Подключение датчиков пнп

Каждая система управления нуждается в какой-то связи с окружающей средой и условиями физического процесса вокруг нее. Эти устройства чаще всего называются устройствами ввода-вывода. Определение правильного подключения устройства имеет решающее значение для успеха системы как при первоначальном подключении, так и при обслуживании и замене.

С датчиками и некоторыми нагрузками связаны два термина: «PNP» и «NPN». Эта концепция тесно связана с понятиями PN-переходов, которые могут быть определены как Sourcing (выдающие ток) или Sinking (потребляющие ток), и вы должны понимать взаимосвязь между ними, чтобы при необходимости правильно заменять компоненты.

Единственными устройствами, совместимость которых ограничена, являются устройства с диодной или транзисторной схемотехникой. Это означает, что механические кнопки и переключатели с нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми контактами можно использовать с любым типом ввода. Индикаторные лампы и большинство устройств нагрузки можно использовать с выходом любого типа. Это хорошая новость, потому что вам никогда не нужно проверять кнопку, чтобы узнать ее полярность (NPN или PNP) – у нее ее нет. Эти кнопки могут быть установлены на входе между питанием и ПЛК (переключение на стороне питания – более распространено) или они могут быть установлены на выходе между ПЛК и землей (переключение на стороне заземления – реже). Существует два типа трехпроводных датчиков постоянного тока.

PNP и NPN относятся к типам транзисторов, обеспечивающих выходное напряжение. Основное различие между этими двумя транзисторами заключается в направлении протекания тока. В конфигурации датчика PNP провод, обеспечивающий выходной сигнал, будет подавать положительный исходящий ток при подаче питания. Это именно то, что требуется для правильного функционирования потребляющих входных модулей.

Полярность датчика не всегда указана непосредственно на устройстве, но схемы подключения обычно находятся где-то на корпусе. PNP распознается по этикетке, прикрепленной к сигнальному проводу. На ней может быть указано + «напряжение», либо просто +, либо нагрузка, показанная как подключение к линии -. Если датчик обеспечивает сигнал +, то входной модуль должен обеспечить противоположное отрицательное соединение. На приведенных далее схемах показано несколько альтернативных примеров схемы подключения датчика PNP.

Датчик NPN обеспечит прямой путь для получения тока от провода выходного сигнала непосредственно к отрицательной клемме источника питания при подаче питания. На этикетке проводки для схемы NPN показано нагрузочное устройство, подключенное как к источнику питания, так и к датчику. На приведенной ниже диаграмме показана схема подключения NPN.

Одна хитрая концепция, касающаяся датчиков, заключается в том, что может показаться, что эти два датчика просто противоположны друг другу. Кажется, что напряжение просто переключается между включенным и обесточенным. Это не тот случай. Ток будет течь только при подаче питания, и он будет течь только в одном направлении для каждого датчика. Это означает, что вы не можете подключить датчик PNP к входу источника и ожидать простого изменения состояния включения/выключения. Это просто не будет работать вообще.

Когда датчик PNP находится под напряжением, он подает положительное напряжение на входной модуль, но модуль-источник подает такое же положительное напряжение обратно на него, поэтому ток вообще не будет течь. Когда датчик обесточен, транзистор не пропускает ток в любом направлении, поэтому ток вообще не будет течь. Как видите, этот датчик просто никогда не подаст питание на вход. Но хорошая новость заключается в том, что такое подключение не повредит вход, поэтому, если вы совершите эту ошибку, это может привести к неправильной работе машины, но вы не нанесете дополнительный ущерб модулю или датчику.

Практически все нагрузочные устройства можно использовать как с выходами-источниками, так и с выходами-потребителями, поскольку оба модуля позволяют замыкать цепь от + до -. Реже встречаются выходы, ограниченные PNP или NPN, но их можно увидеть на некоторых световых мачтах и других устройствах, поэтому важно понимать взаимосвязь. Рассмотрим большой электромагнитный клапан или реле с диодной защитой. Входные соединения на клапане будут четко обозначены собственной полярностью + и -, что позволит правильно использовать диод. При использовании с типичным выходом, выдающим ток, плюс источника питания будет подключен непосредственно к общей клемме выходного модуля. Затем выходная клемма будет подавать это положительное напряжение на положительную сторону катушки. Отрицательная сторона катушки возвращает ток непосредственно в минус источника питания. Это означает, что нагрузка была подключена в конфигурации «sinking». Если бы нагрузочное устройство было транзисторным, это была бы нагрузка NPN.

