แผนการจัดการเรียนรู หน วยที่ 1 1 วิเคราะห สาระมาตรฐานและ ... · - แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์
หน วยที่ 2 วงจรไบอัสทรานซ ิสเตอร · 1.1...
Transcript of หน วยที่ 2 วงจรไบอัสทรานซ ิสเตอร · 1.1...
หนวยท 2 วงจรไบอสทรานซสเตอร
สาระการเรยนร
2.1 วงจรไบอสคอมมอนอมตเตอร 2.1.1 แบบไบอสคงท 2.1.2 แบบไบอสตนเอง 2.2 วงจรไบอสคอมมอนคอลเลกเตอร 2.3 วงจรไบอสคอมมอนเบส
จดประสงคทวไป
1. คานวณหาคากระแสและแรงดนของวงจรไบอสคอมมอนอมตเตอร 2. คานวณหาคากระแสและแรงดนของวงจรไบอสคอมมอนคอลเลกเตอร 3. คานวณหาคากระแสและแรงดนของวงจรไบอสคอมมอนเบส 4. วดและทดสอบหากระแสและแรงดนทจดทางานของวงจรไบอสทรานซสเตอร
จดประสงคเชงพฤตกรรม
1. คานวณหาคากระแสและแรงดนวงจรไบอสคงท ของคอมมอนอมตเตอร ได 2. คานวณหาคากระแสและแรงดนวงจรอมตเตอร ไบอสของคอมมอนอมตเตอรได 3. คานวณหาคากระแสและแรงดนวงจรแบบโวลทเตจดไวเดอรของคอมมอนอมตเตอรได 4. คานวณหาคากระแสและแรงดนของวงจรคอมมอนคอลเลกเตอรได 5. คานวณหาคากระแสและแรงดนของวงจรคอมมอนเบสได 6. มทกษะการวดหากระแสและแรงดนในวงจรทรานซสเตอร ได 7. มกจนสยในการทางานดวยความประณตรอบคอบและตรงตอเวลา 8. มความซอสตย มความใผร และมความอดทน 9. มความขยน รบผดชอบงานทมอบหมาย และทางานรวมกบผอนได
39
การจดไบอสวงจรทรานซสเตอร (Transistor Biasing Circuit)
ในการใชงานวงจรทรานซสเตอรแตละวงจร ตองการกระแสไมเทากน หรอจดทางานแตกตางกนไป ถาใหกระแสไหลในวงจรมากเกนไปจะทาใหทรานซสเตอรเขาสภาวะอมตวได และถาเราลดกระแสมากเกนไปกอาจทาใหทรานซสเตอรตวนนๆ ถงจดคทออฟได ตามกฎของโอหมการปรบกระแสสามารถปรบไดจากแหลงจายไฟเลยงวงจรและอกวธคอการปรบดวยคาความตานทาน ดงนนในทางปฎบตจงตองเลอกวธการปรบกระแสดวยคาความตานทาน โดยการตอตว-ตานทานอนกรมกบแหลงจายไฟดงภาพท 2.1
ภาพท 2.1 การตอความตานทานเพอจดไบอสใหทรานซสเตอร
40
จากภาพท 2.1 (ก) เปนการตอวงจรของทรานซสเตอรชนด NPN จะเหนวาทขาเบสกบขาคอลเลกเตอร มทศทางกระแสไหลเขาเพราะฉะนนจะถกตอดวยขวแรงดนไฟฟาบวก สวนภาพท- 2.1 (ข) เปนการตอตวตานทานอนกรมกบแหลงจายไฟ เพอเปนตวปรบกระแสและแรงดนท ทรานซสเตอร
สวนภาพท 2.1 (ค) เปนการตอวงจรของทรานซสเตอรชนด PNP จะเหนวาทขาเบสกบขาคอลเลกเตอร มทศทางกระแสไหลออกเพราะฉะนนจะถกตอดวยขวแรงดนไฟฟาลบ สวนภาพท- 2.1 (ง) เปนการตอตวตานทานอนกรมกบแหลงจายไฟ เพอเปนตวปรบกระแสและแรงดนท ทรานซสเตอร ในทางปฏบตการตอแหลงจายไฟฟากระแสตรง 2 ชดเพอใหทรานซสเตอรทางานนนจะไมสะดวก และจากการสงเกตจากวงจรขวแรงดนทตอจดคอมมอนมขวไฟฟาเหมอนกนจงสามารถใชแหลงจายไฟฟากระแสตรงเพยงชดเดยวไดตามภาพท 2.2
ภาพท 2.2 การตอแหลงจายไฟฟากระแสตรงชดเดยว
การจดไบอสใหกบวงจรทรานซสเตอรแบงไดเปน 3 คอมมอน 1. คอมมอนอมตเตอร (Common Emitter) จดวงจรได 2 แบบ
1.1 วงจรไบอสคงท ( Fixed bias) 1.1 วงจรไบอสดวยตนเอง (Self bias)
2. คอมมอนคอลเลกเตอร (Common collector) 3. คอมมอนเบส (Common Base)
41
2.1 วงจรไบอสคอมมอนอมตเตอร (Common Emitter bias circuit)
2.1.1 วงจรไบอสคงท ( Fixed bias) เปนวธการไบอสทงายทสด ใชแหลงจายไฟกระแสตรง (VCC ) เปนตวจายกระแสเขาทขา-
เบส (IB) และทขาคอลเลกเตอร (IC) ตวอยางเชนทรานซสเตอรชนด NPN ขาเบสตองการไฟบวกเมอเทยบกบขาอมตเตอร และขาคอลเลกเตอรกตองการบวกเมอเทยบกบขาอมตเตอรเชนกนในสวนของกระแสทจะทาใหทรานซสเตอรทางานตามทตองการจะตองใชตวตานทานเปนตวกาหนดกระแสทขาเบส และขาคอลเลกเตอร ดงภาพท 2.3
ภาพท 2.3 วงจรไบอสแบบไบอสคงท
