Litar OE mempunyai keuntungan kuasa tertinggi, dan oleh itu kekal sebagai penyelesaian yang paling biasa untuk penguat frekuensi tinggi, sistem GPS, GSM, WiFi. Pada masa ini, ia biasanya digunakan dalam bentuk litar bersepadu siap pakai (MAXIM, VISHAY, RF Micro Devices), tetapi tanpa mengetahui asas operasinya, hampir mustahil untuk mendapatkan parameter yang diberikan dalam perihalan litar mikro. Itulah sebabnya apabila mengambil dan mencari pekerja, keperluan utama ialah pengetahuan tentang prinsip operasi penguat dengan OE.

Penguat, walau apa pun, (penguat audio, penguat tiub atau penguat frekuensi radio) adalah rangkaian empat terminal di mana dua terminal adalah input dan dua terminal adalah output. Skim struktur menghidupkan penguat ditunjukkan dalam Rajah 1.

Elemen penguat utama, transistor, hanya mempunyai tiga terminal, jadi salah satu terminal transistor mesti digunakan serentak untuk menyambungkan sumber isyarat (sebagai terminal input) dan untuk menyambungkan beban (sebagai terminal output). Litar pemancar biasa ialah penguat di mana pemancar transistor digunakan untuk menyambung kedua-dua isyarat input dan beban. Gambar rajah berfungsi Penguat dengan transistor disambungkan mengikut litar pemancar sepunya ditunjukkan dalam Rajah 2.

Dalam rajah ini, garisan putus-putus menunjukkan sempadan penguat yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Ia tidak menunjukkan litar kuasa transistor. Pada masa ini, litar pemancar biasa boleh dikatakan tidak digunakan dalam penguat audio, bagaimanapun, dalam litar penguat Isyarat TV, penguat GSM atau penguat frekuensi tinggi yang lain, ia mendapati aplikasi yang luas. Anda boleh menggunakan dua bekalan kuasa untuk menggerakkan transistor dalam litar pemancar biasa, tetapi ini memerlukan dua pengawal selia voltan. Dalam peralatan berkuasa bateri ini boleh menjadi masalah, jadi satu sumber kuasa biasanya digunakan. Untuk menggerakkan penguat dengan pemancar sepunya, mana-mana litar yang telah kami pertimbangkan mungkin sesuai:

• litar penstabil pemancar.

Mari kita lihat contoh litar penguat dengan pemancar biasa dan penstabilan pemancar mod pengendalian transistor. Rajah 3 menunjukkan lata berdasarkan transistor NPN bipolar, direka untuk menguatkan frekuensi audio.

Pengiraan elemen litar ini untuk arus terus boleh didapati dalam artikel. Sekarang kita akan berminat dengan parameter yang dipasang mengikut litar dengan pemancar biasa. Yang paling ciri-ciri penting ialah impedans masukan dan keluaran serta keuntungan kuasa. Pada asasnya, ciri-ciri ini ditentukan oleh parameter transistor.

Galangan input pemancar biasa

Dalam litar pemancar sepunya, rintangan input transistor ialah R HOE input boleh ditentukan oleh ciri inputnya. Ciri ini bertepatan dengan voltan semasa ciri p-n peralihan. Contoh ciri input transistor silikon (pergantungan voltan U b daripada arus asas saya b) ditunjukkan dalam Rajah 4.

Seperti yang dapat dilihat dari angka ini, rintangan input transistor R IOE bergantung kepada arus asas saya b0 dan ditentukan oleh formula berikut:

Bagaimana untuk menentukan Δ U b0 dan Δ saya b0 di sekitar titik kendalian transistor dalam litar dengan pemancar sepunya ditunjukkan dalam Rajah 5.

Menentukan rintangan menggunakan formula (1) adalah yang paling banyak dengan cara yang tepat penentuan rintangan input. Walau bagaimanapun, apabila mengira penguat, kita tidak selalu mempunyai transistor yang akan kita gunakan, jadi adalah bagus untuk dapat mengira rintangan input secara analitikal. Ciri voltan semasa bagi simpang pn dianggarkan dengan baik oleh fungsi eksponen.

di mana saya b - arus asas pada titik operasi;
U bе ialah voltan asas pada titik operasi;
saya s ialah arus terbalik peralihan asas pemancar;
- potensi suhu;
k— Pemalar Boltzmann;
q- caj elektron;
T— suhu dinyatakan dalam darjah Kelvin.

Dalam ungkapan ini, pekali menormalkan eksponen ialah arus saya s, oleh itu, lebih tepat ia ditentukan, lebih baik padanan antara ciri input sebenar dan anggaran transistor. Jika kita mengabaikan kesatuan dalam ungkapan (2), maka voltan pada dasar transistor boleh dikira menggunakan formula berikut:

Daripada ungkapan (1) adalah jelas bahawa rintangan masukan ialah terbitan voltan pada dasar transistor berkenaan dengan arus. Mari kita bezakan ungkapan (3), maka rintangan input litar dengan pemancar sepunya boleh ditentukan dengan formula berikut:

Walau bagaimanapun, jadual adalah nyata ciri input transistor yang disambungkan dalam litar pemancar sepunya berbeza daripada fungsi eksponen. Ini disebabkan oleh fakta bahawa rintangan ohmik semikonduktor di pangkalan transistor tidak sifar, oleh itu, pada arus asas transistor yang tinggi dalam litar dengan pemancar sepunya, rintangan masukannya akan cenderung kepada rintangan ohmik asas rbb".

Arus masukan litar pemancar sepunya mengalir bukan sahaja melalui rintangan input transistor, tetapi juga melalui semua perintang litar pembentuk voltan di dasar transistor. Oleh itu, rintangan input litar pemancar biasa ditakrifkan sebagai sambungan selari semua rintangan ini. Laluan arus input untuk litar pemancar sepunya ditunjukkan dalam Rajah 6.

Adalah lebih mudah untuk menganalisis litar ini menggunakan litar setara litar input, di mana hanya litar yang melaluinya arus masukan mengalir dari sumber isyarat ditunjukkan. Litar input setara bagi litar pemancar sepunya ditunjukkan dalam Rajah 7.

