BJT 바이어스:알아야 할 모든 것

증폭 기능이 있는 전자 회로는 BJT가 바이어싱을 거치면 더 효율적으로 수행할 수 있습니다. 일반적으로 이 프로세스에는 장치를 원하는 상태로 전환하는 단자에 외부 전압을 적용하는 작업이 포함됩니다. 많은 회로 설계에는 일반적으로 올바른 입력 전류 및 전압 레벨을 분배하는 저항기가 있습니다. 다양한 BJT 바이어싱 기술은 특정 특성을 제공하는 반면 다른 기술은 열 폭주를 방지합니다. 실제로 이것은 증폭 애플리케이션에 매우 유용합니다.

이 기사는 BJT 바이어싱 기본 사항 및 회로 구현을 안내합니다. 그럼 살펴보겠습니다!

BJT 바이어스란 무엇입니까?

이 이미지는 바이폴라 접합 트랜지스터를 보여줍니다.

출처:Wikimedia Commons

일반적으로 트랜지스터 바이어싱에는 BJT의 베이스 및 이미 터 단자에 특정 양의 전압을 적용하여 효율성과 성능을 향상시키는 작업이 포함됩니다. 이 경우 프로세스는 트랜지스터가 트랜지스터 회로의 AC 입력 신호를 증폭할 수 있도록 합니다. 따라서 BJT를 바이어스하면 이미터-베이스 접합이 순방향 바이어스 상태로 설정됩니다. 한편, base-collector 교차는 역 바이어스 상태로 구성됩니다. 따라서 활성 영역에서 작동합니다.

BJT 바이어싱은 저항에 의존하여 정확한 전압 레벨을 분배합니다.

출처:Wikimedia Commons

또한 컬렉터 저항은 컬렉터-이미터 전압이 게르마늄 트랜지스터의 경우 0.5V, 실리콘 트랜지스터의 경우 1V를 초과할 수 있는 정격을 가져야 합니다.

베타 BJT

바이폴라 접합 트랜지스터의 전류 흐름 프로세스를 보여주는 이미지.

출처:Wikimedia Commons

베타(β)는 기본 전류와 컬렉터 증폭 레벨 사이의 장치 전체 감도를 나타냅니다. 또한 장치의 이득을 식별할 수 있습니다. 예를 들어, β 값이 해당 값과 일치하면 트랜지스터의 기본 전류는 100만큼 증폭됩니다. 물론 이 인자는 바이폴라 접합 트랜지스터가 순방향 활성 상태에서 동작하는 동안 발생한다.

BJT 바이어스 회로

증폭 목적으로 유용한 BJT 바이어싱 회로의 몇 가지 예를 포함했습니다.

고정 편향

고정 바이어스 회로도.

회로도에서 볼 수 있듯이 베이스 저항(R_B ) V_CC에 연결 및 기본 터미널. 이 경우 R_B 양단의 전압 강하는 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스 상태로 설정되도록 합니다. 다음 공식은 IB의 가치를 결정합니다.

V_CC 둘 다 및 V_BE 고정 바이어스 유형 회로에서 고정 값을 갖습니다. 한편, R_B 일정하게 유지됩니다. 결과적으로 I_B 또한 연속 값을 가지므로 작동 지점이 제한됩니다. 따라서 이 바이어스 유형은 β+1 안정성 계수로 인해 열 안정성이 좋지 않습니다.

이것은 트랜지스터의 β-파라미터의 예측 불가능성으로 인해 발생합니다. 또한 특히 유사한 모델 및 트랜지스터 유형의 경우 크게 다를 수 있습니다. I_C β가 변할 때에도 변경됩니다. 따라서 이 β 종속 바이어스 유형은 트랜지스터 속성 및 온도 수정으로 인해 동작점 변경을 경험할 수 있습니다.

전반적으로 고정 베이스 바이어스 회로는 단순한 디자인으로 최소한의 구성 요소에 의존합니다. 코스에서 RB 값을 조정하여 사용자는 활성 영역의 작동 지점을 변경할 수 있습니다. 또한 베이스-이미터 접합에 저항이 없기 때문에 소스에 부하가 없습니다. 결과적으로 이 회로에는 스위칭 애플리케이션이 있습니다.

다음 방정식은 이 회로의 전압과 전류를 참조합니다.

수집가 대 기본 편향

회로도는 컬렉터-베이스 바이어스 설계를 나타냅니다.

이 컬렉터-베이스 바이어스 설정에서 2개의 저항은 β 값에도 불구하고 트랜지스터의 활성 영역에 DC 바이어스를 공급합니다. DC 바이어스는 콜렉터 전압(V_C ), 우수한 안정성을 보장합니다.

공급 전압 레일(V_CC ), 기본 바이어스 저항(R_B ) 트랜지스터의 컬렉터(C)에 연결합니다. 컬렉터 전류가 증가하면 컬렉터 전압이 감소합니다. 실제로 기본 드라이브가 감소하여 컬렉터 전류가 감소합니다. 이렇게 하면 트랜지스터의 Q-포인트가 고정된 상태로 유지됩니다. 따라서 컬렉터 피드백 바이어싱 기술은 트랜지스터를 둘러싸는 네거티브 피드백을 생성합니다. 이는 RB가 출력에서 ​​직접 입력을 가져와 입력 단자에 분배하기 때문에 발생합니다.

