Noções básicas de transistores

Algo está me incomodando há algum tempo. Quando olho para um circuito que envolve algo mais complicado que os componentes RLC (e talvez op-amplificadores), luto para descobrir o que está fazendo, a menos que seja uma configuração que já vi antes.

Por outro lado, sinto-me bastante confiante de que, por mais complexo que seja o circuito de RLC que eu receba, acabarei descobrindo.

Agora, quando estou analisando um circuito RLC, minhas ferramentas são basicamente

• $V = IR$

• $I = C \frac{dv}{dt}$

• $V = L\frac{di}{dt}$

• Combinações paralelas e em série desses componentes (acho que isso não é realmente separado das leis de Kirchoff, mas ...)

• Leis de Kirchoff

Então, o que estou perguntando é quais ferramentas me faltam para analisar circuitos mais complexos? Principalmente, quero saber como analisar circuitos envolvendo BJTs e FETs. Parece que existem tantos modos de operação para os transistores, que é difícil mantê-los retos. Alguém conhece um bom site que apresenta tudo?

obrigado

EDIT Também quero mencionar que, na prática, existem coisas como quando a temperatura muda. Por enquanto, não me importo com isso, concordo com stevenvh que a simulação é necessária, mas quero poder ter os conceitos bem o suficiente para projetar um circuito que possa ser ajustado em uma simulação etc.$V \neq IR$

Os transistores não são difíceis de entender na primeira aproximação, e isso é bom o suficiente para pelo menos entender o que está acontecendo em muitos circuitos.

Pense em um transistor NPN da seguinte maneira: você coloca um pouco de corrente no BE, e isso permite muita corrente no CE. A proporção de muito para pouco é o ganho do transistor, às vezes conhecido como beta e às vezes hFE. Uma pequena ruga é que o caminho BE parece um diodo de silício, então geralmente cai cerca de 500-700mV. O caminho CE pode descer para cerca de 200mV quando permitiria mais corrente do que o circuito externo está fornecendo. Os detalhes continuam, mas você pode fazer muito com a simples visualização de um transistor NPN.

Um PNP é a mesma coisa com as polaridades invertidas. O emissor está na alta tensão, em vez de baixa. A corrente de controle sai da base e não para dentro dela, e a corrente do coletor sai do coletor e não para dentro dela.

Vamos nos ater um pouco aos transistores bipolares e entendê-los primeiro, já que isso parece ser o que você está perguntando mais. Os FETs são igualmente simples de entender à primeira aproximação, mas não quero confundir as coisas neste momento.

Embora o modelo acima seja útil para entender a maioria dos circuitos de transistor, ele sugere várias maneiras de transistores que podem não ser óbvios. A maneira conceitualmente óbvia de usar um NPN é conectar o emissor ao terra e o coletor à fonte positiva com um resistor em série. Agora, uma pequena alteração na corrente base pode causar uma grande alteração na tensão do coletor.

A parte complicada não é entender como o transistor funciona, mas imaginar todas as coisas legais que você pode fazer com um dispositivo que funciona assim. Entrar em tudo isso seria demais para um post aqui. Sugiro que você pense no modelo simples que descrevi acima, procure algumas topologias comuns de circuitos de transistor e pense em como as propriedades simples do transistor são utilizadas para fazer coisas úteis.

As coisas para procurar e analisar especificamente de acordo com o modelo simples são:

• Configuração comum do emissor. Este é o amplificador básico. Uma questão específica é como manter o transistor no meio de sua faixa para usar sua capacidade de amplificação de maneira eficaz. Isso é chamado de "polarização".

• Seguidor de emissor. Ganho não é apenas aumentar a voltagem. Nesse caso, você obtém um pouco menos de tensão, mas maior corrente e menor impedância.

• Agora observe alguns circuitos multi-transistor e tente seguir o que eles estão fazendo, como o transistor é usado com vantagem, mas também quais problemas o projetista teve que enfrentar para executar o transitor de uma maneira que fosse útil.

• Quando você se sentir mais confortável, observe configurações mais incomuns, como a base comum. Não é usado com frequência, mas tem suas vantagens específicas.

O que dificulta o trabalho dos transistores é que você precisa estar ciente de vários parâmetros diferentes que se influenciam, e nenhum deles é linear. Portanto, não é fácil modelar exatamente o comportamento deles, e é por isso que usamos ferramentas de simulação como o SPICE. Você ainda precisa saber o que está fazendo para projetar um circuito, mas o SPICE o ajudará a verificar seu projeto / cálculos, nos quais às vezes é necessário simplificar.
Não sei se os sites serão abrangentes sobre isso. Eu acho que um bom livro lhe dará melhores informações. Talvez outros possam recomendar alguns.

Aprender com a exposição repetida não é uma maneira ruim de aprender as coisas. Você obterá conhecimento prático real e aprenderá quais são os circuitos típicos para resolver problemas típicos.