Litar ini dibina untuk frekuensi sederhana menggunakan litar setara transistor. Pada frekuensi pertengahan, kemuatan input transistor tidak mempunyai kesan, jadi kami tidak memaparkannya pada litar yang setara. Rintangan kapasitor C3 pada frekuensi pertengahan adalah hampir kepada sifar, jadi tiada unsur R4C3 dalam litar. elemen R keluar dan h 21× i input tidak menjejaskan litar input dan ditunjukkan dalam rajah untuk memaparkan sifat penguatan transistor.

Akhir sekali, kita boleh menulis formula untuk impedans input litar pemancar sepunya:

Selepas pembuatan penguat yang dikira menggunakan kaedah di atas, adalah perlu untuk mengukur rintangan input litar dengan pemancar biasa. Untuk mengukur rintangan input, gunakan litar untuk mengukur rintangan input penguat, ditunjukkan dalam Rajah 8. Dalam litar ini, penjana penyukat voltan ulang-alik dan dua voltmeter frekuensi tinggi digunakan untuk mengukur rintangan input arus ulang alik(anda boleh menggunakan satu dan mengambil dua ukuran).

Sekiranya rintangan R dan akan sama dengan rintangan input penguat, voltan yang akan ditunjukkan oleh voltmeter AC V2 ialah separuh voltan V1. Jika tidak mungkin untuk menukar rintangan R dan apabila mengukur impedans input, impedans input penguat boleh dikira menggunakan formula berikut:

Galangan keluaran litar pemancar sepunya

Galangan keluaran transistor bergantung kepada ciri reka bentuk transistor, ketebalan tapaknya, rintangan isipadu pengumpul. Rintangan keluaran transistor yang disambungkan dalam litar pemancar sepunya boleh ditentukan daripada ciri keluaran transistor. Contoh ciri keluaran transistor ditunjukkan dalam Rajah 9.

Malangnya, dalam ciri-ciri transistor moden ciri keluaran biasanya tidak diberikan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa rintangan keluaran mereka agak tinggi dan rintangan keluaran peringkat transistor dengan pemancar biasa ditentukan oleh rintangan beban. Dalam litar yang ditunjukkan dalam Rajah 6, ini ialah rintangan perintang R3.

Tarikh kemaskini terakhir fail 31/05/2018

kesusasteraan:

Bersama-sama dengan artikel "Litar pemancar biasa (lata pemancar biasa)" baca:

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/KollStab/

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/EmitStab/

Ia dipanggil transistor peranti semikonduktor, yang boleh menguatkan, menukar dan menjana isyarat elektrik. Transistor bipolar berfungsi pertama telah dicipta pada tahun 1947. Bahan untuk pembuatannya adalah germanium. Dan sudah pada tahun 1956, transistor silikon dilahirkan.

Transistor bipolar menggunakan dua jenis pembawa cas - elektron dan lubang, itulah sebabnya transistor sedemikian dipanggil bipolar. Sebagai tambahan kepada yang bipolar, terdapat transistor unipolar (kesan medan), yang menggunakan hanya satu jenis pembawa - elektron atau lubang. Artikel ini akan membincangkan.

Majoriti transistor silikon mempunyai struktur n-p-n, yang juga dijelaskan oleh teknologi pengeluaran, walaupun terdapat juga transistor silikon jenis p-n-p, tetapi terdapat lebih sedikit daripada mereka daripada struktur n-p-n. Transistor sedemikian digunakan sebagai sebahagian daripada pasangan pelengkap (transistor dengan kekonduksian yang berbeza dengan yang sama parameter elektrik). Sebagai contoh, KT315 dan KT361, KT815 dan KT814, dan dalam peringkat output transistor UMZCH KT819 dan KT818. DALAM penguat yang diimport pasangan pelengkap berkuasa 2SA1943 dan 2SC5200 sangat kerap digunakan.

Transistor struktur p-n-p sering dipanggil transistor pengaliran langsung, dan struktur n-p-n terbalik. Atas sebab tertentu, nama ini hampir tidak pernah muncul dalam kesusasteraan, tetapi di kalangan jurutera radio dan amatur radio ia digunakan di mana-mana, semua orang segera memahami maksudnya. kita bercakap tentang. Rajah 1 menunjukkan reka bentuk skematik transistor dan simbol grafiknya.

Gambar 1.

Sebagai tambahan kepada perbezaan jenis kekonduksian dan bahan, transistor bipolar dikelaskan mengikut kuasa dan kekerapan operasi. Jika pelesapan kuasa pada transistor tidak melebihi 0.3 W, transistor sedemikian dianggap kuasa rendah. Dengan kuasa 0.3...3 W, transistor dipanggil transistor kuasa sederhana, dan dengan kuasa lebih 3 W, kuasa itu dianggap tinggi. Transistor moden mampu menghilangkan kuasa beberapa puluh malah ratusan watt.

Transistor tidak menguatkan isyarat elektrik dengan baik: apabila frekuensi meningkat, keuntungan lata transistor berkurangan, dan pada frekuensi tertentu ia berhenti sama sekali. Oleh itu, untuk bekerja di julat yang luas transistor frekuensi boleh didapati dengan sifat frekuensi yang berbeza.

Berdasarkan frekuensi operasinya, transistor dibahagikan kepada frekuensi rendah - kekerapan operasi tidak lebih daripada 3 MHz, frekuensi pertengahan - 3...30 MHz, frekuensi tinggi - lebih daripada 30 MHz. Jika frekuensi operasi melebihi 300 MHz, maka ini adalah transistor frekuensi ultra tinggi.

Secara umum, dalam buku rujukan tebal yang serius terdapat lebih 100 pelbagai parameter transistor, yang juga menunjukkan sejumlah besar model. Dan bilangan transistor moden adalah sedemikian rupa sehingga tidak mungkin lagi untuk meletakkannya sepenuhnya dalam mana-mana buku rujukan. DAN barisan sentiasa meningkat, membolehkan kami menyelesaikan hampir semua masalah yang ditetapkan oleh pembangun.

