เป็นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ วงจรสวิตชิ่งขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าที่มี (รูหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์) และฟังก์ชันการทำงาน

การจำแนกประเภท

ทรานซิสเตอร์แบ่งออกเป็นกลุ่ม:

1. ตามวัสดุ: แกลเลียมอาร์เซไนด์และซิลิคอนมักใช้บ่อยที่สุด
2. ตามความถี่ของสัญญาณ: ต่ำ (สูงสุด 3 MHz), ปานกลาง (สูงสุด 30 MHz), สูง (สูงสุด 300 MHz), สูงพิเศษ (สูงกว่า 300 MHz)
3. โดยกำลังกระจายสูงสุด: สูงสุด 0.3 W, สูงสุด 3 W, มากกว่า 3 W
4. ตามประเภทของอุปกรณ์: เซมิคอนดักเตอร์สามชั้นที่เชื่อมต่อกันโดยมีการเปลี่ยนแปลงสลับกันในวิธีการนำสิ่งเจือปนโดยตรงและย้อนกลับ

ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร?

ชั้นนอกและชั้นในของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดจ่ายไฟ เรียกว่าตัวปล่อย ตัวสะสม และฐาน ตามลำดับ

ตัวปล่อยและตัวสะสมไม่แตกต่างกันในเรื่องของการนำไฟฟ้า แต่ระดับของการเติมสารเจือปนในส่วนหลังนั้นต่ำกว่ามาก เพื่อให้มั่นใจว่าแรงดันไฟขาออกที่อนุญาตจะเพิ่มขึ้น

ฐานซึ่งเป็นชั้นกลางมีความต้านทานสูงเนื่องจากทำจากเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการเจือเล็กน้อย มีพื้นที่สัมผัสที่สำคัญกับตัวสะสมซึ่งช่วยปรับปรุงการกำจัดความร้อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากอคติย้อนกลับของทางแยกและยังอำนวยความสะดวกในการผ่านของพาหะส่วนน้อย - อิเล็กตรอน แม้ว่าชั้นการเปลี่ยนแปลงจะขึ้นอยู่กับหลักการเดียวกัน แต่ทรานซิสเตอร์ก็เป็นอุปกรณ์ที่ไม่สมมาตร เมื่อเปลี่ยนตำแหน่งของชั้นนอกที่มีค่าการนำไฟฟ้าเท่ากัน จะไม่สามารถรับพารามิเตอร์ที่คล้ายกันของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้

วงจรสวิตชิ่งสามารถรักษาไว้ในสองสถานะ: สามารถเปิดหรือปิดได้ ในโหมดแอคทีฟ เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ ความลำเอียงของตัวส่งสัญญาณของจุดเชื่อมต่อจะทำในทิศทางไปข้างหน้า หากต้องการพิจารณาสิ่งนี้ด้วยสายตาเช่นบนไตรโอดเซมิคอนดักเตอร์ n-p-n ควรใช้แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งที่มาดังแสดงในรูปด้านล่าง

ขอบเขตที่ทางแยกตัวสะสมที่สองถูกปิด และไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน แต่ในทางปฏิบัติสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นเนื่องจากความใกล้ชิดของการเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกันและอิทธิพลซึ่งกันและกัน เนื่องจาก "ลบ" ของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณ ทางแยกแบบเปิดจึงทำให้อิเล็กตรอนเข้าสู่โซนฐานได้ โดยที่พวกมันจะรวมตัวกันอีกครั้งด้วยรูซึ่งเป็นพาหะส่วนใหญ่ กระแสฐาน I b เกิดขึ้น ยิ่งแข็งแกร่งเท่าไร กระแสไฟขาออกก็จะยิ่งมากขึ้นตามสัดส่วน แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ทำงานบนหลักการนี้

มีเพียงการเคลื่อนที่แบบแพร่กระจายของอิเล็กตรอนเท่านั้นที่เกิดขึ้นผ่านฐาน เนื่องจากไม่มีการกระทำของสนามไฟฟ้าตรงนั้น เนื่องจากชั้นความหนาไม่มีนัยสำคัญ (ไมครอน) และอนุภาคที่มีประจุลบขนาดใหญ่ เกือบทั้งหมดจึงตกไปในบริเวณตัวสะสม แม้ว่าความต้านทานพื้นฐานจะค่อนข้างสูงก็ตาม ที่นั่นสนามไฟฟ้าของการเปลี่ยนแปลงดึงดูดเข้ามา ซึ่งส่งเสริมการถ่ายโอนแบบแอคทีฟ กระแสของตัวสะสมและตัวปล่อยเกือบจะเท่ากันหากเราละเลยการสูญเสียประจุเล็กน้อยที่เกิดจากการรวมตัวกันใหม่ในฐาน: I e = I b + I c

พารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์

1. รับค่าสัมประสิทธิ์สำหรับแรงดันไฟฟ้า U eq /U be และกระแส: β = I ถึง /I b (ค่าจริง) โดยทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์ β จะไม่เกิน 300 แต่สามารถสูงถึง 800 หรือสูงกว่าได้
2. ความต้านทานอินพุต
3. การตอบสนองความถี่คือประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์จนถึงความถี่ที่กำหนด ซึ่งสูงกว่ากระบวนการชั่วคราวในนั้นซึ่งไม่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณที่ให้มา

