Transistori kui kolme elektroodiga (emitter, alus, kollektor) pooljuhtseadet saab sisse lülitada põhiliselt kolmel viisil (joon. 3.1 - 3.6). Nagu teate, siseneb sisendsignaal võimendisse kahe juhtme kaudu; Väljundsignaal suunatakse samuti läbi kahe juhtme. Järelikult on kolmeelektroodilise võimendusseadme puhul, kui sisendsignaal antakse ja väljundsignaal võetakse vastu kahe juhtme kaudu, üks elektroodidest on kindlasti tavaline. Vastavalt sellele, millised transistori lülitusahela elektroodid on ühised, eristatakse kolme peamist lülitusahelat: ühise emitteriga (CE), ühise kollektoriga (CC) ja ühise alusega (CB).
Riis. 3.1. Ühise emitteri (CE) ahel
Riis. 3.2. Ahel ühise kollektoriga (OK)
Praktilised võimalused p-p-p ja p-p-p struktuuride transistoride ühendamiseks on näidatud joonisel fig. 3,1 - 3,6. Nagu jooniste võrdlusest järeldub, on need ahelad identsed ja erinevad ainult toitepinge polaarsuse poolest.
Iga lülitusahela sisendi (RBX.) ja väljundi (RBbix.) takistuse, samuti voolu (K,), pinge (Ki) ja võimsuse (KR = K|ХKi) võimendustegurite määramiseks arvutatakse ning katseväärtused ja valemid on toodud tabelites 3.1 ja 3.2.
Tabel valemitega on toodud ligikaudsete arvutuste jaoks ning transistoride ühendamise põhiahelate omaduste esialgseks, esmaseks hindamiseks ja võrdlemiseks on ette nähtud teine tabel numbriliste hinnangutega.
Riis. 3.3. Ühine baas (CB) skeem
Tabelis olevad tähistused on järgmised: RH - koormustakistus; R3 on emitteri takistus või emitteri ristmiku pinge muutuse ja emitteri voolu muutuse suhe vahelduvvoolu väljundahela lühise režiimis; RB - baastakistus või emitteri ja aluse vahelise pinge muutuse ja kollektori voolu muutuse suhe sisendahela tühirežiimis vahelduvvoolus; a on ühise alusega vooluahela vooluvõimendus; p on voolu võimendus ühise emitteriga ahela jaoks.
Riis. 3.4. Ühise emitteri (CE) ahel
Riis. 3.5. Ahel ühise kollektoriga (OK)
Riis. 3.6. Ühine baas (CB) skeem
Kõige sagedamini kasutatakse praktilistes ahelates ühise emitteriga transistori lülitusrežiimi (kuna sellel on suurim võimsusvõimendus).
Emitter järgijaid (tavalisi kollektoriahelaid) kasutatakse signaaliallika kõrge väljundtakistuse ja koormuse väikese sisendtakistuse sobitamiseks. Kõrgsagedusvõimendite (madala sisendtakistusega) ehitamiseks kasutatakse ühise alusega ahelaid.
Sõltuvalt transistoride elektroodide potentsiaalide olemasolust, polaarsusest ja suurusest eristatakse mitut selle töörežiimi. Küllastus - transistor on avatud, pinge K-E ristmikul on minimaalne, voolu ühendusi on maksimaalne. Katkestus - transistor on suletud, pinge K-E ristmikul on maksimaalne, üleminekuid läbiv vool on minimaalne. Aktiivne – vahepealne küllastus- ja väljalülitusrežiimide vahel. Pöördvõrdeline - seda iseloomustab tööpinge vastupidise polaarsuse rakendamine transistori elektroodidele.
Lülitusahelates, millel on ainult kaks olekut: sees (võtmeelemendi takistus on nullilähedane) ja väljas (võtmeelemendi takistus kipub lõpmatuseni), kasutatakse küllastus- ja väljalülitusrežiime. Aktiivset režiimi kasutatakse laialdaselt signaalide võimendamiseks. Pöördrežiimi kasutatakse üsna harva, kuna transistori sel viisil sisselülitamisel pole vooluahela jõudlust võimalik parandada.
