על חישוב מספר השלבים בטרנזיסטור אפקט שדה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

על חישוב מספר השלבים בטרנזיסטור אפקט שדה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

חישוב מספר השלבים השונים בטרנזיסטור אפקט שדה יהיה הרבה יותר קל אם תשתמש בקירוב הליניארי של מאפייניו המוצע על ידי מחבר מאמר זה. אם מתח הניתוק וזרם הניקוז הראשוני של טרנזיסטור מסוים ידועים, חישוב זה של השלבים נותן הסכמה טובה עם הפרקטיקה.

ידוע שכמעט כל מקורות הספרות מתארים את החישוב של שלבי מגבר עם טרנזיסטור אפקט שדה רק במצב AC-אות קטן. לא קל אפילו למצוא המלצות לבחירת המצב הראשוני של הטרנזיסטור. בינתיים, ברוב המקרים המעשיים, יש צורך יותר לחשב את השלבים באמצעות שלבי זרם ישר.

השיטה המוצעת במאמר מאפשרת לחשב את השלבים של הרכיבים הנפוצים ביותר בפועל - מגברי DC, מייצבי זרם וכו'. בחישוב זה, שלבי זרם חילופין במצב אות קטן לתדר נמוך ובינוני אותות יהיו רק מקרה מיוחד של חישוב כללי יותר של שלבי DC.

ליתר בטחון, נגביל את עצמנו לשקול טרנזיסטורים n-ערוץ עם ערוץ מובנה; עבור ערוצי p אתה רק צריך לשנות את קוטביות המתח.

נהוג לקירוב את מאפייני המעבר lc=f(Uzi) של הטרנזיסטור על ידי פונקציה ריבועית. זה נכון במידה רבה עבור טרנזיסטורים ערוציים בודדים, אבל הם יצאו מכלל ייצור במשך זמן רב. נכון לעכשיו, אפילו טרנזיסטורי אפקט שדה בעלי הספק נמוך הם מכלול של מספר ערוצים-תאים המחוברים במקביל, בעוד שבעלי הספק גבוה מכילים עד כמה מאות, לפעמים אלפים, מהם.

בשל זה וכמה גורמים אחרים, התגובה החולפת האמיתית של טרנזיסטורים כאלה נעוצה בין פונקציות ליניאריות וריבועיות. קירוב של מאפיין אמיתי על ידי פונקציה ריבועית יכול להוביל רק לסיבוך בחישוב השלבים, שאינו מוצדק על ידי עלייה מקבילה של הדיוק. כדאי יותר להשתמש בקירוב ליניארי לחישוב שלבים.

ישנן שתי נקודות אופייניות על מאפיין המעבר של הטרנזיסטור - זרם הניקוז הראשוני Ico של הטרנזיסטור, הנקבע ב-Uzi = 0.

ומה שנקרא מתח הניתוק Uotc (איור 1, א). ואם עם הראשון הכל ברור, אז עם השני השאלה יותר מסובכת.

על חישוב מספר השלבים בטרנזיסטור אפקט שדה

העובדה היא שהתגובה החולפת נוטה באופן אסימפטוטי לציר עוזי, וזו הסיבה שלא ניתן לציין באופן ספציפי את המתח שבו זרם הניקוז יהיה שווה ל-0 (כלומר, מתח הניתוק האמיתי). לכן אומץ הערך המותנה U - המתח שבו זרם הניקוז שווה ל-10 μA, כלומר, ערך שניתן למדידה בקלות.

עם זאת, בדיוק בסמוך לנקודה זו יש למאפיין עיקול חד במיוחד, מה שנותן את המרכיב הגדול ביותר של השגיאה בקירוב ליניארי. נכון יותר יהיה לקבוע את הנקודה השנייה בתחילת קטע העיקול, למשל, לפי הקריטריון של הפחתת הערך ההפרש של התלולות או לפי ערך מסוים של זרם הניקוז. למרבה הצער, היעדר נתונים סטטיסטיים מהימנים על המאפיינים החולפים של טרנזיסטורי אפקט שדה מודרניים אינו מאפשר לנו לפתור בעיה זו בבירור.

