КАТЕГОРИЯ:


биполярно транзистор усилвател етап в УО на веригата, как тя работи




Класификация на електронни усилватели и техните характеристики. Печалбите на ток, напрежение, мощност, комуникацията между тях. Принципът на усилвателните, отношенията между тях. Видове етапи усилвател.

транзистор превключване схема с общ емитер

Между базата и емитера на транзистора, активиран от схема с общ емитер, източник на сигнал е свързан и към колектора - натоварване. За да емитер на транзистора е свързан полюси на същия знак на захранвания. Входният настоящия етап действа транзистор база ток и изходен ток - текущата колектор. Това е показано на фиг. 4.3, например в електрическата верига, включваща биполярен транзистор PNP.

На практика, разходите за захранване, а не две. Посоката на протичане на тока на заключенията на транзистора е дадена по-долу. Обръщайки NPN транзистор е напълно аналогичен на включването на PNP транзистор, но в този случай ще трябва да се променят полярността на двата източника на захранване.

Етапът на печалба е съотношението на колектор ток за база ток, и обикновено може да достигне десетки до няколко стотици. Транзисторът, който е включен в схема с общ емитер, може теоретично да се получи максимален сигнал печалба мощност, в сравнение с други варианти на транзистор е включен. Входно съпротивление на каскадата счита като съотношение на база-емитер напрежение на текущата база, е в границите от стотици до хиляди ома. Това е по-малко от каскада транзистор свързан във веригата с общ колектор. Output етап с общ емитер сигнал е с изместване на фазата на 180 ° спрямо входния сигнал. Температурните колебания имат значително влияние върху работата на транзистора, активирана по схема с общ емитер, и поради това е необходимо да се използва специална температура верига стабилизация. Поради факта, че съпротивлението на колектор кръстовището на транзистора в горния етап по-висока от етап с обща основа, е необходимо повече време за рекомбинация на носители на заряд и, следователно, общ емитер честота има най-лошите свойства.

2. схема за превключване транзистор с общ колектор

За да емитер на транзистора, активиран чрез натоварване с общ колектор е свързан, основата се подава входния сигнал. Етапът на въвеждане е настоящ на транзистор база ток и изходен ток - емитер ток. Това е показано на фиг. 4.5, което показва електрическата схема на биполярен транзистор PNP.

С разтегателен резистор, свързан в серия с изхода на източника на звук, изходният сигнал се отстранява. Влезте етап има висок импеданс, обикновено от няколко десети до няколко megohms megohms тъй че колектор кръстовището транзистор заключена. И изходния импеданс на каскадата - напротив, има малко, че може да се използва за привеждане на тези етапи предходния етап на товара. Cascade с един транзистор, включен с общ колектор напрежение не повишава, но увеличава ток (обикновено 10 ... 100). фаза входно напрежение се прилага към етап съвпада с фазата на изходното напрежение, т.е. не му обратен. Това е така, защото на опазване на входния и изходния сигнал фаза каскада от общ колектор има и друго име - емитер последовател на. Температурата и честотни свойства на последовател емитер е по-лошо от това на етап, в който транзистора е свързан във веригата с обща основа.



3. Схемата за превключване транзистор в обща база

Веригата за каскада построената върху обща основа, на входното напрежение се прилага между емитер и база на транзистора, и изходното напрежение се отстранява от колектор-база изводите. Включване PNP транзистор структура съгласно схема с обща база е показано на фиг. 4.6.

В този случай, емитер кръстовище на компонента и да отвори своята висока проводимост. Входно съпротивление на каскадата е малък и обикновено варира от няколко до стотици ома, които са свързани с липсата на описаната превключване транзистора. Освен това, за работа с етап транзистор, включен в общата база, изисква две отделни захранвания, и печалбата на сегашния етап е по-малко от единство. Печалбата на каскада напрежение често достига десетки до няколко стотици пъти.

Предимствата включват възможността за функциониране нужда каскада на значително по-висок процент в сравнение с другите две опции транзистор превключване, както и слабо влияние върху работата на температурните колебания на каскадата. Ето защо етапите с транзистори, които са включени в рамките на схемата с обща основа, често се използват за подобряване на високочестотни сигнали.

