เมื่อจัดการกับวงจรทรานซิสเตอร์ NPN หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญคือการคำนวณค่าของตัวต้านทานตัวต้านทาน ในฐานะผู้จัดหาทรานซิสเตอร์ NPN ฉันได้พบข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับหัวข้อนี้จากวิศวกรมือสมัครเล่นและมืออาชีพ ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกกระบวนการคำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทานอธิบายหลักการพื้นฐานและให้ตัวอย่างที่เป็นประโยชน์
การทำความเข้าใจบทบาทของตัวต้านทานตัวต้านทานในวงจรทรานซิสเตอร์ NPN
ก่อนที่เราจะกระโดดเข้าสู่การคำนวณมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจบทบาทของตัวต้านทานตัวต้านทานในวงจรทรานซิสเตอร์ NPN ตัวต้านทาน emitter ทำหน้าที่หลายฟังก์ชั่นที่สำคัญ ประการแรกมันช่วยให้จุดปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์มีเสถียรภาพ โดยการให้ข้อเสนอแนะเชิงลบช่วยลดความไวของกระแสตัวสะสมของทรานซิสเตอร์เป็นรูปแบบของอุณหภูมิและพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์ ความเสถียรนี้มีความสำคัญต่อการรักษาประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันในวงจร
ประการที่สองตัวต้านทานตัวต้านทานสามารถใช้ในการตั้งค่ากระแสอคติของทรานซิสเตอร์ โดยการเลือกค่าตัวต้านทานที่เหมาะสมเราสามารถควบคุมปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านตัวส่งสัญญาณซึ่งจะส่งผลกระทบต่อกระแสสะสมและการทำงานโดยรวมของวงจร
หลักการพื้นฐานของการคำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทาน
การคำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทานนั้นขึ้นอยู่กับหลักการพื้นฐานของการดำเนินงานทรานซิสเตอร์และกฎหมายของโอห์ม กฎหมายของโอห์มระบุว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านมันคูณด้วยความต้านทาน (v = ir) ในบริบทของวงจรทรานซิสเตอร์ NPN เราสามารถใช้กฎหมายนี้เพื่อกำหนดมูลค่าของตัวต้านทานตัวต้านทาน
ลองพิจารณาวงจรทรานซิสเตอร์ NPN ของ Emitter กันเถอะ ในวงจรนี้ทางแยกฐาน - ตัวส่งของทรานซิสเตอร์นั้นมีอคติและกระแสไหลผ่านตัวต้านทานตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานตัวต้านทาน ($ v_e $) สามารถคำนวณได้โดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า ($ v_ {cc} $), ตัวสะสม - แรงดันไฟฟ้าตัวปล่อย ($ v_ {ce} $) และแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวต้านทานตัวต้านทาน
กระแสตัวปล่อย ($ i_e $) มีค่าเท่ากับ Collector Current ($ I_C $) ในทรานซิสเตอร์ NPN เนื่องจากกระแสฐาน ($ I_B $) มักจะเล็กกว่าเมื่อเทียบกับกระแสสะสมและกระแส นั่นคือ $ i_e \ apperx i_c $
เรารู้ว่า $ v_e = i_e \ times r_e $ โดยที่ $ r_e $ เป็นตัวต้านทานตัวต้านทาน ในการคำนวณ $ R_E $ เราจำเป็นต้องรู้ค่าของ $ v_e $ และ $ i_e $
ขั้นตอน - โดย - กระบวนการคำนวณขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: กำหนดกระแส emitter ที่ต้องการ ($ i_e $)
ขั้นตอนแรกคือการกำหนดกระแสอิมิตเตอร์ที่ต้องการสำหรับวงจร ค่านี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน ตัวอย่างเช่นหากวงจรเป็นแอมพลิฟายเออร์สัญญาณขนาดเล็กกระแสตัวส่งสัญญาณอาจอยู่ในช่วงไม่กี่พันล้าน หากเป็นแอมพลิฟายเออร์พลังงานกระแสตัวส่งสัญญาณอาจเป็นแอมแปร์หลายตัว
สมมติว่าสำหรับวงจรของเราเราต้องการกระแสสัญญาณของ emitter ของ $ i_e = 2 $ ma
ขั้นตอนที่ 2: คำนวณแรงดันไฟฟ้า ($ v_e $)
แรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยสามารถคำนวณได้ตามข้อกำหนดการให้น้ำหนักของวงจร ในวงจรทั่วไป - Emitter แรงดันไฟฟ้าอิมิตเตอร์มักจะมีโวลต์น้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าฐาน สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน NPN ฐาน - แรงดันไฟฟ้า ($ v_ {be} $) อยู่ที่ประมาณ 0.7 V
หากเรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน ($ v_b $) เราสามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งสัญญาณเป็น $ v_e = v_b - v_ {be} $ สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานถูกตั้งค่าเป็น $ v_b = 1 $ V. จากนั้น $ v_e = 1 - 0.7 = 0.3 $ V
