транзистор

1. 3.1. Биполяр тpанзистор
3.1.1. Биполяр транзистор
p-n шилжилт бүхий 2 хагас дамжуулагчаас тогтсон элементийг биполяр хос туйлт транзистор гэнэ. Хагас дамжуулагчуудыг хэрхэн хооронд нь холбосноос нь хамааруулан pnp, npn гэсэн 2 төрлийн биполяр транзистор байна. /зураг 3.1/
зураг 3.1.
Транзисторыг коллектор-бааз ба эмиттер-баазын хоорондох 2 диодоос тогтсон дараах схемээр төлөөлүүлэн үзэж болох бөгөөд хэлхээнд дараах байдлаар тэмдэглэнэ. Бааз-эмиттерийн хоорондох диодыг эмиттерийн диод, бааз-коллекторын хоорондох диодыг коллекторын диод гэж цаашид нэрлэе. /зураг 3.2/
зураг 3.2.
npn төрлийн транзистор нь pnp төрлийн транзистороос илүү өргөн ашиглагдах тул npn транзисторыг сонгон авч тайлбарлая. Ерөнхийдээ энэ хоёр транзисторын ажиллах зарчим нь төстэй тул аль нэгнийх нь үйл ажиллагааг мэдсэн тохиолдолд нөгөөг нь бас мэдэх боломжтой.
3.1.2. npn транзистор
NPN транзисторын баазын муж буюу р мужийн валентын бүсд сул нүх, эмиттер болон коллекторын муж буюу n мужийн дамжууллын бүсд чөлөөт электронууд байрлана. /зураг 3.3/
71

2. зураг 3.3.
Хэрэв баазыг тэжээлийн хасах, коллекторыг нэмэх туйлтай холбовол бааз дах нүхнүүд хасах туйл уруу татагдаж, коллекторт байрлах сул электронууд нэмэх туйл уруу татагдана. Энэ нь коллекторын диодын хувьд урвуу холболт тул коллекторын мужид орших электронууд бааз уруу нэвтрэх боломжгүй бөгөөд энэ хоёрын хоорондох потенциал саадны өргөн ихэснэ. /зураг 3.4/
зураг 3.4.
Хэрэв баазыг тэжээлийн нэмэх, эмиттерийг хасах туйлтай холбовол эмиттерт байрлах сул электронууд нэмэх туйл уруу татагдаж баазад нэвтрэн орно. Өөрөөр хэлбэл энэ холболт нь эмиттерийн диодын хувьд шууд оролт тул эмиттерийн дамжууллын бүсд байсан электронууд баазад нэвтрэн орно. Баазын мужид орсон эдгээр электронуудын хувьд коллектор уруу орох болон баазын нүхнүүдэд шилжин байрлах гэсэн 2 боломж байна. Гэхдээ коллекторын диод урвуу холбогдсон байгаа тул эмиттерээс баазад орсон электронууд аль болох бага энергитэй төлөв болох коллектор уруу орох эрмэлзэлтэй байна. Ийнхүү транзистороор гүйдэл гүйнэ. Тэгэхээр npn транзистораар гүйдэл гүйлгэхийн тулд эмиттерийн диодыг шууд, коллекторын диодыг урвуу холбож өгөх хэрэгтэй. Үүний тулд эмиттерт баазтай харьцуулахад хасах, коллекторт баазтай харьцуулахад нэмэх хүчдлийг өгнө. /зураг 3.5/
зураг 3.5.
72

3. Ингэж npn хагас дамжуулагчаар гүйдэл гүйхээс гадна эмиттерээс баазад орсон электроны цөөхөн хэсэг нь баазын нүхнүүдэд шилжиж улмаар баазаар нүхэн дамжуулалт явагдах боломжтой болдог. Ингэснээр баазаар бага хэмжээний гүйдэл гүйнэ. /зураг 3.6/
зураг 3.6.
Гэхдээ эмиттерээс баазад орсон электронуудын ихэнх нь шууд коллекторын мужид ордог бөгөөд цөөн тооны электронууд баазын нүхнүүдэд шилжин байрласнаар баазаар нүхэн дамжуулалт явагдана. Иймээс эмиттерээр гүйх гүйдэл нь бааз болон коллектороор хуваагдаж гүйнэ. /зураг 3.7/ 3.7-р зурагт транзистораар гүйх электроны урсгалын чиглэлийг үзүүлжээ.
зураг 3.7.
Баазаар гүйх гүйдэл маш бага байх буюу эмиттерийн гүйдлийн ихэнх нь коллектороор дамжин гарах тул эмиттерийн гүйдэл, коллекторын гүйдэл нь ойролцоогоор тэнцүү байна. Харин коллекторын гүйдэл, баазын гүйдэл хоёрын хоорондох харьцааг транзисторын гүйдэл өсгөлтийн коэффицент β (β=IC/IB) гэнэ. Энэ нь тухайн транзисторын хувьд тогтмол хэмжигдэхүүн байна. /зураг 3.8/ 3.8-р зурагт транзистораар гүйх гүйдлийн чиглэлийг зурсан байна. Гүйдлийн чиглэлийг эерэг цэнэгтэй бөөмсийн урсгалын чиглэлээр авдаг тул гүйдлийн чиглэлийг электроны урсгалын чиглэлийн эсрэг чигт авна.
зураг 3.8.
Иймээс коллекторийн болон баазын гүйдэл нь хоорондоо дараах хамааралтай.
Ic=β⋅Ib
Ie=(β+1)⋅Ib≈β⋅Ib = IC (β>>1)
73

4. 3.1.3. Транзисторын хэлхээ
Биполяр транзисторыг хэлхээнд дараах гурван байдлаар холбоно. Өөрөөр хэлбэл транзисторын коллекторын диодыг урвуу, эмиттерийн диодыг шууд холбохын тулд транзисторыг хэлхээнд дараах 3 байдлаар холбож болно. /зураг 3.9/
зураг 3.9.
3.1.4. Коллекторын муруй
Коллекторын муруй нь коллекторын гүйдэл, коллектор эмиттер 2-ын хоорондох хүчдлээс хамаарах хамаарлын муруйг хэлнэ. Жишээ болгон ерөнхий эмиттертэй хэлхээний коллекторын муруйг байгуулья. /зураг 3.10/
зураг 3.10.
Транзисторын баазын тэжээлд 1.7v –ийн хүчдэл өгч, баазын эсэргүүцлийг 100kohm байхаар сонгон авья. /зураг 3.11/
зураг 3.11.
Энэ тохиолдолд баазаар ib=(1.7v–0.7v)/100kohm=0.01mA гүйдэл гүйх болно. Учир нь транзисторын эмиттерийн диод нээлттэй байх учраас бааз эмиттерийн хоорондох хүчдэл нь 0.7v буюу эмиттерийн диодны шууд холболтын үед унах хүчдэлтэй тэнцүү байна. Ингэсний дараа коллекторын хүчдлийг өөрчлөх замаар коллекторын гүйдэл болон коллектор-эмиттер 2-ийн хоорондох хүчдлийн хамаарлыг байгуулья. Ингээд баазын гүйдэл тогтмол 0.01mA байх үеийн коллектороор гүйх гүйдэл болон коллектор-эмиттерийн хүчдлийн хамаарлын графикийг байгуулав. /зураг 3.12/
зураг 3.12.
74

5. Үүний дараа баазын тэжээлийн хүчдлийг 2.7v болгон өөрчлөн баазын гүйдлийг ib=(2.7v– 0.7v)/100kohm=0.02mA байх үеийн коллекторын муруйг байгуулья. /зураг 3.13/
зураг 3.13.
Ийм замаар баазын тодорхой нэг гүйдэлд харгалзах коллекторын гүйдэл, коллектор-эмиттерийн хүчдлийн хамаарлын муруйнуудыг коллекторын муруй гэнэ. /зураг 3.14/
зураг 3.14.
3.1.5. Транзисторыг загварчлах
1. Идеал транзистор
Идеал транзисторын эмиттерийн хэсгийг идеал диодоор, коллекторын хэсгийг β⋅Ib гүйдэл үүсгэгчээр орлуулсан дараах загвараар төлөөлүүлж болно. /зураг 3.15/
зураг 3.15.
Идеал транзисторын хувьд дамжууллын болон коллекторын муруй (баазын гүйдэл бааз- эмиттерийн хоорондох хүчдлээс хамаарсан муруй, коллекторын гүйдэл, коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдлээс хамаарсан муруй) нь дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.16/
зураг 3.16.
2. 2-р ойролцооллоор транзисторыг загварчлах нь.
Энд эмиттерийн диодын шууд хүчдлийн босго 0.7v байдгийг тооцсон загвар. Иймээс энэ загварын хувьд дамжууллын болон коллекторын муруй нь дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.17/
75

6. зураг 3.17.
3. 3-р ойролцооллоор транзисторыг загварчлах нь.
Энд транзисторын эмиттерийн диод болон коллектор нь тодорхой эсэргүүцэлтэй байдгийг тооцсон загвар. Иймээс энэ загварын хувьд дамжууллын болон коллекторын муруй нь дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.18/
зураг 3.18.
3.1.6. Транзисторын хэлхээнд анализ хийх
зураг 3.19.
Транзисторын ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хувьд /зураг 3.19/ эмиттер, бааз, коллектороор гүйх гүйдэл (ie, ib, ic) болон транзисторын бааз, эмиттер, коллектор дээрх хүчдэл (Vb, Ve, Vc), коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл (Vce) зэргийг тооцоолон ольё.
Транзисторын эмиттерийн хэлхээний Rb резистор болон Vbb хүчдэл нь эмиттерийн диодыг шууд холбох, Vcc нь коллекторын диодыг урвуу холбох зорилготой.
Транзисторыг 2-р ойролцооллоор загварчилан үзэж дээрх хэлхээнд анализ хийе.
Ve=0
Vbe=0.7v
V=V+V=0+0.7v=0.7v
bebeIb=(Vbb-Vb)/Rb=(Vbb-0.7v)/Rb
Ic=βּIb
I=I+I
ebcVc=Vcc-IcּRc
Vce=Vc-Ve=Vc
Жишээ 3.1. /зураг 3.20/
Ib=(15v–0.7v)/470kohm=30.4μA
Ic=100⋅30.4μA=3.04mA
Ie=3.04mA+30.4μA=3.07mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=15v–3.04mA⋅1kohm=12v
Vce=Vc-Ve=12v
зураг 3.20.
Баазын хүчдлийг 25v хүртэл ихэсгэе. /зураг 3.21/
76

