Emitter Follower & Darlington Amplifier
ผู้ติดตามตัวส่งและเครื่องขยายเสียงดาร์ลิงตันเป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดสำหรับเครื่องขยายสัญญาณป้อนกลับ ส่วนใหญ่ใช้กับแอพพลิเคชั่นจำนวนมาก
Emitter Follower
วงจรผู้ติดตามอีซีแอลมีตำแหน่งที่โดดเด่นในแอมพลิฟายเออร์ป้อนกลับ Emitter follower เป็นกรณีของวงจรป้อนกลับกระแสลบ ส่วนใหญ่จะใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณขั้นสุดท้ายในวงจรกำเนิดสัญญาณ
คุณสมบัติที่สำคัญของ Emitter Follower คือ -
- มีอิมพีแดนซ์อินพุตสูง
- มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ
- เป็นวงจรที่เหมาะสำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์
คุณสมบัติที่ดีเยี่ยมเหล่านี้ช่วยให้สามารถใช้งานได้หลายอย่างสำหรับวงจรผู้ติดตามตัวปล่อย นี่คือวงจรขยายกระแสที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้า
การก่อสร้าง
รายละเอียดโครงสร้างของวงจรผู้ติดตามตัวปล่อยเกือบจะคล้ายกับเครื่องขยายเสียงทั่วไป ความแตกต่างที่สำคัญคือโหลด R Lไม่อยู่ที่เทอร์มินัลตัวเก็บรวบรวม แต่อยู่ที่ขั้วอิมิตเตอร์ของวงจร ดังนั้นเอาต์พุตจึงถูกนำมาจากเทอร์มินัลตัวปล่อยแทนที่จะเป็นเทอร์มินัลตัวรวบรวม
การให้น้ำหนักจัดทำโดยวิธีตัวต้านทานพื้นฐานหรือโดยวิธีตัวแบ่งที่เป็นไปได้ รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพวงจรของ Emitter Follower
การดำเนินการ
แรงดันสัญญาณอินพุตที่ใช้ระหว่างฐานและตัวปล่อยจะพัฒนาแรงดันเอาต์พุต V oข้าม R Eซึ่งอยู่ในส่วนตัวปล่อย ดังนั้น,
$$ V_o = I_E R_E $$
กระแสเอาต์พุตทั้งหมดนี้ใช้กับอินพุตผ่านข้อมูลป้อนกลับ ดังนั้น
$$ V_f = V_o $$
เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกที่พัฒนาใน R Lเป็นสัดส่วนกับกระแสของตัวปล่อยวงจรตัวติดตามตัวปล่อยนี้จึงเป็นวงจรป้อนกลับปัจจุบัน ดังนั้น
$$ \ beta = \ frac {V_f} {V_o} = 1 $$
นอกจากนี้ยังสังเกตว่าแรงดันสัญญาณอินพุตไปยังทรานซิสเตอร์ (= V i ) เท่ากับความแตกต่างของ V sและ V oนั่นคือ
$$ V_i = V_s - V_o $$
ดังนั้นข้อเสนอแนะจึงเป็นลบ
ลักษณะเฉพาะ
ลักษณะสำคัญของผู้ติดตามตัวปล่อยมีดังนี้ -
- ไม่มีแรงดันไฟฟ้า ในความเป็นจริงการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเกือบ 1
- กำลังรับและกำลังไฟฟ้าที่ได้รับค่อนข้างสูง
- อิมพีแดนซ์อินพุตสูงและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ
- แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอินพุตและเอาต์พุตอยู่ในเฟส
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของ Emitter Follower
เนื่องจากวงจร Emitter Follower เป็นวงจรที่โดดเด่นให้เราลองหาสมการสำหรับการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของวงจรผู้ติดตามตัวปล่อย วงจร Emitter Follower ของเรามีลักษณะดังนี้ -
หากวาดวงจรเทียบเท่า AC ของวงจรด้านบนจะมีลักษณะเหมือนวงจรด้านล่างเนื่องจากไม่มีตัวเก็บประจุแบบอิมิตเตอร์บายพาส
ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ r Eของวงจรอิมิตเตอร์กำหนดโดย
$$ r_E = r'_E + R_E $$
ที่ไหน
$$ r'_E = \ frac {25 mV} {I_E} $$
ในการหาค่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงรูปด้านบนสามารถแทนที่ได้ด้วยรูปต่อไปนี้
โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าถูกนำไปใช้กับความต้านทาน ac ของวงจรอีซีแอลเช่น (r ' E + R E ) สมมติว่าไดโอดตัวปล่อยเป็นอุดมคติแรงดันเอาต์พุต V ออกจะเป็น
$$ V_ {out} = i_e R_E $$
แรงดันไฟฟ้าอินพุต V ในจะเป็น
$$ V_ {in} = i_e (r'_e + R_E) $$
ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของผู้ติดตามตัวปล่อยคือ
$$ A_V = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {i_e R_E} {i_e (r'_e + R_E)} = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