Теперь рассмотрим ту же катушку в паре с потребляющим ток выходным модулем. В этом случае модуль вывода подключается общей клеммой напрямую к минусу источника питания . Следовательно, положительное напряжение должно обеспечиваться вентилем. Сторона + клапана подключается непосредственно к плюсу источника питания, а минусовая сторона клапана подключается к выходной клемме. Поскольку нагрузка обеспечивает положительное напряжение, она подключается в конфигурации «источник тока». По сравнению с предыдущим примером, это нагрузочное устройство было бы PNP, если бы оно было основано на транзисторах.

Если вы работаете с датчиками и полевыми устройствами в системе управления, вы гарантированно столкнетесь с этой сложной концепцией PNP и NPN, но с некоторой практикой она превращается в простую концепцию электротехники.

Какие типы датчиков поддерживает Siemens S7-1200?

S7-1200 входПоддержка как типа раковины, так и типа источника, Таким образом, он может быть подключен либо к датчику NPN, либо к датчику PNP.

Датчик NPN подключен к ПЛК

Текущая тенденция: 24 В + —- клемма COM —- I0.0 (ток течет из точки I) —- клемма выхода датчика —- клемма 0 В датчика —- 0 В, как показано на рисунке ниже :

Датчик PNP подключен к ПЛК

Текущая тенденция: 24 В + — датчик 24 В —- выход датчика —- I0.0 (ток течет в точку I) —- COM —- 0 В, как показано на рисунке ниже:

Вывод низкого уровня при включении

При включении выходная линия сигнала подключена к линии 0 В, что эквивалентно выходу низкого уровня: 0 В.

Датчики типа NPN делятся на 3 категории в соответствии с различными методами логики установки.

NPN-NO (нормально открытый тип): нет выхода, когда не подключен; низкий уровень при подключении;

NPN-NC (нормально замкнутый тип): низкий уровень выхода, когда не подключен; нет выхода, когда подключен;

NPN-NC + NO (обычный тип нормально открытый и нормально закрытый): две выходные клеммы (одна открытая и одна закрытая).

Вывод высокого уровня при включении.

При включении выходная линия выходного сигнала подключается к линии питания VCC, что эквивалентно выходу линии питания высокого уровня, 24 В.

Датчики типа PNP делятся на 3 подкатегории в соответствии с различными методами логики установки:

PNP-NO (нормально открытый тип): нет выхода, когда он не подключен; выход высокого уровня при подключении;

PNP-NC (нормально закрытый тип): высокий уровень выхода, когда не подключен; нет выхода, когда подключен;

PNP-NC + NO (обычный тип нормально разомкнутого и нормально замкнутого): две выходные клеммы (одна разомкнутая и одна замкнутая).

Трехпроводная системаБесконтактный переключательЭлектропроводка: красный (коричневый) провод подключается к положительной клемме источника питания; синий провод подключается к клемме 0 В источника питания; желтый (черный) провод является сигнальным, который должен быть подключен к нагрузке. А другой конец нагрузки подключается так: Для типа NPNБесконтактный переключатель, Должен быть подключен к положительной клемме источника питания; для типа PNPБесконтактный переключатель, Он должен быть подключен к клемме 0V источника питания.

Этот метод подключения также является правильным, NPN; PNP можно понимать как текущее направление выходной точки. Или это можно понимать как уровень потенциала. Строго говоря, тип NPN или тип PNP должен быть следующим:

Выбор типа трехпроводного бесконтактного переключателя, подключенного к модулю цифрового ввода ПЛК. Модули цифрового ввода ПЛК обычно можно разделить на две категории: один тип входных клемм общего пользования – это источник питания 0 В, ток течет от входного модуля (японский режим), в это время должен быть выбран бесконтактный переключатель типа NPN; другой тип входных клемм общего пользования Это положительная клемма источника питания, и ток течет во входной модуль, то есть входной колодец (европейский режим). В это время необходимо выбрать бесконтактный переключатель PNP.