7. Ib=(25v–0.7v)/470kohm=51.7μA
Ic=100⋅51.7μA=5.17mA
Ie=5.17mA+51.7μA=5.22mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=15v–5.17mA⋅1kohm=9.83v
Vce=Vc-Ve=9.83v
зураг 3.21.
Баазын хүчдлийг ихэсгэхэд бүх гүйдлүүд ихсэх боловч коллектор, коллектор-эмиттерийн хүчдэл багасана.
Баазын эсэргүүцлийг 220kohm болгож багасгая. /зураг 3.22/
Ib=(25v–0.7v)/220kohm=110μA
Ic=100⋅110μA=11mA
Ie=11mA+110μA=11.1mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=15v–11mA⋅1kohm=4v
Vce=Vc-Ve=4v
зураг 3.22.
Баазын эсэргүүцлийг багасгавал бүх гүйдлүүд ихсэх боловч коллектор, коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл багасаж байна. Ингэхээр баазын хүчдлийг ихэсгэх эсвэл баазын эсэргүүцлийг багасгахад бүх гүйдлүүд ихсэх боловч коллектор, коллектор-эмиттер 2-ын хоорондох хүчдэл багасна.
Транзисторын гүйдлийн өсгөх коэффицентийг β-г 50 болгон бууруулья. /зураг 3.23/
Ib=(25v–0.7v)/220kohm=110μA
Ic=50⋅110μA=5.52mA
Ie=5.52mA+110μA=5.63mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=15v–5.52mA⋅1kohm=9.48v
Vce=Vc-Ve=9.48v
зураг 3.23.
Эндээс үзвэл B-г багасгавал баазын гүйдэл өөрчлөгдөхгүй боловч бусад гүйдлүүд (коллектор болон эмиттерийн гүйдэл) багасна. Харин коллектор, коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл ихэснэ.
Коллекторын эсэргүүцлийг 2kohm болгон ихэсгэе. /зураг 3.24/
Ib=(25v–0.7v)/220kohm=110μA
Ic=50⋅110μA=5.52mA
Ie=5.52mA+110μA=5.63mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=15v–5.52mA⋅2kohm=3.95v
Vce=Vc-Ve=3.95v
зураг 3.24.
Эндээс үзвэл коллекторын эсэргүүцлийн ихэсгэхэд ганцхан коллектор, коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл багасна.
Коллекторт өгөх хүчдлийг 25v болгон ихэсгэе. /зураг 3.25/
Ib=(25v–0.7v)/220kohm=110μA
Ic=50⋅110μA=5.52mA
Ie=5.52mA+110μA=5.63mA
Ve=0
Vb=0.7v
Vc=25v–5.52mA⋅2kohm=14v
Vce=Vc-Ve=14v
зураг 3.25.
Эндээс үзвэл коллекторын хүчдлийг ихэсгэвэл ганцхан коллектор эмиттерийн хоорондох хүчдэл ихэснэ.
77

8. Ib
Ie
Ic
Vce
↑
↑
↑
↑
↓
Баазын хүчдэл, Vbb
↓
↓
↓
↓
↑
↓
↑
↑
↑
↓
Баазын эсэргүүцэл, Rb
↑
↓
↓
↓
↑
↑
—
—
—
↑
Коллекторын хүчдэл, Vcc
↓
—
—
—
↓
↑
—
—
—
↓
Коллекторын эсэргүүцэл, Rc
↓
—
—
—
↑
↑
—
↑
↑
↓
Гүйдлийн коэффицент, β
↓
—
↓
↓
↑
3.2.1. Транзисторын төлөвүүд
Транзистор дараах гурван төлөвт ажиллана. Үүнд:
ƒ ханалтын төлөв /Ic=Ic(max) Vce=0/
ƒ хэрчилтийн төлөв /Ic=0 Vce=Vce(max/
ƒ ажлын буюу идэвхтэй муж /0<Ic<Ic(max) 0<Vce<Vce(max)/
3.2.2. Ханалтын төлөв
Транзисторын коллекторын гүйдэл тодорхой утганд хүрээд ханадаг. Өөрөөр хэлбэл коллекторын гүйдэл тодорхой утгаас эхлэн тогтвортой болдог. Энэ үед транзисторыг ханалтын төлөвт ажиллаж байна гэх бөгөөд ханалтын төлөвтөө ажиллаж байгаа транзисторыг ханасан транзистор гэнэ. Транзистор ханалтын төлөвтөө орсон байх үед коллектор эмиттерийн хоорондох хүчдэл хамгийн бага утгандаа буюу тэг байна. практикт энэ утга 0.1v-оос бага байна Иймээс транзисторын ханалтын гүйдлийг олохын тулд транзисторын коллектор эмиттерийг шууд холбож өгнө. Ингэснээр Vce=0 болно. Энэ үед коллекторын бүх хүчдэл нь коллекторын эсэргүүцэл дээр унах тул энэ үеийн коллекторын гүйдэл нь хамгийн их утгандаа хүрнэ. Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хувьд ханалтын гүйдэл нь Ic(max)=Vcc/Rc байна. /зураг 3.26/
зураг 3.26.
3.2.3. Хэрчилтийн төлөв
Транзисторын коллекторын гүйдэл хамгийн бага утгандаа орох буюу тэг болох мужийг транзисторын хэрчилтийн төлөв гэнэ. Транзистор хэрчилтийн төлөвт байх үеийн коллектор- эмиттерийн хоорондох хүчдэл хамгийн их утгандаа байх бөгөөд энэ хүчдлийг cutoff буюу хэрчилтийн хүчдэл гэнэ. Иймээс хэрчилтийн хүчдлийн утгыг олохын тулд транзисторыг хэлхээнээс салгана. Ингэхэд хэлхээ нээлттэй болох учраас коллектороор гүйдэл гүйхгүй буюу Ic=0 болно. Коллекторын гүйдэл 0 учир коллекторын эсэргүүцэл унах хүчдэл 0 болох учраас коллектор- эмиттерийн хоорондох хүчдэл хамгийн их утгандаа хүрнэ. Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хувьд хэрчилтийн хүчдэл нь коллекторын тэжээлийн хүчдэлтэй тэнцүү байна. Vce(max)=Vcc /зураг 3.27/ 78

9. зураг 3.27.
3.2.4. Транзисторын ханалтын төлөвийг тогтоох
Транзисторыг 2р ойролцооллоор загварчлаж түүгээр гүйх гүйдэл болон коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдлийг тодорхойльё. /зураг 3.28/
Ib=(10.7v–0.7v)/100kohm=0.1mA
Ic=50⋅0.1mA=5mA
Vce=25v-5mA⋅5kohm=0
зураг 3.28.
Эндээс үзвэл транзистор ханасан төлөвт байна. Учир нь коллектор эмиттерийн хоорондох хүчдэл 0 байна. Иймээс 5mA-ийг коллектороор гүйх хамгийн их гүйдлийн утга гэж үзэж болно.
Үүнээс цааш баазын хүчдлийг 20.7v хүртэл ихэсгэвэл /зураг 3.29/ транзистор ханасан төлөвтөө байх учраас
Ib=(20.7v–0.7v)/100kohm=0.2mA
Ic=25⋅0.2mA=5mA
Vce=25v-5mA⋅5kohm=0
β=Ic/Ib=5mA/0.2mA=25
зураг 3.29.
Эндээс үзвэл транзистор ханасан төлөвт байх үед баазын хүчдлийг ихэсгэвэл транзисторын гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент β буурна. Баазын эсэргүүцлийг 40кohm болгон багасгавал /зураг 3.30/
Ib=(20.7v–0.7v)/40kohm=0.5mA
Ic=5mA
Vce=25v-5mA⋅5kohm=0
β=Ic/Ib=5mA/0.5mA=10
зураг 3.30.
Коллекторын гүйдлийг баазын гүйдэлтэй харьцуулсан харьцаа 10 байхыг Ic:Ib=10:1 транзисторын ханалтын нөхцөл гэнэ. Энэ нөхцөлийг авч үзвэл баазын болон коллекторын тэжээлийн хүчдлүүд тэнцүү байх үед коллекторын эсэргүүцлийг баазын эсэргүүцэлд харьцуулсан харьцаа 1/10 байхыг Rc:Rb=1:10 транзисторын ханалтын нөхцөл гэнэ. Транзистор ханасан төлөвт байх үед коллектор эмиттерийн хоорондох хүчдэл ойролцоогоор тэгтэй тэнцүү байна. Бодит тохиолдолд Vce=0.1v-оос бага байна. /зураг 3.31/
зураг 3.31.
3.2.5. Транзисторын хэрчилтийн төлвийг тогтоох
Баазын хүчдлийг 0 болгочихвол баазын болон коллекторын гүйдэл нь 0 болох бөгөөд коллектороор гүйдэл гүйхгүй учир коллекторын эсэргүүцэл дээрх хүчдэл мөн 0 байна. Иймээс коллектор-эмиттерийн хүчдэл хамгийн их утгандаа хүрэх буюу коллекторын тэжээлийн хүчдэлтэй тэнцүү Vce(max)=Vcc=25v байна. Транзисторын энэ төлөвийг cutoff буюу хэрчилтийн төлөв гэнэ.
79

10. Транзисторын хэрчилтийн төлөвийг олохын тулд баазын хүчдлийг 0 болгох эсвэл баазын эсэргүүцлийг нээлттэй болгож болно. /зураг 3.32/
зураг 3.32.
Тэгэхээр транзисторын хэрчилтийн төлөвийг олох нь амархан. Үүний тулд баазын хүчдлийг 0 болгох хэрэгтэй.
Харин ханалтын төлвийг тогтоох нь арай хэцүү. Учир нь транзистор идэвхтэй төлөвт байна уу, ханалтын төлөвт ажиллаж байна уу гэдгийг мэдэх хэрэгтэй. Үүнийг мэдэхийн тулд эхлээд транзисторыг идэвхтэй төлөвтөө байгаа гэж үзээд тооцоог хийж үзнэ. /зураг 3.33/
Ib=(10v–0.7v)/100kohm=93μA
Ic=50⋅93μA=4.65mA
Vce=20v–4.65mA⋅10kohm=–26.5v
Үнэндээ ийм байх боломжгүй. Учир нь коллектор эмиттерийн хоорондох хүчдэл нь хамгийн багадаа 0 буюу Vce(min)=0 байна. Иймээс транзистор идэвхтэй төлөвт ажиллаагүй байна.
зураг 3.33.
Иймээс транзистор ханасан төлөвт ажиллаж байна гэж үзээд тооцоог хийж үзье.
Ib=(10v–0.7v)/100kohm=93μA
Ic(max)=20v/10k=2mA
β=2mA/93μA=21.5
Ингэхээр транзистор ханасан төлөвт ажиллаж байгаа бөгөөд гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент нь 21.5 байна.
Жишээ 3.2. /зураг 3.34/
зураг 3.34.
Ингээд эхлээд транзисторын баазын гүйдэл болон ханалтын гүйдлийг олъё.
Ib=(15v–0.7v)/47kohm=304μA
Ic(max)=15v/4.7kohm=3.19mA
Харин идэвхтэй төлөвт ажиллах транзисторын гүйдэл нь Ic=200⋅304μA=6.08mA байна. Гэтэл энэ нь ханасан төлөвт байх үеийн гүйдлээс их байгаа тул транзистор ханасан төлөвт ажиллаж байна. Иймээс гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент β=Ic(max)/Ib=10.5 байна.
3.2.6. Tранзисторын ажлын шулуун
3.35-р зурагт үзүүлсэн хэлхээний хувьд транзистор ямар төлөвт ажиллаж байгааг тогтоое.
80

