Основы транзисторов

что-то беспокоило меня некоторое время. Когда я смотрю на схему, в которой есть что-то более сложное, чем компоненты RLC (и, возможно, операционные усилители), я не могу понять, что он делает, если только это не конфигурация, которую я видел раньше.

Напротив, я чувствую себя довольно уверенно, что независимо от того, насколько сложна схема RLC, которую мне дают, я в конце концов смогу это понять.

Теперь, когда я анализирую схему RLC, мои инструменты в основном

• $V = IR$

• $I = C \frac{dv}{dt}$

• $V = L\frac{di}{dt}$

• Параллельные и последовательные комбинации этих компонентов (я полагаю, это не совсем отдельно от законов Кирхгофа, но ...)

• Законы Кирхгофа

Итак, я спрашиваю, каких инструментов мне не хватает для анализа более сложных схем? Главным образом я хочу знать, как анализировать схемы с участием BJT и FET. Похоже, что для транзисторов так много режимов работы, что трудно поддерживать их прямолинейность. Кто-нибудь знает хороший сайт, который все выкладывает?

Благодарность

РЕДАКТИРОВАТЬ Я также хочу отметить, что на практике есть такие вещи, как когда температура меняется. На данный момент меня это не волнует, я согласен со Стивенвхом в том, что имитация необходима, но я хочу иметь возможность достаточно хорошо продумать концепции, чтобы спроектировать схему, которую затем можно настроить с помощью симуляции и т. Д.$V \neq IR$

Транзисторы нетрудно понять в первом приближении, и этого достаточно, чтобы хотя бы понять, что происходит во многих цепях.

Подумайте о NPN-транзисторе следующим образом: вы вводите небольшой ток через BE, а это пропускает большой ток через CE. Отношение много к малому - это коэффициент усиления транзистора, иногда известный как бета, а иногда hFE. Одна небольшая проблема заключается в том, что путь BE выглядит как кремниевый диод, поэтому обычно он падает примерно на 500-700 мВ. Ток CE может опуститься примерно до 200 мВ, если он допустит больше тока, чем обеспечивает внешняя цепь. Детали можно продолжать и продолжать, но вы можете многое сделать с этим простым видом NPN-транзистора.

PNP это то же самое с полярностью, перевернутой вокруг. Излучатель имеет высокое напряжение, а не низкое. Управляющий ток уходит из базы, а не в нее, а ток коллектора выходит из коллектора, а не в нее.

Давайте немного остановимся на биполярных транзисторах и сначала разберемся с ними, поскольку, похоже, это то, о чем вы просите больше. Полевые транзисторы одинаково просты для понимания в первом приближении, но я не хочу путать вещи на этом этапе.

Хотя приведенная выше модель полезна для понимания большинства транзисторных схем, она предлагает множество способов использования транзисторов, которые могут быть неочевидными. Концептуально очевидный способ использования NPN состоит в том, чтобы соединить эмиттер с землей, а коллектор - с положительным источником питания с резистором, включенным последовательно. Теперь небольшое изменение базового тока может привести к значительному изменению напряжения на коллекторе.

Сложность состоит не в понимании того, как работает транзистор, а в том, чтобы представить все классные вещи, которые вы можете сделать с помощью устройства, которое работает таким образом. Заниматься всем этим было бы слишком много для поста здесь. Я предлагаю вам подумать о простой модели, которую я описал выше, а затем посмотреть на некоторые распространенные топологии схем транзисторов и подумать, как простые свойства транзистора используются для выполнения полезных задач.

Вещи, которые нужно искать и анализировать в соответствии с простой моделью:

• Общая конфигурация излучателя. Это основной усилитель. Особая проблема заключается в том, как удерживать транзистор в середине его диапазона, чтобы эффективно использовать его возможности усиления. Это называется «смещение».

• Эмитент-последователь. Усиление не просто делает более высокое напряжение. В этом случае вы получаете немного меньшее напряжение, но более высокий ток и более низкий импеданс.

• Теперь рассмотрим некоторые мульти-транзисторные схемы и постараемся следить за тем, что они делают, как использовать транзистор с пользой, а также с какими трудностями пришлось столкнуться разработчику, чтобы запустить транзистор, чтобы быть полезным.

• Когда вы почувствуете себя более комфортно, посмотрите на более необычные конфигурации, такие как общая база. Это не часто используется, но имеет свои конкретные преимущества.

Что делает транзисторы трудными для работы, так это то, что вы должны знать о множестве различных параметров, которые влияют друг на друга, и ни один из них не является линейным. Поэтому точно моделировать их поведение непросто, и поэтому мы используем инструменты моделирования, такие как SPICE. Вам все еще нужно знать, что вы делаете для проектирования схемы, но SPICE поможет вам проверить ваш дизайн / расчеты, в которых вам иногда придется упростить.
Я не уверен, что веб-сайты будут всеобъемлющими по этому вопросу. Я думаю, что хороший учебник даст вам лучшую информацию. Может быть, другие могут рекомендовать некоторые.

