej" to napięcia na elementach nigdy nie mogą być ujemne? Tak?


5.
W rzeczywistości to napięcie zasilania ustala maksymalne napięcie na "źródle prądowym".


To chodzi oto, że gdy mamy sytuację taką jak na przykład na rysunku z punktu 1 , to gdyby tam w miejsce tego idealnego źródła prądowego wstawić rzeczywiste źródło prądowe (czyli równologle połączone idealne źródło prądowe z rezystancją wewnętrzną [odpowiednio dużą] ) to mam rozumieć, że wtedy układ ten zachowywał by się podobnie do tranzystora, tzn., że występowało by coś na kształt nasycenia (czyli prąd w tym obwodzie mógłbym rosnąć do pewnej granicy Imax ustalanej przez napięcie zasilania Uzas i rezystory w gałęzi z tym rzeczywistym źródłem prądowym (u nas Rc i Re)?

W tym przykładowym układzie Rc= 1kΩ, Re= 500Ω, Uzas=10V, więc Imax= Uzas/(Rc+Re) i wynosi Imax= 10/(1k+500) = 10/1.5k ≈ 6.66 mA (no mniej więcej, ale załużmy że to jest dokładnie granica).

I ta wyznaczona wartość Imax jest maksymalnym prądem jaki może płynąć w tym w omawianym obwodzie (oczywiście przypominam, że zakładamy zastąpienie tego idealnego źródła prądowego rzczywistym źródłem prądowym). Większy prąd w tym obwodzie nie może popłynąć i nigdy nie popłynie. Gdy miał popłynąć to napięcie na tym rzeczywistym źródle prądowym musiało by się stać ujemne, a to jest nie możliwe.

I teraz gdy prąd w obwodzie ktoś próbował by zwiększyć prąd tego rzeczywistego źródła prądowego, to ten prąd i zarazem prąd pynący w tym obwodzie nie wzrosną powyżej Imax. Czyli w takim razie taki układ zachowuje się podobnie jak obwód kolektor-emiter tranzystora bipolarnego.

W ten sposób napięcie zasilania, i rezystory w gałęzi źródła prądowego ustaliły maksymalny prąd płynący w obwodzie Imax.

Tak mam to rozumieć? Dobrze to jest?


6. A teraz druga wersja związana z cytatem z poprzedniego punktu (5).

Obrazek

Ale, gdybyśmy mieli sytuację taką jak na powyższej ilustracji to wtedy nie ma napięcia zasilania (np. w postaci baterii). I wtedy rozkład napięć ustalają rezystancje umieszczonych tam rezystorów (u nas R1 i R2) i to one też decydują o napięciu na źródle prądowym. Tutaj te dwa rezystory razem tworzą rezystor zastępczy o rezystancji równej sumie rezystancji każdego z nich dołączonego równolegle do źródła prądu (napięcia na tym rezystorze zastępczym i źródle prądowym są równe).

To jeszcze raz chciałbym zadać pytanie z pewnym doprecyzowaniem - jak wyznaczyć maksymalne napięcie, czyli maksymalną wydajność napięciową na rzeczywistym źródle prądowym? Tylko, że w układzie, w którym nie ma dołączonego źródła zasilania (np. baterii). W układzie takim jak ten na powyższym rysunku tylko, że zamiast idealnego źródła prądowego my mielibyśmy rzeczywiste źródło prądowe. To jakie będzie maksymalne napięcie? Jak je wyznaczyć?


7.
Bo w obwodach z idealnym źródłem prądowym o napięciu decyduje "obciążenie" (...)
A, w rzczywistym źródle prądowym o napięciu tym na rzeczywistym źródle prądowym decyduje rezystancja wewnętrzna? Tak?

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 29 paź 2013, 14:50

qwers pisze:1. Mam nadal jednak problem, ze zrozumieniem dlaczego w "części" kolektora potencjały maleją, a czemu w "części" emitera potencjały rosną? Przeczytałem ten artykuł o układzie ze wspólnym emiterem z cyklu "Tranzystory dla początkujących". Coś nie dokońca jakoś ja to rozumiem (przyczynę)

Ale o jaką ty przyczynę pytasz? Przecież to proste jak drut. Skoro akceptujesz fakt, że zgodnie z prawem Ohma czym większy prąd płynący przez rezystor, tym większy spadek napięcia na tym że rezystorze. I tu jakoś nie pytasz o "przyczynę" tego stanu rzeczy?

Teraz wracamy do tranzystora i tego prostego układu.

Obrazek

I teraz naszym punktem odniesienia (masą; GND) względem którego mierzymy wszystkie napięcia w układzie, jest w tym wypadku ujemny biegun zasilania.