11. Ib=(3.7v-0.7v)/100k=0.03mA
Ic=100ּ0.03mA=3mA
Vce=15v-3mAּ3k=6v
зураг 3.35.
Эндээс үзвэл коллекторын гүйдэл, коллектор-эмиттерийн хүчдэл хоёр хоёул тэгээс их байгаа тул транзистор идэвхтэй төлөвт ажиллаж байна. Одоо транзисторын ажлын шулууныг байгуулж түүн дээр ажлын цэгийг тэмдэглэе.
1. Транзисторын ханалтын төлвийг тогтоое. /Vce=0 Ic=Ic(max)/ Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хувьд ханалтын гүйдэл нь Ic(max)=Vcc/Rc байх тул Ic(max)=15v/3k=5mA
2. Дараагийн алхамд транзисторын хэрчилтийн төлвийг тогтоое. /Ic=0 Vce=Vce(max)/ Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хувьд хэрчилтийн хүчдэл нь Vce(max)=Vcc байх тул Vce(max)=15v
3. Транзисторын коллекторын муруй дээр ханалтын /Ic(max)=5mA Vce=0/ ба хэрчилтийн /Ic=0 Vce(max)=15v/ цэгүүдийг тэмдэглээд эдгээр цэгүүдийг холбосон шулууныг татья. Үүнийг ажлын шулуун гэх бөгөөд транзисторын ажлын цэгүүд энэ шулууны дагуу тодорхойлогдоно.
4. Транзисторын ажлын цэгийг /Ic=3mA Vce=6v/ тэмдэглэе. Ажлын цэг нь ажлын шулуун ба коллекторын муруйны баазын гүйдлийн Ib=0.03mA муруйтай огтлолцсон цэгт давхцсан байна. /зураг 3.36/
зураг 3.36.
Транзисторын ажлын шулууны цэг болгон нь транзисторын коллектор-эмиттерийн хүчдэл, коллекторын гүйдэл, баазын гүйдлийн утгыг тус тус тодорхойлно.
3.2.7. Ханасан транзистор ашигласан switch
S1 switch нээлттэй байх үед транзистор хэрчилтийн төлөвт байх тул коллектороор гүйдэл гүйхгүй. Иймээс гаралтын хүчдэл нь хэрчилтийн хүчдэлтэй тэнцүү Vout=Vce(max)=15v байна. /зураг 3.37/
зураг 3.37.
Харин S1 switch хаалттай байх үед транзистор ханалтын төлөвт байх тул гаралтын хүчдэл нь Vout=Vce(min)=0 байна. /зураг 3.38/
81

12. зураг 3.38.
3.2.8. Ханасан транзистор ашигласан LED жолоодогч
S switch нээлттэй байх үе транзистор хэрчилтийн төлөвт тул коллектороор гүйдэл гүйхгүй. Өөрөөр хэлбэл энэ үед LED гэрэлтэхгүй. Харин S switch хаалттай байх үед транзистор ханалтын төлөвт байх тул LED шууд холбогдсон байгаа тул гэрэлтэнэ. /зураг 3.39/
Ib=(5v–0.7v)/3.3kohm=1.3mA
Ic=(15v–2v)/1kohm=13mA
β=13mA/1.3mA=10
зураг 3.39.
3.3. Транзисторын хэлхээнүүд
3.3.1. Транзисторын эмиттерийн эсэргүүцэлтэй хэлхээ
Транзисторын эмиттерийн хэлхээнд эмиттерийн эсэргүүцлийг нэмж холбосон дараах хэлхээг эмиттерийн эсэргүүцэлтэй хэлхээ гэнэ. /зураг 3.40/ Энэ хэлхээнд транзисторыг 2-р ойролцооллоор загварчилан тооцоог хэрхэн хийхийг үзье.
Vb=Vbb
Ve=Vb-0.7v=V-0.7v
bbIe=Ve/Re=(Vbb-0.7v)/Re
Ic≈Ie
Ib=Ic/β
Vc=Vcc-IcּRc
Vce=Vc-Ve
Vce(max)=Vcc-Ve
Ic(max)=Vce(max)/Rc
зураг 3.40.
Жишээ 3.3. /зураг 3.41/
82

13. Vb=5v
Ve=5v-0.7v=4.3v
Ie=4.3v/2.2k=1.95mA
Ic≈1.95mA
Ib=1.95mA/100=19.5μA
Vc=15v-1.95mAּ1kohm=13.1v
Vce=13.1v-4.3v=8.8v
идэвхтэй төлөв
Vce(max)=15v-4.3v=10.7v
Ic(max)=10.7v/1k=10.7mA
зураг 3.41.
3.3.2. Хүчдэл хуваагч бүхий транзисторын хэлхээ
Транзисторын эмиттерийн эсэргүүцэлтэй хэлхээний хэлбэрийг бага зэрэг өөрчилье. /зураг 3.42/
зураг 3.42.
Баазын хүчдлийг R1, R2 хүчдэл хуваагчийн тусламжтайгаар дурын утгатай байхаар өөрчилж болно. /зураг 3.43/
зураг 3.43.
Иймээс баазын хүчдлийг R1, R2 хүчдэл хуваагчийн тусламжтайгаар өөрчилж болох учир баазын хүчдлийг коллекторын хүчдэлтэй адилхан байхаар сонгож авья. Практикт хэлхээ нь нэг тэжээлийн үүсгүүртэй байх нь хялбар байдаг учраас энэхүү хүчдэл хуваагчийг ашигласан гэж ойлгож болно. /зураг 3.44/
зураг 3.44.
Сүүлийн хэлхээг хүчдэл хуваагч ашигласан эмиттерийн хэлхээ гэх бөгөөд энэ нь транзисторын эмиттерийн хэлхээний практикт өргөн ашиглагддаг хувилбар юм. Ингээд хүчдэл хуваагч ашигласан эмиттерийн хэлхээнд тооцоог хэрхэн хийхийг үзье. /зураг 3.45/ Транзисторыг 2-р ойролцооллоор загварчилан тооцоог хийе.
83

14. cc212bVRRRV⋅ + =
Ve=Vb-0.7v
Ie=Ve/Re
Ic≈Ie
Ib=Ic/β
Vc=V
cV
c-IcּRc
ce=Vc-Ve
Vc
eceI(max)=Vc-V
c(max)=Vce(max)/Rc
зураг 3.45.
Жишээ 3.4. /зураг 3.46/ v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=10v-1.1mAּ3.6k=6.04v
Vce=6.04v-1.1v=4.94v
идэвхтэй төлөв
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.46.
Дээрх хэлхээний ажлын шулууныг байгуулж, түүн дээр ажлын цэгийг тэмдэглэе. /зураг 3.47/
Ic≈1.1mA
Vce=6.04v–1.1v=4.94v
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.47.
Хэрэв транзисторыг 3-р ойролцооллоор загварчилвал транзисторын ажлын шулуун болон ажлын цэг нь дараах байдлаар шилжинэ. /зураг 3.48/
зураг 3.48.
Одоо транзисторын тэжээлийн хүчдлийг 11v болгон ихэсгэе. Энэ үед транзисторын ажлын цэг болон шулуун хэрхэн өөрчлөгдөхийг үзье. /зураг 3.49/
84

15. v98.1v11k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.98v-0.7v=1.28v
Ie=1.28v/1k=1.28mA
Ic≈1.28mA
Vc=11v-1.28mAּ3.6k=6.39v
Vce=6.39v-1.28v=5.11v
Vce(max)=11v-1.28v=9.72v
Ic(max)=9.72v/3.6k=2.7mA
зураг 3.49.
Транзисторын R1-ийн эсэргүүцлийг 11k болгон ихэсгэе. /зураг 3.50/ v67.1v10k2.2k11k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.67v-0.7v=0.97v
Ie=0.97v/1k=0.97mA
Ic≈0.97mA
Vc=10v-0.97mAּ3.6k=6.51v
Vce=6.51v-0.97v=5.54v
Vce(max)=10v-0.97v=9.03v
Ic(max)=9.03v/3.6k=2.51mA
зураг 3.50.
Транзисторын R2-ийн эсэргүүцлийг 2.4k болгон ихэсгэе. /зураг 3.51/ v94.1v10k4.2k10k4.2Vb=⋅ + =
Ve=1.94v-0.7v=1.24v
Ie=1.24v/1k=1.24mA
Ic≈1.24mA
Vc=10v-1.24mAּ3.6k=5.54v
Vce=5.54v-1.24v=4.3v
Vce(max)=10v-1.24v=8.76v
Ic(max)=8.76v/3.6k=2.43mA
зураг 3.51.
Транзисторын эмиттерийн эсэргүүцлийг 1.1k болгон ихэсгэе. /зураг 3.52/ v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1.1k=1mA
Ic≈1mA
Vc=10v-1mAּ3.6k=6.4v
Vce=6.4v-1.1v=5.3v
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.52.
Транзисторын коллекторын эсэргүүцлийг 3.9k болгон ихэсгэе. /зураг 3.53/
85

16. v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=10v-1.1mAּ3.9k=5.71v
Vce=5.71v-1.1v=4.61v
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/3.9k=2.28mA
зураг 3.53.
Транзисторын коллекторын эсэргүүцлийг 0 болгон өөрчилье. /зураг 3.54/ v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=10v-1.1mAּ0k=10v
Vce=10v-1.1v=8.9v
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/0Æ∞
зураг 3.54.
3.3.3. pnp транзисторын хэлхээ
Одоо pnp транзисторын хэлхээг үзье. /зураг 3.55/ v8.1v10k2.2k10k2.2Vb−=−⋅ + =
Ve=-1.8v+0.7v=-1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=-10v+1.1mAּ3.6k=6.04v
Vce=-6.04v-(-1.1v)=-4.94v
Vc(max)=-10v-(-1.1v)=-8.9v
eIc(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.55.
pnp транзисторын хэлхээг дараах хэлхээгээр солих замаар тэжээлийн хүчдлийн туйлыг өөрчилж болно. /зураг 3.56/
зураг 3.56.
3.3.4. Транзисторын хэлхээний хөгжил
1. Транзисторын баазын хэлхээ /зураг 3.57/
86

17. Ib=(15v-0.7v)/1M=14.3μA
Ic=100⋅14.3μA=1.43mA
Vce=10v–(4.7kohm⋅1.43)=3.3v
зураг 3.57.
2. Транзисторын эмиттерийн эсэргүүцэлтэй хэлхээ /зураг 3.58/
зураг 3.58.
3. Транзисторын коллекторын гэдрэг холболттой хэлхээ /зураг 3.59/
зураг 3.59.
4. Хүчдэл хуваагчтай транзисторын хэлхээ /зураг 3.60/
зураг 3.60.
3.4. Биполяр транзистор ашигласан өсгөгч
3.4.1. Coupling конденсатор
Генераторын резистор, ачааны резисторын хооронд конденсатортай дараах хэлхээг авч үзье. /зураг 3.61/ Конденсаторын багтаамжийн эсэргүүцэл нь конденсаторын багтаамж болон генератораас гарах гүйдлийн давтамжаас урвуу хамаарна. Xc=1/(2π⋅f⋅C)
зураг 3.61.
Иймээс давтамжийг ихэсгэвэл багтаамжийн эсэргүүцэл багасна. fÆ ∞, XcÆ 0.
Харин давтамжийг багасгавал багтаамжийн эсэргүүцэл ихэснэ. fÆ 0, XcÆ ∞.
Эндээс конденсаторыг өндөр давтамжийн гүйдлийн хувьд хаалттай switch, нам давтамжийн гүйдлийн хувьд нээлттэй switch 87

