אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה. תכנית, תיאור

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

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

תכנון המעגלים המסורתי של מגברים ליניאריים המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה עם שער בצורת צומת pn (להלן כ-pn-gate לקיצור) מספק בעיקר מצב כאשר נקודת הפעולה נמצאת באזור של ההטיה ההפוכה (הסוגרת), כלומר ב-Uots

מחקר שנערך על ידי המחבר הראה שהשימוש במצב שבו נקודת ההפעלה יכולה להיות באזור הטיית הפתיחה מאפשר לפשט באופן משמעותי את המעגלים של יחידות טרנזיסטור אפקט שדה. השימוש בתוכניות כאלה הוא רציונלי במקרים שבהם הדרישה למספר מינימלי של אלמנטים מצדיקה את הצורך לבחור כמה מהם, כלומר בתרגול רדיו חובבני ובפיתוח של מבנים מיניאטוריים במיוחד.

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה

באיור. איור 1 מציג את מאפייני ה-Drain-gate והקלט המוכללים של טרנזיסטור אפקט שדה עם Pn-gate. על מאפייני זרם-מתח אלה - Ic = f (Uin) ו-Iz = f (Uin) - ניתן להבחין בשלושה אזורים אופייניים: 1 - הטיית סגירה עוזי, 2 - הטיית פתיחה, שבה אין כמעט זרם שער, ו-3 - הטיית פתיחה, הגורמת לזרם שער משמעותי.

אין גבול ברור בין אזורים 2 ו-3, לכן, ליתר קבע, ניקח כגבול מותנה ביניהם את האורדינאטה המקבילה לזרם שער של 1 μA - בזרם זה התנגדות השער עדיין גבוהה מאוד, וערך זה ניתן למדוד בצורה פשוטה יחסית. הבה נסמן גם בסמל Im את זרם הניקוז בגבול זה ואת המתח קדימה בשער אום. כאשר המתח עוזי גדול מערך הגבול, זרם השער מתחיל לעלות בחדות וטרנזיסטור אפקט השדה מאבד את יתרונו העיקרי - התנגדות כניסה גבוהה. לכן, איננו רואים עבודה באזור 3.

מהאמור לעיל ברור שאין צורך לשלול לחלוטין את פעולתו של טרנזיסטור אפקט השדה באזור הטיה קדימה; די בכך שנקודת הפעולה לא תיכנס לאזור 3, כלומר התנאי שעוזי מרוצה ממנו.

למרות העובדה שהרחבת טווח מתח ההפעלה עוזי עקב הוספת אזור הטיה קדימה קטנה בערכה המוחלט, היא חשובה מאוד, שכן היא מאפשרת גישה מעט שונה לתכנון המעגל של טרנזיסטורי אפקט שדה.

כפי שניתן לראות מאיור. 1, מאפיין שער הניקוז עובר לאזור 2 בצורה חלקה, ללא הפסקה. המהות של התהליכים הפיזיקליים בטרנזיסטור היא שכאשר מופעל על השער מתח הטיה קדימה, הערוץ מתרחב והמוליכות שלו עולה, הטרנזיסטור מתחיל לפעול במצב העשרה. קל לראות שבהתחשב באזור ההטיה קדימה, טרנזיסטור עם שער pn הופך דומה במאפיינים לטרנזיסטור עם שער מבודד ותעלה מובנית, המסוגל לפעול עם הטיה קדימה ואחורה על שַׁעַר.

ההבדל הוא כמותי בלבד - בראשון שבהם אזור העבודה של אזור העקירה הישירה קצר יותר, מכיוון שהוא מוגבל בערך של אום. לכן, ניתן להשתמש בטרנזיסטור pn-gate אפקט שדה במצבים שנחשבו אפשריים רק עבור טרנזיסטורים עם שער מבודד ותעלה מובנית.

נוכחותם של חסרונות חמורים בטרנזיסטורים עם שער מבודד - שונות משמעותית במאפיינים, התנגדות נמוכה לחשמל סטטי ועוד מספר אחרים - מגבילה בחדות את היקף היישום המעשי של מכשירים אלה, גם אם בחירתם האישית מקובלת. מגוון הטרנזיסטורים המיוצרים כיום עם שער pn הוא הרבה יותר רחב מאשר עם אחד מבודד, הם סבירים יותר ויש להם פיזור קטן יותר של מאפיינים. מסיבות אלו, טרנזיסטורי pn-gate צריכים להיחשב עדיפים יותר.

