Een transistor, als halfgeleiderapparaat met drie elektroden (emitter, basis, collector), kan op drie manieren worden ingeschakeld (Fig. 3.1 - 3.6). Zoals u weet komt het ingangssignaal via twee draden de versterker binnen; Het uitgangssignaal wordt ook via twee draden geleid. Bij een versterkingsapparaat met drie elektroden zal dus, wanneer een ingangssignaal wordt geleverd en een uitgangssignaal wordt ontvangen via twee draden, zeker één van de elektroden gemeenschappelijk zijn. Afhankelijk van welke van de elektroden in het transistorschakelcircuit gemeenschappelijk zullen zijn, worden drie hoofdschakelcircuits onderscheiden: met een gemeenschappelijke emitter (CE), een gemeenschappelijke collector (CC) en een gemeenschappelijke basis (CB).

Rijst. 3.1. Gemeenschappelijk emittercircuit (CE).

Rijst. 3.2. Circuit met een gemeenschappelijke collector (OK)

Praktische opties voor het aansluiten van transistoren van de p-p-p- en p-p-p-structuren worden getoond in Fig. 3.1 - 3.6. Zoals uit een vergelijking van de figuren blijkt, zijn deze circuits identiek en verschillen ze alleen in de polariteit van de geleverde spanning.

Om de ingangs- (RBX.) en uitgangsweerstand (RBbix.) van elk van de schakelcircuits te bepalen, evenals de versterkingsfactoren voor stroom (K,), spanning (Ki) en vermogen (KR = K|ХKi), berekend en experimentele waarden en formules worden gegeven in de tabellen 3.1 en 3.2.

De tabel met formules wordt gegeven voor benaderende berekeningen, en voor de initiële, primaire beoordeling en vergelijking van de eigenschappen van de hoofdcircuits voor het aansluiten van transistors is een tweede tabel met numerieke schattingen bedoeld.

Rijst. 3.3. Gemeenschappelijke basis (CB) regeling

De aanduidingen in de tabel zijn als volgt: RH - belastingsweerstand; R3 is de emitterweerstand of de verhouding van de verandering in spanning op de emitterovergang tot de verandering in de emitterstroom in de modus van kortsluiting in het AC-uitgangscircuit; RB - basisweerstand of de verhouding van de verandering in spanning tussen de emitter en de basis tot de verandering in de collectorstroom in de nullastmodus van het ingangscircuit in wisselstroom; a is de stroomversterking voor een circuit met een gemeenschappelijke basis; p is de stroomversterking voor een circuit met een gemeenschappelijke emitter.

Rijst. 3.4. Gemeenschappelijk emittercircuit (CE).

Rijst. 3.5. Circuit met een gemeenschappelijke collector (OK)

Rijst. 3.6. Gemeenschappelijke basis (CB) regeling

Meestal wordt in praktische circuits de schakelmodus van een transistor met een gemeenschappelijke emitter gebruikt (omdat deze de hoogste vermogensversterking heeft).

Emittervolgers (gemeenschappelijke collectorcircuits) worden gebruikt om de hoge uitgangsimpedantie van de signaalbron af te stemmen op de lage ingangsimpedantie van de belasting. Om hoogfrequente versterkers (met een lage ingangsimpedantie) te bouwen, worden circuits met een gemeenschappelijke basis gebruikt.

Afhankelijk van de aanwezigheid, polariteit en grootte van de potentiëlen op de elektroden van transistors, worden verschillende werkingsmodi onderscheiden. Verzadiging - de transistor is open, de spanning op de K-E-overgang is minimaal, de stroom door de kruispunten is maximaal. Cutoff - de transistor is gesloten, de spanning op de K-E-overgang is maximaal, de stroom door de overgangen is minimaal. Actief - intermediair tussen verzadigings- en afsnijmodi. Invers - gekenmerkt door het toepassen van omgekeerde (inverse) bedrijfsspanningspolariteit op de elektroden van de transistor.

In schakelcircuits die slechts twee toestanden hebben: aan (de weerstand van het sleutelelement is bijna nul) en uit (de weerstand van het sleutelelement neigt naar oneindig), worden verzadigings- en afsnijmodi gebruikt. De actieve modus wordt veel gebruikt om signalen te versterken. De inverse modus wordt vrij zelden gebruikt, omdat het niet mogelijk is om de prestaties van het circuit te verbeteren wanneer de transistor op deze manier wordt ingeschakeld.

