Geribildirim ve Tazminat

Öngerilim ağının temel amacı, devrenin çalışma noktasında toplayıcı-taban-yayıcı gerilimi ve akım ilişkileri kurmaktır (çalışma noktası aynı zamanda durgun nokta, Q noktası, sinyal yok noktası, boşta noktası olarak da bilinir, veya statik nokta). Transistörler nadiren bu Q noktasında çalıştığından, temel önyargı ağları genellikle tasarım için bir referans veya başlangıç ​​noktası olarak kullanılır.

Gerçek devre konfigürasyonu ve özellikle öngerilim ağı değerleri, dinamik devre koşulları temelinde seçilir (istenen çıkış voltajı dalgalanması, beklenen giriş sinyali seviyesi, vb.) İstenilen çalışma noktası oluşturulduktan sonra, öngerilim ağının sonraki işlevi bu noktada amplifikatör devresini stabilize etmek için. Temel öngerilim ağı, sıcaklık ve güç kaynağı değişiklikleri ve olası transistör değişimi varlığında istenen akım ilişkilerini korumalıdır.

Bazı durumlarda, bileşenin neden olduğu frekans değişiklikleri ve değişikliklerin yine önyargı ağı tarafından dengelenmesi gerekir. Bu süreç genellikle önyargı stabilizasyonu olarak adlandırılır. Uygun öngerilim stabilizasyonu, amplifikatör devresini istenen çalışma noktasında (pratik sınırlar dahilinde) koruyacak ve termal kaçağı önleyecektir.

Kararlılık Faktörü 'S'

Β ve V _BE'yi sabit tutarak kollektör akımının ters doygunluk akımına göre değişim oranı olarak tanımlanır . Olarak ifade edilir

$$ S = \ frac {\ mathrm {d} I_c} {\ mathrm {d} I_c} $$

Önyargı Stabilizasyon Yöntemleri

Çalışma noktasını sıcaklık değişimlerinden veya transistörlerin parametrelerindeki değişimlerden bağımsız hale getirme yöntemi olarak bilinir. stabilization. Katı hal amplifikatörlerinin önyargı stabilizasyonunu sağlamak için birkaç şema vardır. Tüm bu planlar, bir tür olumsuz geri bildirim içerir. Bu, transistör akımlarındaki herhangi bir aşama, ilk değişikliği dengeleme eğiliminde olan karşılık gelen bir voltaj veya akım değişikliği üretir.

Negatif geri besleme, ters voltaj geri beslemesi ve ters akım geri beslemesi oluşturmak için iki temel yöntem vardır.

Ters Gerilim Geri Beslemesi

Aşağıdaki şekil, temel ters voltaj öngerilim ağını göstermektedir. Yayıcı-taban bağlantısı, R ₁ ve R ₂ birleşimindeki voltaj tarafından ileri doğru meyillidir . Taban-kolektör bağlantısı, kollektördeki ve tabandaki voltajlar arasındaki farkla ters yönlüdür.

Normal olarak, bir direnç bağlanmış yükselticinin toplayıcı bir yarısı bir voltajda olduğu besleme Direnç (R ₃ toplayıcı ve taban arasında bağlı). Kollektör voltajı pozitif olduğu için, bu voltajın bir kısmı, ileri sapmayı desteklemek için tabana geri bildirimdir.

Verici-taban bağlantısındaki normal (veya Q noktası) ileri sapma, yayıcı ve taban arasındaki tüm gerilimlerin sonucudur. Kolektör akımı arttıkça, R _L'de daha büyük bir voltaj düşüşü üretilir . Sonuç olarak, toplayıcıdaki voltaj azalır ve voltaj geri beslemesini R ₃ aracılığıyla tabana azaltır . Bu, yayıcı-taban ileri eğilimini azaltır, yayıcı akımını azaltır ve kolektör akımını normal değerine düşürür. Kolektör akımında başlangıçta bir azalma olduğu için, tersi bir hareket gerçekleşir ve kolektör akımı normal (Q noktası) değerine yükseltilir.

