طـــــــــراحی برای ترانزیستور

[cortex-m3]

با سلام به همه دوستان:
برای یک ترانزیستور به عنوان تقویت کننده (در ناحیه فعال) وقتی میخواهیم مقدار مقاومتهاش رو محاسبه کنیم چه اطلاعاتی رو باید از data-sheet بگیریم؟
و اصلا چجوری خودِ ترانزیستور را انتخاب کنیم؟ معیار چیست؟چه چیزایی تو طراحی معلوم و چه چیزایی مجهوله(البته مقاوتهاش که حتما مجهوله.منظورم Ic, Vce...هست)؟

با تشکــــــر

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

اطلاعات مهم دیتاشیت در این مورد عبارت است از : محدوده ی بتا / حداکثر ولتاژ کلکتور-امیتر / حداکثر جریان کلکتور / محدوده ی فرکانس کاری / توان قابل تحمل

معیار اصلی توان دریافت شده در خروجی هست.البته طراحی تقوبت کننده کار ساده ای نیست.مخصوصا اگه بحث تقویت کننده ی صوتی باشه، چون اون موقع باید THD% خروجی رو هم در نظر داشته باشین که ارجحیت اساسی داره.

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

اگه میشه یه مثال ساده بزنید که همه موارد رو هم لحاظ کنیم.
اینجوری :mrgreen:>>>اول معلومات و مجهولات رو مشخص کنید.
2.انتخاب ترانزیستور
3.انتخاب مقاومت
4.انتخاب خازن

با تشـــکر

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

شما به این صفحه مراجعه بکنین، احتمالا راهنمایی مناسبی بشه براتون:

http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=76591.0

http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=58883.0

البته این مساله ها صرفا تئوری هست.

[TABASOOMTZ]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

شما می خوای بدونی از دیتا شیت چطوری معیار ها بدست می یاد ؟؟
یا
می خوای طراحی کنی می خوای ببینی چه پارامتر هایی لازمه واسه طراحی؟؟
کدومش مشکل داری؟؟

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

با تشکر از دوستان:
من میخوام طراحی یک تقویت کننده ترانزیستوری رو انجا بدم و فقط میدونم Av معلوم هست مثلا میخوام ولتاژ خروجی 10 برابر ورودی بشه.و میدونم مقدار مقاومتها و خازن ها مجهوله! حالا میخوام از اطلاعات دیتاشیت هم استفاده کنم"(برای طراحی عملی) در حالی که تو دانشگاه خبری از اینا نیس فقط تئوریه.
یه سوال دیگه :اینایی که گفتم برای یک سیگنال ac با دامنه کوچک هست تا ترانزیستور ناحیه خطیشو حفظ کنه.حالا اگه دامنه سیگنال بزرگ باشه چی میشه؟{سوال اولی برام مهمتره} :smile:

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

با بزرگ شدن دامنه ی ولتاژ ورودی، تغذیه مدار هم باید بیشتر بشه، برای جلوگیری از اشباع شدن ترانزیستور.

تو طراحی عملی، نمودار خط بار بیشتر اهمیت پیدا میکنه.

میگردم نقشه ی یه مدار تقویت کننده ی 3طبقه رو برات میذارم که خودم طراحی کردم،روی سوال بهره ی طبقات 4 - 16 - 64 بود.بعد اینکه مدار رو عملی بستم، بهره های دریافت شده (اون چیزی که یادمه) 4 - 15.8 - 62 شد. عملکرد مدار هم مستقل از بتا بود.یه عبارتی توی محاسبات با بتا کاری نداشتم.