ในการวเคราะหหาจดทางานของวงจรจะตองใชหลกการทางวงจรไฟฟาโดยทาการเปลยนจากวงจรอเลคทรอนกสใหเปนวงจรทางไฟฟา โดยแยกวงจรออกเปนวงจรทางอนพตและวงจรทางเอาทพต การวเคราะหหาจดทางานของวงจรแบบไบอสคงท
ภาพท 2.4 การวเคราะหหาจดทางานวงจรแบบไบอสคงท
42
เพอใหงายตอการการวเคราะหการทางานของวงจร จะตองเปลยนใหเปนวงจรไฟฟากอนโดยการกาหนดทศทางการไหลของกระแสจากแหลงจายไฟเลยงวงจรผานทางความตานทานทางขาเบส (RB) และทางความตานทานทางขาคอลเลกเตอร (RC) หลงจากนนกนามาเขยนใหเปนวงจรไฟฟา ในสวนของแรงดนทตกคลอมตวทรานซสเตอรใหเขยนแทนดวยสญลกษณแหลงจายแรงดนสมมต แลวใชทฤษฎวงจรไฟฟาวเคราะหหาความสมพนธระหวางกระแสและแรงดน
Vo
Vi
VCC
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
ภาพท 2.5 การกาหนดทศทางกระแสทไหลในวงจร
พจารณาทางอนพต
Vi
+VCC
RB
VBE
IB
+
-
RB
VCCVBE
IB
+ -
+-
ภาพท 2.6 การเขยนวงจรไฟฟาทางอนพต
43
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแสเบส ( IB ) VCC = IBRB + VBE
IB = B
BECC
R
VV
พจารณาทางเอาทพต
ภาพท 2.7 การเขยนวงจรไฟฟาทางเอาทพต
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแสเบส ( IC ) และสมการแรงดนท คอลเลกเตอร กบอมตเตอร
VCC = ICRC + VCE VCE = VCC - ICRC IC = IB หรอ
IC = hFEIB
44
ตวอยางท 2.1 จากวงจรคานวณหาคากระแส IC กระแส IB และแรงดน VCE
วธทา
IB = B
BEBB
R
VV
= KΩ4.7
V0.74V
IB = 702.127 A ตอบ IC =
C
CECC
R
VV
= kΩ3
V824V
IC = 5.33 mA ตอบ VCE = VCC - ICRC = 24 V – 5.33 mA 3k VCE = 8.01 V ตอบ
ตวอยางท 2.2 จงคานวณหาคา RC และ RB ของวงจรไบอสคงท โดยใชซลกอนทรานซสเตอรมคา hFE = 50 VCC = 15 V และจดทางานดซท VCE = 8V, IC = 2mA วธทา
จาก VCC = ICRC + VCE
RC = C
CECC
I
VV
= 2mA
8V15V
RC = 3.5 k ตอบ
45
IB = FE
C
h
I
= 50
2mA
IB = 40 A VCC = IBRB + VBE
RB = B
BECC
I
VV
= μA40
0.7V15V
RB = 357.5 k ตอบ
Vo
Vi
+15V
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
3.5k360k
= 50
ตวอยางท 2.3 จงคานวณหาคากระแส IC กระแส IB และคาอตราขยายกระแสของวงจร () โดยกาหนดใหแรงดน VCE มคาเทากบ 8V
46
วธทา
IB = B
BEBB
R
VV
= KΩ4.7
V0.74V
IB = 702.127 A ตอบ IC =
C
CECC
R
VV
= Ω470
V824V
IC = 34.04 mA ตอบ
= B
C
I
I
= μA702.127
mA34.04
= 48.48 ตอบ
2.1.2 วงจรไบอสดวยตนเอง (Self bias)
2.1.2.1 แบบวงจรอมตเตอร ไบอส (Emitter bias)
VO
Vi
+VCC
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
REIE CE
+
+
ภาพท 2.8 วงจรไบอสแบบอมตเตอร ไบอส
โดยทวไปเมอทรานซสเตอรทางานกจะเกดความรอนขนเปนผลใหความตานทาน ระหวาง คอลเลกเตอร กบ อมตเตอร มคาลดลง จะทาใหใหกระแสคอลเลกเตอรมคาสงขนในขณะท
47
กระแสเบสยงมคาคงทอย นนกหมายความวากระแสเบสไมสามารถควบคมกระแสคอลเลกเตอรไดจะทาใหจดทางานของทรานซสเตอร มการเปลยนแปลง
เมอมความตานทานทขาอมตเตอร (RE ) กระแสคอลเลกเตอรมคาเพมขน จะทาใหแรงดนทตกคลอมตวตานทานทขาอมตเตอร (VE ) และแรงดนทขาเบส (VB) มคาเพมขนตามไปดวยจะสงผลใหแรงดนทตกคลอมระหวางเบส กบ อมตเตอร มคาลดลง ตามสมการขางลาง
VB = VBE + VE VBE = VB - VE
เมอแรงดนตกคลอมระหวางเบสกบอมตเตอร มคาลดลง ทรานซสเตอรกจะนากระแสไดนอยลงทาใหกระแสคอลเลกเตอรลดลงตามดวย ทรานซสเตอร กจะกลบมาทางานทกระแสและแรงดนเหมอนในตอนแรก อณหภมกจะลดลง
การวเคราะหหาจดทางานของวงจรอมตเตอร ไบอส
VO
Vi
+VCC
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
REIE CE
+
+
ภาพท 2.9 การวเคราะหหาจดทางานของวงจรอมตเตอร ไบอส
