Polarizzazione di un BJT, schema a singola alimentazione...

Il Wed, 13 Jul 2005 00:02:42 GMT, Haydert ha scritto:

Il fatto di dividere in tre parti uguali la tensione di alimentazione, è relativo alla scelta di avere uno swing simmetrico per il segnale d'uscita. Credo che la stabilità - in temperatura - non c'entri nulla. Piuttosto è il fatto di rendere la corrente di collettore - in ultima analisi responsabile del guadagno a piccolo segnale del tuo transistor (insieme ad altre cose che però rimangono più determinabili) - indipendente dai valori di Beta del transistor particolare, valori che variano largamente da transistor a transistor, ed inoltre garantire una stabilità termica, ossia un sistema di retroazione che permetta - mentre la temperatura vorrebbe un aumento di corrente di collettore - un abbassamento della stessa.

Questo si ottiene con tutte quelle resistenze di polarizzazione che vedi nello schema. Il prezzo è che ora hai a disposizione un terzo dell'alimentazione, anziché metà, per la tua ampiezza massima di segnale.

In realtà ora chiami Vb quello che sarebbe Vbb, che per progetto si decide essere ad 1/3 Vcc. Nota che Vbb non è esattamente la tensione tra base e massa, bensì quella del Thevenin equivalente...Per ottenere la tua "Vb", devi sottrarre R1//R2*Ib

Si, perché hai fatto un casino! Tu *decidi* che

Dopodiché, usi questi dati e considerazioni di progetto per *realizzare* questa condizione operativa...In maniera abbastanza indipendente da *Beta*.

In particolare, la (1) ti da subito, con la questione della tripartizione delle tensioni, le resistenze di collettore ed emettitore:

Rc = 1/3*(Vcc/Ic)

Re = (1/3*Vcc - Vbe)/Ie

Ora rimangono R1 e R2, che si determinano considerando il Thevenin equivalente ed il fatto che:

Vbb = 1/3Vcc e

Vcc/(R1+R2) = Fattore*Ib

Dove "Fattore" può valere da 10 a ...100? Mi sembra troppo. Ricordati che ogni volta che tiri la coperta da un lato, in elettronica, qualcosa si scopre dall'altro. Comincio a sospettare che non valga solo per l'elettronica, d'altronde ;-)

Fattore = 10 è ragionevole, 30 più che OK.

Da queste relazioni di progetto ricavi tutto quello che ti serve. Poi, avendo fatto i conticini, puoi verificare e vedrai che viene tutto giusto!

Perché far scorrere molta corrente nel partitore implica che le resistenze siano piccole, giusto? Bene, una resistenza piccola in ingresso significa che il tuo ampli avrà bassa resistenza d'ingresso, e questo è il contrario di quello che si vuole ottenere quando interessa l'amplificazione di tensione. Se tu guardi, un ampli di tensione ideale ha resistenza d'ingresso *infinita* e d'uscita *nulla*. Ti suona un campanello? Operazionali?

C'è nel sito della Agilent, ex-HP, una "application note" sulla polarizzazione dei transistor a microonde...Ci sono "spiegate" le varie forumule di sensibilità a variazioni termiche e di Beta...Cercatela, è in inglese :)

Spero di esserti stato utile, anche se mi rendo conto che queste cose vanno digerite e non basta - secondo me - una settimana. Se si vuol capire, ovviamente.

Converrebbe che utilizzassi FidoCad per le netlist...basta un copia incolla. Lo scarichi gratis.

E' perché hai fatto dei casini coi calcoli! Segui il procedimento che ti ho descritto e non avrai problemi.

Un bel giorno, "Haydert" ebbe l'ardire di profferire:

Dai un'occhiata qui, a cominciare da pag. 15

Ho letto dal libro ed ora è un po' tutto più chiaro. Come dici, si vuole rendere indipendente la Ic dalle variazioni di Beta ed avere una retroazione (con Re) per garantire una maggiore stabilità (qualcosa c'entrava ;D) della corrente di polarizzazione.

Uhm... perché dici "anziché metà" ? (domanda immagino banalissima)

Ecco, questo invece è un punto poco chiaro: il libro sostiene quello che dici tu, e cioè che la Vbb debba essere uguale a 1/3 di Vcc. Mentre guardando gli appunti (e ascoltando i ricordi :-D), il nostro docente ci faceva dividere la Vcc in tre parti uguali: sulla Rc, sulla Re e tra il collettore e l'emettitore (Vce).