לכן, עלינו לקבל קירוב ליניארי המבוסס על שתי נקודות תקן - lco ו-Uotc. השגיאה הנלווית ברוב המקרים אינה עולה על 15%, וזה די מספיק לתרגול. באיור. 1, והקו הישר העבה מראה קירוב ליניארי של המאפיינים בפועל של הטרנזיסטור.

באיור. איור 2 מציג מעגל עוקב מקור כדוגמה. כאשר Uin = 0 (אם סוגרים את כניסת החזרה לחוט משותף), נקודת ההפעלה A ממוקמת במפגש בין התגובה החולפת לקו הישר העומס Ri (איור 1). נקודת ההפעלה האמיתית ממוקמת במפגש בין תגובת המעבר בפועל לבין קו ישר העומס - זוהי נקודה B. האיור ממחיש את אופי השגיאה עקב קירוב ליניארי.

על חישוב מספר השלבים בטרנזיסטור אפקט שדה

המיקום ההתחלתי של נקודת הפעולה A עבור Istart הנוכחי נקבע על ידי הביטוי: Istart = Ico/(S·Ri+1). ומבחינת המתח ניתן לבטא אותו כ-Uinit·Ri = lco·Ri Rn/(S · Ri+1). כאשר S=lco/Uotc הוא השיפוע הממוצע של המאפיין, ו-Ri הוא ההתנגדות של הנגד Ri (איור 2).

כאשר השער מחובר לחוט משותף, הרפיטר הופך לרשת דו-טרמינלית מייצבת זרם (מייצב זרם). באמצעות הנוסחה הראשונה, ניתן לחשב את זרם הייצוב.

המתח המינימלי שבו המכשיר נכנס למצב ייצוב זרם שווה ל. ירידת המתח על פני ערוץ הטרנזיסטור UCi נקבעת על ידי משפחה של מאפייני פלט או בניסוי. אם Ri = 0. זרם הייצוב הוא מקסימלי ושווה ל-Ico, התנגדות המוצא מינימלית וכמעט שווה להתנגדות המוצא של הטרנזיסטור.

כאשר מתח קבוע (לדוגמה, חיובי) Uin מופעל על הקלט של עוקב המקור, נקודת ההפעלה עוברת למיקום A, והקואורדינטה החדשה שלה ביחס לזרם I מתאימה לביטוי: It = Istart + ΔI = (Ico+Uin·S)/(S· Ri+1). הערך של מתח סגירת הטרנזיסטור נקבע ב-It=0 - הוא שווה ל-Uotc.

במונחים של מתח, ניתן לבטא את המיקום החדש של נקודת ההפעלה על ידי היחס: Ut=lt · Ri=Rи(lco+ Uin. · S)/(S · Ri+1).

הגבולות של מתח הכניסה באזור הערכים החיוביים מתוארים בדרך כלל על ידי הנוסחה: Uin=[Imax(S·Ri+1)-lco]/S, כאשר Imax הוא הזרם המרבי של הטרנזיסטור. ערך נוכחי מקסימלי Imax. מוגבל על ידי מספר גורמים. כך. עבור טרנזיסטורים עם שער בצורה של צומת pn, זה לא יעלה על Ic0, אחרת השער יעבור למצב הטיה קדימה והתנגדות הכניסה של הטרנזיסטור תקטן בחדות. אם לוקחים זאת בחשבון, הנוסחה האחרונה מפושטת: Uin = lCo·Ri.

הגבול של מרווח הפעולה בצד המתח השלילי אינו תלוי במצב הפעולה הראשוני של הטרנזיסטור ומתחיל תמיד ב-Uotc. מהאמור לעיל נובע שכדי להרחיב את טווח הפעולה, עליך לבחור טרנזיסטור בעל ערך Uotc גדול.

עבור טרנזיסטור שער מבודד, הערך מוגבל רק על ידי הזרם המרבי המותר עבור המכשיר או פיזור ההספק המותר. בכל מקרה 1max. לא יכול לחרוג מ-Upit/Ri. בעת חישוב שלבים עבור שלב ספציפי, מצא את הערך של I שנקבע על ידי כל אחד מהגורמים שנדונו לעיל, בחר את הקטן ביותר, וזה מוחלף בנוסחאות.