หลกการวเคราะหจะตองเปลยนใหเปนวงจรไฟฟากอนโดยการกาหนดทศทางการไหลของกระแสจากแหลงจายไฟเลยงวงจรผานทางความตานทานทางขาเบส (RB) และทางความตานทานทางขาคอลเลกเตอร (RC) หลงจากนนกนามาเขยนใหเปนวงจรไฟฟาโดยสมมตใหแรงดนทตกคลอมทรานซสเตอรเขยนแทนดวยสญลกษณแหลงจายแรงดนสมมต แลวใชทฤษฎวงจรไฟฟาวเคราะหหาความสมพนธระหวางกระแสและแรงดน ของวงจร
48
VO
Vi
VCC
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
REIE CE
+
+
ภาพท 2.10 การกาหนดทศทางกระแสทไหลในวงจร
พจารณาทางอนพต
ภาพท 2.11 การเขยนวงจรไฟฟาทางอนพต
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแสเบส ( IB ) VCC = IBRB + VBE + IERE IE = IC + IB
= IB + IB IE = IB (1+)
VCC = IBRB + VBE + IB (1+)RE
IB = EB
BECC
Rβ)(1R
VV
49
พจารณาทางเอาทพต เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแส ( IC ) และสมการแรงดนทคอลเลกเตอร กบอมตเตอร
ภาพท 2.12 การเขยนวงจรไฟฟาทางเอาทพต
VCC = ICRC + VCE + IERE จาก IE IC VCE = VCC - IC (RC + RE) VC = VCC – ICRC VE = IC RE IC = IB ตวอยางท 2.4 จากวงจรคานวณหาคากระแส IC กระแส IB และแรงดน VCE
VO
Vi
+20 V
RB
RC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
REIECE
+
+
2k430k
1k 47 F
50
วธทา
IB = EB
BECC
Rβ)(1R
VV
= 1kΩ100)(1430kΩ
0.7V 20V
IB = 36.35 A ตอบ IC = IB = 100 36.35 A IC = 3.635 mA ตอบ VCE = VCC - IC (RC + RE) = 20V - 3.635 mA (2k + 1k ) VCE = 9.1V ตอบ
2.1.2.2 แบบแบงแรงดน (Voltage divider bias)
ในการทจะทาใหวงจรมเสถยรภาพดขนสามารถทาไดโดยการทาใหแรงดนทมาไบอสขาเบสมคาคงทมากทสดวงจรไบอสแบบนจงมความตานทานตรงขาเบส 2 ตวดวยกน แมวาวงจรทรานซสเตอรจะทางานหรอไมทางาน แตแรงดนทขาเบสยงมคาคงท นเปนผลทาใหวงจรมเสถยรภาพของวงจรสงกวาวงจรไบอสแบบอนทกลาวมาตงแตตน หลกการรกษาเสถยรภาพของวงจรขยายทรานซสเตอรใหคงทนนจะทาใหกระแสคอล- เลกเตอรถกควบคมไมใหเปลยนแปลงหรอถาเปลยนแปลงกใหนอยทสด เมอจดทางานเรมจะเปลยนไป พารามเตอรทจะสงผลใหการทางานของทรานซสเตอรเปลยนไปอนดบแรกกคออณหภม ซงสามารถแกไขในขนตนคอใสความตานทานทขาอมตเตอร (RE) แตอยางไรกตามกรณททรานซสเตอรเกดความรอนขนอยางตอเนองจนความตานทาน RE ไมสามารถควบคมได วงจรแบง-แรงดน จะสามารถควบคมแรงดนทางเบสใหคงทได เพราะตวตานทานทตอเปนวงจรแบงแรงดนไวทางขาเบสนนเอง ซงคาแรงดนทวามานจะไมขนตรงกบพารามเตอรตวใดๆ
51
VO
Vi
+VCC
RC
VBE
VCE
I1
IC
+
+
--
REIE CE
+
+
RB1
RB2
VB
I2
ภาพท 2.13 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน
พจารณาทางอนพต
ภาพท 2.14 การหาแรงดนทขาเบส พจารณาทางเอาทพต
ภาพท 2.15 การเขยนวงจรไฟฟาทางเอาทพต
VB = B2B1
CCB2
RR
VR
IE = E
E
R
V
VB = VBE - VE VE = VB - VBE IE IC
52
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ VCC = ICRC + VCE + IERE VCE = VCC - IC(RC + RE)
VC = VCC – ICRC VE = IC RE อยางไรกตามในบางครงเราจะชดเชยอณหภมโดยตรงไดดวยการใชอปกรณอยางเทอร-มสเตอร ไปยดตดไวกบตวถงของทรานซสเตอรเมอทรานซสเตอรเกดความรอนเทอรมสเตอร จะรอนตามไปดวย เปนผลใหความตานทานของมนลดลงแรงดนไบอสทขาเบส กจะลดลงตาม กระแสคอลเลกเตอร กลดลงลดลงทรานซสเตอรจงเยนลงเขาสสภาวะปกตตอไปเทอรมสเตอรจะใชชนด NTC
ตวอยางท 2.5 การคานวณหาคากระแสและแรงดนทจดทางานของวงจร
VO
Vi
+22V
RC
VBE
VCE
I1
IC
+
+
--
REIE
CE
+
+
RB1
RB2
VB
I2
10k
1.5k
39k
3.9k
47 F
วธทา
VB = B2B1
CCB2
RR
VR
= kΩ 39kΩ 3.9
22VkΩ3.9
VB = 2 V ตอบ VE = VB - VBE
= 2 V - 0.7V VE = 1.3 V
53
IE = 1.5kΩ
1.3V
= 0.867mA ตอบ VCE = VCC - IC (RC + RE)
= 22V - 0.867mA (10k + 1.5k) VCE = 12.03 V ตอบ