La 1) (non di collettore, ma di emettitore) è la specifica di progetto. La 2) è implicitamente sottointesa in tutti gli esercizi, a meno che non venga esplicitata. La 3) era data dall'esercizio. :-)

Non saprei che dirti. :) Anche sul libro fa più o meno così: ad es., in un esercizio dà come specifica la Ie che dev'essere uguale a 1mA, poi alla fine della progettazione si ritrova una Ie uguale a 0,93mA e dice che siamo nei limiti accettabili. Ma, dico io, se vogliamo una Ie di 1mA, non possiamo prenderla come un dato e ricavarci subito la Ic, la Ib e tutto il resto?

Ho ancora le idee poco chiare sugli esercizi e ancora più scure sulla teoria, ma devo schiarirmele entro lunedì. ;-) Però l'argomento mi interessa parecchio dal punto di vista pratico e non solo didattico: ho già ricavato diversi transistor e sto cercando di polarizzarli. ;-)

Be', sul libro è scritto che la corrente che entra nel partitore viene solitamente posta tra Ie e 0.1*Ie. Comunque, sia il libro, sia il prof alla fine consigliano di usare 0.1*Ie, cioè 10*Ib, come dici tu.

Ah, se è per questo, vale quasi dappertutto in ambito ingegneristico, e spesso anche fuori. :-) Lo chiamano "trade-off", che dalle mie parti, più che altro per ricordarsi di tale principio, lo si associa al detto: «Il risparmio non è mai guadagno». ^_^'

Giusto! Proprio quel campanello lì è suonato. :-) Gli A. O. sono molto più semplici da comprendere e da usare. ;-)

Grazie, ora lo cerco.

Guarda... quasi spero di non passare l'esame lunedì :), così *sarò costretto* a studiare meglio. Il problema è che ormai non posso fare alcun altro esame utile, quindi, per non buttar via tutto luglio, proverò a farlo. Bene che vada ;-), come già detto, continuerò comunque ad interessarmi all'argomento, anche da un punto di vista pratico.

Sì, ancora una volta devo darti ragione. :-)

Già ce l'ho, non si può vivere in questo ng senza averlo. ;-)

Torno alla simbiosi col libro: tra un po' termino coi BJT, domani mi aspettano i FET, sabato divertimento con gli AO e domenica ricapitolo tutto mentre vado ad accendere un lume a qualche santo. ;-D

Grazie mille! H.

Sì, anche qui è detto che 100 è troppo e, soprattutto, che la Vb è consigliabile averla uguale a Vcc/3. Allora, caso mai mi capitasse un esercizio del genere all'esame, faccio come mi avete consigliato voi e il libro, e non come ho scritto sugli appunti.

Ora vado a finire il capitolo sui BJT, altrimenti si fa troppo tardi :)

Ciao, H.

Il Fri, 15 Jul 2005 00:12:25 GMT, Haydert ha scritto:

Esatto :)

Mi riferisco al caso di emettitore a massa (o direttamente all'alimentazione negativa)...In questo caso, la caduta sulla Re sparisce e dunque te la ritrovi a disposizione per il segnale...In questo modo il collettore si trova a metà delle alimentazioni.

Beh, questo è però un punto marginale...Considera che tra Vbb e la tensione ai capi di Re c'è solo la tensione della giunzione BE in diretta...0.7 V..Non è poi la fine del mondo, ti pare?

Non colgo il senso della tua puntualizzazione. Quelli che ho elencato sono tutti e soli i vincoli necessari a dimensionare la tua rete di polarizzazione, ossia trovare i valori delle resistenze. Quello che capita spesso, alle prime armi come più avanti, è di incasinarsi con "più equazioni di quel che serve"..Per questo ti ho messo in evidenza ciò che realmente è necessario per affrontare il problema. Infatti continuavo:

Il problema è un tantino più complesso di così, ci sono diversi fattori da tenere in conto:

- Il circuito che tu analizzi, con transistor, è *non lineare*. Questo implica che la soluzione può non essere unica e - in generale - non si può affrontare il problema "di petto"...ci vuole un po' di astuzia e di elasticità. Si fanno, come scritto tra l'altro nel documento che ti è stato suggerito di leggere, delle *ipotesi*. Queste ipotesi contengono, normalmente, delle semplificazioni che ci servono per trovare una "soluzione ragionevole"...

Il meccanismo dell'ipotesi semplificativa è quello di renderci le cose più semplici, dandoci però l'opportunità di non prendere cantonate! Ovvio che se semplifichiamo troppo, perdiamo di vista anche quei punti che invece vorremmo mettere in risalto.

Nel caso della polarizzazione, per esempio, consideriamo all'inizio una Ib = 0, oppure un Beta fisso e noto.

