बुनियादी ट्रांजिस्टर सवाल

Question

मैंने दिखाया सर्किट बनाया है। मैं एक 9V बैटरी (वास्तव में 9.53V बाहर फेंक रहा हूं) और 5V का उपयोग कर रहा हूं, जो एक Arduino से 9 और 5 वोल्ट के साथ परीक्षण करने के लिए आ रहा है। ट्रांजिस्टर एक ई.पू. 548B है (डेटाशीट जो मैं उपयोग कर रहा हूं वह यहां है )।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

मैंने निम्नलिखित परिणामों के साथ आरबी और आरसी के मूल्यों को बदलते हुए कई परीक्षण किए हैं, कोई विचार नहीं अगर वे वास्तव में सही हैं।

9V
Ref  Rb     Rc     Ib (μA)   Ic (mA)   Beta
1    160k   560    50        15.6      312
2    470k   1.2k   18        6.15      342
3    220k   1.2k   41        7.5       183
4    180k   1.2k   51        7.5       147

5V
Ref  Rb     Rc     Ib (μA)   Ic (mA)   Beta
1    160k   560    24        7.7       321
2    82k    330    52        14.1      271
3    470k   1.2k   9         2.89      321

मेरे प्रश्न इस प्रकार हैं;

1. मैं समझता हूं कि डेटाशीट से, इस ट्रांजिस्टर की रेंज 200 से 450 तक हो सकती है। मुझे लगता है कि इसका कारण यह है कि 9 वी टेबल रेफरी 3 और 4 में 200 से कम मान हैं क्योंकि कलेक्टर एमिटर सर्किट संतृप्त है, और कर सकते हैं ' टी किसी भी उच्च वृद्धि, जिससे बीटा में गिरावट आईबी वर्तमान बढ़ जाती है। क्या वो सही है?

2. मेरे द्वारा देखी गई सभी पाठ्यपुस्तकों में, बीटा एक स्थिर मूल्य है। "यदि बीटा एक्स है, तो कलेक्टर में वाई का एक वर्तमान बनाने के लिए आवश्यक बेस में रिसिस्टर को काम करें"। मैंने तब से पढ़ा है कि बीटा तापमान और कलेक्टर प्रवाह के साथ उतार-चढ़ाव करेगा (मुझे लगता है कि यह कलेक्टर वर्तमान है)। मुझे वास्तव में यह डेटा कहां मिलता है? मेज मुझे बीटा बनाम आईसी कहाँ बताती है? यदि बीटा लगातार अलग-अलग हो रहा है, तो आप वास्तव में एक रिसिस्टर का चयन कैसे करते हैं जो हमेशा काम करेगा, और / या कलेक्टर में क्या लोड होगा, बहुत अधिक है?

3. डेटाशीट से चित्र 1, दिखाता है कि आधार में 50μA करंट के साथ, कलेक्टर करंट कलेक्टर और एमिटर के बीच वोल्टेज के लगभग 11mA क्षेत्र से अधिक नहीं होना चाहिए। लेकिन 9 वी रेफ 1 और 5 वी रेफ 2 दिया गया है, जो दोनों में है ~ ~ 50μA मेरे पास उच्चतर आइकॉन है। ऐसा क्यों है? चित्र 1 वास्तव में मुझे क्या बता रहा है?

4. डेटाशीट से चित्र 3 से पता चलता है कि आईसीई <40mA दिए गए Vce = 5V के लिए hFE 200 है। यह स्पष्ट रूप से इस पोस्ट में 5 वी तालिका में सभी परिणाम नहीं दिया जा रहा है। तो फिर, यह ग्राफ क्या है?

5. मैंने सर्किट को जोड़ने की कोशिश की ताकि मैं अपनी 9V बैटरी को कलेक्टर से एमिटर तक चलाऊं, और मेरा 5V Arduino आधार को पावर दे, अनिवार्य रूप से एक ट्रांजिस्टर स्विच के लिए। मुझे लगता है कि Arduino को छोटा करना है। आधार के अंत में मेरे पास C से E और 5V तक चलने वाली 9V बैटरी कैसे है? मैं वास्तव में इसे कैसे तार करूं?