Selleks, et algselt hinnata ahelates sisalduvate RC-elementide väärtusi ilma arvutusteta (joonis 3.1, 3.2, 3.4, 3.5), võime võtta kollektori (emitteri) ahela takistuse väärtuseks mitu kOhmi. , ja takistuse väärtus baasahelas olema 30 ...50 korda suurem. Sel juhul peaks kollektori (emitteri) pinge olema võrdne poolega toitepingest. Ühise alusega vooluringi puhul (joon. 3.3, 3.6) ei ületa takistuse R3 väärtus tavaliselt 0,1... 1 kOhm, takistuse R2 väärtus on mitu kOhm.
Kondensaatorite C1 - SZ reaktantsi väärtused madalaimate sageduste jaoks, mida tuleb võimendada, peaksid olema ligikaudu suurusjärgu võrra väiksemad kui nendega ühendatud aktiivtakistused R1 - R3 (joonis 3.1 - 3.6). Põhimõtteliselt saaks nende kondensaatorite väärtusi valida märkimisväärse varuga, kuid sel juhul suurenevad siirdekondensaatorite mõõtmed, nende maksumus, lekkevoolud, siirdeprotsesside kestus jne.
Näitena kasutame tabelit 3.3, et kiiresti määrata mitme sageduse kondensaatorite reaktantsi väärtus.
Tuletame meelde, et kondensaatori Xc reaktantsi, Ohm, saab arvutada järgmise valemi abil:
Alalisvoolu korral kipub kondensaatorite reaktants lõpmatuseni. Seetõttu ei ole alalisvooluvõimendite puhul (võimenduse alumine piirsagedus null) ühenduskondensaatoreid vaja ja astmete eraldamiseks tuleb võtta erimeetmeid. Alalisvooluahelates olevad kondensaatorid on samaväärsed avatud vooluahelaga. Seetõttu kasutatakse alalisvooluvõimendi ahelate ehitamisel ahelaid, millel on astmetevahelised otseühendused. Loomulikult on sel juhul vaja koordineerida astmetevaheliste pingete tasemeid.
Vahelduvvoolu võimendamisel võimendusastmete koormusahelas kasutatakse sageli induktiivseid elemente. Pange tähele, et induktiivsuste reaktants suureneb sageduse suurenedes. Vastavalt sellele, kui koormustakistus muutub sagedusega, suureneb ka sellise kaskaadi võimendus.
Lisaks bipolaarsetele transistoridele on laialt levinud moodsamad elemendid - väljatransistorid (joon. 3.7 - 3.9).
Riis. 3.7. Ühine allikaahel (CS)
Riis. 3.8. Ühine äravooluahel (OS)
Analoogiliselt bipolaarsete transistoride lülitusahelatega lülitatakse väljatransistorid sisse ühise allika, ühise äravoolu ja ühise väravaga.
Riis. 3.9. Ühine väravaahel (03)
Nende väljatransistoride lülitamise ahelate peamised arvutatud seosed on toodud tabelis 3.4, kus S on väljatransistori karakteristiku kalle, mA/V; R on transistori sisetakistus.
R1 ligikaudne väärtus (joonis 3.7 - 3.9) võib olla mitmest oomist kuni ühikuni MOhm R2 - mitu kOhmit. Pange tähele, et nagu bipolaarsete transistoride puhul, võimaldavad väljatransistorid töötada ka väljalülituse ja küllastusega; aktiivsed ja pöördrežiimid.
Bipolaarse transistori voolu ülekandeteguri suurendamiseks kasutatakse “komposiit” transistore, mis on ühendatud Darlingtoni vooluahela järgi (joonis 3.10 - 3.13). Nende üldine võimendus erineb mõnevõrra iga transistori võimenduse korrutisest. Samal ajal halveneb ahela temperatuuri stabiilsus.
Kirjandus: Shustov M.A. Praktiline vooluringi projekteerimine (1. raamat), 2003.a
Niisiis, meie veebisaidi bipolaarsete transistoride loo kolmas ja viimane osa =) Täna räägime nende imeliste seadmete kasutamisest võimendina, kaaluge võimalust bipolaarse transistori lülitusahelad ning nende peamised eelised ja puudused. Alustame!
