Memahami Konfigurasi Basis Umum dalam BJT

Pada bagian ini kita akan menganalisis konfigurasi basis umum BJT, dan mempelajari karakteristik titik penggeraknya, arus saturasi balik, tegangan basis ke emitor, dan mengevaluasi parameter melalui contoh praktis yang diselesaikan. Di bagian selanjutnya kita juga akan menganalisis cara mengkonfigurasi rangkaian penguat basis umum

pengantar

Simbol dan penjelasan yang digunakan untuk merepresentasikan konfigurasi basis umum transistor di sebagian besar
buku dan panduan yang dicetak hari ini dapat disaksikan pada gambar di bawah ini yang ditunjukkan Gambar 3.6. Ini mungkin benar untuk transistor pnp dan npn.

Gambar 3.6

3.4 Apa itu Konfigurasi Basis Umum

Istilah 'basis bersama' muncul dari fakta bahwa di sini basis sama untuk tahap masukan dan keluaran dari pengaturan.

Selanjutnya, pangkalan biasanya menjadi terminal terdekat, atau di, potensial tanah.

Sepanjang percakapan kita di sini, semua arah arus (Ampere) akan diambil sehubungan dengan arah aliran konvensional (lubang) dan bukan arah aliran elektron.

Pemilihan ini telah diputuskan terutama dengan perhatian bahwa sejumlah besar dokumen yang ditawarkan di organisasi akademis dan komersial menerapkan aliran konvensional, dan panah di setiap representasi elektronik memiliki jalur yang diidentifikasi dengan konvensi khusus ini.

Untuk semua transistor bipolar:

Tanda panah pada simbol grafis menggambarkan arah aliran arus emitor (aliran konvensional) melintasi transistor.

Masing-masing arah arus (Amp) yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 adalah arah asli yang dicirikan oleh pemilihan aliran konvensional. Amati dalam setiap kasus bahwa IE = IC + IB.

Perhatikan juga bahwa biasing (sumber tegangan) yang diterapkan secara khusus untuk memastikan arus ke arah yang ditentukan untuk masing-masing saluran. Artinya, bandingkan arah IE dengan polaritas atau VEE untuk setiap konfigurasi, dan bandingkan juga arah IC dengan polaritas VCC.

Untuk mengilustrasikan tindakan unit tiga terminal secara komprehensif, misalnya amplifier common-base pada Gambar 3.6, menuntut 2 set properti - satu untuk titik mengemudi atau faktor masukan dan lainnya untuk keluaran bagian.

Set input untuk penguat common-base seperti yang ditampilkan pada Gambar. 3.7 menerapkan arus input (IE) ke input
tegangan (VBE) untuk berbagai rentang tegangan keluaran (VCB).

Itu set keluaran menerapkan arus keluaran (IC) untuk tegangan keluaran (VCB) untuk berbagai rentang arus masukan (IE) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8. Keluaran, atau kelompok karakteristik kolektor, memiliki 3 elemen dasar yang menarik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8: daerah aktif, cutoff, dan saturasi . Wilayah aktif akan menjadi wilayah yang biasanya berguna untuk penguat linier (tidak terdistorsi). Secara khusus:

Dalam wilayah aktif, persimpangan kolektor-basis akan bias balik, sedangkan persimpangan basis-emitor bias maju.

Daerah aktif dicirikan oleh konfigurasi biasing seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Di ujung bawah wilayah aktif, arus emitor (IE) akan menjadi nol, arus kolektor dalam situasi ini hanya sebagai akibat dari ICO arus saturasi balik, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.8.

ICO saat ini sangat dapat diabaikan (mikroampere) dalam dimensi dibandingkan dengan skala vertikal IC (miliampere) yang menampilkan dirinya secara praktis pada garis horizontal yang sama dengan IC = 0.

Pertimbangan sirkuit yang muncul ketika IE = 0 untuk pengaturan basis umum dapat dilihat pada Gambar 3.9. Anotasi yang paling sering diterapkan untuk ICO pada lembar data dan lembar spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.9, ICBO. Karena metode desain yang unggul, derajat ICBO untuk transistor tujuan umum (terutama silikon) dalam rentang daya rendah dan menengah biasanya sangat minimal sehingga pengaruhnya dapat diabaikan.

Karena itu, untuk perangkat daya yang lebih besar, ICBO mungkin terus muncul di kisaran mikroampere. Selanjutnya, ingat ICBO itu, sama seperti Aku s jika terjadi dioda (keduanya adalah arus bocor terbalik) bisa jadi rentan terhadap perubahan suhu.