2.2 วงจรไบอสคอมมอนคอลเลกเตอร (Common Collector bias circuit ) จากการจดไบอสของวงจรคอมมอนคอลเลกเตอร ขาอนพตปอนเขาทขาเบสสวนเอาทพต
ออกทขาอมตเตอร เมอพจารณาจากการทางานของวงจรแรงดนทขาเบสจะตางจากแรงดนทขา-อมตเตอร เลกนอยประมาณ 0.7 V และเมอพจารณาผลการทางานทางดานสญญาณของวงจร สญญาณทเอาทพตและอนพตจะมขนาดใกลเคยงกนและเฟสสญญาณตรงกน จงเรยกวาวงจรอมตเตอรฟรอลโลเวอร ดงภาพท 2.16
ภาพท 2.16 วงจรไบอสแบบคอมมอนคอลเลกเตอร
54
การวเคราะหหาจดทางานของวงจรคอมมอนคอลเลกเตอร
Vo
Vi
VCC
RB
RE
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
IE
ภาพท 2.17 การกาหนดทศทางกระแสทไหลในวงจร
หลกการวเคราะหจะตองเปลยนใหเปนวงจรไฟฟากอนโดยการกาหนดทศทางการไหลของกระแสจากแหลงจายไฟเลยงวงจรผานทางความตานทานทางขาเบส (RB) และทางขาคอลเลกเตอร ลงสกลาวด จากนนกนามาเขยนใหเปนวงจรไฟฟาโดยสมมตใหแรงดนทตกคลอมทรานซสเตอร เ ขยนแทนดวยสญลกษณแหลงจายแรงดนสมมต แลวใชทฤษฎวงจรไฟฟาว เคราะหหาความสมพนธระหวางกระแสและแรงดน ของวงจร พจารณาทางอนพต
ภาพท 2.18 การเขยนวงจรไฟฟาทางอนพต
55
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแสเบส ( IB ) VCC = IBRB + VBE + IERE IE = IB (1+) VCC = IBRB + VBE + IB (1+) RE VCC = IB [ RB + (1+) RE ] + VBE
IB = EB
BECC
Rβ)(1R
VV
พจารณาทางเอาทพต
ภาพท 2.19 การเขยนวงจรไฟฟาทางเอาทพต
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแส ( IC ) และสมการแรงดนท คอลเลกเตอร กบอมตเตอร
VCC = VCE + IERE VCE = VCC - IC RE
IC = E
CECC
R
VV
IC = IB
56
ตวอยางท 2.6 จงคานวณหาคากระแส IB , IC และแรงดนท VCE
Vi
20V
RB
VBE
VCE
IB
IE
+
+
-
-
RE
VO
IC
2k
240k
วธทา
IB = EB
BECC
Rβ)(1R
VV
= 2kΩ91240kΩ
0.7V20V
IB = 45.73 A ตอบ IC = IB
= 90 45.73 A IC = 4.12 mA ตอบ VCE = VCC - ICRE
= 20V - 4.12 mA 2 k VCE = 11.76 V ตอบ
57
2.3 วงจรไบอสคอมมอนเบส (Common Base bias circuit)
การจดวงจรไบอสคอมมอนเบสนขาอนพตจะเปนขาอมตเตอร สวนเอาทพตจะเปนขาคอล- เลกเตอร ซงจะเปนผลใหคาอนพตอมพแดนซของวงจรมคาตาไมเหมาะทจะนาไปใชเปนวงจรขยายและอกประการหนงคอจะตองใชไฟเลยงวงจรทงทางอนพตและเอาทพต ดงภาพท 2.20
Vi
VBE VCB
VEE
IC
+
+
- -
RE
IEVCC
RC
Vo+
+-
-
ภาพท 2.20 การวเคราะหหาจดทางานของวงจรคอมมอนเบส
หลกการวเคราะหการทางานของวงจรกจะคลายกบคอมมอนอมตเตอรและคอมมอน คอลเลกเตอร กคอแยกเปนวงจรทางอนพตและเอาทพตออกจากกนแลวมาเขยนใหเปนวงจรทางไฟฟาเพอวเคราะหการทางานของวงจรตอไป
พจารณาทางอนพต
ภาพท 2.21 การวเคราะหหาจดทางานทางอนพต
58
เขยนสมการโดยอาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ เพอหาสมการกระแส ( IE ) -VEE = -IERE - VEB VEE = VEB + IERE
IE = E
BEEE
R
VV
พจารณาทางเอาทพต
VCB
IC
+
+
-
VCC
RC
Vo
- +-
VCC
VCB
IC
RC+ -
ภาพท 2.22 การวเคราะหหาจดทางานทางเอาทพต
VCC = ICRC + VCB VCB = VCC - ICRC
IC IE การจดไบอสของวงจรคอมมอนเบสจะแตกตางจากแบบอนตรงทจะตองใชแหลงจายไฟ
กระแสตรง 2 ชด จดไบอสทงทางอนพตและเอาทพต และอกสวนทแตกตางกคอจดตออนพตตอทขาอมตเตอร ซงมคาความตานทานตาจงเปนสาเหตทคอมมอนนไมถกนาไปใชเปนวงจรขยายเสยง(Amplifier)
59
ตวอยางท 2.7 จงคานวณหาคากระแส IE และแรงดนท VCB
วธทา
IE = E
BEEE
R
VV
= 1.2KΩ
0.7V4V
IE = 2.75 mA ตอบ VCB = VCC - ICRC
= 10 V - 2.75mA 2.4 k VCB = 3.4 V ตอบ
60
แบบฝกหดประจาหนวยท 2 วงจรไบอสทรานซสเตอร
วชา วงจรอเลคทรอนกส รหส 2104 - 2206
คาสง ใหแสดงวธการวเคราะหหาจดทางานของวงจรตอไปน 1. ใหคานวณหาคากระแส IB , IC และแรงดน VCE ของวงจร
VccRB
RC
VBE
IB
IC
+
-
24 v
4 v
VBB 33 k
2 k
ภาพท 2.23 วงจรไบอสคงท
2. ใหคานวณหาคากระแส IB , IC และแรงดน VCE ของวงจร
Vo
Vi
12V
RBRC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
560100k
ภาพท 2.24 วงจรไบอสคงท
61
3. ใหคานวณหาคากระแส IB , IC และแรงดน VCE ของวงจร
Vo
Vi
24 V
RBRC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
2 k400k
1kRE CE
47 F
ภาพท 2.25 วงจรอมตเตอรไบอส
4. ใหคานวณหาคากระแส IC และแรงดน VCE ของวงจร
ภาพท 2.26 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน
62
5. ใหคานวณหาคากระแส IB , IC , IE และแรงดน VCE ของวงจร
Vo
Vi
12 V
RBRC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
2.2 k470 k
1 kRE
ภาพท 2.27 วงจรคอมมอนคอลเลกเตอร
6. ใหคานวณหาคากระแส IE , IC และแรงดน VCB ของวงจร
ภาพท 2.28 วงจรคอมมอนเบส
63
ใบงานท 2.1 หนวยท 2 เรอง วงจรไบอสทรานซสเตอรคอมมอนอมตเตอร เวลา 60 นาท
วตถประสงค
1. เพอใหเขาใจการทางานของวงจรไบอสแบบคงท ได 2. เพอใหเขาใจการทางานของวงจรไบอสแบบดวยตวเองได 3. เพอใหเขาใจผลทกระทบตอการทางานของวงจร อนเนองมาจากการเปลยนตว
ทรานซสเตอร 4. มกจนสยในการทางานดวยความประณตรอบคอบและตรงตอเวลา 5. มความซอสตย มความใผร และมความอดทน 6. มความขยน รบผดชอบงานทมอบหมาย และทางานรวมกบผอนได
สาระสาคญ การจดไบอสของวงจรกคอการกาหนดกระแสและแรงดนทเกดขนทตวทรานซสเตอรพารามเตอรทมผลกระทบตอการทางานกคอ อตราขยายทางดานกระแสตรง ( หรอ HFE )ดงนนวงจรไบอสทดมเสถยรภาพจะตองไมขนอยกบคา ( หรอ HFE ) เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง
1. ออสซลโลสโคป 2 เสนภาพ 1 เครอง 2. ชดทดลอง BASE UNIT 1 เครอง 3. แผงโมดลการทดลอง 1 แผน 4. สายตอวงจรไฟฟา 1 ชด 5. มลตมเตอร 1 เครอง
64
ลาดบขนการทดลอง 1. วงจรไบอสคงท (Fixed bias)
1.1 ตอวงจรตามภาพท 1
ภาพท 1 การวดคาแรงดน VCEQ
1.2 ใชโวลทมเตอรวดท ขา C กบขา E แลวปรบแหลงจายแรงดน VBB จนไดแรงดน VCEQ = 7.5v แลวบนทกผลลงตารางท.1 1.3 ตอแอมปมเตอรตามภาพท 2 เพอวดกระแสทขาเบส (IBQ) และวดกระแสทขาคอลเลก-
เตอร ICQ ตามลาดบแลวบนทกผลลงตารางท.1
ภาพท 2 การวดคากระแสเบส และกระแส คอลเลกเตอร
65
1.4 คานวณหาอตราขยายกระแสทางดซ ( ) ท ICQ นบนทกผลลงตารางท.1 1.5 ทดลองหาเสถยรภาพอนเนองมาจาก การเปลยนตวทรานซสเตอร
1.5.1 ทาการเปลยนตวทรานซสเตอร แลวใชโวลทมเตอรวดแรงดน VCEQ ตาม ภาพท 1 บนทกผลลงตารางท.1
1.5.2 ใชแอมปมเตอรวดกระแสทขาเบส (IBQ) และวดกระแสทขาคอลเลกเตอร ICQ ตามภาพท 2 ตามลาดบแลวบนทกผลลงตารางท.1
1.5.3 ทาการคานวณหาอตราขยายกระแสทางดซ ( ) ท ICQ น บนทกผลลงตารางท.1
ตารางท.1
ICQ (mA) VCEQ(v) IBQ(A) VBEQ (v) วงจรปกต เปลยน BJT
1.6 จากภาพวงจรปกตคานวณหาคากระแสและแรงดนทจดทางานปกต IB , IC ,VCE และ
เพอเปรยบเทยบกบผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
66
วงจรไบอสตนเอง (Self bias) 2.1 ตอวงจรตามภาพท 3
ภาพท 3 การวดคาแรงดน VCEQ
2.2 ใชโวลทมเตอรวดท ขา C กบขา E ( VCEQ) แลวบนทกผลลงตารางท.2 2.3 ใชแอมปมเตอรวดกระแสทขาเบส (IBQ) และวดกระแสทขาคอลเลกเตอร IC ตามภาพ ท 4 ตามลาดบ แลวบนทกผลลงตารางท.2
ภาพท 4 การวดคากระแสเบส และกระแส คอลเลกเตอร
2.4 คานวณหาอตราขยายกระแสทางดซ ( ) ท ICQ น บนทกผลลงตารางท.2 2.5 ทดลองหาเสถยรภาพอนเนองมาจาก การเปลยนตวทรานซสเตอร
2.5.1 ทาการเปลยนตวทรานซสเตอร แลวใชโวลทมเตอรวดแรงดน VCEQ ตามภาพท 3 แลวบนทกผลลงตารางท.2
67
2.5.2 ใชแอมปมเตอรวดกระแสทขาเบส (IBQ) และวดกระแสทขาคอลเลก- เตอร ICQ ตามภาพท 4 แลวบนทกผลลงตารางท.2
