ट्रांजिस्टर में डीसी Biasing - BJTs

ट्रांजिस्टर में डीसी Biasing - BJTs

सरल शब्दों में, BJT में बायसिंग को एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें DC की एक छोटी परिमाण को लागू करके BJT को सक्रिय या स्विच किया जाता है, जो इसके आधार / उत्सर्जक टर्मिनलों के पार होता है ताकि यह DC के अपेक्षाकृत बड़े परिमाण का संचालन करने में सक्षम हो। इसके कलेक्टर ने टर्मिनलों का उत्सर्जन किया।



डीसी स्तर पर एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर या BJT का काम कई कारकों द्वारा नियंत्रित होता है, जिसमें कई रेंज शामिल हैं ऑपरेटिंग बिंदु उपकरणों की विशेषताओं पर।

इस लेख में बताई गई धारा ४.२ के तहत हम इस श्रेणी के बारे में विवरण की जाँच करेंगे ऑपरेटिंग बिंदु BJT एम्पलीफायरों के लिए। एक बार निर्दिष्ट डीसी आपूर्ति की गणना की जाती है, आवश्यक ऑपरेटिंग बिंदु का निर्धारण करने के लिए एक सर्किट डिजाइन बनाया जा सकता है।





इस लेख के भीतर कई तरह के विन्यास की जांच की जाती है। इसके अलावा चर्चा की गई हर एक मॉडल दृष्टिकोण की स्थिरता को पहचानती है, जिसका अर्थ है कि सिस्टम किसी दिए गए पैरामीटर के लिए कितना संवेदनशील हो सकता है।

यद्यपि इस खंड के भीतर कई नेटवर्कों की जांच की जाती है, लेकिन प्रत्येक कॉन्फ़िगरेशन के आकलन के बीच एक मौलिक समानता है, क्योंकि यह महत्वपूर्ण मूलभूत संबंध के बार-बार उपयोग के कारण है:



अधिकांश स्थितियों में आधार वर्तमान आईबी होता है जो कि पहली पहली मात्रा है जिसे स्थापित करने की आवश्यकता है। एक बार जब आईबी की पहचान की जाती है, तो इक के रिश्ते। (४.१) के माध्यम से (४.३) प्रश्न में शेष मात्रा प्राप्त करने के लिए लागू किया जा सकता है।

जैसा कि हम बाद के खंडों के साथ आगे बढ़ते हैं, मूल्यांकन में समानताएं जल्दी स्पष्ट होने वाली हैं।

आईबी के लिए समीकरण कई डिजाइनों के लिए बहुत समान हैं कि एक तत्व को दूसरे को केवल एक तत्व या दो को निकालने या डालने से प्राप्त किया जा सकता है।

इस अध्याय का मुख्य उद्देश्य BJT ट्रांजिस्टर की समझ की एक डिग्री स्थापित करना है जो आपको BJT एम्पलीफायर को एक तत्व के रूप में रखने वाले किसी भी सर्किट के डीसी विश्लेषण को लागू करने में सक्षम करेगा।

4.2 संचालन सूत्र

शब्द बयाझिंग इस लेख के शीर्षक में दिखाते हुए एक गहराई से शब्द है जो डीसी वोल्टेज के कार्यान्वयन को दर्शाता है, और बीजेटी में वर्तमान और वोल्टेज का एक निश्चित स्तर निर्धारित करता है।

BJT एम्पलीफायरों के लिए परिणामी dc करंट और वोल्टेज a बनाते हैं ऑपरेटिंग बिंदु उन विशेषताओं पर जो उस क्षेत्र को स्थापित करती हैं जो लागू सिग्नल के आवश्यक प्रवर्धन के लिए आदर्श बन जाता है। क्योंकि ऑपरेटिंग बिंदु विशेषताओं पर एक पूर्व निर्धारित बिंदु होने के लिए होता है, इसे क्विज़ेंट बिंदु (क्यू-बिंदु के रूप में संक्षिप्त) के रूप में भी संदर्भित किया जा सकता है।