Comments

ध्यान से शोध के लिए +1 और वास्तव में बहुत नॉब प्रश्न नहीं है।

— pjc50

Vce को मापें (या Vcc, Ic, Rc से गणना करें) और इसे तालिकाओं में जोड़ें। जो कुछ सवालों के जवाब देगा।

— ब्रायन ड्रमंड

आपका डेटा मुझे ठीक लग रहा है। जैसा कि आप 1. कहते हैं) आपके सभी वोल्टेज ड्रॉप आरसी के पार हैं ... ट्रांजिस्टर संतृप्त है। बीटा बहुत अच्छी तरह से नियंत्रित पैरामीटर नहीं है और आपको अपने सर्किट को कुछ न्यूनतम बीटा मान के लिए डिज़ाइन करना चाहिए।

— जॉर्ज हेरोल्ड

ये महान प्रश्न हैं। काश मेरे सहपाठियों ने प्लग-एन-चुग सूत्रों से परे इस सामान के बारे में सोचा।

— ग्रेग डी'ऑन

सर्किट बेस ऑपरेशन और डिजाइन की बेहतर समझ हासिल करने के लिए एक बुनियादी ट्रांजिस्टर पैरामीटर की जांच करने के लिए अलग-अलग बेस और कलेक्टर रेसिस्टेंट वैल्यू और दो सप्लाई वॉलिटेज के साथ 1 ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर स्टेज की प्रायोगिक जांच। :-) - +10 काश, केवल +1 संभव। और एक बोनस "Arlinino का उपयोग करते समय विनम्रता से जवाब देने के लिए और लंबाई में ओलिन को प्राप्त करें, और यहां तक ​​कि उसे तथ्य का उल्लेख नहीं किया है, व्युत्पन्न या अन्यथा" - एक और +10। काश अभी भी केवल +1 कुल संभव है। | वैसे भी स्टैक एक्सचेंज ईई में आपका स्वागत है! :-)।

— रसेल मैकमोहन

Answer 1

आपका प्रश्न बीटा या एच _{FE के} बारे में लगता है । हां, यह समान उत्पादन बैच से भी, भागों के बीच काफी भिन्न हो सकता है। यह कलेक्टर वर्तमान और कलेक्टर वोल्टेज के साथ कुछ भिन्न होता है (0 वी संदर्भ के रूप में एमिटर का उपयोग करके)। हालांकि, किसी भी एक ट्रांजिस्टर के लिए, इसका लाभ वास्तव में एक उचित सीमा में कलेक्टर वर्तमान के एक समारोह के रूप में कम भिन्न होता है, और कलेक्टर वोल्टेज को संभालने के लिए पर्याप्त उच्च आयोजित किया जाता है।

आपको जो बड़ा बिंदु याद आ रहा है वह यह है कि आपको सटीक लाभ की चिंता नहीं करनी चाहिए। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ एक अच्छा सर्किट इच्छित ऑपरेटिंग क्षेत्र पर न्यूनतम गारंटीकृत लाभ के साथ काम करता है, लेकिन अन्यथा वहाँ से अनंत तक होने वाले लाभ के साथ ठीक काम करता है। यह किसी विशेष ऑपरेटिंग बिंदु पर किसी एक ट्रांजिस्टर के लिए लाइन से बाहर नहीं है, जिसमें डेटाशीट की न्यूनतम गारंटी से 10 गुना अधिक लाभ है। सर्किट डिजाइन में इसे ध्यान में रखने के बाद, यह वास्तव में सिर्फ एक मामूली कदम है कि सर्किट ट्रांजिस्टर के लाभ के साथ अनंत के लिए सभी तरह से काम करता है।

लाभ की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए डिज़ाइन करना मुश्किल लग सकता है, लेकिन यह वास्तव में नहीं है। मूल रूप से दो मामले हैं। जब ट्रांजिस्टर को एक स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है, तो कुछ न्यूनतम आधार वर्तमान, न्यूनतम गारंटीकृत लाभ से गणना करके, इसे संतृप्ति में चलाएगा। यदि लाभ अधिक है, तो ट्रांजिस्टर सिर्फ एक ही आधार पर संतृप्ति में अधिक होगा, लेकिन इसके सभी वोल्टेज और इसके माध्यम से धाराएं अभी भी बहुत अधिक होंगी। एक और तरीका रखो, सर्किट के बाकी (असामान्य मामलों को छोड़कर) ट्रांजिस्टर संचालित 2x या 20x के बीच अंतर को संतृप्ति में अंतर बताने में सक्षम नहीं होगा।