Om in eerste instantie de waarden van de RC-elementen in de circuits te schatten zonder berekeningen (Fig. 3.1, 3.2, 3.4, 3.5), kunnen we aannemen dat de weerstandswaarde in het collector- (emitter-) circuit gelijk is aan enkele kOhm. , en de weerstandswaarde in het basiscircuit moet 30 ... 50 keer groter zijn. In dit geval moet de spanning op de collector (emitter) gelijk zijn aan de helft van de voedingsspanning. Voor een circuit met een gemeenschappelijke basis (Fig. 3.3, 3.6) is de waarde van weerstand R3 gewoonlijk niet groter dan 0,1... 1 kOhm, de waarde van weerstand R2 is enkele kOhm.

De waarden van de reactantie van condensatoren C1 - SZ voor de laagste frequenties die moeten worden versterkt, moeten ongeveer een orde van grootte lager zijn dan de actieve weerstanden R1 - R3 die ermee zijn verbonden (Fig. 3.1 - 3.6). In principe zouden de waarden van deze condensatoren met een aanzienlijke marge kunnen worden gekozen, maar in dit geval nemen de afmetingen van de overgangscondensatoren, hun kosten, lekstromen, de duur van transiënte processen, enz. toe.

Laten we als voorbeeld tabel 3.3 gebruiken om snel de reactantiewaarde van condensatoren voor verschillende frequenties te bepalen.

Laten we ons herinneren dat de reactantie van de condensator Xc, Ohm, kan worden berekend met behulp van de formule:

Voor gelijkstroom neigt de reactantie van condensatoren naar oneindig. Daarom zijn voor gelijkstroomversterkers (de onderste grensfrequentie van de versterking is nul) geen koppelcondensatoren vereist en moeten speciale maatregelen worden genomen om de trappen te scheiden. Condensatoren in DC-circuits zijn gelijkwaardig aan een open circuit. Daarom worden bij het construeren van DC-versterkercircuits circuits met directe verbindingen tussen trappen gebruikt. In dit geval is het uiteraard noodzakelijk om de niveaus van de tussenspanningen te coördineren.

Bij het versterken van wisselstroom in het belastingscircuit van versterkingstrappen worden vaak inductieve elementen gebruikt. Merk op dat de reactantie van inductanties toeneemt met toenemende frequentie. Dienovereenkomstig neemt, naarmate de belastingsweerstand verandert met de frequentie, ook de versterking van een dergelijke cascade toe.

Naast bipolaire transistors zijn modernere elementen - veldeffecttransistors (Fig. 3.7 - 3.9) wijdverspreid geworden.

Rijst. 3.7. Gemeenschappelijk broncircuit (CS)

Rijst. 3.8. Gemeenschappelijk afvoercircuit (OS)

Naar analogie met schakelcircuits voor bipolaire transistors worden veldeffecttransistors ingeschakeld met een gemeenschappelijke bron, een gemeenschappelijke afvoer en een gemeenschappelijke poort.

Rijst. 3.9. Gemeenschappelijk poortcircuit (03)

De belangrijkste berekende relaties voor deze circuits voor het schakelen van veldeffecttransistors worden gegeven in Tabel 3.4, waarbij S de helling is van de karakteristiek van de veldeffecttransistor, mA/V; R is de interne weerstand van de transistor.

De geschatte waarde van R1 (Fig. 3.7 - 3.9) kan variëren van enkele Ohm tot eenheden van MOhm R2 - meerdere kOhm. Merk op dat, net als bij bipolaire transistors, veldeffecttransistors ook werking met afsnijding en verzadiging mogelijk maken; actieve en omgekeerde modi.

Om de stroomoverdrachtscoëfficiënt van een bipolaire transistor te vergroten, worden "composiet" transistors gebruikt, aangesloten volgens een Darlington-circuit (Fig. 3.10 - 3.13). Hun algehele winst verschilt enigszins van het product van de winsten van elke transistor. Tegelijkertijd verslechtert de temperatuurstabiliteit van het circuit.

Literatuur: Shustov M.A. Praktisch circuitontwerp (Boek 1), 2003

Dus het derde en laatste deel van het verhaal over bipolaire transistors op onze website =) Vandaag zullen we het hebben over het gebruik van deze prachtige apparaten als versterkers, mogelijk overwegen bipolaire transistorschakelcircuits en hun belangrijkste voor- en nadelen. Laten we beginnen!

Dit circuit is erg goed bij gebruik van hoogfrequente signalen. In principe is dit de reden waarom de transistor überhaupt wordt ingeschakeld. Zeer grote nadelen zijn de lage ingangsweerstand en uiteraard het ontbreken van stroomversterking. Kijk zelf maar, aan de ingang hebben we de emitterstroom, aan de uitgang.