2.5.3 คานวณหาอตราขยายกระแสทางดซ ( ) บนทกผลลงตารางท 2 ตารางท 2
ICQ (mA) VCEQ(v) IBQ(A) VBEQ (v) วงจรปกต เปลยน BJT
2.6 จากภาพวงจรปกตคานวณหาคากระแสและแรงดนทจดทางานปกต IB , IC ,VCE และ
เพอเปรยบเทยบกบผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
68
สรปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
69
แบบประเมนผลการปฏบตการทดลอง
ชอ – สกล ………………………………………………ชน/กลม………………เลขท………
ระดบคะแนน ลาดบท เกณฑการประเมน
3 2 1 0
หมายเหต
1 ปฏบตวดหากระแส IB , IC ไดถกตอง 2 ปฏบตวดหาแรงดน VBE , VCE ไดถกตอง 3 ปฏบตตามลาดบขนการทดลองไดถกตอง 4 ปฏบตการทดลองและบนทกผลการ
ทดลองไดถกตอง
5 ปฎบตการสรปผลการทดลอง ไดถกตอง 6 สงงานตามกาหนดเวลา 7 ปฏบตการทาความสะอาด/เกบวสด/
อปกรณ ไดถกตอง
8 การตรงตอเวลา 9 การแตงกาย 10 กรทางานรวมกบผอน
รวมคะแนน
สรปผลการประเมน ผาน ไมผาน คะแนนทได ………………………… ขอเสนอแนะ ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………
ลงชอ ………………………….ผประเมน
(นายชาตร เรงชยภม)
70
เกณฑการประเมนผลการปฏบตการทดลอง
ระดบคะแนน ลาดบ
ท 3 2 1 0 1 วดถกตองทง 2 ตาราง วดถกตองตารางเดยว ถกตองบางคา วดไมถก 2 วดถกตองทง 2 ตาราง วดถกตองตารางเดยว ถกตองบางคา วดไมถก 3 ปฏบตถกทกขนตอน ปฏบตถกบางขนตอน - - 4 บนทกผลการทดลอง
ถกตองทกขนตอน บนทกผลการทดลองถกตองบางขนตอน
- บนทกผลการทดลองไมถกตอง
5 สรปผลการ ถกตองตามวตถประสงค
สรปผล บางวตถประ สงค
- ไมสรปผลการทดลอง
6 สงงานตามกาหนดเวลา สงงานลาชา 1วน สงงานลาชาเกน 3 วน ไมสงงาน 7 เกบวสด/อปกรณ
เรยบรอย เกบวสด/อปกรณไมเรยบรอย
มการตกเตอน ไมเกบวสด/อปกรณ
8 ตรงตอเวลา มาสาย - ขาดเรยน 9 ถกระเบยบ ผดระเบยบบาง - ผดระเบยบมาก 10 ชวยเพอนทา ชวยเพอนทาบาง - ไมชวยเพอนทา
คะแนนรวม
เกณฑการประเมน
26 – 30 คะแนน หมายถง ดมาก 21 – 25 คะแนน หมายถง ด 16 – 20 คะแนน หมายถง พอใช 0 – 15 คะแนน หมายถง ปรบปรง
71
ใบงานท 2.2 หนวยท 2 เรอง วงจรไบอสทรานซสเตอรคอมมอนคอลเลกเตอร เวลา 60 นาท
วตถประสงค
1. เขาใจการทางานของวงจรคอมมอนคอลเลกเตอรได 2. วดหาคากระแสและแรงดนในวงจรได 3. มกจนสยในการทางานดวยความประณตรอบคอบและตรงตอเวลา 4.มความซอสตย มความใผร และมความอดทน 5. มความขยน รบผดชอบงานทมอบหมาย และทางานรวมกบผอนได
สาระสาคญ วงจรไบอสคอมมอนคอลเลกเตอร จะคลายๆ กบวงจรไบอสของคอมมอนอมตเตอรเพราะใชกระแส IB ควบคมการทางานของทรานซสเตอร สวนทางดานเอาทพตจะใชกระแส IE และความตานทาน RE เปนตวกาหนดแรงดนทางดานเอาทพต
Vi
VCC
RB
VBE
VCE
IB
IE
+
+
-
-
RE
VO
+
+
-
-
IC
VCE = VCC - IC RE IE IC = IB
VO = IC RE
72
เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง 1. ออสซลโลสโคป 2 เสนภาพ 1 เครอง 2. ชดทดลอง BASE UNIT 1 เครอง 3. แผงโมดลการทดลอง 1 แผน 4. สายตอวงจรไฟฟา 1 ชด 5. มลตมเตอร 1 เครอง
ลาดบขนการทดลอง
1. ตอวงจรตามภาพท 1
ภาพท 1 การวดคาแรงดน VCEQ และแรงดน VO
2. ใชโวลทมเตอรวดท ขา C กบขา E ( VCEQ) แลวบนทกผล
VCEQ = …………………..V 3. ใชโวลทมเตอรวดท Vo ตามภาพท 1 แลวบนทกผล
VO = …………………..V 4. ใชแอมปมเตอรวดกระแสทขาเบส (IBQ) และวดกระแสทขาคอลเลกเตอร IEQ
ตามภาพท 2 ตามลาดบ แลวบนทกผล IBQ = …………………..A
IEQ = …………………..A
73
ภาพท 2 การวดคากระแสเบส และกระสอมตเตอร
5. จากภาพวงจรปกตคานวณหาคากระแสและแรงดนทจดทางานปกต IB , IE ,VCE และ
แรงดน VO เพอเปรยบเทยบกบผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
74
สรปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
75
แบบประเมนผลการปฏบตการทดลอง
ชอ – สกล ………………………………………………ชน/กลม………………เลขท………
ระดบคะแนน ลาดบท เกณฑการประเมน
3 2 1 0
หมายเหต
1 ปฏบตวดหากระแส IB , IE ไดถกตอง 2 ปฏบตวดหาแรงดน VBE , VCE ไดถกตอง 3 ปฏบตตามลาดบขนการทดลองไดถกตอง 4 ปฏบตการทดลองและบนทกผลการ
ทดลองไดถกตอง
5 ปฎบตการสรปผลการทดลอง ไดถกตอง 6 สงงานตามกาหนดเวลา 7 ปฏบตการทาความสะอาด/เกบวสด/
อปกรณ ไดถกตอง
8 การตรงตอเวลา 9 การแตงกาย 10 กรทางานรวมกบผอน
รวมคะแนน
สรปผลการประเมน ผาน ไมผาน คะแนนทได ………………………… ขอเสนอแนะ ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………
ลงชอ ………………………….ผประเมน
(นายชาตร เรงชยภม)
76
เกณฑการประเมนผลการปฏบตการทดลอง
ระดบคะแนน ลาดบ
ท 3 2 1 0 1 วดกระแสถกตองทง 2 คา วดถกตองคาเดยว - วดไมถก 2 วดแรงดนถกตองทง 2 คา วดถกตองคาเดยว - วดไมถก 3 ปฏบตถกทกขนตอน ปฏบตถกบางขนตอน - - 4 บนทกผลการทดลอง
ถกตองทกขนตอน บนทกผลการทดลองถกตองบางขนตอน
- บนทกผลการทดลองไมถกตอง
5 สรปผลการ ถกตองตามวตถประสงค
สรปผล บางวตถประ สงค
- ไมสรปผลการทดลอง
6 สงงานตามกาหนดเวลา สงงานลาชา 1วน สงงานลาชาเกน 3 วน ไมสงงาน 7 เกบวสด/อปกรณ
เรยบรอย เกบวสด/อปกรณไมเรยบรอย
มการตกเตอน ไมเกบวสด/อปกรณ
8 ตรงตอเวลา มาสาย - ขาดเรยน 9 ถกระเบยบ ผดระเบยบบาง - ผดระเบยบมาก 10 ชวยเพอนทา ชวยเพอนทาบาง - ไมชวยเพอนทา
คะแนนรวม
เกณฑการประเมน
26 – 30 คะแนน หมายถง ดมาก 21 – 25 คะแนน หมายถง ด 16 – 20 คะแนน หมายถง พอใช 0 – 15 คะแนน หมายถง ปรบปรง
77
แบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 2
คาสง จงทาเครองหมายกากบาท () ลงบนขอคาตอบทถกทสด จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 1 ถงขอ 3 1. จากภาพเปนการจดวงจรไบอสแบบใด
ก. คอมมอนอมตเตอร ข. คอมมอนเบส ค. คอมมอนคอลเลกเตอร ง. คอมมอนเกท
2. ขอใดคอสมการกระแส IB ทถกตอง
ก. IB =
B
CECC
R
VV ข. IB = B
CC
R
V
ค. IB =
B
BECC
R
VV ง. IB = B
BEi
R
VV
3. ขอใดคอสมการแรงดน VCE ทถกตอง
ก. VCE = VCC ข. VCE = VCC + VRC ค. VCE = VCC - VRC ง. VCE = VCC + VBE
78
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 4 ถงขอ 7 4. จากภาพเปนการจดวงจรไบอสแบบใด
Vi
VCC
RB
VBE
VCE
IB
IE
+
+
-
-
RE
VO
+
+
-
-
IC
ก. คอมมอนอมตเตอร ข. คอมมอนคอลเลกเตอร ค.คอมมอนเบส ง. คอมมอนเกท
5. ขอใดคอสมการกระแส IB ทถกตอง ก. IB =
B
BECC
R
VV ข. IB = EB
BECC
RR
VV
ค. IB =
EB
CECC
Rβ)(1R
VV
ง. IB =
EB
BECC
Rβ)(1R
VV
6. ขอใดคอสมการแรงดนท VCE ทถกตอง
ก. VCE = VCC ข. VCE = VCC + VRE ค. VCE = VCC - VRE ง. VCE = VCC + VBE
7. ขอใดคอสมการของแรงดน Vo ทถกตอง ก. VO = VCC - VCE ข. VO = VCC - IE RE ค. VO = IE RE ง. ถกทงขอ ก และขอ ค
79
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 8 ถงขอ 9
Vi
VBE VCB
VEE
IC
+
+
- -
RE
IEVCC
RC
Vo+
+-
-
8. จากภาพเปนการจดวงจรไบอสแบบใด
ก. คอมมอนอมตเตอร ข. คอมมอนเบส ค. คอมมอนคอลเลกเตอร ง. คอมมอนเกท
9. ขอใดคอสมการกระแส IE ทถกตอง ก. IE =
E
BEEE
R
VV ข. IE = E
BECC
R
VV
ค. IE = E
CECC
R
VV ง. IE = EC
BECC
RR
VV
10. โดยทวไปคาแรงดนท VBE ทนยมใชมคาเทาไหร
ก. 0.3 V ข. 1 V ค. 0.7 V ง. 1.4 V
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 11 ถงขอ 13
80
11. ขอใดคอคาตอบของคากระแส IB ก. 32.35 A ข. 31.32 A ค. 3.132 A ง. 3.235 A
12. ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC ก. 3.75 mA ข. 3.88 mA ค. 3.23 mA ง. 3.13 mA
13. ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE ก. 22 V ข. 9.59 V ค. 9.196 V ง. 0 V
จากภาพ จงตอบคาถามตงแตขอ 14 ถงขอ 16
14. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VB
ก. 16.36 V ข. 5.6 V ค. 1.63 V ง. 0.7 V
15. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC ก. 0.775 mA ข. 1.35 mA ค. 1.94 mA ง. 1.27 mA
81
16. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE ก. 17 V ข. 14.35 V ค. 18 V ง. 13.34 V
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 17 ถงขอ 18
17. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IE
ก. 1 mA ข. 2.4 mA ค. 3.3 mA ง. 4 mA
18. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC ก. 1 mA ข. 4 mA ค. 2.4 mA ง. 3.3 mA
82
แบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 2
คาสง จงทาเครองหมายกากบาท () ลงบนขอคาตอบทถกทสด 1. โดยทวไปคาแรงดนท VBE ทนยมใชมคาเทาไหร
ก. 0.3 V ข. 1 V ค. 0.7 V ง. 1.4 V
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 2 ถงขอ 3
2. ขอใดคอสมการกระแส IB ทถกตอง
ก. IB =
B
BECC
R
VV ข. IB = B
CC
R
V
ค. IB = B
CECC
R
VV ง. IB = B
BEi
R
VV
3. ขอใดคอสมการแรงดน VCE ทถกตอง
ก. VCE = VCC ข. VCE = VCC + VRC ค. VCE = VCC - VRC ง. VCE = VCC + VBE
83
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 4 ถงขอ 6
4. ขอใดคอคาตอบของคากระแส IB ก. 32.35 A ข. 31.32 A
ค. 3.132 A ง. 3.235 A
5. ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC ก. 3.75 mA ข. 3.88 mA ค. 3.23 mA ง. 3.13 mA
6. ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE ก. 22 V ข. 9.59 V ค. 9.196 V ง. 0 V
จากภาพ จงตอบคาถามตงแตขอ 7 ถงขอ 9
Vo
Vi
12 V
RBRC
VBE
VCE
IB
IC
+
+
--
2.2k470k
1kRE
84
7. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IB ก. 23.99 A ข.20.92 A ค. 22.18 A ง. 25.47 A
8. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC
ก. 1.67 mA ข.1.782 mA ค. 1.55 mA ง. 1.46 mA 9. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE ก. 7.18 V ข. 12 V ค. 9.06 V ง. 0.7 V จากภาพ จงตอบคาถามตงแตขอ 10 ถงขอ 12
10. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VB ก. 16.36 V ข. 5.6 V ค. 1.63 V ง. 0.7 V 11. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC ก. 0.775 mA ข. 1.35 mA ค. 1.94 mA ง. 1.27 mA 12. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE ก. 17 V ข. 14.35 V ค. 18 V ง. 13.34 V
85
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 13 ถงขอ 14
Vi
VCC
RB
VBE
VCE
IB
IE
+
+
-
-
RE
VO
+
+
-
-
IC
13. ขอใดคอสมการกระแส IB ทถกตอง ก. IB =
B
BECC
R
VV ข. IB = EB
BECC
RR
VV
ค. IB =
EB
CECC
Rβ)(1R
VV
ง. IB =
EB
BECC
Rβ)(1R
VV
14. ขอใดคอสมการแรงดนท VCE ทถกตอง
ก. VCE = VCC ข. VCE = VCC + VRE ค. VCE = VCC - VRE ง. VCE = VCC + VBE
จากภาพขางลางใหตอบคาถามขอ 15 ถงขอ 18
86
15. ขอใดคอสมการกระแส IE ทถกตอง ก. IE =
E
BECC
R
VV ข. IE = E
BEEE
R
VV
ค. IE = E
CECC
R
VV ง. IE = EC
BECC
RR
VV
16. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IE
ก. 1 mA ข. 2.4 mA ค. 3.3 mA ง. 4 mA
17. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคากระแส IC
ก. 1 mA ข. 4 mA ค. 2.4 mA ง. 3.3 mA
18. จากภาพ ขอใดคอคาตอบของคาแรงดน VCE
ก. 1.38 V ข. 6 V ค. 2.78 V ง. 0.7 V