Напряжение база-эмиттер не соответствует переходной характеристике

[IvanIvan]

Собрал схему (на фото). На входе - гармоника около 10МГц.

Транзисторы 2N2222A, НО ТО ЧТО ОПИШУ ПРОИСХОДИТ ВООБЩЕ НА ВСЕХ ТРАНЗИСТОРАХ КОТОРЫЕ ПРОВЕРЯЛ.

1 Коротко по самой схеме:

Чтобы почти все напряжение сигнала попадало на линейный участок характеристики транзисторов (в открытом полупериоде), в плечах стоят делители R1-R3 (R2-R4), они дают смещение на базе (базах) около 0.6 В и ток коллектора около 1.5 мА, то-есть, рабочие точки в начале линейной характеристики.

3xVT1,2 - это в каждом плече по 3 параллельных транзистора (так увеличивал ток коллектора, но вопрос остается тот же и для 1 транзистора в плече) 2 А.

2 Теперь по сути вопроса.

Для полупериода когда одно (любое) из плеч открыто, измерил амплитуды переменного напряжения относительно земли для: вторичной обмотки тр-ра (на схеме U2), резисторов R1,2, базы (параллельных баз) плеча, резисторов R5,6. U2 равна приблизительно 2 В, на R1 около 1.2 В, на базе (параллельных базах) приблизительно 0.8 В (менял также R1,2, получал даже до 2 В, это важно!) на R5 приблизительно 5.5 В

Значит, амплитуда тока коллектора приблизительно 5.5В/27 Ом=200 мА. Амплитуда тока базы равна приблизительно 1.2 В/100 Ом=12 мА. То есть, при напряжении эмиттер-база, равном, 0.8 В, ток перехода эмиттер-база равен 212 мА.

Дальше.

Для этих же транзисторов из схемы при измерении статической переходной х-ки (одного транзистора) результат такой:

U_be = 675 мВ, I_c = 16.5 мА

U_be = 690 мВ, I_c = 50 мА

Значит, "дифференциальное" сопротивление перехода в открытом режиме в линейной части характеристики равно (690 мВ - 675 мВ)/(50 мА - 16.5 мА) = 0.5 Ом

Из этого следует, что для "открытого" полупериода плеча (пусть даже с одним транзистором) при напряжении база-эмиттер 0.8 В ток эмиттерного перехода равен 0.8 В/0.5 Ом = 1.6 А (В РЕАЛЬНОЙ СХЕМЕ ОН ОКОЛО 200 мА).

Или же, чтобы получить ток эмиттерного перехода 200 мА (или 212 мА), нужно напряжение база-эмиттер, равное 0.2 А * 0.5 Ом = 0.1 В (В РЕАЛЬНОЙ СХЕМЕ ОНО ОКОКЛО 0.8 В, А БЫЛО И 2 В С ДРУГИМИ ЗНАЧЕНИЯМИ R1,2!!)

3 Теперь вопрос:

ГДЕ В ТРАНЗИСТОРЕ ПАДАЮТ ТЕ 0.7 В ИЗ 0.8 ИЗМЕРЕННЫХ, ЕСЛИ НЕ НА ПЕРЕХОДЕ ЭМИТТЕР-БАЗА?

ИЛИ ПОЧЕМУ ЕСЛИ НАПРЯЖЕНИЕ ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДА 0.8 В, ТОК ПЕРЕХОДА ТАК МАЛ?

4 Варианты пояснения, и данные документации

По документации на транзистор емкость его эмиттерного перехода около 30пФ, измерена на частоте 1МГц

Пускай для 3х спаренных транзисторов это 90 пФ

Но на 10 МГц реактивное сопротивление емкости 90 пФ равно 1/(2 * 3.14 * 10 * 10^6 * 90 * 10^-12) ~ 180 Ом

А поскольку оно параллельно эмиттерному переходу с "дифференциальным" сопротивлением 0.5 Ом

То его влияние очень мало.

Далее, по документации транзистор рассчитан усиливать до частот аж 250 МГц.

Плюс по той же документации, напряжение база-эмиттер не должно превышать ЦЕЛЫХ 5 В

(ничего себе разница с рассчитанным 0.1 В для желаемых 200 мА!)