Расширенная информация

1. Рабочий проект типа NPN

Бесконтактный переключатель типа NPN используется для положительной общей точки (COM). Внутренний переключатель датчика – это выходная линия сигнала OUT, подключенная к полюсу «-» источника питания GND (0V), что эквивалентно низкому уровню выходного сигнала OUT.

NPN —— NO нормально разомкнутый тип: когда бесконтактный переключатель срабатывает без сигнала, т. Е. Выходная сигнальная линия OUT отключена от источника питания GND (0 В) «-», что эквивалентно пустой клемме выходного сигнала OUT; при срабатывании сигнала Линия вывода сигнала OUT подключена к полюсу «-» источника питания GND (0V), а выход низкого уровня 0V.

NPN —— нормально замкнутый тип NC: когда бесконтактный переключатель срабатывает без сигнала, он выдает такой же низкий уровень 0 В, что и GND, то есть линия вывода сигнала OUT подключена к полюсу GND (0V) питания «-»; при срабатывании сигнала сигнал Выходная линия OUT отключена от источника питания GND (0V) «-», что эквивалентно пустой клемме выхода сигнала OUT.

2. Рабочий проект типа ЧНП

Бесконтактный переключатель типа PNP представляет собой отрицательную общую точку (COM). Внутренний переключатель датчика подключен к сигнальной линии OUT и полюсу “+” источника питания VCC (+ V), что эквивалентно линии питания высокого уровня на выходной клемме сигнала OUT.

PNP —— NO нормально разомкнутый тип: когда бесконтактный переключатель срабатывает без сигнала, то есть выходная сигнальная линия OUT отключена от «+» полюса питания VCC (+ V), что эквивалентно пустой клемме выходного сигнала OUT; при срабатывании сигнала Выходное напряжение имеет то же напряжение, что и полюс «+» источника питания VCC (+ V), то есть линия вывода сигнала OUT подключена к полюсу «+» источника питания VCC (+ V) для вывода высокого уровня.

PNP —— нормально замкнутый тип NC: когда бесконтактный переключатель срабатывает без сигнала, на выходе будет такое же напряжение, что и на полюсе «+» источника питания VCC (+ V), то есть линия выхода сигнала OUT подключена к полюсу «+» источника питания VCC (+ V), и выход высокий Уровень: При срабатывании триггера выходная линия сигнала OUT отключается от «+» полюса источника питания VCC (+ V), что эквивалентно пустому выходу выходного сигнала OUT.

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Полевые побеждают, почему?

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания — батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.

В настоящее время полевые транзисторы находят все более широкое применение в различных радиоустройствах, где уже с успехом заменяют биполярные. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет увеличить частоту несущего сигнала, обеспечивая такие устройства высокой помехоустойчивостью.

Обладая низким сопротивлением в открытом состоянии, находят применение в оконечных каскадах усилителей мощности звуковых частот высокой мощности (Hi-Fi), где опять же с успехом заменяют биполярные транзисторы и даже электронные лампы.

В устройствах большой мощности, например в устройствах плавного пуска двигателей, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) — приборы, сочетающие в себе как биполярные, так и полевые транзисторы, уже успешно вытесняют тиристоры.

Замена датчиков

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Как проверить транзистор мультиметром.

Здравствуйте уважаемые читатели сайта . Сегодня хочу рассказать, как проверить исправность транзистора обычным мультиметром. Хотя для этого существуют специальные пробники, и даже в самом мультиметре имеется гнездо для проверки транзисторов, но, на мой взгляд, все они не совсем практичны. Вот чтобы подобрать пару транзисторов с одинаковым коэффициентом усиления

(h21э ) пробники вещь даже очень нужная. А для определения исправности достаточно будет и обыкновенного мультика.

Мы знаем, что транзистор имеет два p-n перехода

, причем каждый переход можно представить в видедиода (полупроводника). Поэтому можно утверждать, чтотранзистор — это два диода включенных встречно , а точка их соединения будет являться «базой ».

Отсюда получается, что один диод образован выводами, например, базы

иколлектора , а другой диод выводамибазы иэмиттера . Тогда нам будет достаточно проверитьпрямое иобратное сопротивление этих диодов, и если они исправны, значит, и транзистор работоспособен. Все очень просто.

Начнем с транзисторов структуры (проводимость) p-n-p

. На принципиальных схемах структура транзисторов обозначаетсястрелкой эмиттерного перехода . Если стрелка направлена к базе, значит это структураp-n-p , а если от базы, значит это транзистор структурыn-p-n . Смотрите рисунок выше.