Усилватели електрически сигнали - са електронни устройства, проектирани да подобрят или да се увеличи мощността на входния сигнал от доставката на енергия.

Ако говорим за източник на сигнал, който контролира доставката на енергия трансфер до RL товар, като идеална напрежение генератор E RVN с вътрешно съпротивление и мощност като еквивалент четири полюс с параметрите, посочени на фиг. 3.1

Фиг. 3.1.

след това, в зависимост от съотношението на входния импеданс на усилвателя и Rin RVN отличава:

· Напрежение усилвател ако Rin >> RVN;

· AC мощност, ако Rin << RVN;

· Мощност усилвател ако Рин "RVN.

В зависимост от съотношението на изходния импеданс на усилвателя Rvyh и RH:

· Напрежение усилвател ако Rvyh << Rd;

· AC мощност, ако Rvyh >> RH;

· Мощност усилвател ако Rvyh "RH.

Усилвател натоварване може да бъде друг усилвател, в който случай се разглежда като каскада на осигуряване на едно усилване етап, и всички устройството за усилване - като усилвател многоетапно.

The многостепенен усилвателя се състои от: входно и предусилвател, междинен, или близостта с предпоследната и окончателно или крайния етап.

Естеството на връзката между етапа на свой ред определя вида на усилвател с капацитивна трансформатор (или RC), резонансната трансформатор, директно или галванични връзки.

Поради естеството на промените на сигнал по време на усилвателите са DC и AC. Постояннотокови усилватели усилват сигналите в честотния обхват от нула честота. AC усилватели са разделени на ниско и високо честотни усилватели.

Според ширината на амплифицираната честота честотна лента се отличават:

· Селективни усилватели допълване сигнали на фиксирана честота или електрически сигнали в тесен диапазон от честоти, в които съотношението на предаване на горната граница на по-ниска честота FB / бел <1;

· Високоскоростен усилватели с голям диапазон на усиления сигнал честоти, за които съотношението FB / бел >> 1.

Ампера DC и Switching усилватели - Broadband. При конвенционалната осъзнават трафик честотен диапазон, в който изходното ниво е не по-ниска от 0707 максимален сигнал амплитуда и честота Fn нарича FB трафик ограничаване честоти Df = FB - бел.

Основните параметри, които характеризират качествените и количествените характеристики на усилвателя са печалба форма достоверността на усиления сигнал, ефективността на.

Gain.

Печалбата показва колко пъти нарастването на изходните стойности на напрежение, ток или мощност по-голяма от съответната промяна във входа.

Печалбата на напрежението Ку = В сегашната Ki = В Kp = мощност , За общата печалба многостепенен усилвател KS = K1K2K3 ... Кн, където п - броят на етапи.

Печалбата може да се изрази в логаритмични единици (ПБ) се дължи на факта, че системата за човешкия слух възприема звука логаритмично:

Ку [db] = 20lg Ku; Ki = 20lg Ki; Kp = 10lg Kp; KS = K1 + K2 + K3 + ... + Кн.

Точността на съвпадение форма на усиления сигнал

В истински усилвател изходен сигнал, с изключение на времето на забавяне, което не се промени в Vout (т) = KUvh (т - Dt) на входния вълната съдържа нелинейна и линейна деформация.

Основните фактори, които допринасят за нелинейно изкривяване е нелинейност на характеристиките на ток-напрежение на елементите на усилвателите.

Помислете за нелинеен вход характеристика Ib = F (UBE) на транзистор усилвател в схема с общ емитер (фиг. 3.2). Когато се прилага към база синусоида Vin (Т) = Ubmaxsinwt входен ток Ib (Т), и по този начин различен от изходната синусоида, както се показва в редица висши хармонични. Нивото на хармонична фактор изкривяване се характеризира с нелинейна изкривяване

п == = =

,

Фиг. 3.2

За многостепенен усилвател THD приема за равна на сумата на нелинейни изкривявания на отделните етапи на коефициентите

NS = n1 + n2 + n3 + ... + NN, където п - броят на етапи.