שינוי הביטוי עבור Ut, נקבל Ut = Ico·Ri/(S ·Ri+1 )+Uin · S ·Ri/ (S·Ri+1). נוסחה זו מראה בבירור כי המאפיין Uout = f(Uin,) עבור משחזר הזרימה הוא ליניארי.

השיפוע של המרת עוקב המקור Kns שווה ל: Kns = ΔImax/ ΔUin = S/(S·Ri + 1). בהתאם לכך, מקדם העברת המתח Knu = Knl·Ri = S·Ri/(S·Ri+1).

באיור. איור 1b מציג את המאפיין Iс = f(Uin) של עוקב המקור. למאפיין ההעברה Uout = f(Uin) יש צורה דומה. מאז Uout = Ic·Ki.

באיור. איור 3 מציג תרשים של שלב מגבר טיפוסי, שבו הטרנזיסטור מורכב על פי מעגל מקור משותף ונגד הטיה אוטומטית R.

על חישוב מספר השלבים בטרנזיסטור אפקט שדה

המצב ההתחלתי של הטרנזיסטור נקבע על ידי ההתנגדות של הנגד הזה. בעת הגדרת מצב זרם הטרנזיסטור (בהיעדר אות כניסה), ניתן לקבוע את ההתנגדות של הנגד על ידי הנוסחה:

Ri = (Iсo"Istart)/Istart ·S.

בדרך כלל, נקודת הפעולה נבחרת באמצע המאפיין, כלומר Iin = Ico/2 ו-Unin = Uotc/2, ונוסחה זו מפושטת: Ri = I/S = Uotc/Ico.

אם המיקום ההתחלתי של נקודת הפעולה על המאפיין חייב להיות א-סימטרי (לדוגמה, במקרה של אות כניסה א-סימטרי), ההתנגדות של הנגד רנד בערך נתון של Ustart, ההיסט הראשוני נקבע על ידי הנוסחה: רנד = Ustart/(lco-Ustart·S). המתח בניקוז הטרנזיסטור יהיה שווה ל-Uc=Upit - Istart ·Rc.

עם אות סימטרי, ההתנגדות של הנגד Rc, המבטיחה את התנופה המקסימלית של מתח המוצא בהיעדר עיוות, נמצאת על ידי הנוסחה: Rc = (Upit - Unstart)/2I. אם נקודת ההפעלה נבחרה באמצע מאפיין ההעברה של הטרנזיסטור, אז Rc=(Upit - 0.5Uotc)lco.

הנגד Ri הוא אלמנט משוב שלילי. הפחתת מקדם השידור של הבמה. כדי לבטל את פעולת מערכת ההפעלה על מתח חילופין, הם כוללים בדרך כלל את קבל החסימה Sbl המוצג באיור. 3 קווים מקווקוים. עם קבל זה, המשרעת של חצי הגלים השליליים של אות הכניסה לא תעלה על ערך השווה למתח החיתוך של הטרנזיסטור.

אפשר לבטל את השפעת מערכת ההפעלה על מתח חילופין בדרך אחרת - על ידי הכללת במעגל המקור טרנזיסטור במקום נגד, אלמנט שהמתח שלו תלוי מעט בזרם הזורם דרכו, למשל, דיודה מחוברת ישירות , stabistor וכו '. עם זאת, פתרון מעגל כזה אפשרי רק במקרה שבו המתח על אלמנט זה שווה ל-Uinit. אם המתח על האלמנט מעט נמוך יותר, אז נגד נוסף של התנגדות קטנה מחובר בסדרה איתו.

מקדם השידור Knu של שלב המורכב לפי מעגל מקור משותף נקבע על ידי הביטוי הידוע: Knu=S·Rc. אם יש נגד במעגל המקור, Knu יורד: Knu=S·Rc/ (S ·Ri+1 )=lco ·Rc/(lco ·Ri+Uotc).

