V - Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Università degli Studi di Roma Tor Vergata
Dipartimento di Ing. Elettronica
corso di
ELETTRONICA APPLICATA
Prof. Franco GIANNINI
Esercizi sui BJT
I/1
ESERCIZI SUI BJT
Per prima cosa, ricordiamo cosa si intende con il termine “base comune”,
comune
“emettitore comune”,
comune e “collettore comune”.
comune Tali definizioni stanno
semplicemente ad indicare quale è il terminale che è comune sia
all’ingresso che all’uscita del circuito, come di seguito evidenziato.
+VCC
R1
R1
RL V
out
Vin
base comune
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
Vin
RLVout
collettore comune
+VCC
RL
Vin
Vout
emettitore comune
II / 2
ESERCIZIO 1
Dato il circuito a lato, determinare:
+VCC
1. Il tipo di connessione.
2. I valori delle grandezze del
punto di riposo IBQ, ICQ,VCEQ.
RB
Vin
Re
Dati :
Vout
•RB=400 KΩ
•RE= 4 KΩ
Soluzioni:
IBQ=14µA
ICQ=1.4mA
VCEQ=6.3V
•VCC=12 V
•hFE=100
•BJT al silicio
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 3
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 1
+VCC
2.
RB
Vin
I BQ =
1.
La connessione è del tipo collettore comune, visto
che il segnale i ingresso è applicato tra base e
collettore,
collettore e l’uscita è prelevata tra collettore ed
emettitore.
emettitore
Per determinare la corrente di base, si considera
la tensione presente ai capi del resistore RB, e si
ricava la corrente IB. Per determinare la caduta di tensione
ai capi del resistore RB, è però necessario
Re
Vout
determinare la caduta di tensione sul resistore Re.
Ricordando che :
IE=(1+hFE)IB
La tensione tra la giunzione di base e quella di
emettitore (VBE),per un dispositivo al silicio è pari
a 0.7 v, si ha :
12 − 0.7
= 14.054 µA
400.000 + (1 + 100)4000
I CQ = hFE ⋅ I BQ = 1.405mA
VCC = VCE + V RE ⇒ VCE = 12 − ( RE ⋅ I E ) = 12 − (4000 ⋅ ( I C + I B )) = 12 − (4000 ⋅14.195 ⋅10 −3 ) ≅ 6.321V
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 4
ESERCIZIO 2
Dato il circuito a lato, determinare i
valori dei resistori RB ed RE,
conoscendo i valori delle grandezze
del punto di riposo IBQ, ICQ,VCEQ.
+VCC
RB
Dati :
Vin
Re
Vout
•VCC=12 V
•ICQ= 3 mA
Soluzioni:
IBQ=25µA
RE=2314Ω
RB=172KΩ
•VCEQ= 5 V
•hFE=120
•BJT al silicio
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 5
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 2
+VCC
1.
RB
Vin
Re
Vout
Per determinare la corrente di base a riposo, basta
dividere il valore della corrente ICQ per l’hFE del
transistore. Si può allora procedere alla
determinazione della resistenza di emettitore RE,
considerando la caduta di tensione sul resistore
stesso, e sapendo quanto vale la corrente di
emettitore. Possiamo ora con i valori dei resistori
determinati, calcolare il valore del resistore RB.
IE=(1+hFE)IB
La tensione tra la giunzione di base e quella di
emettitore (VBE),per un dispositivo al silicio è pari
a 0.7 v, si ha :
I BQ =
RE =
RB =
I CQ
hFE
3 ⋅10 −3
=
= 25µA
120
12 − 5
= 2314Ω
(1 + 120) I BQ
VCC − V BE − V RE
I BQ
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
=
12 − 0.7 − ( RE ⋅ ( I B + I C )) 12 − 0.7 − 6.99
=
= 172 KΩ
I BQ
25 ⋅10 −3
II / 6
ESERCIZIO 3
Dato il circuito a lato, determinare:
+VCC
RB
Vin
RC
1. Il tipo di connessione.
2. I valori delle grandezze del
punto di riposo IBQ, ICQ,VCEQ.
Vout
Dati :
•RB=320 KΩ
•RC= 2 KΩ
Soluzioni:
IBQ=35.3µA
ICQ=3.8mA
VCEQ=4.232V
•VCC=12 V
•hFE=110
•BJT al silicio
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 7
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 3
1.
+VCC
RB
Vin
I BQ =
RC
2.
Vout
La connessione è del tipo emettitore comune,
visto che il segnale di ingresso è applicato tra
base ed emettitore,
emettitore e l’uscita è prelevata tra
collettore ed emettitore.
emettitore
Per determinare la corrente di base, si considera
la tensione presente ai capi del resistore RB, e si
ricava la corrente IB. Per determinare la caduta di tensione
ai capi del resistore RB, si sottrae al valore di VCC la
caduta di tensione sulla giunzione base-emettitore.
Ricordando che :
IE=(1+hFE)IB
La tensione tra la giunzione di base e quella di
emettitore (VBE),per un dispositivo al silicio è pari
a 0.7 v, si ha :
VCC − VBE 12 − 0.7
=
= 35.312 µA
RB
320 ⋅10 3
I CQ = hFE ⋅ I B = 110 ⋅ 35.312 ⋅ 10 −6 = 3.884mA
VCEQ = VCC − V RC = 12 − ( RC ⋅ I C ) = 12 − (2000 ⋅ 3.884 ⋅10 −3 ) = 4.232V
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 8
ESERCIZIO 4
Dato il circuito a lato, determinare i
valori dei resistori RB ed RC,
conoscendo i valori delle grandezze
del punto di riposo IBQ, ICQ,VCEQ.
