Схемы включения: СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Основные схемы включения транзисторов

Транзистор, как полупроводниковый прибор, имеющий три электрода (эмиттер, базу, коллектор), можно включить тремя основными способами (рис. 1 — 6).

1. Схемы включения транзисторов структуры N-P-N
2. Схемы включения транзисторов структуры P-N-P
3. Применение схем включения транзисторов
4. Схемы включения полевых транзисторов
5. Схемы составных транзисторов

Как известно, входной сигнал поступает на усилитель по двум проводам; выходной сигнал отводится также по двум проводам. Следовательно, для трех-электродного усилительного прибора при подаче входного и съеме выходного сигнала по двум проводам один из электродов будет непременно общим.

Соответственно тому, какой из электродов в схеме включения транзистора будет являться общим, различают три основные схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).

Схемы включения транзисторов структуры N-P-N

Рис. 1. Схема включения N-P-N транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 2. Схема включения N-P-N транзистора общим коллектором (ОК).

Рис. 3. Схема включения N-P-N транзистора с общей базой (ОБ).

Практические варианты схем включения транзисторов структуры п-р-п и р-п-р приведены на рисунках 1-6. Как следует из сопоставления рисунков, схемы эти идентичны и различаются лишь полярностью подаваемого напряжения.

Для определения входного (RBх.) и выходного (RBыx.) сопротивления каждой из схем включения, а также коэффициентов усиления по току (К,), напряжению (Ки) и мощности (КР=К|ХКи) расчетные и экспериментальные значения и формулы приведены в следующих таблицах:

Таблица с формулами приведена для приближенных расчетов, а для первоначальной, первичной оценки и сравнения свойств основных схем включения транзисторов предназначена вторая таблица с численными оценками.

Обозначения в таблице следующие:

• RH — сопротивление нагрузки;
• R3 — сопротивление эмиттера или отношение изменения напряжения на эмиттерном переходе к изменению тока эмиттера в режиме короткого замыкания в выходной цепи по переменному току;
• RB — сопротивление базы или отношение изменения напряжения между эмиттером и базой к изменению тока коллектора в режиме холостого хода входной цепи по переменному току;
• а — коэффициент усиления по току для схемы с общей базой;
• р — коэффициент усиления по току для схемы с общим эмиттером.

Схемы включения транзисторов структуры P-N-P

Рис. 4. Схема включения P-N-P транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 5. Схема включения P-N-P транзистора с общим коллектором (ОК).

Рис. 6. Схема включения P-N-P транзистора с общей базой (ОБ).

Применение схем включения транзисторов

Наиболее часто в практических схемах используют режим включения транзистора с общим эмиттером (как обладающий наибольшим коэффициентом усиления по мощности).

Эмиттерные повторители (схемы с общим коллектором) применяют для согласования высокого выходного сопротивления источника сигнала с низким входным сопротивлением нагрузки. Для построения высокочастотных усилителей (имеющих низкое входное сопротивление) используют схемы с общей базой.

В зависимости от наличия, полярности и величины потенциалов на электродах транзисторов различают несколько режимов его работы:

• Насыщение — транзистор открыт, напряжение на переходе К— Э минимально, ток через переходы максимален;
• Отсечка — транзистор закрыт, напряжение на переходе К — Э максимально, ток через переходы минимален;
• Активный — промежуточный между режимом насыщения и отсечки;
• Инверсный — характеризуется подачей на электроды транзистора обратной (инверсной) полярности рабочего напряжения.

В переключательно-коммутирующих схемах, имеющих только два состояния: включено (сопротивление ключевого элемента близко к нулю) и выключено (сопротивление ключевого элемента стремится к бесконечности), используются режимы насыщения и отсечки.

Активный режим широко применяют для усиления сигналов. Инверсный режим используют достаточно редко, поскольку улучшить показатели схемы при таком включении транзистора не удается.

Для того чтобы без расчетов первоначально оценить величины RC-элементов, входящих в состав схем (рис. 1, 2, 4, 5), можно принять величину сопротивления в коллекторной (эмиттерной) цепи равной нескольким кОм, а величину сопротивления в цепи базы в 30…50 раз большим.

При этом напряжение на коллекторе (эмиттере) должно быть равно половине напряжения питания. Для схемы с общей базой (рис. 3, 6) величина сопротивления R3, обычно не превышает 0,1… 1 кОм, величина сопротивления R2 составляет несколько кОм.