부하 저항 양단의 전압 강하(R_L ) 바이어싱 전압을 생성합니다. 따라서 부하 전류를 높이면 부하 저항에서 상당한 전압 강하가 발생합니다. 한편, 이는 컬렉터 전압을 감소시킨다. 그 후, 베이스 전류(I_B )이 떨어지고 I_C 로 되돌아갑니다. 원래의 가치로.

컬렉터 전류를 떨어뜨리면 역반응이 일어납니다. 이 경우 이 편향 접근 방식은 자기 편향을 나타냅니다. 전반적으로 이 디자인은 많은 증폭기 프로젝트에 탁월한 응용 프로그램을 제공합니다.

아래에서 컬렉터-베이스 바이어스에 대한 회로 방정식을 찾을 수 있습니다.

이미터 저항이 있는 고정 바이어스

이미터 저항 회로도가 있는 고정 바이어스

회로도는 외부 저항(R_E)을 사용하여 트랜지스터의 이미터에 연결된 고정 바이어스 네트워크를 보여줍니다. ). V_BE 인 경우 이미 터 전류가 증가합니다. 온도가 상승해도 일정하게 유지됩니다. 그러나 증가된 이미터 전류(I_E ) 이미터 전압을 부스트합니다(V_E). =나_E R_E ), 기본 저항(R_B)에서 전압 감소로 이어집니다. ).

아래 방정식은 기본 저항 양단의 전압을 결정합니다.

한편, 아래 공식을 통해 기본 전류를 결정할 수 있습니다.

이렇게 하면 베이스 전류가 감소하여 IC가 IB와 일치하므로 컬렉터 전류가 감소합니다. 공식 IC =α IE(α는 1임)는 컬렉터 및 에미터 전류를 정의합니다. 결과적으로 이것은 에미터 전류 온도의 증가에 대응하여 안정적인 작동 지점을 보장합니다. 트랜지스터를 대체 유형으로 교체하면 I_C가 변경될 수 있습니다. 값. 위와 동일한 기술을 사용하면 변경 사항이 무효화되고 지속적인 작동 지점이 유지됩니다. 따라서 이 바이어싱 네트워크는 고정 베이스 바이어스 네트워크에 대해 향상된 지원을 제공합니다.

전반적으로 회로는 다음 방정식을 사용합니다.

전압 분배기 바이어스 또는 전위 분배기

전압 분배기 회로도.

보시다시피 두 개의 외부 저항 R₁ 및 R₂ , 이 회로에 통합하여 전압 분배기를 만듭니다. 이 설정은 R₂ 양단에서 생성된 전압을 허용합니다. 트랜지스터의 이미 터 접합을 순방향 바이어스 상태로 설정합니다. 전체적으로 R₂를 통해 흐르는 전류 필요한 기본 전류보다 10배 높을 것입니다.

일반적으로 이 편향 유형은 V_BE β는 I_C,에 영향을 미치지 않습니다. 이는 차례로 최대 열 안정성을 제공합니다. 온도가 상승하면 IC와 IE가 부스트됩니다. 그 결과 에미터 전압이 높아져 베이스 에미터 전압이 낮아집니다. 그 후, 이것은 베이스 전류의 감소로 이어집니다(I_B ), I_C 되돌리기 초기 상태로.

감소된 증폭기 이득에 관계없이 이 바이어싱 회로는 안정성이 극대화되어 널리 사용됩니다.

회로는 아래 공식에 의존합니다:

이미터 편향

이미터 바이어스 설계를 보여주는 회로도.

위에 표시된 대로 회로는 V_CC로 알려진 두 개의 전원 공급 장치에 의존합니다. 및 V_EE 작동합니다. 이러한 기능은 일치하지만 극성이 반대입니다. V_EE 베이스-이미터 접합을 순방향 바이어스 상태로 설정합니다. 한편, V_CC 역 바이어스 상태에 대한 컬렉터-베이스 교차를 형성합니다.

또한 I_C R_E에 의존할 수 있습니다.>> R_B /β 및 V_EE>> V_BE V_BE보다는 및 β. 그렇게 하면 균형 잡힌 작동 지점이 제공됩니다.

요약

보시다시피 BJT 바이어싱은 트랜지스터가 회로에서 올바르게 작동하여 AC 신호 증폭을 제공하도록 합니다. 트랜지스터의 동작점에 영향을 미치는 저항을 선택함으로써 이를 달성합니다. 또한 컬렉터 접합은 역방향 바이어스 상태로 설정되고 에미터-베이스는 순방향 바이어스 상태로 설정됩니다. 물론 회로 설계는 의도한 애플리케이션과 달성하고자 하는 것에 전적으로 달려 있습니다.

BJT 바이어싱에 대해 궁금한 점이 있으신가요? 저희에게 연락 주시기 바랍니다!