Схема на транзисторах: Восемь простых схем на транзисторах для начинающих радиолюбителей

Восемь простых схем на транзисторах для начинающих радиолюбителей

Приведены несколько схем простых устройств и узлов, которые могут быть изготовлены начинающими радиолюбителями.

Однокаскадный усилитель ЗЧ

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик — он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена.

Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда X1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В — четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда ХЗ, Х4.

Делитель R1R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усили теля.

Рис. 1. Схема однокаскадного усилителя ЗЧ на транзисторе.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллекто ра транзистора Соответственно увеличится падение напряжения на резисто ре R3. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора — он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада — головной телефон сопротивлением 60.. 100 Ом. Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1 например, пинцетом в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки пере менного тока. Ток коллектора транзис тора составляет около 3 мА.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах разной структуры

Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации — резистор R4, работаю щий аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции

Усилитель более «чувствительный” по сравнению с однокаскадным — коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 — в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Рис. 2. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах разной структуры.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов например, от микрофона. И конечно он позволит значительно усилить сигнал ЗЧ, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.

Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.

Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Чувствительность усилителя весьма высока — коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 — если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем — около 2 мА.

Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах

Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.

Усилитель двухкаскадный первый собран на транзисторе VТ1 второй — на VТ2 и VT3 разной структуры. Первый ка скад усиливает сигнал ЗЧ по напряжению причем обе полуволны одинаково. Второй — усиливает сигнал по току но каскад на транзисторе VТ2 “работает” при положительных полуволнах, а на транзисторе VT3 — при отрицательных.

Рис. 4. Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах.

Режим по постоянному току выбран таким что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания.

Это достигается включением резистора R2 обратной связи Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения. которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), — оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.

Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2.

Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8 -. 10 Ом), емкость этого конденсатора должна бы ь минимум вдвое больше Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада — резистора R4 Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.

Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое на пряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.

Двухуровневый индикатор напряжения

Такое устройство можно использовать. например, для индикации “истощения” батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.

Рис. 5. Схема двухуровневого индикатора напряжения.

В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движкарезистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 вспыхнет светодиод HL1

Если продолжать перемещать движок. наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VТ2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1 а большее обоих светодиодов.

Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим что вначале гаснет светодиод HL2, а затем — HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6 при увеличении их сопротивлений яркость падает.

Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог срабатывания индикатора.

При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения АЛ307Г.

Трехуровневый индикатор напряжения

Он выдает световые сигналы по принципу меньше нормы — норма — больше нормы. Для этого в индикаторе использованы два светодиода красно го свечения и один — зеленого.

Рис. 6. Трехуровневый индикатор напряжения.

При некотором напряжении на движке переменного резистора R1 (напряжение в норме) оба транзистора закрыты и (работает) только зеленый светодиод HL3. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения (больше нормы) на нем открывается транзистор VТ1.

Светодиод HL3 гаснет, а HL1 зажигается. Если движок перемещать вниз и уменьшать таким образом напряжение на нем (‘меньше нормы”) транзистор VТ1 закроется, а VТ2 откроется. Будет наблюдаться такая картина: вначале погаснет светодиод HL1, затем зажжется и вскоре погаснет HL3 и в заключение вспыхнет HL2.

Из-за низкой чувствительности индикатора получается плавный переход от погасания одного светодиода к зажиганию другого еще не погас полностью например, HL1, а уже зажигается HL3.

Триггер Шмитта

Как известно это устройство ис пользуется обычно для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольной формыКогда движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении транзистор VТ1 закрыт.

Напряжение на его коллекторе высокое, в результате транзистор VТ2 оказывается открытым а значит, светодиод HL1 зажжен На резисторе R3 образуется падение напряжения.

Рис. 7. Простой триггер Шмитта на двух транзисторах.

Медленно перемещая движок переменного резистора вверх по схеме, удастся достичь момента когда произойдет скачкообразное открывание транзистора VТ1 и закрывание VТ2 Это случится при превышении напряжения на базе VТ1 падения напряжения на резисторе R3.