Terdapat banyak litar transistor(cukup untuk mengingati nombor itu sekurang-kurangnya peralatan rumah tangga) untuk penguatan dan transformasi isyarat elektrik, tetapi, walaupun semua kepelbagaiannya, litar ini terdiri daripada lata berasingan, yang asasnya adalah transistor. Untuk mencapai penguatan isyarat yang diperlukan, perlu menggunakan beberapa peringkat penguatan yang disambungkan secara bersiri. Untuk memahami cara peringkat penguat berfungsi, anda perlu membiasakan diri dengan litar pensuisan transistor.

Transistor itu sendiri tidak boleh menguatkan apa-apa. Sifat penguatnya terletak pada hakikat bahawa perubahan kecil dalam isyarat input (arus atau voltan) membawa kepada perubahan ketara dalam voltan atau arus pada output peringkat disebabkan oleh perbelanjaan tenaga daripada sumber luar. Ia adalah harta ini yang digunakan secara meluas dalam litar analog, - penguat, televisyen, radio, komunikasi, dsb.

Untuk memudahkan pembentangan, litar berdasarkan transistor n-p-n akan dipertimbangkan di sini. Semua yang akan dikatakan tentang transistor ini terpakai sama transistor pnp. Ia cukup hanya untuk menukar kekutuban bekalan kuasa, dan, jika ada, untuk mendapatkan litar kerja.

Secara keseluruhan, tiga litar sedemikian digunakan: litar dengan pemancar sepunya (CE), litar dengan pengumpul biasa(OK) dan litar dengan asas biasa(TENTANG). Semua skema ini ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2.

Tetapi sebelum meneruskan untuk mempertimbangkan litar ini, anda harus membiasakan diri dengan cara transistor berfungsi dalam mod kunci. Pengenalan ini seharusnya memudahkan pemahaman dalam mod rangsangan. Dalam erti kata tertentu, litar kunci boleh dianggap sebagai jenis litar dengan OE.

Operasi transistor dalam mod pensuisan

Sebelum mengkaji operasi transistor dalam mod penguatan isyarat, perlu diingat bahawa transistor sering digunakan dalam mod pensuisan.

Mod operasi transistor ini telah dipertimbangkan untuk masa yang lama. Majalah Radio edisi Ogos 1959 menerbitkan artikel oleh G. Lavrov, "Triode semikonduktor dalam mod suis." Penulis artikel mencadangkan mengubah tempoh denyutan dalam belitan kawalan (OC). Sekarang kaedah kawalan ini dipanggil PWM dan digunakan agak kerap. Gambar rajah daripada majalah pada masa itu ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3.

Tetapi mod kunci digunakan bukan sahaja dalam sistem PWM. Selalunya transistor hanya menghidupkan dan mematikan sesuatu.

Dalam kes ini, geganti boleh digunakan sebagai beban: jika isyarat input diberikan, geganti dihidupkan; jika tidak, isyarat geganti dimatikan. Daripada geganti, mentol lampu sering digunakan dalam mod kekunci. Ini biasanya dilakukan untuk menunjukkan: lampu dihidupkan atau dimatikan. Gambar rajah peringkat kunci sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 4. Peringkat utama juga digunakan untuk bekerja dengan LED atau optocoupler.

Rajah 4.

Dalam rajah itu, lata dikawal oleh kenalan biasa, walaupun mungkin terdapat cip digital atau sebaliknya. Mentol lampu kereta, yang ini digunakan untuk menerangi papan pemuka dalam kereta Zhiguli. Anda harus memberi perhatian kepada fakta bahawa voltan kawalan ialah 5V, dan voltan pengumpul bertukar ialah 12V.

Tidak ada yang pelik tentang ini, kerana voltan tidak memainkan sebarang peranan dalam litar ini, hanya arus yang penting. Oleh itu, mentol lampu boleh sekurang-kurangnya 220V, jika transistor direka bentuk untuk beroperasi pada voltan sedemikian. Voltan sumber pengumpul juga mesti sepadan dengan voltan kendalian beban. Menggunakan lata sedemikian, beban disambungkan ke cip digital atau mikropengawal.

Dalam litar ini, arus asas mengawal arus pengumpul, yang, disebabkan tenaga sumber kuasa, adalah beberapa puluh atau bahkan ratusan kali lebih besar (bergantung kepada beban pengumpul) daripada arus asas. Adalah mudah untuk melihat bahawa penguatan semasa berlaku. Apabila transistor beroperasi dalam mod pensuisan, nilai yang dipanggil dalam buku rujukan "keuntungan semasa dalam mod" biasanya digunakan untuk mengira lata. isyarat besar", - dalam buku rujukan ia dilambangkan dengan huruf β. Ini ialah nisbah arus pengumpul, ditentukan oleh beban, kepada arus asas minimum yang mungkin. Sebagai formula matematik ia kelihatan seperti ini: β = Ik/Ib.

Bagi kebanyakan transistor moden, pekali β agak besar, sebagai peraturan, dari 50 dan ke atas, jadi apabila mengira peringkat utama ia boleh diambil sama dengan hanya 10. Walaupun arus asas ternyata lebih besar daripada yang dikira , maka transistor tidak akan terbuka lebih kuat kerana ini; dan mod kunci.

Untuk menyalakan mentol lampu yang ditunjukkan dalam Rajah 3, Ib = Ik/β = 100mA/10 = 10mA, ini adalah minimum. Dengan voltan kawalan 5V merentasi perintang asas Rb, tolak penurunan voltan di bahagian B-E, akan kekal 5V - 0.6V = 4.4V. Rintangan perintang asas ialah: 4.4V / 10mA = 440 Ohms. Perintang dengan rintangan 430 Ohms dipilih daripada julat standard. Voltan 0.6V ialah voltan di persimpangan B-E, dan anda tidak sepatutnya melupakannya semasa mengira!

Untuk memastikan bahawa asas transistor tidak kekal "tergantung di udara" apabila sesentuh kawalan dibuka, simpang B-E biasanya dipinggirkan oleh perintang Rbe, yang menutup transistor dengan pasti. Perintang ini tidak boleh dilupakan, walaupun dalam beberapa litar atas sebab tertentu ia tidak hadir, yang boleh membawa kepada penggera palsu lata daripada gangguan. Sebenarnya, semua orang tahu tentang perintang ini, tetapi atas sebab tertentu mereka terlupa, dan sekali lagi memijak "rake".