Una volta ottenuto un risultato approssimato ma plausibile, utilizziamo questo come punto di partenza e svolgiamo un'altra iterazione...Ricontrolliamo il circuito: la natura non lineare dello stesso fa sì che i valori delle variabili di interesse cambino un pochino, per effetto del calcolo: ci avviciniamo un po' di più alla soluzione esatta. Poi dipende da noi e dal nostro discernimento, proseguire nella ricerca della precisione o accontentarsi...Ecco un altro esempio di trade-off :)

- I valori dei parametri non sono come tu li vuoi: per esempio, le resistenze hanno valori standard "quantizzati"...non trovi una resistenza da 103 Ohm, per esempio...Devi prendere quella da 100 oppure 110 e così via..(anzi, normalmente hai direttamente 120). Oppure il Beta stesso, sarà proprio 100? E se fosse 90? E 130? Per questo tu hai una soluzione approssimata...

...Ma approssimata quanto? Ti serve un criterio, ed il libro ti dice che un

BraF!!

eh già..

Uhm...dipende sempre dalla profondità alla quale svolgi l'analisi.

De nada! Buono studio!

Pestando alacremente sulla tastiera "Haydert" ebbe l'ardire di profferire:

non ottieni un risultato analogo? Se su VRe cade 1/3 di Vcc non significa quindi che Vb=1/3Vcc + Vbe(Si) ?

Ciao Due di picche Questa considerazione ovvia,pare non sia evidente a tanti !!! Che poi questa Vbe sia praticamente costante quindi per i segnali alternati,sia un corto....non e' digerita bene !!! Avevo scritto una paginetta sulla polarizzazione e guadagno dei transistor,in modo elementare in fidocad,....ma non ha avuto grande successo !!! Provo ad inviarla via e-mail all'amico.....

Ciao Giorgio

Avevo etichettato questo thread per rispondere, poi sono stato occupato e hai gia` risposto tu! Incasino solo la risposta aggiungendo che hai a disposizione un terzo della tensione di alimentazione per il picco di dinamica a patto di avere un grosso condensatore elettrolitico sull'emettitore. Se c'e` solo la resistenza di emettitore (che ha circa lo stesso valore di quella di collettore), la tensione minima che riesci a ottenere sul collettore del transistor e` pari solo a 1/2 Vcc, perche' quando arrivi al limite della saturazione (Vce circa nulla), hai due resistenze in serie di uguale valore.

Invece con il condensatore sull'emettitore, la tensione Ve rimane costante e il collettore puo` scendere fin quasi a 1/3 Vcc.

Per il resto direi che mettere 1/3 della tensione sulla Re sia un po' uno spreco, specie per tensioni di alimentazione elevate. La V ai capi di Re serve essenzialmente a tenere stabile la corrente di emettitore al variare della Vbe con la temperatura. Se Ad esempio DeltaT e` di 50C, la variazione di Vbe e` di circa 100mV, e se si mette una tensione di 1V almeno, la variazione della Ie sara` minore del 10%.

Il discorso sulla variazione del beta lo lascio per un'altra volta, tanto o l'OP ha passato l'esame e non gli importa piu` molto, oppure non l'ha passato, e` in vacanza e non gli importa ancora molto :-).

Ciao

Il Mon, 18 Jul 2005 20:09:54 GMT, Franco ha scritto:

Franco...che dire: hai la capacità di spingere la palla sempre un po' più in là :-)) Non avevo pensato al fatto che la Re spinge verso su la tensione di emettitore, ma quel che più conta è che ho visto il condensatore sotto una luce nuova :-PP

In effetti, lui fa il mestiere di sempre: chiede corrente a fronte di una variazione di tensione ai suoi capi, tantopiù quanto più è grande la sua capacità. Accoppiato con una resistenza in parallelo, e stimolato da una sorgente di corrente, fa in modo che la corrente continua passi sulla resistenza, quella variabile sempre più di lui, con una variazione minima della tensione ai capi del parallelo.

Non ci ho mai pensato in termini troppo seri, in effetti..Diciamo che mi sono fermato al fatto che, non avendo che 1/3Vcc per l'escursione dal collettore al ramo positivo, per simmetria più di 1/3Vcc verso il basso non ti serve. Ovviamente, non ha senso più di un tanto sprecare potenza su quella resistenza...Ammenoché...

Se non ho capito male, l'ha passato :-)

Tornando alla Re, credo che il suo scopo sia quello di fornire un feedback negativo per la deriva termica, come hai osservato, ma anche quello di rendere la Ie più o meno indipendente dal Beta. In questo senso, il vincolo per Re è quello di essere "più grande" di Rb/(Beta+1), dove Rb è il parallelo del partitore in base.

Ciao!