Светодиод погаснет. Если после этого перемещать движок вниз триггер возвратится в первоначальное положение — вспыхнет светодиод Это произойдет при напряжении на движке меньшем чем напряжение выключения светодиода.

Ждущий мультивибратор

Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала При этом мультивибратор формирует импульс своей длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.

Рис. 8. Принципиальная схема ждущего мультивибратора.

В исходном состоянии транзистор VТ2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2 чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VТ1. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.

Конденсатор начнет разряжаться ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VТ2 в закрытом состоянии Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим ожидания.

Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2.

Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.

И. Бокомчев. Р-06-2000.

Cхемы на КТ315 | Простые схемы на популярном транзисторе для начинающих

Рубрика: Принципиальные схемы, Схемы для начинающих

Опубликовано 28.08.2019   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 3 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 7 565

Транзистор КТ315 очень популярен у начинающих радиолюбителей старой закалки. Этот биполярный транзистор был разработан в 1967 году. Причина его популярности — массовое использование в бытовой радиоаппаратуре. Он использовался и в телевизорах, и в приемниках, генераторах звука. Его достаточно просто опознать среди тысячи других из-за своего необычного корпуса.

Мультивибратор на КТ315

Отличная схема для тех, кто только начинает пользоваться паяльником и уже хочет собрать свое первое устройство.
Читать далее

Транзисторный предохранитель

В паре с транзистором КТ815 поможет защитить другие собранные устройства от непредвиденной ситуации или короткого замыкания.

Читать далее

Простой усилитель звука на транзисторах КТ315

Усилитель на два канала с печатной платой. Поможет разобраться в азах сборки усилителей.
Читать далее

Генератор на КТ315

В паре со своим «братом» КТ361 можно собрать простенький генератор звука.
Читать далее

Имитатор звука

Еще один генератор звука на легендарном КТ315.
Читать далее

Цветомузыка на транзисторах

Цветомузыка на два светодиода в паре с транзисторами.
Читать далее

Схема метронома

Интересная схема для начинающих.
Читать далее

Датчик температуры

Используя полупроводниковые свойства, можно измерить температуру окружающей среды.
Читать далее

Распиновка КТ315

Полный аналог транзистора — BFP719.

Правила сборки схем

Для начала, нужно выбрать схему. Выбирайте по сложности и своему опыту. Далее, нужно составить список деталей, прочитать схему. Покупать детали лучше в специализированных магазинах, чем на общих площадках. Перед сборкой схемы обязательно нужно проверить каждую деталь на исправность, дабы избежать лишних ошибок. Самая простая проверка — с помощью мультиметра в режиме «прозвонка». Ни одна деталь из схем, представленных выше, не должна «звониться» накоротко.

Схемы можно собрать как навесным монтажом, так и изготовить плату самостоятельно. А золотая середина — макетная плата. Макетные платы универсальны, и позволяют собрать большинство DIP схем без особого труда.

Во время сборки схемы лучше всего начинать пайку с мелких компонентов. При пайке не допускать перегрева, максимум пару секунд у контактов, затем нужно оценить результат пайки и действовать по ситуации. Особенно к перегреву чувствительны полупроводники. Так как транзисторы КТ315 имеют пластмассовый корпус, то им некуда отдавать тепло, и нужно максимально аккуратно их паять. Еще одна загвоздка — это их широкие и тонкие выводы, которые не терпят частых сгибаний и разгибаний.

После сборки необходимо почистить плату, внимательно посмотреть все контакты на предмет холодной пайки и нежелательных перемычек.

Почему не работает схема

Все схемы рабочие. Если устройство не работает, есть три основные причины:

• Перегрев деталей;
• Не правильная сборка схемы;
• Плохая пайка.

Нужно проверить каждый шаг и каждый этап сборки.

Post Views: 7 565

 

Конфигурации транзисторных схем

» Примечания по электронике

В схемах транзисторов

используется одна из трех конфигураций транзисторов: общая база, общий коллектор (эмиттерный повторитель) и общий эмиттер — одна из них выбирается в процессе проектирования электронной схемы.