От фиг. 3.2 показва, че нелинейни изкривявания зависят от Vin (т) на амплитудата на входния сигнал и не са свързани с неговата честота, т.е. да се намали продукцията изкривяване вълната входния сигнал трябва да е на ниско ниво. Следователно, в многостепенен усилватели нелинейно изкривяване появява главно в предпоследния етап, който получава на входни сигнали с голяма амплитуда. отговор на амплитудата на усилвател Vout = F (Vin) става нелинейност с определена стойност Ui макс (фиг. 3.3, б).

стойност D = The Характеризира динамичния обхват на усилвателя.

Линейно изкривяване в усилватели се обяснява главно с печалба-зависима ток и съпротивление елементи на схемата за честотата на. Приемани да оценят естеството на линейна деформация в отговор на честота и фаза. AFC показва зависимостта на модула за усилване на входната честота сигнал (фиг. 3.3 а).

идеален честотната характеристика на оста на честота е успоредна. Наистина засилено хармонична входния усилвател не е същото като различни реактанс елементи на схемата зависи от честотата и размера на изкривяване и осигуряват амплитудата на входния сигнал.

Фиг. 3.3

Честота изкривяване характеризира с коефициент на честотата изкривяване

M = R0 / Kf,

където печалба k0 единица в средната честота; а Kf коефициент - единица печалба на гърба на честота. В многостъпални усилватели, общият коефициент на честота изкривяване печалба е продукт на честота изкривяване коефициенти каскади.

Принципът на етапите на усилвателя. Видове етапи усилвател.

VT-укрепващ елемент (транзистор), Rb-резистор да зададете режим на сън (той създава постоянен компонент на транзистор база ток), Rk- за цел да ограничи ток колектора над допустимите стойности и да се подчертае в това променливия компонент на усилва напрежението, C1, C2 -за отделяне на променливия компонент на напрежение и ток от постоянен UIP напрежение захранването.

UIP IkRk = + Ука (*). Когато този сигнал вход към етапа на усилвател на сигнала минава през променливия компонент на кондензатор C1 и предизвиква промяна в напрежението Ube транзистор. Когато тази база ток по отношение на текущата Ibep (за режим на заспиване) варира в зависимост от промяната на входящия сигнал. Когато промените основната тока

пропорционално на токоприемника се променя базовата покой ток съответства на покой токоприемник. (ИКП ООД / IBP) »б. От Ур д (*), увеличаването на токоприемника съответства на намаляване на потенциала на колектора (Uke). по този начин етап усилвател в схема MA yavl Xia обърнат. Или изход вход фаза обратна фаза. Обикновено режим транзистор съня е избран, както следва: с пом-ти резистор Rb (или входен делител) иска да подчертае, Uke в режим на готовност е равна на около половината от захранващото напрежение UIP. Това състояние съответства на определен латентно състояние Токоприемник и б пъти по-малко ток база на почивка. CVC резистор Rk е линейна, но транзистора е по същество нелинейни CVC. Изчисляване и анализ на такова съединение може да бъде получено и графично и аналитично

Фиг.

На фона на изходните характеристики на товарната линия на семейството сграда DC. Тази линия, която е настоящ напрежение характеристика на резистора Rk. Тя е изградена на 2 точки: 1-ви - ако приемем, че Ik = 0, тогава Uke = UIP-IkRk; Ука = UIP. 2-ри - въз основа на предположението, че транзистора е напълно отворен, след това напрежение Uke = 0 и = Ik (UIP / Rk). Rest точка P и границите на вариране на входното напрежение А и В са разрушени от характеристиката на трансфер, а след това на линията на натоварването. Качваме се на Р "а" б ". по този начин Можете да графично знае амплитудата на входния сигнал за определяне на амплитудата на изхода. При определяне на етапа на токоприемника и изходното напрежение на променливата компонента на товара, използвайки линията AC. Тя се основава на състоянието, което се получи устойчивост на мощност = 0, съпротивлението се определя от каскадата на еквивалентната верига. Наклон на линията АС на повече от един постоянен наклон. Когато RL = ¥ тези линии съвпадат. Във всеки случай, линията на натоварване трябва да се проведе в ляво и под допустимите стойности на транзисторни параметри, т.е. лежат в областта на SOA. Ако режим DC е настроена неправилно или амплитудата на входния сигнал е по-голяма от изчислената стойност, а след това има нарушаване на изход форма на вълната, причинени от нелинейност CVC. Такива нарушения са наречени-са нелинейни. Мащабът на тези изкривявания изчислява коефициент нелинейни iskazheniy.kni = О [(P2 + P3 + ... + Pn) / P1] = О [(U22 + U32 + ... + Un2) / U12]. P1, U1 - мощност и напрежение основна хармонична, Pn, Un - за по-високи хармоници. За Umah на изхода на усилвателя (макс напрежение печалба Коеф) QS-мо отговарят на следните условия: Rg << Рин (генератор импеданс и входно съпротивление на етапа на усилвател). 2-ри условие: RH >> Рин. Този режим е респ-студена течаща за усилвателя. За максимална печалба Коефициент на ток състояние е следното: Rvyh >> RH; Rg >> Рин. Този кратък режим zmykaniya за устройството. За макс употреба мощност хармонизиран режим (Rg = Rin, RH = Rvyh).