ПОТОМУ ЕЩЕ РАЗ СЕБЕ И ДРУГИМ ВОПРОС:

ГДЕ ПАДАЕТ 0.7 В ИЗ 0.8 В ЕСЛИ НЕ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ

ИЛИ ПОЧЕМУ НА 10 МГц ДЛЯ ТОКА КОЛЛЕКТОРА 200 мА НАДО АЖ 0.8 В А НЕ 0.1 В?

И ПОВТОРЮСЬ: НАПРЯЖЕНИЕ БАЗА-ЭМИТТЕР, НАМНОГО ПРЕВЫШАЮЩЕЕ РАСЧЕТНОЕ ПО СТАТИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

НАБЛЮДАЮ НА БАЗАХ ВСЕХ ВЧ ТРАНЗИСТОРОВ ДЛЯ СЛУЧАЯ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ (10, 15 МГц)

Может я пропускаю что-то простое и очевидное?

TV_RF_ST2N2222A.pdf

Изменено 28 августа, 2022 пользователем IvanIvan
warning about title formatting

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Lexter]

1 час назад, IvanIvan сказал:

Плюс по той же документации, напряжение база-эмиттер не должно превышать ЦЕЛЫХ 5 В

(ничего себе разница с рассчитанным 0.1 В для желаемых 200 мА!)

Может учебник какой сначала почитать, а?

И не надо так кричать. Уберите текст сплошными заглавными.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[vrytsev]

Он читал даташит.

[Реклама]

Hongfa для различных применений в Компэл. Большой выбор в наличии!

Компания HONGFA - это не только крупнейший в мире производитель электромеханических реле, но также производитель конденсаторов, вакуумных прерывателей, трансформаторов и низковольтного коммутационного оборудования. На складе КОМПЭЛ регулярно поддерживаются около 100 самых популярных позиций электромеханических реле. Реле Hongfa могут заместить многие изделия производства недоступных брендов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Armenn]

А если вашу схему в симуляторе запустить, их теория и ваша практика показывают один и тот же результат?

[Реклама]

Тренды и лучшие решения для разработки зарядных станций в России

К 2029 году в России прогнозируется увеличение числа зарядных станций до 40 000. При этом отечественный рынок электротранспорта имеет климатические, потребительские и географические особенности. Для успешной разработки и построения инфраструктуры станций заряда в России идеальным вариантом является использование решений и электронных компонентов китайских производителей – лидеров индустрии электротранспорта и возобновляемой энергетики, которые уже представлены в КОМПЭЛ. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[J_Ohm]

1 час назад, IvanIvan сказал:

Из этого следует, что для "открытого" полупериода плеча (пусть даже с одним транзистором) при напряжении база-эмиттер 0.8 В ток эмиттерного перехода равен 0.8 В/0.5 Ом = 1.6 А (В РЕАЛЬНОЙ СХЕМЕ ОН ОКОЛО 200 мА).

Поделили статическое напряжение на динамическое сопротивление, грубо говоря о грубо сделанном.

2 часа назад, IvanIvan сказал:

Плюс по той же документации, напряжение база-эмиттер не должно превышать ЦЕЛЫХ 5 В

(ничего себе разница с рассчитанным 0.1 В для желаемых 200 мА!)

5 В - это запирающее напряжение.

[Реклама]

Секреты депассивации литиевых батареек FANSO EVE Energy

Самыми лучшими параметрами по энергоемкости, сроку хранения, температурному диапазону и номинальному напряжению обладают батарейки литий-тионилхлоридной электрохимической системы. Но при длительном хранении происходит процесс пассивации. Разберем в чем плюсы и минусы, как можно ее избежать или уменьшить последствия и как проводить депассивацию батареек на примере продукции и рекомендаций компании FANSO EVE Energy. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[vrytsev]

3 часа назад, IvanIvan сказал:

Транзисторы 2N2222A

А зачем выбраны эти транзисторы? И зачем нужно 3 в параллель?

 

[Старичок Транзисторовичок]

5 hours ago, IvanIvan said:

Чтобы почти все напряжение сигнала попадало на линейный участок характеристики транзисторов (в открытом полупериоде), в плечах стоят делители R1-R3 (R2-R4), они дают смещение на базе (базах) около 0.6 В и ток коллектора около 1.5 мА

Все. Дальше можно не читать. Потому как ток коллектора в этой схеме зависит от температуры окружающей среды и рассеиваемой транзистором мощности.

Чем горячее, тем больше ток.