---

Учебное пособие по проектированию схем транзисторов Включает:
Расчет схем транзисторов Конфигурации цепи Общий эмиттер Схема с общим эмиттером Повторитель эмиттера Общая база

См. также: Типы транзисторных схем

---

При рассмотрении конструкции электронной схемы для транзисторной схемы можно использовать три различные базовые конфигурации схемы.

Три различных конфигурации схемы транзистора: общий эмиттер, общая база и общий коллектор (эмиттерный повторитель). Эти три конфигурации схемы имеют разные характеристики, и для схемы будет выбран один тип в зависимости от того, что требуется.

Каждый из них имеет различные свойства с точки зрения коэффициента усиления, входного и выходного импеданса и т. д., и в результате в процессе проектирования электронной схемы будет выбрана конкретная конфигурация.

Каждая из различных топологий транзисторов имеет входы и выходы, применяемые к разным точкам, с одной общей клеммой для входа и выхода.

В дополнение к выбору правильной конфигурации схемы или топологии на этапе проектирования электронной схемы, чтобы обеспечить требуемую базовую производительность, вокруг транзистора размещаются дополнительные электронные компоненты: обычно это резисторы и конденсаторы, а значения рассчитываются для получения точной требуемой производительности. .

Как выбор топологии, так и расчет номиналов электронных компонентов являются ключевыми элементами процесса проектирования электронных схем.

Конфигурации транзисторных цепей

Название трех основных конфигураций транзисторов указывает на клемму транзистора, которая является общей как для входных, так и для выходных цепей. Это приводит к трем терминам: общая база, общий коллектор и общий эмиттер.

Транзистор 2N3553 в металлическом корпусе ТО39

Термин «заземленный», то есть заземленная база, заземленный коллектор и заземленный эмиттер, также может использоваться в некоторых случаях, поскольку сигнал общего элемента обычно заземлен.

Существуют конфигурации эквивалентных схем для полевых транзисторов, а также термоэлектронных клапанов/вакуумных ламп. Эти конфигурации имеют одинаковые типы свойств, хотя и немного модифицированные для типа используемого электронного устройства.

Для полевых транзисторов используются такие термины, как общий сток, общий исток и общий затвор, а для клапанов/трубок терминология включает общий катод, общий анод и общую сетку.

Конфигурация транзистора с общей базой

В алфавитном порядке это первая конфигурация транзистора, но, вероятно, она используется реже всего.

Эта конфигурация транзистора обеспечивает низкий входной импеданс при высоком выходном импедансе. Несмотря на высокое напряжение, коэффициент усиления по току низкий, а общий коэффициент усиления по мощности также невелик по сравнению с другими доступными конфигурациями транзисторов. Другая существенная особенность этой конфигурации заключается в том, что вход и выход находятся в фазе.

Эта конфигурация транзистора, вероятно, используется реже всего, но она дает преимущества, заключающиеся в том, что база, общая для входа и выхода, заземлена, и это дает преимущества в уменьшении нежелательной обратной связи между выходом и входом для различных приложений проектирования радиочастотных цепей. Это происходит потому, что база, которая физически является электродом между эмиттером и коллектором, заземлена, тем самым обеспечивая барьер между ними.

В результате конфигурация с общей базой обычно используется для ВЧ-усилителей, где повышенная изоляция между входом и выходом обеспечивает более высокий уровень стабильности и снижает вероятность нежелательных колебаний.

Как подтвердит любой, кто занимается радиочастотным проектированием, это очень полезный атрибут.

Кроме того, низкий входной импеданс часто может обеспечить хорошее согласование с 50 Ом, что является полезным атрибутом для многих сценариев проектирования ВЧ.

Схема общей базы транзисторов

Подробнее о . . . . Транзисторный усилитель с общей базой.

Общий коллектор (эмиттерный повторитель)

Конфигурация схемы с общим коллектором, возможно, более широко известна как эмиттерный повторитель, потому что напряжение эмиттера следует за напряжением базы, хотя оно ниже по напряжению на величину, равную напряжению включения перехода база-эмиттер.

