Транзистор, это очень просто!

[KT608B]

Как я уже написал, в примере снятия ВАХ с транзистора охваченного ООС по току, допущена не точность. Сняты графические параметры процессов происходящих внутри транзистора. Я снимал ВАХ в точках Iбэ, Vкэ. Чтобы продемонстрировать, как влияет Rэ во внешних происходящих процессах, я снял новые графики. На них уже ток базы измеряется не на самом транзисторе Iбэ, а Iб, т.е. ток который течет не относительно эмиттера Iбэ, а относительно общего провода Iб. С программой Micro-Cap не удобно работать, потому что нужно указывать хитрые переменные состоящие из целого математического выражения. У меня было указано Ibe(Q1), а надо указать I(2), где цифра два, это точка на схеме в которой измеряется ток. В случае с Ibe(Q1) ток измеряется на транзисторе Q1 на базе относительно эмиттера.

Касаемо того, что резистор обратной связи Rэ ограничивает максимальный ток через транзистор, подмечено верно. Он выполняет роль защиты от выхода из строя транзистора. На следующем рисунке отмечены цветом два режима транзистора. Зеленым цветом показана область насыщения; синим показана область отсечки тока. Проведена так же нагрузочная прямая, где видно диапазон гулянья рабочей точки:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312792/

А вот графики снятые мной. Первый из них, это выходная ВАХ без резистора Rэ:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312793/

Здесь уже присутствует сопротивление 1.5 Ом, видно что характеристика дала крен вправо:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312794/

Здесь 10 Ом, крен усилился. Специально я провел произвольную нагрузочную прямую. Теперь можно, вспомнив первый рисунок, понять что будет с транзистором, если базовый ток возрастет. Транзистор войдет в насыщение и не даст дальнейшего роста коллекторному току, транзистор не перегреется и останется функционален. Если этот резистор не поставить, то ток превысит максимально допустимый и транзистор выйдет из строя. Но вместе с наклоном общей выходной ВАХ меняется при больших токах базы и угол наклона отдельных прямых. То есть тот же ток коллектора при том же токе базы создастся уже при большем напряжении Uке:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312795/

На следующих графиках я снял входные ВАХ. Первый график показан без влияния Rэ. Зеленная кривая соответствует напряжению Uке = 0 вольт; красная и прочие цвета, это все остальные напряжения включая 10 вольт. Базовое напряжение U от 0.6 до 1.1 вольт соответствует падению напряжения на переходе транзистора средней мощности. У мощного транзистора падение будет больше, а маломощного меньше:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312798/

Здесь уже Rэ = 1.5 Ом. Нулевая линия осталась на месте, а остальные сместились вниз, т.к. в первом случае падения напряжения на Rэ нет и он не влияет на характеристику. Остальные напряжения имеют влияние в следствии падения напряжения на Rэ, который противодействует входному току базы Iб:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312797/


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/312799/

[SmarTrunk]

Мое личное мнение, что ВАХ биполярных транзисторов (в чистом виде) не особо информативны, т.к. довольно предсказуемы и примерно все одинаковые.
Вот для полевых транзисторов ВАХ полезно посмотреть, т.к. у них разная крутизна, разные пороговые напряжения (или напряжения отсечки).
А на СВЧ вообще достаточно знать комплексные S-параметры...

Но желание разобраться приветствую.

[KT608B]

Вот я к этому всему и подхожу своим методом, который мне больше понятен. Когда я вижу наглядно, что происходит, то так яснее понимается и лучше запоминается, раз и на всегда. По числовым данным я смутно вижу происходящие процессы, в особенности, когда их очень много.

Как можно приблизительно подытожить материал по влиянию Rэ. Числовой расчет наиболее удобен, дабы все вертится вокруг закона Ома. Для каждого значения Rэ выстраивается новый ряд характеристик и их замучаешься постоянно снимать. Только разово, как поясняющие, что происходит при введении в схему ОС по току. С числовым расчетом проще, там есть заведомо высчитанный предсказуемый коэффициент, относительно которого и считается, например h21.