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

با تشکر:
1. علت اینکه با بزرگ شدن دامنه ی ولتاژ ورودی، تغذیه مدار هم باید بیشتر بشه اینه؟ >>>افزایش ولتاژ DC منبع تغذیه باعث افزایش ولتاژ Vce میشه پس فاصله ترانزیستور از ناحیه اشباع زیاد میشه ولی به همون اندازه به ناحیه قطع نزدیک میشه.حالا چیکار باید بکنیم؟

2.رابطه بین دامنه سیگنال وروردی با ولتاژ DC چیه؟ مثلا ولتاژ پیک تو پیک دامنه سیگنال ورودی 8 ولته.حالا ولتاژ DC رو چند باید بزاریم تا ترانزیستور تو ناحیه فعال باشه؟

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

این فایل همون پروژه با سه طبقه تقویت و بهره های 4 - 16 - 64 که در کل میشه 4096 . نتیجه ی شبیه سازی و تست عملی تا حدود زیادی به هم شبیه بودن.

3Stage_Tr_Amp_AV=4x16x64=4096.rar - 249 KB

با تشکر:
1. علت اینکه با بزرگ شدن دامنه ی ولتاژ ورودی، تغذیه مدار هم باید بیشتر بشه اینه؟ >>>افزایش ولتاژ DC منبع تغذیه باعث افزایش ولتاژ Vce میشه پس فاصله ترانزیستور از ناحیه اشباع زیاد میشه ولی به همون اندازه به ناحیه قطع نزدیک میشه.حالا چیکار باید بکنیم؟

2.رابطه بین دامنه سیگنال وروردی با ولتاژ DC چیه؟ مثلا ولتاژ پیک تو پیک دامنه سیگنال ورودی 8 ولته.حالا ولتاژ DC رو چند باید بزاریم تا ترانزیستور تو ناحیه فعال باشه؟

1-علت اصلی افزایش ولتاژ تغذیه، به اشباع نرفتن ترانزیستور بر اثر بالا بودن ولتاژ ورودی هست.

متوجه این قسمت نشدم:

ولی به همون اندازه به ناحیه قطع نزدیک میشه.

2-ارتباط اصلی ولتاژ تغذیه و ولتاژ ورودی به بهره ی مدار بستگی داره.اگه ولتاژ ورودی 2میلی ولت پیک تو پیک باشه(1میلی ولت پیک) و بهره 10000، این یعنی ولتاژ خروجی مثبت منفی 10 ولت خواهد بود.پس باید تغذیه ی مدار حداقل یا مثبت و منفی 10.5 ولت یا 21 ولت باشه.البته توجه داشته باشین که حداقل ولتاژ رو عرض کردم، و در عمل باید بیشتر از این انتخاب بشه.حالا اینکه چقدر بیشتر، بستگی به دقت طراحی داره.این هم عرض کنم که طراحی تقویت کننده چیزی نیست که تو دانشگاه گفته بشه!! این مدارهایی هم که تا حالا طراحی کردم بر اساس یه سری تجربیات ابتدایی هست و مطلقا تو دانشگاه مطلبی راجع بهش نخوندم.این مدار هم که گذاشتم و عملی هم تست کردمش، صرفا مدار آزمایشگاهی هست و تقریبا کاربردی نداره!

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

با تشکر از شما دوست عزیز :

ا
متوجه این قسمت نشدم:

من این حرفو طبق نمودار Icبر حسب Vce زدم.اینم نمودارش:http://uploadboy.com/xehb77muv7vg.html
(اون خطِ مستقیم رو ببینید متوجه میشد)
در واقع باید المان ها را جوری انتخاب کنیم که نقطه کار وسط این خط باشد.البته حرف شما درست است چون وقتی Vcc رو زیاد کنیم این ناحیه بزرگتر میشه و تو حالت قطع واشباع نمیره.
یک سوال دیگه: مگه نباید بتا ترانزیستور ثابت باشه؟در حالی که تو دیتاشیت به ازای هر VceوIc یه بتایی رو میده.چجوریه؟

---

اضافه شده در تاریخ :
دوست عزیز:
اون طراحیتون رو دیدم :job:.از نظر شماتیکی مشکلی نیس.سه تا طبقه C.E هست.
حالا رو همین طراحیتون بگید 1.از اول اهدافتون چی بوده؟(یعنی فقط بهره مد نظرتون بوده یا Ri.Ro و... هم مد نظرتون بوده؟)
2.چجوری ترانزیستورو انتخاب کردید؟
و...