Величины реактивных сопротивлений конденсаторов С1 — C3 для наиболее низких частот, которые требуется усилить, должны быть примерно на порядок ниже соединенных с ними активных сопротивлений R1 — R3 (рис. 1 — 6).

В принципе, величины этих емкостей можно было бы выбрать со значительным запасом, но в этом случае увеличиваются габариты переходных конденсаторов, их стоимость, токи утечки, длительность переходных процессов и т.д.

В качестве примера приведем таблицу для быстрого определения величины реактивного сопротивления конденсаторов для нескольких частот:

Напомним, что реактивное сопротивление конденсатора Хс, Ом, можно вычислить по формуле:

Для постоянного тока реактивное сопротивление конденсаторов стремится к бесконечности. Следовательно, для усилителей постоянного тока (нижняя граничная частота усиления равна нулю) переходные конденсаторы не требуются, а для разделения каскадов необходимо предусматривать специальные меры.

Конденсаторы в цепях постоянного тока равносильны обрыву цепи. Поэтому при построении схем усилителей постоянного тока используют схемы с непосредственными связями между каскадами.

Разумеется, в этом случае необходимо согласование уровней межкаскадных напряжений.

При усилении переменного тока в цепи нагрузки усилительных каскадов зачастую используют индуктивные элементы. Отметим, что реактивное сопротивление индуктивностей растет с увеличением частоты.

Соответственно, с изменением сопротивления нагрузки от частоты, растет и коэффициент усиления такого каскада.

Схемы включения полевых транзисторов

Помимо биполярных транзисторов широкое распространение приобрели более современные элементы — полевые транзисторы (рис. 7—9).

Рис. 7. Схема включения полевого транзистора с общим истоком (ОИ).

Рис. 8. Схема включения полевого транзистора с общим стоком (ОС).

По аналогии со схемами включения биполярных транзисторов полевые включают с общим истоком, общим стоком и с общим затвором.

Рис. 9. Схема включения полевого транзистора с общим затвором (ОЗ).

Основные расчетные соотношения для этих схем включения полевых транзисторов приведены в таблице:

где:

• S — крутизна характеристики полевого транзистора, мА/В;
• R, — внутреннее сопротивление транзистора.

Ориентировочно величина R1 (рис. 7—9) может быть от нескольких Ом до единиц МОм, а R2 — несколько кОм. Отметим, что, как и для биполярных транзисторов, полевые также допускают работу с отсечкой, с насыщением; активный и инверсный режимы.

Схемы составных транзисторов

Для увеличения коэффициента передачи по току биполярного транзистора используют «составные» транзисторы, включаемые по схеме Дарлингтона (рис. 10—13).

Общий их коэффициент усиления несколько отличается от произведения коэффициентов усиления каждого из транзисторов. Одновременно ухудшается температурная стабильность схемы.

Рис. 10. Схема составного транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N.

Рис. 11. Схема составного N-P-N транзистора из трех кремниевых структуры N-P-N. 

Рис. 12. Схема составного N-P-N транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N и P-N-P. 

Рис. 13. Схема составного P-N-P транзистора из двух кремниевых структуры P-N-P и N-P-N.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Схемы включения транзисторов — Ремонт220

Статьи

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 4.5k. Опубликовано 10 марта
Обновлено 19 ноября

Что такое транзистор более или менее представляют практически все, кому довелось иметь дело с различными электроприборами, особенно – созданием и починкой этих самых приборов. Однако правильно подключить транзистор может не каждый. Тем более что подключать их следует согласно одной из нескольких схем.

Прежде чем перейти непосредственно к включению, давайте вспомним, чем различаются два типа приборов, о которых пойдет речь в статье – биполярные и полевые транзисторы.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, в котором к трем последовательно расположенным слоям полупроводника подключены электроды.

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, ток которого изменяется под воздействием электрического поля, которое создается на затворе благодаря напряжению. В полевом транзисторе используются заряды только одного типа, что существенно отличает его от биполярного транзистора.
В сегодняшней статье мы рассмотрим схемы включения биполярного и полевого транзистора. И в том, и в другом случае существуют три основные схемы. О достоинствах и недостатках каждой из них скажем отдельно.

Содержание

1. Схемы включения биполярного транзистора
2. 1. Схема с общим эмиттером.
3. 2. Схема с общей базой.
4. 3. Схема с общим коллектором.
5. Схема включения полевых транзисторов

Схемы включения биполярного транзистора

1. Схема с общим эмиттером.

