Jakie rezystancje trzeba wziąć do obliczenia prądu kolektora

[Loreno]

Witam,

Mam taki schemat:


Jak mogę policzyć prądy Ic (kolektora) mając podane wartości rezystancji (na rysunku) i napięcia Uce (wyznaczone)? Dokładniej chodzi mi o to, że nie wiem jakie rezystancje należy użyć we wzorze Ic = Uce/R

[rafal.220]

Witam

Na początku musisz jeszcze znać wzmocnienie tranzystora (grupę), oraz jego temperaturę pracy.

[Loreno]

Oto polecenie, które otrzymałem:
"Sprawdzić w dwóch różnych układach polaryzacji wpływ temperatury na położenie punktu pracy. Najpierw dokonać pomiarów w temperaturze pokojowej, następnie włączyć ogrzewanie i powtórzyć pomiary w temperaturze podwyższonej. Przyjąć, że po nagrzaniu tranzystory mają temperaturę 330K. Napięcia Uce odczytać z mierników M2 i M4, prądy Ic należy obliczyć."

Mam odczyty z mierników M2 i M4, czyli napięcia Uce. Współczynnik wzmocnienia niestety nie jest podany.

[tg3a]

Podany wzór nie jest słuszny.
Prąd kolektora można wyznaczyć następująco:
- obliczyć napięcie na rezystorze obciążenia kolektora 2k lub 1k4
- obliczyć prąd płynący przez ten opornik
Wartość tego prądu jest już bliska prądowi kolektora, i w obliczeniach inżynierskich można byłoby już na tym poprzestać. Dla ścisłości należy jednak policzyć prąd płynący przez górny opornik dzielnika polaryzującego bazę. Jak wyżej - należy zacząć od ustalenia, jakie napięcie na nim występuje. Mamy tu pewną niewiadomą, a mianowicie napięcie między bazą a emiterem, ale w typowych sytuacjach w tranzystorach krzemowych jest ono równe w przybliżeniu 0,7 V, i taką wartość należy przyjąć.
Do rafal.220
Znajomość wzmocnienia prądowego tranzystora i temperatury jest tu zbyteczna, bo jest znane (zmierzone) napięcie kolektor-emiter.

[rafal.220]

Do tg3a.
Pytanie autora jest tak sformułowane iż nie wiadomo w jakich warunkach będzie pracować tranzystor. Jeżeli będzie zmieniać się temperatura jego pracy, to i prąd kolektora względem wartości jego wzmocnienia.

[tg3a]

Przecież to było ćwiczenie laboratoryjne - zespół uczniów/studentów miał wykonać dwa pomiary punktu pracy dla każdego z badanych układów: w temperaturze pokojowej i po podgrzaniu jakąś dmuchawą czy grzałką. Jeden z parametrów charakteryzujących punkt pracy (Uce) był przez nich mierzony, a drugi (Ic) mieli określić przy pomocy obliczeń. I, jak rozumiem, tylko o te obliczenia chodzi.
Chociaż, gdyby to się działo w czasach mojej młodości na Wydziale Elektroniki, i pytania zadawał jeden z panów o nazwisku Zimny lub Wiatr z Instytutu Podstaw Elektroniki, to znajomość wiedzy pozwalającej na teoretyczne wyznaczenie zmienności punktu pracy tranzystora w danym układzie polaryzacji bazy byłaby ze wszech miar pożądana, gdyż inaczej mogliby nie być dopuszczeni do ćwiczenia.

[rafal.220]

Tak. I właśnie powoli trzeba wracać do starych metod nauczenia. Ktoś kto chce robić przy elektronice musi zdawać sobie sprawę z pewnych zjawisk do których też należy driving, oraz o metodach jego kompensacji bo przecież na tym polega zasada działania źródeł odniesienia i nie tylko.
Jeszcze nie tak dawno miałem proste zadanie do wykonania czego przykładem jest ten układzik:
viewtopic.php?f=23&t=23033
Jak myślisz dlaczego TL431, a nie inny scalak?