Повторитель с общим коллектором и эмиттером обеспечивает высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Коэффициент усиления по напряжению равен единице, хотя коэффициент усиления по току высок. Входной и выходной сигналы совпадают по фазе.

Ввиду этих характеристик конфигурация эмиттерного повторителя широко используется в качестве буферной схемы, обеспечивающей высокий входной импеданс для предотвращения нагрузки предыдущего каскада и низкий выходной импеданс для управления последующими каскадами.

Конфигурация цепи транзистора с общим коллектором

Как видно из схемы, в этой конфигурации транзистора электрод коллектора является общим как для входной, так и для выходной цепи. Несколько дополнительных электронных компонентов используются с резистором для эмиттера, возможно, конденсаторами на входе и выходе и резисторами смещения на базе, если это необходимо. В некоторых случаях эмиттерный повторитель может быть напрямую соединен с предыдущим каскадом, поскольку выходное постоянное напряжение может подходить для схемы повторителя. Это означает, что требуется очень мало дополнительных электронных компонентов.

Подробнее о . . . . Усилитель на транзисторах с общим коллектором (эмиттерный повторитель).

Конфигурация транзистора с общим эмиттером

Эта конфигурация транзистора, вероятно, наиболее широко используется. Схема обеспечивает средний уровень входного и выходного импеданса. Усиление как по току, так и по напряжению можно охарактеризовать как среднее, но выходной сигнал является обратным входному, то есть изменение фазы на 180°. Это обеспечивает хорошую общую производительность и часто является наиболее широко используемой конфигурацией.

Конфигурация схемы транзистора с общим эмиттером

Как видно из схемы, в этой конфигурации транзистора эмиттерный электрод является общим как для входной, так и для выходной цепи.

Подробнее о . . . . Усилитель на транзисторах с общим эмиттером.

Сводная таблица конфигурации схемы транзистора

В таблице ниже приведены основные характеристики различных конфигураций транзисторов. При проектировании транзисторной схемы важным аспектом является не только коэффициент усиления, но и такие параметры, как входное и выходное сопротивление.

Сводная таблица конфигурации транзисторов
Конфигурация транзистора	Общая база	Общий коллектор (эмиттерный повторитель)	Общий эмиттер
Коэффициент усиления по напряжению	Высокий	Низкий	Средний
Коэффициент усиления по току	Низкий	Высокий	Средний
Прирост мощности	Низкий	Средний	Высокий
Отношение фазы ввода/вывода	0&градус	0°	180°
Входное сопротивление	Низкий	Высокий	Средний
Выходное сопротивление	Высокий	Низкий	Средний

Дополнительные электронные компоненты

Какая бы форма подтверждения транзистора ни была выбрана на этапе проектирования электронной схемы, вокруг транзистора потребуются дополнительные компоненты: резисторы для установки точек смещения и конденсаторы для обеспечения связи и развязки.

Схема транзистора с общим эмиттером, показывающая дополнительные компоненты, необходимые для обеспечения смещения, связи и развязки и т. д.

В этой схеме усилителя с общим эмиттером базовая конфигурация устанавливает базовые условия схемы: средний входной импеданс, средний выходной импеданс, приемлемое напряжение выигрыш и тому подобное. Затем рассчитываются дополнительные электронные компоненты, чтобы обеспечить требуемые рабочие условия помимо этого.

Каждый из электронных компонентов должен быть рассчитан на этапе проектирования электронной схемы, чтобы обеспечить требуемую производительность.

Хотя общий эмиттер, вероятно, чаще всего будет встречаться с электронными компонентами, такими как резисторы и конденсаторы, при использовании для проектирования радиочастотных цепей такие компоненты, как катушки индуктивности и трансформаторы, также могут быть включены в схему. То же самое верно и для других конфигураций транзисторных схем.