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์: วงจรสวิตชิ่ง, โหมดการทำงาน

โหมดการทำงานจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการประกอบวงจร ต้องใช้และถอดสัญญาณที่จุดสองจุดสำหรับแต่ละกรณี และมีเพียงสามเทอร์มินัลเท่านั้น ตามมาด้วยว่าอิเล็กโทรดหนึ่งอันจะต้องเป็นของอินพุตและเอาต์พุตพร้อมกัน นี่คือวิธีการเปิดทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ รูปแบบการสลับ: OB, OE และ OK

1. โครงการที่มีตกลง

วงจรเชื่อมต่อกับตัวสะสมทั่วไป: สัญญาณจะถูกส่งไปยังตัวต้านทาน R L ซึ่งรวมอยู่ในวงจรตัวรวบรวมด้วย การเชื่อมต่อนี้เรียกว่าวงจรสะสมทั่วไป

ตัวเลือกนี้จะสร้างกำไรในปัจจุบันเท่านั้น ข้อดีของผู้ติดตามตัวปล่อยคือการสร้างความต้านทานอินพุตสูง (10-500 kOhm) ซึ่งช่วยให้จับคู่สเตจได้สะดวก

2. โครงการกับ OB

วงจรการเชื่อมต่อสำหรับทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่มีฐานร่วม: สัญญาณขาเข้าจะเข้าสู่ C 1 และหลังจากการขยายสัญญาณจะถูกลบออกในวงจรสะสมเอาต์พุตโดยที่อิเล็กโทรดฐานอยู่ร่วมกัน ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะถูกสร้างขึ้นคล้ายกับการทำงานกับ OE

ข้อเสียคือความต้านทานอินพุตต่ำ (30-100 โอห์ม) และวงจรที่มี OB ใช้เป็นออสซิลเลเตอร์

3. โครงการกับ OE

ในหลายกรณี เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ วงจรสวิตชิ่งส่วนใหญ่จะทำด้วยตัวปล่อยร่วม แรงดันไฟฟ้าจ่ายผ่านตัวต้านทานโหลด R L และขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟภายนอกเชื่อมต่อกับตัวปล่อย

สัญญาณสลับจากอินพุตจะมาถึงตัวปล่อยและอิเล็กโทรดฐาน (V in) และในวงจรสะสมจะมีค่ามากขึ้น (V CE) องค์ประกอบหลักของวงจร: ทรานซิสเตอร์, ตัวต้านทาน R L และวงจรเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ที่มีกำลังไฟภายนอก อุปกรณ์เสริม: ตัวเก็บประจุ C 1 ซึ่งป้องกันการผ่านของกระแสตรงเข้าสู่วงจรของสัญญาณอินพุตที่ให้มาและตัวต้านทาน R 1 ซึ่งทรานซิสเตอร์เปิดอยู่

ในวงจรสะสม แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของทรานซิสเตอร์และที่ตัวต้านทาน R L รวมกันเท่ากับค่าของ EMF: V CC = I C R L + V CE

ดังนั้นสัญญาณ V เล็ก ๆ ที่อินพุตจะกำหนดกฎของการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าโดยตรงเป็นแรงดันไฟฟ้าสลับที่เอาต์พุตของตัวแปลงทรานซิสเตอร์ที่ควบคุม วงจรนี้ให้กระแสอินพุตเพิ่มขึ้น 20-100 เท่า และแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 10-200 เท่า ดังนั้นพลังก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ข้อเสียของวงจร: ความต้านทานอินพุตต่ำ (500-1,000 โอห์ม) ด้วยเหตุนี้ปัญหาจึงเกิดขึ้นในการสร้างอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่ 2-20 kOhm

แผนภาพต่อไปนี้สาธิตการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ หากไม่ดำเนินมาตรการเพิ่มเติม ประสิทธิภาพการทำงานจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากอิทธิพลภายนอก เช่น ความร้อนสูงเกินไปและความถี่ของสัญญาณ นอกจากนี้ การต่อสายดินของตัวส่งสัญญาณจะทำให้เกิดความผิดเพี้ยนแบบไม่เชิงเส้นที่เอาต์พุต เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงาน การป้อนกลับ ตัวกรอง ฯลฯ ที่เชื่อมต่อกับวงจร ในกรณีนี้ อัตราขยายจะลดลง แต่อุปกรณ์จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น

โหมดการทำงาน

ฟังก์ชั่นของทรานซิสเตอร์จะได้รับผลกระทบจากค่าของแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่ สามารถแสดงโหมดการทำงานทั้งหมดได้หากใช้วงจรที่นำเสนอก่อนหน้านี้สำหรับเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์กับตัวปล่อยทั่วไป

