L'ABC dell'NPN

In attesa degli ultimi componenti per un progettino sto facendo qualche prova per sporcarmi le mani con "il transistor"... ho letto alcune cose e mi volevo provare a far girare >> questo banale schema << utilizzando un BD139-16 e un alimentatore da banco con tensioni sotto i 30V.
Se non che sto impazzendo per dimensionare le due resistenze.
Sostanzialmente non riesco in nessun modo a realizzare la polarizzazione inversa sul collettore.
Quello che non ho proprio capito è come devo "modelizzare" il transistor in assenza di resistenze, in modo da capire come le devo dimensionare.
Intendo dire: se mettessi dei regolatori di tensione forse sarei a posto, in quanto erogherebbero poi le correnti giuste e tanti saluti. Mettendo solo due resistenze invece devo tenere conto il comportamento del transistor per dimensionarle, in modo da partizionare correttamente la tensione. Corretto?
Ho provato con diversi valori (resistenze da 1/4W), ma ottengo sempre questa situazione:
- Vb tra 0,6V e 0,7V poco più
- Vc circa 0,06 - 0,09V
In sostanza non riesco a schiodarmi dal regime di saturazione (se si chiama così) in cui il transistor funziona come due diodi in conduzione se non ho capito male.
Cosa mi manca da capire di così grossolano?
Grazie mille...

Fammi capire: vuoi amplificare un segnale alternato usando quello schema?

Io voglio solo fare funzionare quello schema, e vedere se riesco a fare funzionare il transistor in amplificazione a emettitore comune (suppongo che sia grossomodo l'idea dello schema). E' uno schema tratto da un testo didattico, lo scopo mio è dunque didattico.
So che ha dei grossi limiti, ma francamente a me basterebbe quasi quasi anche solo polarizzare il transistor, cioè impostare le tensioni corrette per avere BE in forward e CB in reverse...

Prendilo come un problema vincolato: polarizzare un npn eccetera eccetera con un solo generatore di tensione e due resistenze.
Diciamo che mi stupirei che fosse sbagliato, vista la fonte. Se lo fosse gradirei una dimostrazione rigorosa della sua erroneità.

Anche se continuo a non capire il fine di tutto ciò, posso solo dirti che quel tipo di circuito è puramente teorico.

In tutti i libri viene riportato quello schema per far capire a livello teorico il funzionamento di un transistor, ma se si va avanti con le pagine si vede che viene introdotto il concetto di stabilizzazione termica, che richiede un'altra resistenza in serie all'emettitore (e di conseguenza un partitore nella base), fondamentale per stabilire correttamente il punto di funzionamento a riposto del transistor. Ecco perché non riesci a polarizzare nulla.

Infatti, la polarizzazione di un transistor in funzione di amplificatore ad emettitore comune richiede tipicamente quattro resistenze, che hanno la funzione di stabilizzare termicamente il transistor e di ridurre il fenomeno della dispersione delle cratteristiche, situazioni necessarie per ottenere uno stadio di amplificazione che funzioni non solo sulla carta, specie se hai danneggiato il semiconduttore tentando di polarizzarlo con delle resistenze scelte "a caso".

Sono stato sufficientemente rigoroso?

Rispondo in interlinea solo per comodità, non per fare polemica: ti sono molto grato per aver speso del tempo a rispondermi, davvero grazie.

scorpio92 ha scritto:Anche se continuo a non capire il fine di tutto ciò

Proprio non capisco se questa tua domanda è retorica o meno. Non basta come fine il voler vedere cosa succede? L'ho anche letta la teoria del transistor, ma se al primo schema non riesco a riprodurre il discorso teorico... boh. Allora i testi di elettronica - se tutti lo usano, generalizzo - sono fatti davvero male...

scorpio92 ha scritto:, posso solo dirti che quel tipo di circuito è puramente teorico.

In tutti i libri viene riportato quello schema per far capire a livello teorico il funzionamento di un transistor, ma se si va avanti con le pagine si vede che viene introdotto il concetto di stabilizzazione termica, che richiede un'altra resistenza in serie all'emettitore (e di conseguenza un partitore nella base), fondamentale per stabilire correttamente il punto di funzionamento a riposto del transistor. Ecco perché non riesci ad amplificare nulla.

Io sono d'accordo sulla stabilizzazione termica, a cui anch'io accennavo implicitamente.
Ma a vuoto... io vorrei riuscire a impostare delle tensioni ragionevoli a vuoto, in cui il transitor non credo che si scaldi più di tanto! Poi facendo entrare un segnale osserverò che il guadagno va a pallino, magari rapidamente, ok... proprio questo vorrei vedere.
O non ho capito nulla?

scorpio92 ha scritto:Infatti, la polarizzazione di un transistor in funzione di amplificatore ad emettitore comune richiede tipicamente quattro resistenze, che hanno la funzione di stabilizzare termicamente il transistor e di ridurre il fenomeno della dispersione delle cratteristiche, situazioni necessarie per ottenere uno stadio di amplificazione che funzioni non solo sulla carta.