Dat wil zeggen dat de emitterstroom groter is dan de collectorstroom met een kleine hoeveelheid van de basisstroom. Dit betekent dat er niet alleen geen stroomversterking is, bovendien is de uitgangsstroom iets minder dan de ingangsstroom. Hoewel dit circuit aan de andere kant een vrij grote spanningsoverdrachtscoëfficiënt heeft) Dit zijn de voor- en nadelen, laten we doorgaan….

Aansluitschema voor een bipolaire transistor met een gemeenschappelijke collector

Zo ziet het bedradingsschema van een bipolaire transistor met een gemeenschappelijke collector eruit. Doet het je ergens aan denken?) Als we het circuit vanuit een iets andere hoek bekijken, herkennen we hier onze oude vriend: de emittervolger. Er was bijna een heel artikel over (), dus we hebben al alles met betrekking tot dit schema besproken. Ondertussen wachten we op het meest gebruikte circuit - met een gemeenschappelijke zender.

Aansluitcircuit voor een bipolaire transistor met een gemeenschappelijke emitter.

Dit circuit is populair geworden vanwege zijn versterkende eigenschappen. Van alle circuits levert dit de grootste winst in stroom en spanning op, waardoor de toename in signaalvermogen ook groot is. Het nadeel van de schakeling is dat de versterkingseigenschappen sterk worden beïnvloed door toenemende temperatuur en signaalfrequentie.

We hebben kennis gemaakt met alle circuits, laten we nu het laatste (maar niet het minst belangrijke) versterkercircuit op basis van een bipolaire transistor (met een gemeenschappelijke emitter) eens nader bekijken. Laten we het eerst een beetje anders weergeven:

Er is één minpuntje: de geaarde zender. Wanneer de transistor op deze manier wordt ingeschakeld, ontstaan ​​er niet-lineaire vervormingen aan de uitgang, die uiteraard moeten worden bestreden. Niet-lineariteit treedt op als gevolg van de invloed van de ingangsspanning op de emitter-basis-overgangsspanning. Er zit inderdaad niets “extra’s” in het emittercircuit; de volledige ingangsspanning blijkt precies op de basis-emitterovergang te worden toegepast. Om dit fenomeen het hoofd te bieden, voegen we een weerstand toe aan het emittercircuit. Dus wij krijgen negatieve feedback.

Wat is dit?

Om het kort te zeggen dan negatief omgekeerd principe e communicatie ligt in het feit dat een deel van de uitgangsspanning wordt overgedragen naar de ingang en wordt afgetrokken van het ingangssignaal. Uiteraard leidt dit tot een afname van de versterking, omdat de ingang van de transistor, als gevolg van de invloed van feedback, een lagere spanningswaarde zal ontvangen dan bij afwezigheid van feedback.

Toch is negatieve feedback voor ons erg nuttig. Laten we eens kijken hoe dit de invloed van de ingangsspanning op de spanning tussen de basis en de emitter zal helpen verminderen.

Dus zelfs als er geen feedback is, leidt een toename van het ingangssignaal met 0,5 V tot dezelfde toename. Alles is hier duidelijk 😉 En laten we nu feedback toevoegen! En op dezelfde manier verhogen we de ingangsspanning met 0,5 V. Hierna neemt , toe, wat leidt tot een toename van de emitterstroom. En een toename leidt tot een toename van de spanning over de feedbackweerstand. Het lijkt erop: wat is hier mis mee? Maar deze spanning wordt afgetrokken van de ingang! Kijk wat er gebeurde:

De ingangsspanning is toegenomen - de emitterstroom is toegenomen - de spanning over de negatieve feedbackweerstand is toegenomen - de ingangsspanning is afgenomen (door aftrekking) - de spanning is afgenomen.

Dat wil zeggen dat negatieve feedback voorkomt dat de basis-emitterspanning verandert wanneer het ingangssignaal verandert.