18. гэж үзэж болно.
зураг 3.62.
Одоо конденсатороор гүйх гүйдэл, давтамжийн хамаарлыг судлаж үзье. Критик давтамжаас 10 дахин их давтамжтай гүйдлийн үед гаралтын хүчдэл ойролцоогоор максимум утгандаа хүрнэ. /зураг 3.62/
Жишээлбэл дээрх жишээнд критик давтамж:
fc=1/(2π⋅R⋅C)=1/(2π⋅5kohm⋅100μF)=0.318Hz (R=Rg+RL)
Иймээс 3.18Hz давтамжтай гүйдлийн хувьд гаралтын хүчдэл ойролцоогоор максимум утгандаа хүрэх буюу ≈0.999mv болно. Харин критик давтамжтай адилхан давтамжтай гүйдлийн хувьд хүчдэл максимум утгынхаа 0.707-той тэнцүү байна. Үүнээс цааш давтамжийг багасгаж тэг болгоход гаралтын хүчдэл тэг болно. /зураг 3.63/ Эндээс конденсатор нь тогтмол гүйдлийн хувьд (давтамж нь тэг) нээлттэй switch-тэй, өндөр давтамжийн гүйдлийн хувьд (критик давтамжаас ойролцоогоор 10 дахин их давтамжтай) хаалттай switch-тэй адилхан байна.
зураг 3.63.
3.4.2. Транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд анализ хийх
Биполяр транзистор ашигласан өсгөгчийн хэлхээнд хэрхэн анализ хийхийг үзье. /зураг 3.64/
Хэлхээнд суперпозицийн зарчимыг ашиглан дараах 2 шаттайгаар анализ хийнэ.
1. Хувьсах гүйдлийн генераторыг байхгүй гэж үзээд зөвхөн тогтмол гүйдлийн хувьд анализ хийх.
2. Тогтмол гүйдэл үүсгэгчийг байхгүй гэж үзэж хувьсах гүйдлийн хувьд анализ хийх.
зураг 3.64.
1. Эхлээд өсгөгчийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. Энэ үед хувьсах гүйдлийн генераторыг шууд хэлхээгээр, конденсаторыг нээлттэй switch-ээр төлөөлүүлэн үзнэ. Ингэсэн тохиолдолд өсгөгчийн хэлхээг дараах хэлбэртэйгээр зурж болно. /зураг 3.65/ Энэ нь хүчдэл хуваагч ашигласан эмиттерийн хэлхээ байна. Эндээс үзвэл өсгөгчийн тогтмол хүчдлийн эквивалент хэлхээ нь зөвхөн транзисторын хэвийн ажиллагааг хангах л зорилготой байна. Өөрөөр хэлбэл транзисторын эмиттерийн диодыг шууд, коллекторын диодыг урвуу холбож өгөх зорилготой байна.
88

19. зураг 3.65.
2. Одоо өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. Энэ үед тогтмол гүйдлийн үүсгүүрийг шууд хэлхээгээр, конденсаторыг хаалттай switch-ээр төлөөлүүлэн үзнэ. Ингэсэн тохиолдолд өсгөгчийн хэлхээг дараах хэлбэртэйгээр зурж болно. /зураг 3.66/
зураг 3.66.
Ингээд бага зэргийн хувиргалтыг хийн хэлхээг хялбар хэлбэрт оруулья. /зураг 3.67/
зураг 3.67.
3.4.3. Модель Т
Транзисторын эмиттерийн диодыг шууд холболтын үеийн эмиттерийн диодны эсэргүүцэл r’e-ээр, коллекторын хэсгийг Ic=βּIb гүйдэл үүсгэгчээр төлөөлүүлэн үзсэн загварыг Модель Т загвар гэнэ. /зураг 3.68/ ' eegerRVI+ = ' eegecrRVII+ =≈ ' eecgccoutrRRVRIV+ ⋅ =⋅= ec'eecgoutRRrRRVVk≈ + ==
зураг 3.68.
3.4.4. Модель II
Баазын гүйдэл эмиттерийн гүйдлээс β дахин бага гэдгээс баазын эсэргүүцлийг эмиттерийн эсэргүүцлээс β дахин их Rb= βּ(Re+r’e) гэж үздэг дараах загварыг Модель II загвар гэнэ. /зураг 3.69/
89

20. ()' eegbrRVI+⋅β= ' eegbcrRVII+ =⋅β= ' eecgccoutrRRVRIV+ ⋅ =⋅= ec'eecgoutRRrRRVVk≈ + ==
зураг 3.69.
3.4.5. Генераторын оролтын эсэргүүцэл болон ачааны эсэргүүцлийг тооцсон тохиолдолд транзисторын өсгөгчид анализ хийх
Транзисторын өсгөгчийн өсгөлтийн коэффицентэд генераторын оролтын эсэргүүцэл болон ачааны эсэргүүцэл хэрхэн нөлөөлөхийг үзье. /зураг 3.70/
зураг 3.70.
1. Тогтмол хүчдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.71/ Тогтмол хүчдлийн эквивалент хэлхээнд генераторын оролтын эсэргүүцэл болон ачааны эсэргүүцэл нөлөө үзүүлдэггүй байна.
зураг 3.71.
2. Хувьсах хүчдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.72/
зураг 3.72.
90

21. Хувьсах гүйдлийн эквивалентын хэлхээнд коллекторын эсэргүүцэл болон баазын хүчдэл багассан байна. /зураг 3.73/ Ингээд энэ хэлхээнд Модель Т ба Модель II загваруудыг ашиглан анализ хийж үзье.
зураг 3.73.
Модель Т загвар: /зураг 3.74/
' eeberRVI+ = ' eebecrRVII+ =≈ ()() ' eeLcbLccoutrRRRVRRIV+ ⋅ =⋅=
зураг 3.74.
Модель II загвар: /зураг 3.75/
() ()gg'ee21' ee21bVRrR||R||RrR||R||RV⋅ ++β+β= ()' eebbrRVI+⋅β= ' eebbcrRVII+ =⋅β= ()() ' eeLcbLccoutrRRRVRRIV+ ⋅ =⋅=
зураг 3.75.
Жишээ 3.5. /зураг 3.76/
зураг 3.76.
1. Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг (dc хэлхээг) авч үзье. /зураг 3.77/
91

22. зураг 3.77.
dc хэлхээний хувьд анализ хийж ажлын шулууныг байгуулан, транзисторын төлвийг тогтоое. /зураг 3.78/ v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=10v-1.1mAּ3.6k=6.04v
Vce=6.04v-1.1v=4.94v
идэвхтэй төлөв
Vce(max)=10v-1.1v=8.9v
Ic(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.78.
2. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг (аc хэлхээг) авч үзье. /зураг 3.79/
зураг 3.79.
Ингээд ас хэлхээнд бага зэргийн хувиргалтыг хийн Модель Т, Модель II загваруудыг ашиглан тооцоо хийж өсгөлтийн коэффицентийг тогтоое. /зураг 3.80/
зураг 3.80.
Модель Т загвар: /зураг 3.81/
A73.0ohm7.22k1mv75.0Ieμ= + =
A73.0IIecμ=≈
mv94.1kohm65.2A73.0Vout=⋅μ= 59.2mv75.0mv94.1k==
зураг 3.81.
92

23. Модель II загвар: /зураг 3.82/
() () mv75.0mv1k6.0k77.1k77.1mv1600ohm7.22k1100k8.1ohm7.22k1100k8.1Vb=⋅ + = =⋅ ++ + = ()A0073.0ohm7.22k1100mv75.0Ibμ= +⋅ =
A73.0A0073.0100Icμ=μ⋅=
mv94.1kohm65.2A73.0Vout=⋅μ= 59.2mv75.0mv94.1k==
зураг 3.82.
3.4.6. Эмиттерийн конденсатортай хэлхээнд анализ хийх /1-р тохиолдолд/
Хэрэв эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлсэн тохиолдолд өсгөлтийн коэффицент хэрхэн өөрчлөгдөхийг үзье. /зураг 3.83/
зураг 3.83.
1. Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.84/ Энэ хэлхээ нь эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлээгүй байх үеийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээтэй давхцаж байна. Иймээс эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлсэн болон тэлээлээгүй тохиолдлуудад dc ажлын шулуун болон ажлын цэг өөрчлөгдөхгүй.
зураг 3.84.
2. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.85/
зураг 3.85.
93

24. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний хувьд эмиттерийн эсэргүүцэл байхгүй байна. Иймээс өсгөлтийн коэффицентэд хэрхэн нөлөөлөхийг үзье. /зураг 3.86/ Үүний тулд хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнд Модель Т, Модель II загваруудыг ашиглан тооцоог хийж үзье.
зураг 3.86.
Модель Т загвар: /зураг 3.87/ ' egerVI= ' egecrVII=≈ ' ecgccoutrRVRIV⋅ =⋅= ' ecgoutrRVVk==
зураг 3.87.
Модель II загвар: /зураг 3.88/ ' egbrVI⋅β= ' egbcrVII=⋅β= ' ecgccoutrRVRIV⋅ =⋅= ' ecgoutrRVVk==
зураг 3.88.
3.4.7. Эмиттерийн конденсатортай хэлхээнд анализ хийх /2-р тохиолдолд/
Хэрэв эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар дараах байдлаар тэлээлсэн тохиолдолд өсгөлтийн коэффицент хэрхэн өөрчлөгдөхийг үзье. /зураг 3.89/ 94

25. зураг 3.89.
1. Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.90/ Энэ хэлхээ нь эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлээгүй байх үеийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээтэй давхцаж байна. Иймээс эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлсэн болон тэлээлээгүй тохиолдлуудад dc ажлын шулуун болон ажлын цэг өөрчлөгдөхгүй.
зураг 3.90.
2. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.91/
зураг 3.91.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний хувьд эмиттерийн эсэргүүцэл байхгүй байна. Иймээс өсгөлтийн коэффицентэд хэрхэн нөлөөлөхийг үзье. /зураг 3.92/ Үүний тулд хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнд Модель Т, Модель II загваруудыг ашиглан тооцоог хийж үзье.
95

26. зураг 3.92.
Модель Т загвар: /зураг 3.93/ ' e'egerRVI+ = ' e'egecrRVII+ =≈ ' e'ecgccoutrRRVRIV+ ⋅ =⋅= ' e'ecgoutrRRVVk+ ==
зураг 3.93.
Модель II загвар: /зураг 3.94/
()' e'egbrRVI+⋅β= ' e'egbcrRVII+ =⋅β= ' e'ecgccoutrRRVRIV+ ⋅ =⋅= ' e'ecgoutrRRVVk+ ==
зураг 3.94.
3.4.8. Эмиттерийн диодны ас эсэргүүцэл
Транзисторын эмиттерийн гүйдэл, бааз-эмиттерийн хоорондох хүчдлээс хамаарсан хамаарлын муруйг байгуулья. /зураг 3.95/ Ингээд энэ муруй дээр тогтмол гүйдлийн баазын гүйдэл, бааз- эмиттерийн хүчдэлд харгалзах цэгийг Q үсгээр тэмдэглэе.
зураг 3.95.
Хэрэв бааз-эмиттерийн хоорондох хүчдлийг синусын хуулиар өөрчилвөл энэхүү эмиттерийн гүйдэл мөн өөрчлөгдөнө. /зураг 3.96/
96