Sono stato sufficientemente rigoroso?

Ni
Hai esposto la necessità di uno schema più complesso per fare lavorare *bene* il transistor ma non hai dimostrato l'insufficienza di quello semplice a servire allo scopo, pur se per poco tempo (anche pochissimo, il tempo di misurare le tensioni su base collettore emettitore).
Tu dici che è rilevante la retroazione per la stabilizzazione termica. Ma il transistor impiegherà pure un po' di tempo a scaldarsi! Allora perché non riesco a impostare una tensione di collettore più alta di quella di base, con quello schema, nemmeno per un secondo? Proprio non riesco a capirlo.
Cosa sto perdendo di vista *completamente* (deve essere un discorso grosso... non la stabilizzazione termica, che - a meno che mi sbagli proprio qui - non può intervenire in modo sostanziale anche negli istanti iniziali, appena acceso l'alimentatore...
Inoltre il comportamento che osservo è abbastanza stabile... le tensioni varieranno di un centesimo di volt al minuto, a dire tanto... e dunque cosa sbaglio?

Ok, magari i tempi di dispersione delle caratteristiche sono davvero rapidi.
Per essere sicuro andrò a visualizzare il transitorio delle tensioni con l'oscilloscopio... quando riesco ad avere un po' di tempo (stanotte mi sa) provo.
Grazie per la riflessione.

Guarda, molto semplicemente ti dico che i libri di elettronica non vanno letti a paragrafi, ma a capitoli. Da quello che dici, specie sulla stabilizzazione termica, posso dedurre due cose: o nel tuo libro questi concetti sono spiegati in maniera eccessivamente teorica, incompleta o poco chiara, o non sei arrivato a leggere i capitoli seguenti dove ti spiegano perché il tuo circuito non funziona come previsto.

Non puoi applicare solo metà dei concetti teorici di un determinato argomento e poi sperare che funzioni, devi almeno avere un piano generale dell'argomento. E' ovvio che nei libri di teoria trovi schemi simili. Come farebbero, altrimenti, a spiegarti passo passo come funziona un transistor se usassero dal principio uno schema completo di componenti che hanno funzioni di cui non hanno ancora accennato?

Vai avanti con la lettura e vedrai che tutto ti si farà più chiaro.

Thanks.
E' che sono abituato a libri che dicono cose vere fin dalla prima riga

Di nulla, comunque non mi pare che quel libro affermi il falso...

scusate ma che libro è?????

Il testo è >> questo <<.

Parafrasando la tua firma: "Nessun albero è stato abbattuto per pubblicare questo testo anche se un gran numero di elettroni è stato scomodato".

Per inciso al paragrafo successivo si trova la seguente sintesi, riguardo a quello schema di bias:

Base-Current Bias (Fixed Bias)

The first biasing method, called BASE CURRENT BIAS or sometimes FIXED BIAS, was used in figure 2-12. As you recall, it consisted basically of a resistor (RB) connected between the collector supply voltage and the base. Unfortunately, this simple arrangement is quite thermally unstable. If the temperature of the transistor rises for any reason (due to a rise in ambient temperature or due to current flow through it), collector current will increase. This increase in current also causes the dc operating point, sometimes called the quiescent or static point, to move away from its desired position (level). This reaction to temperature is undesirable because it affects amplifier gain (the number of times of amplification) and could result in distortion, as you will see later in this discussion.

Sostanzialmente, come a onor del vero ho trovato anche da altre parti, quello schema secondo lui non è puramente teorico, è solo limitato dalla mancanza di una retroazione in grado di stabilizzare il punto di lavoro.

Il mio problema, ripeto, è di non riuscire a impostare le tensioni, a prescindere dai valori delle due resistenze... la Vc mi rimane incollata alla Ve come una cozza, e Vb mi rimane circa 0,6V più in alto. Quindi il transistor è in saturazione, e non riesco a spostarlo di lì.
Non ho avuto tempo di giocarci, appena riesco provo a sostituire il componente, magari si è preso una scaldata... anche se è grossetto e dissipato...

premetto che non ho letto la pagina che descrive il circuito,
e che in generale sono semi-incompetente in materia (e dire che ho avuto più occasioni in passato, anche a pagamento )

mi chiedo come si possa dimensionare uno stadio NPN del genere senza inserire una resistenza di base e/o una resistenza di emitter,
ovvero senza limitare in qualche modo Ib (e/o la Vbe, il discorso è duale) che poi comanda la Ic,
(Ic, assieme ai valori dei componenti della maglia di uscita, stabiliscono saturazione/interdizione/regime lineare)
ipotesi : quello stadio guadagna moltissimo (ergo è in saturazione con poco e niente) in vista dell'applicazione della retroazione?

per non saper nè leggere nè scrivere, io ci proverei con qualche esempio più semplice e "basic"
buona fortuna, quasi ti invidio la voglia!