Pada suhu yang meningkat, dampak ICBO dapat menjadi aspek penting karena dapat meningkat secara signifikan dengan cepat sebagai respons terhadap peningkatan suhu.

Perhatikan pada Gambar 3.8 saat arus emitor naik di atas nol, arus kolektor naik ke tingkat yang terutama setara dengan arus emitor sebagaimana ditetapkan oleh hubungan arus transistor fundamental.

Perhatikan juga bahwa ada pengaruh VCB yang tidak efektif pada arus kolektor untuk wilayah aktif. Bentuk lengkung jelas mengungkapkan bahwa perkiraan awal hubungan antara IE dan IC di wilayah aktif dapat disajikan sebagai:

Sebagaimana disimpulkan dari judulnya sendiri, daerah cutoff dipahami sebagai lokasi di mana arus kolektor adalah 0 A, seperti yang diungkapkan pada Gambar 3.8. Selanjutnya:

Di wilayah cut-off, persimpangan kolektor-basis dan basis-emitor dari transistor cenderung berada dalam mode bias-balik.

Wilayah saturasi diidentifikasi sebagai bagian dari karakteristik di sisi kiri VCB = 0 V. Skala horizontal di area ini telah diperbesar untuk secara jelas menunjukkan peningkatan luar biasa yang dibuat pada atribut di wilayah ini. Amati kenaikan eksponensial arus kolektor sebagai respons terhadap kenaikan tegangan VCB menuju 0 V.

Persimpangan kolektor-basis dan basis-emitor dapat dilihat sebagai bias maju di wilayah saturasi.

Karakteristik masukan dari Gambar 3.7 menunjukkan kepada Anda bahwa untuk setiap besaran tegangan kolektor (VCB) yang telah ditentukan, arus emitor meningkat sedemikian rupa sehingga mungkin sangat mirip dengan karakteristik dioda.

Sebenarnya, efek peningkatan VCB cenderung sangat minimal pada karakteristik sehingga untuk evaluasi pendahuluan, perbedaan yang disebabkan oleh variasi dalam VCB dapat diabaikan dan karakteristik sebenarnya dapat direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10a di bawah ini.

Oleh karena itu, jika kita menggunakan teknik linier sepotong-sepotong, ini akan menghasilkan karakteristik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10b.

Mengambil satu level ini ke atas, dan mengabaikan kemiringan kurva dan akibatnya resistansi yang dihasilkan karena persimpangan bias maju akan mengarah pada karakteristik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10c.

Untuk semua penyelidikan masa depan yang akan dibahas dalam situs web ini, desain yang setara pada Gambar 3.10c akan diterapkan untuk semua evaluasi rangkaian transistor DC. Artinya, setiap kali BJT dalam status 'konduksi', tegangan basis-ke-emitor akan dianggap seperti yang dinyatakan dalam persamaan berikut: VBE = 0,7 V (3,4).

Dengan kata lain, pengaruh perubahan nilai VCB bersama dengan kemiringan karakteristik masukan akan cenderung diabaikan saat kami melakukan upaya untuk mengevaluasi konfigurasi BJT sedemikian rupa sehingga dapat membantu kami untuk mendapatkan pendekatan yang optimal terhadap respon aktual, tanpa terlalu banyak melibatkan diri dengan parameter yang mungkin kurang signifikan.

Gambar 3.10

Kita semua harus benar-benar menghargai pernyataan yang diungkapkan dalam karakteristik Gambar 3.10c di atas. Mereka mendefinisikan bahwa dengan transistor dalam kondisi 'on' atau aktif, tegangan yang bergerak dari basis ke emitor akan menjadi 0,7 V untuk sejumlah arus emitor seperti yang diatur oleh jaringan sirkuit eksternal terkait.

Lebih tepatnya, untuk setiap percobaan awal dengan sirkuit BJT dalam konfigurasi dc, pengguna sekarang dapat dengan cepat menentukan bahwa tegangan yang melalui basis ke emitor adalah 0,7 V saat perangkat berada di wilayah aktif - ini dapat dianggap sebagai tegangan yang sangat tinggi. garis bawah penting untuk semua analisis dc kami yang akan dibahas dalam artikel kami yang akan datang ..

Memecahkan Contoh Praktis (3.1)

Pada bagian di atas kita mempelajari apa itu konfigurasi basis-umum tentang hubungan antara arus basis I C dan arus emitor I AKU S dari BJT di bagian 3.4. Dengan mengacu pada artikel ini, kita sekarang dapat merancang konfigurasi yang memungkinkan BJT untuk memperkuat arus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.12 di bawah rangkaian penguat common-base.