Als gevolg hiervan werd ons versterkercircuit met een gemeenschappelijke emitter aangevuld met een weerstand in het emittercircuit:

Er is nog een probleem met onze versterker. Als er een negatieve spanningswaarde aan de ingang verschijnt, zal de transistor onmiddellijk sluiten (de basisspanning zal lager worden dan de emitterspanning en de basis-emitterdiode zal sluiten), en er zal niets gebeuren aan de uitgang. Dit is op de een of andere manier niet erg goed) Daarom is het noodzakelijk om te creëren vooroordeel. Dit kan als volgt worden gedaan met behulp van een deler:

We hebben zo'n schoonheid 😉 Als de weerstanden gelijk zijn, is de spanning op elk ervan gelijk aan 6V (12V / 2). Bij afwezigheid van een signaal aan de ingang zal de basispotentiaal dus +6V zijn. Als er een negatieve waarde, bijvoorbeeld -4V, naar de ingang komt, zal de basispotentiaal gelijk zijn aan +2V, dat wil zeggen dat de waarde positief is en de normale werking van de transistor niet verstoort. Zo handig is het om een ​​offset in het basiscircuit te creëren)

Hoe kunnen we anders ons plan verbeteren...

Laat ons weten welk signaal we gaan versterken, dat wil zeggen dat we de parameters ervan kennen, in het bijzonder de frequentie. Het zou geweldig zijn als er niets aan de ingang zou zijn behalve het nuttige versterkte signaal. Hoe dit te garanderen? Natuurlijk, met behulp van een hoogdoorlaatfilter) Laten we een condensator toevoegen, die, in combinatie met een voorspanningsweerstand, een hoogdoorlaatfilter vormt:

Zo werd het circuit, waarin er bijna niets anders was dan de transistor zelf, overwoekerd met extra elementen 😉 Misschien stoppen we daar binnenkort een artikel gewijd aan de praktische berekening van een versterker op basis van een bipolaire transistor. Daarin zullen we niet alleen compileren schakelschema van de versterker, maar we zullen ook de beoordelingen van alle elementen berekenen en tegelijkertijd een transistor selecteren die geschikt is voor onze doeleinden. Tot snel! =)

Schakelschema voor het aansluiten van een transistor met een gemeenschappelijke emitter (CE). Bij het bestuderen van eigenschappen gebruiken ze meestal een transistorcircuit met een gemeenschappelijke emitter, dat wil zeggen dat wanneer de emitter met aarde is verbonden, de collector via een belastingsweerstand is verbonden met een stroombron en een voorspanning wordt aangelegd op de basis . Laten we het circuit in de figuur samenstellen:

De schakeling maakt gebruik van een n-p-n-transistor, een belastingsweerstand van 1 kOhm, een 12 volt voeding en een ampèremeter.
We zien dat de ampèremeter een zeer lage waarde aangeeft van de stroom die door de belastingsweerstand en de collector-emitterovergang van de transistor vloeit. Deze stroom wordt n-p-n-overgangslekstroom genoemd.
Per definitie van een transistor bestuurt een kleine basisstroom een ​​grote stroom in het collector-emittercircuit (in een circuit met een OE).
Om een ​​versterkertrap te creëren volgens een circuit met een OE, is het noodzakelijk om een ​​initiële basisstroom te creëren zodat de transistor in bedrijfsmodus staat. In ons circuit bevindt de transistor zich in de afsnijmodus (de weerstand K - E neigt naar oneindig). De tweede extreme modus wordt de verzadigingsmodus genoemd, dat wil zeggen wanneer de maximale stroom de basis bereikt, wat niet langer de stroom beïnvloedt die door het K-E-circuit gaat (collectorstroom). In dit geval zeggen ze dat de transistor open is en dat de collectorstroom wordt bepaald door de belastingsweerstand, en dat de weerstand van de overgang K - E gelijk kan worden gesteld aan 0. Tussen deze twee punten bevindt zich in het midden de bedrijfsstroom (werkpunt) van de basis van de transistor.
Om de bedrijfsmodus van de transistor te bepalen, gebruiken ze in de praktijk niet de stroom, maar de spanning aan de basis en aan de K-E-sectie. Voor het inschakelen van de voltmeter is het niet nodig om het circuit te onderbreken.
Om het werkpunt te bepalen, moet u het diagram in de afbeelding samenstellen:

Via weerstand R1 wordt een voorspanning aangelegd, die een basisstroom creëert. Tijdens het experiment zullen we de weerstand R1 veranderen van 40 naar 300 kOhm, in stappen van 20 kOhm. Met een voltmeter V1 meten we de basis-emitterspanning, en met een voltmeter V2 meten we de collector-emitterspanning.
Het is beter om de meetresultaten in een tabel vast te leggen, bijvoorbeeld in Microsoft Excel of Open Office Calc.