[EDIT] chissà se questa http://hobbyelettronica.altervista.org/elettr_analog/bjt.pdf possa esserti d'aiuto..quantomeno è in italiano

Grazie mad, poi me lo leggo...
Comunque sono riuscito, è che ci voleva un valore molto basso sul collettore in rapporto alla base: sulla base ho messo 10kΩ e sul collettore ci ho ficcato una piastrella da 33Ω / 7W che avevo e ho tenuto l'alimentatore a 5V per evitare di abbruciare ogni cosa.
Finalmente sul collettore ho misurato una tensione di 2,4V mentre sulla base avevo il solito 0,7V.
Portando l'ali a 15V la tensione sul collettore era circa 5,7V in bella e netta discesa, mentre il transistor con il suo dissipatore si davano da fare a riscaldarsi.
Adesso devo capire tutta sta storia.

Grazie a tutti per la pazienza!

ahhhh capisco....niente carta solo flussi di elettroni liberi per la rete..........riguardo la carta porto con me dalle scuole il cuniberti de lucchi e nel cuore visto che li ho vwnduti il cupido del 1977 (elettronica generale)................bei testi

HistoireDuSoldat ha scritto:Grazie mad, poi me lo leggo...
Comunque sono riuscito, è che ci voleva un valore molto basso sul collettore in rapporto alla base: sulla base ho messo 10kΩ e sul collettore ci ho ficcato una piastrella da 33Ω / 7W che avevo e ho tenuto l'alimentatore a 5V per evitare di abbruciare ogni cosa.
Finalmente sul collettore ho misurato una tensione di 2,4V mentre sulla base avevo il solito 0,7V.
Portando l'ali a 15V la tensione sul collettore era circa 5,7V in bella e netta discesa, mentre il transistor con il suo dissipatore si davano da fare a riscaldarsi.
Adesso devo capire tutta sta storia.

Grazie a tutti per la pazienza!

Quel circuito DEVE funzionare.
Infatti ti funziona.
La stabilizzazione (per mezzo della Re) serve a stabilizzare il punto di lavoro, che varia in funzione del guadagno di corrente in continua (comunemente Beta o Hfe, in generale), che è un valore tipico di ogni BJT e che presenta una curva (derating) tipica per ogni BJT, che si muove in funzione della temperatura.
In particolare, per tutti i BJT in silicio, il Beta aumenta di uno per ogni aumento della temperatura di circa 2.2 K.
Accendendo il BJT per il passaggio di elettroni si ha un rilascio di energia sottoforma di calore, quindi il BJT si riscalda.
Più riscalda e più grande è il flusso di elettroni (aumenta l'effetto transistore) e , di conseguenza, più riscalda, e continua così.
Per questo è importante stabilizzare in temperatura.
Ma quel circuito deve funzionare; ipotizzando una temperatura ambiente costante a un certo punto anche quel circuito si stabilizzerà e lavorerà bene.
Considera che in linea di massima la corrente che scorre sulla base è pari alla corrente di collettore diviso Beta (o Hfe o chiamalo come vuoi ), per cui in uno schema come il tuo (che tra l'altro è simile nel funzionamento al mio finale) è molto semplice trovare la Ib e la Ic:
(Valimentazione-0.7V)/Rb= (circa) Ib;
Ib * Beta = (circa) Ic.
E' evidente che la Rb sarà molto più grande della Rc.
Per farlo funzionare bene fai in modo che la tensione sulla Rc sia perfettamente uguale alla Vce (e quindi pari a metà alimentazione).
Per iniziare a trovare i valori potresti provare con dei potenziometri; poi, quando trovi il valore corretto li sostituisci con delle R normali, che sono molto meno rumorose.
Naturalmente è fondamentale stare attenti alle potenze in gioco e alla dissipazione del transistore, che se è troppo bassa può portare alla rottura del dispositivo, se è eccessiva può rendere instabile il circuito, non facendolo stabilizzare mai.
Chiaramente sarebbe opportuno partire dal datasheet del BJT .
Che BJT è?
Se lo hai scritto, me lo sono perso...
Saluti!

p.s: il valore di Hfe lo trovi nel datasheet, e può variare anche di molto in condizioni reali.
p.p.s: il circuito con il partitore alla base e la Re con C di bypass è il circuito di autopolarizzazione, che opera una stabilizzazione automatica di Beta per effetto della retroazione.

iperv

EDIT: certo, è molto facile bruciare una delle due giunzioni del BJT, assicurati che non si sia bruciato.