Nilai perintang ini mestilah sedemikian rupa sehingga apabila sesentuh dibuka, voltan di pangkalan tidak akan kurang daripada 0.6V, jika tidak lata akan menjadi tidak terkawal, seolah-olah bahagian B-E hanya litar pintas. Dalam amalan, perintang Rbe dipasang dengan nilai nominal kira-kira sepuluh kali lebih besar daripada Rb. Tetapi walaupun penarafan Rb ialah 10K, litar akan berfungsi dengan baik: potensi asas dan pemancar akan sama, yang akan membawa kepada penutupan transistor.

Lata kunci sedemikian, jika ia berfungsi dengan betul, boleh menghidupkan mentol lampu pada keamatan penuh, atau mematikannya sepenuhnya. Dalam kes ini, transistor boleh terbuka sepenuhnya (keadaan tepu) atau tertutup sepenuhnya (keadaan potong). Dengan serta-merta, kesimpulan mencadangkan dirinya bahawa di antara "sempadan" ini menyatakan terdapat perkara sedemikian apabila mentol lampu bersinar pada keamatan penuh. Dalam kes ini, adakah transistor separuh terbuka atau separuh tertutup? Ia seperti masalah mengisi gelas: seorang optimis melihat gelas itu separuh penuh, manakala seorang pesimis melihatnya separuh kosong. Mod operasi transistor ini dipanggil amplifikasi atau linear.

Operasi transistor dalam mod penguatan isyarat

Hampir semua peralatan elektronik moden terdiri daripada litar mikro di mana transistor "tersembunyi". Hanya pilih mod pengendalian penguat operasi untuk mendapatkan keuntungan atau lebar jalur yang diperlukan. Tetapi, walaupun ini, lata pada transistor diskret ("tersebar") sering digunakan, dan oleh itu pemahaman tentang operasi peringkat penguat hanya diperlukan.

Sambungan transistor yang paling biasa berbanding dengan OK dan OB ialah litar pemancar biasa (CE). Sebab kelaziman ini adalah terutamanya pekali tinggi keuntungan voltan dan arus. Keuntungan tertinggi lata OE dicapai apabila separuh voltan bekalan kuasa Epit/2 jatuh pada beban pengumpul. Sehubungan itu, separuh masa kedua jatuh di tapak transistor K-E. Ini dicapai dengan menyediakan lata, yang akan dibincangkan di bawah. Mod penguatan ini dipanggil kelas A.

Apabila transistor OE dihidupkan, isyarat keluaran pada pengumpul berada di luar fasa dengan input. Sebagai kelemahan, boleh diperhatikan bahawa impedans input OE adalah kecil (tidak lebih daripada beberapa ratus ohm), dan impedans keluaran berada dalam puluhan kOhms.

Jika dalam mod pensuisan transistor dicirikan oleh keuntungan semasa dalam mod isyarat besar β, maka dalam mod penguatan "pertambahan semasa dalam mod isyarat kecil" digunakan, ditetapkan h21e dalam buku rujukan. Penamaan ini berasal dari perwakilan transistor sebagai rangkaian empat terminal. Huruf "e" menunjukkan bahawa pengukuran dibuat apabila transistor dengan pemancar biasa dihidupkan.

Pekali h21e, sebagai peraturan, adalah lebih besar sedikit daripada β, walaupun ia juga boleh digunakan dalam pengiraan sebagai anggaran pertama. Walau bagaimanapun, sebaran parameter β dan h21e adalah begitu besar walaupun untuk satu jenis transistor sehingga pengiraan hanya anggaran. Selepas pengiraan sedemikian, sebagai peraturan, konfigurasi litar diperlukan.

Keuntungan transistor bergantung pada ketebalan pangkalan, jadi ia tidak boleh diubah. Oleh itu penyebaran besar dalam keuntungan transistor diambil walaupun dari kotak yang sama (baca satu kelompok). Untuk transistor kuasa rendah julat pekali ini dari 100...1000, dan untuk transistor berkuasa tinggi 5...200. Bagaimana asas yang lebih nipis, semakin tinggi pekali.

Litar paling mudah untuk menghidupkan transistor OE ditunjukkan dalam Rajah 5. Ini hanyalah sekeping kecil daripada Rajah 2, ditunjukkan dalam bahagian kedua artikel. Litar jenis ini dipanggil litar arus asas tetap.

Rajah 5.

Skim ini sangat mudah. Isyarat input disalurkan ke pangkal transistor melalui kapasitor gandingan C1, dan, apabila dikuatkan, dikeluarkan dari pengumpul transistor melalui kapasitor C2. Tujuan kapasitor adalah untuk melindungi litar input daripada komponen pemalar isyarat input (hanya ingat karbon atau mikrofon elektrik) dan menyediakan jalur lebar lata yang diperlukan.

Perintang R2 ialah beban pengumpul lata, dan R1 membekalkan pincang malar ke tapak. Menggunakan perintang ini, mereka cuba memastikan bahawa voltan pada pengumpul adalah Epit/2. Keadaan ini dipanggil titik operasi transistor; dalam kes ini, keuntungan lata adalah maksimum.

Kira-kira rintangan perintang R1 boleh ditentukan dengan formula ringkas R1 ≈ R2 * h21e / 1.5...1.8. Pekali 1.5...1.8 diselaraskan bergantung pada voltan bekalan: pada voltan rendah (tidak lebih daripada 9V) nilai pekali tidak lebih daripada 1.5, dan bermula dari 50V ia menghampiri 1.8...2.0. Tetapi, sememangnya, formulanya adalah sangat anggaran sehingga perintang R1 paling kerap perlu dipilih, jika tidak, nilai yang diperlukan Epit/2 pada pengumpul tidak akan diperolehi.

Perintang pengumpul R2 dinyatakan sebagai syarat masalah, kerana arus pengumpul dan keuntungan lata secara keseluruhan bergantung pada nilainya: semakin besar rintangan perintang R2, semakin tinggi keuntungan. Tetapi anda perlu berhati-hati dengan perintang ini; arus pengumpul harus kurang daripada maksimum yang dibenarkan jenis ini transistor.

Litar ini sangat mudah, tetapi kesederhanaan ini memberikannya sifat negatif, dan kesederhanaan ini datang pada harga. Pertama, keuntungan lata bergantung pada contoh khusus transistor: jika anda menggantikan transistor semasa pembaikan, pilih bias sekali lagi, bawa ke titik operasi.