Bir amplifikatördeki herhangi bir negatif veya ters geri besleme biçimi, amplifiye edilen sinyal tarafından üretilenler bile tüm değişikliklere karşı çıkma eğilimindedir. Bu ters veya olumsuz geri bildirim, kazancı ve istenmeyen değişimi azaltma ve dengeleme eğilimindedir. Geri besleme yoluyla kazancı dengeleme ilkesi aşağı yukarı tüm amplifikatör türlerinde kullanılır.

Ters Akım Geri Bildirimi

Aşağıdaki şekil, bir NPN transistör kullanan farklı bir ters akım (yayıcı-geri besleme) öngerilim ağını göstermektedir. Akım geri beslemesi, katı hal amplifikatörlerinde voltaj geri beslemesinden daha yaygın olarak kullanılır. Bunun nedeni, transistörlerin voltajla çalışan cihazlar yerine esas olarak akımla çalışan cihazlar olmasıdır.

Herhangi bir öngerilim devresinde bir yayıcı-geri besleme direncinin kullanımı şu şekilde özetlenebilir: Temel akım, taban ile yayıcı arasındaki voltaj farkına bağlıdır. Diferansiyel voltaj düşürülürse, daha az temel akım akacaktır.

Fark arttığında bunun tersi geçerlidir. Kollektörden geçen tüm akım. Emitör direnci boyunca voltaj düşer ve bu nedenle tamamen bağımlı değildir. Kollektör akımı arttıkça, yayıcı akım ve yayıcı direnç boyunca voltaj düşüşü de artacaktır. Bu negatif geri besleme, taban ve verici arasındaki farkı azaltma eğilimindedir, böylece temel akımı düşürür. Buna karşılık, daha düşük taban akımı, kolektör akımını azaltma eğilimindedir ve ilk kolektör akım artışlarını dengeleme eğilimindedir.

Önyargı Tazminatı

Katı hal amplifikatörlerinde, belirli bir uygulamada sinyal kazancındaki kayıp tolere edilemez olduğunda, çalışma noktasının kaymasını azaltmak için genellikle telafi teknikleri kullanılır. Maksimum önyargı ve termal stabilizasyon sağlamak için hem kompanzasyon hem de stabilizasyon yöntemleri birlikte kullanılabilir.

Aşağıdaki şekil hem diyot kompanzasyonunu hem de kendi kendine önyargı stabilizasyonunu kullanan diyot kompanzasyon tekniğini göstermektedir. Hem diyot hem de transistör aynı türdeyse, devre boyunca aynı sıcaklık katsayısına sahiptirler. Burada diyot ileriye dönüktür. Verilen devre için KVL şu şekilde ifade edilebilir -

$$ I_c = \ frac {\ beta [V - (V_ {BE} - V_o)] + (Rb + Rc) (\ beta + 1) ICO} {Rb + Rc (1 + \ beta)} $$

Yukarıdaki denklemden açıkça görülüyor ki, $ V_ {BE} $, VO ve Ic'nin $ V_ {BE} $ değişkenlerine hiçbir etkisi olmayacaktır. Bu, $ V_ {BE} $ varyasyonundan dolayı transistörün çalışma noktasını korumak için etkili bir yöntemdir.

Sıcaklık Telafi Cihazı

Transistörün dahili özelliklerinin değişimlerini telafi etmek için bazı sıcaklığa duyarlı cihazlar da kullanabiliriz. Termistör negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani sıcaklık yükseldikçe direnci katlanarak azalır. Aşağıdaki şekil, sıcaklıkla birlikte $ V_ {BE} $, ICO veya β değerindeki değişiklik nedeniyle kolektör akımındaki artışı azaltmak için termistörü (R _T ) kullanan bir devreyi göstermektedir .

Sıcaklık arttığında, R _T azalır ve R _T'den R _E'ye beslenen akım artar. R _E boyunca eylem voltajı düşüşü , transistörü tersine çevirmek için ters yöndedir. R _T , sıcaklıktaki artış nedeniyle artan IC'deki artışı telafi etme eğiliminde olur.