recent
أخبار ساخنة

دورة الالكترونيات:حسابات دوائر الترانزستور

دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
حسابات دوائر الترانزستور

حسابات دوائر الترانزستور


تناولنا في المحاضرتين السابقتين كيف يعمل الترانزستور ووجدنا ان له ثلاث حالات هي Cut-off و Active و Saturation وفي هذه المحاضرة سوف نتعرف على الحسابات الرياضية التى تحدد لنا حالة الترانزستور.

كيف أعرف حالة الترانزستور؟


اولا: نحسب قيمة I B

إذا كانت قيمته تساوي صفر أو أقل فهو في حالة Cut-off وتكون قيمة I C= 0 ,أما إذا أكبر من الصفر يكون الترانزستور في حالة Active أو Saturation.

ثانيا:نحسب قيمة V CE

حيث أن قيمة V CE هي التي تحدد حالة الترانزستور لوكانت تساوي 0.2 فولت أو أقل أو قريب جدا من الصفر فإن الترانزستور يكون في حالة Saturationوتكون قيمة (I C=I C (V CE,أما إذا كانت قيمة V CE أكبر من 0.2 فولت يكون الترانزستور في حالة Active و وتكون العلاقة هنا طردية بين I B و I C والبيتا هي معمل التكبير .

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></math>

بعض الأمثلة للتوضيح


مثال 1
دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
كيف أعرف حالة الترانزستور؟

مقاومة قيمتها 1 كيلو أوم موصلة بمصدر جهد 5 فولت ,مقاومة أخرى موصلة قيمتها 150 كيلو أوم موصلة بمصدر جهد 3.3 فولت,وقمنا بتوصيل ترانزستور في هذه الدائرة, قيمة V BE = 0.7v , B=120 , V V CE sat=0.2v ,المطلوب حساب قيمة output .

حتى نتمكن من معرفة قيمة V 0 لابد لنا من تحديد حالة الترانزستور Mode لمعرفة الحالة نحصل على قيمة I B وV CE.

أولا نحسب I B: نجد أن التيار الذي تكون قيمته 3.3 فولت يمر عبر المقاومة التى قيمتها 150 كيلو أوم ثم إلى الترانزستور الذي يحتاج إلى 0.7 فولت حتي يعمل ثم إلى الأرضي الذي قيمته تساوي صفر.

ويمكننا الحصول على I B من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>3</mn><mo>.</mo><mn>3</mn><mo>-</mo><mn>150</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>-</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>3</mn><mo>.</mo><mn>3</mn><mo>&#xB7;</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn></mrow><mrow><mn>150</mn><mi>K</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>15</mn><mo>.</mo><mn>3</mn><mi>&#x3BC;</mi><mi>A</mi><mo>&gt;</mo><mn>0</mn></math>

ونجد أن قيمة I B أكبر من الصفر ولذلك الترانزستور إما أن يكون في حالة Saturation أو في حالة Active,ولمعرفة الترانزستور في أي من الحالتين نقوم بحساب قيمة V CE,ويكون من خلال المعادلة التالية:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>5</mn><mi>V</mi><mo>-</mo><mo>&#xA0;</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></math>

أصبح لدينا مجهولين I C و V CE ولذلك نقوم بإفتراض أن الترانزستور في حالة Active ولذلك يمكننا حساب I C من خلال العلاقة التالية :

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></math>


I C=120*15.3=1.84 mA

ويمكننا بعد الحصول على I C ان نحصل على V CE بكل سهولة من خلال التالي :

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>5</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mo>&#xA0;</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>.</mo><mn>84</mn><mi>m</mi><mo>-</mo><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mo>&#xA0;</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>.</mo><mn>84</mn><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>3</mn><mo>.</mo><mn>16</mn><mi>V</mi></math>

وبعد الحصول على قيمة V CE نجدها أكبر من 0.2 فولت ولذلك فإن الترانزستور في حالة Active,أما إذا كانت القيمة أقل من 0.2 فولت سوف يكون الترانزستور في حالة Saturation.

وتكون قيمة V 0 تساوي قيمة V CE

V 0=V CE= 3.16v

مثال 2
دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
كيف أعرف حالة الترانزستور؟

لتحويل حالة الترانزستور من Active إلى Saturation لابد من وصول قيمة V CE إلى 0.2 فولت وحتي يمكننا ذلك ينبغي علينا زيادة قيمة المقاومة ونفترض مثلا أننا قمنا بزيادة قيمة المقاومة من 1 كيلو أوم إلى 5 كيلو أوم .
سوف نجد ان قيمة I B كما هي في المثال السابق تساوي 15.3 ميكرو امبير,على افتراض أن الترانزستور في حالة Active ونحصل على قيمة I C من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></math>

I C=120*15.3=1.84 mA

ونحصل على قيمة V CE من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>5</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>5</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>4</mn><mo>.</mo><mn>2</mn><mi>V</mi><mo>&lt;</mo><mo>&#xA0;</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>2</mn></math>

سوف نجد مما سبق أن قيمة V CE أقل من 0.2 فولت ولذلك فإن الترانزستور في حالة Saturation ولذلك قيمة V 0 تساوي قيمة V CE sat تساوي 0.2 فولت.