Так вот, чтобы открыть p-n-p транзистор, на вывод базы подается отрицательное напряжение

(минус). Мультиметр переводим в режим измерения сопротивлений на предел «2000 », можно в режиме «прозвонка » — не критично.

щупом (черного цвета) садимся на вывод базы, а плюсовым (красного цвета) поочередно касаемся выводов коллектора и эмиттера — так называемыеколлекторный иэмиттерный переходы. Если переходы целы, то ихпрямое сопротивление будет находиться в пределах 500 – 1200 Ом.

Теперь проверяем обратное сопротивление

коллекторного и эмиттерного переходов.Плюсовым щупом садимся на вывод базы, а минусовым касаемся выводов коллектора и эмиттера. На этот раз мультиметр должен показать большое сопротивление на обоих p-n переходах.

В данном случае на индикаторе высветилась «1

», означающая, что для предела измерения «2000 » величина сопротивления велика, и составляет более 2000 Ом. А это говорит о том, что коллекторный и эмиттерный переходы целы, а значит, наш транзистор исправен.

Таким способом можно проверять исправность транзистора и на печатной плате, не выпаивая его из схемы

Конечно, встречаются схемы, где p-n переходы транзистора сильно зашунтированы низкоомными резисторами. Но это редкость. Если при измерении будет видно, что прямое и обратное сопротивление коллекторного или эмиттерного переходов слишком мало, тогда придется выпаять вывод базы.

Исправность транзисторов структуры n-p-n

проверяется так же, только уже к базе подключаетсяплюсовой щуп мультиметра.

Мы рассмотрели, как проверить исправный транзистор. А как понять, что транзистор неисправный

? Здесь тоже все просто. Если прямое и обратное сопротивление одного из p-n переходов бесконечно велико, т.е. на пределе измерения «2000» и выше мультиметр показывает «1», значит, этот переход находится в обрыве, и транзистор однозначно неисправен.

Вторая распространенная неисправность транзистора – это когда прямое и обратное сопротивления одного из p-n переходов равны нулю или около того. Это говорит о том, что переход пробит, и транзистор не годен.

В первую очередь, нужно определить вывод базы

. Плюсовым щупом мультиметра садимся, например, налевый вывод транзистора, а минусовым касаемсясреднего иправого выводов. При этом смотрим, какую величину сопротивления показывает мультиметр.

исредним выводами величина сопротивления составила «1 », а междулевым иправым мультиметр показал816 Ом. На данном этапе это нам ничего не говорит. Идем дальше. Плюсовым щупом садимся насредний вывод, а минусовым касаемсялевого иправого .

Здесь результат измерения получился почти таким же, как и на рисунке выше. Между средним

илевым величина сопротивления составила «1 », а междусредним иправым получилось807 Ом. Тут опять ничего не ясно, поэтому идем дальше.

Теперь садимся плюсовым щупом на правый

вывод, а минусовым касаемсясреднего илевого выводов транзистора.

На рисунке видно, что величина сопротивления между правым-средним

иправым-левым выводами одинаковая и составила бесконечность. То есть получается, что мы нашли и измерили обратное сопротивление обоих p-n переходов транзистора. В принципе, уже можно смело утверждать, что вывод базы найден. Он оказалсяправым . Но нам еще надо определить, где у транзистора коллектор и эмиттер. Для этого измеряем прямое сопротивление переходов. Минусовым щупом садимся на выводбазы , а плюсовым касаемсясреднего илевого выводов.

Величина сопротивления на левой ножке транзистора составила 816 Ом – это эмиттер

, а на средней 807 Ом – этоколлектор .

Величина сопротивления коллекторного перехода всегда будет меньше по отношению к эмиттерному. Т.е. вывод коллектора будет там, где сопротивление p-n перехода меньше, а эмиттера, где сопротивление p-n перехода больше.

Отсюда делаем вывод:

1. Транзистор структуры p-n-p; 2. Вывод базы находится с правой стороны; 3. Вывод коллектора в середине; 4. Вывод эмиттера – слева.

А если у Вас остались вопросы, то можно дополнительно посмотреть мой видеоролик о проверке обычных транзисторов мультиметром.