27. зураг 3.96.
Эмиттерийн гүйдэл ба бааз эмиттерийн хоорондох хүчдлийн хамаарал нь шугаман бус байдаг тул бааз-эмиттерийн хүчдэл өөрчлөгдөхөд эмиттерийн гүйдэл шугаман хамааралтайгаар өөрчлөгддөггүй. /3.96-р зургийг хар/
Иймээс бааз-эмиттерийн хүчдлийг маш бага далайцтайгаар өөрчлөхөд баазын гүйдэл шугаман хамааралтайгаар өөрчлөгддөг гэж үзэж болно. Эндээс үндэслэн хувьсах гүйдлийн эмиттерийн диодны эсэргүүцлийг r’e=25mV/Ieq≈25mV/Ie гэсэн томъёогоор тодорхойлж болно. Үүнийг эмиттерийн диодны ас (alternating current буюу хувьсах гүйдлийн) эсэргүүцэл гэнэ.
3.4.9. Dc ба ac бета
Баазын гүйдэл өөрчлөгдөхөд коллекторын гүйдэл хэрхэн өөрчлөгдөх хамаарлыг авч үзье. /зураг 3.97/ График шугаман бус байгаа нь баазын гүйдэл өөрчлөгдөхөд коллекторын гүйдэл шууд хамааралтайгаар өөрчлөгддөггүй болохыг харуулна.
Графикаас тогтмол гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент болох dc бета β(dc)=Ic/Ib гэсэн томьёогоор тодорхойлогдоно. Харин хувьсах гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент β(ac)=ΔIc/ΔIb нь Ic ба Ib-гийн хамаарал шугаман бус тул энэ харьцаа графикийн аль хэсэгт бетаг тодорхойлж буйгаас хамааран өөр өөр утгатай байна.
зураг 3.97.
Баазын гүйдлийг маш бага хэмжээгээр өөрчлөгдөж байна гэж үзье. /зураг 3.98/ Энд β(ac)=ΔIc/ΔIb харьцааг ас бета буюу хувьсах гүйдлийн өсгөлтийн коэффицент гэнэ.
97

28. зураг 3.98.
3.4.10. аc ажлын шулуун
3.99-р зурагт үзүүлсэн транзисторын өсгөгчийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээний ажлын шулуун (dc ажлын шулуун), хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлээний ажлын шулуун (ас ажлын шулуун) ямар байхыг үзье.
зураг 3.99.
1. Дээрх транзисторын өсгөгчийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээ нь дараах хүчдэл хуваагч бүхий эмиттерийн хэлхээ байна. /зураг 3.100/
зураг 3.100.
Тэгвэл энэ dc хэлхээний ажлын шулууныг байгуулан, ажлын цэгийг тэмдэглэе. /зураг 3.101/ Энэ шулууныг транзисторын өсгөгчийн dc ажлын шулуун гэнэ. v8.1v10k2.2k10k2.2Vb=⋅ + =
Ve=1.8v-0.7v=1.1v
Ie=1.1v/1k=1.1mA
Ic≈1.1mA
Vc=10v-1.1mAּ3.6k=6.04v
Vce=6.04v-1.1v=4.94v
идэвхтэй төлөв
Vc(max)=10v-1.1v=8.9v
eIc(max)=8.9v/3.6k=2.47mA
зураг 3.101. 98

29. 2. Одоо транзисторын өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний ажлын шулууныг байгуулье. Өөрөөр транзисторын өсгөгчийн ас ажлын шулууныг дараах тохиолдлуудад байгуулья.
Ачааны эсэргүүцэлгүй тохиолдолд ас ажлын шулуун ямар байхыг үзье. Иймээс хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг ачааны эсэргүүцэлгүй тохиолдолд байгуулж Модель Т, Модель II загваруудыг ашиглан тооцоог хийе. /3.102/
зураг 3.102.
Модель Т загвар: /зураг 3.103/
A5.27ohm7.22mv625.0Ieμ==
A5.27IIecμ=≈
mv99kohm6.3A5.27Vout=⋅μ= 4.158mv625.0mv99k==
зураг 3.103.
Модель II загвар: /зураг 3.104/ mv625.0mv1k6.0k1k1mv1600ohm7.22100k8.1ohm7.22100k8.1Vb=⋅ + = =⋅ +⋅ ⋅ = A275.0ohm7.22100mv625.0Ibμ= ⋅ =
A5.27A275.0100Icμ=μ⋅=
mv99kohm6.3A5.27Vout=⋅μ= 4.158mv625.0mv99k==
зураг 3.104.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний коллекторын эсэргүүцэл нь тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээний коллекторын эсэргүүцэлтэй адил байгаа тул ажлын шугам өөрчлөгдөхгүй. Өөрөөр хэлбэл ас ажлын шугам dc ажлын шугам давхцана. Иймээс коллекторын гүйдлийг өөрчлөхөд ажлын цэг маань А Q В цэгүүдийн хооронд өөрчлөгдөнө. /зураг 3.105/
зураг 3.105.
3. Одоо ачааны резистортой тохиолдолд ac ба dc ажлын шулуунууд, ажлын цэг хэрхэн өөрчлөгдөхийг үзье. /зураг 3.106/
99

30. зураг 3.106.
Ачааны эсэргүүцэлтэй ба эсэргүүцэлгүй тохиолдолд тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээ нь адилхан байх тул dc ажлын шулуун нь адилхан, ажлын цэг өөрчлөгдөхгүй байна. /зураг 3.101/
Харин хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээ нь ачааны эсэргүүцэлгүй үеийнхээс ялгаатай байх тул ас ажлын шулуун хэрхэн өөрчлөгдөхийг үзье. Үүний тулд хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг байгуулж тооцоог хийж үзье. /зураг 3.107/
зураг 3.107.
Модель Т загвар: /зураг 3.108/
A5.27ohm7.22mv625.0Ieμ==
A5.27IIecμ=≈
mv73kohm65.2A5.27Vout=⋅μ= 8.116mv625.0mv73k==
зураг 3.108.
Модель II загвар: /зураг 3.109/ mv625.0mv1k6.0k1k1mv1600ohm7.22100k8.1ohm7.22100k8.1Vb=⋅ + = =⋅ +⋅ ⋅ = A275.0ohm7.22100mv625.0Ibμ= ⋅ =
A5.27A275.0100Icμ=μ⋅=
mv73kohm65.2A5.27Vout=⋅μ= 8.116mv625.0mv73k==
зураг 3.109.
Эндээс хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний коллекторын эсэргүүцэл нь тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээний коллекторын эсэргүүцлээс багассан байна. Иймд коллекторын гүйдэл өөрчлөгдөхгүй учраас коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл багасна. Өөрөөр хэлбэл хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний хэрчилтийн хүчдэл dc хэлхээний коллекторын эсэргүүцэл болон ас хэлхээний коллекторын эсэргүүцлийн хэмжээгээр багасна. Өөрөөр хэлбэл Icּ(Rc-Rc||RL) хэмжээгээр хэрчилтийн хүчдэл багасна. Иймээс ас ажлын шулуун нь dc ажлын шулуунаас ялгаатай байна. Харин ас хэлхээний ажлын цэг А Q В цэгүүдийн хооронд өөрчлөгдөнө. /зураг 3.110/
100

31. зураг 3.110.
Өөрөөр хэлбэл ачааны эсэргүүцэлтэй тохиолдолд ас ажлын шугам нь dc ажлын шугамаас ялгаатай байна. /зураг 3.111/
зураг 3.111.
dc ба ас ажлын шугамуудаас хувьсах гүйдлийн зарим хэсэг нь тайрагдах боломжтойг ажиглаж болно. Өөрөөр хэлбэл ажлын цэг Q–ийн байрлалаас шалтгаалан коллекторын гүйдлийг ихэсгэхэд коллектор-эмиттерийн хоорондох хүчдэл дээд болон доод хэсгээсээ тайрагдах боломжтой. Жишээлбэл доорх зурагт энэ 2 тохиолдлыг үзүүлэв. /зураг 3.112/
зураг 3.112.
3.5. Транзисторын бусад хэлхээнүүд 101

32. 3.5.1. Транзисторын каскад
2 транзисторын өсгөгчөөс тогтсон дараах хэлхээг транзисторын каскад гэнэ. /зураг 3.113/
зураг 3.113.
2 хэлхээний оролтын эсэргүүцэл нь адилхан 1kohm байна. Тиймээс дээрх каскадын эхний хэсгийн оролтын эсэргүүцэл нь 1kohm, ачааны эсэргүүцэл нь мөн 1kohm байх тул гаралтын эсэргүүцэл нь 3.6k||1k байна. /зураг 3.114/
зураг 3.114.
Ig=1mV/(1k+600ohm)=0.625μA
Vin=0.625μA⋅1kohm=0.625mV
1-р каскадын хувьд:
Zout=1kohm||3.6kohm=783ohm
Zin=22.7ohm (эмиттерийн диодын эсэргүүцэл)
A=783ohm/22.7ohm=34.5
Vc=34.5⋅0.625mV=21.6mV
2-р каскадын хувьд:
Vin=Vc=21.6mV
Zout=10k||3.6k=2.65kohm
Zin=22.7ohm (эмиттерийн диодын эсэргүүцэл)
A=2.65kohm/22.7ohm=117
Vc=117⋅21.6mV=2.53V
3.5.2. Эмиттерийн давтагч
Дараах хэлхээг эмиттерийн давтагч гэж нэрлэдэг бөгөөд оролтонд өгсөн сигналын далайцыг хэвээр байлган гүйдлийг өсгөх замаар чадлыг өсгөх зориулалттай. /зураг 3.115/
102

33. зураг 3.115.
1. Эмиттерийн давтагчийн тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг байгуулья. /зураг 3.116/
зураг 3.116.
2. Эмиттерийн давтагчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг байгуулья. /зураг 3.117/
зураг 3.117.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнд бага зэрэг хувиргалт хийж Модель Т, Модель II загваруудыг ашиглан тооцоог хийж үзье. /зураг 3.118/
зураг 3.118.
Модель Т загвар: /зураг 3.119/
103

34. g'eeeoutVrRRV⋅ + = 1RRrRRVVkee'eeegout=≈ + ==
зураг 3.119.
Модель II загвар: /зураг 3.120/
()' eegbrRVI+⋅β= ' eegbcrRVII+ =⋅β= ' eegcerRVII+ =≈ g'eeeeeoutVrRRRIV⋅ + =⋅= 1RRrRRVVkee'eeegout=≈ + ==
зураг 3.120.
3.5.3. Эмиттерийн давтагчид оролтын эсэргүүцэл болон ачааны эсэргүүцлийг тооцох
Эмиттерийн давтагчийн хэлхээнд оролтын эсэргүүцэл болон ачааны эсэргүүцэл хэрхэн нөлөөлөхийг авч үзье. /зураг 3.121/
зураг 3.121.
1. Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээний хувьд тооцоог хийе. /зураг 3.122/
зураг 3.122.
Транзисторын коллекторын эсэргүүцлийг 0 учир ажлын шугам дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.123/
104