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה

הבה נסתכל על כמה יישומים של טרנזיסטורים אלה באמצעות מצב הטיה קדימה על השער. באיור. 2, a מציג את המעגל של מגבר ליניארי. השימוש במצב פעולה ללא הטיה ראשונית איפשר לבטל את נגד ההטיה האוטומטית ואת קבל החסימה במעגל המקור של הטרנזיסטור VT1. החישוב של שלב ה-DC מפושט ומסתכם בקביעת ההתנגדות של נגד העומס R2 באמצעות הנוסחה:

R2=(Upit-Uout about)/Io

כאשר Uout o הוא מתח המוצא בהעדר אות כניסה, ו-Iо הוא הזרם ההתחלתי של הטרנזיסטור.

כאשר בוחרים Uout o= 0,5 Upit, הנוסחה (1) מפושטת ומקבלת את הצורה: R2=Upit/2Io.

כאשר מפתחים מגברים באמצעות מעגל זה, יש לקחת בחשבון שעבור טרנזיסטורים עם זרם ניקוז ראשוני של כמה עשרות מיליאמפר, עלול להיות חריגה מההספק המותר שלהם.

אם יש צורך להפחית את הרווח, הנגד R3 כלול במעגל המקור. יש להדגיש שבמקרה זה לא ניתן להפעיל את קבל החסימה. מצב זרם החילופין מחושב באמצעות נוסחאות ידועות; הרווח נמצא מהביטוי Ku= S • R2, כאשר S הוא השיפוע של מאפיין הטרנזיסטור. ברור שכאשר Ku>10 ברוב המקרים אות המוצא מוגבר באמפליטודה עד Upit מתרחש ב-Uin

אם יש צורך להגדיל את המשרעת המותרת של ערכי מתח חיובי בכניסה מעל אום במעגל המקור, יש צורך להדליק דיודה במקום נגד R3 (עם הקתודה לחוט המשותף). מתח ההטיה קדימה עבור דיודות סיליקון יכול להיות בטווח של 0,4...0,8 וולט (ברוב המקרים 0,5...0,7 וולט) בהתאם לסוג הדיודה וזרם המקור של הטרנזיסטור. עבור דיודות גרמניום, ערכים דומים הם 0,2...0,6 וולט (0,3...0,5 וולט). כאשר הדיודה מופעלת, זרם הניקוז יורד עקב הטיית הסגירה, לכן, כדי להבטיח את אותו מצב זרם קבוע, יש צורך להגדיל את ההתנגדות של הנגד R2. זה, בתורו, מוביל לעלייה ב-K„, מכיוון שהשיפוע יורד מעט. מכיוון שההתנגדות הדינמית של הדיודה קטנה, שילוב שלה עם קבל אינו יעיל. הכנסת דיודה גורמת לירידה קלה - לא יותר מ-10% - ברווח.

מצב ה-DC של שלב כזה מחושב באמצעות נוסחה (1), שבה Iod מוחלף ל-Io - זרם הניקוז כאשר דיודה מחוברת למעגל המקור. במידת הצורך, ניתן להפחית את Ku על ידי חיבור נגד משוב בסדרה עם הדיודה.

למרות נוכחותה של דיודה נוספת, היישום של מעגל כזה במקרים מסוימים מוצדק מהסיבה שהוא מוביל לירידה בצריכת הזרם ולעלייה ברווח. מאפיינים אלה חשובים במיוחד עבור מכשירים בעלי הפעלה עצמית.

כפי שניתן לראות מהאמור לעיל, הפעולה של שלב עם דיודה קרובה לזו הקלאסית עם נגד הטיה. היתרון העיקרי הוא היעדר קבל חוסם, מה שמוביל גם להרחבה נמוכה יותר של רצועת תדר ההפעלה עד DC. בנוסף, החישוב וההגדרה של מכשירים מפושטים.