Считается, что подобная схема позволяет получить наибольшее усиление по мощности, а потому именно она наиболее распространена. Еще одним преимуществом является удобство питания от одного источника. На коллектор и базу идет подача питающего напряжения одного знака. Из недостатков следует отметить более низкие температурные и частотные свойства. Усиление в схеме с общим эмиттером будет снижаться при повышении частоты. Да и каскад при усилении будет вносить искажения, зачастую – значительные.

2. Схема с общей базой.

Подобный план включения значительного усиления не даст, зато обладает температурными и частотными свойствами. В этом его преимущество перед предыдущей схемой. Правда применяется он не так часто. Как и в схеме с общим эмиттером, здесь такой же коэффициент усиления напряжения. И входное сопротивление в десятки раз ниже. Плюс ко всему, такая схема вносит намного меньше искажений при усилении, чем первая.

3. Схема с общим коллектором.

Иначе ее еще называют эмиттерным повторителем. Главная особенность подобной схемы в том, что в ней очень сильна отрицательная обратная связь. Связано это с тем, что напряжение на входе полностью передается обратно на вход. В такой схеме отсутствует фазовый сдвиг между напряжением входным и выходным. Кстати, именно поэтому она называется эмиттерным повторителем (из-за напряжения). Важным преимуществом такой схемы является очень высокое сопротивление на входе и достаточно небольшое – на выходе.

Схема включения полевых транзисторов

Распространены три схемы включения полевых транзисторов. Первая схема – с общим истоком. Вторая – с общим стоком. Третья – с общим затвором.
Самой распространенной является схема с общим истоком. Она очень похожа на схему биполярного транзистора с общим эмиттером. Очень большое усиление мощности и тока достигается каскадом с общим истоком.

Схема с общим затвором также сравнима с одной из схем биполярных транзисторов, а именно – с общей базой. Усиления тока она не дает, а потому не трудно предположить, что в ней и усиление мощности намного меньше, чем в схеме с общим истоком.

Последняя схема – с общим затвором – имеет достаточно ограниченное применение на практике. Связано это в первую очередь с тем, что каскад общего затвора имеет крайне низкое сопротивление на входе.

Оцените автора

Коммутация каналов в компьютерной сети

При коммутации каналов сетевые ресурсы (полоса пропускания) делятся на части, а битовая задержка во время соединения постоянна. Выделенный путь/канал, установленный между отправителем и получателем, обеспечивает гарантированную скорость передачи данных. Данные могут передаваться без каких-либо задержек после установления канала.

Сеть телефонной системы является одним из примеров коммутации каналов. TDM (мультиплексирование с временным разделением) и FDM (мультиплексирование с частотным разделением) — это два метода мультиплексирования нескольких сигналов в одну несущую.

 

• Мультиплексирование с частотным разделением: Разделение на несколько полос  
  Мультиплексирование с частотным разделением или FDM используется, когда несколько сигналов данных объединяются для одновременной передачи через общую среду связи. разделен на ряд непересекающихся частотных поддиапазонов, где каждый поддиапазон несет различный сигнал. Практическое использование в радиочастотном спектре и оптоволокне для совместного использования нескольких независимых сигналов.
   
• Мультиплексирование с временным разделением : Разделение на кадры  
  Мультиплексирование с временным разделением (TDM) — это метод передачи и приема независимых сигналов по общему сигнальному тракту с помощью синхронизированных переключателей на каждом конце линии передачи. TDM используется для дальних каналов связи и несет большие нагрузки по трафику данных от конечного пользователя.
  Мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM) также известно как цифровая коммутация каналов.

недостатки:

Неэффективное использование ресурсов: Коммутация каналов требует установления выделенного пути связи между двумя узлами, что означает, что ресурсы на этом пути, такие как полоса пропускания и порты коммутатора, резервируются на время связи. Это может привести к неэффективному использованию ресурсов, поскольку ресурсы могут оставаться неиспользованными в периоды низкой связи или ее отсутствия.

Ограниченная масштабируемость: Коммутация каналов не подходит для крупномасштабных сетей с большим количеством узлов, так как требует выделенного канала связи между каждой парой узлов. Это может привести к высокой степени сложности и сложности управления сетью.

Уязвимость к сбоям: Коммутация каналов зависит от выделенного канала связи, который может сделать сеть уязвимой для сбоев, таких как обрыв кабеля или отказ коммутатора. В случае сбоя канал связи необходимо восстановить, что может привести к задержкам или потере данных.