Наиболее часто используемой схемой является схема с общим эмиттером, которая используется во многих каскадах усилителя, обеспечивающих усиление по напряжению. Также широко используется эмиттерный повторитель или общий коллектор. Обеспечивая высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс, он действует как буфер и обеспечивает только усиление по току — его усиление по напряжению равно единице. Общая база используется в более специализированных приложениях и встречается значительно реже.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Понимание конструкции схемы транзистора » Электроника Notes

Разработка электронной схемы с использованием биполярных транзисторов довольно проста с использованием простых принципов проектирования и нескольких уравнений.

---

Учебное пособие по проектированию схем транзисторов Включает:
Расчет схем транзисторов Конфигурации цепи Общий эмиттер Схема с общим эмиттером Повторитель эмиттера Общая база

См. также: Типы транзисторных схем

---

Транзисторные схемы лежат в основе современных технологий проектирования электронных схем. Хотя в наши дни интегральные схемы используются во многих схемах, базовая конструкция транзисторной схемы часто требуется в различных областях.

Хотя при использовании дискретных электронных компонентов с транзисторами используется больше компонентов, можно адаптировать схему для обеспечения именно той функциональности, которая требуется. Соответственно схемы с использованием дискретных транзисторов и нескольких дополнительных электронных компонентов до сих пор лежат в основе проектирования электронных схем.

Это означает, что понимание конструкции транзисторных схем по-прежнему важно, поскольку оно не только позволяет проектировать базовые транзисторные схемы, но и обеспечивает более глубокое понимание работы интегральных схем, основанных на технологии биполярных транзисторов.

BC547 Транзистор с пластиковыми выводами

Основы биполярного транзистора

Очевидно, что ключевым электронным компонентом любой транзисторной схемы является сам транзистор. Эти электронные компоненты могут быть получены в дискретной форме, или они могут быть в составе интегральной схемы.

Транзисторы производятся в различных форматах и ​​могут быть получены для выполнения различных функций от слабого сигнала до высокой мощности, от звука до радиочастоты и переключения.

Они также бывают PNP-транзисторов и NPN-транзисторов — из этих NPN-транзисторов более широко используются, поскольку они, как правило, подходят для широко используемой системы отрицательного заземления, а также их производительность лучше с точки зрения скорости.

Хотя транзисторы NPN более широко используются, это не означает, что транзисторы PNP не используются. Они часто находят применение, дополняя NPN-транзисторы и некоторые другие схемы.

Базовая структура транзистора и символы схемы

Примечание по устройству биполярного транзистора:

Биполярный транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, обеспечивающее усиление по току, когда ток коллектора в В раз превышает ток базы. Биполярный транзистор широко доступен, и его производительность оптимизируется в течение многих лет.

Подробнее о Биполярный транзистор и принцип его работы

Биполярный транзистор доступен уже более семидесяти лет — его технология очень хорошо отработана, и хотя технология полевых транзисторов, вероятно, более широко используется в интегральных схемах, биполярные транзисторы все еще используются в огромных количествах в различных аналоговых и цифровых схемах, как в интегральных схемах и как дискретные электронные компоненты.

Биполярный транзистор был впервые изобретен в 1949 году группой ученых, работающих в Bell Labs в США. Его открытие делает интересное чтение.

Заметка об истории транзисторов:

Биполярный транзистор был изобретен тремя исследователями, работающими в Bell Laboratories: Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли. Они работали над идеей использования эффекта поля для управления током в полупроводнике, но не смогли воплотить эту идею в жизнь. Они обратили внимание на другую возможность и сделали трехконтактное устройство, используя два близко расположенных точечных контакта на германиевой пластине. Эта идея сработала, и они смогли продемонстрировать, что в конце 1949.

Подробнее о Биполярный транзистор История

Расчетные параметры схемы транзистора

Прежде чем приступить к разработке электронной схемы для транзисторной схемы, необходимо определить требования к схемам: некоторые основные параметры, связанные с транзисторными схемами.

В требованиях к конструкции транзисторной схемы может быть указан ряд параметров:

• Коэффициент усиления по напряжению:   Коэффициент усиления по напряжению часто является ключевым требованием для проектирования электронных схем. Коэффициент усиления схемы — это увеличение напряжения от входа к выходу схемы. С точки зрения математики, коэффициент усиления по напряжению, A _v , представляет собой выходное напряжение, деленное на входное напряжение.