परिभाषा के अनुसार 'क्वाइसेन्ट' मौन, शांति, गतिहीनता को दर्शाता है। चित्र 4.1 बीजेटी 4 वाले मानक आउटपुट की विशेषता दर्शाता है ऑपरेटिंग बिंदु । सक्रिय क्षेत्र के अंदर इन बिंदुओं या अन्य में BJT स्थापित करने के लिए पूर्वाग्रह सर्किट विकसित किया जा सकता है।

अधिकतम कलेक्टर वर्तमान आईसीएमएक्स के लिए क्षैतिज रेखा के माध्यम से और उच्चतम कलेक्टर से एमिटर वोल्टेज वीसीईमैक्स पर लंबवत रेखा के माध्यम से अधिकतम रेटिंग अंजीर की विशेषताओं पर इंगित की गई है।

एक ही आकृति में वक्र PCmax से अधिकतम शक्ति सीमा की पहचान की जाती है। ग्राफ के निचले सिरे पर हम कटऑफ क्षेत्र देख सकते हैं, जिसे IB, 0μ द्वारा पहचाना जाता है, और संतृप्ति क्षेत्र, VCE CE VCEsat द्वारा पहचाना जाता है।

BJT इकाई संभवतः इन अधिकतम सीमाओं के बाहर पक्षपाती हो सकती है, लेकिन इस तरह की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप डिवाइस के जीवन की महत्वपूर्ण गिरावट या डिवाइस के कुल टूटने का परिणाम होगा।

संकेतित सक्रिय क्षेत्र के बीच मूल्यों को प्रतिबंधित करते हुए, कोई भी विभिन्न प्रकार का चयन कर सकता है ऑपरेटिंग क्षेत्र या बिंदु । चयनित क्यू-पॉइंट आमतौर पर सर्किट के इच्छित विनिर्देश पर निर्भर करता है।

फिर भी, हम निश्चित रूप से अंजीर में चित्रित अंकों की संख्या के बीच कुछ अंतरों को ध्यान में रख सकते हैं। 4.1 के बारे में कुछ मूलभूत सिफारिशें प्रदान करने के लिए। ऑपरेटिंग बिंदु , और इसलिए, पूर्वाग्रह सर्किट।

यदि कोई पूर्वाग्रह लागू नहीं किया जा रहा था, तो डिवाइस पहले पूरी तरह से स्विच ऑफ रहेगा, जिससे क्यू-पॉइंट ए पर होगा - यानी डिवाइस के माध्यम से शून्य वर्तमान (और उस पार 0V)। क्योंकि किसी दिए गए इनपुट सिग्नल की पूरी रेंज पर प्रतिक्रिया करने के लिए इसे सक्षम करने के लिए BJT को बायस करना आवश्यक है, बिंदु A उचित नहीं लग सकता है।

बिंदु बी के लिए, जब एक संकेत सर्किट से जुड़ा होता है, तो डिवाइस वर्तमान और वोल्टेज में भिन्नता दिखाएगा ऑपरेटिंग बिंदु , (और शायद बढ़ाना) दोनों इनपुट प्रतिक्रिया के सकारात्मक और नकारात्मक अनुप्रयोगों के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए डिवाइस को सक्षम करने।

जब इनपुट सिग्नल का बेहतर उपयोग किया जाता है, तो BJT का वोल्टेज और करंट संभवतः बदल जाएगा ..... हालांकि डिवाइस को कट-ऑफ या संतृप्ति में सक्रिय करने के लिए पर्याप्त रूप से पर्याप्त नहीं हो सकता है।

पॉइंट सी आउटपुट सिग्नल के कुछ सकारात्मक और नकारात्मक विचलन में मदद कर सकता है, लेकिन पीक-टू-पीक परिमाण VCE = 0V / IC = 0 mA की निकटता तक सीमित हो सकता है।

इसी तरह से कार्य करने के कारण गैर-रैखिकता के संबंध में थोड़ी चिंता हो सकती है क्योंकि इस तथ्य के कारण कि इस विशेष क्षेत्र में आईबी घटता के बीच का अंतर जल्दी से बदल सकता है।

आम तौर पर बोलना, डिवाइस को संचालित करना कहीं बेहतर होता है जिसमें डिवाइस का लाभ लगातार (या रैखिक) होता है, यह गारंटी देने के लिए कि इनपुट सिग्नल के समग्र स्विंग पर प्रवर्धन एक समान रहता है।