1. โหมดตัดการทำงาน

โหมดนี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อค่าแรงดันไฟฟ้า V BE ลดลงเป็น 0.7 V ในกรณีนี้ทางแยกของตัวปล่อยจะปิดและไม่มีกระแสสะสมเนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในฐาน ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงถูกปิด

2. โหมดแอคทีฟ

หากใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงพอที่จะเปิดทรานซิสเตอร์ที่ฐาน กระแสอินพุตเล็กน้อยจะปรากฏขึ้นและกระแสเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้นจะปรากฏขึ้น ขึ้นอยู่กับขนาดของเกน จากนั้นทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเครื่องขยายเสียง

3. โหมดความอิ่มตัว

โหมดนี้แตกต่างจากโหมดแอคทีฟตรงที่ทรานซิสเตอร์เปิดโดยสมบูรณ์และกระแสของตัวสะสมถึงค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ การเพิ่มขึ้นสามารถทำได้โดยการเปลี่ยน EMF ที่ใช้หรือโหลดในวงจรเอาต์พุตเท่านั้น เมื่อกระแสฐานเปลี่ยนแปลง กระแสสะสมจะไม่เปลี่ยนแปลง โหมดความอิ่มตัวมีลักษณะเฉพาะคือทรานซิสเตอร์เปิดกว้างมากและที่นี่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ในสถานะเปิด วงจรสำหรับการเปิดทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เมื่อรวมโหมดคัตออฟและโหมดความอิ่มตัวทำให้สามารถสร้างสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ได้ด้วยความช่วยเหลือ

โหมดการทำงานทั้งหมดขึ้นอยู่กับลักษณะของลักษณะเอาต์พุตที่แสดงในกราฟ

สามารถแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนหากมีการประกอบวงจรสำหรับการเปิดทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์กับ OE

หากคุณพล็อตบนพิกัดและแกน abscissa ส่วนที่สอดคล้องกับกระแสสะสมสูงสุดที่เป็นไปได้และค่าของแรงดันไฟฟ้า V CC จากนั้นเชื่อมต่อปลายทั้งสองเข้าด้วยกันคุณจะได้เส้นโหลด (สีแดง) อธิบายได้ด้วยนิพจน์: I C = (V CC - V CE)/R C จากรูปที่จุดปฏิบัติการซึ่งกำหนด IC กระแสสะสมและแรงดันไฟฟ้า V CE จะเปลี่ยนไปตามเส้นโหลดจากล่างขึ้นบนเมื่อกระแสฐาน IV เพิ่มขึ้น

พื้นที่ระหว่างแกน V CE และคุณลักษณะเอาต์พุตแรก (แรเงา) โดยที่ I B = 0 จะแสดงคุณลักษณะของโหมดจุดตัด ในกรณีนี้ I C กระแสย้อนกลับมีค่าเล็กน้อยและทรานซิสเตอร์ปิดอยู่

คุณลักษณะบนสุดที่จุด A ตัดกับโหลดโดยตรง หลังจากนั้นเมื่อ I B เพิ่มขึ้นอีก กระแสของตัวสะสมจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป โซนความอิ่มตัวบนกราฟคือพื้นที่แรเงาระหว่างแกน I C และลักษณะที่ชันที่สุด

ทรานซิสเตอร์มีพฤติกรรมอย่างไรในโหมดต่างๆ

ทรานซิสเตอร์ทำงานโดยมีสัญญาณแปรผันหรือคงที่เข้าสู่วงจรอินพุต

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์: วงจรสวิตชิ่ง, เครื่องขยายเสียง

โดยส่วนใหญ่ ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียง สัญญาณสลับที่อินพุตทำให้กระแสเอาต์พุตเปลี่ยนแปลง ที่นี่คุณสามารถใช้โครงร่างกับตกลงหรือกับ OE สัญญาณต้องมีโหลดในวงจรเอาท์พุต โดยทั่วไปแล้วตัวต้านทานจะใช้ในวงจรสะสมเอาต์พุต หากเลือกอย่างถูกต้อง แรงดันเอาต์พุตจะสูงกว่าอินพุตอย่างมาก

การทำงานของแอมพลิฟายเออร์จะมองเห็นได้ชัดเจนในไดอะแกรมกำหนดเวลา

เมื่อแปลงสัญญาณพัลส์ โหมดจะยังคงเหมือนเดิมกับสัญญาณไซน์ คุณภาพของการแปลงส่วนประกอบฮาร์มอนิกจะพิจารณาจากลักษณะความถี่ของทรานซิสเตอร์

การทำงานในโหมดสวิตช์

ออกแบบมาเพื่อการสลับการเชื่อมต่อในวงจรไฟฟ้าแบบไร้สัมผัส หลักการคือการเปลี่ยนความต้านทานของทรานซิสเตอร์เป็นขั้นตอน ประเภทไบโพลาร์ค่อนข้างเหมาะสมกับความต้องการของอุปกรณ์หลัก

บทสรุป

องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ใช้ในวงจรแปลงสัญญาณไฟฟ้า ความสามารถที่เป็นสากลและการจำแนกประเภทขนาดใหญ่ทำให้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย วงจรสวิตชิ่งจะกำหนดฟังก์ชันและโหมดการทำงาน มากยังขึ้นอยู่กับลักษณะด้วย

