BJT सर्किट में वोल्टेज-डिवाइडर पूर्वाग्रह - बीटा फैक्टर के बिना अधिक स्थिरता

BJT सर्किट में वोल्टेज-डिवाइडर पूर्वाग्रह - बीटा फैक्टर के बिना अधिक स्थिरता

एक इष्टतम प्रतिरोध सुनिश्चित करने और प्रतिक्रिया स्विच करने के लिए एक गणना प्रतिरोधी विभक्त नेटवर्क का उपयोग करके एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के टर्मिनलों को बायसिंग कहा जाता है जिसे वोल्टेज विभक्त बायसिंग कहा जाता है।



में पिछले पूर्वाग्रह डिजाइन कि हमने पूर्वाग्रह वर्तमान I सीखा सीक्यू और वोल्टेज वी CEQ BJT के वर्तमान लाभ (β) का एक कार्य था।

लेकिन, जैसा कि हम जानते हैं कि particularly तापमान में बदलाव के लिए संवेदनशील हो सकता है, विशेष रूप से सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए, और साथ ही बीटा के सही मूल्य को अक्सर ठीक से पहचाना नहीं जाता है, BJT सर्किट में वोल्टेज-डिवाइडर पूर्वाग्रह विकसित करना उचित हो सकता है तापमान के लिए प्रवण, या, केवल बीजेटी बीटा से स्वतंत्र।





BJT में वोल्टेज विभक्त विन्यास

छवि 4.25 की वोल्टेज-विभक्त पूर्वाग्रह इन डिजाइनों में से एक माना जा सकता है।

जब एक के साथ जांच की सटीक आधार बीटा में विविधता के लिए संवेदनशीलता वास्तव में मामूली लगती है। यदि सर्किट चर को उचित रूप से काम किया जाता है, तो I का स्तर सीक्यू और वी CEQ वस्तुतः बीटा से पूरी तरह स्वतंत्र हो सकता है।



पहले के स्पष्टीकरणों से याद रखें कि क्यू-पॉइंट को ICQ और VCEQ के एक निश्चित स्तर की विशेषता है जैसा कि चित्र 4.26 में प्रदर्शित किया गया है।

की डिग्री BQ बीटा में भिन्नता के आधार पर बदल सकता है, लेकिन I द्वारा पहचानी गई विशेषताओं के आसपास ऑपरेटिंग बिंदु सीक्यू और वी CEQ यदि उपयुक्त सर्किट दिशानिर्देश लागू किए जाते हैं तो आसानी से अपरिवर्तित रह सकते हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, आपको कुछ दृष्टिकोण मिलेंगे जो वोल्टेज विभक्त सेटअप की जांच करने के लिए नियोजित किए जा सकते हैं।

इस सर्किट के लिए विशिष्ट नामों के चयन के पीछे का कारण हमारे विश्लेषण के दौरान स्पष्ट हो जाएगा, और भविष्य के पदों पर चर्चा की जाएगी।

बहुत पहले वाला है सटीक तकनीक जो किसी भी वोल्टेज-विभक्त सेटअप पर किया जा सकता है।

दूसरा वाला कहा जाता है अनुमानित विधि, और कुछ कारकों के पूरा होने पर इसका कार्यान्वयन संभव हो जाता है। अनुमानित दृष्टिकोण न्यूनतम प्रयास और समय के साथ कहीं अधिक प्रत्यक्ष विश्लेषण सक्षम बनाता है।

इसके अतिरिक्त यह 'डिजाइन मोड' के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है जिसके बारे में हम बाद के खंडों में बात करेंगे।
कुल मिलाकर, चूंकि 'अनुमानित दृष्टिकोण' अधिकांश स्थितियों के साथ काम किया जा सकता है और इस तरह से ध्यान के स्तर के साथ मूल्यांकन किया जाना चाहिए 'सटीक विधि'।

सटीक विश्लेषण

आइए जानें कैसे होता है इसका तरीका सटीक विश्लेषण निम्नलिखित स्पष्टीकरण के साथ लागू किया जा सकता है

निम्नलिखित आंकड़े का हवाला देते हुए, नेटवर्क के इनपुट पक्ष को चित्र विश्लेषण में चित्र 4.27 में दर्शाया गया है।

थ्वेनिन समकक्ष BJT बेस B के बाईं ओर डिजाइन के लिए नेटवर्क फिर नीचे दिए गए तरीके से निर्धारित किया जा सकता है:

बीजेटी वोल्टेज विभक्त नेटवर्क के लिए थ्वेनिन बराबर

RTh : इनपुट आपूर्ति बिंदुओं को एक समान शॉर्ट-सर्किट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जैसा कि नीचे चित्र 4.28 में दिखाया गया है।