Kõrgsageduslike signaalide kasutamisel on see ahel väga hea. Põhimõtteliselt on see põhjus, miks transistor on kõigepealt sisse lülitatud. Väga suurteks miinuteks on madal sisendtakistus ja loomulikult vooluvõimenduse puudumine. Vaadake ise, sisendis on meil emitteri vool, väljundis.
See tähendab, et emitteri vool on väikese baasvoolu võrra suurem kui kollektori vool. See tähendab, et vooluvõimendust lihtsalt pole, pealegi on väljundvool veidi väiksem kui sisendvool. Kuigi teisest küljest on sellel vooluahelal üsna suur pinge ülekandetegur) Need on eelised ja puudused, jätkame….
Ühise kollektoriga bipolaarse transistori ühendusskeem
Selline näeb välja ühise kollektoriga bipolaarse transistori ühendusskeem. Kas see meenutab teile midagi?) Kui vaatame vooluringi veidi teise nurga alt, tunneme siin ära oma vana sõbra - emitteri järgija. Selle kohta oli peaaegu terve artikkel (), nii et oleme juba käsitlenud kõike, mis selle skeemiga seotud. Vahepeal ootame kõige sagedamini kasutatavat vooluringi - ühise emitteriga.
Ühise emitteriga bipolaarse transistori ühendusahel.
See ahel on pälvinud populaarsuse oma võimendavate omaduste tõttu. Kõigist vooluringidest annab see suurima voolu ja pinge suurenemise, vastavalt sellele on ka signaali võimsuse kasv suur. Skeemi puuduseks on see, et võimendusomadusi mõjutavad tugevalt temperatuuri ja signaali sageduse tõus.
Tutvusime kõigi ahelatega, nüüd vaatame lähemalt viimast (kuid mitte kõige vähem olulist) võimendi ahelat, mis põhineb bipolaarsel transistoril (ühise emitteriga). Esiteks kujutame seda veidi teistmoodi:
Siin on üks miinus - maandatud emitter. Kui transistor on sel viisil sisse lülitatud, on väljundis mittelineaarsed moonutused, millega tuleb loomulikult võidelda. Mittelineaarsus tekib sisendpinge mõju tõttu emitteri-baasi ülemineku pingele. Tõepoolest, emitteri vooluringis pole midagi “ekstra”; kogu sisendpinge osutub rakendatuks täpselt baas-emitteri ristmikule. Selle nähtusega toimetulemiseks lisame emitteri ahelasse takisti. Nii et saame negatiivne tagasiside.
Mis see on?
Lühidalt öeldes siis negatiivne pöördpõhimõte th side seisneb selles, et mingi osa väljundpingest kantakse üle sisendisse ja lahutatakse sisendsignaalist. Loomulikult viib see võimenduse vähenemiseni, kuna transistori sisend saab tagasiside mõju tõttu madalama pinge väärtuse kui tagasiside puudumisel.
Sellest hoolimata on negatiivne tagasiside meile väga kasulik. Vaatame, kuidas see aitab vähendada sisendpinge mõju aluse ja emitteri vahelisele pingele.
Seega, isegi kui tagasisidet pole, põhjustab sisendsignaali suurenemine 0,5 V võrra sama tõusu. Siin on kõik selge 😉 Ja nüüd lisame tagasisidet! Ja samamoodi suurendame sisendpinget 0,5 V võrra. Selle järel suureneb , mis toob kaasa emitteri voolu suurenemise. Ja suurenemine toob kaasa tagasiside takisti pinge suurenemise. Näib, mis sellel viga on? Aga see pinge lahutatakse sisendist! Vaata, mis juhtus:
Sisendpinge on suurenenud - emitteri vool on suurenenud - pinge negatiivse tagasiside takistil on suurenenud - sisendpinge on vähenenud (lahutamise tõttu) - pinge on vähenenud.
See tähendab, et negatiivne tagasiside takistab baas-emitteri pinge muutumist sisendsignaali muutumisel.
