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