Op basis van de meetresultaten zullen we een grafiek construeren voor veranderingen in de collector-emitterspanning (CE):

We zien dat tijdens metingen 1-2-3 de FE-spanning vrijwel niet verandert en dicht bij 0 ligt. Deze modus wordt de verzadigingsmodus genoemd. In deze modus zal de versterkertrap werken met ernstige signaalvervorming, omdat alleen de negatieve halve golven van het signaal worden versterkt.
In sectie 12-13-14 krijgt de grafiek ook geleidelijk een lineaire afhankelijkheid en verandert de spanning op de collector praktisch niet. Deze modus wordt de cutoff-modus genoemd. In deze modus wordt het signaal versterkt, ook met grote vervormingen, omdat alleen de positieve halve golven van het signaal worden versterkt. Cascades met een uitschakelmodus worden in de digitale technologie gebruikt als een inversiesleutel - een "NIET" logisch element.
Om het werkpunt van de transistor als versterker te selecteren, moet punt B in de grafiek worden berekend. Om dit te doen, telt u de basisspanning op punt A op bij de basisspanning op punt C en deelt u deze doormidden (vind het rekenkundig gemiddelde. (820 + 793)/2 = 806,5. We zien dat de basisspanning 806,5 mV is, ongeveer overeenkomend tot 6e meting - 807 mV Dit is de spanning aan de basis van de transistor en komt overeen met het werkpunt van de cascade met een gemeenschappelijke emitter.
Laten we een generator aansluiten op de ingang van de versterker, en een oscilloscoop op de ingang en uitgang. De ingang verbinden we met kanaal A, en de uitgang van de versterker met kanaal B. Om de versterkertrap te ontkoppelen door middel van wisselstroom, plaatsen we condensatoren C1 en C1 aan de ingang van de cascade.
Laten we aannemen dat de generatorfrequentie 1000 Hz (1 kHz) is en de signaalamplitude 10 mV. Stel op de oscilloscoop de sweeptijd in op 0,5 milliseconden per divisie, de gevoeligheid van kanaal A op 10 millivolt per divisie en de gevoeligheid van kanaal B op 1 volt per divisie.

Schakel vervolgens de stroom naar het circuit in en schakel het na 2 - 5 seconden uit. Voor een gemakkelijke aflezing van de oscilloscoopmetingen moet het ingangssignaal sinusoïde op dezelfde manier onder de Y-as worden verlaagd (met de Y-positieteller) en het uitgangssignaal sinusoïde boven de Y-as. We zien dat het uitgangssignaal 180 graden wordt omgedraaid ten opzichte van de ingang.
Laten we eens kijken naar de amplitudewaarden van de ingangs- en uitgangssignalen. Het ingangssignaal heeft een amplitude van 10 mV (deze waarde stellen we in op de generator) en het uitgangssignaal heeft een amplitude van 1,5 volt (3 verdelingen langs de Y-as / 2. Eén verdeling is 1 volt). De verhouding tussen de signaaluitgangsspanning en de ingangsspanning wordt de spanningsversterking van de transistor in een gemeenschappelijke emitterschakeling genoemd. Laten we de versterking van onze transistor Ku = Uin / Uout = 1,5 / 0,01 = 150 berekenen. Dat wil zeggen, de cascade op een transistor aangesloten volgens het OE-circuit versterkt het ingangssignaal 150 keer.
Voor een transistorcascade met OE gelden de volgende waarden:
Ku - van 50 tot 1500
Ki (huidige winst) - 10-20
Kp (vermogenswinst) - 1000-10000
Rin (ingangsweerstand) - 100 ohm - 10 kohm
Rout (uitgangsweerstand) - 100 ohm - 100 kohm
Een cascade met een OE wordt meestal gebruikt als versterker van laag- en hoogfrequente signalen.

De gemeenschappelijke emitterversterker vormde vroeger het basiscircuit van alle versterkingsapparaten.

In het laatste artikel hadden we het over het eenvoudigste transistorbiascircuit. Dit schema (figuur hieronder) is afhankelijk van , en is op zijn beurt afhankelijk van de temperatuur, wat niet goed is. Als gevolg hiervan kan vervorming van het versterkte signaal optreden aan de uitgang van het circuit.

Om dit te voorkomen worden er nog een paar aan dit circuit toegevoegd en het resultaat is een circuit met 4 weerstanden:

Laten we de weerstand tussen de basis en de emitter noemen R bae, en de weerstand die op de emitter is aangesloten, wordt aangeroepen R uh. Nu is de belangrijkste vraag natuurlijk: “Waarom zijn ze nodig in het circuit?”

Laten we misschien beginnen met R uh.

