TRANSISTOR BJT IN CLASSE “A”

Agli amici del forum, visto che l’interesse per gli ampli in classe “A” ha destato molto interesse, e l’invito rivolto ai PIU’ del forum non ha sortito l’effetto desiderato, ossia quello di aprire un nuovo T o magari un’apposita area che trattasse dall’origine gli schemi dei transistor fatti lavorare in classe “A”, mi prendo l’onere di fare da primo battitore nell’affrontare un argomento così affascinante, partendo dalle origini, con della teoria, che è sempre necessaria ed alla base di ogni studio che si rispetti.
Rimane inteso che i moderatori potranno apportare tutte le modifiche del caso, spostamenti in aree più consone all’argomento e soprattutto ci si aspetta un loro sostanzioso contributo.
Vista la complessità dell’argomento trattato cercherò di suddividere il tutto in argomenti sempre nello stesso T, con in testa il titolo dell’argomento trattato.
Va da se che ogni integrazione e/o contributo che accresca la nostra conoscenza è graditissimo.
Evidenzio che dai libri di N.E. ho attinto gran parte delle informazioni ritenute ben descritte, dettagliate e ben riassunte.
Intendo partire con una prima e sostanziale precisazione come spartiacque della materia.
-Preciso che quando userò le maiuscole non dovrà intendersi il cosi detto “GRIDO”.
1° Parte- UNO STADIO DI AMPLIFICAZIONE IN CLASSE “A”
La prima e sostanziale differenza tra le classi di amplificazione risiede nel modo di polarizzazione di un transistor.
-Polarizzando la BASE di un transistor in modo da avere sul suo COLLETTORE metà (½ ) della tensione di alimentazione che viene sempre indicata con Vce( volt collettore/emettitore) si suole dire che il transistor lavora in classe “A”
Per completezza si dice che polarizzando la BASE di un transistor in modo da avere sul suo COLLETTORE esattamente la stessa tensione di alimentazione il transistor lavora in classe “B”
Come tutti ben sappiamo un amplificatore può essere considerato qualsiasi dispositivo che usa una piccola quantità di energia per comandarne una quantità più grande, benché il termine attualmente si riferisca quasi esclusivamente ad un amplificatore elettronico. La relazione tra ingresso e uscita dell'amplificatore, usualmente espressa come funzione della frequenza del segnale di ingresso, è detta funzione di trasferimento dell'amplificatore e l'ampiezza della funzione di trasferimento è detta guadagno (Il guadagno dell'amplificatore quindi sarà il rapporto tra il segnale di uscita e il segnale di entrata.)
Esempio: un microfono ci fornisce una tensione di 0,005 volt, questo segnale lo mandiamo all'ingresso di un amplificatore e alla sua uscita misuriamo la tensione di 50 volt, il guadagno ottenuto dall'amplificatore è 50:0,005 = 10.000. Spesso il guadagno è espresso in Decibel.
Nel ns. caso ci avvaliamo dell’amplificatore per prelevare un segnale di bassa frequenza (BF) fornitoci in corrente alternata, (la ns.sorgente) per amplificarlo n. volte ossia avere un guadagno di n. volte.
Come ben noto il segnale di ingresso è formato da semionde negative e semionde positive come rappresentato in figura.

Il vantaggio della configurazione di un transistor in classe “A” è quello che un singolo transistor amplifica il 100% del segnale, nel caso di una sinusoide l'angolo di conduzione è di 360° ossia le semionde negative e positive vengono trattate contemporaneamente dal singolo transistor.
“ Solo a titolo di comparazione e per meglio rendere l’idea la configurazione della classe “B” necessita di due transistor, uno NPN e uno PNP, ed una tensione duale. Questa configurazione amplifica il segnale del 50%..
Applicando sulla base di un transistor NPN un segnale sinusoidale questo amplificherà solamente le semionde positive, mentre il transistor PNP tratterà le semionde negative. I due transistor cominceranno a condurre solo quando il segnale d’ingresso supera i 0,65V per cui l’amplificazione delle semionde + e - avviene in modo ritardato dell’una rispetto all’altra ossia distanziate da una pausa che genera una così detta distorsione d’incrocio” E' proprio in questo fattore che risiede un'elevata distorsione delle configurazione in classe "B".