बिंदु बी उच्च रेखीय रिक्ति को प्रदर्शित करने वाला क्षेत्र है और उस कारण से अधिक रैखिक गतिविधि, जैसा कि अंजीर में दर्शाया गया है। 4.1।

प्वाइंट डी डिवाइस की स्थापना करता है ऑपरेटिंग बिंदु उच्चतम वोल्टेज और बिजली के स्तर के करीब। सकारात्मक सीमा पर आउटपुट वोल्टेज स्विंग इस प्रकार प्रतिबंधित है जब अधिकतम वोल्टेज को पार नहीं किया जाना चाहिए।

परिणामस्वरूप B सही दिखता है ऑपरेटिंग बिंदु रैखिक लाभ और सबसे बड़ी संभव वोल्टेज और वर्तमान विविधताओं के संबंध में।

हम इसे आदर्श रूप से छोटे-सिग्नल एम्पलीफायरों (अध्याय 8) के लिए वर्णन करेंगे, हालांकि, हमेशा पावर एम्पलीफायरों के लिए नहीं, .... हम इस बारे में बाद में बात करेंगे।

इस प्रवचन के भीतर, मैं मुख्य रूप से ट्रांजिस्टर को छोटे-संकेत प्रवर्धन फ़ंक्शन के संबंध में पूर्वाग्रह करने पर ध्यान केंद्रित करूंगा।

एक और अत्यंत महत्वपूर्ण पूर्वाग्रह कारक है जिसे देखने की आवश्यकता है। एक आदर्श के साथ BJT का निर्धारण और पक्षपाती होना ऑपरेटिंग बिंदु तापमान के प्रभावों का भी मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

हीट रेंज ट्रांजिस्टर करंट गेन (एसी) और ट्रांजिस्टर लीकेज करंट (ICEO) जैसी डिवाइस सीमाओं को विचलित करने का कारण बनेगी। बढ़ी हुई तापमान सीमाएं BJT में अधिक रिसाव धाराओं का कारण बनेंगी, और इस प्रकार बायसिंग नेटवर्क द्वारा स्थापित ऑपरेटिंग विनिर्देश को संशोधित करेगा।

इसका तात्पर्य यह है कि नेटवर्क पैटर्न को भी तापमान स्थिरता के स्तर को सुविधाजनक बनाने की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि तापमान भिन्नता प्रभाव न्यूनतम पाली में हो ऑपरेटिंग बिंदु । ऑपरेटिंग बिंदु के इस रखरखाव को स्थिरता कारक, एस के साथ निर्धारित किया जा सकता है, जो तापमान परिवर्तन के कारण ऑपरेटिंग बिंदु में विचलन के स्तर को दर्शाता है।

एक उत्कृष्ट रूप से स्थिर सर्किट उचित है, और कई आवश्यक पूर्वाग्रह सर्किट की स्थिर विशेषता का मूल्यांकन यहां किया जाएगा। BJT को रैखिक या प्रभावी ऑपरेटिंग क्षेत्र के अंदर पक्षपाती होने के लिए नीचे दिए गए बिंदुओं से संतुष्ट होना चाहिए:

1. बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड-बायस्ड (पी-क्षेत्र वोल्टेज दृढ़ता से पॉजिटिव) होना चाहिए, जिससे फॉरवर्ड-बायस वोल्टेज लगभग 0.6 से 0.7 वी तक हो सके।

2. बेस-कलेक्टर जंक्शन को रिवर्स-बायस्ड (एन-क्षेत्र दृढ़ता से सकारात्मक) होना चाहिए, रिवर्स-बायस वोल्टेज बीजेटी की अधिकतम सीमा के अंदर कुछ मूल्य पर रहता है।

[याद रखें कि आगे के पूर्वाग्रह के लिए पी-एन जंक्शन पर वोल्टेज होगा पी -पोजिटिव, और रिवर्स बायस के लिए इसका उल्टा होता है एन सहज। पहले अक्षर पर यह ध्यान आपको आवश्यक वोल्टेज ध्रुवीयता को आसानी से याद रखने का एक तरीका देना चाहिए।]