Zoals u zich herinnert, zat dit niet in het vorige schema. Laten we aannemen dat dit langs het circuit gebeurt + Upit—->R naar ——> collector—> emitter—>R e —-> aarde elektrische stroom vloeit met een kracht van enkele milliampère (als je geen rekening houdt met de kleine basisstroom, aangezien ik e = ik k + ik b) Grofweg krijgen we de volgende keten:

Bijgevolg zullen we enige spanningsval over elke weerstand hebben. De waarde ervan zal afhangen van de stroom in het circuit, evenals van de waarde van de weerstand zelf.

Laten we het diagram een ​​beetje vereenvoudigen:

R ke is de weerstand van de collector-emitterovergang. Zoals u weet, hangt het vooral af van de basisstroom.

Als resultaat krijgen we een eenvoudige spanningsdeler, waar

We zien dat er op de zender al sprake is van ZAL NIET spanning naar nul volt, zoals het geval was in het vorige circuit. De spanning over de emitter zal al gelijk zijn aan de spanningsval over de weerstand Met betrekking tot.

Hoe groot is de spanningsval over Met betrekking tot? Laten we de wet van Ohm onthouden en berekenen:

Zoals we uit de formule kunnen zien, zal de spanning bij de emitter gelijk zijn aan het product van de stroom in het circuit en de weerstandswaarde van de weerstand Met betrekking tot. Dit lijkt geregeld te zijn. We zullen kijken waarom al deze ophef wat minder is.

Welke functie vervullen weerstanden? Rb En R bae?

Deze twee weerstanden zijn wederom een ​​eenvoudige spanningsdeler. Ze stellen een bepaalde spanning in op de basis, die zal veranderen als deze verandert +Op, wat uiterst zelden voorkomt. In andere gevallen zal de spanning aan de basis dood zijn.

Laten we teruggaan naar Met betrekking tot.

Het blijkt dat hij de belangrijkste rol speelt in dit plan.

Stel dat door de verwarming van de transistor de stroom in dit circuit begint toe te nemen.

Laten we nu stap voor stap bekijken wat er hierna gebeurt.

a) als de stroom in dit circuit toeneemt, neemt ook de spanningsval over de weerstand toe Met betrekking tot.

b) spanningsval over de weerstand Met betrekking tot- dit is de spanning op de emitter U e. Daarom vanwege de toename van de stroom in het circuit U e het werd iets groter.

c) aan de basis hebben we een vaste spanning U b gevormd door een weerstandsdeler Rb En R bae

d) de spanning tussen de basis en de emitter wordt berekend met de formule U wees = U b - U e. Vandaar, U bae wordt kleiner omdat U e nam toe als gevolg van de verhoogde stroom, die toenam als gevolg van de verwarming van de transistor.

e) Eén keer U bae afgenomen, wat de huidige sterkte betekent ik b, die door de basis-emitter ging, nam ook af.

f) Afgeleid uit onderstaande formule ik naar

ik k = β x ik b

Als de basisstroom afneemt, neemt dus ook de collectorstroom af;-) De bedrijfsmodus van het circuit keert terug naar de oorspronkelijke staat. Als resultaat kregen we een circuit met negatieve feedback, dat werd gespeeld door een weerstand R uh. Vooruitkijkend, zal ik dat zeggen OVER negatief OVER broederlijk MET ligatuur (OOS) stabiliseert het circuit, en positief leidt daarentegen tot complete chaos, maar wordt soms ook gebruikt in de elektronica.

Berekening van de versterkertrap

1) Allereerst vinden we uit de datasheet de maximaal toegestane vermogensdissipatie die de transistor in de omgeving kan dissiperen. Voor mijn transistor is deze waarde 150 milliWatt. We zullen niet al het sap uit onze transistor persen, dus zullen we onze vermogensdissipatie verminderen door te vermenigvuldigen met een factor 0,8:

P-ras = 150x0,8 = 120 milliwatt.

2) Bepaal de spanning Uke. Het moet gelijk zijn aan de helft van de spanning Upit.

Uke = Upit / 2 = 12/2 = 6 Volt.

3) Bepaal de collectorstroom:

Ik k = P ras / U k e = 120 × 10 -3 / 6 = 20 milliampère.

4) Aangezien de helft van de spanning op de collector-emitter is gedaald Uke, dan zou nog een helft op de weerstanden moeten vallen. In ons geval valt er 6 Volt over de weerstanden R tot En Met betrekking tot. Dat wil zeggen, we krijgen:

R k + R e = (Upit / 2) / Ik k = 6 / 20x10 -3 = 300 Ohm.

