Wzmacniacz podstawowy
Mamy nadzieję, że w poprzednim rozdziale uzyskałeś wystarczającą wiedzę na temat punktu pracy, jego stabilności i technik kompensacji. Spróbujmy teraz zrozumieć podstawowe pojęcia dotyczące podstawowego obwodu wzmacniacza.
Sygnał elektroniczny zawiera pewne informacje, których nie można wykorzystać, jeśli nie ma odpowiedniej siły. Proces zwiększania siły sygnału nosi nazwęAmplification. Prawie wszystkie urządzenia elektroniczne muszą zawierać środki do wzmacniania sygnałów. Znajdujemy zastosowanie wzmacniaczy w urządzeniach medycznych, sprzęcie naukowym, automatyzacji, narzędziach wojskowych, urządzeniach komunikacyjnych, a nawet w sprzęcie AGD.
Wzmocnienie w praktycznych zastosowaniach odbywa się za pomocą wzmacniaczy wielostopniowych. Szereg wzmacniaczy jednostopniowych jest połączonych kaskadowo, tworząc wzmacniacz wielostopniowy. Zobaczmy, jak zbudowany jest wzmacniacz jednostopniowy, który jest podstawą wzmacniacza wielostopniowego.
Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy
Gdy tylko jeden tranzystor z powiązanym obwodem jest używany do wzmacniania słabego sygnału, obwód jest znany jako single-stage amplifier.
Analiza działania jednostopniowego obwodu wzmacniacza ułatwia zrozumienie powstawania i działania wielostopniowych obwodów wzmacniacza. Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy ma jeden tranzystor, obwód polaryzacji i inne elementy pomocnicze. Poniższy schemat obwodu pokazuje, jak wygląda jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy.
Gdy do podstawy tranzystora zostanie podany słaby sygnał wejściowy, jak pokazano na rysunku, przepływa niewielka ilość prądu podstawowego. W wyniku działania tranzystora w kolektorze tranzystora płynie większy prąd. (Ponieważ prąd kolektora jest β razy większy od prądu bazowego, co oznacza I C = βI B ). Teraz, gdy prąd kolektora rośnie, spadek napięcia na rezystorze R C również wzrasta, które jest gromadzone jako wyjście.
Stąd małe wejście u podstawy zostaje wzmocnione jako sygnał o większej wielkości i sile na wyjściu kolektora. Stąd ten tranzystor działa jak wzmacniacz.
Praktyczny obwód wzmacniacza tranzystorowego
Obwód praktycznego wzmacniacza tranzystorowego jest pokazany poniżej, który reprezentuje obwód polaryzujący dzielnik napięcia.
Różne znaczące elementy obwodu i ich funkcje opisano poniżej.
Obwód polaryzujący
Rezystory R 1 , R 2 i R E tworzą układ polaryzujący i stabilizujący, co pomaga w ustaleniu odpowiedniego punktu pracy.
Kondensator wejściowy C in
Ten kondensator łączy sygnał wejściowy z podstawą tranzystora. Kondensator C wejściowych w umożliwia sygnału zasilającego, ale izoluje źródło sygnału z R 2 . Jeżeli ten kondensator jest obecna, sygnał wejściowy zostaje bezpośrednio stosowane, co zmienia odchylenie z R 2 .
Kondensator sprzęgający C C
Ten kondensator jest obecny na końcu jednego stopnia i łączy go z drugim stopniem. Ponieważ łączy dwa etapy, nazywa się ascoupling capacitor. Ten kondensator blokuje wejście prądu stałego z jednego stopnia do drugiego, ale umożliwia przejście prądu przemiennego. Stąd jest również nazywany jakoblocking capacitor.
Ze względu na obecność kondensatora sprzęgającego C C wyjście na rezystorze R L jest wolne od napięcia stałego kolektora. Jeśli nie jest obecny, warunki błędu systematycznego następnym etapie zostanie drastycznie zmianie z manewrowaniem efekt R C , jako że są równolegle do R 2, w następnym etapie.
Kondensator obejściowy emitera C E
Kondensator jest stosowany równolegle do rezystora emiterowego R E . Przez to przepuszczany jest wzmocniony sygnał AC. Jeśli tego nie ma, sygnał ten przejdzie przez R E, co spowoduje spadek napięcia na R E, co spowoduje sprzężenie zwrotne sygnału wejściowego, zmniejszając napięcie wyjściowe.
Rezystor obciążenia R L
Opór R L podłączony na wyjściu jest znany jakoLoad resistor. Gdy używanych jest kilka stopni, R L reprezentuje rezystancję wejściową następnego stopnia.
Różne prądy w obwodzie
Przeanalizujmy różne prądy w całym obwodzie wzmacniacza. Są one już wymienione na powyższym rysunku.
Prąd bazowy
Kiedy sygnał nie jest stosowany w obwodzie bazy, baza prąd DC I B płynie ze względu na zakłócenia obwodu. Gdy zastosowany jest sygnał AC, płynie również prąd podstawowy AC i b . Dlatego przy zastosowaniu sygnału całkowity prąd bazowy i B jest wyrażony przez
$$ i_B = I_B + i_b $$
Prąd kolektora
W przypadku braku sygnału, prąd kolektora DC I C płynie z powodu obwodu polaryzacji. Gdy przyłożony jest sygnał AC, płynie również prąd kolektora AC i c . Dlatego całkowity prąd kolektora i C jest podany przez
$$ i_C = I_C + i_c $$
Gdzie
$ I_C = \ beta I_B $ = zerowy prąd kolektora sygnału
$ i_c = \ beta i_b $ = prąd kolektora z powodu sygnału
Prąd emitera
W przypadku braku sygnału płynie prąd I E emitera DC . Po zastosowaniu sygnału sumaryczny prąd emitera i E jest określony wzorem
$$ i_E = I_E + i_e $$
Należy o tym pamiętać
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ i_e = i_b + i_c $$
Należy zauważyć, że prąd podstawowy jest zwykle mały
$ I_E \ cong I_C $ i $ i_e \ cong i_c $
Są to ważne uwagi dotyczące praktycznego obwodu wzmacniacza tranzystorowego. Teraz daj nam znać o klasyfikacji wzmacniaczy.