כאשר שלב זה פועל עם שנאי, סליל צימוד, ראש השמעת רשמקול ומקורות אותות דומים אחרים, אין צורך בנגד דליפה R1 והמעגל מקבל את הצורה הפשוטה ביותר שמוצגת באיור. 2, ב.

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה

האפשרות של הפעלת טרנזיסטור אפקט שדה עם שער pn תחת הטיה קדימה, שנדונה לעיל, יכולה לשמש ביעילות לבניית מחלקה חשובה נוספת של התקנים - עוקבי מקור. באיור. 3, ומוצג מעגל עוקב מקור מסורתי המבוסס על טרנזיסטור VT2. החיסרון העיקרי של יחידה זו הוא הגבולות הצרים יחסית של מתח המוצא. עוקב הפולט המסורתי (VT2, איור 3, ב) פנוי מהחיסרון הזה; בנוסף, יש לו פחות חלקים. אבל לעוקב הפולט יש התנגדות כניסה נמוכה יחסית: Rin = h21eRe (h21e הוא מקדם העברת הזרם הסטטי של הטרנזיסטור; Re היא ההתנגדות של הנגד במעגל הפולט).

כל הסתירות המצוינות מתבטלות לחלוטין כאשר עוקב המקור מחובר ישירות, כפי שמוצג באיור. 3, ג. היתרונות של עוקבי מקור ועוקבים פולטים משולבים כאן בהצלחה. מעגל זה לא מצא יישום מעשי, ככל הנראה מכיוון שאי אפשר להימנע ממתח הטיה ישיר בשער. אבל זה לא נדרש; זה מספיק כדי לא לכלול את פעולת הטרנזיסטור באזור זרם השער קדימה (באזור 3 באיור 1). בעיה זו נפתרת בפשטות, מה שמאפשר להשתמש בתוכנית כזו בפועל.

מאפיין ההעברה של עוקב המקור נקבע על ידי הביטוי הכללי: Uout=Uo+UinxKp, (2) כאשר Uo הוא מתח המוצא הראשוני ב-Uin=0; Kp הוא מקדם השידור של עוקב המקור.

כדי שהמשחזר יפעל באזור הטיית הסגירה על השער, יש צורך שהתנאי Uз

למעשה, הדרישות האמיתיות פחות מחמירות, שכן זה מספיק כדי למלא תנאי פשוט יותר: Uсi Upit (Ri היא ההתנגדות של הנגד במעגל המקור). בהתחשב באופי המשוער של החישוב באמצעות נוסחה זו, יש לבדוק את היעדר זרם השער ב-Uz=Upit בעת יצירת אב טיפוס של הצומת עם מיקרו-אמפר עם זרם סטיית מחט כולל של לא יותר מ-100 μA. מתח המוצא של עוקב מקור כזה הוא בגבולות Uo...(Upit-Usi).

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה

התלות Uout=f(Uin) שנלקחה בניסוי ב-Upit=12V עבור טרנזיסטורים KPZOSA ו-KPZOSE בערכי התנגדות שונים Ri מוצגות באיור. 4. כפי שניתן לראות מהגרפים, ניתן להבטיח ליניאריות של מאפיין ההעברה בטווח שבין Uout (ב-Uin=0) ל- (Upit- -1) V. כדי להרחיב את הסעיף הזה, כדאי קודם כל להפחית את Uo, שעבורו אתה צריך להשתמש בטרנזיסטורים עם הערך המינימלי של Uotc, ולאחר מכן לבחור את ההתנגדות האופטימלית של הנגד Ri (R2 בתרשים של איור 3, ג). הכוכבית על הגרפים מסמנת את הנקודות שבהן ה-Iz הנוכחי מגיע לערך של 1 μA.

כדוגמה ליישום המעשי של מצב ההגברה הליניארי המתואר באיור. 5 מציג תרשים של מערבל אותות 3H דו-ערוצי; באופן כללי, מספר הערוצים אינו מוגבל בשום דבר ויכול להיות כל דבר. ההתנגדות של הנגד R3 נקבעת על ידי נוסחה (1), שבה Iod n מוחלף ב-Io, כאשר n הוא מספר הערוצים.