BJT विशेषता के कट-ऑफ, संतृप्ति और रैखिक क्षेत्रों में ऑपरेशन को आमतौर पर नीचे समझाया गया है:

१। रैखिक-क्षेत्र ऑपरेशन:

बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड

बेस-कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड

दो। कटऑफ-क्षेत्र ऑपरेशन:

बेस-एमिटर जंक्शन रिवर्स बायस्ड

३। संतृप्ति-क्षेत्र संचालन:

बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड

बेस-कलेक्टर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड

4.3 फिक्स्ड-बायस सर्किट

अंजीर। 4.2 का फिक्स्ड-बायस सर्किट, ट्रांजिस्टर डीसी पूर्वाग्रह विश्लेषण के काफी सरल और सरल अवलोकन के साथ बनाया गया है।

यद्यपि नेटवर्क एनपीएन ट्रांजिस्टर को लागू करता है, सूत्र और गणना समान रूप से प्रभावी रूप से पीएनपी ट्रांजिस्टर सेटअप के साथ वर्तमान प्रवाह पथ और वोल्टेज ध्रुवीयताओं को फिर से कॉन्फ़िगर करके काम कर सकते हैं।

चित्र 4.2 की वर्तमान दिशाएँ वास्तविक वर्तमान दिशाएँ हैं, और वोल्टेज की पहचान सार्वभौमिक डबल-सबस्क्रिप्ट एनोटेशन द्वारा की जाती है।

डीसी विश्लेषण के लिए डिज़ाइन को एक खुले सर्किट समकक्ष के साथ कैपेसिटर को स्वैप करके बस उल्लेखित एसी स्तरों से अलग किया जा सकता है।

इसके अलावा, डीसी आपूर्ति वीसीसी को अलग-अलग आपूर्ति (केवल मूल्यांकन करने के लिए) के एक जोड़े में विभाजित किया जा सकता है जैसा कि अंजीर में साबित हुआ है 4.3 केवल इनपुट और आउटपुट सर्किट के ब्रेक की अनुमति देने के लिए।

यह जो करता है वह आधार वर्तमान आईबी के साथ दोनों के बीच लिंक को कम करता है। बिदाई निर्विवाद रूप से वैध है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 4.3 जहां वीसीसी सीधे आरबी और आरसी तक पहुंच जाता है, जैसा कि चित्र 4.2।

फिक्स्ड पूर्वाग्रह BJT सर्किट

बेस-एमिटर का फॉरवर्ड बायस

बेस-एमिटर का फॉरवर्ड बायस

आइए सबसे पहले अंजीर में ऊपर दिखाए गए बेस-एमिटर सर्किट लूप का विश्लेषण करें। 4.4। अगर हम किरचॉफ के वोल्टेज समीकरण को लूप के लिए दक्षिणावर्त दिशा में लागू करते हैं, तो हम निम्नलिखित समीकरण को प्राप्त करते हैं:

हम देख सकते हैं कि वर्तमान आईबी की दिशा के माध्यम से निर्धारित आरबी भर में वोल्टेज ड्रॉप की ध्रुवीयता। वर्तमान आईबी के लिए समीकरण को हल करना हमें निम्नलिखित परिणाम प्रदान करता है:

समीकरण (4.4)

समीकरण (4.4) निश्चित रूप से एक समीकरण है जिसे आसानी से याद किया जा सकता है, बस यह याद करके कि यहाँ बेस करंट RB से होकर गुजरता है, और ओम के नियम को लागू करके, जिसके अनुसार करंट RB द्वारा वोल्टेज के बराबर है जिसे प्रतिरोध NB द्वारा विभाजित किया गया है। ।

आरबी भर में वोल्टेज एक छोर पर लागू वोल्टेज वीसीसी है, जो बेस-टू-एमिटर जंक्शन (वीबीई) में कम है।
इसके अलावा, इस तथ्य के कारण कि वीसीसी और बेस-एमिटर वोल्टेज वीबीई की आपूर्ति निश्चित मात्राएं हैं, आधार पर रोकनेवाला आरबी की पसंद स्विचिंग स्तर के लिए बेस करंट की मात्रा स्थापित करती है।