I jak widać prąd płynie przez rezystor Re od emitera do masy.
Czyli napięcie na emiterze będzie dodatnie i równe Ve = Ie•Re. Czyli czym większy prąd tym większy spadek napięcia na rezystorze emiterowym. A więc napięcie na emiterze rośnie wraz ze wzrostem prądu emitera zgodnie z prawem Ohma.

Teraz napięcie na kolektorze to tak naprawdę różnica napięć między kolektorem a naszym punktem odniesienia czyli masą. Albo inaczej zgodnie z II prawem Kirchhoffa
Vc = Vcc - Ic•Rc
A musimy na to patrzeć od strony plusa dlatego, że obwód Kolektor-Emiter ma właściwości źródła prądowego (o napięciu na źródle prądowym decyduje rezystancja obciązenia). I przez to nie możemy wyznaczyć napięcie Vce bezpośrednio, tak jak to robimy dla rezystora. Jesteśmy zmuszeni do skorzystanie z prawa Kirchhoffa.
I dlatego właśnie, że mierzymy napięcie na kolektorze miedzy kolatorem a masa. Napięcie na kolektorze będzie maleć wraz ze wzrostem prądu korektora, bo rośnie spadek napięcie na rezystorze Rc zgodnie z tym wzorem Vc = Vcc - Ic•Rc .
Czyli przyczyną spadku napięcia ma kolektorze jest wzrost spadku napięcia na Rc.

Teraz zmieńmy nasz punkt odniesienia. Dajmy naszą masę na "plus" zasilania.

Obrazek

I teraz mamy bardzo ciekawą ale jak by odwrotną sytuację.

Teraz mianowicie, jak mierzymy napięcie na Kolektorze to tak naprawdę mierzymy teraz napięcie na rezystorze kolektorowym.
Vc = Ic•Rc i teraz wraz ze wzrostem prądu kolektora napięcie Vc rośnie w stronę ujemnych wartości. Staje się po prostu bardziej ujemne.

Z kolei napięcie na emiterze, napięcie miedzy emiterem a masą maleję.
Bo teraz Ve = Ie•Re I tak na przykład dla Re = 100 i Ie = 5mA i 10mA mamy odpowiednio 9.5V i 9V mówię tu oczywiście o wartościach bezwzględnych.

I to tyle co mam do przekazana na ten temat, sprawa jest bardzo prosta i nie ma co na siłę doszukiwać się tam drugiego dna.


Teraz może sprawa źródła prądowego. Bo jedna sprawa wymaga sprostowania/uściślenia.
Ja jak piszę o rzeczywistym "źródle prądowym" mam na myśli układ zbudowany z elementów aktywnych (tranzystorów, wzmacniaczy operacyjnych), zasilanego z zewnętrznego źródła zasilania. Które ma w pewnym przedziale napięć zbliżone właściwości do "idealnego źródła prądowego z uwzględnieniem rezystancji wewnętrznej ".

Bo z tego co widzę, to dla ciebie "rzeczywiste źródło prądowe" to połączenie idealnego źródła + rezystor Rw. Ale czegoś takiego niema w realnym świecie. Nie istnieje źródło prądowe które nie wymaga podłączania do źródła napięcia.
Pojęcie "źródła prądowego" wprowadza się po to by łatwiej przyswoić sobie pewne koncepcje i używamy go do modelowani pewnych zachowań.
Tak samo pytanie o maksymalne napięcie na źródle prądowym jest bez celowe.
Wiadomo w teorii można by takie "filozoficzne" rozważania prowadzić, zresztą sam sobie na nie dobrze odpowiedziałeś. Ale pytanie poco zagłębiać ten temat. Skoro jak już zbudujesz źródło prądowe z wykorzystaniem tranzystora
Obrazek
To gdy odłączysz RL, napięcie i tak wzrośnie tylko do 10V a prąd kolatora będzie równy 0A. Bo Ic nie zamknie się przez Rw. Bo ta rezystancja fizycznie nie istnieje. My tylko używamy koncepcji Rw do modelowania zachowania się naszego układu, bo w układzie tym, prąd Ic jednak trochę zmienia się raz ze zmianą RL. A że podobną sytuacją mamy w przypadku "idealnego źródła prądowego + Rw" to już odruchowo "modelujemy" ten nasz układ tym teoretycznym wytworem.
I dla przypomnienie definicja modelu:
Układ fizyczny lub opis matematyczny o właściwościach analogicznych (zbliżonych) do właściwości obiektu modelowanego (oryginału), działający analogicznie do oryginału.
Model jest więc narzędziem, za pomocą którego można opisać system i jego zachowanie w różnych warunkach wymuszeń
Załączniki
63.png
63.png (3.07 KiB) Przejrzano 2548 razy
63a.PNG
63a.PNG (2.59 KiB) Przejrzano 2547 razy
1.PNG
1.PNG (7.07 KiB) Przejrzano 2547 razy

ODPOWIEDZ