Selle tulemusena täiendati meie ühise emitteriga võimendi ahelat emitteri ahelas takistiga:
Meie võimendiga on veel üks probleem. Kui sisendisse ilmub negatiivne pinge väärtus, siis transistor sulgub koheselt (baaspinge muutub väiksemaks kui emitteri pinge ja baas-emitteri diood sulgub) ja väljundis ei juhtu midagi. See pole kuidagi väga hea) Seetõttu on vaja luua eelarvamus. Seda saab teha jagaja abil järgmiselt:
Saime sellise iluduse 😉 Kui takistid on võrdsed, siis on nende mõlema pinge 6V (12V / 2). Seega, kui sisendis pole signaali, on baaspotentsiaal +6 V. Kui sisendisse tuleb negatiivne väärtus, näiteks -4V, siis võrdub baaspotentsiaal +2V, see tähendab, et väärtus on positiivne ega sega transistori normaalset tööd. Nii on kasulik luua baasahelas nihe)
Kuidas muidu saaksime oma skeemi täiustada...
Andke meile teada, millist signaali me võimendame, see tähendab, et me teame selle parameetreid, eriti sagedust. Oleks tore, kui sisendis poleks midagi peale kasuliku võimendatud signaali. Kuidas seda tagada? Muidugi, kasutades kõrgpääsfiltrit) Lisame kondensaatori, mis koos eelpingetakistiga moodustab kõrgpääsfiltri:
Nii kasvas vooluahel, milles peale transistori enda peaaegu midagi polnud, lisaelementidega üle kasvanud 😉 Võib-olla lõpetame sellega; varsti ilmub artikkel, mis on pühendatud bipolaarsel transistoril põhineva võimendi praktilisele arvutamisele. Selles me mitte ainult ei koosta võimendi skeem, kuid arvutame ka kõigi elementide reitingud ja valime samal ajal meie eesmärkidele sobiva transistori. Varsti näeme! =)
Ühise emitteriga (CE) transistori ühendamise skeem. Omaduste uurimisel kasutavad nad tavaliselt ühise emitteriga transistori ahelat, st kui emitter on maandusega ühendatud, ühendatakse kollektor koormustakistuse kaudu toiteallikaga ja alusele rakendatakse eelpinge. . Paneme kokku joonisel näidatud vooluringi:
Ahel kasutab n-p-n transistori, koormustakistust 1 kOhm, 12-voldist toiteallikat ja ampermeetrit.
Näeme, et ampermeeter näitab transistori koormustakistust ja kollektor-emitter ristmikku läbiva voolu väga madalat väärtust. Seda voolu nimetatakse n-p-n ülemineku lekkevooluks.
Transistori määratluse järgi juhib väike baasvool suurt voolu kollektor-emitteri ahelas (OE-ga ahelas).
Võimendiastme loomiseks vastavalt OE-ga vooluringile on vaja luua algne baasvool, nii et transistor on töörežiimis. Meie ahelas on transistor väljalülitusrežiimis (takistus K - E kipub lõpmatuseni). Teist äärmuslikku režiimi nimetatakse küllastusrežiimiks ehk siis, kui baasi saabub maksimaalne vool, mis ei mõjuta enam K-E ahelas läbivat voolu (kollektori vool). Sel juhul öeldakse, et transistor on avatud ja kollektori voolu määrab koormustakistus ning ülemineku takistuseks K - E võib võtta 0. Nende kahe punkti vahel on töövool keskel. (tööpunkt) transistori aluse.
Praktikas kasutavad nad transistori töörežiimi määramiseks mitte voolu, vaid pinget baasis ja K-E sektsioonis. Voltmeetri sisselülitamine ei nõua ahela katkestamist.
Tööpunkti määramiseks peaksite kokku panema joonisel näidatud diagrammi:
Takisti R1 kaudu rakendatakse eelpinge, mis loob baasvoolu. Katse käigus muudame takistust R1 40 kOhmilt 300 kOhmile sammuga 20 kOhm. Voltmeetri V1 abil mõõdame baas-emitteri pinget ja voltmeetriga V2 mõõdame kollektori-emitteri pinget.
Mõõtmistulemused on parem fikseerida tabelisse, näiteks Microsoft Excelis või Open Office Calc'is.