האות בניקוז של טרנזיסטור VT1 (יציאה 1) נמצא באנטיפאז עם הקלט, והאות במקור (יציאה 2) נמצא בפאזה, מה שמאפשר שלב זה לשמש כמפצל פאזה. בדרך כלל, נדרשים מפצלי פאזה כדי להבטיח שערכי המשרעת של האותות בשני היציאות שווים: Uout1 = Uout2 או lc·Rc=l·Ri. מכיוון ש-lc = l והתנאי לשוויון אמפליטודות נראה כך: Rc = Ri. במקרה זה, ערכי מקדם השידור עבור שתי היציאות יהיו שווים. מקדם העברה, התנגדות של נגדים Rc ו-Ri. כמו גם פרמטרים נחוצים אחרים ניתן לחשב באמצעות הנוסחאות שהוצגו לעיל.

הבה נבחן, למשל, את התנאים שבהם שלב לפי התרשים באיור. 3 סיבובים במוצא 1 למהפך ליניארי עם Knu = 1. משווה Knu לאחדות בנוסחה האחרונה, נקבל

Rc - Ri = 1/S = Uоtc/Ico.

שלב כזה, באנלוגיה לשלב דומה בטרנזיסטור דו-קוטבי, יכול להיקרא עוקב ניקוז.

מחבר: A. Mezhlumyan, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חום בלימה 21.02.2012

באמצע שנות ה-1990 הבחינו באנומליה בתנועתן של שתי חלליות אמריקאיות - פיוניר-10 ו-פיוניר-11: התברר שהן טסו קצת יותר לאט מהצפוי לפי כל התיאוריות של מכניקת שמים. בכל שנייה שלאחר מכן, המהירות יורדת ב-0,00000009 סנטימטרים לשנייה בהשוואה לפרק הזמן הקודם. זה נראה מעט מאוד, אבל במשך 30 שנות טיסה, הסטייה מהמסלולים המחושבים הסתכמה ב-400 אלף קילומטרים.

סוכנות החלל של נאס"א הסתירה מידע זה במשך זמן רב, שכן היא התנגדה להסברים ובכך נראתה כפוגעת במקצועיות של עובדיה. כאשר בכל זאת היה צורך לפרסם את הנתונים, מיהרו פיזיקאים להציע השערות שונות כדי להסביר את ההתנהגות המוזרה של גשושי חלל. הם דיברו על חומר אפל מסתורי, עוד יותר אנרגיה אפלה מסתורית, על הטעות בחוק הכבידה של ניוטון, על הכשל של תורת היחסות הכללית...

הפיזיקאי הגרמני קלאוס למרזהל מאוניברסיטת ברמן ותלמידו לתואר שני בני ריברס מציעים הסבר פשוט לחידה: החלוצים מואטים בגלל החום שהם מקרינים לכיוון טיסתם. לאחר שבנו דגם של חללית על מחשב מ-50 חלקים ולאחר שחקרו את מאזן החום וזרמי החום במודל, הפיזיקאים הגיעו למסקנה שחום משתי סוללות איזוטופים על פלוטוניום-238, המספקות אנרגיה לכל המנגנון, מוקרן החוצה בצורה לא אחידה.

לרוב, אם כי בהפרש קל, הוא יוצא מהצד של הפיוניר שפונה קדימה. היתרון קטן, והאנרגיה של פוטונים בחלק האינפרא אדום של הספקטרום קטנה, אך האטה קלה הצטברה במשך עשרות שנות טיסה. אגב, עם הזמן הוא עדיין יורד - בדיוק בקצב שבו פלוטוניום מתפרק ושחרור חום נחלש.

עוד חדשות מעניינות:

▪ דבורים ומתמטיקה

▪ התגלית שעשו יונים

▪ טלפונים ניידים אינם קשורים לגידולי מוח

▪ SHARP מעדכן את סדרת טלוויזיות LCD של AQUOS עם 6 דגמים

▪ סמארטפון אנדרואיד עמיד למים Fujitsu F074

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר ציוד מדידה. בחירת מאמרים

▪ מאמר קישור קבצי AVI מרובים. וידאו ארט

▪ מאמר מדוע זורמים מים ממעיין? תשובה מפורטת

▪ מאמר מכונת עיבוד עץ עם כלי חיתוך אופקי. סדנה ביתית

▪ מאמר מגבר אנטנה קליטה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר פתגמים ואמירות בורמזיות. מבחר גדול

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר