En termes simples, la polarisation dans les BJT peut être définie comme un processus dans lequel un BJT est activé ou allumé en appliquant une plus petite magnitude de DC sur ses bornes de base / émetteur afin qu'il soit capable de conduire une magnitude relativement plus grande de DC à travers ses bornes d'émetteur collecteur.

Le fonctionnement d'un transistor bipolaire ou de BJT à des niveaux CC est régi par plusieurs facteurs, notamment une gamme de points de fonctionnement sur les caractéristiques des appareils.

Dans la section 4.2 expliquée dans cet article, nous vérifierons les détails concernant cette gamme de points de fonctionnement pour les amplificateurs BJT. Une fois que les alimentations CC spécifiées sont calculées, une conception de circuit peut être créée pour déterminer le point de fonctionnement requis.

Diverses configurations de ce type sont examinées dans cet article. Chaque modèle discuté identifiera en outre la stabilité de l'approche, c'est-à-dire exactement la sensibilité du système à un paramètre donné.

Bien que de nombreux réseaux soient examinés dans cette section, ils présentent une similitude fondamentale entre les évaluations de chaque configuration, en raison de l'utilisation répétée suivante de la relation fondamentale cruciale:

Dans la plupart des situations, le courant de base IB est la toute première quantité à établir. Une fois IB identifié, les relations des équations. (4.1) via (4.3) pourrait être mis en œuvre pour obtenir le reste des quantités en question.

“quelles sont les deux parties principales qui composent un système d'exploitation ? ”

Les ressemblances dans les évaluations apparaîtront rapidement au fur et à mesure que nous avancerons dans les sections suivantes.

Les équations pour IB sont si très identiques pour de nombreuses conceptions qu'une formule pourrait être dérivée de l'autre en supprimant ou en insérant simplement un élément ou deux.

L'objectif principal de ce chapitre est d'établir un degré de compréhension du transistor BJT qui vous permettrait de mettre en œuvre une analyse CC de n'importe quel circuit ayant l'amplificateur BJT comme élément.

4.2 POINT DE FONCTIONNEMENT

Le mot biaiser apparaissant dans le titre de cet article est un terme détaillé qui signifie la mise en œuvre de tensions continues et pour déterminer un niveau fixe de courant et de tension dans les BJT.

Pour les amplificateurs BJT, le courant continu et la tension résultants créent un point de fonctionnement sur les caractéristiques qui établissent la région qui devient idéale pour l'amplification requise du signal appliqué. Parce que le point de fonctionnement se trouve être un point prédéterminé sur les caractéristiques, il peut également être appelé point de repos (abrégé en Q-point).

«Quiescent» par définition signifie silence, immobilité, sédentarité. La figure 4.1 montre une caractéristique de sortie standard d'un BJT ayant 4 points de fonctionnement . Le circuit de polarisation pourrait être développé pour établir le BJT à travers l'un de ces points ou d'autres à l'intérieur de la région active.

Les valeurs nominales maximales sont indiquées sur les caractéristiques de la Fig. 4.1 par une ligne horizontale pour le courant de collecteur ICmax le plus élevé et une ligne perpendiculaire sur la tension collecteur-émetteur VCEmax la plus élevée.

La limitation de puissance maximale est identifiée à partir de la courbe PCmax sur la même figure. En bas du graphique, nous pouvons voir la région de coupure, identifiée par IB ≤ 0μ, et la région de saturation, identifiée par VCE ≤ VCEsat.

L'unité BJT pourrait éventuellement être polarisée en dehors de ces limites maximales indiquées, mais la conséquence d'un tel processus se traduirait par une détérioration significative de la durée de vie de l'appareil ou une panne totale de l'appareil.

En restreignant les valeurs entre la région active indiquée, on peut choisir une variété de zones ou points d'exploitation . Le point Q sélectionné dépend généralement de la spécification prévue du circuit.

Pourtant, nous pouvons certainement prendre en compte quelques distinctions entre le nombre de points illustrés dans la figure 4.1 pour fournir quelques recommandations fondamentales concernant la point de fonctionnement , et par conséquent, le circuit de polarisation.

Si aucune polarisation n'était appliquée, l'appareil resterait dans un premier temps entièrement éteint, provoquant un point Q à A - c'est-à-dire un courant nul via l'appareil (et 0V à travers). Puisqu'il est essentiel de polariser un BJT pour lui permettre de réagir sur toute la plage d'un signal d'entrée donné, le point A peut ne pas sembler approprié.

Pour le point B, lorsqu'un signal est connecté au circuit, l'appareil affichera une variation de courant et de tension à travers le point de fonctionnement , permettant à l'appareil de répondre (et peut-être d'amplifier) à la fois les applications positives et négatives du signal d'entrée.

Lorsque le signal d'entrée est utilisé de manière optimale, la tension et le courant du BJT changeront probablement ..... cependant peuvent ne pas être suffisants pour activer l'appareil en coupure ou en saturation.

Le point C peut aider à certaines déviations positives et négatives du signal de sortie, mais l'amplitude crête à crête peut être limitée à la proximité de VCE = 0 V / IC = 0 mA.

Travailler au point C de la même manière peut causer peu de soucis en ce qui concerne les non-linéarités en raison du fait que l'écart entre les courbes IB pourrait changer rapidement dans cette zone particulière.

D'une manière générale, il est de loin préférable de faire fonctionner l'appareil dans lequel le gain de l'appareil est plutôt cohérent (ou linéaire), pour garantir que l'amplification sur l'oscillation globale du signal d'entrée reste uniforme.

Le point B est une région présentant un espacement linéaire plus élevé et pour cette raison une plus grande activité linéaire, comme indiqué sur la figure 4.1.

Le point D établit l'appareil point de fonctionnement proche des niveaux de tension et de puissance les plus élevés. L'oscillation de la tension de sortie à la limite positive est ainsi limitée lorsque la tension maximale n'est pas censée être dépassée.

Le point B a donc l'air parfait point de fonctionnement en ce qui concerne le gain linéaire et les plus grandes variations de tension et de courant possibles.

Nous décrirons cela dans l'idéal pour les amplificateurs à petit signal (chapitre 8) mais pas toujours pour les amplificateurs de puissance, .... nous en reparlerons plus tard.

Dans ce discours, je me concentrerai principalement sur la polarisation du transistor en ce qui concerne la fonction d'amplification des petits signaux.

Il y a un autre facteur de biais extrêmement crucial qui doit être examiné. Ayant déterminé et biaisé le BJT avec un idéal point de fonctionnement , les effets de la température doivent également être évalués.

La plage de chaleur entraînera une déviation des limites de l'appareil comme le gain de courant du transistor (CA) et le courant de fuite du transistor (ICEO). L'augmentation des plages de température entraînera des courants de fuite plus importants dans le BJT et modifiera ainsi les spécifications de fonctionnement établies par le réseau de polarisation.

Cela implique que le modèle de réseau doit également faciliter un niveau de stabilité de la température pour garantir que les impacts des variations de température se produisent avec des changements minimes dans le point de fonctionnement . Cet entretien du point de fonctionnement pourrait être stipulé avec un facteur de stabilité, S, qui signifie le niveau des écarts de point de fonctionnement provoqués par un changement de température.

Un circuit stabilisé de manière optimale est conseillé, et la caractéristique stable de plusieurs circuits de polarisation essentiels sera évaluée ici. Pour que le BJT soit polarisé à l'intérieur de la région de fonctionnement linéaire ou effective, les points ci-dessous doivent être satisfaits:

1. La jonction base-émetteur doit être polarisée en direct (tension de la région p fortement positive), permettant une tension de polarisation directe d'environ 0,6 à 0,7 V.

2. La jonction base-collecteur doit être polarisée en inverse (région n fortement positive), la tension de polarisation inverse restant à une certaine valeur à l'intérieur des limites maximales du BJT.

[N'oubliez pas que pour la polarisation directe, la tension aux bornes de la jonction p-n sera p -positive, et pour la polarisation inverse, elle est inversée en ayant n -positif. Cette focalisation sur la première lettre devrait vous permettre de vous souvenir facilement de la polarité de tension essentielle.]

Le fonctionnement dans les zones de coupure, de saturation et linéaires de la caractéristique BJT est généralement présenté comme expliqué ci-dessous:

1. Fonctionnement en région linéaire:

Jonction base-émetteur polarisée en direct

Jonction base-collecteur polarisée en inverse

2. Fonctionnement de la région de coupure:

Jonction base-émetteur polarisée en inverse

3. Fonctionnement de la région de saturation:

Jonction base-émetteur polarisée en direct

Jonction base-collecteur polarisée en direct

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4.3 CIRCUIT À BIAS FIXE

Le circuit à polarisation fixe de la figure 4.2 est conçu avec une vue d'ensemble assez simple et simple de l'analyse de polarisation en courant continu des transistors.

Bien que le réseau implémente un transistor NPN, les formules et les calculs pourraient fonctionner de manière tout aussi efficace avec une configuration de transistor PNP simplement en reconfigurant les chemins d'écoulement du courant et les polarités de tension.

Les directions de courant de la figure 4.2 sont les directions de courant authentiques, et les tensions sont identifiées par les annotations universelles en double indice.

Pour l'analyse CC, la conception peut être séparée des niveaux CA mentionnés simplement en remplaçant les condensateurs par un équivalent en circuit ouvert.

De plus, l'alimentation CC VCC pourrait être divisée en deux alimentations séparées (uniquement pour effectuer l'évaluation) comme le montre la figure 4.3 juste pour permettre une rupture des circuits d'entrée et de sortie.

Cela minimise le lien entre les deux avec le courant de base IB. La séparation est incontestablement légitime, comme le montre la figure 4.3 où VCC est raccordé directement à RB et RC comme sur la figure 4.2.

Biais direct de base-émetteur

Analysons d'abord la boucle du circuit base-émetteur illustrée ci-dessus sur la figure 4.4. Si nous implémentons l'équation de tension de Kirchhoff dans le sens des aiguilles d'une montre pour la boucle, nous dérivons l'équation suivante:

Nous pouvons voir que la polarité de la tension chute aux bornes de RB telle que déterminée par la direction du courant IB. La résolution de l'équation de l'IB actuel nous donne le résultat suivant:

Équation (4.4)

L'équation (4.4) est définitivement une équation qui peut être facilement mémorisée, simplement en se rappelant que le courant de base devient ici le courant traversant RB, et en appliquant la loi d'Ohm selon laquelle le courant est égal à la tension aux bornes de RB divisée par la résistance RB .

La tension aux bornes de RB est la tension appliquée VCC à une extrémité moins la chute aux bornes de la jonction base-émetteur (VBE).
De plus, du fait que l'alimentation VCC et la tension base-émetteur VBE sont des quantités fixes, le choix de la résistance RB à la base établit la quantité de courant de base pour le niveau de commutation.

Boucle collecteur-émetteur

La figure 4.5 montre l'étage du circuit collecteur émetteur, où la direction du courant IC et la polarité correspondante à travers RC ont été présentées.
La valeur du courant du collecteur peut être considérée comme étant directement liée à IB grâce à l'équation:

Équation (4.5)

Vous trouverez peut-être intéressant de voir que puisque le courant de base dépend des quantités de RB et que IC est lié à IB par une constante β, la magnitude de IC n'est pas fonction de la résistance RC.

Ajuster RC à une autre valeur ne produira aucun effet sur le niveau de IB ou même IC, tant que la région active du BJT est maintenue.
Cela dit, vous constaterez que l'ampleur du VCE est déterminée par le niveau RC, et cela peut être une chose cruciale à considérer.

Si nous utilisons la loi de tension de Kirchhoff dans le sens horaire à travers la boucle fermée illustrée sur la figure 4.5, cela produit les deux équations suivantes:

Équation (4.6)

Cela indique que la tension aux bornes de l'émetteur collecteur du BJT dans un circuit de polarisation fixe est la tension d'alimentation équivalente à la chute formée aux bornes de RC
Pour avoir un aperçu rapide de la notation en indice simple et double, rappelez-vous que:

VCE = VC - VE -------- (4,7)

où VCE indique la tension passant du collecteur à l'émetteur, VC et VE sont les tensions passant respectivement du collecteur et de l'émetteur à la terre. Mais ici, puisque VE = 0 V, on a

VCE = VC -------- (4,8)
Aussi parce que nous avons,
VBE = VB - ET -------- (4,9)
et parce que VE = 0, on obtient finalement:
VBE = VB -------- (4.10)

N'oubliez pas les points suivants:

Lors de la mesure des niveaux de tension comme VCE, assurez-vous de mettre la sonde rouge du voltmètre sur la broche du collecteur et la sonde noire sur la broche de l'émetteur comme indiqué dans la figure suivante.

“quelles sont les unités du champ électrique ”

VC signifie la tension passant du collecteur à la terre et sa procédure de mesure est également indiquée dans la figure suivante.

Dans le cas présent, les deux lectures ci-dessus seront similaires, mais pour différents réseaux de circuits, elles pourraient montrer des résultats variables.

Cela implique que cette différence de lecture entre les deux mesures pourrait s'avérer cruciale lors du diagnostic d'un éventuel défaut dans un réseau BJT.