35. v5v10k10k10k10Vb=⋅ + =
Ve=5v-0.7v=4.3v
Ie=4.3v/4.3k=1mA
Ic≈1mA
Vc=10v-1mAּ0k=10v
Vce=10v-4.3v=5.7v
Vce(max)=10v-4.3v=5.7v
Ic(max)=5.7v/0Æ∞
зураг 3.123.
2. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.124/
зураг 3.124.
Бага зэрэг хувиргалт хийн Модель Т ба Модель II загваруудыг ашиглан тооцоог хийе. /зураг 3.125/
зураг 3.125.
Модель Т загвар: /зураг 3.126/ mv88.0mv89.0k025.0k3k3Vout=⋅ + = 99.0mv89.0mv88.0k==
зураг 3.126.
Модель II загвар: /зураг 3.127/ mv89.0mv1k6.0k92.4k92.4mv1k6.0k5.302k5k5.302k5Vb=⋅ + = =⋅ + = A00294.0k5.302mv89.0Ibμ==
A294.0A00294.0100Icμ=μ⋅=
A294.0Ieμ≈
mv88.0k3A29.0Vout=⋅μ=
зураг 3.127.
105

36. 99.0mv89.0mv88.0k==
3.6. Давтамжийн эффект
3.6.1. Coupling конденсатор
Генераторын резистор, ачааны резисторын хооронд конденсатортай дараах хэлхээг авч үзье. /зураг 3.128/ Конденсаторыг хэлхээнд 3.128-р зурагт үзүүлсний дагуу холбосон бол түүнийг coupling конденсатор гэнэ.
зураг 3.128.
Энэ хэлхээний давтамжийн характеристикыг судлаж үзье. /зураг 3.129/ Энэ хэлхээний критик давтамж нь: CR21fc⋅⋅π= байна. Энд R=Rg+RL
Критик давтамжтай адил давтамжтай гүйдлийн хувьд хүчдэл максимум утгынхаа 0.707-той тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл Vout=0.707ּVmax байна. Энд gLgLmaxVRRRV⋅ + =
Давтамжийг критик давтамжаас багасгавал далайц багассаар улмаар тэг болно. Харин критик давтамжаас ихэсгэвэл шаралтын далайц максимум утгандаа хүрнэ. Практикт критик давтамжаас 10 дахин их давтамжтай гүйдлийн үед гаралтын хүчдэл ойролцоогоор максимум утгандаа хүрдэг гэж үзнэ. Иймээс coupling конденсатортай хэлхээг нам давтамжийн фильтр гэж үзэж болно.
зураг 3.129.
3.6.2. Транзисторын өсгөгчийн оролтын coupling конденсатор
Транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд оролтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг үзье. /зураг 3.130/
зураг 3.130.
Ингээд дээрх өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.131/
зураг 3.131.
106

37. Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнээс транзисторын өсгөгчийн оролтын эсэргүүцэл нь Rin=R1||R2||βּr’e байна. Иймд транзисторын өсгөгчийн оролтын хэсгийг 3.132-р зурагт үзүүлсэн хэлхээгээр орлуулан үзэж болно. Эндээс үзвэл транзисторын өсгөгчийн оролтын хэсгийг нь 3.132-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтр гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=1/2πּRC байна. Энд R=Rg+Rin, C=Cin байна.
зураг 3.132.
Жишээ 3.6.
3.133-р зурагт үзүүлсэн өсгөгчийн хэлхээнд оролтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг үзье.
зураг 3.133.
Энэ өсгөгчийн оролтын хэсэг нь 3.134-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтртэй эквивалент байх бөгөөд критик давтамж нь fc=212Hz байна.
зураг 3.134.
3.6.3. Эмиттерийн давтагчийн оролтын coupling конденсатор
Эмиттерийн давтагчийн хэлхээнд оролтын coupling конденсаторын үзүүлэх нөлөөг судлаж үзье. /зураг 3.135/
зураг 3.135.
Ингээд эмиттерийн давтагчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.136/
107

38. зураг 3.136.
Эмиттерийн давтагчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнээс эмиттерийн давтагчийн оролтын хэсгийг дараах хэлхээгээр төлөөлүүлэн үзэж болно. /зураг 3.137/ Энд эмиттерийн давтагчийн оролтын эсэргүүцэл нь Rin=R1||R2||βּ(r’e+Re||RL) байна. Иймээс эмиттерийн давтагчийн оролтын хэсгийг нь 3.137-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтр гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=1/2πּRC байна. Энд R=Rg+Rin, C=Cin байна.
зураг 3.137.
Жишээ 3.7.
Жишээ болгон 3.138-р зурагт үзүүлсэн эмиттерийн давтагчийн хэлхээнд оролтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцож үзье.
зураг 3.138.
Эмиттерийн давтагчийн оролтын хэсгийг 3.139-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтртэй эквивалент бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=28.6Hz байна.
зураг 3.139.
3.6.4. Транзисторын өсгөгчийн гаралтын coupling конденсатор
Транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд гаралтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг авч үзье. /зураг 3.140/
108

39. зураг 3.140.
Ингээд дээрх өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.141/
зураг 3.141.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнээс гаралтын хэсгийг сонгон авч Твений эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан хэлхээний гүйдлийн үүсгүүрийг хүчдэл үүсгүүрээс сольвол гаралтын хэлхээ нь coupling конденсатортай хэлхээ буюу нам давтамжийн фильтр болохыг харж болно. /зураг 3.142/ Эндээс үзвэл транзисторын өсгөгчийн гаралтын хэсгийг нь 3.142-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтр гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=1/2πּRC байна. Энд R=Rth+RL, C=Cout байна.
зураг 3.142.
Жишээ 3.8.
Жишээ болгон 3.143-р зурагт үзүүлсэн транзисторын өсгөгчийн хувьд гаралтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцож үзье.
зураг 3.143.
Дээрх өсгөгчийн гаралтын хэсгийг 3.144-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтртэй адилхан гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=5.32Hz байна.
зураг 3.144.
109

40. 3.6.5. Эмиттерийн давтагчийн гаралтын coupling конденсатор
Эмиттерийн давтагчийн хэлхээнд гаралтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг судлаж үзье. /зураг 3.145/
зураг 3.145.
Үүний тулд эмиттерийн давтагчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.146/
зураг 3.146.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээний баазын эсэргүүцлийг дараах байдлаар өөрчилье. /зураг 3.147/
зураг 3.147.
Улмаар Твений эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан ачааны эсэргүүцэл, Твений эсэргүүцэл, Твений хүчдлээс тогтсон эквивалент хэлхээг байгуулья. /зураг 3.148/ Эндээс эмиттерийн давтагчийн гаралтын хэсэг нь 3.148-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтртэй адилхан болохыг харж болно. Энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=1/2πּRC байна. Энд R=Rth+RL, C=Cout байна.
зураг 3.148.
Жишээ 3.9.
Жишээ болгон 3.149-р зурагт үзүүлсэн эмиттерийн давтагчийн хувьд гаралтын coupling конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцоолж үзье. 110

41. зураг 3.149.
Дээрх эмиттерийн давтагчийн гаралтын хэсгийг 3.150-р зурагт үзүүлсэн нам давтамжийн фильтртэй адилхан гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=725Hz байна.
зураг 3.150.
3.6.6. Bypass конденсатор
Генераторын резистор, ачааны резисторын хооронд конденсатортай дараах хэлхээг авч үзье. /зураг 3.151/ Конденсаторыг хэлхээнд 3.151-р зурагт үзүүлсний дагуу холбосон бол түүнийг bypass конденсатор гэнэ. Хэлхээг бага зэрэг өөрчилбөл bypass конденсатортай хэлхээг өндөр давтамжийн фильтртэй адилхан гэж үзэж болно. Жишээлбэл 3.151-р зурагт хэлхээг Твений эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан хувиргав.
зураг 3.151.
Энэ хэлхээний давтамжийн характеристикыг судлаж үзье. /зураг 3.152/ Энэ хэлхээний критик давтамж нь: CR21fc⋅⋅π= байна. Энд R=Rth=RL||Rg
Критик давтамжтай адил давтамжтай гүйдлийн хувьд хүчдэл максимум утгынхаа 0.707-той тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл Vout=0.707ּVmax байна. Энд gLgLthmaxVRRRVV⋅ + ==
зураг 3.152.
3.6.7. Транзисторын өсгөгчийн эмиттерийн bypass конденсатор
Транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд эмиттерийн bypass конденсаторын нөлөөг судлаж үзье. Ингэхийн тулд транзисторын өсгөгчид эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлсэн дараах хэлхээг авч үзье. /зураг 3.153/
111

42. зураг 3.153.
Ингээд транзисторын өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнд эмиттерийн конденсаторын нөлөөг судлахын тулд Твений эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглавал хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг 3.154-р зурагт үзүүлсэнчлэн Твений эсэргүүцэл, Твений хүчдэл, эмиттерийн конденсатораас тогтсон хэлхээгээр төлөөлүүлж болно. Хэдийгээр энэ хэлхээ нь bypass конденсатортай хэлхээ боловч транзисторын өсгөгчийн өсгөлтийн коэффицентэд эмиттерийн конденсатор хэрхэн нөлөө үзүүлэхийг үзье. Нам давтамжтай сигналуудын хувьд эмиттерийн конденсаторыг нээлттэй switch гэж үзэж болох учраас өсгөлтийн коэффицент ' eeLcg'ee21' ee21rRRRR)rR(RR)rR(RRk+ ⋅ ++β+β= байна. Харин өндөр давтамжтай сигналуудын хувьд эмиттерийн конденсаторыг хаалттай switch-тэй адилхан гэж үзэж болох учраас өсгөлтийн коэффицент нь ' eLcg'e21' e21rRRRrRRrRRk⋅ +ββ= байна. Эндээс үзвэл эмиттерийн конденсаторыг нам давтамжтай сигналуудыг нэвтрүүлдэггүй, өндөр давтамжтай сигналуудыг нэвтрүүлдэг нам давтамжийн фильтртэй адилхан үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үзэж болно.
зураг 3.154.
Хэдийгээр энэ хэлхээ нь bypass конденсатортай хэлхээ боловч транзисторын өсгөгчийн өсгөлтийн коэффицентэд эмиттерийн конденсатор хэрхэн нөлөө үзүүлэхийг үзье. Нам давтамжтай сигналуудын хувьд эмиттерийн конденсаторыг нээлттэй switch гэж үзэж болох учраас өсгөлтийн коэффицент ' eeLcg'ee21' ee21rRRRR)rR(RR)rR(RRk+ ⋅ ++β+β= байна. Харин өндөр давтамжтай сигналуудын хувьд эмиттерийн конденсаторыг хаалттай switch-тэй адилхан гэж үзэж болох учраас өсгөлтийн коэффицент нь ' eLcg'e21' e21rRRRrRRrRRk⋅ +ββ= байна. Эндээс үзвэл эмиттерийн конденсаторыг нам давтамжтай сигналуудыг нэвтрүүлдэггүй, өндөр давтамжтай сигналуудыг нэвтрүүлдэг нам давтамжийн фильтртэй адилхан үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үзэж болно. Энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=1/2πּRC байна. Энд R=Rth, C=Cе байна.
Жишээ 3.10.
Жишээ болгон дараах эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлсэн өсгөгчийн сонгон авч эмиттерийн bypass конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцоолье. /зураг 3.155/
112