Задержка и задержка: Коммутация каналов требует установления выделенного пути связи, что может привести к задержке и задержке при установлении пути и передаче данных. Это может повлиять на производительность приложений в режиме реального времени, таких как передача голоса и видео.

Высокая стоимость: Коммутация каналов требует резервирования ресурсов, что может привести к высокой стоимости, особенно в крупных сетях. Это может сделать переключение каналов менее практичным для некоторых приложений.

Недостаточная гибкость: Коммутация каналов не является гибкой, так как позволяет одновременно использовать только один тип связи, например голос или данные. Это может ограничить возможность пользователей одновременно выполнять несколько задач.

Ограниченная мобильность: Коммутация каналов не подходит для мобильных устройств или узлов, которые часто перемещаются, так как требует установления выделенного канала связи. Это может привести к перебоям связи или сбросу вызовов.

Ограниченная пропускная способность: Коммутация каналов может иметь ограниченную пропускную способность, поскольку требует установления выделенного канала связи между двумя узлами. Это может ограничить количество одновременных подключений.

Максимальное время настройки: Коммутация каналов требует значительного времени настройки для установления выделенного канала связи между двумя узлами. Это может привести к задержке начала связи.

Без приоритизации: Коммутация каналов не предоставляет никакого механизма для приоритизации одних типов трафика по сравнению с другими. Это может привести к задержкам или низкой производительности приложений, критичных ко времени, таких как передача голоса или видео.

Преимущества коммутации цепей:  
Она имеет следующие преимущества: 
 

1. Основное преимущество коммутации каналов заключается в том, что между компьютерами устанавливается выделенный канал передачи, который обеспечивает гарантированную скорость передачи данных.
2. Внутрисхемное переключение, отсутствие задержки в потоке данных благодаря выделенному пути передачи.
3. Надежность: Коммутация каналов обеспечивает высокий уровень надежности, поскольку выделенный канал связи резервируется на все время связи. Это гарантирует, что данные будут переданы без каких-либо потерь или искажений.
4. Качество обслуживания: Коммутация каналов обеспечивает гарантированное качество обслуживания, а это означает, что сеть может отдавать приоритет определенным типам трафика, таким как голос и видео, по сравнению с другими типами трафика, такими как электронная почта и просмотр веб-страниц.
5. Безопасность: Коммутация каналов обеспечивает более высокий уровень безопасности по сравнению с коммутацией пакетов, поскольку выделенный канал связи доступен только для двух взаимодействующих сторон. Это может помочь предотвратить несанкционированный доступ и утечку данных.
6. Простота управления: Коммутацией каналов относительно легко управлять, поскольку канал связи заранее установлен и предназначен для конкретной связи. Это может помочь упростить управление сетью и снизить риск ошибок.
7. Совместимость: Коммутация каналов совместима с широким спектром устройств и протоколов, что означает, что ее можно использовать с различными типами сетей и приложений. Это делает его универсальной технологией для различных отраслей и вариантов использования.

Недостатки коммутации каналов:  
Имеет следующие недостатки:
 

1. Для установления соединения требуется много времени.
2. Для настройки выделенных каналов требуется большая пропускная способность.
3. Его нельзя использовать для передачи каких-либо других данных, даже если канал свободен, поскольку соединение предназначено для коммутации каналов.
4. Ограниченная гибкость: Переключение каналов не является гибким, так как требует выделенного канала между взаимодействующими устройствами. Цепь не может использоваться как растрата ресурсов для каких-либо других целей, пока связь не будет завершена, что ограничивает гибкость сети.
5. Пустая трата ресурсов: Коммутация каналов резервирует пропускную способность и сетевые ресурсы на время связи, даже если данные не передаются. Это приводит к растрате ресурсов и неэффективному использованию сети.
6. Дорого: Коммутация каналов — дорогая технология, так как для нее требуются выделенные каналы связи, установка и обслуживание которых может быть дорогостоящим. Это делает его менее подходящим для небольших сетей и приложений.
7. Подвержено сбою: Коммутация каналов подвержена сбоям, поскольку зависит от выделенного канала связи. Если путь выходит из строя, вся коммуникация прерывается. Это делает его менее надежным, чем другие сетевые технологии, такие как коммутация пакетов.
8. Не подходит для импульсного трафика: Коммутация каналов не подходит для пакетного трафика, когда данные передаются с перерывами через нерегулярные интервалы. Это связано с тем, что для каждой связи необходимо установить выделенный канал, что может привести к задержкам и неэффективному использованию ресурсов.