Чтобы выполнить хоть какой-то числовой расчет, мне нужно понять получение коэффициента h21э. Вообще, что значит это выражение h21э. h, это система параметров; цифра два означает выход; цифра 1 вход. То есть, это отношение выходной величины к входной. Буква Э означает, что параметры снимаются в схеме с общим эмиттером.
Во-первых запутана история преобразования коэффициента усиления тока, беты b в h21э. Вот неплохая статья по расчету каскада с ОЭ охваченного ОС по току http://www.radio-schemy.ru/beginner/bas ... oreoe.html В ней говорится, что бета отличается от h21 тем, что в первом случае величины измеряются от нуля, что приводит к значительной ошибке, а во втором применяются уже дельты, т.е. дифференциальное значение имеющее своей величиной число отношения минимальной величины, не обязательно нуля, к максимальной. То есть иными словами некий предел, который подразумевают используя перед величиной треугольник, т.е. дельту. Но я встречал беты, где тоже использовались дельты и без онных тоже. Как я мог это понимать? То есть там, где используется обозначение бета, но перед числами идет значек дельты, переходной вариант обозначения параметра. Если проще, то сначала были просто беты, потом к бетам добавили дельты и затем, когда классифицировали h параметрами, то вместо беты стали писать h21э.

Так вот, с этим h21 не все определенно. Дело в том, что в справочниках дается окно значений этого коэффициента усиления. Например, для транзистора 2N5109 коэффициент усиления лежит в пределах от 40 до 150. И это при определенном режиме съема этого h21э: Ic = 50 мА, Vce = 15 вольт. При режиме Ic = 50 мА, Vce = 5 вольт, коэффициент усиления по току уже будет от 15 до - . И какой коэффициент, скажите, мне выбирать? Здесь я уже снимал h21э viewtopic.php?f=21&t=14895 Кто-то говорит их учили брать минимальное значение, других среднее и т.д. Автор этой статьи тоже особо не напрягается и берет минимальное значение http://www.radio-schemy.ru/beginner/bas ... oreoe.html Чем обоснован его выбор не ясно.

Ради интереса и в поисках ответа на свой вопрос, я залез в справочник посмотреть проходную характеристику различных транзисторов. И что я там вижу? Что у одних транзисторов h21э может быть почти абсолютно линеен при разных значениях тока эмиттера. У других h21 может при малых эмиттерных токах падать, а при увеличении Iэ подниматься. У третьих h21 падает вначале, возрастает в середине и снова падает к концу графика при увеличении тока эмиттера. Какой я из этого могу сделать вывод? Что транзистор крайне не предсказуемый прибор и наверное h21э лучше брать усредненный. И не гнаться за точностью расчета параметров прибора, который ими не обладает.

[KT608B]

Самое главное, я забыл вас поприветствовать Сэр Мурр, вы один на протяжении всей этой моей эпопеи, подкидываете ободряющие меня предложения. Но я скромничаю, так как не вижу еще полноты материала по анализу транзистора. Вот если составить в графическо-буквенной форме пояснение по влиянию отрицательной обратной связи по току и выложить это отдельной статьей. Если кто-нибудь захочет так сделать, то я не против.

1) И у меня есть такой вопрос. Может ли кто-нибудь, кто на этих расчетах "собаку съел", привести расчет каскада по основным параметрам из этой схемы http://www.cqham.ru/int8.htm Мне интересно, как ее автор рассчитывал, каким образом он добился входного сопротивления 50 Ом, а выходного 100 Ом. Просто хочется видеть расчет. Я думаю тем, кто в этом разбирается, не составит труда посчитать.

2) Второй вопрос такой. Я не силен в математических терминах, но в книге я встретил два обозначения. В одном случае значение написано ∆Uбэ в другом dUбэ. Какая между ними разница?