Nella prossima puntata affronterò la così detta POLARIZZAZIONE DI UN TRANSISTOR in generale per poi vedere come si polarizza un transistor per farlo lavorare in classe "A" con alcuni esempi rispetto alla classe "B" ed "AB", e perchè i transistor fatti lavorare con diverse configurazioni scaldano di + rispetto ad altre in favore di maggiori o minoi potenze erogate, con risultati di distorsione totale finale differenti.
Buona lettura alla prossima puntata

Ottimo
se vuoi posso collaborare con la parte teorica se necessario

interessante disquisizione teorica, proverò a integrare con dei link qua e là..
(e poi gli trovo una sezione consona, T-Progetti->Tutorial potrebbe essere buono )

gigi6c ha scritto:
-Polarizzando la BASE di un transistor in modo da avere sul suo COLLETTORE metà (½ ) della tensione di alimentazione che viene sempre indicata con Vce( volt collettore/emettitore) si suole dire che il transistor lavora in classe “A”

Per completezza si dice che polarizzando la BASE di un transistor in modo da avere sul suo COLLETTORE esattamente la stessa tensione di alimentazione il transistor lavora in classe “B”

Il vantaggio della configurazione di un transistor in classe “A” è quello che un singolo transistor amplifica il 100% del segnale, nel caso di una sinusoide l'angolo di conduzione è di 360° ossia le semionde negative e positive vengono trattate contemporaneamente dal singolo transistor.

delle definizioni date, preferisco quest'ultima

Probabilmente è più facile riferire questa classificazione alla corrente di polarizzione (ovvero la corrente in assenza di segnale modulante) che scorre all'interno del TR :
- in classe A il valore (elevato) di questa corrente gli permette durante il normale funzionamento di non uscire mai dalla sua regione lineare di funzionamento (per entrare in interdizione, piuttosto che in saturazione)
- in classe AB il valore (minimo) di questa corrente gli permette durante la "sua semionda" di funzionare in regione lineare. Durante la semionda da lui non gestita, questa corrente gli garantisce di poter rimanere al confine tra la zona di interdizione e quella lineare, in modo da essere più "pronto" al funzionamento nella sua semionda successiva.
Esistono diverse sotto-classi AB, a seconda di quanto questa corrente di polarizzazione sia intensa
- in classe B questa corrente è nulla, il TR che viene non usato in quella semionda è completamente spento-interdetto, tra le due semionde si genera distorsione di cross-over perchè i TR impiegano tempo (e dinamica di segnale) per uscire dall'interdizione in cui si trovano, ed entrare nella zona lineare, funzionando quindi da amplificatore e non più da interruttore.

http://it.wikipedia.org/wiki/Amplificatore_%28elettronica%29#Classi_di_funzionamento
c'è anche di meglio su internet ma ora non lo trovo


anticipo qualche link che tratta di polarizzione, che mi è stato molto utile per ripassare la materia :
http://it.wikipedia.org/wiki/Polarizzazione_del_transistor_bjt
http://www.elettrone.altervista.org/Untitled-6%20elettronica.htm
http://www.elettrone.altervista.org/DETERMINAZIONE%20DEL%20PUNTO%20DI%20LAVORO.pdf
http://www.elettrone.altervista.org/RETI%20DI%20POLARIZZAZIONE%20DI%20UN%20BJT.pdf
http://www.elettrone.altervista.org/PROGETTO%20DI%20UNA%20RETE%20DI%20AUTOPOLARIZZAZIONE%20PER%20BJT.pdf

Ottima iniziativa. Grazie.

Come mi auspicavo ed immaginavo, sapevo di poter contare sull’aiuto degli amici del forum.
Cem detto in precedenza ben venga l’aiuto di tutti e l’integrazione sugli argomenti.
Avevo però in mente che l’argomento venisse sviluppato per intero sul T possibilmente evitando collegamenti a link che sono utilissimi, ma come se distolgono l’attenzione dalla discussione principale.
Pertanto per onorare il nuovo titolo del T penso che quanto segue possa essere utile seppur ovvio e conosciuto.
“In elettronica, il transistor a giunzione bipolare, anche chiamato con l'acronimo BJT, abbreviazione del termine inglese bipolar junction transistor, è una tipologia di transistor largamente usata nel campo dell'elettronica analogica principalmente come amplificatore ed interruttore
Si tratta di tre strati di materiale semiconduttore drogato, solitamente il silicio, in cui lo strato centrale ha drogaggio opposto agli altri due, in modo da formare una doppia giunzione p-n. Ad ogni strato è associato un terminale: quello centrale prende il nome di base, quelli esterni sono detti collettore ed emettitore. Il principio di funzionamento del BJT si fonda sulla possibilità di controllare la conduttività elettrica del dispositivo, e quindi la corrente elettrica che lo attraversa, mediante l'applicazione di una tensione tra i suoi terminali. Tale dispositivo coinvolge sia i portatori di carica maggioritari che quelli minoritari, e pertanto questo tipo di transistore è detto bipolare.Il bjt può essere usato classicamente in tre configurazioni diverse dette a base comune, a collettore comune o a emettitore comune: questi termini si riferiscono a quale dei tre terminali del bjt è privo di segnale (di solito perché collegato a massa, direttamente o tramite un condensatore di bypass)”
IMMAGINE 1

Così facendo cercheremo di approfondire per intero la materia rendendo su un unico T disponibili la maggior parte delle informazioni.
Ringrazio tutti sin d’ora.