Tapi sebelum menyelidiki ini, penting bagi kita untuk mempelajari apa itu alfa (α).

Alfa (a)

Dalam konfigurasi BJT basis umum dalam mode dc, karena pengaruh pembawa mayoritas, arus I C dan saya AKU S membentuk hubungan yang diekspresikan oleh jumlah alfa, dan disajikan sebagai:

Sebuah dc = Saya C / I AKU S -------------------- (3.5)

dimana saya C dan saya AKU S adalah level saat ini di titik operasi . Meskipun karakteristik di atas mengidentifikasi bahwa α = 1, dalam perangkat dan eksperimen nyata, kuantitas ini dapat berada di sekitar 0,9 hingga 0,99, dan dalam kebanyakan kasus ini akan mendekati nilai maksimum kisaran.

Karena fakta bahwa di sini alfa ditentukan secara khusus untuk operator mayoritas, maka Persamaan 3.2 yang telah kami pelajari di bab sebelumnya sekarang dapat ditulis sebagai:

Mengacu pada karakteristik pada grafik Gambar 3.8 , ketika saya AKU S = 0 mA, saya C nilai akibatnya menjadi = I CBO.

Namun, dari diskusi kita sebelumnya kita tahu bahwa level I CBO seringkali minimal, dan karena itu menjadi hampir tidak dapat diidentifikasi dalam grafik 3.8.

Artinya, setiap kali saya AKU S = 0 mA pada grafik yang disebutkan di atas, I C juga berubah menjadi 0 mA untuk V CB jarak nilai.

Ketika kita mempertimbangkan sinyal ac, di mana titik operasi berjalan melewati kurva karakteristik, alfa ac dapat ditulis sebagai:

Ada beberapa nama formal yang diberikan pada ac alpha yaitu: basis umum, faktor amplifikasi, sirkuit pendek. Alasan untuk nama-nama ini akan menjadi lebih jelas dalam bab-bab selanjutnya saat mengevaluasi sirkuit yang setara dari BJT.

Pada titik ini kita dapat menemukan bahwa Persamaan 3.7 di atas menegaskan bahwa variasi yang relatif sederhana dalam arus kolektor dibagi dengan perubahan resultan di I AKU S , sedangkan kolektor-ke-alas berada pada besaran konstan.

Dalam kondisi mayoritas, kuantitas Sebuah dan dan Sebuah dc hampir sama memungkinkan pertukaran besaran antara satu sama lain.

Penguat Basis Umum

Biasing dc tidak ditampilkan pada gambar di atas karena maksud sebenarnya kita adalah menganalisis respons ac saja.

Seperti yang kita pelajari di postingan sebelumnya tentang konfigurasi basis umum , resistansi input ac seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 terlihat cukup minimal dan biasanya bervariasi dalam kisaran 10 dan 100 ohm. Sementara di bab yang sama kita juga melihat pada Gambar 3.8 resistansi keluaran dalam jaringan basis umum terlihat sangat tinggi, yang biasanya dapat bervariasi dalam kisaran 50 k hingga 1 M Ohm.

Perbedaan nilai resistansi ini pada dasarnya disebabkan oleh persimpangan bias maju yang muncul di sisi input (antara basis ke emitor), dan persimpangan bias balik muncul di sisi output antara basis dan kolektor.

Dengan menerapkan nilai tipikal katakanlah 20 Ohm (seperti yang diberikan pada gambar di atas) untuk resistansi input, dan 200mV untuk tegangan input, kita dapat mengevaluasi tingkat amplifikasi atau rentang di sisi keluaran melalui contoh yang diselesaikan berikut ini:

Dengan demikian, amplifikasi tegangan pada output dapat ditemukan dengan menyelesaikan persamaan berikut:

Ini adalah nilai amplifikasi tegangan tipikal untuk rangkaian BJT common-base yang mungkin dapat bervariasi antara 50 dan 300. Untuk jaringan seperti itu, IC / IE amplifikasi arus selalu kurang dari 1, karena IC = alphaIE, dan alpha selalu kurang dari 1.

Dalam percobaan pendahuluan aksi penguatan fundamental diperkenalkan melalui a transfer arus saya dari rendah ke tinggi- perlawanan sirkuit.

Hubungan antara dua frase miring pada kalimat di atas sebenarnya menghasilkan istilah transistor:

trans do + re sistor = transistor.

Dalam tutorial selanjutnya kita akan membahas Amplifier Common-Emitter

Referensi: https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base