Kedua, pada suhu persekitaran, - dengan peningkatan suhu, arus pengumpul terbalik Iko meningkat, yang membawa kepada peningkatan arus pengumpul. Dan di manakah separuh voltan bekalan pada pengumpul Epit/2, titik operasi yang sama? Akibatnya, transistor menjadi lebih panas, selepas itu ia gagal. Untuk menghilangkan ketagihan ini, atau, mengikut sekurang-kurangnya, kurangkan kepada minimum, dalam peringkat transistor memperkenalkan unsur negatif tambahan maklum balas- OOC.

Rajah 6 menunjukkan litar dengan voltan pincang tetap.

Rajah 6.

Nampaknya pembahagi voltan Rb-k, Rb-e akan memberikan pincang awal yang diperlukan bagi lata, tetapi sebenarnya, lata sedemikian mempunyai semua kelemahan litar dengan arus tetap. Oleh itu, litar yang ditunjukkan hanyalah variasi litar arus tetap yang ditunjukkan dalam Rajah 5.

Litar penstabilan suhu

Keadaan ini agak lebih baik apabila menggunakan litar yang ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7.

Dalam litar penstabil pengumpul, perintang pincang R1 disambungkan bukan kepada sumber kuasa, tetapi kepada pengumpul transistor. Dalam kes ini, jika arus terbalik meningkat apabila suhu meningkat, transistor terbuka dengan lebih kuat, dan voltan pada pengumpul berkurangan. Pengurangan ini mengakibatkan penurunan voltan pincang yang dibekalkan ke tapak melalui R1. Transistor mula ditutup, arus pengumpul berkurangan kepada nilai yang boleh diterima, dan kedudukan titik operasi dipulihkan.

Agak jelas bahawa langkah penstabilan sedemikian membawa kepada sedikit pengurangan dalam keuntungan lata, tetapi ini tidak penting. Keuntungan yang hilang biasanya ditambah dengan menambah bilangan peringkat penguatan. Tetapi perlindungan alam sekitar sedemikian membolehkan anda mengembangkan julat suhu operasi lata dengan ketara.

Reka bentuk litar lata dengan penstabilan pemancar agak lebih kompleks. Sifat penguatan lata tersebut kekal tidak berubah pada julat suhu yang lebih luas daripada litar penstabil pengumpul. Satu perkara lagi kelebihan yang tidak dapat dinafikan, - apabila menggantikan transistor, anda tidak perlu memilih semula mod pengendalian lata.

Perintang pemancar R4, menyediakan penstabilan suhu, juga mengurangkan keuntungan lata. Ia adalah untuk arus terus. Untuk menghapuskan pengaruh perintang R4 pada penguatan arus ulang alik, perintang R4 dipinggirkan oleh kapasitor Ce, yang untuk arus ulang alik mewakili rintangan yang tidak ketara. Nilainya ditentukan oleh julat frekuensi penguat. Jika frekuensi ini terletak julat bunyi, maka kapasitansi kapasitor boleh daripada unit kepada puluhan malah ratusan mikrofarad. Untuk frekuensi radio ini sudah menjadi perseratus atau perseribu, tetapi dalam beberapa kes litar berfungsi dengan baik tanpa kapasitor ini.

Untuk lebih memahami cara penstabilan pemancar berfungsi, kita perlu mempertimbangkan litar sambungan transistor dengan pengumpul biasa OK.

Satu litar dengan pengumpul sepunya (OC) ditunjukkan dalam Rajah 8. Litar ini adalah sekeping Rajah 2, dari bahagian kedua artikel, yang menunjukkan ketiga-tiga litar untuk menyambungkan transistor.

Rajah 8.

Beban lata ialah perintang pemancar R2, isyarat input dibekalkan melalui kapasitor C1, dan isyarat keluaran dikeluarkan melalui kapasitor C2. Di sini anda boleh bertanya mengapa skim ini dipanggil OK? Lagipun, jika anda mengingati litar OE, anda dapat melihat dengan jelas bahawa pemancar disambungkan ke wayar biasa litar, berbanding dengan isyarat input dibekalkan dan isyarat keluaran dikeluarkan.

Dalam litar OK, pengumpul hanya disambungkan ke sumber kuasa, dan pada pandangan pertama nampaknya ia tidak ada kena mengena dengan isyarat input dan output. Tetapi sebenarnya sumber emf(bateri) mempunyai rintangan dalaman yang sangat kecil; untuk isyarat ia boleh dikatakan satu titik, sentuhan yang sama.

Operasi litar OK boleh diperiksa dengan lebih terperinci dalam Rajah 9.

Rajah 9.

Adalah diketahui bahawa untuk transistor silikon voltan peralihan b-e berada dalam julat 0.5...0.7V, jadi anda boleh mengambilnya secara purata 0.6V, jika anda tidak berhasrat untuk menjalankan pengiraan dengan ketepatan persepuluh peratus. Oleh itu, seperti yang dapat dilihat dalam Rajah 9, voltan keluaran akan sentiasa kurang daripada nilai input oleh Ub-e, iaitu dengan 0.6V yang sama. Tidak seperti litar OE, litar ini tidak menyongsangkan isyarat input, ia hanya mengulanginya, malah mengurangkannya sebanyak 0.6V. Litar ini juga dipanggil pengikut pemancar. Mengapa skim sedemikian diperlukan, apakah faedahnya?

Litar OK menguatkan isyarat semasa sebanyak h21e kali, yang menunjukkan bahawa rintangan input litar adalah h21e kali lebih besar daripada rintangan dalam litar pemancar. Dalam erti kata lain, anda boleh, tanpa rasa takut membakar transistor, membekalkan voltan terus ke pangkalan (tanpa perintang mengehadkan). Hanya ambil pin asas dan sambungkannya ke bas kuasa +U.

Impedans input tinggi membolehkan anda menyambungkan sumber input galangan (impedans) tinggi, seperti pikap piezoelektrik. Jika pikap sedemikian disambungkan ke lata mengikut litar OE, maka impedans input rendah peringkat ini hanya akan "menanam" isyarat pikap - "radio tidak akan dimainkan."