مثال 3
دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
كيف أعرف حالة الترانزستور؟

مقاومة قيمتها 1 كيلو أوم موصلة بمصدر جهد 12 فولت ,مقاومة أخرى موصلة قيمتها 10 كيلو أوم موصلة بمصدر جهد 5 فولت,وقمنا بتوصيل ترانزستور في هذه الدائرة مع ملاحظة أن المشع Emitter موصل بمقاومة مقدارها 100 أوم ,المطلوب معرفة حالة الترانزستور Mode؟

نحصل على I B من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>5</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>10</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>100</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/></math>

ولكن نجد أن لدينا مجهولين هما I B و I C

ونحصل على قيمة I C بافتراض أن الترانزستور في حالة Active من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></math>
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mn>120</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>B</mi><mo>&#xA0;</mo></mrow></msub><mspace linebreak="newline"/><mn>5</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>10</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>100</mn><mo>&#xB7;</mo><mn>120</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mn>195</mn><mo>.</mo><mn>5</mn><mi>&#x3BC;</mi><mi>A</mi></math>

نجد ان قيمة I B أكبر من الصفر لذلك الترانزستور إما في حالة Active أو في حالة Saturation وهذا يتوقف على قيمة V CE

نحسب قيمة V CE من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>12</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>100</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mn>120</mn><mo>&#xB7;</mo><mn>195</mn><mo>.</mo><mn>5</mn><mo>=</mo><mn>23</mn><mo>.</mo><mn>5</mn><mi>m</mi><mi>A</mi><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>13</mn><mo>.</mo><mn>85</mn><mi>V</mi><mo>&lt;</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>2</mn></math>


نجد أن قيمةV CE أقل من 0.2 فولت ولذلك فإن الترانزستور في حالة Saturation,وبهذا يكون إفتراض أن الترانزستور في حالة Active خطأ وبالتالي قيمة I C غير دقيقة,ولكن كيف يمكن لنا الحصول على قيمة I C نعيد رسم الدائرة كالتالي:

دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
كيف أعرف حالة الترانزستور؟

ويكون الترانزستور هنا كأنه سلك ويمكن الحصول على قيمة I C من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>12</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>C</mi><mi>E</mi><mo>&#xA0;</mo><mfenced><mrow><mi>s</mi><mi>a</mi><mi>t</mi></mrow></mfenced></mrow></msub><mo>-</mo><mn>100</mn><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>&#xA0;</mo><mo>=</mo><mn>10</mn><mo>.</mo><mn>73</mn><mo>&#xA0;</mo><mi>m</mi><mi>A</mi></math>

مع ملاحظة أن قيمةV CE تساوي 0.2 فولت,ونجد أن قيمة V 0 تساوي الجهد حول المقاومة التى تكون قيمتها 100 أوم

V 0 =100*10.73=1.1v

مثال 4
دورة الالكترونيات:حسابات دواائر الترانزستور
كيف أعرف حالة الترانزستور؟

ترانزستور نوعه PNP قيمة B تساوي 100 وقيمة VBE = 0.7v والمشع Emitter موصل بمصدر 12 فولت ,ومصدر 5 فولت موصل بمقاومة قيمتها 100 كيلو أوم وموصل بالقاعدة Bass ,والمجمع Collector موصل بمقاومة قيمتها 1 كيلو اوم.

المطلوب معرفة قيمة V 0وتحديد حالة الترانزستور.

لتحديد حالة الترانزستور نحسب قيمة I B كالتالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>12</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><mn>100</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>-</mo><mn>5</mn><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mn>63</mn><mi>&#x3BC;</mi><mi>A</mi></math>

نجد ان قيمة I B أكبر من الصفر لذلك الترانزستور إما في حالة Active أو في حالة Saturation وهذا يتوقف على قيمة V CE

نحسب قيمة V CEعلى افتراض أن الترانزستور في حالة Active
نحصل على قيمة I C من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mi>&#x3B2;</mi><mo>&#xA0;</mo><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></math>


I C = 100* 63 =6.3 m

ويمكننا الحصول علىV CE من خلال التالي:

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mn>12</mn><mo>&#xA0;</mo><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>E</mi><mi>C</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mi>K</mi><mo>&#xB7;</mo><msub><mi>I</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mspace linebreak="newline"/><msub><mi>V</mi><mrow><mi>E</mi><mi>C</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mi>V</mi><mo>&gt;</mo><mo>&#xA0;</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>2</mn><mi>V</mi></math>

نجد أن قيمة V CE أكبر من 0.2 فولت لذلك الترانزستور في حالة Active.
قيمة V 0 تساوي الجهد حول المقاومة 1 كيلو أوم.

V 0= V1k=1K*6.3=6.3v

دورة الالكترونيات العملية:حسابات دوائر الترانزستور



للذهاب إلى فهرس دروس دورة الالكترونيات العملية للمهندس وليد عيسي من هنا
google-playkhamsatmostaqltradent