कलेक्टर-एमिटर लूप

कलेक्टर-एमिटर लूप

आंकड़ा ४.५ कलेक्टर एमिटर सर्किट स्टेज दिखाता है, जहां वर्तमान आईसी की दिशा और आरसी भर में इसी ध्रुवता को प्रस्तुत किया गया है।
संग्राहक के मान को समीकरण के माध्यम से सीधे IB से संबंधित देखा जा सकता है:

समीकरण (4.5)

आपको यह देखना दिलचस्प हो सकता है कि चूंकि बेस करंट आरबी की मात्रा पर निर्भर है, और आईसी एक स्थिर β के माध्यम से आईबी के साथ जुड़ा हुआ है, आईसी का परिमाण प्रतिरोध आरसी का कार्य नहीं है।

आरसी को कुछ अन्य मूल्य में समायोजित करने से आईबी या यहां तक ​​कि आईसी के स्तर पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा, क्योंकि बीजेटी का सक्रिय क्षेत्र बनाए रखा जाता है।
उस ने कहा, आप पाएंगे कि VCE का परिमाण RC स्तर से निर्धारित होता है, और यह एक महत्वपूर्ण बात हो सकती है।

यदि हम अंजीर में दिखाए गए बंद लूप में घड़ी की दिशा में किरचॉफ के वोल्टेज कानून का उपयोग करते हैं, तो यह निम्नलिखित दो समीकरणों का उत्पादन करता है:

समीकरण (4.6)

यह इंगित करता है कि एक निश्चित पूर्वाग्रह सर्किट के भीतर BJT के कलेक्टर उत्सर्जक में वोल्टेज आरसी पर बनी ड्रॉप के बराबर आपूर्ति वोल्टेज है
सिंगल और डबल सबस्क्रिप्ट नोटेशन की त्वरित झलक देखने के लिए याद रखें कि:

VCE = VC - VE -------- (4.7)

जहां वीसीई कलेक्टर से एमिटर तक बहने वाले वोल्टेज को इंगित करता है, वीसी और वीई कलेक्टर से गुजरने वाले वोल्टेज हैं और क्रमशः जमीन की ओर उत्सर्जित होते हैं। लेकिन यहाँ, वीई = 0 वी के बाद से, हमारे पास है

VCE = VC -------- (4.8)
क्योंकि हमारे पास भी है,
VBE = VB - और -------- (4.9)
और क्योंकि VE = 0, हम अंततः प्राप्त करते हैं:
VBE = VB -------- (4.10)

कृपया निम्नलिखित बिंदुओं को याद रखें:

वीसीई जैसे वोल्टेज के स्तर को मापते समय, कलेक्टर पिन पर वाल्टमीटर की लाल जांच और एमिटर पिन पर काली जांच करना सुनिश्चित करें जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है।

वीसी कलेक्टर से जमीन तक जाने वाले वोल्टेज को दर्शाता है और इसकी माप प्रक्रिया भी निम्न आकृति में दी गई है।

वर्तमान मामले में उपरोक्त दोनों रीडिंग समान होंगे, लेकिन विभिन्न सर्किट नेटवर्क के लिए यह अलग-अलग परिणाम दिखा सकता है।

तात्पर्य यह है कि BJT नेटवर्क में संभावित खराबी का निदान करते समय दो मापों के बीच रीडिंग में यह अंतर महत्वपूर्ण साबित हो सकता है।

BJT नेटवर्क में VCE और VC को मापना

एक व्यावहारिक BJT Biasing उदाहरण को हल करना

अंजीर। 4.7 के फिक्स्ड-बायस कॉन्फ़िगरेशन के लिए निम्नलिखित का मूल्यांकन करें।

दिया हुआ:
(ए) आईबीक्यू और आईसीक्यू।
(b) VCEQ।
(c) VB और VC
(d) VBC

डीसी पूर्वाग्रह समस्या को हल करना

अगले अध्याय में हम जानेंगे BJT संतृप्ति।

संदर्भ

ट्रांजिस्टर बायसिंग




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