43. зураг 3.155.
Энэ өсгөгчийн эмиттерийн конденсатортай хэсгийг нь 3.156-р зурагт үзүүлсэн хэлхээтэй эквивалент гэж үзэж болох бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь fc=585Hz байна.
зураг 3.156.
Ингээд дээрх хэлхээний хувьд нам давтамжийн фильтрийн 3 өөр критик давтамж олдлоо. Энд:
Оролтын coupling конденсаторын хувьд: fc=212Hz
Гаралтын coupling конденсаторын хувьд: fc=5.32Hz
Эмиттерийн bypass конденсаторын хувьд: fc=585Hz
Эдгээрээс хамгийн их нь чухал ач холбогдолтой. Өөрөөр хэлбэл дээрх транзисторын өсгөгчийн нам давтамжийн фильтрийн критик давтамж нь fc=585Hz байна. /зураг 3.157/
зураг 3.157.
3.6.8. Коллекторын bypass конденсатор
Транзисторын өсгөгчийн коллекторын хэлхээний bypass конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцож үзье. Коллекторын хэлхээнд транзисторыг ачаатай холбож байгаа утасны багтаамж (Cstray) болон коллекторын диодны урвуу холболтын дотоод багтаамж (C’c) гэсэн bypass конденсаторууд ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцож үзье. Мөн ачааны оронд ашиглаж байгаа хэлхээний оролтын багтаамж (эсвэл хэмжих багажийн оролтын багтаамж) нэмэгдэж болно. Энд зөвхөн өсгөгчийг ачаатай холбох утасны багтаамж (энэ багтаамжийг хортой буюу stray багтаамж гэж нэрлэдэг) болон коллекторын диодны урвуу холболтын дотоод багтаамжийг л авч үзье. /зураг 3.158/ Эдгээр багтаамжуудыг коллекторын bypass конденсатор гэнэ.
113

44. зураг 3.158.
Ингээд дээрх коллекторын bypass конденсаторыг тооцон хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.159/
зураг 3.159.
Ингээд Твений эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан хувиргалт хийвэл дээрх хэлхээг 3.160-р зурагт үзүүлсэн хэлхээтэй эквивалент болохыг харж болно. Энэ хэлхээ bypass конденсатор бүхий өндөр давтамжийн фильтр байх бөгөөд энэ фильтрийн критик давтамж нь CR21fthc⋅⋅π= байна.
зураг 3.160.
Жишээ 3.11.
Коллекторын bypass конденсатортай 3.161-р зурагт үзүүлсэн хэлхээнд коллекторын bypass конденсатор ямар нөлөө үзүүлэхийг тооцож үзье. Энд утасны хортой багтаамжийг 14pF, коллекторын диодны урвуу холболтын дотоод багтаамжийг 4pF гэж үзье.
зураг 3.161.
Дээрх өсгөгчийн коллекторын bypass конденсаторыг тооцсон эквивалент хэлхээг байгуулья. Энэ өндөр давтамжийн фильтрийн критик давтамж нь =4.29MHz байна. /зураг 3.162/
зураг 3.162.
114

45. 3.6.9. Эмиттер, коллекторын диодны дотоод багтаамж
Транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд эмиттерийн диодны шууд холболтын дотоод багтаамж, коллекторын диодны урвуу холболтын дотоод багтаамж хэрхэн нөлөөлөхийг үзье. Үүний тулд дараах транзисторын өсгөгчийг авч үзье. /зураг 3.163/
зураг 3.163.
Хувьсах гүйдлийн хувьд конденсаторуудыг шууд хэлхээгээр сольсон хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье. /зураг 3.164/
зураг 3.164.
Хэрэв хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээнд коллекторын диодны урвуу холболтын багтаамж, эмиттерийн диодны шууд холболтын багтаамж, баазын эсэргүүцлийг тооцвол хувьсах гүйдлийн хэлхээг дараах байдлаар зурж болно. /зураг 3.165/
зураг 3.165.
Миллерийн теоремыг ашиглан коллекторын диодны урвуу холболтын багтаамжийг С1, С2 багтаамж болгон өөрчилье. /зураг 3.166/
зураг 3.166.
Миллерийн теоремыг ашигласан тохиолдолд хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг дараах хэлхээгээр орлуулж болно. /зураг 3.167/
зураг 3.167.
Хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг Модель II загварыг ашиглан дараах хэлхээгээр орлуулж болно. /зураг 3.168/ Эндээс үзвэл коллекторын диодны урвуу холболтын багтаамж, эмиттерийн диодны шууд холболтын багтаамжийг тооцвол оролтын bypass конденсатортай өндөр давтамжийн 115

46. фильтр болон коллекторын bypass багтаамжтай өндөр давтамжийн 2 фильтрийг тооцох хэрэгтэй. Энд коллекторын bypass давтамжтай фильтрийн тухай 3.6.8-р хэсэгт тодорхой үзсэн.
зураг 3.168.
Жишээ 3.12.
Коллекторын диодны урвуу холболтын багтаамж, эмиттерийн диодны шууд холболтын багтаамжийн нөлөөг тооцож үзэхийн тулд 3.169-р зурагт үзүүлсэн хэлхээг авч үзье. Энд өсгөгчийг ачаатай холбосон утасны багтаамжийг 10pF, коллекторын диодны урвуу холболтын багтаамжийг 4pF гэж авсан байна.
зураг 3.169.
Ингээд дээрх хэлхээнд холбогдох тооцоог хийвэл хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг 3.170-р зурагт үзүүлсэн хэлхээгээр орлуулж болно.
hie=3.5k
β=125
fT=300MHz ohm7.22mA1.1mv25Imv25re'e=== pF4.23ohm7.22MHz30021rf21C'eT'e= ⋅⋅π= ⋅⋅π=
r’b=hie-βּr’e=3.5k-125ּ22.7ohm=663ohm
R=(Rg||R1||R2+r’b)||βּr’e=(600ohm||10k||2.2k+663ohm)||125ּ22.7ohm=(450ohm+ +663ohm)||125ּ22.7ohm=1.11||125ּ22.7ohm=799ohm ()pF4951117pF4pF4.231ohm7.22k56.2pF4pF4.231ohm7.22k10k6.3pF4pF4.231rRRCCC'eLc'c'e=+⋅+=⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛+⋅+= =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝⎛ +⋅+=⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ +⋅+= kHz402pF495ohm79921CR21fc= ⋅⋅π= ⋅⋅π=
R=Rc||RL=3.6k||10k=2.56k
C=C’c+Cstray=4pF+10pF=14pF MHz29.4pF14k56.221CR21fc= ⋅⋅π= ⋅⋅π=
зураг 3.170.
Ингээд дээрх хэлхээний хувьд өндөр давтамжийн филтрийн 2 өөр критик давтамж олдлоо. Энд:
116

47. Оролтын bypass конденсаторын хувьд: fc=402kHz
Коллекторын bypass конденсаторын хувьд: fc=4.29MHz
Эдгээрээс хамгийн бага нь чухал ач холбогдолтой. Өөрөөр хэлбэл дээрх транзисторын өсгөгчийн өндөр давтамжийн фильтрийн критик давтамж нь fc=402kHz байна. /зураг 3.171/
зураг 3.171.
3.7.1. Оронгийн транзистор
n хагас дамжуулагчийн 2 үзүүрт хөл гаргаж, тэдгээрийг source, drain гэж нэрлэе. Хэрэв drain, source 2-ын хооронд хүчдэл өгвөл drain, source 2-ын хооронд гүйдэл гүйнэ. n хагас дамжуулагчийн хувьд голлох цахилгаан дамжуулалт нь электрон тул n хагас дамжуулагчаар электронон дамжуулалт явагдана. /зураг 3.172/
зураг 3.172.
n хагас дамжуулагчийн хоёр талд р хагас дамжуулагчийг байрлуулаад, эдгээр р хагас дамжуулагчийн хэсгээс 2 хөл гаргаж gate гэж нэрлэе. Ихэнх өргөн хэрэглэгддэг оронгийн транзисторуудын хувьд 2 gate-ийг хооронд нь холбосон дараах схемийг ашигладаг. Ийнхүү 2 gate- ийг хооронд холбож хийсэн транзисторын gate-уудын потенциалууд нь адилхан тул ерөнхийд нь дараах байдлаар тэмдэглэсэн 1 gate-тай хэлхээгээр төлөөлүүлэн үздэг. /зураг 3.173/
зураг 3.173.
n ба р хагас дамжуулагчийн заагууд дээр np шилжилт үүснэ. Тэгэхээр 2 np шилжилт үүснэ. Drain, source 2-ын хоорондох электроны урсгал нь энэхүү np шилжилтийн улмаас үүсэх сувгаар өнгөрөх болно. Иймээс np шилжилтийн хэмжээг өргөсгөж, нарийсгах замаар энэхүү сувгийн хэмжээг өргөсгөж, нарийсган source, drain 2-ийн хоорондох электроны урсгалыг удирдах боломжтой. /зураг 3.174/
зураг 3.174.
Үүний тулд gate, source 2 хоорондоо урвуу холбогдож байхаар Vgs хүчдлийг өгөх хэрэгтэй. Gate- source 2-ын хоорондох хүчдлийг ихэсгэхэд np шилжилтийн өргөн ихсэх учраас электроны урсгалын суваг нарийсна. Ингэсээр Vgs хүчдлийн тодорхой утгаас суваг байхгүй болж source drain 2-ын хооронд гүйдэл гүйхгүй болно. /зураг 3.175/
117

48. зураг 3.175.
Ийм транзисторыг n сувагтай оронгийн транзистор /n channel JFET/ гэх бөгөөд схемд дараах байдлаар тэмдэглэнэ. /зураг 3.176/
зураг 3.176.
3.7.2. Тогтмол гүйдлийн оролтын эсэргүүцэл
gate-source 2 урвуу холбогдсон тул урвуу холболтоор гүйдэл гүйхгүй. Иймээс оролтын эсэргүүцэл асар их байна. Жишээлбэл MPF102 транзисторын хувьд урвуу холболтын үеийн гүйдэл хүчдлийг ашиглан оролтын эсэргүүцлийг тооцоолье.
Igs=–2nA
Vgs=–15v
Rin=015v/2nA=7.5Gohm
3.7.3. Drain-ий муруй
gate, source 2-ыг шууд холбосон хэлхээг судалья. /зураг 3.177/ Энэ тохиолдолд gate, source-ийн хоорондох хүчдэл 0 байна. Иймээс drain, source 2-ын хоорондох сувгийн өргөн хамгийн их утгандаа байх тул drain-аар гүйх гүйдэл хамгийн их утгандаа хүрнэ. Өөрөөр хэлбэл drain, source 2-ын хоорондох хүчдлийг ихэсгэхэд drаin-ийн гүйдэл хүчдлээс шууд хамааралтайгаар ихэснэ. Хүчдлийн тодорхой утганд хүрээд (хүчдлийн энэ утгыг pinchoff хүчдэл гээд Vp гэж тэмдэглэнэ) сувгаар гүйх гүйдэл хамгийн их утгандаа хүрнэ. Үүнээс хойш drain-sourse-ийн хоорондох хүчдлийг ихэсгэхэд drain-аар гүйх гүйдэл тогтмол байна.
зураг 3.177.
Ийм замаар gate-sourse 2-ын хоорондох хүчдлийн тодорхой утгуудад харгалзах drain-ий гүйдэл, drain-sourse 2-ын хоорондох хүчдлээс хамаарсан хамаарлын муруйнууудыг байгуулж болох бөгөөд энэ муруйнуудыг drain-ий муруй гэнэ. Энэ нь биполяр транзисторын коллекторын муруйтай төсөөтэй. Түүний pinchoff хүчдэл хүрэх мужийг транзисторын омын муж, pinchoff-ooc breakdown хүртлэх мужийг идэвхтэй муж гэж нэрлэнэ. /зураг 3.178/
зураг 3.178.
Омын мужийн эсэргүүцлийг drain-ий муруйг ашиглан тооцоолвол:
Rds=Vp/Idss
Жишээ 3.13. /зураг 3.179/
118