O problema dos transistores é que eles não são dispositivos lineares; portanto, não haverá equações simples que se apliquem a praticamente todas as condições, como as que você possui para passivos. A abordagem usual é reconhecer que, a qualquer momento, um transistor opera de uma das poucas maneiras características - cortada, ativa, saturada. Dentro de qualquer um desses modos, você pode aplicar algumas aproximações para analisar circuitos de transistor, mas é preciso entender que as aproximações só se mantêm dentro de limites.

Por exemplo, se você primeiro estabelecer que um transistor estará operando em seu modo ativo, poderá desenhar o circuito equivalente CA de pequeno sinal, no qual o transistor é substituído (no modelo mais simples) por um resistor e uma corrente- fonte de corrente dependente. Você pode usar suas equações lineares para obter um bom efeito no circuito equivalente. Por que é chamado o pequeno sinal AC equivalente? Porque se você aplicar um sinal grande o suficiente, você quebrará os limites do modelo; grandes entradas de sinal podem conduzir o transistor para corte ou saturação, invalidando o modelo.

Quanto mais elaborado o modelo, mais precisa é a resposta que você calcula. No entanto, seguindo o NPN comum do emissor comum:

1. Dois resistores na base atuam como um divisor de tensão. Geralmente, eles têm o mesmo valor, tornando a base cerca de metade da tensão de alimentação.

2. O emissor está cerca de 0,6V abaixo da base. Se houver um resistor no emissor, agora você pode calcular a corrente através dele.

3. A corrente do emissor também passa pelo coletor. Se houver um resistor no coletor, agora você pode calcular a tensão através dele.

É isso para a DC.

Para a CA, algumas alterações de milivolts na base podem se tornar vários volts no coletor. Se a corrente do emissor (e / ou o resistor do coletor) for muito grande ou o viés da base for ímpar, você terá saturação ou corte - o que distorce o sinal que você insere. Isso nem sempre é uma coisa ruim (pense: efeitos de distorção da guitarra) .

você pode considerar o transistor nada mais que um dispositivo que o ajude a controlar os parâmetros ou, digamos, o circuito 2 com a ajuda do circuito 1 (apenas uma estimativa aproximada) se o transistor estiver se unindo aos dois circuitos. Por exemplo. como na eletrônica digital, há um pulso de clock e diz que você deseja fazer algo quando o relógio está em um nível específico, semelhante ao transistor, você pode modelar o transistor para que, no ponto de operação, quando a tensão na base atinja em um nível específico, você poderá ligar o dispositivo e assim a corrente fluir no ckt2, ou você pode pensar nisso como um relé ou um interruptor, não apenas esse transistor é um amplificador.

para fins de projeto, lembre-se de que o transistor ajuda a controlar os parâmetros do circuito 2 com a ajuda do ckt 1; portanto, para determinar o ponto de operação, você pode usar qualquer modelo. Não se confunda com os diferentes modelos disponíveis para resolver transistores, esses modelos são apenas para sua conveniência, é mais fácil usar o modelo re, pois facilita a computação, o modelo de parâmetro h (híbrido) é o mais versátil e é considerado o melhor na solução de qualquer transistor, mas o modelo T também é bom. para ter uma idéia básica do que um circuito está fazendo, você pode aproximar usando uma aproximação como Vbe = 0,7 e todas essas aproximações levam a um cálculo fácil.

eu conheço dois livros muito bons sobre o estudo de transistores 1) dispositivos eletrônicos e circuitos, boylestad, um livro muito bom, mas usa muita aproximação e é bom para análises um pouco aproximadas, mas se você deseja modelar o transistor em detalhes como deseja para conhecer os parâmetros exatos e, em seguida, existe um livro melhor 2) circuitos microeletrônicos, sedra smith. isso você pode chamar de bíblia, super livro, mas eu aconselho a ler primeiro o livro 1 e depois passar para 2, caso contrário você não será capaz de aprender muito e se enterrará em matemática complexa.

para aprender a resolver como analisar o estudo de circuitos, o maior número possível de circuitos e, com o passar do tempo, você saberá como pode usar o transistor de várias maneiras diferentes

Para aprender isso, consulte os livros escritos por forest m. mims eles contêm apenas circuitos. e você pode analisá-los.

O FET não é muito diferente do BJT, apenas o FET é usado principalmente para a fabricação de amplificadores devido à sua impedância de entrada muito alta, mas a impedância de saída é quase comparável, também é pequena em tamanho, mas, pelo contrário, o BJT possui alta potência de comutação. se o seu aplicativo precisar fazer algo com a troca de BJT, seria uma ótima opção.

finalmente, eu diria novamente, se você quiser aprender transistor, então estude muito circuito. Você pode analisar a construção do amplificador operacional, pois eles nada mais são do que um amplificador diferencial de 4 estágios e através disso você também pode aprender ..

tenha um bom tempo aprendendo TRANSISTOR !!!