Mõõtmistulemuste põhjal koostame kollektor-emitteri pinge (CE) muutuste graafiku:
Näeme, et mõõtmiste 1-2-3 ajal FE pinge praktiliselt ei muutu ja on 0 lähedal. Seda režiimi nimetatakse küllastusrežiimiks. Selles režiimis töötab võimendi aste tugeva signaalimoonutusega, kuna võimendatakse ainult signaali negatiivseid poollaineid.
Jaotises 12-13-14 omandab graafik järk-järgult ka lineaarse sõltuvuse ja pinge kollektoril praktiliselt ei muutu. Seda režiimi nimetatakse väljalülitusrežiimiks. Selles režiimis võimendatakse signaali, ka suurte moonutustega, kuna võimendatakse ainult signaali positiivseid poollaineid. Väljalülitusrežiimiga kaskaade kasutatakse digitaaltehnoloogias inversioonivõtmena - loogilise elemendina "EI".
Transistori tööpunkti valimiseks võimendiks tuleks arvutada graafiku punkt B. Selleks liidetakse baaspinge punktis A baaspingega punktis C ja jagatakse pooleks (leia aritmeetiline keskmine. (820 + 793)/2 = 806,5. Näeme, et baaspinge on 806,5 mV, ligikaudu vastav 6. mõõtmeni - 807 mV See on pinge transistori baasil ja vastab ühise emitteri kaskaadi tööpunktile.
Ühendame võimendi sisendiga generaatori ning sisendisse ja väljundisse ostsilloskoobi. Ühendame sisendi kanaliga A ja võimendi väljundi kanaliga B. Võimendi astme lahtisidumiseks vahelduvvoolu abil paigaldame kaskaadi sisendisse kondensaatorid C1 ja C1.
Võtame generaatori sageduseks 1000 Hz (1 kHz) ja signaali amplituudiks 10 mV. Määrake ostsilloskoopil pühkimisajaks 0,5 millisekundit jaotuse kohta, kanali A tundlikkuseks 10 millivolti jaotuse kohta ja kanali B tundlikkuseks 1 volti jaotuse kohta.
Järgmisena lülitage vooluring sisse ja lülitage see 2–5 sekundi pärast välja. Ostsilloskoobi näitude mugavaks lugemiseks tuleks sisendsignaali sinusoid langetada Y-telje alla (Y-positsiooni loenduriga) ja väljundsignaali sinusoid Y-telje kohal samamoodi. Näeme, et väljundsignaal on sisendi suhtes 180 kraadi ümber pööratud.
Vaatleme sisend- ja väljundsignaalide amplituudiväärtusi. Sisendsignaali amplituud on 10 mV (seadsime selle väärtuse generaatoril) ja väljundsignaali amplituud on 1,5 volti (3 jaotust mööda Y-telge / 2. Üks jaotus on 1 volt). Signaali väljundpinge ja sisendpinge suhet nimetatakse transistori pingevõimenduseks ühisemitteri ahelas. Arvutame meie transistori võimenduse Ku = Uin / Uout = 1,5 / 0,01 = 150. See tähendab, et OE ahela järgi ühendatud transistori kaskaad võimendab sisendsignaali 150 korda.
OE-ga transistori kaskaadi puhul kehtivad järgmised väärtused:
Ku - 50 kuni 1500
Ki (praegune võimendus) - 10-20
Kp (võimsuse suurenemine) - 1000-10000
Rin (sisendtakistus) - 100 oomi - 10 kohm
Rout (väljundtakistus) - 100 oomi - 100 kohm
OE-ga kaskaadi kasutatakse tavaliselt madala ja kõrge sagedusega signaalide võimendina.
Ühine emittervõimendi oli varem kõigi võimendusseadmete põhiahel.
Viimases artiklis rääkisime kõige lihtsamast transistori eelpingeskeemist. See skeem (joonis allpool) sõltub ja see omakorda sõltub temperatuurist, mis ei ole hea. Selle tulemusena võivad vooluringi väljundis ilmneda võimendatud signaali moonutused.