ईटीएच: आपूर्ति वोल्टेज स्रोत वी डीसी सर्किट में वापस लागू किया जाता है, और ओपन-सर्किट थेरेवेन वोल्टेज के रूप में छवि में दिखाई दे रहा है। नीचे दिए गए 4.29 का मूल्यांकन किया गया है:

वोल्टेज-डिवाइडर नियम को लागू करना हम निम्नलिखित समीकरण पर आते हैं:

इसके बाद, Thévenin डिज़ाइन को Fig.4.30 में सचित्र करके, हम I का मूल्यांकन करते हैं BQ लूप के लिए दक्षिणावर्त दिशा में किर्छोफ़ के वोल्टेज कानून को पहले लागू करके:

ईटीएच - IBRTh - VBE - IERE = 0

जैसा कि हम जानते हैं IE = (β + 1) उपरोक्त लूप में प्रतिस्थापित करना और I के लिए हल करना देता है:

समीकरण। ४.३०

पहली नज़र में आप Eq महसूस कर सकते हैं। (4.30) अब तक विकसित किए गए अन्य समीकरणों से काफी अलग दिखता है, हालांकि एक करीब से पता चलेगा कि अंश दो वोल्ट के स्तर का सिर्फ एक अंतर है, जबकि भाजक आधार प्रतिरोध + एमिटर रोकनेवाला का परिणाम है, जो परिलक्षित होता है द्वारा द्वारा (1 + 1) और Eq के समान कोई संदेह नहीं है। (४.१ () ( बेस एमिटर लूप )

एक बार आईबी की गणना उपरोक्त समीकरण के माध्यम से की जाती है, डिजाइन में बाकी परिमाणों को उसी विधि के माध्यम से पहचाना जा सकता है जैसा कि हमने एमिटर-बायस नेटवर्क के लिए किया था, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

समीकरण (4.31)

एक व्यावहारिक उदाहरण को हल करना (4.7)
डीसी पूर्वाग्रह वोल्टेज वी की गणना करें इस और वर्तमान मैं सी नीचे दिखाए गए वोल्टेज-डिवाइडर नेटवर्क में अंजीर। 4.31

उदाहरण 4.3 के लिए चित्रा 4.31 बीटा-स्थिर सर्किट।

अनुमानित विश्लेषण

उपरोक्त खंड में हमने 'सटीक विधि' सीखी, यहाँ हम BJT सर्किट के वोल्टेज विभक्त का विश्लेषण करने की 'अनुमानित विधि' पर चर्चा करेंगे।

हम BJT आधारित वोल्टेज-विभक्त नेटवर्क के इनपुट चरण को आकर्षित कर सकते हैं जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े 4.32 में दिखाया गया है।

प्रतिरोध री को आधार और सर्किट की आधार रेखा के बीच प्रतिरोध के रूप में माना जा सकता है, और आरई को एमिटर और जमीन के बीच प्रतिरोधक के रूप में माना जाता है।

हमारी पिछली चर्चाओं से [Eq। (४.१ ()] हम जानते हैं कि BJT के आधार / उत्सर्जक के बीच पुन: उत्पन्न या परावर्तित प्रतिरोध समीकरण द्वारा निष्कासित होता है री = (β + 1) आरई।

यदि हम ऐसी स्थिति पर विचार करते हैं जहां री प्रतिरोध आर 2 की तुलना में काफी बड़ा है, तो आईबी में आई 2 की तुलना में अपेक्षाकृत कम परिणाम होगा (याद रखें कि वर्तमान हमेशा न्यूनतम प्रतिरोध की दिशा को खोजने और आगे बढ़ने की कोशिश करता है), और इस तरह आई 2 आई 1 के बराबर हो जाएगा।

आईबी के अनुमानित मूल्य को I1 या I2 के संबंध में अनिवार्य रूप से शून्य माना जाता है, फिर I1 = I2, और R1, और R2 को श्रृंखला तत्वों के रूप में माना जा सकता है।

अनुमानित आधार वोल्टेज V की गणना के लिए 4.32 आंशिक-पूर्वाग्रह सर्किट

R2 के पार वोल्टेज, जो मूल रूप से बेस वोल्टेज होगा, को वोल्टेज-विभक्त नियम नेटवर्क को लागू करके नीचे दिखाया गया है:

अब कब से री = (β + 1) आरई β आरई, वह स्थिति जो पुष्टि करती है कि अनुमानित विधि का निष्पादन संभव है या नहीं, यह समीकरण द्वारा तय किया जाता है:

सीधे शब्दों में कहें, यदि मान आरई के मान का आरई गुना, आर 2 के मूल्य से 10 गुना से कम नहीं है, तो इसे इष्टतम परिशुद्धता के साथ अनुमानित विश्लेषण को लागू करने की अनुमति दी जा सकती है