วงจรสวิตชิ่งพื้นฐานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จะขยาย สร้าง และแปลงสัญญาณอินพุต และยังสลับวงจรไฟฟ้าด้วย

สถาบันรถยนต์และทางหลวงแห่งรัฐไซบีเรีย

แผนก APP และ E

โครงการหลักสูตร

“การคำนวณของเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์

ตามโครงการ EMITTER ทั่วไป”

ในสาขาวิชา “วิศวกรรมไฟฟ้า”

ตัวเลือก-17

เสร็จสมบูรณ์: ศิลปะ กรัม 31ส.ค

ซิกูเลฟ เอส.วี.

ตรวจสอบโดย: Denisov V.P.

1. แนวคิดพื้นฐาน

2. วัตถุประสงค์ขององค์ประกอบและหลักการทำงานของสเตจแอมพลิฟายเออร์ตามวงจรที่มี OE

3. การมอบหมายงาน

4. ขั้นตอนการคำนวณแอมป์ทรานซิสเตอร์ตามวงจรที่มี OE

บรรณานุกรม

1. แนวคิดพื้นฐาน

แอมพลิฟายเออร์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปที่ใช้ในระบบอัตโนมัติและวงจรวิทยุ แอมพลิฟายเออร์แบ่งออกเป็นพรีแอมพลิฟายเออร์ (แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้า) และเพาเวอร์แอมป์ พรีแอมพลิฟายเออร์ของทรานซิสเตอร์ เช่นเดียวกับแอมพลิฟายเออร์แบบหลอด ประกอบด้วยสเตจแอมพลิฟายเออร์ตั้งแต่หนึ่งสเตจขึ้นไป ยิ่งกว่านั้นขั้นตอนของแอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดมีคุณสมบัติทั่วไปความแตกต่างระหว่างกันสามารถเป็นเชิงปริมาณเท่านั้น: กระแส, แรงดันไฟฟ้า, ค่าตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุที่แตกต่างกัน ฯลฯ

สำหรับขั้นตอนปรีแอมป์ วงจรต้านทาน (ที่มีการคัปปลิ้งรีโอสแตติก-คาปาซิทีฟ) เป็นเรื่องปกติมากที่สุด ขึ้นอยู่กับวิธีการจ่ายสัญญาณอินพุตและการรับสัญญาณเอาต์พุต วงจรเครื่องขยายเสียงได้รับชื่อต่อไปนี้:

1) มีฐาน OB ทั่วไป (รูปที่ 1, a)

2) ด้วยตัวสะสมทั่วไป OK (ผู้ติดตามตัวปล่อย) (รูปที่ 1, b);

3) ด้วยตัวปล่อยทั่วไป - OE (รูปที่ 1, c)

ที่พบมากที่สุดคือโครงการ OE วงจรที่มี OB ในปรีแอมป์นั้นหายาก ตัวติดตามตัวปล่อยมีความต้านทานอินพุตสูงสุดและความต้านทานเอาต์พุตต่ำสุดของทั้งสามวงจร ดังนั้นจึงใช้เมื่อทำงานกับคอนเวอร์เตอร์ที่มีความต้านทานสูงเป็นสเตจแรกของแอมพลิฟายเออร์ รวมถึงการจับคู่กับตัวต้านทานโหลดความต้านทานต่ำ ในตาราง รูปที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ต่างๆ

ตารางที่ 1

2. วัตถุประสงค์ขององค์ประกอบและหลักการทำงานของสเตจแอมพลิฟายเออร์ตามวงจรที่มี OE

มีตัวเลือกมากมายสำหรับการใช้วงจรสเตจของแอมพลิฟายเออร์โดยใช้ทรานซิสเตอร์ OE สาเหตุหลักมาจากลักษณะเฉพาะของการตั้งค่าโหมดที่เหลือของคาสเคด เราจะพิจารณาคุณสมบัติของขั้นตอนการขยายโดยใช้ตัวอย่างของวงจรในรูปที่ 2 ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเมื่อใช้น้ำตกโดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง

องค์ประกอบหลักของวงจรคือแหล่งจ่ายไฟ

องค์ประกอบควบคุมคือทรานซิสเตอร์และตัวต้านทาน องค์ประกอบเหล่านี้สร้างวงจรหลักของสเตจแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งเนื่องจากการไหลของกระแสสะสมที่ควบคุมผ่านวงจรฐาน แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขยายจะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของวงจร องค์ประกอบที่เหลือของน้ำตกมีบทบาทสนับสนุน ตัวเก็บประจุกำลังแยกออกจากกัน ตัวเก็บประจุกำจัดการแบ่งวงจรอินพุตของคาสเคดโดยวงจรแหล่งสัญญาณอินพุต DC ซึ่งช่วยให้สามารถแยกการไหลของกระแสตรงผ่านแหล่งสัญญาณอินพุตไปตามวงจร→→และประการที่สองเพื่อให้แน่ใจว่า ความเป็นอิสระจากความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ฐานในโหมดพัก ฟังก์ชั่นของตัวเก็บประจุจะลดลงเมื่อส่งส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเข้าไปในวงจรโหลดและคงส่วนประกอบโดยตรงไว้