---

اضافه شده در تاریخ :
دو تا مشکل با فایل پروتئوستون دارم:
1.وقتیplay میکنم فقط ورودیو نشون میده البته با جابجایی توسط خودم. خروجی نهایی هم نشون داده میشه ولی اون وسطیا پیدا نیست.چرا؟(همشونم تو مد ACهستند) در ضمن مثل فایلProteus DSO Printing نشون نمیده(میخوام اینجوری باشه)

2.داخل همین فایلِ Proteus DSO Printing قسمتِ offset کجای نرم افزار هست.نقشش چیه؟در ضمن offset هاش با اون چیزی که داخل فایلِ Proteus DSO Printing است فرق میکنه"+مقدار offset رو نمیتونم رو عدد منفی تنظیم کنم .مشکل کجاست؟

---

اضافه شده در تاریخ :
یه سوال دیگه :biggrin:
1.تو فایل پروتئوستون چرا مقاومتهای R16 و R17 رو گذاشتید؟
2.اصلا چرا دو تا گذاشتید؟ نمیشد معادل دو تا مقاومتو بزارید؟

با تشکــــر فراوان :job:

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

این پروژه ی یه بنده خدایی بود که گیر یه رأس :mrgreen: استاد افتاده بود و خودش هم خیلی وارد نبود.پروژه رو سپردن به من و اینکه اینجا دوتا مقاومت هست واسه اطمینان ایشون و استاد!! بود که دوتا مقاومت سری 1 کیلو، تقسیم ولتاژ درستی رو نتیجه میده!!(یعنی همچین افرادی هم هستن ها!! :-O)

تو این مدار اون قسمت تقسیم مقاومتی رو حذف کنین و ورودی رو مستقیم به خازن C1 بدین و نتیجه رو ببینین.
هدف از این طراحی ارضای حس خ..ر..ی..ت استاد بود!! که طراحی تقویت کننده سه طبقه با بهره های 4 به توان 1 و 2 و 3 که میشه همون 4-16-64 بقیه موارد که میشه امپدانس ورودی و خروجی و... خیلی بیشتر از سطح درک مثلا استاد بود!! همچین استادهایی داشتیم... :angry:

اون آفست برای جابجایی عمودی شکل موج هست و خیلی مهم نیست.شما تعداد خونه ها رو بشمار و ضرب در Volt/Div کن.

بتا ترانزیستور معمولا یه مقدار نامی داره،اما مدار بایاس تعیین کننده ی بتا هست که تو چه محدوده ای از VCE و Ic چه بتایی داریم.

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

الان بهرشو حسب کردم>>>خروجی 1 خونه پیک تو پیکه با volt/Div =1ولت و ورودی هم 1 خونه پیک تو پیکه با volt/Div=2 میلی ولت پس بهره ولتاژ 500 نمیشه؟ :question: و با تئوری خیلی خیلی فرق داره
حالا اگه یه یک طبقه مثال بزنید ممنون میشم.در ضمن اول اهداف رو مشخص کنید و بعد بگید بین تمام ترانزیستورها چجوری باید ترانزیستورمون رو پیدا کنیم؟