Rk + R e = 300, A Rk =10R e, omdat K U = R k / R e en wij namen K U = 10 ,

dan maken we een kleine vergelijking:

10R e + R e = 300

11R e = 300

R e = 300 / 11 = 27 Ohm

Rk = 27x10=270 Ohm

5) Bepaal de basisstroom Ik baseer uit de formule:

We hebben de bètacoëfficiënt in het vorige voorbeeld gemeten. Wij hebben er rond de 140.

Middelen,

ik b = ik k / β = 20x10 -3 /140 = 0,14 milliampère

6) Spanningsdelerstroom Ik gevallen, gevormd door weerstanden Rb En R bae, wordt over het algemeen gekozen als 10 keer groter dan de basisstroom ik b:

I div = 10I b = 10x0,14 = 1,4 milliampère.

7) Zoek de spanning op de emitter met behulp van de formule:

U e = I tot R e = 20x10 -3 x 27 = 0,54 Volt

8) Bepaal de spanning aan de basis:

U b = U b e + U uh

Laten we het gemiddelde nemen van de spanningsdaling van de basis-emitter Ube = 0,66 Volt. Zoals u zich herinnert, is dit de spanningsval over de P-N-overgang.

Vandaar, U b = 0,66 + 0,54 = 1,2 Volt. Dit is precies de spanning die nu op onze basis aanwezig zal zijn.

9) Nu we de spanning aan de basis kennen (deze is gelijk aan 1,2 volt), kunnen we de waarde van de weerstanden zelf berekenen.

Voor het gemak van de berekeningen voeg ik een stukje van het cascadediagram toe:

Dus vanaf hier moeten we de weerstandswaarden vinden. Uit de formule van de wet van Ohm berekenen we de waarde van elke weerstand.

Laten we voor het gemak een spanningsval van nemen Rb genaamd U 1, en de spanningsval is R bae zullen U 2.

Met behulp van de wet van Ohm vinden we de weerstandswaarde van elke weerstand.

Rb = U 1 / I div = 10,8 / 1,4x10 -3 = 7,7 KiloOhm. We nemen 8,2 KiloOhm van de dichtstbijzijnde rij

R be = U 2 / I div = 1,2 / 1,4x10 -3 = 860 Ohm. We nemen 820 Ohm uit de serie.

Als gevolg hiervan hebben we de volgende denominaties in het diagram:

Controle van de werking van het circuit in hardware

Met alleen theorie en berekeningen ben je niet tevreden. Daarom stellen wij een schakeling in het echt samen en testen deze in de praktijk. Ik kreeg dit diagram:

Dus ik neem de mijne en sluit sondes aan op de in- en uitgang van het circuit. De rode golfvorm is het ingangssignaal, de gele golfvorm is het versterkte uitgangssignaal.

Allereerst pas ik een sinusvormig signaal toe met behulp van mijn Chinese frequentiegenerator:

Zoals je kunt zien, is het signaal, zoals verwacht, bijna tien keer versterkt, aangezien onze versterkingsfactor gelijk was aan 10. Zoals ik al zei, is het versterkte signaal in het OE-circuit in tegenfase, dat wil zeggen 180 graden verschoven.

Laten we nog een driehoekig signaal geven:

Het lijkt te bruisen. Als je goed kijkt, zijn er lichte vervormingen te zien. De niet-lineariteit van de ingangskarakteristiek van de transistor is voelbaar.

Als je je het oscillogram van een circuit met twee weerstanden herinnert

dan zie je een significant verschil in de versterking van het driehoekige signaal

Conclusie

Het circuit met OE werd als het populairst gebruikt tijdens de piek van populariteit van bipolaire transistors. En daar is een verklaring voor:

Ten eerste, versterkt dit circuit sindsdien zowel de stroom als de spanning, en dus het vermogen P=UI.

ten tweede, is de ingangsimpedantie veel groter dan de uitgangsimpedantie, waardoor dit circuit een uitstekende belasting met laag vermogen is en een uitstekende signaalbron voor belastingen die erop volgen.

Nou, nu enkele nadelen:

1) Het circuit verbruikt een kleine stroom in de standby-modus. Dit betekent dat het geen zin heeft om hem lange tijd van stroom te voorzien met batterijen.