ตัวต้านทาน

และใช้เพื่อตั้งค่าโหมดพักของคาสเคด เนื่องจากทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ถูกควบคุมโดยกระแส กระแสนิ่งขององค์ประกอบควบคุม (ในกรณีนี้คือกระแส) จึงถูกสร้างขึ้นโดยการตั้งค่าที่สอดคล้องกันของกระแสฐานนิ่ง ตัวต้านทานได้รับการออกแบบเพื่อสร้างวงจรสำหรับการไหลของกระแส เมื่อใช้ร่วมกับตัวต้านทาน จะให้แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ฐานสัมพันธ์กับขั้ว "+" ของแหล่งพลังงาน

ตัวต้านทาน

เป็นองค์ประกอบป้อนกลับเชิงลบที่ออกแบบมาเพื่อรักษาเสถียรภาพของโหมดพักของคาสเคดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง การขึ้นต่อกันของอุณหภูมิของพารามิเตอร์โหมดพักถูกกำหนดโดยการขึ้นต่อกันของกระแสของตัวสะสมส่วนที่เหลือกับอุณหภูมิ สาเหตุหลักสำหรับการพึ่งพานี้คือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของกระแสสะสมเริ่มต้น แรงดัน และค่าสัมประสิทธิ์ ความไม่แน่นอนของอุณหภูมิของพารามิเตอร์เหล่านี้นำไปสู่การพึ่งพากระแสกับอุณหภูมิโดยตรง ในกรณีที่ไม่มีมาตรการที่จะทำให้กระแสคงที่ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโหมดพักของคาสเคดซึ่งอาจนำไปสู่โหมดการทำงานของคาสเคดในพื้นที่ไม่เชิงเส้นของลักษณะทรานซิสเตอร์ดังที่แสดงด้านล่าง และการบิดเบี้ยวของรูปร่างของเส้นโค้งสัญญาณเอาท์พุต ความน่าจะเป็นของการบิดเบือนจะเพิ่มขึ้นเมื่อความกว้างของสัญญาณเอาท์พุตเพิ่มขึ้น

การแสดงผลตอบรับเชิงลบและผลกระทบต่อเสถียรภาพในปัจจุบัน

เมื่อใดก็ตามที่ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับวงจร กระแสอินพุทและเอาท์พุตจะไหลผ่านขั้วใดขั้วหนึ่ง ขั้วนี้เรียกว่าขั้วร่วม

มีสามรูปแบบในการเปิดทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์:

• มีตัวปล่อยทั่วไป
• กับนักสะสมทั่วไป
• มีฐานร่วม

เริ่มจากวงจรที่มีตัวปล่อยร่วมวงจรอีซีแอลทั่วไปมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• อัตราขยายกระแสสูง

ในออสซิลโลแกรมทั้งหมดในบทความ ช่องแรกคือสัญญาณอินพุต ช่องที่สองคือสัญญาณเอาท์พุต สัญญาณอินพุตจะถูกถ่ายหลังจากตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง มิฉะนั้นตัวเก็บประจุจะแนะนำการเปลี่ยนเฟส
ออสซิลโลแกรมแสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตมากกว่าแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตหลายเท่า ในขณะที่สัญญาณเอาท์พุตกลับด้านสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุต ซึ่งหมายความว่าเมื่อสัญญาณอินพุตเพิ่มขึ้น เอาต์พุตจะลดลงและในทางกลับกัน แผนภาพแสดงตัวเก็บประจุที่มีเส้นประ สามารถเชื่อมต่อได้หากคุณต้องการเพิ่มเกน มาเชื่อมต่อกันเถอะ

เราจะเห็นว่าสัญญาณเอาท์พุตเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งลำดับความสำคัญ ซึ่งก็คือ 10 เท่า วงจรเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์นี้ใช้ในเครื่องขยายกำลัง
เมื่อเปิดตัวเก็บประจุ ความต้านทานอินพุตของวงจรลดลง ซึ่งทำให้สัญญาณเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผิดเพี้ยน และส่งผลให้สัญญาณเอาท์พุตตามมา

วงจรที่มีตัวสะสมทั่วไป

• สัญญาณอินพุตจะถูกส่งไปยังฐาน
• สัญญาณเอาท์พุตจะถูกลบออกจากตัวปล่อย

วงจรสะสมทั่วไปมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• อัตราขยายกระแสสูง
• แรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตต่างกันประมาณ 0.6 V;

มาประกอบวงจรที่วาดไว้ด้านบนแล้วดูว่าสัญญาณเอาท์พุตจะเปลี่ยนไปอย่างไรขึ้นอยู่กับอินพุท