Посему:

1. Рановато самому придумывать схемы.

2. Читать Хоровица и Хилла Искусство схемотехники, том 1. Там же и ответ на вопрос.

[IvanIvan]

В 28.08.2022 в 15:29, J_Ohm сказал:

Поделили статическое напряжение на динамическое сопротивление, грубо говоря о грубо сделанном.

@J_Ohm, Вы ошиблись. 0.8В - это амплитуда переменного напряжения, поступающего с трансформатора. Статическое - это смещение базы делителем, равное 0.6В.

В 28.08.2022 в 16:24, vrytsev сказал:

А зачем выбраны эти транзисторы? И зачем нужно 3 в параллель?

@vrytsev, эти транзисторы проще всего купить. 3 в параллель - разбирался кое с чем другим, не связанным с вопросом, вопрос открыт и для одного транзистора в плече. И этот же вопрос возникает для любых других, которые проверял ранее. Даже в резистивном усилителе на одном транзисторе - везде получается, что на базе слишком большое переменное напряжение для расчетного тока (даже если считать полный ток перехода - ток коллектора плюс ток базы).

[Falconist]

20 минут назад, IvanIvan сказал:

0.8В... 0.6В...

https://forum.cxem.net/index.php?/topic/235272-правила-написания-значений-и-наименований-физических-величин/

[J_Ohm]

1 час назад, IvanIvan сказал:

Вы ошиблись. 0.8В - это амплитуда переменного напряжения, поступающего с трансформатора.

 А до этого с трансформатора шло напряжение 2 В.

 И не в том ошибка, что я назвал напряжение 0,8 В статическим, даром что это амплитуда переменного.

Переменное напряжение, при котором динамическое сопротивление p-n перехода практически неизменно - не более нескольких милливольт или до 10-ти с сильным искажениями. А у вас амплитуда 800 мВ почему-то даже не включает в себя смещение рабочей точки 0,6 В и делится на "динамическое сопротивление" целиком. 

Зачем его, сопротивление это, вообще считали, когда на входе 100 Ом, а схема работает в ключевом режиме с насыщением и отсечкой...  И емкости К-Б себя очень даже проявляют в эффекте Миллера:

IvanIvan.zip 

[IvanIvan]

On 8/29/2022 at 10:39 PM, J_Ohm said:

Зачем его, сопротивление это, вообще считали, когда на входе 100 Ом, а схема работает в ключевом режиме с насыщением и отсечкой..

@J_Ohm, вот для того и считал, чтоб показать что взяв даже минимальное динамическое сопротивление в начале характеристики, и с ним рассчитав ток через переход, он оказывается таким, что загоняет транзистор (и 3 параллельных) в насыщение при 0,8 В, как у вас и выходит по эмулятору. А этого не происходит в реальной схеме. Вывод - на переходе фактически не 0,8 В, вопрос - на каком участке эти 0,8 В остаються, если не на переходе.

Все верно, что х-ка перехода - квадратичная, и его динамическое сопротивление растет пропорционально напряжению. Только на вопрос это ответ не дает.

В эмуляторе у вас, кстати, на входе с генератора идет прямоугольный импульс, в моем случае это гармоника. Но емулятор и для нее покажет насыщение, что я, собственно, и ожидал увидеть на реальной схеме для напряжения базы 0,8 В.

[J_Ohm]

57 минут назад, IvanIvan сказал:

Все верно, что х-ка перехода - квадратичная, и его динамическое сопротивление растет пропорционально напряжению. Только на вопрос это ответ не дает.

Экспоненциальная (R_Дин = 25 мВ / I), если вычесть омическое (обычное) сопротивление полупроводника, что справедливо на малых токах, но к сожалению дает сильно заниженное значение для данного случая.

57 минут назад, IvanIvan сказал:

Вывод - на переходе фактически не 0,8 В, вопрос - на каком участке эти 0,8 В остаються, если не на переходе.

Это статическое значение отсчитывается от нуля. Вам считать нужно от рабочей точки. Если у вас 50 мА при 690 мВ, то грубо при 0,8 В получится должно:

(0.8-0.69)/0,5 Ом+50 мА = 270 мА

Что, согласитесь, ближе к вашим замерам. Эти 690 мВ и есть "потерянные" 0,7 В.

 

Изменено 5 сентября, 2022 пользователем J_Ohm