[Сэр Мурр]

В различных статьях иногда проскальзывают намёки на желательность учёта изменения статического коэффициента усиления транзистора по току в зависимости от тока коллектора. Как правило, этим явлением пренебрегают; но некоторые конструкторы аудио на это обращают внимание, и считают этот эффект ответственным за "транзисторный звук".
В давние времена дефицита транзисторов, испытывал на промышленном измерителе различные транзисторы, в том числе и составные- КТ827 и комплементарный ему КТ825. Так вот- у КТ825 при увеличении тока, коэфф. усиления стремительно снижался, и доходил буквально до единиц! Я был очень удивлён этим явлением, думал- транзистор некондиционный. Но потом. на всех транзисторах КТ825 наблюдал это явление. Поэтому теперь никогда их не использую; более того- удивлён, когда их ставят в какой-нибудь стабилизатор, и говорят, что он обеспечивает ток более 10 ампер.
Кстати, а КТ827 ведут себя, как положено- сохраняют высокое усиление при увеличении тока.
Встречал упоминание, что транзисторы 2N2222 сохраняют стабильность усиления при увеличении тока. Приводились графики, и другие материалы. Не помню источник информации- кажется, это был журнал "Схемотехника".

Второй вопрос

∆Uбэ и dUбэ -это одно и то же.

[rustot]

Rэ никакой не защитный и не ограничительный, а исключительно обратная связь. что является для транзистора входным сигналом? напряжение между базой и эмиттером (эмиттером, не землей!), а не ток базы, зависимость от тока базы уже следствие. что является выходным сигналом для транзистора? коллекторный ток. что делает Rэ? он из входного сигнала каскада (поданного относительно земли) вычитает напряжение Urэ и эта разница подается между базой и эмиттером как входной сигнал для транзистора. но Urэ прямо пропорционально току эмиттера а значит току коллектора, то есть мы из входного сигнала вычитаем часть выходного с каким-то коэффициентом, зависящим от величины Rэ

и принцип действия у него именно в обратной связи а не в ограничении тока базы. допустим у вас транзистор увеличивает ток от 50 до 100 раз, что будет если вы резисторам ограничите ток базы в 10 раз? он будет усиливать в 5-10 раз, просто меньше по величине но столь же нелинейно. а введение обратной связи через Rэ делает из 50-100 коэффициент усилениz от 5 до 5.01, то есть почти линейно. принцип совсем другой, стал транзистор вдруг сильнее усиливать значит стали больше вычитать из входного сигнала и привели усиление к нужному

[KT608B]

Вы сказали очень интересную вещь, что при введении ОС по току, коэффициент h21э с 50 - 100 уменьшается до 5 - 5.01. Действительно, чем выше уровень воздействия, тем больше противодействие, т.к. на резисторе падает куда большее напряжение. Это я запомню, но хотелось бы увидеть, как это происходит, визуально. К сожаление в EWB 5.12 работать с графиками неудобно. Чтобы построить там семейство графиков, требуется затратить много времени, почти столько же сколько и при ручном снятии посредством вольтметров и переменных резисторов. Вот может быть в Multisim, в какой-нибудь из версий, есть специальный прибор для этого? В программе Micro-Cap графики снимать удобнее и тем более семейства характеристик, но программа слишком абстрактна. Я попытался снять проходную характеристику с транзистора, чтобы посмотреть влияние Rэ, но вместо кривой получатся вертикальная палка. Где-то я там что-то напутал и разобраться мне сложно в ошибке. Мне кажется это программа способна снять не только проходную ВАХ, но кривую h21э с виртуального прибора, если вместо одной переменной ввести выражение из двух Iк x Iб и посмотреть зависимость этого выражения от Iэ. Но это всего лишь предположение.

В приложении находится архив с двумя примерами для снятия ВАХ, к Micri-Cap, которыми я пользовался. В micro-сap, есть еще несколько функций заинтересовавших меня. Одна из них, это вычисление входного и выходного сопротивления, а также коэффициента усиления, для каскадов и целых схем. Что может пригодится для самоконтроля правильности расчета. Вторая, это оптимизация элементов схемы или параметров активного элемента под заданные пользователем параметры.

