Hoe werkt een transitor? Ik laat eerst een printplaatje zien waar een transistor op is gesoldeerd. Dan het schema met de vier weerstandjes die nodig zijn om een transistor optimaal te laten functioneren en daarna hoe die schakeling een wisselspanning kan versterken en tenslotte een voorbeeld van een (oude) simulatie waarmee je daadwerkelijk de instelling van de gelijkspanningen en de gelijkstromen kunt veranderen; en ook daadwerkelijk de versterkingsfactor voor de wisselstroom. Met deze vier essentiele weerstandjes kun je het gedrag van de transistor in de gehele schakeling bestuderen.
De condensatoren spelen een heel andere rol bij de gelijkstroom instelling dan bij de wisselstroom versterking. Met name bij de versterking. Niet bij de gelijkstroom instelling van de transistor. Zie verderop.
Figuur 1. Hier zie je een printplaat met in het midden een transistor. Om de transitor heen zie je vier variabele weerstanden (potentiometers) om de instelling van de transistor optimaliseren. Links het ingangs-signaal (IN of ui) (het rode stekkertje) en rechts het uitgangssignaal (UIT of uo) bij het andere rode stekkertje) [UT/TO/ISM, 1991]. Zie ook figuur 2.
|
|
||
|
R1 (norm=174.0): (xx) R2 (norm=56.0): (xx) |
|
RC (norm=4.0): (xx) RB (norm=1.99): (xx) |
Figuur 2. Links het ingangs-signaal (ui of IN) en rechts het uitgangssignaal (uo of UIT). Gekozen is hier een bloksignaal, want bij een bloksignaal kun je goed de invloed van de condensators uitleggen. Voor het gemak is hier een microfoon voor het ingangssignaal en een luidspreker bij getekend voor het uitgangssignaal.
Een transistor kan alleen maar functioneren als de drie pootjes van de transitor (c collector, e emitor en b basis) goed, d.w.z. optimaal zijn ingesteld. Dat noemen we de gelijkspanningsinstelling. Die komt overeen met de gelijkstroominstelling. Met betrekking tot de gelijkstroominstelling dient gezegd te worden dat die belangrijkste instelling is. De gelijkspanningen over de vier weerstanden (hier 4.46, 9.78, 2.921 en 2.221 [Volt]) komen hier feitelijk uit voort. Met deze vier variabele weerstanden kun je de transitor instellingen dus optimaliseren. Zie elders.
Figuur 3. Kijk goed naar de gelijkstroominstelling.
| DE GELIJKSPANNINGEN: Hoe werkt en transistor en hoe kan een transistor een wisselspanning versterken? Een transistor kan alleen maar functioneren als de drie pootjes van de transitor (c collector, eemitor en b basis) goed, d.w.z. optimaal zijn ingesteld. Ingesteld wil zeggen ze op de juiste gelijkspanning (Uc, Ue en Ub) door de juiste spanningverdeling tussen de vier weerstandjes (R1, R2, Rc en Rb) zijn ingesteld. Dan werkt een transitor goed en optimaal. Let wel: het is eigenlijk de gelijkstroominstelling (de collectorstroom) die we instellen (meestal 1 [mA]; hier 1.116 [mA]) en daarna de spanning op de basis van de transistor (de spanning over R2). Zie ook figuur 4. De stoom door R1 en R2 is vele malen lager dan de stroom door de collector. Zie ook figuur 4. Daarom hebben R1 en R2 ook hoge waarden [ohm]. Met deze twee variabele weerstanden stel je de spanning op de basis van de transistor in (zie figuur 3 en is hier 2.921 [V]). Als deze stromen en spanningen nu goed zijn ingesteld kun je naar de condensator over RE kijken. De condensatoren (C1, C2 en CE) spelen bij de gelijkstroominstelling geen rol. RE speelt (dus) geen rol bij de gelijkstroom instelling maar wel een rol bij de vorm van de output van de wisselspanning. xxx |
Figuur 4 de gelijkstromen.
| DE GELIJKSTROOM: RE speelt (dus) geen rol bij de gelijkstroom instelling maar wel een rol bij de vorm van de output van de wisselspanning. Daarom is een blokvorm zo'n goed test-signaal. De condensatoren C1 en C2 zorgen ervoor dat de gelijkstromen en de gelijkspanningen zowel niet op het ingangssignaal als bij het uitgangssignaal kunnen komen. Daarna kunnen we gaan kijken naar het wisselstroom signaal van de ingangsspanning en de uitgangsspanning. xxx |
Figuur 5 de wisselstroom en de versterking; de verhouding tussen ui en uo.
| DE WISSELSPANNING: De versterking van het signaal is te berekenen met de waarden van R1, R2, RC en de factor s (hier -0.096) van de transistor; en is feitelijk s x RC. Zeer opvallend na alles wat we hier hebben besproken. Zie figuur 5. |
REFERENTIES:
- Tranistor (versie 2001/2002). xxxx (kaal): Oude Java applets
- Tranistor (versie 2004/2005): Adaptief lesmateriaal
Een screendump van een van mijn eerste transistor-simulators. Toegepaste Onderwijskunde, onderzoeksgroep van de vakgroep onderwijskundige 'Instrumentatietechnologie' [Rik Min, 1995 - 2004]