طراحی کامل مدار بایاس ترانزیستور نوع اول به همراه کد متلب

طراحی کامل مدار بایاس ترانزیستور نوع اول به همراه کد متلب

طراحی دقیق مدار راه انداز (Bias) ترانزیستور در طراحی تقویت کننده ها (Amplifier)، نوسان سازها (Oscillator) و ... از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

 

یک مدار راه انداز مناسب مداری است که با کمترین هزینه و قطعات (Element) از پایداری نسبتا خوبی در برابر عوامل خارجی و ناخواسته برخوردار باشد. مدار فوق ساده ترین مدار راه انداز ترانزیستور نوع منفی یا تیپ منفی NPN است. این مدار تنها از یک مقاومت در بیس ترانزیستور (Transistor) یعنی Rb تشکیل شده است. مقاومت کلکتور Rc نقش بار را بر عهده دارد. اگرچه مقاومت کلکتور می تواند ناحیه کار ترانزیستور را تغییر دهد. مثلا از ناحیه فعال (Active) به ناحیه اشباع (Saturation) ترانزیستور را تغییر حالت دهد. فرض می شود که ترانزیستور دارای پارامترهای Vbe(on)، Vce(sat) و Beta باشد. در این صورت ابتدا جریان بیس به صورت (1) بدست می آید.

پس از بدست آمدن جریان بیس (Base Current)، می توان جریان امیتر (Emitter Curreny) و جریان کلکتور (Collector Current) را به ترتیب از روابط (2) و (3) بدست آورد. برای آنکه بدانیم ترانزیستور در ناحیه فعال یا اشباع قرار دارد ابتدا باید ولتاژ کلکتور-امیتر را از رابطه (4) بدست آید. اگر VCE>Vce(sat) باشد ترانزیستور در ناحیه فعال قرار دارد. کد نرم افزار متلب (Matlab) به شرح زیر می باشد. توجه شود فرض شده است که مقدار منبع تغذیه از قبل مشخص است.

clear;clc;

Vbe=0.7; beta=100; Vce-sat=0.2; Vcc=12;

Rb=3e3; Rc=1e3;

Ib=(Vcc-Vbe)./Rb;

Ic=beta.*Ib;

Vce=Vcc-Rc.*Ic;

در خط اول تمام حافظه متلب (Matlab) را با دستور clear و محیط خط فرمان را با دستور clc پاک می کنیم. خط دوم و سوم ورودی ها را دریافت می کند (داده ها نوشته شده اختیاری است). خط چهارم و پنجم جریان های لازم بدست می آید. در خط ششم ولتاژ لازم برای تعیین ناحیه کار ترانزیستور مشخص می شود. گاهی مقادیر جریان مشخص بوده و مقدار مقاومت ها مجهول است. در این حالت از کد زیر استفاده می شود.

clear;clc;

Vbe=0.7; beta=100; Vce-sat=0.2; Vcc=12;

Ib=1e-3;

Rb=(Vcc-Vbe)./Ib;

Ic=beta.*Ib;

Rc=(Vcc-Vce_sat)./Ic;

در کد بالا و در خط آخر مقدار بیشینه مقاومت کلکتور برای اینکه ترانزیستور در ناحیه فعال باشد بدست آمده است.