Три възможно схема усилвател етап биполярен транзистор: общ емитер (MA), с общ колектор (GC), с обща база (OB).

Шофиране с УО.

Input променлива: силата на база ток и напрежение база - емитер изход - мощност на ток на колектора и колектора - емитер.

Резисторите Rc, RS, RB1, Rb2 предостави режим DC верига кондензатори С1 и С2 споделят променливата и постоянни компоненти на напрежението, Se премахва отрицателна обратна връзка AC, RL - съпротивление на товара или входно съпротивление на следващия етап усилвател, Ek - източник DC захранване (за мощност транзистори PNP промяна на поляритета).

Усилване общ емитер работи, както следва:

следва:

1. Когато входното напрежение (Uin ↑) ширина р - п прехода между колектора и базата е намален, което води до повишен ток в емитер веригата (IE ↑), и изходния импеданс на транзистора (между колектор и емитер) намалява (RVyhTr ↓), и следователно намалява и на напрежението в изходния транзистор (IERVyhTr Vout = ↓).

2. При намаляване на входното напрежение (Uin ↓) широчина на р-N преход между колектора и базовите се увеличава, което води до емитер верига настоящите намалява (IE ↓) и мощност съпротивление на транзистора (между колектора и емитера) се увеличава (RVyhTr ↑), Ето защо, се увеличава и на напрежението в изходния транзистор (IERVyhTr Vout = ↑).

Така, общ емитер фазата на изходния сигнал усилвател измествания спрямо входа, 180.

Изчисляване на каскада DC.

Температура стабилизиране режим на работа на транзистора.

Важна характеристика на полупроводници е силна зависимост от печалбата от температурата. Тези промени водят до промяна в работната точка и появата на нелинейни изкривявания.

За да се компенсира ефектите на етапи температура верига усилвател са въведени термична стабилизация верига, принципа на действие се основава на механизъм за обратна връзка. Усилвателите са широко използвани HSE за увеличаване на стабилността на усилвателя и да се намали хармонично изкривяване, но трябва да се има предвид, че CCA намалява печалбата на каскадата.

общ емитер на усилвателя, обикновено, термофиксиране се извършва чрез създаване на опазването на околната среда въз основа на РС резистор.

При липса на входен сигнал, напрежението между базата и емитера се определя от закона Кирхоф II:

UBE0 = по-U20 -UE0 където U20 = I20R2, UE0 IE0RE = пад на напрежение през резистора R2 и RS, съответно. С повишаване на температурата, увеличаване на концентрацията на носители на заряд и мнозинството увеличава колектор и база течения, което води до увеличаване на UBE и, като следствие, работна точка преминаването от 22. Чрез увеличаване на IE увеличава степента на спад на напрежението IE0RE = UE0 и разликата UBE0 = U20 - UE0 намалява, което води движи работната точка до първоначалната позиция.

Когато температурата падне, обратния процес - концентрацията на зареждане на носител (като резултат от рекомбинация), база и колекторни токове са намалени, което намалява UBE. Чрез намаляване на IE намалява IE0RE = UE0 и разликата UBE0 = U20 - UE0 увеличения, при което се движи работната точка до първоначалната позиция.