Ну и напоследок надо сказать, что транзисторы бывают малой, средней мощности и мощные. Так вот, у транзисторов средней мощности и мощных, вывод коллектора напрямую связан с корпусом и находится в середине между базой и эмиттером. Такие транзисторы устанавливаются на специальные радиаторы, предназначенные для отвода тепла от корпуса транзистора.

Зная расположение коллектора, базу и эмиттер определить будет легко. Удачи!

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.

Как работает NPN транзистор

Принципиальная схема NPN-транзистора показана на рисунке ниже. Прямое смещение применяется через соединение эмиттер-база, а обратное смещение применяется через соединение коллектор-база. Напряжение прямого смещения VEB мало по сравнению с напряжением обратного смещения VCB.

Эмиттер NPN-транзистора сильно легирован. Когда прямое смещение прикладывается к эмиттеру, большинство носителей заряда движутся к базе. Это вызывает протекание тока эмиттера IE. Электроны входят в материал P-типа и соединяются с дырками.

База NPN-транзистора слегка легирована. Из-за чего только несколько электронов объединяются, а оставшиеся составляют ток базы IB. Ток базы проникает в область коллектора. Обратный потенциал смещения области коллектора прикладывает высокую силу притяжения к электронам, достигающим коллектора. Таким образом, привлекают или собирают электроны на коллекторе.

Весь ток эмиттера входит в базу. Таким образом, можно сказать, что ток эмиттера является суммой токов коллектора и базы.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков

• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 2639 раз./• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 1500 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 1963 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1509 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2063 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 3090 раз./

Работа транзистора с нагрузкой

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

При работе транзистора в электронных схемах, в цепи его электродов подключают не только источники постоянных смещений, но и источники сигналов, а также элементы нагрузки. На рис. 16 представлена схема включения транзистора с нагрузкой и источником питания.

Для коллекторной цепи справедливо .

Это уравнение определяет положение линии нагрузки.

Простейший случай – работа транзистора в качестве усилителя низкочастотного синусоидального сигнала малой амплитуды. Под термином «малого сигнала» понимают такой сигнал, амплитуда которого настолько мала, что в пределах изменения напряжения сигнала статические характеристики можно считать линейными, а сам транзистор рассматривать как линейный четырехполюсник.

Для работы транзистора в качестве усилителя необходимо обеспечить определенные токи и напряжения на полюсах транзистора, т.е. задать рабочую точку. Рабочая точка определяется смещениями на эмиттерном и коллекторном переходах, которые задаются источниками напряжения ЕК и UБЭО.

Рассмотрим связь входных и выходных характеристик транзистора включенного по схеме с ОЭ (рис. 17).

При усилении слабых сигналов рабочая точка должна находиться в активной области статических характеристик.

Рабочая точка Б′ на выходных характеристиках определяется с помощью входной характеристики.

Принцип работы усилителя заключается в следующем. При воздействии сигнала Uвх напряжение ЕБЭО суммируется с напряжением сигнала и рабочая точка Б перемещается между А и С на входной характеристики транзистора. Когда амплитуда сигнала мала, участок АС можно заменить отрезком прямой. Перемещение рабочей точки Б вызывает изменение тока базы IБ. Поскольку IК ≈ βIБ, то изменением тока IБ приводит к соответствующим изменениям тока коллектора IК. Протекая через RК ток IК создает на нем падение напряжения Uвых, которое является усиленной копией входного сигнала Uвх.

Отметим, что Uвых и Uвх сдвинуты по фазе на 1800.

Важнейшими факторами, определяющими усилительные свойства транзисторов являются:

— возможность эффективного управления выходным током IК за счет входного сигнала (обеспечивается прямым смещением эмиттерного перехода),

— минимальная реакция выходной цепи (обеспечивается обратным смещением коллекторного перехода) (слабая зависимость IК от UКБ, т.к. коллекторный переход смещен обратно).

На выходных характеристиках можно выделить ряд зон, характеризующие режимы работы транзистора. Активная область ограничена областью насыщения (I) и отсечки (II), в которых транзистор теряет усилительные свойства, превышение UКдоп (III) или PКдоп (IV) выводит транзистор из строя, а превышением IКдоп ухудшает усилительные свойства вследствие падения β (V).

⇐ Предыдущая6Следующая ⇒