जब ट्रांजिस्टर का उपयोग "लीनियर" क्षेत्र में किया जाता है, तो बड़े और अप्रत्याशित लाभ को छोटे लेकिन अच्छी तरह से नियंत्रित लाभ में बदलने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है। यह वही सिद्धांत है जिसका उपयोग opamps के साथ किया जाता है। डीसी और एसी फीडबैक अलग-अलग हो सकते हैं, पहले ऑपरेटिंग बिंदु को सेट करने के साथ , कभी-कभी ट्रांजिस्टर को बायसिंग के रूप में संदर्भित किया जाता है , और दूसरा नियंत्रण तब होता है जब वांछित सिग्नल सर्किट से गुजरता है।

जोड़ा गया:

यहां एक उदाहरण सर्किट है जो ट्रांजिस्टर लाभ की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए सहनशील है। यह छोटे ऑडियो संकेतों को लगभग 10x बढ़ाएगा, और आउटपुट लगभग 6 V होगा।

इसे मैन्युअल रूप से हल करने के लिए, संभवतः इसे पुनरावृत्त करना सबसे आसान है। OUT मानकर शुरू करें 6V, और वहां से काम करें। चूंकि लाभ अनंत है, इसलिए कोई आधार वर्तमान नहीं है, और जो कुछ भी है, उससे आधार वोल्टेज सीधे R1-R2 डिवाइडर द्वारा निर्धारित किया जाता है। विभक्त का 1/6 लाभ होता है, इसलिए आधार 1.00 V पर है। 600 mV की BE ड्रॉप माइनस, जो उत्सर्जक को 400 mV पर और उत्सर्जक और संग्राहक धाराओं को 400 .A पर रखता है। R1-R2 पथ 50 1A खींचता है, इसलिए कुल मिलाकर इसे 450 ,A से खींचा जाता है, इसलिए R3 के पार ड्रॉप 4.5 V है, इसलिए OUT 7.5 V पर है। अब उपरोक्त गणनाओं को OUT 7.5 V मानकर फिर से जाएं, और शायद उसके बाद एक बार और। आप परिणाम तेजी से अभिसरण देखेंगे।

यह वास्तव में एक सिम्युलेटर उपयोगी है कुछ मामलों में से एक है। सिमुलेटर के साथ मुख्य समस्या यह है कि वे इनपुट मापदंडों के अस्पष्ट होने के बावजूद आपको बहुत सटीक और आधिकारिक दिखने वाले उत्तर देते हैं। हालांकि, इस मामले में हम केवल ट्रांजिस्टर लाभ को बदलने के प्रभाव को देखना चाहते हैं, इसलिए एक सिम्युलेटर हमारे लिए सभी ड्रग काम का ख्याल रख सकता है, जैसा कि ऊपर दिया गया है। यह अभी भी पिछले पैराग्राफ में प्रक्रिया के माध्यम से जाने के लिए उपयोगी है एक बार जो चल रहा है उसके लिए एक महसूस करने के लिए, जैसा कि केवल 4 दशमलव स्थानों के अनुकरण के परिणामों को देखने के लिए अपील की गई है।

किसी भी मामले में, आप अनंत लाभ मानकर ऊपर सर्किट के लिए डीसी पूर्वाग्रह बिंदु के साथ आ सकते हैं। अब ट्रांजिस्टर और दोहराने के लिए 50 का लाभ उठाएं। आप देखेंगे कि OUT का DC स्तर केवल थोड़ा बदलता है।

ध्यान देने वाली एक और बात यह है कि डीसी फीडबैक के दो रूप हैं, लेकिन एसी ऑडियो सिग्नल के लिए केवल एक।

चूँकि R1 का शीर्ष OUT से जुड़ा हुआ है, यह कुछ DC फीडबैक प्रदान करता है जो ऑपरेटिंग बिंदु को अधिक स्थिर बनाता है और सटीक पिस्टन विशेषताओं के प्रति कम संवेदनशील होता है। यदि OUT ऊपर जाता है, तो Q1 के बेस में करंट ऊपर जाता है, जो अधिक कलेक्टर को करंट बनाता है, जिससे OUT नीचे जाता है। हालाँकि, यह प्रतिक्रिया पथ ऑडियो सिग्नल पर लागू नहीं होता है। R1-R2 डिवाइडर में लगने वाला प्रतिबाधा R1 // R2 = 17 k into है। C1 द्वारा गठित उच्च पास फिल्टर रोलऑफ आवृत्ति और यह 17 k 9.5 9.5 हर्ट्ज है। यहां तक ​​कि 20 हर्ट्ज पर, आर 1 // आर 2 सी 1 के माध्यम से आने वाले सिग्नल पर बहुत अधिक भार नहीं है, और यह आवृत्ति के लिए अधिक अप्रासंगिक है। एक और तरीका, आर 1 और आर 2 मदद डीसी पूर्वाग्रह बिंदु सेट करें, लेकिन इच्छित ऑडियो सिग्नल के रास्ते में नहीं मिलता है।

