Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

20 2. AZ ERŐSÍTÉS FOGALMA ÉS MECHANIZMUSA
és az
I B0 = (1−A)I E0 (2.17)
egyenlet pár teremt kapcsolatot, ahol A a tranzisztor egyenáramú földelt bázisú áramerősítési tényezője,
és
B = A
1−A , illetve, A = B
1+B , (2.18)
ahol B a tranzisztor egyenáramú földelt emitteres áramerősítési tényezője.
2. A vezérelt eszköz és a fogyasztó csatolása (munkapontbeállítás)
A fogyasztó ellenállást a 2.9. ábra szerint a tranzisztor kollektorával sorba kapcsoljuk.
A tranzisztor kollektorárama az R f fogyasztó ellenálláson éppen U F0 = R f I C0 feszültséget hoz
létre, így a tranzisztor kollektor-bázis egyenfeszültsége egyszerűen meghatározható, miszerint
U CB0 = U t −U F0 = U t −R f I C0 > 0, (2.19)
aminek a tranzisztor normál aktív működéséhez mindenképpen pozitív értékűnek kell lenni. Fontos
megjegyezni, hogy a tranzisztor működésének legfontosabb jellemzője, hogy munkaponti áramai (I E0 ,
I C0 , I B0 ) lényegében csak a bázis-emitter diódára adott feszültségtől függenek, és mindaddig függetlenek
a kollektor-bázis feszültségtől, amíg a fent bemutatott egyenlőtlenség teljesül, azaz a kollektorbázis
dióda záró irányban van előfeszítve. Kapcsolásunkban legyen U t = 10V , I E0 ≃ I C0 = 1mA
és R f = 2.6kΩ. Ekkor U CB0 = U t − U F0 = 10 − 2,6 = 7.4V. Mint korábban jeleztük, az R f
ellenállás maximális értéke 10kΩ lehet, mivel ezen érték felett a tranzisztor bázis-kollektor diódája
kinyit, a tranzisztor telítésbe kerül, és megszűnik a normál aktív működés.
3. Az aktív eszköz vezérlése, kisjelű működés
Az aktív eszköz vezérlésére szolgáló kisjelű feszültséggenerátort a 2.10. ábra szerint sorba kapcsoljuk
a bázis-emitter dióda nyitóirányú előfeszítését biztosító egyenfeszültségű generátorral.
Tételezzük fel, hogy a generátor feszültsége u g = U g cos(ωt), és a szinuszos jel amplitúdója
U g = 1mV, így a tranzisztor eredő vezérlőfeszültségeu BE = U BE0 +u g . A tranzisztoron folyó áram
ebben az esetben az
( ) ( )
UBE0 +u g ug
i E = I E0 +i e = I S0 exp = I E0 exp
(2.20)
U T U T
egyenlet segítségével határozható meg. A képletben kis betűvel és nagy indexszel az általános mennyiségeket,
nagy betűvel és nagy indexszel a munkaponti paramétereket, kis betűvel és kis indexszel a kisjelű
mennyiségeket és nagy betűvel és kis indexszel a szinuszos jelek amplitúdóját jelöljük. A képlet
alapján megállapíthatjuk, hogy a tranzisztor kisjelű áramai e és a tranzisztor kisjelű vezérlőfeszültsége
között nemlineáris függvény teremt kapcsolatot. Felírva az exponenciális függvény Taylor-sorát az
i E = I E0 +i e = I E0
(
1+ u g
+ 1 ( ) 2 ug
+ 1 U T 2! U T 3!
( ) 3 ug
+...+ 1 ( ) n ug
+...
U T n! U T
)
(2.21)
egyenlethez jutunk, amiből
(
u g
i e = I E0 + 1 ( ) 2 ug
+ 1 ( ) 3 ug
+...+ 1 ( ) ) n ug u g
+... ≃ I E0 , (2.22)
U T 2! U T 3! U T n! U T U T
ha csak a Taylor-sor első tagját, a lineáris komponenst vesszük figyelembe. Jól látható, hogy az emitteráram
kisjelű összetevőjét az
i e = I E0
U T
u g = u g
r d
(2.23)