Selle vältimiseks lisatakse sellele vooluringile veel paar ja tulemuseks on 4 takistiga ahel:
Nimetagem takistit baasi ja emitteri vahel R bae, ja kutsutakse välja emitteriga ühendatud takisti R uh. Nüüd on muidugi põhiküsimus: "Miks neid vooluringis vaja on?"
Alustame ehk sellest R uh.
Nagu mäletate, ei olnud see eelmises skeemis. Oletame, et mööda vooluringi + Upit—->R kuni ——> kollektor—> emitter—>R e —-> maandus elektrivool liigub mitme milliampri suuruse jõuga (kui mitte arvestada tillukest baasvoolu, kuna I e = I k + I b) Jämedalt öeldes saame järgmise ahela:
Järelikult väheneb iga takisti vahel teatud pinge. Selle väärtus sõltub vooluahela voolust, aga ka takisti enda väärtusest.
Lihtsustame diagrammi veidi:
Rke on kollektor-emitteri ristmiku takistus. Nagu teate, sõltub see peamiselt baasvoolust.
Selle tulemusena saame lihtsa pingejaguri, kus
Näeme, et emitteril see juba on EI TEE pinge nulli volti, nagu oli ka eelmises vooluringis. Emitteri pinge on juba võrdne takisti pingelangusega R e.
Mis on pingelangus R e? Meenutagem Ohmi seadust ja arvutame:
Nagu valemist näeme, on pinge emitteris võrdne vooluahela voolu ja takisti takistuse korrutisega R e. See tundub olevat lahendatud. Vaatame, miks kogu see kära on veidi madalam.
Mis funktsiooni takistid täidavad? R b Ja R bae?
Need kaks takistit on jällegi lihtne pingejagur. Nad seavad alusele teatud pinge, mis muutub, kui see muutub +Upit, mida juhtub üliharva. Muudel juhtudel kaob aluse pinge.
Lähme tagasi R e.
Selgub, et ta mängib selles skeemis kõige olulisemat rolli.
Oletame, et transistori kuumutamise tõttu hakkab vool selles ahelas suurenema.
Nüüd vaatame samm-sammult, mis juhtub pärast seda.
a) kui vool selles vooluringis suureneb, siis suureneb ka pingelang takistis R e.
b) pingelang takistis R e- see on pinge emitteris U e. Seetõttu vooluahela suurenemise tõttu U e see läks veidi suuremaks.
c) baasis on meil fikseeritud pinge U b moodustatud takistijaguriga R b Ja R bae
d) aluse ja emitteri vaheline pinge arvutatakse valemiga U be = U b - U e. Seega U bae muutub väiksemaks, sest U e suurenes suurenenud voolu tõttu, mis kasvas transistori kuumenemise tõttu.
e) Üks kord U bae vähenenud, mis tähendab voolutugevust I b, vähenes ka baasemitteri läbimine.
f) Tuletatud allolevast valemist mina
I k =β x I b
Järelikult baasvoolu vähenemisel väheneb ka kollektori vool;-) Ahela töörežiim naaseb algsesse olekusse. Selle tulemusena saime negatiivse tagasisidega vooluringi, mida mängis takisti R uh. Tulevikku vaadates ütlen seda KOHTA negatiivne KOHTA vennalik KOOS ligeerimine (OOS) stabiliseerib vooluringi ja positiivne, vastupidi, viib täieliku kaoseni, kuid seda kasutatakse mõnikord ka elektroonikas.
Võimendi astme arvutamine
1) Esiteks leiame andmelehelt maksimaalse lubatud võimsuse hajumise, mida transistor võib keskkonda hajutada. Minu transistori jaoks on see väärtus 150 millivatti. Me ei pigista oma transistorist kogu mahla välja, seega vähendame oma võimsuse hajumist, korrutades koefitsiendiga 0,8:
P rassi = 150x0,8 = 120 millivatti.
2) Määrake sisselülitatud pinge U ke. See peaks olema võrdne poole pingega Upit.
Uke = Upit / 2 = 12/2 = 6 volti.
3) Määrake kollektori vool:
I k = P rass / U k e = 120 × 10 -3 / 6 = 20 milliamprit.