49. зураг 3.179.
Эндээс үзвэл транзисторын омын мужийг Rds эсэргүүцэлтэй хэлхээгээр, идэвхтэй мужийг тогтмол гүйдлийн үүсгүүрээр төлөөлүүлж болох нь. 3.179-р зурагт үзүүлсэн муруй нь gate-source-ийн хоорондох хүчдэл тэг байх үеийн муруй юм. /зураг 3.178/
зураг 3.178.
Цаашид gate-source-ийнн хоорондох хүчдлийг өөрчлөх замаар gate-source-ийн хоорондох хүчдлийн тодорхой утгуудад харгалзах drain-ий муруйнуудыг байгуулна. /зураг 3.179/
зураг 3.179.
3.179-р зурагт үзүүлсэн жишээнд gate-source-ийн хоорондох урвуу хүчдлийн хэмжээ Vsg=–4v байх үед суваг хаагдаж, үүнээс хойш хүчдлийг ихэсгэхэд drain-аар гүйдэл гүйхгүй болж байна. Иймээс gate-source-ийн хоорондох урвуу хүчдэл Vgs=0 үед drain-аар гүйх гүйдэл хамгийн их утгандаа, Vgs=–4v үеэс эхлэн drain-аар гүйдэл гүйхгүй буюу хамгийн бага утгандаа байна.
3.7.4. Дамжууллын муруй
drain-ий муруйг ашиглан транзисторын идэвхтэй мужийн gate–source-ийн хоорондох хүчдэл drain- ий гүйдлээс хамаарах муруйг байгуулж болно. Үүнийг дамжууллын муруй гэнэ. /зураг 3.180/ Энэ муруйнаас Id нь Vgs-ээс дараах хамаарлаар хамаарна.
Id=Idss⋅(1–Vgs/Vgs(off))2
k=(1–Vgs/Vgs(off))2 — k фактор
Id=k⋅Idss
зураг 3.180.
3.7.5. Ажлын шулуун
Транзисторын дараах хэлхээний ажлын шулууныг байгуулья. /зураг 3.181/
119

50. зураг 3.181.
1. Эхлээд транзисторын ханалтын төлвийг тогтооё. Ханалтын төлөвт drain-аар гүйх гүйдэл хамгийн их утгандаа Idd(max), drain-source-ийн хоорондох хүчдэл Vds=0 байна. Иймээс ханалтын төлвийг олохын тулд sourse, drain 2-ыг шууд холбоё. /зураг 3.182/ Энэ үед транзистор ханасан төлөвт орох бөгөөд drain-ний гүйдэл хамгийн их утгандаа, Vds=0 байх учир бүх хүчдэл резистор дээр унана. Иймээс drain-ийн гүйдэл нь Id=15v/1.5k=10mA байна.
зураг 3.182.
2. Одоо транзисторын хэрчилтийн төлвийг тогтооё. Хэрчилтийн төлөвт drain-ний гүйдэл 0, drain source 2-ын хоорондох хүчдэл хамгийн их утгандаа байна. Иймээс транзисторын хэрчилтийн төлвийг тогтоохын тулд drain-ийг тасалчихья. /зураг 3.183/ Тэгвэл транзистор хэрчилтийн төлөвт буюу drain-ий гүйдэл хамгийн бага буюу 0, drain-source-ийн хоорондох хүчдэл хамгийн их утгандаа байна. Иймээс энэ үед drain-аар гүйдэл гүйхгүй бөгөөд Vds=15v байна.
зураг 3.183.
3. Одоо эдгээр цэгүүдийг транзисторын drain-ий муруй дээр тэмдэглэж хооронд холбосон шулууныг татья. /зураг 3.184/ Энэ шулууныг транзисторын ажлын шулуун гэх бөгөөд дээрх хэлхээний ажлын цэгүүд нь энэ шулууны дагуу тодорхойлогдоно.
зураг 3.184.
3.7.6. Оронгийн транзисторыг загварчлах
drain-ий муруйг /зураг 3.185/ ашиглан оронгийн транзисторыг дараах байдлаар загварчилан үзэж болно.
зураг 3.185.
ƒ Оронгийн транзисторын омын мужийг дараах хэлхээгээр загварчлан үзэж болно. /зураг 3.186/ Энд Rds=Vp/Idss 120

51. зураг 3.186.
ƒ Оронгийн транзисторын идэвхтэй мужийг дараах хэлхээгээр загварчлан үзэж болно. /зураг 3.187/ Энд k=(1-Vgs/Vgs(off))2
зураг 3.187.
3.8. MOSFET
3.8.1. Depletion хэлбэрийн MOSFET
Хагас дамжуулагч элементүүдийг 3.188-р зурагт үзүүлсний дагуу байрлуулсан хагас дамжуулагч элементийг depletion хэлбэрийн MOSFET гэж нэрлэх бөгөөд хэлхээнд дараах байдлаар тэмдэглэнэ. /зураг 3.188/ Энэ хэлхээний хувьд drain-аар гүйх гүйдлийг gate-ийн хүчдлийг өөрчлөх замаар удирдаж болно. Хэрэв Vgg-г ихэсгэвэл гүйдэл багасна. Vgg-ийн туйлыг нь солиод ихэсгэвэл гүйдэл ихсэх болно.
зураг 3.188.
Depletion MOSFET-ийн хувьд drain-ий муруйн дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.189/
зураг 3.189.
3.8.2. Еnchancement хэлбэрийн MOSFET
Хагас дамжуулагч элементүүдийг 3.190-р зурагт үзүүлсний дагуу байрлуулсан хагас дамжуулагч элементийг enchancement хэлбэрийн MOSFET гэж нэрлэх бөгөөд хэлхээнд дараах байдлаар тэмдэглэнэ. /зураг 3.190/ 121

52. зураг 3.190.
gate-ийн хүчдэл тэг байх үед drain-аар гүйдэл гүйхгүй. Харин gate-ийн хүчдлийг ихэсгэвэл n төрлийн инверсийн муж үүснэ. Үүний улмаас энэ мужаар дамжуулан drain, source 2-ын хооронд гүйдэл гүйнэ. /зураг 3.191/
зураг 3.191.
gate-ийн хүчдлийг цаашид ихэсгэвэл drain-аар гүйх гүйдэл ихэснэ.
Enchancement MOSFET транзисторын хувьд drain-ий муруйн дараах хэлбэртэй байна. /зураг 3.192/
зураг 3.192.
Еnchancement MOSFET транзисторын дамжууллын муруйг drain-ий муруйг ашиглан байгуулья. /зураг 3.193/ Энд хэлхээгээр гүйдэл гүйж эхлэх gate-ийн хүчдлийг босгын хүчдэл гээд Vgs(босго) гэж нэрлэнэ.
зураг 3.193.
3.8.3. Идэвхгүй switch
Еnchancement MOSFET ашигласан пассив switch-ийг авч үзье. /зураг 3.194/ Энэ хэлхээнд пассив элемент болох резисторыг ашиглах тул энэ switch-ийг пассив switch гэнэ.
Vg(босго)=2v
sId(on)=3mA
Vgs(on)=5v
Rds=1kohm
зураг 3.194.
Хэрэв Vin=0 бол транзистор хаалттай байх тул Vout=5v. Харин Vin=5v бол транзистор нээгдэх тул Vout=(1kohm/11kohm)⋅5v=0.45v байна.
122

53. зураг 3.195.
Иймээс пассив switch-ийг дараах хялбар схемээр төлөөлүүлэн үзэж болно. Энд ашиглагдаж байгаа switch нь оролтонд high (2v-оос дээш хүчдэл) байхад нээлттэй /зураг 3.195/, low (2v- оос доош хүчдэл) байхад хаалттай /зураг 3.196/ байна. Иймээс пассив switch-ийн ажиллах зарчим нь оролтонд high үед гаралтанд low байдаг, оролтонд low байхад гаралтанд high байдаг switch юм.
зураг 3.196.
3.8.4. Идэвхтэй switch
зураг 3.197.
3.197-р зурагт үзүүлсэн хэлхээг enchancement MOSFET ашигласан идэвхтэй switch гэнэ.
зураг 3.198.
Оролтын хүчдэл low буюу Vin<Vth үед доод транзистор хаалттай, дээд транзисторын Vg нь high учир нээгдэж гаралтанд high буюу Vdd-тэй адилхан хүчдэл гарна. /зураг 3.198/
зураг 3.199.
Оролтын хүчдэл high буюу Vin>Vth үед доод транзистор нээгдэж гаралтанд ойролцоогоор 0 болно. Энд Rds – дээд транзисторын ом-ын эсэргүүцэл, rds – доод транзисторын ом-ын эсэргүүцэл /зураг 3.199/
зураг 3.200.
Дээд транзисторын gate нь Vdd-тэй тэнцүү хүчдэлтэй байх учраас үргэлж нээлттэй байна. Иймд түүнийг омын эсэргүүцлээр нь төлөөлүүлэн үзэж болно. /зураг 3.200/
123

54. зураг 3.201.
Доод транзисторыг оролтонд high үед омын эсэргүүцлээр /зураг 3.201/, low үед нээлттэй switch- ээр /зураг 3.202/ төлөөлүүлэж болно.
Энд доод транзисторын омын эсэргүүцэл нь дээд транзистор-ын омын эсэргүүцлээс аль болох бага (rds<0.1⋅Rds) байх шаардлагатай.
зураг 3.202.
Жишээ 3.14.
зураг 3.203.
Оролтонд low сигнал ирэхэд доод транзистор хаалттай байх учраас гаралтанд high буюу 15v байна. /зураг 3.203/
зураг 3.204.
Харин оролтонд high сигнал ирэхэд доод транзистор нээгдэх тул гаралтанд low буюу ойролцоогоор 0 байна. /зураг 3.204/
Энд Rds=15v/1mA=15kohm
зураг 3.205.
Дээд транзисторыг Rds эсэргүүцлээр орлуулбал доод транзисторыг оролтонд low үед нээлттэй switch /зураг 3.205/, high үед омын эсэргүүцлээр /зураг 3.206/ орлуулан үзэж болно. Тэгвэл оролтонд high байх үед гаралтанд:
Vout=0.484v
хүчдэл гарна.
зураг 3.206.
3.9. Тиристор
3.9.1. Транзисторын latch (Дарлингтоны хос)
Транзисторын дараах хэлхээг транзисторын latch буюу Дарлингтоны хос гэж нэрлэнэ. /зураг 3.207/
зураг 3.207.
Үүний хэрхэн ажиллахтай танилцая. Q2-ийн баазын гүйдэл 1μА байг. Тэгвэл Q2-ийн β=100 бол коллекторынх нь гүйдэл 100μА болно. Ингэснээр Q1-ийн баазын гүйдэл 100μА болно. Хэрэв Q1-ийн 124