אופן פעולה יוצא דופן של טרנזיסטור אפקט שדה

במכשיר, רצוי להשתמש בטרנזיסטורים בעלי ערכים קרובים של Uots ו-Io (או Iod), עם זאת, פיזור של פרמטרים אלה עד 50...100% מקובל למדי, שכן ההבדל ברווח בין הערוצים ניתן לפצות בקלות על ידי ווסת הקלט R1, R5. הכרחי לבדוק שאף אחד מהערוצים לא נכנס למצב הגבלת משרעת בטווח הפעולה של מתח הכניסה. בעת שימוש בדיודה סיליקון, המשרעת המותרת של חצי הגל החיובי בשער של כל טרנזיסטור אפקט שדה היא לפחות 1 V.

כאשר ערוץ אחד פועל במתח אספקה Upit = 9 V, מתח מוצא Uout = 0,1 V (ערך rms), תדר האות fс = 0,1 kHz, רווח המיקסר שווה בערך ל-3, ובמונחים של עיוות לא ליניארי הוא אינו נחות מ שנבנה על פי מעגלים קלאסיים.

מחבר: A. Mezhlumyan, מוסקבה; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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

רובוט קזינו 26.12.2015

מעריצי ג'יימס בונד מכירים שני סרטי ריגול-על בשם קזינו רויאל: האחד הוא פארודיה לא רשמית על 1967, השני הוא סרט משנת 2006 עם דניאל קרייג. ובזה, ובסרט אחר יש כמובן קזינו שיש בו קרופיר. עם זאת, אם מישהו עולה בדעתו לצלם רימייק נוסף בעוד כמה שנים, אז אולי כבר אין פסנתר או קרופיר.

למעשה, הפסנתר לא היה קיים כבר ב-2006, למרות שב-1967 ניגן בונד את דביסי בפסנתר. אבל חברת מכונות המזל Paradise Entertainment, המבוססת בהונג קונג, שחשפה לאחרונה רובוט שמבצע את הפונקציות הללו כמו גם בני אדם, תעזור להיפטר מהקרופיר. "ילדה" סינית יפה בשם מינג הוצגה בסוף נובמבר השנה במקאו - מרכז ההימורים הגדול בעולם - יריד בינלאומי של יצרנים הקשורים לתעשיית ההימורים.

עד כה, Min יכולה לחלק קלפים בלבד, אבל היוצרים מתכננים לצייד את הרובוט של הקרופייר במערכת לזיהוי קלפים משומשים, אנשים של אנשים חשובים במיוחד ויכולת לפנות ל-VIP בשמות ובשפות שונות. בנוסף, הרובוט אמור להשתמש בטכנולוגיות שכבר קיימות בבתי קזינו שונים, המאפשרות לזהות גם VIP וגם מבקרים מעוררי התנגדות בכניסה ולשלוח הודעות SMS למנהלי האולמות על הגעתם. מפתחי Min מאמינים שרובוט קרופייר מסוגל לחלק קלפים 30% מהר יותר מאדם.

עם זאת, Paradise Entertainment היא לא החברה הראשונה שמציעה לסרב לשירותיו של קרופיר. הידוע ברובוטים דמויי החיים שלה בדמותם של אלברט איינשטיין ופיליפ ק. דיק, הנסון רובוטיקה בהונג קונג, בראשות המהנדס האמריקאי דייוויד הנסון, חשפה רובוט בשם האן במאי השנה. בנוסף לתפקידיו העיקריים של הקרופייר, חאן משתמש בבינה מלאכותית ומבחין בין המגדר, הגיל והגזע של המבקרים, כמו גם דיבורם ומסוגל לשנות את הבעות הפנים בהתאם לרגשות המבקר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ נמאס ממחשבות

▪ שיטת התפלת מי ים מהירה

▪ לייזר DDL של פנסוניק

▪ פירוטכניקה סולארית

▪ שפה וראיית צבעים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של חומרי עזר באתר. מבחר מאמרים

▪ מאמר מאת Herve Bazin. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מי הביא טבק ותפוחי אדמה לאנגליה? תשובה מפורטת

▪ מאמר קבוצה. בריאות

▪ מאמר כמויות בסיסיות של זרם חשמלי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר עץ הכסף. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

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