Ciri tersendiri litar OK ialah Ik arus pengumpulnya hanya bergantung pada rintangan beban dan voltan sumber isyarat input. Dalam kes ini, parameter transistor tidak memainkan sebarang peranan di sini sama sekali. Litar sedemikian dikatakan dilindungi oleh maklum balas voltan 100%.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9, arus dalam beban pemancar (aka arus pemancar) Iн = Iк + Ib. Dengan mengambil kira bahawa arus asas Ib boleh diabaikan berbanding dengan arus pengumpul Ik, kita boleh mengandaikan bahawa arus beban adalah sama dengan arus pengumpul Il = Ik. Arus dalam beban ialah (Uin - Ube)/Rn. Dalam kes ini, kami akan menganggap bahawa Ube diketahui dan sentiasa sama dengan 0.6V.

Ia berikutan bahawa arus pengumpul Ik = (Uin - Ube)/Rn hanya bergantung pada voltan masukan dan rintangan beban. Rintangan beban boleh diubah dalam had yang luas, namun, anda tidak perlu terlalu bersemangat. Lagipun, jika bukan Rn anda meletakkan paku - seratus meter persegi, maka tiada transistor akan menahannya!

Litar OK menjadikannya agak mudah untuk mengukur pekali pemindahan arus statik h21e. Bagaimana untuk melakukan ini ditunjukkan dalam Rajah 10.

Rajah 10.

Pertama, arus beban hendaklah diukur seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10a. Dalam kes ini, pangkalan transistor tidak perlu disambungkan ke mana-mana, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Selepas ini, arus tapak diukur mengikut Rajah 10b. Dalam kedua-dua kes, ukuran mesti dibuat dalam kuantiti yang sama: sama ada dalam ampere atau miliamp. Voltan dan beban bekalan kuasa mesti kekal sama untuk kedua-dua ukuran. Untuk mengetahui pekali pemindahan arus statik, cukup untuk membahagikan arus beban dengan arus asas: h21e ≈ In/Ib.

Perlu diingatkan bahawa dengan peningkatan arus beban h21e berkurangan sedikit, dan dengan peningkatan voltan bekalan ia meningkat. Pengikut pemancar sering dibina mengikut litar tolak-tarik menggunakan pasangan transistor pelengkap, yang membolehkan peningkatan kuasa output peranti. Pengikut pemancar sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 11.

Rajah 11.

Rajah 12.

Menghidupkan transistor mengikut litar dengan asas OB biasa

Litar sedemikian hanya menyediakan penguatan voltan, tetapi mempunyai sifat frekuensi yang lebih baik berbanding dengan litar OE: transistor yang sama boleh beroperasi pada voltan yang lebih tinggi. frekuensi tinggi. Aplikasi utama litar OB ialah penguat antena untuk jalur UHF. Skim penguat antena ditunjukkan dalam Rajah 12.

Litar pemancar sepunya

Gambar rajah litar untuk menyambungkan transistor dengan pemancar sepunya (CE) ditunjukkan dalam Rajah. 5.1. Elektrod input ialah asas (lebih tepat, isyarat input U pada x pemancar – persimpangan asas dipasang pada persimpangan, i.e. U dalam x = U BE = f B – f E, dengan f B dan f E ialah asas dan potensi pemancar, masing-masing). Elektrod keluaran ialah pengumpul, iaitu voltan keluaran U anda x sama dengan penurunan voltan antara pengumpul dan pemancar U K E: U anda x = U KE = f K – f E, dengan f K ialah potensi pengumpul.

Oleh itu, pemancar adalah "elektrod biasa" untuk kedua-duanya U pada x, dan untuk U anda adalah x, yang menerangkan nama skema. Mari kita anggap bahawa pemancar dibumikan dan f E = 0. Dalam kebanyakan kes, sambungan terus pemancar ke tanah jarang digunakan, tetapi di sini kita sedang mempertimbangkan litar dengan pemancar dibumikan, kerana kehadiran elemen tambahan R E dan C Ini tidak mengubah prinsip asas operasi litar dengan OE, tetapi ia sangat merumitkan penjelasan.

Kapasiti C p 1 dan DENGAN p 2 akan dianggap litar pintas dalam julat frekuensi isyarat, dan untuk voltan bekalan malar ia secara semula jadi mewakili rehat. Seterusnya, sumbangan DENGAN p 1 dan DENGAN p 2 dalam ciri-ciri litar dan tujuannya akan ditentukan.

Untuk menerangkan operasi litar, kami menggunakan fenomena yang diketahui daripada fizik semikonduktor: hlm–n- peralihan apabila memohon kepada R-separa konduktor adalah positif

potensi badan (berbanding dengan potensi n-separa konduktor) terbuka dan arus mengalir melalui simpang; Selain itu, dalam had tertentu, arus adalah berkadar terus dengan beza potensi merentasi simpang. Voltan positif malar digunakan pada asas transistor, ditentukan oleh nilai voltan sumber kuasa E dan nisbah rintangan R B 1 dan R B2 ( R B 1 dan R B2 dipanggil pembahagi asas), oleh itu f B sentiasa melebihi f E dan persimpangan pangkalan pemancar terbuka.

Jika kita kini mengambil kira bahawa sebagai tambahan kepada voltan positif malar di pangkalan transistor U pada x = = E(R B2 / (R B1 + R B2)) isyarat berselang-seli juga diterima U pada x ≈ (untuk kesederhanaan kita andaikan bahawa U dalam x ≈ – isyarat harmonik), kemudian pada saat-saat apabila U pada x ≈ mempunyai kekutuban positif, hlm–n-simpang terbuka lebih banyak dan arus melaluinya meningkat, dan pada saat-saat apabila U pada x ≈ mempunyai kekutuban negatif (tetapi kekal U pada x = + U pada x ≈ >0), simpang menutup sebahagian dan arus berkurangan. Semasa melalui hlm–n-peralihan asas pemancar dipanggil arus pemancar saya E. Di dalam transistor ia dibahagikan kepada arus asas yang kecil saya B<< saya E dan arus pengumpul saya K ≈ saya E. Sebaliknya, arus pengumpul saya K mengalir melalui rintangan R K dan mencipta voltan D padanya U R = saya K R K. Oleh itu adalah jelas bahawa potensi pengumpul f K = E– D U R= E–saya K R K bergantung pada sejauh mana buka simpang pangkalan pemancar, iaitu, dihidupkan U dalam x.

