Nozioni di base sui transistor

qualcosa mi ha infastidito per un po '. Quando guardo un circuito che coinvolge qualcosa di più complicato dei componenti RLC (e forse degli op-amp), faccio fatica a capire cosa sta facendo a meno che non sia una configurazione che ho visto prima.

Al contrario, sono abbastanza fiducioso che, non importa quanto complesso sia un circuito RLC che mi viene dato, alla fine riuscirò a capirlo.

Ora, quando analizzo un circuito RLC, i miei strumenti sono fondamentalmente

• $V = IR$

• $I = C \frac{dv}{dt}$

• $V = L\frac{di}{dt}$

• Combinazioni parallele e serie di quei componenti (suppongo che questo non sia davvero separato dalle leggi di Kirchoff ma ...)

• Le leggi di Kirchoff

Quindi quello che sto chiedendo è quali strumenti mi mancano per analizzare circuiti più complessi? Principalmente voglio sapere come analizzare i circuiti che coinvolgono BJT e FET. Sembra che ci siano così tante modalità operative per i transistor che è difficile mantenerle tutte diritte. Qualcuno conosce un buon sito Web che espone tutto?

Grazie

EDIT Voglio anche ricordare che in pratica ci sono cose come quando le temperature cambiano. Per il momento non mi interessa, sono d'accordo con Steven che la simulazione è necessaria, ma voglio essere in grado di avere i concetti abbastanza bene per progettare un circuito che posso quindi modificare con una simulazione, ecc.$V \neq IR$

I transistor non sono difficili da capire alla prima approssimazione, e questo è abbastanza buono da capire almeno cosa sta succedendo in molti circuiti.

Pensa a un transistor NPN in questo modo: metti un po 'di corrente attraverso BE, e questo permette molta corrente attraverso CE. Il rapporto tra molto e poco è il guadagno del transistor, a volte noto come beta e a volte hFE. Una piccola ruga è che il percorso BE sembra un diodo al silicio, quindi di solito scenderà di circa 500-700mV. Il percorso CE può scendere a circa 200 mV quando consentirebbe più corrente di quella fornita dal circuito esterno. I dettagli vanno avanti e avanti, ma puoi fare molto con quella semplice vista di un transistor NPN.

Un PNP è la stessa cosa con le polarità invertite. L'emettitore è ad alta tensione anziché bassa. La corrente di controllo esce dalla base invece che in essa e la corrente del collettore esce dal collettore anziché in essa.

Atteniamoci un po 'ai transistor bipolari e comprendiamoli prima, dal momento che sembra essere quello che stai chiedendo di più. Le FET sono ugualmente semplici da capire alla prima approssimazione, ma a questo punto non voglio confondere le cose.

Mentre il modello sopra è utile per comprendere la maggior parte dei circuiti a transistor, suggerisce molti modi in cui i transistor possono essere utilizzati che potrebbero non essere ovvi. Il modo concettualmente ovvio di utilizzare un NPN è quello di collegare l'emettitore a terra e il collettore all'alimentazione positiva con un resistore in serie. Ora un piccolo cambiamento nella corrente di base può causare un grande cambiamento nella tensione del collettore.

La parte difficile non è capire come funziona il transistor, ma immaginare tutte le cose interessanti che puoi fare con un dispositivo che funziona in questo modo. Entrare in tutti questi sarebbe troppo per un post qui. Ti suggerisco di pensare al semplice modello che ho descritto sopra, quindi cercare alcune topologie di circuiti a transistor comuni e pensare a come vengono utilizzate le proprietà semplici del transistor per fare cose utili.

Le cose da cercare e analizzare in modo specifico secondo il modello semplice sono:

• Configurazione dell'emettitore comune. Questo è l'amplificatore di base. Un problema particolare è come mantenere il transistor al centro della sua portata per usare efficacemente la sua capacità di amplificazione. Questo si chiama "distorsione".

• Emettitore seguace. Il guadagno non sta solo aumentando la tensione. In questo caso si ottiene una tensione leggermente inferiore ma una corrente più elevata e un'impedenza inferiore.

• Ora guarda alcuni circuiti multi-transistor e cerca di seguire ciò che stanno facendo, come il transistor viene utilizzato per trarne vantaggio, ma anche quali problemi ha dovuto passare il progettista per far funzionare il transitor in modo da essere utile.

• Quando ti senti più a tuo agio, osserva configurazioni più insolite come la base comune. Non è spesso usato, ma ha i suoi vantaggi specifici.

Ciò che rende difficile lavorare con i transistor è che devi essere consapevole di molti parametri diversi che si influenzano a vicenda e nessuno dei quali è lineare. Pertanto non è facile modellare esattamente il loro comportamento ed è per questo che utilizziamo strumenti di simulazione come SPICE. Devi ancora sapere cosa stai facendo per progettare un circuito, ma SPICE ti aiuterà a controllare il tuo progetto / calcoli, in cui a volte devi semplificare.
Non sono sicuro che i siti web saranno completi su questo. Penso che un buon libro di testo ti darà informazioni migliori. Forse altri possono consigliarne alcuni.

Imparare da un'esposizione ripetuta non è un brutto modo di imparare le cose. Otterrai una vera conoscenza pratica e imparerai quali sono i circuiti tipici per risolvere i problemi tipici.