И видя такие функции программы я могу сделать предположение, что зарубежные заводы изготовители радиоэлементов приводят наряду со справочными параметрами еще и spice модель элемента, для того чтобы инженеры могли его включить в свои виртуальные комплексы разработки устройств. Потому что современная техника уже рассчитывается не на бумаге с карандашом, а целиком и полностью на компьютере. Оператор компьютера, обученный инженером в области радиоэлектроники, только расставляет как в конструкторе детали по схеме. Сопряжение же всех элементов схемы по параметрам осуществляется компьютером, который оптимизирует схему под заданные входные и выходные параметры.
К тому же spice модели используют и ученные, потому что пользуясь компьютерным моделированием можно выводить на экран вещи, которые невозможно представить в уме из-за обилия переменных. Например, современные испытания машин на ударопрочность, проводят целиком в виртуальной среде загружая в компьютер "spice" модель машины. Летчики самолетов перед тем, как сесть за штурвал настоящего истребителя, совершают полеты в пространстве компьютерной модели. Солдаты технически развитых стран перед тем как пойти на операцию, проводят ее на компьютерном симуляторе, примером которого является VBS http://en.wikipedia.org/wiki/VBS2

[KT608B]

Пытаясь сопоставить полученную информацию о транзисторе, я пришел, как мне кажется, к решению вопроса о подборе аналогов транзистора в схему.

Если, как вы говорите, при введении обратной связи транзистор линеализируется и его усиление с 50-100 становится 5-5.01, потому что увеличению входного тока оказывается большее противодействие, значит для расчетов разумно брать минимальное значение h21э.
Первостепенный параметр транзистора, это h21э, потому что от него зависит входное и выходное сопротивление, режим транзистора. Параметры же: fгр, UmaxКЕ, ImaxК - параметры косвенные, так как они не влияют на режим, а лишь на работоспособность. Получается, если я возьму транзистор с значениями fгр, UmaxКЕ, ImaxК выше, чем у исходного образца, то при совпадении у обоих транзисторов h21э, аналог встанет в схему идеально. То есть у него будет соответствовать режим работы: входное/выходное сопротивление, усиление каскада, но каскад сохранит свою работоспособность на большей частоте fгр, при большем напряжении Uке, при большем токе Iк.

Я правильно понял или опять что-то не так?

[Сэр Мурр]

Параметр h21э- параметр постоянного тока, не имеющий отношения к частоте. Так что можно применить любую подходящую модель.

[rustot]

с обратной связью плохо то, что ее невозможно практически показать на пальцах, мол вот тут вот что-то растет, а тут что-то вследствие этого уменьшается, поэтому получаем вот это. она интуитивно непонятна. допустим что будет если есть усилитель с коэффициентом усиления 1, то есть просто провод и мы из входного сигнала будем полностью вычитать выходной, интуиция подсказывает что вообще выход меняться не будет, мол любая попытка как то сдвинуть вход с нулевой точки приведет к попытке изменить выход и он тут же вычтется из входа погасив изменения на нем до нуля. а на самом деле получится так, что выход будет в два раза меньше входа, а не нулевой. только через математику получается понимать такие вещи

допустим есть у нас усилитель y = f(x), x вход, y выход, f(x) передаточная характеристика, в частности 100*x для идеального линейного усилителя в 100 раз. что означает введение обратной связи, это означает что от выхода берется какая-то функция f2(y) (допустим y/10 для линейной обратной связи) и вычитается из входа. получается вот такая функция в итоге y = f(x-f2(y)). решать ее очень даже не просто. но можно доказать что в итоге полученная функция как бы стремится к функции обратной от f2(y), то есть если f2(y)=y/5 то результирующая функция с обратной связью будет стремиться к y=5*x

допустим пример выше, повторитель y=x, обратная связь f2(y)=y, получаем y=x-y, y+y=x, y=x/2. в математике легко показывается ослабление в 2 раза, а на пальцах объяснить эффект ну никак не получается. а если исходный усилитель в 1000 раз? y = (x-y)*1000, 1001*y = 1000*x, y = x * 1000/1001, то есть чем больше оригинальный коэффициент усиления тем сильнее результирующая функция стремится к y=x.

[Сэр Мурр]

Что-то я не понял этих рассуждений. Ведь у повторителя напряжения коэффициент передачи =1 при 100% обратной связи.

[rustot]

Что-то я не понял этих рассуждений. Ведь у повторителя напряжения коэффициент передачи =1 при 100% обратной связи.