ออสซิลโลแกรมแสดงว่าแอมพลิจูดของสัญญาณเท่ากันเนื่องจากออสซิลโลสโคปแสดงเฉพาะส่วนประกอบ AC เท่านั้น หากคุณเปิดออสซิลโลสโคปเพื่อแสดงส่วนประกอบ DC ความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่อินพุตและเอาต์พุตจะเป็น 0.6 V วงจรไม่ ไม่กลับสัญญาณและใช้เป็นบัฟเฟอร์หรือสำหรับการประสานงานของน้ำตก
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บัฟเฟอร์คือวงจรที่เพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของสัญญาณ กล่าวคือ สัญญาณยังคงมีรูปทรงเดิม แต่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น

โครงการที่มีฐานร่วม

• สัญญาณอินพุตจะถูกส่งไปยังตัวปล่อย
• สัญญาณเอาท์พุตจะถูกลบออกจากตัวสะสม

วงจรที่มีฐานร่วมมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• อัตราขยายไฟฟ้าแรงสูง
• อัตราขยายปัจจุบันใกล้กับศูนย์ กระแสของตัวปล่อยมีค่ามากกว่ากระแสของตัวสะสมตามกระแสฐาน

มาประกอบวงจรที่วาดไว้ด้านบนแล้วดูว่าสัญญาณเอาท์พุตจะเปลี่ยนไปอย่างไรขึ้นอยู่กับอินพุท

ออสซิลโลแกรมแสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตมากกว่าแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตประมาณสิบเท่า และสัญญาณเอาท์พุตจะไม่กลับด้านสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุต วงจรเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์นี้ใช้ในเครื่องขยายความถี่วิทยุ คาสเคดฐานร่วมมีอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำ ดังนั้นสัญญาณเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงผิดเพี้ยน และสัญญาณเอาท์พุตก็เช่นกัน
คำถามเกิดขึ้น: ทำไมไม่ใช้วงจรอีซีแอลทั่วไปเพื่อขยายความถี่วิทยุ เนื่องจากมันจะเพิ่มความกว้างของสัญญาณ มันเป็นเรื่องของความจุของจุดเชื่อมต่อตัวรวบรวมฐาน หรือที่เรียกว่าความจุของมิลเลอร์ สำหรับความถี่วิทยุ ความจุนี้มีความต้านทานต่ำ ดังนั้นสัญญาณแทนที่จะไหลผ่านจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยฐาน จะผ่านความจุนี้และไหลลงกราวด์ผ่านทรานซิสเตอร์แบบเปิด สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรแสดงในรูปด้านล่าง

บางทีนี่คือทั้งหมดที่ฉันอยากจะบอกคุณเกี่ยวกับวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์

วงจร OE มีกำลังขยายสูงสุด ดังนั้นจึงยังคงเป็นโซลูชันที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับเครื่องขยายสัญญาณความถี่สูง, ระบบ GPS, GSM และ WiFi ปัจจุบันมักใช้ในรูปแบบของวงจรรวมสำเร็จรูป (MAXIM, VISHAY, RF Micro Devices) แต่เมื่อไม่ทราบพื้นฐานของการทำงานของมันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้รับพารามิเตอร์ที่กำหนดในคำอธิบายของไมโครวงจร นั่นคือเหตุผลที่เมื่อจ้างและค้นหาพนักงาน ข้อกำหนดหลักคือความรู้เกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องขยายเสียงที่มี OE

แอมพลิฟายเออร์ไม่ว่าจะเป็นอะไรก็ตาม (แอมพลิฟายเออร์เสียง, แอมพลิฟายเออร์หลอดหรือแอมพลิฟายเออร์ความถี่วิทยุ) ​​เป็นเครือข่ายสี่เทอร์มินัลซึ่งมีอินพุตสองตัวและเอาต์พุตสองตัว บล็อกไดอะแกรมของแอมพลิฟายเออร์แสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 บล็อกไดอะแกรมของเครื่องขยายเสียง

ส่วนประกอบเครื่องขยายเสียงหลักคือทรานซิสเตอร์ มีเพียงสามขั้วต่อ ดังนั้นขั้วต่อทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งต้องใช้พร้อมกันเพื่อเชื่อมต่อแหล่งสัญญาณ (เป็นขั้วต่ออินพุต) และเชื่อมต่อโหลด (เป็นขั้วต่อเอาต์พุต) วงจรอีซีแอลทั่วไปคือแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้อีซีแอลของทรานซิสเตอร์เพื่อเชื่อมต่อทั้งสัญญาณอินพุตและโหลด แผนภาพการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ที่มีทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อตามวงจรอีซีแอลทั่วไปแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แผนภาพการทำงานของการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์กับตัวปล่อยร่วม