หรือ
$$ A_V = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
ในการใช้งานจริงส่วนใหญ่
$$ R_E \ gg r'_e $$
ดังนั้น A V ≈ 1 ในทางปฏิบัติแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับของผู้ติดตามตัวปล่อยอยู่ระหว่าง 0.8 ถึง 0.999
เครื่องขยายเสียงดาร์ลิงตัน
วงจรผู้ติดตามตัวปล่อยที่เพิ่งกล่าวถึงขาดตรงตามข้อกำหนดของกำไรกระแสวงจร (A i ) และอิมพีแดนซ์อินพุต (Z i ) เพื่อให้ได้ค่าโดยรวมของการเพิ่มกระแสวงจรและอิมพีแดนซ์อินพุตเพิ่มขึ้นบางส่วนจึงมีการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์สองตัวดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้ซึ่งเรียกว่าDarlington การกำหนดค่า
ดังแสดงในรูปด้านบนตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ตัวแรกเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง ขั้วต่อของทรานซิสเตอร์ทั้งสองเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
การวิเคราะห์การให้น้ำหนัก
เนื่องจากการเชื่อมต่อประเภทนี้กระแสตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ตัวแรกจะเป็นกระแสฐานของทรานซิสเตอร์ตัวที่สองด้วย ดังนั้นกำไรปัจจุบันของทั้งคู่จึงเท่ากับผลคูณของกำไรปัจจุบันแต่ละรายการคือ
$$ \ beta = \ beta _1 \ beta _2 $$
โดยทั่วไปจะได้รับกระแสไฟฟ้าสูงโดยมีส่วนประกอบขั้นต่ำ
เนื่องจากมีการใช้ทรานซิสเตอร์สองตัวที่นี่จึงต้องพิจารณาV BEหยดสองตัว การวิเคราะห์การให้น้ำหนักจะคล้ายกันสำหรับทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว
แรงดันตกคร่อม R 2 ,
$$ V_2 = \ frac {V_CC} {R_1 + R_2} \ คูณ R_2 $$
แรงดันตกคร่อม R E ,
$$ V_E = V_2 - 2 V_ {BE} $$
ปัจจุบันผ่าน R E ,
$$ I_ {E2} = \ frac {V_2 - 2 V_ {BE}} {R_E} $$
เนื่องจากทรานซิสเตอร์อยู่คู่กันโดยตรง
$$ I_ {E1} = I_ {B2} $$
ตอนนี้
$$ I_ {B2} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
ดังนั้น
$$ I_ {E1} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
ซึ่งหมายความว่า
$$ I_ {E1} = I_ {E1} \ beta _2 $$
เรามี
$ I_ {E1} = \ beta _1 I_ {B1} $ ตั้งแต่ $ I_ {E1} \ Cong I_ {C1} $
ดังนั้นในฐานะ
$$ I_ {E2} = I_ {E1} \ beta _2 $$
เราสามารถเขียน
$$ I_ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I_ {B1} $$
ดังนั้น Current Gain สามารถกำหนดเป็น
$$ \ beta = \ frac {I_ {E2}} {I_ {B1}} = \ frac {\ beta _1 \ beta _2 I_ {B1}} {I_ {B1}} = \ beta _1 \ beta_2 $$
อิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ตันที่รักคือ
$ Z_ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E ..... $ ละเลย r ' e
ในทางปฏิบัติทรานซิสเตอร์ทั้งสองนี้จะอยู่ในตัวเรือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียวและขั้วทั้งสามจะถูกนำออกจากตัวเรือนดังแสดงในรูปต่อไปนี้
อุปกรณ์ปลายทางทั้งสามนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็น Darling ton transistor. ทรานซิสเตอร์ตันที่รักทำหน้าที่เหมือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียวที่มีอัตราขยายกระแสสูงและอิมพีแดนซ์อินพุตสูง
ลักษณะเฉพาะ
ต่อไปนี้เป็นลักษณะสำคัญของเครื่องขยายเสียง Darling ton
- อิมพีแดนซ์อินพุตสูงมาก (MΩ)
- กำไรกระแสไฟฟ้าสูงมาก (หลายพัน)
- อิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำมาก (ไม่กี่Ω)
เนื่องจากลักษณะของแอมพลิฟายเออร์ Darling ton นั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับของผู้ติดตาม emitter จึงใช้ทั้งสองวงจรสำหรับการใช้งานที่คล้ายคลึงกัน
จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงเครื่องขยายเสียงตามข้อเสนอแนะในเชิงบวก ข้อเสนอแนะเชิงลบในวงจรทรานซิสเตอร์มีประโยชน์ในการทำงานของออสซิลเลเตอร์ หัวข้อของออสซิลเลเตอร์ครอบคลุมทั้งหมดในบทช่วยสอนออสซิลเลเตอร์