Grazie i*v, poco prima che scrivessi tu iniziava a tornarmi tutto.
Il datasheet del BD139-16 l'ho guardato da subito, ma non riuscivo a delineare un algoritmo di progetto per questo schema, che adesso mi si sta chiarendo, quindi non riuscivo a estrarre le informazioni necessarie.

A ingegneria su che testo fanno studiare elettrotecnica adesso? Radiotron menzionava un testo della Cupido di elettrotecnica generale, ma pare non sia recentissimo (non che i libri non recenti non siano buoni, anzi...).

HistoireDuSoldat ha scritto:Grazie i*v, poco prima che scrivessi tu iniziava a tornarmi tutto.
Il datasheet del BD139-16 l'ho guardato da subito, ma non riuscivo a delineare un algoritmo di progetto per questo schema, che adesso mi si sta chiarendo, quindi non riuscivo a estrarre le informazioni necessarie.

A ingegneria su che testo fanno studiare elettrotecnica adesso? Radiotron menzionava un testo della Cupido di elettrotecnica generale, ma pare non sia recentissimo (non che i libri non recenti non siano buoni, anzi...).

Ciao Histoire.
Sai che non avevo mai fatto caso a 'i*v'?
Spettacolo! Grazie .
Per Elettronica 1 (di questo stiamo parlando) ho avuto come testo di riferimento il Millman, probabilmente il testo più diffuso del mondo, sicuramente LA Bibbia dell'elettronica (anche se è orientato verso i circuiti integrati e prevede una buona parte di microelettronica ed elettronica digitale).
Ho per le mani anche un vecchio testo di ITIS (non è mio, ho fatto lo scientifico) che è eccezionale per la polarizzazione a discreti, si tratta del Cupido - Elettronica Generale.
Per molto altro ci si basa sulle dispense.
Novità dal circuito?
Saluti.

iperv


EDIT: l'halzheimer precoce colpisce ancora , parliamo dello stesso libro (il Cupido).

iperv ha scritto:Ciao Histoire.
Sai che non avevo mai fatto caso a 'i*v'?
Spettacolo! Grazie .

Grazie a te di avere risposto!

iperv ha scritto:
Per Elettronica 1 (di questo stiamo parlando) ho avuto come testo di riferimento il Millman, probabilmente il testo più diffuso del mondo, sicuramente LA Bibbia dell'elettronica (anche se è orientato verso i circuiti integrati e prevede una buona parte di microelettronica ed elettronica digitale).
Ho per le mani anche un vecchio testo di ITIS (non è mio, ho fatto lo scientifico) che è eccezionale per la polarizzazione a discreti, si tratta del Cupido - Elettronica Generale.
Per molto altro ci si basa sulle dispense.

Ok, grazie mille. Devo decidere cosa mi interessa fare adesso, è che dopo due schedine saldate copiando il progetto la cosa inizia ad annoiarmi, evidentemente lo step successivo è capire molte cose, sperimentare su cose semplici in cui si dominano i dettagli, capire schemi più complessi e infine - avendo qualche idea - provare a progettare qualcosa (magari che abbia senso).
Nel frattempo mi sono riappassionato alla teoria classica dell'elettromagnetismo... tutto fa ma non credo che mi porti necessariamente più vicino all'obbiettivo di comprendere l'elettronica
Però è talmente bella la fisica...

iperv ha scritto:
Novità dal circuito?

Sì, credo di aver estratto questa facile procedura per la polarizzazione con due resistenze: quella di base si determina in base alla corrente che vuoi avere sul collettore sapendo che Vb~,6-,7V e visto il guadagno medio da datasheet. A quel punto alla grossa in base alla corrente che si avrà sul collettore si dimensiona la resistenza relativa per avere circa metà Vcc (volendo lavorare "in classe A" anche se fa ridere detto in questo contesto). Poi si fanno aggiustamenti fini.
Risultato: ero partito da Rb=10K e Rc=1K... era ovvio che non potevo avere il risultato sperato... alla fine Rb=100K e Rc=33 (Vcc=15V, guadagno in corrente quasi 200). Funziona, amplifica il segnale ed è piuttosto stabile, o meglio si muove lentamente dal punto di lavoro all'accensione...
Comunque questa cavolatina mi è stata utile per capire molte cosine.

Considera che è normale che il punto di lavoro si sposti, all'inizio.
Deve raggiungere una temperatura di esercizio ottimale, poi, se correttamente progettato, l'ampli si stabilizza.
E' possibile in fase di progetto stabilire anche le dimensioni del dissipatore; se devi farlo a occhio, tendenzialmente meglio abbondare .
Quel libro è ottimo per capire la polarizzazione e altre cose sui discreti; approfondisci e scoprirai tantissime sfumature.
Campi elettromagnetici è una materia tanto affascinante quanto difficile.
Certo, non c'entra molto con gli ampli, ma...ehi, non si può avere tutto !