+VCC
RB
RC
Dati :
Vin
Vout
•VCC=12 V
•ICQ= 3 mA
Soluzioni:
IBQ=27.2µA
RC=1666.6Ω
RB=414.3KΩ
•VCEQ= 7 V
•hFE=110
•BJT al silicio
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 9
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 4
1.
+VCC
RC
RB
Vin
Vout
Per determinare la corrente di base a riposo, basta
dividere il valore della corrente ICQ per l’hFE del
transistore. Si può allora procedere alla
determinazione della resistenza di colletore RC,
considerando la caduta di tensione sul resistore stesso, e
sapendo quanto vale la corrente di collettore. Possiamo
ora con i valori delle correnti determinati, calcolare il
valore dei resistori RB, ed RC.
IE=(1+hFE)IB
La tensione tra la giunzione di base e quella di
emettitore (VBE),che per un dispositivo al silicio è
pari a 0.7 v, si ha :
I BQ =
RB =
RC =
I CQ
hFE
3 ⋅10 −3
=
= 27.27 µA
110
VCC − VBE
12 − 0.7
=
= 414.333KΩ
−6
I BQ
27.27 ⋅10
VCC − VCEQ
I CQ
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
=
12 − 7
= 1666.666Ω
−3
3 ⋅10
II / 10
ESERCIZIO 5
Dato il circuito a lato, determinare:
+VCC
R1
1. Il tipo di connessione.
2. I valori delle grandezze del
punto di riposo IBQ, ICQ, IEQ,VCEQ.
RC
Dati :
Vin
R2
RE
Vout
•R1= 250 KΩ
•R2= 150 KΩ
•RC= 1.5 KΩ
Soluzioni:
VCEQ=2.54 V
IEQ=3.8 mA
ICQ=3.7 mA
IBQ=26.95 µA
•RE= 1 KΩ
•VCC=12 V
•hFE=140
•BJT al silicio
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 11
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 5
+VCC
VB
R1
Vin
R2
RC
RE
VCC
VB =
⋅ R2 = 4.5V
R1 + R2
Vout
I EQ =
I EQ = I CQ + I BQ = I BQ (1 + hFE ) ⇒ I BQ =
V B − V BE
= 3.8mA
RE
I EQ
1 + hFE
= 26.95µA
I C = I E − I B = 3.773mA
VCEQ = VCC − RC ⋅ I C − R E I E = 12 − 5.659 − 3.8 = 2.54V
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 12
CENNI SU POLARIZZAZIONE FISSA E AUTOMATICA 1/2
Automatica
+VCC
R1
+VCC
RC
RC
Thevenin
R2
RE
VBB
RE
RB
RB = R1 // R2
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 13
CENNI SU POLARIZZAZIONE FISSA E AUTOMATICA 2/2
+VCC
RB
Fissa
RC
I
Vin
Vout
C
30 mA
27.5 mA
25 mA
22.5 mA
20 mA
17.5 mA
15 mA
12.5 mA
10 mA
7.5 mA
5 mA
2.5 mA
1 2
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
3 4 5
0.120mA
0.110mA
0.100mA
0.090mA
0.080mA
0.070mA
0.060mA
0.050mA
0.040mA
0.030mA
0.020mA
0.010mA
IB=0
6 7 8 9 10 111213VCE
II / 14
ESERCIZIO 6
Dato il circuito a lato,
determinare tramite il metodo
grafico, i valori dei resistori RB
ed RC, conoscendo i valori delle
grandezze ICQ, VCEQ.
+VCC
RC
RB
VBB
Vout
Dati :
•VCC=12 V
•ICQ= 16 mA
Soluzioni:
RC=461Ω
RB=10KΩ
•VCEQ= 4.5 V
•BJT al silicio
•VBB=1.6V
•IBQ=80µA
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 15
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 6
1/2
IC
0.120mA
30 mA
0.110mA
VCC I 27.5 mA
= C25 mA
RC
0.100mA
0.090mA
22.5 mA
0.080mA
20 mA
0.070mA
ICQ17.5 mA
0.060mA
15 mA
12.5 mA
0.050mA
10 mA
0.040mA
7.5 mA
0.030mA
5 mA
0.020mA
2.5 mA
0.010mA
IB=0
1
RB
+VCC
RC
VBB
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
2
3
4
5
VCEQ
6
7
8
9
10
11 12 13 VCE
VCC
VCC
12
= I C a I CQ ≅ 16mA → I C ≅ 26mA ⇒ RC =
= 461.5Ω
RC
0.026
Vout
II / 16
SVOLGIMENTO ESERCIZIO 6
2/2
IB
300 µA
275 µA
250 µA
225 µA
VBB
RB
200 µA
175 µA
=IB 150 µA
125 µA
100 µA
IBQ 75 µA
50 µA
25 µA
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
VBEQ
+VCC
RC
RB
VBB
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
Vout
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5 1.6
VBB
1.7
1.8
VBE
V BB − V BE
1.6
= I B a I BQ ≅ 80µA ⇒ RB =
= 10.322 KΩ
6
RB
155 ⋅ 10
II / 17
ESEMPI DI BJT
1/3
AMPLIFICATORE DI POTENZA FUNZIONANTE IN CLASSE “E”
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 18
ESEMPI DI BJT
2/3
BJT USATO PER LA REALIZZAZIONE IBRIDA DI UN
Vco USANDO COMPONENTI DISCRETI DI TIPO “SMD”
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 19
ESEMPI DI BJT
3/3
TRANSISTOR COMMERCIALE IBRIDO PER APPLICAZIONI
DI TELEFONIA MOBILE “UMTS”
A cura dell’Ing. M. Imbimbo
II / 20