-2° PARTE. POLARIZZAZIONE DI BASE
In un transistor amplificatore la Base viene normalmente polarizzata tramite un partitore resistivo composto da 2 resistenze.
IMMAGINE 2

Come mostrato in figura la resistenza R1 serve per polarizzare la BASE del TR1 e la resistenza R2 per stabilizzare la corrente che scorre in questo partitore.
Per meglio comprendere questo fenomeno ci avvaliamo di alcuni esempi.
Se colleghiamo ai capi della R2 un voltometro rileviamo una tensione inversamente proporzionale al valore ohmico della R1 come conferma questa formula
-volt ai capi di R2 = Vcc:( R1 + R2) x R2
Dove Vcc= tensione che alimenta la R1
R1 ed R2 valore delle resistenze espresse in Kiloohm
Poniamo una alimentazione pari a 12V applicata sul partitore e di porre R2 ad un valore fisso di 3,3Kiloohm e di voler utilizzare per 6 valori diversi per la R1

100 – 82 – 68 – 56 – 47 – 39 Kiloohm
Per ogni diverso valore di R1 che inseriremo in seria alla R2 leggeremo sul voltometro le seguenti tensioni
12: (100+ 3,3) x 3,3= 0,38 v
12: (82+ 3,3) x 3,3= 0,46 v
12: (68+ 3,3) x 3,3= 0,55 v
12: (56+ 3,3) x 3,3= 0,66 v
12: (47+ 3,3) x 3,3= 0,78 v
12: (39+ 3,3) x 3,3= 0,93 v

IMMAGINE 3

Se questo partitore lo applichiamo alla base bi un transistor
IMMAGINE 4

Con i primi tre valori di R1 (100-82-68 kohm) leggeremo una tensione rispettivamente di 0,38-0,46-0,55 Volt mentre con glia altri tre valori di R1 56-47-39 Kilohom leggeremo sempre una tensione fissa di 0,65 Volt.
Ci chiederemo ora come mai accade ciò.
Va detto che la giunzione BASE/EMETTITORE di un transistor si comporta come un diodo al silicio con l’anodo rivolto verso il terminale BASE ed il catodo rivolto verso il treminale EMETTITORE.
IMMAGINE 5