Учиться на повторяющемся воздействии - не плохой способ научиться чему-либо. Вы получите реальные практические знания и узнаете, каковы типичные схемы для решения типичных задач.

Дело в том, что транзисторы не являются линейными устройствами, поэтому не будет никаких простых уравнений, применимых практически при любых условиях, таких как те, которые вы используете для пассивных элементов. Обычный подход состоит в том, чтобы признать, что в любой данный момент транзистор работает одним из нескольких характерных способов - отключенным, активным, насыщенным. В любом из этих режимов вы можете применять некоторые аппроксимации для анализа транзисторных схем, но следует понимать, что аппроксимации сохраняются только в определенных пределах.

Например, если вы сначала установили, что транзистор будет работать в своем активном режиме, вы можете затем составить эквивалентную схему переменного тока со слабым сигналом, в которой транзистор заменен (в простейшей модели) резистором и током. зависимый источник тока. Затем вы можете использовать свои линейные уравнения для хорошего воздействия на эквивалентную схему. Почему это называется небольшой сигнал переменного тока эквивалентную хотя? Потому что, если вы подадите достаточно большой сигнал, вы нарушите пределы модели; большие входные сигналы могут привести транзистор к обрыву или насыщению, что делает модель недействительной.

Чем сложнее модель, тем точнее рассчитывается ответ. Тем не менее, придерживаясь базового общего эмитента NPN:

1. Два резистора на базе действуют как делитель напряжения. Как правило, они примерно одинаковы, что составляет около половины напряжения питания.

2. Излучатель находится примерно на 0,6 В ниже основания. Если на эмиттере есть резистор, теперь вы можете определить ток через него.

3. Ток эмиттера тоже проходит через коллектор. Если на коллекторе есть резистор, теперь вы можете определить напряжение на нем.

Вот и все для DC.

Для переменного тока, изменение нескольких милливольт на базе может стать несколькими вольт на коллекторе. Если ток эмиттера (и / или резистор коллектора) слишком велик или смещение базы нечетное, вы получаете насыщение или обрезание - что искажает сигнал, который вы вводите. Это не всегда плохо (подумайте: эффекты искажения гитары) ,

Вы можете рассматривать транзистор не что иное, как устройство, которое поможет вам в управлении параметрами или, скажем, схему 2 с помощью схемы 1 (просто грубая оценка), если транзистор соединяет две цепи. Например, так как в цифровой электронике есть тактовый импульс и говорят, что вы хотите что-то сделать, когда часы находятся на определенном уровне, аналогично случаю с транзистором, вы можете смоделировать транзистор так, чтобы в рабочей точке, когда напряжение на базе достигало На определенном уровне вы можете включить устройство, и ток может протекать в ckt2, или вы можете думать о нем как о реле или переключателе, не только этот транзистор является усилителем.

для целей проектирования просто имейте в виду, что транзистор помогает вам управлять параметрами схемы 2 с помощью ckt 1, поэтому для определения рабочей точки вы можете использовать любую модель. Не путайте с различными моделями, доступными для решения транзистора, эти модели просто для вашего удобства, проще использовать ре-модель, поскольку она облегчает вычисления, модель h-параметра (гибридная) является наиболее универсальной и считается лучший в решении любого транзистора, но T-модель также хороша. чтобы получить общее представление о том, что делает схема, вы можете аппроксимировать, используя аппроксимацию, такую ​​как Vbe = 0,7, и все эти аппроксимации приводят к простому вычислению.

я знаю две очень хорошие книги по изучению транзистора 1) электронные устройства и схемы, бойлестад, очень хорошая книга, но она использует много приближений и хороша для несколько приблизительного анализа, но если вы хотите смоделировать транзистор подробно, как вы хотите Чтобы узнать точные параметры и все, то есть лучшая книга 2) Микроэлектроника схемы, Седра Смит. это вы можете назвать библией, супер книгой, но я бы посоветовал сначала прочитать книгу 1, а затем перейти к 2, иначе вы не сможете многому научиться и просто погрузитесь в сложную математику.

чтобы узнать, как решить, как анализировать схемы, изучите как можно больше цепей, а затем с течением времени вы узнаете, как можно использовать транзистор разными способами.

для изучения этого вы можете обратиться к книгам, написанным Форестом м. Мимс они содержат только схемы. и вы можете проанализировать их.

Полевой транзистор мало чем отличается от BJT, его просто полевой транзистор в основном используется для изготовления усилителя из-за его очень высокого входного сопротивления, но выходное сопротивление почти сопоставимо, он также мал по размеру, но, напротив, BJT имеет высокую мощность переключения, поэтому если ваше приложение должно что-то делать с переключением, BJT будет отличным выбором.

наконец, я бы еще раз сказал, что если вы хотите изучить транзистор, то изучите множество схем, может быть, вы можете взглянуть на конструкцию операционного усилителя, поскольку они представляют собой не что иное, как 4-ступенчатый дифференциальный усилитель, и через него вы также можете научиться ..

приятно провести время обучения ТРАНЗИСТОР !!!