Формулы коммутации каналов:

 Скорость передачи = Скорость канала или скорость передачи данных /
                    нет. слотов = R/ч бит/с
Время передачи = размер файла /
                    скорость передачи
                 = x / (R/ч) = (x*ч)/R секунд
Общее время отправки пакета в пункт назначения =
               Время передачи + время установки канала 

Вопрос о коммутации каналов – 
Эти вопросы помогут вам понять коммутацию каналов 
 
Пример 1 : Сколько времени требуется для отправки файла из «x бит» от хоста A к хосту B по сети с коммутацией каналов, которая использует TDM с «h слотами» и имеет скорость передачи «R Мбит/с», время установления цепи составляет k секунд. Найдите общее время?

Объяснение :  
Скорость передачи = Скорость канала или Скорость передачи данных / №. слотов = R/ч бит/с
Время передачи = размер файла/скорость передачи = x / (R/ч) = (x*ч)/R

Общее время = время передачи + время установки канала = (x*ч) /R сек + k сек
 
Пример 2 : Если канал передает F кадров/сек, а каждый слот имеет B бит, то найдите скорость передачи?

Объяснение :  
Поскольку не упоминается, сколько слотов в каждом кадре мы берем, один кадр имеет один слот.
Скорость передачи — это количество данных, отправляемых за 1 секунду.
Скорость передачи = F*B бит/сек0016

Ссылки:
https://en.wikipedia.org/wiki/Circuit_switching
https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency-division_multiplexing

Эта статья предоставлена ​​ Shaurya Uppal . Если вам нравится GeeksforGeeks и вы хотите внести свой вклад, вы также можете написать статью с помощью write.geeksforgeeks.org или отправить ее по адресу [email protected]. Посмотрите, как ваша статья появится на главной странице GeeksforGeeks, и помогите другим гикам.

Пожалуйста, пишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсуждаемой выше.
 

Цепи переменного тока и коммутации | edX

Этот курс находится в архиве.

Об этом курсе

Чему вы научитесь

Преподаватели

Часто задаваемые вопросы

Как пройти этот курс

edX For Business

3 часа в неделю

0003

Самостоятельный темп

Развивайтесь со своей скоростью

Этот курс заархивирован

Просмотреть материалы курса

Я хотел бы получать электронные письма от NUS и узнавать о других предложениях, связанных с переменным током и коммутационными цепями.

Переменный ток и коммутационные цепи

Переменный ток (AC) — это вид электричества, обычно используемый во всем мире для подключения электростанций, домов и предприятий. Этот курс даст вам понимание того, почему используется переменный ток, и позволит вам проектировать и анализировать схемы, использующие электричество переменного тока.

Вы узнаете, как рассчитать напряжение, ток и мощность в цепях с источниками переменного тока, как рассчитать среднеквадратичное напряжение и ток, как работать с синусоидальными и несинусоидальными источниками, как использовать реле и транзисторы в качестве переключателей, как проектировать схемы с трансформаторами, как моделировать реалистичные, неидеальные трансформаторы, как спроектировать и построить простые источники питания постоянного тока и выпрямители, а также мы рассмотрим концепции передачи максимальной мощности с помощью цепей переменного тока. С точки зрения секвенирования, этот курс подходит для студентов, которые уже имеют практические знания об основных цепях постоянного тока (например, другие наши МООК «Схемы для начинающих»).

Кратко

• Язык: английский
• Расшифровка видео: английский

В конце этого МООК учащиеся смогут обсудить:

• расчет напряжения, силы тока и мощности в цепях с источниками переменного тока
• как рассчитать среднеквадратичное значение напряжения и тока
• как обращаться как с синусоидальными, так и с несинусоидальными источниками
• как использовать реле и транзисторы в качестве переключателей
• как проектировать схемы с трансформаторами
• как моделировать реалистичных, не идеальных трансформеров
• как спроектировать и построить простые источники питания постоянного тока и выпрямители
• концепции передачи максимальной мощности по цепям переменного тока

Неделя 1: Знакомство с цепями переменного тока
Неделя 2: Фазоры
Неделя 3: Несинусоидальные цепи переменного тока
Неделя 4: Цепи трансформаторов
Неделя 5: Преобразование переменного тока в постоянный
Неделя 6: Цепи переключения

Что все делают Мне нужно знать, прежде чем идти на этот курс?
Вы уже должны понимать закон Ома, анализ напряжения в узле, суперпозицию и то, как соединять элементы цепи (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и источники) последовательно и параллельно.