Untuk penerangan analitikal pergantungan saya Kucing U BE sering menggunakan parameter S=D saya K/D U BE, yang dipanggil cerun. Unit ukuran transkonduktansi ialah ampere per volt [A/V], namanya dikaitkan dengan ciri voltan arus "melalui" transistor, yang sangat jarang ditemui dalam buku rujukan. Jadi,

U anda x = f K – f E = E–saya K R K= E–S U JADILAH R K= E–S R K ( U pada x = + U dalam x ≈) =

= E–S R K U dalam x = – S R K U pada x ≈ .

Dua istilah pertama mewakili voltan malar U output = , dan isyarat keluaran berubah adalah sama dengan U anda x ≈ = – S R K U pada x ≈ .

Oleh itu, dalam litar dengan pemancar biasa, apabila isyarat berselang-seli dibekalkan ke pangkalan transistor, isyarat berselang-seli yang sama dihasilkan pada pengumpul, berbeza daripada input dalam amplitud dan tanda. Apabila isyarat melalui litar, peralihan fasa 180° berlaku. Keuntungan voltan litar

K U= |U anda x ≈ / U dalam x ≈ | = S R K.

Ambil perhatian bahawa penggunaan parameter seperti cerun adalah mudah hanya untuk menerangkan proses dalam litar. Dalam buku rujukan nilai S tidak diberikan, tetapi biasanya terdapat ciri-ciri voltan arus input dan output (dependencies saya B daripada U JADI dan saya Kucing U CE masing-masing).

Mari kita memikirkan beberapa perkara lagi.

Pertama, tujuan fungsian bekas hendaklah dibincangkan C p 1 dan DENGAN p2. Kapasitor ini ialah penapis laluan tinggi asas yang menyediakan penyahgandingan litar bersiri menggunakan isyarat tetap. Mari kita anggap bahawa penguat dibina mengikut litar dua peringkat, iaitu, ia terdiri daripada dua litar dengan pemancar sepunya (output litar pertama disambungkan ke input kedua). Dalam kes ini, jelas sekali, adalah perlu untuk menghantar isyarat berselang-seli dari pengumpul transistor litar pertama ke pangkalan transistor litar kedua tanpa kehilangan. Cara paling mudah untuk melakukan ini ialah dengan litar pintas elektrod dua transistor. Tetapi kedua-dua voltan di pangkalan dan voltan pada pengumpul mengandungi bukan sahaja pembolehubah, tetapi juga komponen malar, dan yang berbeza:

f B = = U pada x = = E(R B2 / (R B1 + R B2));

f K = = U anda x = = E–S R K U dalam x = .

Unsur yang membenarkan arus ulang alik melalui, tetapi bukan arus terus, ialah kapasitansi. Ia adalah kapasiti "pemisahan". DENGAN p, dipasang di antara dua lata, memastikan laluan isyarat ulang-alik dan "pengasingan" lata oleh arus terus.

Dalam rajah Rajah. 5.1 pemancar dibumikan. Ini biasanya tidak berlaku: litar pemancar biasa mengandungi rintangan dalam litar pemancar R E dan kapasitor menyekat DENGAN E. Tujuan perintang adalah untuk menyediakan penstabilan haba parameter litar. Hakikatnya ialah dengan peningkatan suhu dalam semikonduktor, mobiliti pembawa cas dan kepekatannya meningkat, akibatnya arus pemancar meningkat, dan oleh itu arus pengumpul. Untuk mengembalikan arus kepada keadaan asalnya (sebelum pemanasan), adalah perlu untuk menutup sebahagian persimpangan asas pemancar, dan untuk melakukan ini, tingkatkan f E manakala f B kekal tidak berubah. Jika pemancar dibumikan, maka adalah mustahil untuk tukar f E, dan jika terdapat rintangan R E - masalah diselesaikan dengan sangat mudah: f E = saya E R Eh, begitu juga dengan pertumbuhan saya Ini memberikan kesan yang diingini untuk meningkatkan potensi pemancar. Malangnya, ketersediaan R E akan menyebabkan perubahan semasa diminimumkan saya Bukan sahaja untuk infra frekuensi rendah hanyut suhu, tetapi juga pada frekuensi isyarat, keuntungan litar akan berkurangan dengan mendadak. Oleh itu adalah perlu untuk memintas R E pada frekuensi isyarat, menggunakan kapasitor penyekat untuk tujuan ini. Pada frekuensi hanyutan suhu DENGAN E mewakili rintangan yang besar dan tidak menjejaskan mekanisme penstabilan haba; dengan peningkatan f menjadi litar pintas.

Sekarang mari kita tentukan parameter apa yang ada pada litar dengan OE.

1. Pekali penghantaran (gain) voltan K U= S.R. K biasanya mencapai beberapa hingga berpuluh kali ganda.

nasi. 5.2

2. Ciri amplitud (AX) - pergantungan U anda x ≈ daripada U dalam x ≈ (Rajah 5.2). Bahagian linear AX mempunyai cerun α yang dikaitkan dengan pekali penghantaran oleh hubungan K U= tan α. Pada tahap isyarat input rendah U anda x ≈ ditentukan oleh tahap hingar U w, untuk yang sangat besar ( U dalam x > > U lin m ax) – lebih kurang sama dengan tahap bekalan pemungut.

3. Pekali pemindahan semasa K I sama dengan nisbah arus keluaran kepada input. Elektrod keluaran adalah pengumpul, elektrod input adalah asas, oleh itu K I = saya K/ saya B. Tetapi saya B<< saya Eh, ah saya K = saya Eh, dari sini K I >> 1.

4. Pekali pemindahan kuasa KP= K U K I, sebagai akibatnya, adalah sangat penting.

5. Anjakan fasa dalam litar ialah 180°.

6. Galangan masukan R dalam x litar ditentukan sambungan selari rintangan R B1, R B2 dan rintangan setara R–n-peralihan asas pemancar: r JADI = saya B/ U BE.Biasanya nilai R B1 dan R B2, yang diperlukan untuk pengendalian litar, serta r BE ialah kilo-ohms - berpuluh-puluh kilo-ohms, oleh itu rintangan input adalah sama dengan kilo-ohms.