Ben sappiamo che che un diodo al silicio inizia a condurre solo quando ai suoi capi è presente una tensione in grado di superare il suo valore di soglia, che si aggira intorno ai 0,65 Volt: quindi è intuitivo che con tensioni minori questo diodo non riesce a portarsi in conduzione.
Solo quando si supera detta soglia di 0,65V il diodo inizia a condurre assorbendo corrente tramite la resistenza R1.
Per cui indipendentemente dalla corrente che scorre nella resistenza R1, tra il terminale BASE e l’ EMETTITORE è sempre presente una tensione di 0,65 volt.
Per poter sapere quanta corrente occorre far scorrere nella resistenza R2 per riuscire ad ottenere ai suoi capi una tensione di 0,65V possiamo servirci della seguente formula:
mA su R2 = Vbe : R2 in kilohom
Sapenso che la Vbe(significa Volt base Emettitore) è di 0,65V e che la R2 ha un valore di 3,3 Kiloohm in quest’ultima dovremo far scorrere una corrente non inferiore a:
0,65 : 3,3 = 0,196969 mA.
Che potremo arrotondare a 0,197 mA
Ammesso di alimentare il partitore R2-R2 con una tensione di 12V e di voler usare per la resistenza R1 questi 6 valori : 100 – 82 – 68 – 56 – 47 – 39 Kiloohm, nella resistenza R2 scorrerà una corrente che aumenterà viva via che ridurremo il valore homico della R1 come ci conferma la formula:
mA =( Vcc- 0,65) : R1 in Kiloohm
quindi i valori homici che abbiamo prescelto otterremo le seguenti correnti:
(12 – 0,65) : 100 =0,113 mA
(12 – 0,65) : 82 =0,138 mA
(12 – 0,65) : 68 =0,166 mA
(12 – 0,65) : 56 =0,202 mA
(12 – 0,65) : 47 =0,241 mA
(12 – 0,65) : 38 =0,291 mA
Come vedete con le prime tre resistenze (100-82-68 kiloohm) si ottiene una corrente minore di 0,197 mA quindi ai capi della R2 non saranno mai presenti i 0,65V necessari per portare il transistor in conduzione.
Sapendo che il transistor inizia a condurre solo quando in questo partitore resistivo scorre una corrente maggiore di 0.197 mA, utilizzando la formula che riporto di seguito sapremo quanta corrente potremo far giungere sulla Base del transistor
Corrente sulla base = (mA di R1 – mA di R2)
Pertanto con le 6 resistenze prese in esame a vremo a disposizione le seguenti correnti:
con 100 kh =0,113 – 0,197 = -0,084 mA
con 82 kh =0,138 – 0,197 = - 0,059 mA
con 68 kh =0,166 – 0,197 = -0,031 mA
con 56 kh =0,202 – 0,197 = + 0,005 mA
con 47 kh =0,241 – 0,197 = -0,044 mA
con 39 kh =0,291 – 0,197 = -0,094 mA
Poiché con i primi 3 di resistenza si ottengono valori negativi la BASE del transistor non assorbirà nessuna corrente ed in questa condizione si dice che il transistor si trova in interdizione, perche non riesce a condurre.
Solo con gli ultimi 3 valori di resistenza otterremo un numero positivo ed in queste condizioni il transistor inizia a condurre, amplificando i segnali che vengono applicati sulla su BASE.
Sulla scorta di quanto sopra detto,facciamo alcuni esempi:
A) posta una alimentazione di 12V se applichiamo sulla BASE di un transistor con “HFE” (lo troviamo scritto “hfe”) di 55 scorre una corrente di 0,005 mA, sul suo COLLETTORE scorrerà una corrente di 0,27mA ed in tali condizioni sul COLLETTORE rileveremo una tensione di 11,4 V quasi identica alla Vcc di alimentazione.
B) posta una alimentazione di 12V se applichiamo sulla BASE di un transistor con “HFE” (lo troviamo scritto “hfe”) di 55 scorre una corrente di 0,044 mA, sul suo COLLETTORE scorrerà una corrente di 2,42mA ed in tali condizioni sul COLLETTORE rileveremo una tensione di 6,68V quasi ½ della Vcc di alimentazione.
C) posta una alimentazione di 12V se applichiamo sulla BASE di un transistor con “HFE” (lo troviamo scritto “hfe”) di 55 scorre una corrente di 0,094 mA, sul suo COLLETTORE scorrerà una corrente di 0,5,17mA ed in tali condizioni sul COLLETTORE rileveremo una tensione di 0,62 V cioè il minimo valore della tensione di alimentazione.
Nella prossima parte tratterò la CORRENTE DI COLLETTORE, per comprendere come un transistor amplifichi un segnale in corrente.
Alla prossima.

piccola osservazione:

tutti i calcoli che gigi ha riportato sono per una configurazione ben precisa del bjt: EMETTITORE COMUNE SENZA RESISTENZA DEGENERE DI EMETTITORE. E' così infatti che prende il nome il circuitino proposto. Da non confondersi con la versione che sull' emettitore presenta una resistenza (DEGENERE DI EMETTITORE)....ci arriverà dopo gigi

alessi89 ha scritto:piccola osservazione:

tutti i calcoli che gigi ha riportato sono per una configurazione ben precisa del bjt: EMETTITORE COMUNE SENZA RESISTENZA DEGENERE DI EMETTITORE. E' così infatti che prende il nome il circuitino proposto. Da non confondersi con la versione che sull' emettitore presenta una resistenza (DEGENERE DI EMETTITORE)....ci arriverà dopo gigi

Ben detto ING.

Hey proff. la lezione è già finita?

kromweb ha scritto: Hey proff. la lezione è già finita?

Grazie del Prof, ma non lo sono affatto.
Ho insegnato alcuni anni un'unica materia : Teoria e Sperimentazione dell' Economia Monetaria nei Mercati Internazionali: come libero docente presso la facoltà di Economia e Commercio.

Non sto continuando in quanto tutti e 3 i mie piccini hanno febbroni da cavallo.
Scusatemi ritornerò prestissimo.

gigi6c ha scritto:
Non sto continuando in quanto tutti e 3 i mie piccini hanno febbroni da cavallo.
Scusatemi ritornerò prestissimo.

Ci mancherebbe. La famiglia prima di tutto.