ในแผนภาพนี้ เส้นประจะแสดงขอบเขตของแอมพลิฟายเออร์ที่แสดงในรูปที่ 1 โดยจะไม่แสดงวงจรกำลังของทรานซิสเตอร์ ปัจจุบันวงจรอีซีแอลทั่วไปไม่ได้ใช้ในแอมพลิฟายเออร์เสียง แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรขยายสัญญาณทีวี, แอมพลิฟายเออร์ GSM หรือเครื่องขยายสัญญาณความถี่สูงอื่น ๆ คุณสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟสองตัวเพื่อจ่ายไฟให้กับทรานซิสเตอร์ในวงจรอีซีแอลทั่วไปได้ แต่จะต้องใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสองตัว ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ สิ่งนี้อาจเป็นปัญหาได้ ดังนั้นจึงมักจะใช้แหล่งพลังงานเดียว ในการจ่ายไฟให้กับแอมพลิฟายเออร์ด้วยตัวปล่อยทั่วไป วงจรใด ๆ ที่เราพิจารณาอาจเหมาะสม:

• วงจรเสถียรของตัวปล่อย

ลองดูตัวอย่างวงจรแอมพลิฟายเออร์ที่มีโหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ที่มีความเสถียรของตัวปล่อยและตัวส่งสัญญาณทั่วไป รูปที่ 3 แสดงน้ำตกที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ NPN ซึ่งออกแบบมาเพื่อขยายความถี่เสียง

รูปที่ 3 แผนผังของสเตจแอมพลิฟายเออร์ที่มีตัวปล่อยร่วม

การคำนวณองค์ประกอบของวงจรนี้สำหรับกระแสตรงสามารถพบได้ในบทความ ตอนนี้เราจะสนใจพารามิเตอร์ที่ประกอบขึ้นตามวงจรที่มีตัวปล่อยทั่วไป ลักษณะที่สำคัญที่สุดคืออิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตและกำลังรับ โดยพื้นฐานแล้วคุณสมบัติเหล่านี้จะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์

อิมพีแดนซ์อินพุตตัวปล่อยทั่วไป

ในวงจรอีซีแอลทั่วไป ความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์คือ ร HOE อินพุตสามารถกำหนดได้จากคุณลักษณะอินพุต คุณลักษณะนี้เกิดขึ้นพร้อมกับคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของจุดเชื่อมต่อ p-n ตัวอย่างของคุณสมบัติอินพุตของทรานซิสเตอร์ซิลิคอน (การพึ่งพาแรงดันไฟฟ้า คุณ b จากกระแสฐาน ฉัน b) แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 ลักษณะอินพุตของทรานซิสเตอร์ซิลิคอน

ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ ความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ ร IOE ขึ้นอยู่กับกระแสฐาน ฉัน b0 และถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

(1)

วิธีการตรวจสอบ ∆ คุณ b0 และ Δ ฉัน b0 ในบริเวณใกล้เคียงกับจุดการทำงานของทรานซิสเตอร์ในวงจรที่มีตัวปล่อยร่วมจะแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 การหาค่าความต้านทานอินพุตของวงจรอีซีแอลร่วมจากลักษณะอินพุตของทรานซิสเตอร์ซิลิคอน

การหาค่าความต้านทานโดยใช้สูตร (1) เป็นวิธีที่แม่นยำที่สุดในการหาค่าความต้านทานขาเข้า อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนวณแอมพลิฟายเออร์ เราไม่ได้มีทรานซิสเตอร์ที่เราจะใช้เสมอไป ดังนั้นจึงเป็นการดีที่จะสามารถคำนวณความต้านทานอินพุตด้วยวิธีการวิเคราะห์ได้ คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสของจุดเชื่อมต่อ pn นั้นประมาณได้ดีด้วยฟังก์ชันเอ็กซ์โปเนนเชียล

(2)

ที่ไหน ฉัน b - กระแสฐานที่จุดปฏิบัติการ;
คุณ bе คือแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานที่จุดปฏิบัติการ
ฉัน s คือกระแสย้อนกลับของทางแยกฐานตัวปล่อย
— ศักยภาพของอุณหภูมิ
เค— ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์;
ถาม— ประจุอิเล็กตรอน
ต— อุณหภูมิแสดงเป็นองศาเคลวิน

ในนิพจน์นี้ ค่าสัมประสิทธิ์ที่ทำให้เลขชี้กำลังเป็นมาตรฐานคือกระแส ฉันดังนั้น ยิ่งกำหนดได้แม่นยำมากขึ้นเท่าใด การจับคู่ระหว่างคุณลักษณะอินพุตจริงและโดยประมาณของทรานซิสเตอร์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น หากเราละเลยความสามัคคีในนิพจน์ (2) แรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

(3)

จากนิพจน์ (1) เห็นได้ชัดว่าความต้านทานอินพุตเป็นอนุพันธ์ของแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์เทียบกับกระแส ให้เราแยกความแตกต่างการแสดงออก (3) จากนั้นสามารถกำหนดความต้านทานอินพุตของวงจรที่มีตัวปล่อยทั่วไปได้จากสูตรต่อไปนี้:

(4)

อย่างไรก็ตาม กราฟของคุณลักษณะอินพุตที่แท้จริงของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่ในวงจรตัวปล่อยร่วมนั้นแตกต่างจากฟังก์ชันเลขชี้กำลัง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าความต้านทานโอห์มมิกของเซมิคอนดักเตอร์ในฐานของทรานซิสเตอร์ไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นที่กระแสฐานสูงของทรานซิสเตอร์ในวงจรที่มีตัวปล่อยร่วม ความต้านทานอินพุตจะมีแนวโน้มที่จะมีความต้านทานโอห์มมิกของ ฐาน rbb"