  Коэффициент усиления по напряжению является одной из ключевых целей многих схем, поскольку он обеспечивает «размер»

• Коэффициент усиления по току:  Усиление по току схемы часто важно при проектировании электронных схем, особенно там, где схема управляет нагрузкой с низким импедансом. Часто требуется схема без усиления по напряжению и только с усилением по току, чтобы цепь с относительно высоким выходным импедансом могла управлять другой схемой с более низким импедансом.

  Есть много примеров этого: ВЧ-генератору часто требуется буферный каскад, чтобы гарантировать, что сама схема генератора не будет чрезмерно нагружена, но выход необходим для управления другими схемами. Коэффициент усиления по току также используется в цепях питания, где элемент последовательного прохода регулятора напряжения должен обеспечивать значительные уровни тока, но с использованием опорного напряжения с низким током. Есть много других примеров, где требуется усиление по току.

  Как и усилитель напряжения, коэффициент усиления по току схемы сравнивает входной и выходной уровни, но по току. Коэффициент усиления по току равен выходному току, деленному на входной ток.

• Входное сопротивление: Входное сопротивление транзисторной схемы всегда важно. Он определяет нагрузку на предыдущий каскад, а также важен в радиочастотных цепях, где важным параметром является согласование импеданса.

  Во многих электронных схемах желателен высокий входной импеданс, поскольку это означает, что предыдущий каскад не слишком нагружен. Если входное сопротивление транзисторной схемы слишком низкое, то она будет нагружать предыдущую, снижая уровень сигнала и, возможно, в некоторых случаях вызывая искажения. Настройка транзисторного каскада для обеспечения правильного входного импеданса является ключевым элементом процесса проектирования электронной схемы.

• Выходное сопротивление:   Также важно выходное сопротивление. Если транзисторная схема управляет схемой с низким импедансом, то ее выход должен иметь низкий импеданс, в противном случае в транзисторном выходном каскаде возникнет большое падение напряжения, а в некоторых случаях может произойти искажение сигнала.

  Если полное сопротивление нагрузки низкое, обычно требуется схема с высоким коэффициентом усиления по току, и в процессе проектирования электронной схемы можно выбрать подходящий формат схемы. Если допустим более высокий выходной импеданс, то часто более подходящей является схема с более высоким коэффициентом усиления по напряжению.

• Частотная характеристика:  Частотная характеристика — еще один важный фактор, влияющий на конструкцию транзисторной схемы. Конструкции низкочастотных или звуковых транзисторных схем сильно отличаются от тех, которые используются для радиочастотных приложений. Также выбор электронных компонентов в схеме определяет характеристику: транзисторы, а также номиналы конденсаторов и резисторов в конструкции электронной схемы влияют на частотную характеристику.

  На начальном этапе проектирования схемы необходимо иметь определенные требования к требуемой частотной характеристике, а затем схема может быть спроектирована с учетом этого требования.

• Напряжение и ток питания:  Одним из ключевых параметров любой цепи являются требования к питанию с точки зрения требуемого напряжения и тока. Таким образом, можно гарантировать, что правильное напряжение будет обеспечено с требуемой способностью по току на этапе проектирования электронной схемы.

• Рассеиваемая мощность: Другим параметром, тесно связанным с напряжением и током, подаваемым в цепь, является рассеиваемая мощность. Если рассеиваемая мощность высока, то могут потребоваться меры для охлаждения и общего отвода тепла от схемы и, в частности, от любых электронных компонентов, которые могут рассеивать большое количество тепла. Обычно это транзистор, но другие компоненты тоже могут рассеивать тепло.

Функция цепи транзистора

Существует множество различных функций, которые могут выполнять транзисторные схемы. Обычно существуют стандартные блоки для общих функций, таких как усилитель, генератор, фильтр, источник тока, дифференциальный усилитель и множество других.

Эти стандартные форматы схем широко используются и могут быть приняты, а значения электронных компонентов определены в процессе проектирования электронной схемы.