با تشکـــــــر

---

اضافه شده در تاریخ :
یه سوال مهم:
اگه هدف ما این باشه بهره ولتاژمون 1000 یا بیشتر باشه آیا میشه توی یه طبقه باطراحیِ مقاومتها این بهره رو بدست آورد؟
اگه نمیشه(که نمیشه !) چه عاملی باعثش میشه؟در واقع چه چیزی تعداد طبقات رو مشخص میکنه؟
حالا خودم جواب میدم ببنید درسته یا نه>>>اگه بخواهیم یه بهره بالا توی یه طبقه داشته باشیم پس دامنه ولتاژ خروجی هم زیاد میشه پس باید ولتاژ تغذیه دی سی مدار رو زیاد کنیم که این باعث افزایش افت ولتاژ روی ترانزیستور(افزایش Vce) میشه و این عامل هم سبب قطع ترانزیستور میشه :biggrin:
درست گفتم؟
حالا یه سوال مهمتر: فرض کنید یه ترانزیستور داریم! چجوری میشه مقدارِ عددی ماکزیمم بهره ولتاژو فهمید؟

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

الان بهرشو حسب کردم>>>خروجی 1 خونه پیک تو پیکه با volt/Div =1ولت و ورودی هم 1 خونه پیک تو پیکه با volt/Div=2 میلی ولت پس بهره ولتاژ 500 نمیشه؟

تو این مدار اون قسمت تقسیم مقاومتی رو حذف کنین و ورودی رو مستقیم به خازن C1 بدین و نتیجه رو ببینین.

به عبارتی نقشه ی پروتئوس رو طبق فایل PDF ببندین.

------------------------------------

انتخاب ترانزیستور توی این مدار برحسب عمومیت اون بود.چون عرض کردم خدمتتون، این یه مدار آزمایشگاهی هست وبعید میدونم کاربرد عملی داشته باشه.
طراحی عملی(یا به عبارتی تجاری!) تا به حال انجام ندادم و اطلاعاتی هم راجع بهش ندارم.(خب بنده ی خدا وقتی همین طراحی روی کاغذ و فوق فوقش آزمایشگاهی تو کلاسهای دانشگاه گفته نمیشه، چه انتظاری از مدار عملی و اصول طراحیش داری؟ که حالا کار بیاد برسه به اساس انتخاب ترانزیستور!!)

-------------------------------------

اگه هدف طراحی تقویت کننده ای با بهره ی هزار باشه،احتمالا بشه با یه طبقه طراحیش کرد.بستگی به ولتاژ ورودی داره که چند میکرو یا میلی ولت هست؟

قبل از اینکه جواب سوال رو بدم، یه سوال از خودتون میپرسم! چرا سعی میکنن تو طراحی ولتاژ کلکتور-امیتر DC ، نصف ولتاژ تغذیه باشه؟ به این سوال درست جواب بدین، دیگه اینقدر روی قطع شدن ترانزیستور پافشاری نمیکنین!

---------------------

ماکزیمم بهره به بایاس ترانزیستور و دامنه ی سیگنال ورودی وابسته هست. ترانزیستوره خب! پ امپ نیست که بهره ی حداکثرش مشخص باشه!

[cortex-m3]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

ماکزیمم بهره به بایاس ترانزیستور و دامنه ی سیگنال ورودی وابسته هست. ترانزیستوره خب! پ امپ نیست که بهره ی حداکثرش مشخص باشه!

مگه میشه که حداکثر بهرش مشخص نباشه؟ :surprised: در این صورت چه نیازی به تقویت کننده چند طبقه هست؟مثلا ما بهره1000000 میخوایم حالا اونو بیایم تو یه طبقه پیاده کنیم.
بازم میگم.اگه یه مثال یه طبقه با فایل پروتئوس بزنید خیلی خوب میشه+ محاسباتی که انجام میدید
در ضمن جواب سوالتونم توی همون مداره که لینکشو گذاشتمه شما اگه مطلبی دارید دریغ نکنید تا منم بفهمم
یه چیز دیگه برای روشن شدن موضوع:یه تقویت کننده ترانزیستوری C.E طراحی کنید فقط ولتاژ تغذیتون قابل تغییر باشه.بعد اونو زیاد کنید طبق حرف من باید از یه ولتاژی به بعد ترانزیستور قطع بشه که یعنی ولتاژکلکتور برابر با ولتاژ تغذیه میشه و با وجود خازن کوپلاژ خروجی صفره
طبق حرف شما اگه تغذیه رو زیاد کنید نباید مشکلی بوجود بیاد
ببینیم چی میشه...
در ضمن خودم هم میخوام انجام بدم ولی هنوز بلد نیستم طراحی کنم :(