La cosa con i transistor è che non sono dispositivi lineari, quindi non ci saranno equazioni semplici che si applicano praticamente in tutte le condizioni, come quelle che hai per i passivi. L'approccio usuale è riconoscere che in un dato momento un transistor funziona in uno dei pochi modi caratteristici: interrotto, attivo, saturo. All'interno di una qualsiasi di queste modalità, è possibile applicare alcune approssimazioni per analizzare i circuiti a transistor, ma si deve comprendere che le approssimazioni hanno solo limiti.

Ad esempio, se si stabilisce innanzitutto che un transistor funzionerà nella sua modalità attiva, è quindi possibile elaborare il circuito equivalente CA di piccolo segnale, in cui il transistor viene sostituito (nel modello più semplice) da un resistore e una corrente- fonte di corrente dipendente. È quindi possibile utilizzare le equazioni lineari per ottenere buoni risultati sul circuito equivalente. Perché si chiama l' equivalente AC piccolo segnale? Perché se si applica un segnale abbastanza grande, si romperanno i limiti del modello; ingressi di segnale di grandi dimensioni possono guidare il transistor in cut-off o saturazione, invalidando il modello.

Più elaborato è il modello, più accurata sarà la risposta calcolata. Tuttavia, attenendosi al NPN di base dell'emettitore comune:

1. Due resistori sulla base, fungono da divisori di tensione. In generale, hanno circa lo stesso valore, facendo base circa la metà della tensione di alimentazione.

2. L'emettitore è circa 0,6 V sotto la base. Se sull'emettitore è presente una resistenza, ora è possibile elaborare la corrente attraverso di essa.

3. Anche la corrente dell'emettitore passa attraverso il collettore. Se sul collettore è presente una resistenza, ora è possibile calcolare la tensione su di essa.

Questo è tutto per DC.

Per AC, alcuni millivolt che cambiano sulla base possono diventare diversi volt sul collettore. Se la corrente dell'emettitore (e / o la resistenza del collettore) è troppo grande, o il bias di base è dispari, si ottiene saturazione o interruzione - che distorcono il segnale inserito. Questa non è sempre una cosa negativa (si pensi: effetti di distorsione della chitarra) .

puoi considerare il transistor nient'altro che un dispositivo che ti aiuti a controllare i parametri o, diciamo, al circuito 2 con l'aiuto del circuito 1 (solo una stima approssimativa) se il transistor si unisce ai due circuiti. Per es. come nell'elettronica digitale c'è un impulso di clock e dire che vuoi fare qualcosa quando l'orologio è ad un livello particolare, simile nel caso del transistor, puoi modellare il transistor in modo che nel punto operativo quando la tensione alla base raggiunge un livello particolare quindi puoi accendere il dispositivo e quindi la corrente può fluire nel ckt2, oppure puoi pensarlo come un relè, o un interruttore, non solo questo transistor è un amplificatore.

a scopo di progettazione, tieni presente che il transistor ti aiuta a controllare i parametri del circuito 2 con l'aiuto di ckt 1, quindi per determinare il punto operativo puoi usare qualsiasi modello. Non confonderti con i diversi modelli disponibili per la risoluzione del transistor, questi modelli sono solo per te convenienza, è più facile usare il modello re in quanto facilita il calcolo facile, il modello h-parametro (ibrido) è il più versatile ed è considerato il meglio nel risolvere qualsiasi transistor, ma anche il modello T è buono. per avere un'idea di base di ciò che sta facendo un circuito, puoi approssimare usando l'approssimazione come Vbe = 0.7 e tutte queste approssimazioni portano a un calcolo facile.

conosco due ottimi libri sullo studio del transistor 1) dispositivi e circuiti elettronici, boylestad, un ottimo libro, ma usa molta approssimazione ed è buono per un'analisi un po 'approssimativa ma se vuoi modellare il transistor in dettaglio come vuoi per conoscere i parametri esatti e tutto il resto c'è un libro migliore 2) circuiti microelettronici, sedra smith. questo puoi chiamare una bibbia, un super libro, ma ti consiglio di leggere prima il libro 1, quindi passare a 2, altrimenti non sarai in grado di imparare molto e ti seppellirai in una matematica complessa.

per imparare a risolvere il modo in cui analizzare il circuito studia il maggior numero possibile di circuiti e poi con il passare del tempo imparerai a usare il transistor in molti modi diversi

per imparare questo puoi fare riferimento ai libri scritti dalla foresta m. pensa che contengano solo circuiti. e puoi analizzarli.

Il FET non è molto diverso dal BJT, i suoi solo FET sono principalmente utilizzati per la fabbricazione di amplificatori a causa della sua impedenza di ingresso molto elevata ma l'impedenza di uscita è quasi comparabile, è anche di piccole dimensioni, ma al contrario BJT ha un'elevata potenza di commutazione quindi se la tua applicazione deve fare qualcosa con il cambio BJT sarebbe un'ottima scelta.

alla fine direi di nuovo, se vuoi imparare il transistor, allora studiare un sacco di circuiti potrebbe essere che puoi guardare nella costruzione di un amplificatore operazionale in quanto non sono altro che un amplificatore differenziale a 4 stadi e attraverso questo puoi anche imparare ..

divertiti imparando TRANSISTOR !!!