กระแสอินพุทของวงจรอีซีแอลร่วมไม่เพียงไหลผ่านความต้านทานอินพุทของทรานซิสเตอร์เท่านั้น แต่ยังไหลผ่านตัวต้านทานทั้งหมดของวงจรสร้างแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์ด้วย ดังนั้นความต้านทานอินพุตของวงจรอีซีแอลทั่วไปจึงถูกกำหนดให้เป็นการเชื่อมต่อแบบขนานของความต้านทานเหล่านี้ทั้งหมด เส้นทางกระแสอินพุตสำหรับวงจรตัวปล่อยทั่วไปจะแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 กระแสไหลผ่านวงจรอินพุตของวงจรที่มีตัวปล่อยร่วม

การวิเคราะห์วงจรนี้ง่ายกว่ามากโดยใช้วงจรสมมูลของวงจรอินพุต โดยจะแสดงเฉพาะวงจรที่กระแสอินพุตไหลจากแหล่งสัญญาณเท่านั้น วงจรอินพุตที่เทียบเท่าของวงจรตัวปล่อยทั่วไปจะแสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7 วงจรสมมูลของวงจรอินพุตของวงจรตัวปล่อยร่วม

วงจรนี้สร้างขึ้นสำหรับความถี่กลางโดยใช้วงจรเทียบเท่าทรานซิสเตอร์ ที่ความถี่กลาง ความจุอินพุตของทรานซิสเตอร์ไม่มีผลกระทบ ดังนั้นเราจึงไม่แสดงผลบนวงจรที่เท่ากัน ความต้านทานของตัวเก็บประจุ C3 ที่ความถี่กลางอยู่ใกล้กับศูนย์ ดังนั้นจึงไม่มีองค์ประกอบ R4C3 ในวงจร องค์ประกอบ รออกและ ชม. 21× ฉันอินพุทจะไม่ส่งผลต่อวงจรอินพุท และจะแสดงไว้ในแผนภาพเพื่อแสดงคุณสมบัติการขยายของทรานซิสเตอร์

ในที่สุดเราสามารถเขียนสูตรสำหรับความต้านทานอินพุตของวงจรตัวปล่อยทั่วไปได้:

(5)

หลังจากผลิตแอมพลิฟายเออร์ที่คำนวณโดยใช้วิธีการข้างต้นแล้ว จำเป็นต้องวัดความต้านทานอินพุตของวงจรด้วยตัวปล่อยทั่วไป ในการวัดความต้านทานอินพุต ให้ใช้วงจรสำหรับวัดความต้านทานอินพุตของเครื่องขยายเสียงดังแสดงในรูปที่ 8 ในวงจรนี้ เพื่อวัดความต้านทานอินพุต จะใช้เครื่องกำเนิดการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและโวลต์มิเตอร์ AC ความถี่สูงสองตัว (คุณสามารถ ใช้หนึ่งและทำการวัดสองครั้ง)

รูปที่ 8 วงจรสำหรับวัดความต้านทานอินพุตของสเตจแอมพลิฟายเออร์

ในกรณีที่มีการต่อต้าน รและจะเท่ากับความต้านทานอินพุตของเครื่องขยายเสียง แรงดันไฟฟ้าที่โวลต์มิเตอร์ AC V2 จะแสดงจะเป็นครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า V1 หากไม่สามารถเปลี่ยนแนวต้านได้ รและเมื่อทำการวัดอิมพีแดนซ์อินพุต สามารถคำนวณอิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

(6)

ความต้านทานเอาต์พุตของวงจรตัวปล่อยทั่วไป

ความต้านทานเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะการออกแบบของทรานซิสเตอร์ ความหนาของฐาน และความต้านทานปริมาตรของตัวสะสม ความต้านทานเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่ในวงจรอีซีแอลร่วมสามารถกำหนดได้จากลักษณะเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ ตัวอย่างของลักษณะเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์แสดงในรูปที่ 9

รูปที่ 9 ลักษณะเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ซิลิคอน

น่าเสียดายที่ลักษณะเอาต์พุตมักไม่ได้ระบุไว้ในลักษณะของทรานซิสเตอร์สมัยใหม่ เนื่องจากความต้านทานเอาต์พุตค่อนข้างสูงและความต้านทานเอาต์พุตของสเตจทรานซิสเตอร์ที่มีตัวปล่อยทั่วไปจะถูกกำหนดโดยความต้านทานโหลด ในวงจรที่แสดงในรูปที่ 6 นี่คือความต้านทานของตัวต้านทาน R3

วันที่อัพเดตไฟล์ล่าสุด: 05/31/2018

วรรณกรรม:

ร่วมกับบทความ "วงจรอีซีแอลทั่วไป (น้ำตกอีซีแอลทั่วไป)" อ่าน:

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

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