VB के मूल्यांकन के बाद, VE परिमाण समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

जबकि एमिटर करंट की गणना सूत्र को लागू करके की जा सकती है:


कलेक्टर से एमिटर तक के वोल्टेज को निम्न सूत्र का उपयोग करके पहचाना जा सकता है:

VCE = VCC - ICRC - IERE

हालाँकि कब से है IE ≅ आईसी, हम निम्नलिखित समीकरण पर आते हैं:

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हम Eq से किए गए गणना की श्रृंखला में हैं। (4.33) Eq के माध्यम से। (4.37) ,, तत्व, की कहीं भी उपस्थिति नहीं है, और IB की गणना नहीं की गई है।

इसका अर्थ है कि क्यू-बिंदु (जैसा कि I द्वारा स्थापित किया गया है) सीक्यू और वी CEQ ) परिणामस्वरूप a के मूल्य पर निर्भर नहीं है
व्यावहारिक उदाहरण (4.8):

आइए हमारे पहले के विश्लेषण को लागू करें चित्र 4.31 , अनुमानित दृष्टिकोण का उपयोग कर, और ICQ और VCEQ के लिए समाधान की तुलना करें।

यहाँ हम मानते हैं कि VB का स्तर ईटीएच के समान है, जैसा कि हमारे पिछले उदाहरण 4.7 में मूल्यांकन किया गया है। मूल रूप से इसका मतलब क्या है, अनुमानित विश्लेषण और सटीक विश्लेषण के बीच अंतर आरटीएच से प्रभावित होता है, जो सटीक विश्लेषण में ईटीएच और वीबी को अलग करने के लिए जिम्मेदार है।

आगे बढ़ना,

अगला उदाहरण 4.9

चलो उदाहरण 4.7 का सटीक विश्लेषण करते हैं यदि out 70 तक घटाया जाता है, और आईसीक्यू और वीसीईक्यू के समाधान के बीच अंतर का पता लगाएं।

उपाय
इस उदाहरण को सटीक बनाम अनुमानित रणनीतियों के बीच तुलना के रूप में नहीं लिया जा सकता है, बल्कि केवल उस डिग्री के परीक्षण के लिए जिस पर क्यू-बिंदु 50% से कम हो जाता है। RTh और ETh को समान रूप से दिया गया है:

सारणीबद्ध रूप में परिणामों को व्यवस्थित करने से हमें निम्नलिखित मिलते हैं:


उपरोक्त तालिका से हम स्पष्ट रूप से यह पता लगा सकते हैं कि सर्किट। स्तरों में परिवर्तन के लिए अपेक्षाकृत अनुत्तरदायी है। इस तथ्य के बावजूद कि the परिमाण 140 से 70 के मान से 50% तक काफी कम हो गया है, हालांकि आईसीक्यू और वीसीईक्यू के मूल्य मूल रूप से समान हैं।

अगला उदाहरण 4.10

I के स्तरों का मूल्यांकन करें सीक्यू और वी CEQ वोल्टेज-डिवाइडर नेटवर्क के लिए जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4.33 को लागू करके सटीक तथा अनुमानित दृष्टिकोण और परिणामी समाधान की तुलना करें।

वोल्टेज-डिवाइडर नेटवर्क के लिए आईसीक्यू और वीसीईक्यू के स्तरों का मूल्यांकन करें

वर्तमान परिदृश्य में, Eq में दी गई शर्तें। (4.33) संतुष्ट नहीं हो सकता है, हालांकि उत्तर हमें Eq की शर्तों के साथ समाधान में अंतर की पहचान करने में मदद कर सकते हैं। (4.33) पर ध्यान नहीं दिया जा रहा है।
चित्रा 4.33 वोल्टेज-विभक्त उदाहरण के लिए नेटवर्क 4.10।

सटीक विश्लेषण का उपयोग कर वोल्टेज विभक्त समाधान

सटीक विश्लेषण का उपयोग कर हल करना:

अनुमानित विश्लेषण का उपयोग कर हल करना:


उपरोक्त मूल्यांकन से हम सटीक और अनुमानित तरीकों से प्राप्त परिणामों के बीच अंतर देख पा रहे हैं।

परिणाम बताते हैं कि मैं सीक्यू लगभग 30% अधिक है, अनुमानित विधि के लिए, जबकि V CEQ 10% कम है। हालांकि परिणाम काफी समान नहीं हैं, इस तथ्य पर विचार करते हुए कि justRE आर 2 से सिर्फ 3 गुना अधिक है, परिणाम वास्तव में बहुत अलग नहीं हैं।

कहा कि, हमारे भविष्य के विश्लेषण के लिए हम मुख्य रूप से ईक पर निर्भर होंगे। (4.33) दो विश्लेषणों के बीच अधिकतम समानता सुनिश्चित करने के लिए।




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