4) Kuna pool pingest on kollektor-emitteril langenud U ke, siis peaks veel pool takistitele langema. Meie puhul langeb takistite vahel 6 volti R kuni Ja R e. See tähendab, et saame:
R k + R e = (Upit / 2) / I k = 6 / 20x10 -3 = 300 oomi.
R k + R e = 300, A R k = 10R e, sest K U = R k / R e ja võtsime K U =10 ,
siis teeme väikese võrrandi:
10R e + R e = 300
11R e = 300
R e = 300 / 11 = 27 oomi
R k = 27x10 = 270 oomi
5) Määrake baasvool Ma alusin valemist:
Mõõtsime beeta koefitsienti eelmises näites. Saime selle umbes 140.
Tähendab,
I b = I k / β = 20x10 -3 /140 = 0,14 milliamprit
6) Pingejaguri vool I juhtumeid, mis on moodustatud takistitest R b Ja R bae, valitakse tavaliselt baasvoolust 10 korda suuremaks I b:
I div = 10I b = 10x0,14 = 1,4 milliamprit.
7) Leidke emitteri pinge valemi abil:
U e = I kuni R e = 20x10 -3 x 27 = 0,54 volti
8) Määrake aluse pinge:
U b = U b e + U uh
Võtame baas-emitteri pingelanguse keskmise U be = 0,66 volti. Nagu mäletate, on see pingelang P-N-ristmikul.
Seega U b = 0,66 + 0,54 = 1,2 volti. See on täpselt see pinge, mis nüüd meie baasis olemas on.
9) Noh, nüüd, teades aluse pinget (see võrdub 1,2 voltiga), saame arvutada takistite endi väärtuse.
Arvutuste hõlbustamiseks lisan osa kaskaadiskeemist:
Nii et siit peame leidma takisti väärtused. Ohmi seaduse valemist arvutame iga takisti väärtuse.
Mugavuse huvides laske meil pingelangus olla R b helistas U 1, ja pingelang on R bae tahe U 2.
Ohmi seadust kasutades leiame iga takisti takistuse väärtuse.
R b = U 1 / I div = 10,8 / 1,4 x 10 -3 = 7,7 kiloohm. Lähimast reast võtame 8,2 KiloOhm
R be = U 2 / I div = 1,2 / 1,4 x 10 -3 = 860 oomi. Me võtame seeriast 820 oomi.
Selle tulemusel on diagrammil järgmised nimiväärtused:
Ahela töö kontrollimine riistvaras
Te ei jää rahule ainult teooria ja arvutustega, seega paneme vooluringi päriselus kokku ja testime seda praktikas. Sain selle diagrammi:
Niisiis, ma võtan enda oma ja kinnitan sondid ahela sisendi ja väljundi külge. Punane lainekuju on sisendsignaal, kollane lainekuju on võimendatud väljundsignaal.
Kõigepealt rakendan Hiina sagedusgeneraatori abil sinusoidset signaali:
Nagu näete, on signaal ootuspäraselt võimendatud peaaegu 10 korda, kuna meie võimendustegur oli võrdne 10-ga. Nagu ma juba ütlesin, on OE-ahela võimendatud signaal antifaasis, see tähendab 180 kraadi võrra nihutatud.
Anname veel ühe kolmnurkse signaali:
Tundub, et sumiseb. Kui te vaatate tähelepanelikult, on väikesed moonutused. Transistori sisendi karakteristiku mittelineaarsus annab tunda.
Kui meenutada kahe takistiga ahela ostsillogrammi
siis näete olulist erinevust kolmnurkse signaali võimenduses
Järeldus
OE-ga vooluahelat kasutati bipolaarsete transistoride populaarsuse tippajal kõige populaarsemana. Ja sellele on seletus:
Esiteks, võimendab see ahel nii voolu kui pinget ja seega ka võimsust, kuna P=UI.
Teiseks, on selle sisendtakistus palju suurem kui selle väljundtakistus, muutes selle vooluringi suurepäraseks väikese võimsusega koormuseks ja suurepäraseks signaaliallikaks sellele järgnevate koormuste jaoks.
Noh, nüüd mõned miinused:
1) ahel tarbib ooterežiimis vähe voolu. See tähendab, et pole mõtet seda pikka aega akudega toita.