[Loreno]

Czy takie rozwiązanie (dla układu po lewej) będzie prawidłowe?

Ic = Iz - Id
Iz = (12V - Uce) / 2kOhm
Id = (Uce - 0,7V) / 110kOhm
Ic = (12V - Uce) / 2kOhm - (Uce - 0,7V) / 110kOhm

[rafal.220]

Osobiście to dobieram elementy względem potrzeb, a później dostrajam potencjometrem. W twoim przypadku prąd kolektora będzie równy maksymalnej nasycającej bazę, a więc taka wartość napięcia C - E przy której napięcie bazy będzie najwyższe.

[tg3a]

Czy takie rozwiązanie (dla układu po lewej) będzie prawidłowe?

Ic = Iz - Id
Iz = (12V - Uce) / 2kOhm
Id = (Uce - 0,7V) / 110kOhm
Ic = (12V - Uce) / 2kOhm - (Uce - 0,7V) / 110kOhm

Tak jest.
Oczywiście, można byłoby dla większej ścisłości w wyższych temperaturach brać do obliczeń skorygowaną wartość Ube (zamiast 0,7 V), gdyż Ube maleje mniej więcej o 2 mV na każdy °C, czyli też i kelwin (mam nadzieję, że jeszcze dobrze pamiętam - na wszelki wypadek trzeba to zweryfikować), ale to ma już tak niewielki wpływ na ostateczny wynik, że chyba można to zaniedbać (tym bardziej, że sama wartość 0,7 V też jest orientacyjna - np. niektóre tranzystory mają napięcie Ube bliższe wartości 0,6 V, niż 0,7 V). Rzecz jasna prowadzącemu dobrze byłoby o tym wpływie temperatury wspomnieć, aby pochwalić się znajomością tematu.

[tg3a]

Jak myślisz dlaczego TL431, a nie inny scalak?

Niewątpliwie rzuca się w oczy, że posiada temperaturowy zakres pracy od -25 °C do +85 °C, co zapewne wystarcza (co prawda zdarza się, niezmiernie rzadko, że temperatura spada do ok. -30 °C). Ale mam za małą praktykę, aby odpowiedzieć, dlaczego ten, a nie inny - po prostu nie wiem, jakie inne wchodziłyby w rachubę.
Albo inaczej - musiałbym w tym celu przeprowadzić poszukiwania w sieci, a nie chce mi się tego robić. Praktyk to wie z doświadczenia - po prostu takie poszukiwania już ma za sobą, a ewentualne nowinki śledzi na bieżąco.

[Loreno]

Bardzo dziękuję za pomoc. Czy moglibyście polecić mi jakieś źródło, które w przejrzysty sposób tłumaczyłoby jak pracuje tranzystor, co to jest punkt pracy, itp.

[ACeK]

... Czy moglibyście polecić mi jakieś źródło, które w przejrzysty sposób tłumaczyłoby jak pracuje tranzystor ...

wojtek

[rafal.220]

Niewątpliwie rzuca się w oczy, że posiada temperaturowy zakres pracy od -25 °C do +85 °C, co zapewne wystarcza (co prawda zdarza się, niezmiernie rzadko, że temperatura spada do ok. -30 °C).

Zgadza się.
Co do temperatury pracy, to luknij sobie jeszcze na tego PDF-a TI:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf
Zwróć też uwagę na napięcie pracy, oraz fakt iż ta dioda ma wbudowane źródło odniesienia.
To co zaprezentowałem, to kolejna funkcjonalność diody 431 której chyba nie odnotowano. (przynajmniej nie znalazłem w sieci)

[tg3a]

Ja trafiłem na takiego PDF-a, gdzie zauważyłem wersję od -25°C, a innych albo nie było, albo przeoczyłem. Oczywiście -40°C w naszym klimacie wystarcza zawsze. Ale właściwie chyba powinniśmy skończyć tę dyskusję poza głównym tematem.
(Swoją drogą, w tamtym wątku przydałby się schemat.)