Grundverstärker
Wir hoffen, dass Sie im vorherigen Kapitel ausreichende Kenntnisse über den Betriebspunkt, seine Stabilität und die Kompensationstechniken erworben haben. Versuchen wir nun, die grundlegenden Konzepte einer grundlegenden Verstärkerschaltung zu verstehen.
Ein elektronisches Signal enthält einige Informationen, die nicht verwendet werden können, wenn sie nicht die richtige Stärke haben. Der Vorgang des Erhöhens der Signalstärke wird als bezeichnetAmplification. Fast alle elektronischen Geräte müssen Mittel zur Verstärkung der Signale enthalten. Wir finden die Verwendung von Verstärkern in medizinischen Geräten, wissenschaftlichen Geräten, Automatisierung, militärischen Werkzeugen, Kommunikationsgeräten und sogar in Haushaltsgeräten.
Die Verstärkung in praktischen Anwendungen erfolgt mit mehrstufigen Verstärkern. Eine Anzahl von einstufigen Verstärkern wird kaskadiert, um einen mehrstufigen Verstärker zu bilden. Lassen Sie uns sehen, wie ein einstufiger Verstärker aufgebaut ist, der die Grundlage für einen mehrstufigen Verstärker darstellt.
Einstufiger Transistorverstärker
Wenn nur ein Transistor mit zugehöriger Schaltung zum Verstärken eines schwachen Signals verwendet wird, ist die Schaltung bekannt als single-stage amplifier.
Durch die Analyse der Funktionsweise einer einstufigen Verstärkerschaltung können wir die Bildung und Funktionsweise von mehrstufigen Verstärkerschaltungen leicht verstehen. Ein einstufiger Transistorverstärker hat einen Transistor, eine Vorspannungsschaltung und andere Hilfskomponenten. Das folgende Schaltbild zeigt, wie ein einstufiger Transistorverstärker aussieht.
Wenn der Basis des Transistors ein schwaches Eingangssignal gegeben wird, wie in der Figur gezeigt, fließt eine kleine Menge Basisstrom. Aufgrund der Transistorwirkung fließt im Kollektor des Transistors ein größerer Strom. (Da der Kollektorstrom das β-fache des Basisstroms beträgt, bedeutet dies I C = βI B ). Mit zunehmendem Kollektorstrom steigt nun auch der Spannungsabfall am Widerstand R C an, der als Ausgang gesammelt wird.
Daher wird ein kleiner Eingang an der Basis als Signal größerer Größe und Stärke am Kollektorausgang verstärkt. Daher wirkt dieser Transistor als Verstärker.
Praktische Schaltung eines Transistorverstärkers
Die Schaltung eines praktischen Transistorverstärkers ist wie nachstehend gezeigt, die eine Spannungsteilervorspannungsschaltung darstellt.
Die verschiedenen herausragenden Schaltungselemente und ihre Funktionen sind wie nachstehend beschrieben.
Vorspannungsschaltung
Die Widerstände R 1 , R 2 und R E bilden die Vorspannungs- und Stabilisierungsschaltung, die bei der Festlegung eines geeigneten Betriebspunkts hilft.
Eingangskondensator C in
Dieser Kondensator koppelt das Eingangssignal an die Basis des Transistors. Der Eingangskondensator C in erlaubt ein Wechselstromsignal, trennt jedoch die Signalquelle von R 2 . Wenn dieser Kondensator nicht vorhanden ist, wird das Eingangssignal direkt angelegt, wodurch sich die Vorspannung bei R 2 ändert .
Kupplungskondensator C C.
Dieser Kondensator befindet sich am Ende einer Stufe und verbindet ihn mit der anderen Stufe. Da es zwei Stufen koppelt, heißt es alscoupling capacitor. Dieser Kondensator blockiert den Gleichstrom einer Stufe, um in die andere einzutreten, lässt jedoch den Wechselstrom durch. Daher wird es auch als bezeichnetblocking capacitor.
Aufgrund des Vorhandenseins des Koppelkondensators C C ist der Ausgang über dem Widerstand R L frei von der Gleichspannung des Kollektors. Wenn dies nicht vorhanden ist, werden die Vorspannungsbedingungen der nächsten Stufe aufgrund des Nebenschlusseffekts von R C drastisch geändert , da dies parallel zu R 2 der nächsten Stufe erfolgen würde.
Emitter-Bypass-Kondensator C E.
Dieser Kondensator wird parallel zum Emitterwiderstand R E eingesetzt . Das verstärkte Wechselstromsignal wird durch dieses geleitet. Wenn dies nicht vorhanden ist, wird dieses Signal durch R E geleitet, was einen Spannungsabfall über R E erzeugt , der das Eingangssignal zurückkoppelt und die Ausgangsspannung verringert.
Der Lastwiderstand R L.
Der am Ausgang angeschlossene Widerstand R L ist bekannt alsLoad resistor. Wenn mehrere Stufen verwendet werden, repräsentiert R L den Eingangswiderstand der nächsten Stufe.
Verschiedene Stromkreise
Lassen Sie uns verschiedene Schaltungsströme in der gesamten Verstärkerschaltung durchgehen. Diese sind in der obigen Abbildung bereits erwähnt.
Basisstrom
Wenn in der Basisschaltung kein Signal angelegt wird, fließt der DC-Basisstrom I B aufgrund der Vorspannungsschaltung. Wenn ein Wechselstromsignal angelegt wird, fließt auch der Wechselstrom-Basisstrom i b . Daher ist bei Anlegen eines Signals der gesamte Basisstrom i B gegeben durch
$$ i_B = I_B + i_b $$
Kollektorstrom
Wenn kein Signal angelegt wird, fließt aufgrund der Vorspannungsschaltung ein Gleichstromkollektorstrom I C. Wenn ein Wechselstromsignal angelegt wird, fließt auch der Wechselstromkollektorstrom i c . Daher ist der gesamte Kollektorstrom i C gegeben durch
$$ i_C = I_C + i_c $$
Wo
$ I_C = \ beta I_B $ = Nullsignal-Kollektorstrom
$ i_c = \ beta i_b $ = Kollektorstrom aufgrund eines Signals
Emitterstrom
Wenn kein Signal angelegt wird, fließt ein DC-Emitterstrom I E. Bei Anlegen eines Signals ist der Gesamtemitterstrom i E gegeben durch
$$ i_E = I_E + i_e $$
Es sollte daran erinnert werden
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ i_e = i_b + i_c $$
Da der Basisstrom normalerweise klein ist, ist zu beachten, dass
$ I_E \ cong I_C $ und $ i_e \ cong i_c $
Dies sind die wichtigen Überlegungen für die praktische Schaltung eines Transistorverstärkers. Lassen Sie uns nun die Klassifizierung von Verstärkern kennen.