ขั้นตอนที่ 3: คำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทาน ($ r_e $)
การใช้กฎของ OHM เราสามารถคำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทานเป็น $ r_e = \ frac {v_e} {i_e} $ การแทนที่ค่าของ $ v_e = 0.3 $ v และ $ i_e = 2 $ ma (หรือ $ 2 \ time10^{- 3} $ a) เราได้รับ:
$ r_e = \ frac {0.3} {2 \ times10^{-3}} = 150 \ Omega $
การพิจารณาในทางปฏิบัติ
ในการใช้งานจริง - โลกมีข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติหลายประการเมื่อคำนวณค่าตัวต้านทานตัวต้านทาน
ผลกระทบอุณหภูมิ
ความต้านทานของตัวต้านทานตัวต้านทานสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิ สิ่งนี้สามารถส่งผลกระทบต่อความเสถียรของวงจร เพื่อลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขอแนะนำให้ใช้ตัวต้านทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ
ความอดทน
ตัวต้านทานมีค่าความอดทนซึ่งระบุช่วงที่ความต้านทานจริงอาจแตกต่างจากค่าเล็กน้อย ตัวอย่างเช่นตัวต้านทานที่มีความทนทาน 5% หมายความว่าความต้านทานจริงสามารถอยู่ภายใน $ \ pm5% $ ของค่าเล็กน้อย เมื่อคำนวณค่าตัวต้านทานของตัวต้านทานสิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงความอดทนนี้เพื่อให้แน่ใจว่าวงจรทำงานภายในข้อกำหนดที่ต้องการ
การกระจายพลังงาน
ตัวต้านทานตัวต้านทานจะกระจายพลังงานในรูปแบบของความร้อน พลังงานที่กระจายในตัวต้านทานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร $ p = i^2r $ โดยที่ $ i $ เป็นปัจจุบันไหลผ่านตัวต้านทานและ $ r $ คือความต้านทาน สิ่งสำคัญคือต้องเลือกตัวต้านทานที่มีการจัดอันดับพลังงานที่สามารถจัดการกับพลังงานที่กระจายได้ มิฉะนั้นตัวต้านทานอาจร้อนเกินไปและล้มเหลว
ตัวอย่างของแอปพลิเคชัน NPN Transistor ที่แตกต่างกัน
ต่ำ - แอมพลิฟายเออร์พลังงาน
ในวงจรแอมพลิฟายเออร์พลังงานต่ำเราอาจต้องการให้การใช้พลังงานต่ำ ตัวอย่างเช่นหากเราใช้ไฟล์การใช้พลังงานต่ำทรานซิสเตอร์ NPNกระแสสัญญาณ emitter อาจอยู่ในช่วง 0.5 Ma สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งคือ $ v_e = 0.2 $ V. การใช้กฎหมายของ OHM ค่าตัวต้านทานตัวต้านทานจะเป็น $ r_e = \ frac {0.2} {0.5 \ times10^{-3}} = 400 \ omega $
สูง - วงจรสลับความเร็ว
ในวงจรสลับความเร็วสูงเราต้องตรวจสอบเวลาการสลับอย่างรวดเร็ว อันสูง - การสลับความเร็ว NPN ทรานซิสเตอร์มักใช้ในแอปพลิเคชันดังกล่าว กระแสไฟฟ้าในวงจรสลับความเร็วสูงอาจค่อนข้างสูงกล่าวว่า $ i_e = 5 $ ma หากแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งคือ $ v_e = 0.5 $ v ค่าตัวต้านทานตัวต้านทานคือ $ r_e = \ frac {0.5} {5 \ times10^{-3}} = 100 \ omega $
บทสรุป
การคำนวณค่าของตัวต้านทาน emitter ในวงจรทรานซิสเตอร์ NPN เป็นลักษณะพื้นฐานของการออกแบบวงจร โดยการทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานของการดำเนินการทรานซิสเตอร์และการใช้กฎหมายของโอห์มเราสามารถกำหนดค่าตัวต้านทานที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยการปฏิบัติเช่นผลกระทบอุณหภูมิความอดทนและการกระจายพลังงาน
ในฐานะซัพพลายเออร์ทรานซิสเตอร์ NPN ฉันมุ่งมั่นที่จะให้ทรานซิสเตอร์คุณภาพสูงและการสนับสนุนทางเทคนิคแก่ลูกค้าของเรา หากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับวงจรทรานซิสเตอร์ NPN หรือต้องการความช่วยเหลือในการเลือกองค์ประกอบที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณโปรดติดต่อเราเพื่อรับการจัดซื้อและการอภิปรายเพิ่มเติม เราหวังว่าจะได้ทำงานร่วมกับคุณเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการออกแบบวงจร
การอ้างอิง
- Sedra, As, & Smith, KC (2015) วงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
- Boylestad, RL, & Nashelsky, L. (2012) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทฤษฎีวงจร เพียร์สัน