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : طـــــــــراحی برای ترانزیستور

توی دیتاشیت،به جای حداکثر بهره ولتاژ، حداکثر توان قابل تحمل ترانزیستور مشخص شده. خب طبیعتا تو تقویت کننده ترانزیستوری، فقط بهره ی ولتاژ مهم نیست،بهره ی جریان هم مهمه.البته من خیلی هم توی طراحی وارد نیستم.اما تا جایی که میدونم، محدود کننده ی اصلی طراحی تقویت کننده، توان قابل تحمل ترانزیستور هست.(بحث فرکانس رو در نظر نگرفتم)

خب من ازتون میخوام که یه طبقه تقویت کننده طراحی کنین با بهره ی ولتاژ 50 حالا شروع کنین به طراحی ببینین تا کجا میتونین برین؟این هم در نظر داشته باشین که طراحی تقویت کننده بر اساس یک سری فرضیات انجام میشه که تجربه، توی انتخاب فرضیات کمک میکنه.به عنوان راهنمایی، شما باید R1-R2(مقاومت های مقسم ولتاژ روی بیس) داشته باشین،تا ولتاژ بیس مشخص بشه و بعد0.7 ازش کم کنین تا ولتاژ امیتر معلوم بشه و بعد تقسیم بر مقاومت امیتر کنین تا جریان امیتر وتقریبا جریان کلکتور مشخص بشه.اگه امیتر خازن بای پس داشته باشه، بهره ی ولتاژ میشه gm×Rc که gm همون جریان کلکتور تقسیم بر VT هست.حالا همین مراحل رو برعکس اگه برین مدارتون طراحی شده.بارها گفتم و باز هم میگم،اما کو گوش شنوا... واسه ی یاد گرفتن همین طراحی ابتدایی و ساده ، بهترین استادها هم نمیتونن برای شما کاری انجام بدن، تا وقتی که شما مداد و کاغذ نگرفته باشین دستتون و خودتون شروع به انجام محاسبات نکرده باشین.

در جواب اون سوال: عزیز دل من! من منظورم یه چیز دیگه بود، شما من رو میفرستی سراغ عکس!
میخواستم خودتون به این موضوع برسین و اشاره بکنین(یا شاید هم میدونین و من نتونستم خوب بیان کنم)
VCE در دونقطه دارای محدودیت هست:
1-اشباع که ولتاژ دوسر کلکتور-امیتر میشه 0.2 ولت
2-قطع که ولتاژ کلکتور امیتر برابر با ولتاژ تغذیه میشه.
خب پس محدوده ی تغییرات ولتاژ کلکتور-امیتر برابر با Vcc-0.2 هست.اگه فرض کنیم Vcc=10.2 ولت باشه، حداکثر محدوده ی تغییرات 10 ولت میشه.قبول؟
پس ماکزیمم نوسان متقارن میشه 10 تقسیم بر 2 . و این یعنی قرار گرفتن ولتاژ بایاس کلکتور-امیتر در محدوده ی نصف ولتاژ تغذیه برای داشتن نوسانات متقارن.

با ورودی سینوسی ثابت،افزایش یا کاهش تغذیه،موجب افزایش یا کاهش بهره میشه.محدود کننده ی اصلی، نوع طراحی هست که نقطه ی کار کجا قرار بگیره.

اثر اصلی افزایش تغذیه به خاطر ثابت بودن طراحی و نقطه ی کار، باید بررسی و نحلیل کنم که موجب قطع میشه یا اشباع؟ که البته فعلا نظرم روی اشباع هست. اما قطعی نیست.باید تحلیلش کنم.