1. Conceitos e princípios básicos de triodos
O transistor, como membro -chave da família transistor, desempenha um papel indispensável nos circuitos eletrônicos.Ele contém três partes básicas: base, emissor e colecionador.Aqui, focamos principalmente nos transistores da NPN.As características do núcleo de um transistor NPN podem ser descritas por um circuito equivalente, no qual a conexão entre a base e o emissor é equivalente a um diodo, e a conexão entre o coletor e o emissor pode ser considerada como um resistor ajustável.A resistência desse resistor varia amplamente, de alguns ohms ao infinito (estado do circuito aberto).
Antes de discutir em profundidade, devemos esclarecer a equação característica do transistor NPN: IC = βIB.Nesta equação, o IB representa a corrente da base ao emissor, o IC é a corrente do coletor para o emissor e β é o fator de amplificação do triodo.Esse múltiplo é uma constante determinada com base no processo de produção e seu valor geralmente é entre dezenas e centenas.No entanto, deve -se notar que o triodo alcança esse efeito de amplificação ajustando a resistência equivalente (RCE) entre o coletor e o emissor.Quando o RCE é ajustado a um valor extremamente baixo, mas ainda não consegue atingir IC = βIB, chamamos de estado de "saturação";Por outro lado, quando o RCE é ajustado a um valor extremamente alto, mas ainda não consegue atingir IC = βIB, é chamado de estado de "corte".Idealmente, o transistor deve funcionar na região de amplificação, ou seja, o estado de IC = βIB.
2. Construção e análise do transistor NPN Circuito de descarga de fonte constante de corrente
No projeto de circuito eletrônico, a aplicação de fontes de corrente constante é crucial.Tomando um circuito de descarga convencional do capacitor como exemplo, a corrente de descarga IC = UC/R, onde o UC representa a tensão do capacitor.Como a tensão do capacitor diminui ao longo do tempo, a corrente de descarga tradicional não é constante.No entanto, usando transistores NPN, podemos construir um circuito de descarga de corrente constante.
Nesse projeto de circuito, a corrente de descarga do capacitor é independente de sua tensão.Por exemplo, assumindo que o valor VE do circuito é de 4,3V (calculado como 5V menos 0,7V), podemos descobrir que o IC (a corrente do coletor) é aproximadamente igual ao IE (a corrente do emissor), calculada como veiculada porRe (resistor emissor).Esse processo de cálculo é baseado em uma premissa importante: o triodo deve funcionar na área de amplificação, ou seja, ic = βIB deve ser atendido.Considerando que o valor geral de β está da ordem de 100 vezes, o IE pode ser considerado aproximadamente igual ao IC.
3. Processo de solução do circuito de triodo
Ao projetar e analisar os circuitos do transistor, geralmente seguimos as seguintes etapas: primeiro assumimos que o transistor trabalha na região de amplificação e atendemos às condições de IC = βIB e IC≈ie;Em seguida, deduzir inversamente UCE (a tensão entre o coletor e o emissor) com base nos resultados do cálculo) é razoável para determinar se as suposições anteriores são verdadeiras.Por exemplo, assumindo que a tensão no capacitor seja de 10V, podemos calcular a UCE para ser 5,7V, o que, por sua vez, fornece ao RCE um valor de 5,7k ohms.Isso significa que, ajustando o RCE a 5,7k ohms, o transistor pode manter a corrente de descarga do capacitor a 1MA.Da mesma forma, quando a tensão do capacitor é 8V, a UCE é de 3,7V e o RCE é de 3,7k ohms, para que a corrente de descarga ainda seja mantida em 1MA.
No entanto, quando a tensão do capacitor cair abaixo de um certo limite, como 3V, descobriremos que o resultado calculado da UCE se torna um valor negativo (-1,3V), o que é obviamente irracional.Isso mostra que, mesmo que o RCE caia para 0 ohms, a condição de IC = βIB não pode ser satisfeita.Portanto, quando a tensão do capacitor cair abaixo de 4,3V, o transistor não opera mais na região de amplificação, mas entra na região de saturação.Vale ressaltar que, em aplicações práticas, a resistência entre o coletor e o emissor não pode ser reduzida a 0Ω, portanto o valor mais baixo da UCE geralmente só pode ser reduzido para cerca de 0,2V.Este valor é chamado de queda de tensão de tubo saturada.
4. Aplicação do transistor PNP no circuito de carregamento de fonte de corrente constante
Diferente dos transistores NPN, para implementar um circuito de carregamento de fonte de corrente constante, devemos usar transistores PNP.O princípio de trabalho e a estrutura do transistor PNP são diferentes do NPN, mas desempenha um papel vital na realização do circuito de carregamento da fonte de corrente constante.Em um transistor PNP, a direção do fluxo de corrente é oposta à de um transistor NPN, que fornece maior flexibilidade na criação de diferentes tipos de circuitos eletrônicos.