2) het is moreel al achterhaald in ons tijdperk van micro-elektronica. Om een ​​versterker samen te stellen, is het gemakkelijker om een ​​kant-en-klare microschakeling te kopen en deze daarop te baseren

Telkens wanneer een transistor op een circuit wordt aangesloten, vloeit de ingangs- en uitgangsstroom door een van de aansluitingen; deze aansluiting wordt gemeenschappelijk genoemd.

Er zijn drie schema's voor het inschakelen van een bipolaire transistor:

• met een gemeenschappelijke zender;
• met een gemeenschappelijke verzamelaar;
• met een gemeenschappelijke basis;

Laten we beginnen met een circuit met een gemeenschappelijke emitter.Het gemeenschappelijke emittercircuit heeft de volgende eigenschappen:

• hoge stroomversterking;

In alle golfvormen in het artikel is het eerste kanaal het ingangssignaal, het tweede kanaal het uitgangssignaal. Het ingangssignaal wordt na de koppelcondensator genomen, anders introduceert de condensator een faseverschuiving.
Uit het oscillogram blijkt dat de amplitude van het uitgangssignaal meerdere malen groter is dan de amplitude van het ingangssignaal, terwijl het uitgangssignaal wordt omgekeerd ten opzichte van het ingangssignaal, dit betekent dat wanneer het ingangssignaal toeneemt, de uitgang afneemt en omgekeerd. Het diagram toont een condensator met een stippellijn; deze kan worden aangesloten als u de versterking wilt vergroten. Laten we het verbinden.

We zien dat het uitgangssignaal ongeveer een orde van grootte is toegenomen, dat wil zeggen tien keer. Dit transistoraansluitcircuit wordt gebruikt in eindversterkers.
Toen de condensator werd ingeschakeld, nam de ingangsweerstand van de schakeling af, wat leidde tot vervorming van het generatorsignaal en bijgevolg van het uitgangssignaal.

Circuit met een gemeenschappelijke collector.

• het ingangssignaal wordt naar de basis gestuurd;
• het uitgangssignaal wordt verwijderd uit de zender;

Een gemeenschappelijk collectorcircuit heeft de volgende eigenschappen:

• hoge stroomversterking;
• ingangs- en uitgangssignaalspanningen verschillen ongeveer 0,6 V;

Laten we het hierboven getekende circuit samenstellen en kijken hoe het uitgangssignaal zal veranderen afhankelijk van de ingang.

Het oscillogram laat zien dat de amplitudes van de signalen gelijk zijn, omdat de oscilloscoop alleen de AC-component weergeeft; als je de oscilloscoop inschakelt om de DC-component weer te geven, zal het verschil tussen het signaal aan de ingang en de uitgang 0,6 V zijn. keert het signaal niet om en wordt gebruikt als buffer of voor de coördinatie van cascades.
In de elektronica is een buffer een circuit dat de belastingscapaciteit van een signaal vergroot, dat wil zeggen dat het signaal dezelfde vorm behoudt, maar in staat is meer stroom te leveren.

Regeling met een gemeenschappelijke basis.

• het ingangssignaal wordt naar de zender gestuurd;
• het uitgangssignaal wordt uit de collector verwijderd;

Een circuit met een gemeenschappelijke basis heeft de volgende eigenschappen:

• hoogspanningsversterking;
• de huidige versterking is bijna nul, de emitterstroom is groter dan de collectorstroom door de basisstroom;

Laten we het hierboven getekende circuit samenstellen en kijken hoe het uitgangssignaal zal veranderen afhankelijk van de ingang.

Het oscillogram laat zien dat de amplitude van het uitgangssignaal ongeveer tien keer groter is dan de amplitude van het ingangssignaal, en dat het uitgangssignaal niet wordt omgekeerd ten opzichte van het ingangssignaal. Dit transistorverbindingscircuit wordt gebruikt in radiofrequentieversterkers. Een common-base cascade heeft een lage ingangsimpedantie, waardoor het generatorsignaal vervormd is, en dus ook het uitgangssignaal.
De vraag rijst: waarom zouden we niet een gemeenschappelijk emittercircuit gebruiken om radiofrequenties te versterken, omdat dit de amplitude van het signaal vergroot? Het draait allemaal om de capaciteit van de basis-collectorovergang, deze wordt ook wel de Miller-capaciteit genoemd. Voor radiofrequenties heeft deze capaciteit een lage weerstand, zodat het signaal, in plaats van door de basis-emitterovergang te stromen, door deze capaciteit gaat en via de open transistor naar aarde stroomt. Hoe dit gebeurt, wordt weergegeven in de onderstaande figuur.

Misschien is dit alles wat ik je wilde vertellen over de transistorschakelcircuits.