Схемы часто следуют проверенным схемам, которые использовались в течение многих лет. Эти схемы часто использовались со старой технологией электронных ламп или термоэлектронных ламп и одинаково хорошо работают с биполярными транзисторами, а также с полевыми транзисторами, полевыми транзисторами и иногда даже с операционными усилителями.

Принят базовый формат и определены значения электронных компонентов для обеспечения требуемой производительности.

Часто это требует небольшого экспериментирования, но в наши дни программное обеспечение для моделирования цепей способно точно воспроизвести операцию для схемы, так что значения электронных компонентов могут быть оптимизированы для требуемой производительности и функциональности.

Конфигурация или топология схемы транзистора

Какова бы ни была общая функция схемы, в начале процесса проектирования электронной схемы также необходимо учитывать топологию.

Схемы транзисторов

могут быть разработаны с использованием различных топологий, каждая из которых предлагает различные характеристики, особенно с точки зрения входного и выходного импеданса.

Эти топологии конфигураций выбираются в соответствии с требованиями к конструкции электронной схемы и включают общий эмиттер, общий коллектор или эмиттерный повторитель и общую базу.

Подробнее о . . . . Конфигурации / топологии транзисторных цепей.

Процесс проектирования схемы транзистора

Процесс проектирования транзистора состоит из нескольких этапов. Обычно они выполняются в логическом порядке, но часто приходится пересматривать различные этапы, чтобы оптимизировать значения различных электронных компонентов для обеспечения требуемой общей производительности.

• Определение требований:   Определение реальных требований является важным этапом, и его правильное выполнение будет означать, что концепция схемы не изменится в дальнейшем.

• Определение функции и топологии схемы:  После того, как общие требования к электронному устройству в целом определены, необходимо определиться с фактической схемой транзистора. Например, существует множество схем генератора, фильтров, усилителей и т. д. для транзисторов, и можно выбрать оптимальный тип для конкретных требований. Это часто также определяет реальную топологию схемы, т. е. использование общего эмиттера, общего коллектора, общей базы, но в противном случае это может стать частью общего принятия решений в настоящее время, поскольку нагрузка на генераторы, усиление, выходное сопротивление и т.п. можно рассмотреть в это время.

• Настройка условий смещения:   В любой схеме одной из ключевых особенностей конструкции электронной схемы является обеспечение уровней смещения для активных устройств: в этом случае биполярные транзисторы настроены правильно. Если смещение неправильное, транзисторная схема не будет работать. Определение номиналов электронных компонентов (в основном резисторов), задающих смещение, является одним из ключевых этапов проектирования.

• Определение функциональных значений электронных компонентов:   Наряду с установкой условий смещения необходимо определить значения для других электронных компонентов, обеспечивающих функциональность схемы. Эта часть процесса проектирования электронной схемы продолжается вместе с настройкой условий смещения, поскольку значения одного будут влиять на другое, и наоборот.

• Пересмотрите значения электронных компонентов для смещения и функции:   При заданных значениях схемы всегда требуется небольшая итерация, чтобы сбалансировать требования к смещению и общей функциональности схемы. Скорее всего, в этом процессе будет какая-то итерация.

• Тестовая схема:   Проверка схемы является ключевым элементом любой конструкции. Часто во многих лабораториях есть программное обеспечение для моделирования цепей, поэтому схему можно смоделировать до того, как она будет построена, чтобы устранить большинство проблем. Однако окончательный тест состоит в том, чтобы построить и запустить схему в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации.

• Доработка и модификация:   Часто возникает необходимость модифицировать электронную схему. Если это требуется, то он дорабатывается и тестируется с новыми номиналами электронных компонентов, компоновкой и т.д.

Они представляют собой некоторые из основных параметров схемы, необходимых для проектирования транзисторной схемы. Знание этих параметров может повлиять на выбор конфигурации схемы и, безусловно, на определение номиналов компонентов и многих других факторов.

Соответственно, необходимо знать параметры, определяющие работу транзисторной схемы, прежде чем можно будет приступить к разработке.