7. Galangan keluaran litar tanpa beban R anda x ditentukan terutamanya oleh nilai rintangan R K (ratusan ohm - unit kiloohms), serta rintangan transistor yang setara r CE = saya KEPADA / U CE (biasanya pesanan r KE - kilo-ohm).

8. Tindak balas frekuensi amplitud K U= K U(f), Di mana f– kekerapan (Rajah 5.3). Tindak balas frekuensi mempunyai bahagian seragam pada frekuensi sederhana, selari dengan paksi frekuensi. Pada frekuensi rendah, di mana kapasitans C p 1 dan DENGAN p 2 belum lagi litar pintas dan sebahagian daripada isyarat jatuh pada mereka, tindak balas frekuensi mempunyai penurunan. Alasan tambahan penurunan tindak balas frekuensi pada frekuensi rendah adalah kehadiran R eh,

Pembetulan frekuensi rendah (LFC) dijalankan dengan membahagikan rintangan pengumpul (Rajah 5.4) kepada dua: R K 1 dan R K2. Titik tengah pembahagi merentas bekas C f bersambung ke tanah. Pada frekuensi rendah Cφ mewakili rintangan yang besar dan boleh diabaikan apabila menentukan keuntungan litar, yang ditakrifkan sebagai K U= S(R K1+ R K 2). Pada frekuensi pertengahan dan tinggi C f bertukar menjadi litar pintas dan shunt R K 2 , jadi keuntungan berkurangan dan sama dengan K U= S.R. K1.

C f juga melaksanakan fungsi penapis yang tidak membenarkan isyarat berselang-seli ke dalam sumber kuasa (sebab itu ia ditandakan dengan indeks "f").

Pembetulan frekuensi tinggi dilakukan oleh dua orang cara yang berbeza. Pertama, konsisten dengan R K set kearuhan L(Rajah 5.5) - kaedah ini dipanggil pembetulan frekuensi tinggi induktif (IHC). Dalam kes ini, untuk sebarang nilai induktansi, keuntungan litar meningkat dengan peningkatan kekerapan, kerana

K U= S =

= S .

nasi. 5.5

nasi. 5.6

Kaedah kedua pembetulan frekuensi tinggi - pembetulan pemancar (EVCHK) tidak menyediakan pengenalan elemen tambahan ke dalam litar, tetapi hanya pengurangan ketara dalam nilai kapasitans C E. Tanpa mengira nilainya, kapasitans ini tidak memintas R E pada frekuensi infra-rendah hanyut suhu, jadi mekanisme penstabilan haba tidak terganggu. Tetapi kecil C E (pada nilai yang kecil tidak lagi biasa untuk memanggilnya menyekat) tidak shunt R E dan pada frekuensi rendah dan sederhana isyarat, manakala K U berkurangan.

Hanya pada frekuensi tinggi C E memendekkan rintangan pemancar dan keuntungan mula meningkat - hanya apabila, atas sebab lain, ia berkurangan. Disebabkan kekurangan induktansi, HFCS mendapati penggunaan yang semakin meluas, walaupun ia mempunyai kelemahan yang ketara– berkurangan K U penguat pada frekuensi rendah dan pertengahan.

Akademi Automobil dan Lebuhraya Negeri Siberia

Jabatan APP dan E

PROJEK KURSUS

“KIRA-KIRA PENGUAT TRANSISTOR

MENGIKUT SKIM PEMANTACARA BIASA”

dalam disiplin: "Kejuruteraan Elektrik"

Pilihan-17

Selesai: Seni. gr. 31AP

Tsigulev S.V.

Disemak oleh: Denisov V.P.

1. Konsep asas

2. Tujuan elemen dan prinsip operasi peringkat penguat mengikut litar dengan OE

3. Tugasan kerja

4. Prosedur untuk mengira penguat transistor mengikut litar dengan OE

Bibliografi

1. Konsep asas

Penguat adalah salah satu yang paling biasa peranti elektronik, digunakan dalam sistem automasi dan litar radio. Amplifier dibahagikan kepada pra-amplifier (penguat voltan) dan penguat kuasa. pendahuluan penguat transistor, seperti tiub, terdiri daripada satu atau lebih peringkat penguatan. Dalam kes ini, semua peringkat penguat mempunyai sifat umum, perbezaan antara mereka hanya boleh kuantitatif: arus yang berbeza, voltan, nilai perintang yang berbeza, kapasitor, dll.

Untuk peringkat prapenguat, litar perintang (dengan gandingan kapasitif rheostatik) adalah yang paling biasa. Bergantung pada kaedah membekalkan isyarat input dan mendapatkan isyarat keluaran, litar penguat menerima nama berikut:

1) dengan asas OB biasa (Rajah 1, a);

2) dengan pengumpul biasa OK (pengikut pemancar) (Rajah 1, b);

3) dengan pemancar biasa - OE (Rajah 1, c).

Yang paling biasa ialah skim OE. Litar dengan OB dalam preamplifier jarang berlaku. Pengikut pemancar mempunyai rintangan input tertinggi dan rintangan keluaran terendah bagi ketiga-tiga litar, jadi ia digunakan apabila bekerja dengan penukar rintangan tinggi sebagai peringkat penguat pertama, serta untuk pemadanan dengan perintang beban rintangan rendah. Dalam jadual 1 perbandingan diberikan pelbagai skim menghidupkan transistor.

Jadual 1

2. Tujuan elemen dan prinsip operasi peringkat penguat mengikut litar dengan OE

Terdapat banyak pilihan untuk melaksanakan litar peringkat penguat menggunakan transistor OE. Ini terutamanya disebabkan oleh keanehan menetapkan mod rehat lata. Kami akan mempertimbangkan ciri-ciri peringkat penguatan menggunakan contoh litar dalam Rajah 2, yang paling banyak digunakan apabila melaksanakan lata menggunakan komponen diskret.

Elemen utama litar ialah bekalan kuasa

Perintang

Perintang

Manifestasi maklum balas negatif dan kesan penstabilannya pada arus