2) see on meie mikroelektroonika ajastul juba moraalselt vananenud. Võimendi kokkupanemiseks on lihtsam osta valmis mikroskeem ja teha see selle põhjal
Kui transistor on vooluringiga ühendatud, voolavad sisend- ja väljundvool läbi ühe selle klemmidest; seda klemmi nimetatakse ühiseks.
Bipolaarse transistori sisselülitamiseks on kolm skeemi:
- ühise emitteriga;
- ühise kollektoriga;
- ühise alusega;
- suur vooluvõimendus;
Kõigis artiklis esitatud lainekujudes on esimene kanal sisendsignaal, teine kanal on väljundsignaal. Sisendsignaal võetakse pärast sidestuskondensaatorit, vastasel juhul viib kondensaator sisse faasinihke.
Ostsillogramm näitab, et väljundsignaali amplituud on mitu korda suurem kui sisendsignaali amplituud, samas kui väljundsignaal on sisendsignaali suhtes inverteeritud, see tähendab, et kui sisendsignaal suureneb, siis väljund väheneb ja vastupidi. Diagramm näitab punktiirjoonega kondensaatorit; selle saab ühendada, kui on vaja võimendust suurendada. Ühendame selle.
Näeme, et väljundsignaal on kasvanud ligikaudu suurusjärgu võrra, see tähendab 10 korda. Seda transistori ühendusahelat kasutatakse võimsusvõimendites.
Kondensaatori sisselülitamisel vähenes ahela sisendtakistus, mis tõi kaasa generaatori signaali ja sellest tulenevalt väljundsignaali moonutamise.
Ahel ühise kollektoriga.
- sisendsignaal saadetakse baasi;
- väljundsignaal eemaldatakse emitterist;
- suur vooluvõimendus;
- sisend- ja väljundsignaali pinged erinevad ligikaudu 0,6 V võrra;
Paneme kokku ülaltoodud skeemi ja vaatame, kuidas väljundsignaal muutub olenevalt sisendist.
Ostsillogramm näitab, et signaalide amplituudid on võrdsed, kuna ostsilloskoop kuvab ainult vahelduvvoolu komponenti; kui lülitate ostsilloskoobi alalisvoolukomponendi kuvamiseks sisse, on sisendi ja väljundi signaali erinevus 0,6 V. Ahel teeb seda ei inverteeri signaali ja seda kasutatakse puhvrina või kaskaadide koordineerimiseks.
Elektroonikas on puhver vooluahel, mis suurendab signaali kandevõimet, st signaal jääb samaks, kuid on võimeline andma rohkem voolu.
Ühise alusega skeem.
- sisendsignaal saadetakse emitterile;
- väljundsignaal eemaldatakse kollektorist;
- kõrge pinge võimendus;
- vooluvõimendus on nullilähedane, emitteri vool on baasvoolu võrra suurem kui kollektori vool;
Paneme kokku ülaltoodud skeemi ja vaatame, kuidas väljundsignaal muutub olenevalt sisendist.
Ostsillogramm näitab, et väljundsignaali amplituud on ligikaudu kümme korda suurem kui sisendsignaali amplituud ja väljundsignaali ei pöörata sisendsignaali suhtes ümber. Seda transistori ühendusahelat kasutatakse raadiosagedusvõimendites. Ühisbaaskaskaadil on madal sisendtakistus, nii et generaatori signaal on moonutatud ja seega ka väljundsignaal.
Tekib küsimus: miks mitte kasutada raadiosageduste võimendamiseks ühist emitteri ahelat, kuna see suurendab signaali amplituudi? See kõik puudutab baaskollektori ristmiku mahtuvust, seda nimetatakse ka Milleri mahtuvuseks. Raadiosageduste puhul on sellel mahtuvusel madal takistus, nii et signaal selle asemel, et voolata läbi baas-emitteri ristmiku, läbib selle mahtuvuse ja voolab läbi avatud transistori maapinnale. Kuidas see juhtub, on näidatud alloleval joonisel.
Võib-olla on see kõik, mida ma tahtsin teile transistori lülitusahelate kohta öelda.