у повторителя передача=1 именно за счет 100% обратной связи. собственный коэффициент усиления транзистора много более 1 и приводится к 1 обратной связью.

пример выше был про случай когда само устройство имеет собственный коэффициент усиления 1 и еще в придачу 100% обратной связи, тогда полный коэффициент усиления становится 0.5

[KT608B]

Никак не получается снять проходную характеристику транзистора в micro-cap. Я собрал такую схему:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313163/

Установил такие параметры анализа по постоянному току:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313162/

И в результате вместо линии построились короткие отрезки. То есть вместо плавного изменения базового тока, программа меняет его дискретно, что в результате и приводит к линии состоящей из точек. Но при изменение напряжения Vcc с 5-и вольт до 4-х вольт, получаются отрезки.

Еще мне хотелось бы узнать, можно ли в программе сделать так, чтобы по линии Y графика строилась сразу линия h21э ? Допустим указать в колонке "выражение по Y", что-то типа Ib(Q1) * Ic(Q1), а в выражении по X указать Ie(Q1).

[KT608B]

Вот интересные графики на транзисторы. Первый, это КТ610. Судя по графику h21э, это очень линейный транзистор. У КТ610Б, как раз соответствует начальный h21э = 50 для моей схемы http://www.cqham.ru/int8.htm


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313164/

В противовес КТ610 будет П607 у которого характеристика h21э лихо изгибается:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313165/

Но у обоих этих транзисторов интересная выходная ВАХ похожая на ламповую. У КТ348 она совершенно другая:


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313166/


А вот совершенно интересная вещь. В книге для транзистора КТ313Б приводится h21э = 80 - 300, но смотря график зависимости h21э я не вижу чтобы линия для этого транзистора гуляла в этих пределах. Если только не другое. Пунктирными линиями приведен температурный диапазон, если я не ошибаюсь, и вот если смотреть на пунктирные линии для КТ313Б, то одна из линий опускается до 80, а другая поднимается до 300. И что это за мистика? Здесь без грибного отвара мухоморов не разобраться.


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313167/

И вот еще один график на транзистор КТ601А. Статический коэффициент у него от 16 до 300 и на графике он вписывается только в температурный дрейф. Но в справочнике h21э = 16-300 указан для T=27*. Для T=+85 h21э= от 16 до неизвестного, а при Т=-40 h21э= от 10 до неизвестного.


http://fotki.yandex.ru/users/kt608b/view/313168/

[SmarTrunk]

Да, графики в справочниках интересно посмотреть. Но h21э особо не важен на ВЧ (а транзисторы КТ610, ГТ313 сугубо высокочастотные). Там гораздо важнее граничная частота, паразитные емкости и индуктивности выводов, внутренняя постоянная обратной связи.

Да и на низких частотах схемы проектируются так, что h21э (и его изменения) также особо не важны, лишь бы h21э был достаточно большим.

[rustot]

А вот совершенно интересная вещь. В книге для транзистора КТ313Б приводится h21э = 80 - 300, но смотря график зависимости h21э я не вижу чтобы линия для этого транзистора гуляла в этих пределах.

это разброс между экземплярами транзисторов, а не разборс значений для одного транзистора.

вы зря такое большое внимание уделяете h21э, это не ключевой параметр, который надо внимательно отследить, достаточно знать что "h21э при таком режиме не опускается ниже 50" и все, а как именно он там при этом гуляет выше 50 не имеет никакого значения. будет 1000 вместо ожидаемых 50, это не привнесет заметных глазу изменений в работу схему, лишь чуть нелинейности убавятся. если схема нормальная.

это граничная характеристика. типа "ток коллектора не более 1а", "h21э не менее 50", "рассеиваемая мощность не более 10вт"

[KT608B]

Я правильно понял, что в справочнике для h21э пунктирные линии показывают разброс между экземплярами транзисторов и что приводимый диапазон статического коэффициента усиления h21э = 80-300, это тоже имеет отношение к разбросу параметров разных экземпляров? Вообще странно, поскольку я неоднократно измерял коэффициент усиления КТ315Е и он никогда не был ниже 250.