इसके विपरीत, आर 4 डीसी और एसी दोनों के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रदान करता है। जब तक ट्रांजिस्टर का लाभ "बड़ा" होता है, तब तक एमिटर चालू कलेक्टर के समान पर्याप्त होता है। इसका मतलब यह है कि R4 के पार जो भी वोल्टेज है, उनके प्रतिरोध के अनुपात में R3 के पार दिखाई देगा। चूंकि R3 10x R4 है, R3 के पार का संकेत R4 के पार का संकेत 10x होगा। चूँकि R4 का शीर्ष 12 V पर है, OUT 12 V शून्य से R3 भर में संकेत है, जो R4 भर में 12 V ऋण 10x संकेत है। इस तरह से यह सर्किट 10 के एक निश्चित एसी लाभ को प्राप्त करता है जब तक कि ट्रांजिस्टर का लाभ 50 या उससे अधिक की तुलना में काफी बड़ा होता है।

आगे बढ़ो और ट्रांजिस्टर के मापदंडों को बदलते हुए इस सर्किट का अनुकरण करें। दोनों डीसी ऑपरेटिंग बिंदु को देखें और एक ऑडियो सिग्नल में IN से OUT तक का संपूर्ण स्थानांतरण कार्य क्या है।

Comments

यह वही है जो मैं सोच रहा था - यदि आपके सर्किट बीटा के सटीक मूल्य पर निर्भर नहीं करते हैं, तो वे बहुत अधिक मजबूत होंगे। सटीक विवरण के लिए +1।

— ग्रेग डी'ऑन

@ ओलिनथ्रोप, सटीकता की खातिर: इनपुट प्रतिरोध की गणना के दौरान आप मिलर प्रभाव को भूल गए हैं। यह एप्लिकेशन के लिए प्रभावी इनपुट प्रतिरोध को कम करता है। 6.25 कोहम (ऐप का वोल्टेज लाभ 10)।

— लविवि

@LWW: अच्छी बात है। यह 25 हर्ट्ज पर उच्च पास रोलऑफ़ आवृत्ति डाल देगा। तो जैसा कि प्रस्तुत सर्किट काफी "HiFi" नहीं होगा, जिसे 2 यूएफ की तरह, C1 को बड़ा करके तय किया जा सकता है।

— ओलिन लेट्रोप

Answer 2

1. बेस करंट बढ़ने पर स्पष्ट बीटा में क्या कमी आती है?

बीटा वास्तव में बदल नहीं रहा है। कलेक्टर वर्तमान आरसी द्वारा सीमित है। आरसी = 500 Ω के साथ, अधिकतम कलेक्टर वर्तमान लगभग 18 एमए है। आरसी = 1.2 kΩ के साथ, अधिकतम वर्तमान लगभग 7.5 mA है। यह ओम के नियम - 9 V / 1.2k 1.2 = 7.5 mA से आता है। बीटा> 300 के साथ, आपको केवल कलेक्टर करंट को अधिकतम करने के लिए बेस करंट का 25 यूए चाहिए। अतिरिक्त आधार धारा जोड़ने से कुछ भी नहीं बदलता है।

$I_C$

यह डेटाशीट इस बात की कोई जानकारी नहीं देती है कि तापमान के साथ बीटा कैसे बदलता है। नीचे दिए गए प्रश्न 4 में बीटा बनाम आईसी पर चर्चा की गई है। मैंने कुछ अन्य डेटाशीट्स की जाँच की और वहां कोई भी तापमान भिन्नता नहीं देखी। इस ऐप नोट के अनुसार , बीटा लगभग 0.5% प्रति डिग्री बढ़ता है। अधिक विस्तृत समझ के लिए एबर्स-मोल मॉडल के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है , जिसमें थर्मल वोल्टेज (केटी / क्यू) के रूप में तापमान शामिल है। मैं बीजेटी मास्टर नहीं हूं, इसलिए शायद कोई और इसे स्पष्ट कर सकता है।

$I_C$

डेटाशीट का यह भाग विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताओं को देता है । ये औसत मूल्य हैं जो इकाई से इकाई में भिन्नता नहीं दिखाते हैं। एक विशिष्ट ग्राफ आपको एक औसत इकाई के व्यवहार का विचार देता है, लेकिन यह किसी भी तरह से उस व्यवहार पर वास्तविक सीमा नहीं देता है। यही विद्युत विशेषताओं की तालिका है।

4. डेटाशीट के चित्र 3 में दिखाया गया बीटा कितना बड़ा हो सकता है?

