Caracteristici statice. Punctul static de functionare PSF. Functionarea tranzistorului ca amplificator

1. Caracteristici statice

Definitie: Caracteristicile statice exprima dependenta dintre tensiunile si curentii ce caracterizeaza un anumit regim de functionare.

a. Caracteristicile statice ale tranzistorului in montaj EC

Sunt date in cataloage fiind conexiunea cea mai utilizata.

Fig. 1.37 Tranzistorul bipolar - marimi de intrare si de iesire

Caracteristicile de iesire: I_C = f ( U_CE ) pentru I_B = ct. ; I_C = f ( U_CE ) pentru U_BE = ct.

Caracteristicile de transfer: I_C = f ( I_B ) pentru U _CE= ct ; I_C = f (U_BE ) pentru U _CE= ct

Caracteristica de intrare : I_B = f ( U_BE ) pentru U _CE= ct

b. Caracteristica de iesire I_C = f ( U_CE ) pentru I_B = ct.

Cea mai relevanta este caracteristica de iesire : I_C = f ( U_CE ) pentru I_B = ct.

Fig. 1.38 Caracteristica de iesire a tranzistorului bipolar

Pe caracteristica sunt evidentiate cele 3 regimuri de functionare

Caracteristica este importanta pentru determinarea punctului static de functionare PSF.

2. Punctul static de functionare PSF

Definitie : Punctul static de functionare pentru conexiunea EC este un punct de coordonate I_C si U_C, PSF(I_C,U_C), aflat la intersectia unei caracteristici de iesire cu dreapta de sarcina ( dreapta statica).

PSF caracterizeaza starea electrica de repaus a circuitului, adica in lipsa unui semnal alternativ la intrare.

Determinarea PSF pentru conexiunea EC

Fig. 1.39 a. Schema electrica pentru determinarea PSF; b. Caracteristica pentru determinarea PSF

Se traseaza caracteristicile statice de iesire I_C = f ( U_CE)

Se determina coordonatele dreptei statice si se traseaza in planul caracteristicilor de iesire , folosind teorema a 2-a a lui Kirchhoff in ochiul din colector

E_C = R_C I_C + U _CE

Daca U_CE = 0 rezulta I_C = E_C / R_C I_C se fixeaza pe grafic

Daca I_C = 0 rezulta U _CE = E_C U _CE se fixeaza pe grafic

Se unesc cele 2 puncte si rezulta dreapta de sarcina

PSF (I_C, U_CE) se afla la intersectia unei caracteristici statice de iesire cu dreapta statica.

Pentru determinarea coordonatelor PSF se utilizeaza :

- ecuatiile fundamentale de c.c ale tranzistorului

- teorema a doua a lui Kirchhoff in ochiurile de retea

3. Functionarea tranzistorului ca amplificator

Tranzistorul are rol de amplificare a semnalelor dand la iesire un semnal de aceeasi forma si frecventa cu cel de la intrare, dar de amplitudine marita.

Prin aplicarea semnalului alternativ, tranzistorul este in regim dinamic

Inainte de a vedea comportarea in regim dinamic este important regimul static

Regimul static este un regim de c.c. fara semnal alternativ la intrare si presupune determinarea PSF.

In regim dinamic PSF se deplaseaza in sus si in jos pe dreapta statica

I_B variaza sinusoidal

I_C variaza sinusoidal in faza cu IB, dar va avea o amplitudine mai mare

Fig. 1.40 a. Tranzistorul ca amplificator;

U _CE variaza sinusoidal in opozitie de faza cu tensiunea de intrare, dar de amplitudine mai mare

Amplificarea in curent este Ai = I_C / I_B

Amplificarea in tensiune este Au = U_C/ U_i

Activitatea de invatare 1

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa identifici caracteristicile statice ale tranzistorului in montaj EC

- sa analizezi montaje cu componente analogice

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa corelati caracteristicile statice si relatiile matematice care caracterizeaza tranzistorul cu montaj EC.

Enunt : Realizati asocierile corecte dintre denumirile din coloana A si relatiile matematice din coloana B.

Activitatea de invatare 2

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

sa analizezi caracteristica de iesire a tranzistorului bipolar

sa identifici marimile fizice ale caracteristicii de iesire a tranzistorului bipolar

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa analizati caracteristica de iesire a tranzistorului bipolar

Enunt

In figura 1 se reprezinta caracteristica de iesire a tranzistorului bipolar

Pornind de la figura 1, completati spatiile punctate din figura de mai jos.

..

.

Activitatea de invatare 3

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil :

- sa identifici componentele electronice dupa simbol

- sa analizezi montaje cu componente analogice

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa analizati montaje cu componente analogice

Enunt

In figura 2 de mai jos este reprezentata schema de montaj pentru determinarea PSF. Completati schema electrica din fig. 3, utilizand componentele analogice din fig.4

Figura 3 Schema electrica Figura 4 Componente analogice

Activitatea de invatare 4

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa definesti caracteristica statica a unui tranzistor bipolar

- sa precizezi marimile care definesc punctului static de functionare PSF

- sa descrii functionarea tranzistorului ca amplificator

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili:

sa identificati caracteristica statica

sa identificati punctul static de functionare

sa identificati functionarea tranzistorului ca amplificator

Enunt : Cercetati si aplicati!

Fiecare grupa trebuie sa se documenteze despre caracteristica statica, punctul static de functionare si functionarea tranzistorului ca amplificator,  folosind materialul din fisa de documentare

Fiecare grupa trebuie sa completeze cate o coloana.

Pentru acest lucru aveti la dispozitie 10 minute. Dupa ce ati devenit "experti" in subtema studiata, reorganizati grupele astfel incat in grupele nou formate sa existe cel putin o persoana din fiecare grupa initiala. Timp de 10 minute veti impartasi cu ceilalti colegi din grupa nou formata cunostintele acumulate la pasul anterior.