Хорошо, тогда я могу воткнуть в эту схему http://www.cqham.ru/int8.htm взамен 2N5109 транзистор КТ610 без корректировки делителей и обратных связей? Будут ли параметры схемы на предмет входного/выходного сопротивления соответствовать схеме с транзистором 2N5109? А если я туда поставлю транзистор КТ630 параметры останутся прежними?

Но мне все равно не понятно. Как я могу не обращать внимание на h21э, когда этот параметр фигурирует при расчете входного сопротивления. Если я возьму один транзистор из партии и у него почти линейная характеристика и h21э будет 50, потом возьму другой и у него h21э 300, когда я рассчитаю входное сопротивление, то у второго сопротивление окажется почти в 300 раз выше... Хорошо, давайте разберемся с понятием модуля коэффициента усиления тока в схеме с общим эмиттером lh21эl Но вот здесь http://www.radio-schemy.ru/beginner/bas ... oreoe.html расчет звукового каскада почему-то ведется с статическим h21э, Rвх=Rэ*h21э.

[SmarTrunk]

Я бы начинал со схем попроще. Эта схема, вроде, для опытных радиолюбителей-коротковолновиков. Имеет смысл, если у Вас есть КВ-трансивер. А вообще, если схема действительно полезная и простая в повторении (что для меня далеко не очевидно), то на форумах эфирных радиолюбителей-коротковолновиков должны быть ветки по этой схеме, и лучше спросить там.

[Gek0n]

Здравствуйте, у меня возникло затруднение, подскажите!

Часто вижу схемы усилителей на транзисторах с ОЭ ОБ и ОК. Так вот в не зависимости от сложности там есть резисторы подключенные последовательно и параллельно и так же кондеры.

Так вот скажите где подробно описано:
-какие из этих резисторов и кондеров минимально необходимые;
-как рассчитать каждый из этих элементов и почему именно так рассчитать;
-какую функцию выполняют эти элементы на своих местах в схеме.

З.Ы. Обучалку читал - не помогло. Дайте пожалуйста ссылку или сами втолкуйте

[KT608B]

Радиолюбители-коротковолновики деградировали. Если раньше появлялись какие-то трансиверы типа дружбы-м, пионера и пр. А еще раньше UW3DI, RA3AO и пр., то теперь даже новостная ветка перестала двигаться http://www.cqham.ru/index.html Коротковолновое радиолюбительство перешло из конструирования в покупательство. И теперь все покупают и даже те кто умеют конструировать, тоже покупают и соответственно им нет резона конструировать. Здесь палка о двух концах. Много товаров - нет народного энтузиазма, нет товаров - есть народный энтузиазм. Я зарегистрирован на форумах радиолюбителей-коротковолновиков и спрашивать там абсолютно бесполезно, так как ответ будет один - иди купи и не мучайся. Поэтому я зарегистрировался здесь, где люди конструируют и если здесь у меня не получится прояснить интересующие меня вещи, то ответа искать больше негде.

К слову сказать, что RA3AO, UW3DI разработки коллективные , клубные, если не КГБшные, потому что UW3DI, это точная копия фирменного зарубежного трансивера. Почти все отечественные транзисторы, лампы, это копия с импортных. Кто у кого копирует непонятно, потому что в России есть НИИ, а заграницей НИИ нет, и все эти забугорные заводы чисто производственные и представляют из себя гипсокортонные быстроразборные коробки. Научно-исследовательских институтов заграницей нет. Хотите посмотреть, что там в Америке, зайдите на этот сайт: http://www.usinfo.ru/index.html

Меня же не интересует, что там на западе, кто у ого скопировал, радиолюбители-коротковолновики, сложная схема или простая... Меня интересуют только транзисторы, и моя цель, это создание собственной схемы на транзисторе. Я прочитал все известные книги по транзисторам и собрал кучу информации, теперь же мне надо одно с другим состыковать, чем я собственно и занимаюсь. И пока я не создам собственной схемы по своему образу и подобию, я не успокоюсь!

Когда человек не может объяснить, значит он не понимает предмета, и начинает ссылаться. Кто четко представляет себе процессы, тот дает четкие собственные ответы.