यहां दो चीजें हो रही हैं। सबसे पहले, आपका Vce आपकी 5V तालिका में वास्तव में 5V नहीं है, क्योंकि कुछ वोल्टेज आरसी के पार गिराए जा रहे हैं, इसलिए यह आंकड़ा आपके वास्तविक सर्किट का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। दूसरा, यह विशिष्ट व्यवहार दिखाने वाला एक और चित्र है। यह आपको दिखाता है कि बीटा आमतौर पर आईसी = 100 एमए के आसपास बंद होना शुरू होता है। चूंकि पूर्ण अधिकतम आईसी 100 एमए है, इसका मतलब है कि आपको डिवाइस की वर्तमान सीमा के दौरान बीटा के लगभग स्थिर होने की उम्मीद करनी चाहिए। आकृति एक विशिष्ट बीटा के रूप में 200 का उपयोग करती है, लेकिन जैसा कि आप hFE वर्गीकरण तालिका से देख सकते हैं, व्यक्तिगत BC548B के लिए बीटा 200 - 450 से कहीं भी हो सकता है।

5. इस ट्रांजिस्टर के आधार को चलाने के लिए एक Arduino का उपयोग कैसे किया जा सकता है?

सबसे पहले, आपको Arduino के डेटाशीट से अधिकतम निरंतर आउटपुट चालू प्राप्त करने की आवश्यकता होगी। यह संभवत: मिलिम्प रेंज में होगा। आपका आधार करंट उससे कम होना चाहिए, जिसे बीटा> 200 और आईमैक्स <100 एमए के बाद से कोई समस्या नहीं होनी चाहिए। यदि आप जानते हैं कि आपको कितने कलेक्टर करंट की आवश्यकता है (जो आपको चाहिए), तो आप न्यूनतम आधार करंट का पता लगा सकते हैं:

$$I_B = \frac{I_C}{\beta_{min}}$$

जो आपको आधार अवरोधक चुनने देगा। ट्रांजिस्टर के इलेक्ट्रिकल कैरेक्टर टेबल के अनुसार, Vbe 0.7 V के आसपास होना चाहिए। आप अपने Arduino आउटपुट 5V को जानते हैं, इसलिए अब आप ओम के नियम का उपयोग कर सकते हैं:

$$R_B = \frac{V_o - V_{BE}}{I_B}$$

इस प्रतिरोध को Arduino IO और ट्रांजिस्टर के बेस के बीच कनेक्ट करें। ट्रांजिस्टर के एमिटर, 9 वी बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल और अरुडिनो के मैदान को एक साथ कनेक्ट करें।

Answer 3

O. Lathrop answers के जवाब में दी गई जानकारी के पूरक मैं एक छोटा उदाहरण देना पसंद करता हूं जो आपको आश्चर्यचकित कर सकता है:

Let`s मान लें कि आपने बीटा के मौजूदा लाभ के साथ एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक साधारण लाभ चरण (जैसा कि आपकी पोस्ट में दिखाया गया है) तैयार किया है । अर्धचालक डीसी वर्तमान है आईसी = 1mA और मापा वोल्टेज लाभ (आरसी = 2.5kohms) जी = -100 है । अब - यदि आप ट्रांजिस्टर को कम मान वाले बीटा = 100 में बदलते हैं, तो आप देखेंगे कि वोल्टेज लाभ G नहीं बदलेगा - बशर्ते आपने पूर्वाग्रह आरबीबी को कम मूल्य पर ट्यून किया हो, जो समान अर्ध-वर्तमान करंट = 1mA की अनुमति देता है। (निष्पक्ष तुलना के लिए यह आवश्यक है)।

कारण इस प्रकार है: वोल्टेज लाभ ट्रांजिस्टर के ट्रांसकनेक्टेंस ग्राम (आईसी = एफ (वैब) की विशेषता की ढलान) द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसका मतलब है: "वर्तमान लाभ" कोई भूमिका नहीं निभाता है - 200 से 100 तक बीटा मान कम करने से केवल वोल्टेज लाभ को प्रभावित किए बिना इनपुट प्रवाह बढ़ता है (जब तक ऑपरेटिंग बिंदु नहीं बदलता है)।