Схема усилителя на транзисторе: типы, характеристики и принцип работы

1 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,ОГЛАВЛЕНИЕстраница 1 Схема с общей базой. При проектировании усилителей на биполярных транзисторах входной переход транзистора всегда включают в прямом направлении, а выходной в обратном. На Рис. 3.1 приведена схема усилителя на биполярном транзисторе, включенном с общей базой (ОБ). Рис. 3.1 Схема усилителя по схеме с общей базой. Резистор RК являться нагрузкой транзистора и определяет его усилительные свойства,. Если RК=0 то эффект усиления напряжения не происходит, т.к. UКБ=EК=const. С увеличением RК растет коэффициент усиления схемы по напряжению, однако существует ограничение на RК сверху. Для данной схемы ориентировочные значения коэффициентов усиления можно определить следующим образом: Поскольку для ОБ IK ~ IЭ,RКБ||RКБ ~ RКБ, а RЭБ << RК (т. к. входной переход транзистора включен в проводящем направлении) то получим, KU>>1 Коэффициент усиления по току KI меньше 1. Следовательно, схема с ОБ усиливает напряжение, мощность, но не усиливает ток.

Расчет схемы по постоянному току. Режим работы схемы по постоянному току определяется элементами: RK, RЭ, EК, EЭ и характеристиками транзистора VT. Запишем уравнения Кирхгофа для выходной цепи: Уравнение (1) представляет собой уравнение прямой, которую называют нагрузочной прямой, а уравнение (2) представляет семейство выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой. На основании определенных критериев может быть выбран тип транзистора, при этом по справочнику определим его входные и выходные характеристики. Для построения нагрузочной линии (1) рекомендуют использовать 2 режима: а) режим холостого хода: IК=0 тогда из (1) получим UКБ=EК точка 1 (см. Рис. 3.2) б) режим короткого замыкания: UКБ=0, следовательно точка 2 (см. Рис. 3.2) Через полученные две точки проведем нагрузочную прямую, и выберем на ней точку покоя, например точку О (Рис. 3.2). Для возможности более полного использования характеристик транзистора точку «О» рекомендуют выбирать в центральной области, н линейном участке, выходных характеристик. Эта точка характеризуется тремя координатами IКп,UКБп,IЭп. Рис. 3.2 Выходные характеристики транзистора с ОБ. Для обеспечения работы усилителя в точке покоя «О» нужно обеспечить (входной ток) IЭп. Аналогично выходной цепи опишем входную цепь системой уравнений: Уравнение 1′ нагрузочной прямой по входу, а уравнение 2′ – входными характеристиками транзистора. Для построения нагрузочной линии используем режимы холостого хода и короткого замыкания: Положение рабочей точки на нагрузочной прямой можно определить по току IЭп или по напряжению UКБп. Координаты рабочей точки определяют напряжение между базой и эмиттером по постоянному току Эбп. Рис. 3.3 входные характеристики транзистора с ОБ.

Расчет по переменному току. Принципиальная схема усилителя имеет вид, приведенный на Рис. 3.4.. Рис. 3.4 принципиальная схема усилителя с ОБ. Разделительные конденсаторы СР1 и СР2 нужны для того, чтобы: 1) источник входного сигнала и нагрузка не изменяли режим работы транзистора по постоянному току; 2) не пропускать на вход и в нагрузку постоянные составляющие, в которых нет информации о переменном входном сигнале. При расчете схемы по переменному току составляется электрическая модель усилителя, включающая линейную электрическую модель усилителя, с учетом того, что для переменных составляющих источники питания (ЕК) обладают низким внутренним сопротивлением, и следовательно, точки «+» и «-» ЕК источника можно считать однопотенциальными. Построим осциллограммы иллюстрирующие работу усилителя. Пусть входное воздействие представлено источником синусоидального тока: iВХ(ωt)=Im·sin ωt. Осциллограммы, иллюстрирующие работу усилителя, будет иметь вид представленный на Рис. 3.5. На рисунке показаны характерные точки для IК, UКБ при значениях аргумента ωt=0; π⁄2; π; 3⁄π2; 2π входного тока i(ωt), а также для произвольного значения аргумента ωt1 входного воздействия i(ωt). Рис. 3.5 осциллограммы усилителя на транзисторе с ОБ. Для приращения входного тока относительно координаты точки покоя «О» на 25-30%, можно считать, что усилитель работает в линейной области характеристик, что обеспечивает синусоидальные значения выходного тока (IK) и напряжения (UКБ), при синусоидальном входном воздействии. Из рисунка 3.5 следует, что фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями равен нулю (φu=0), а фазовый сдвиг между токами IK и IЭ равен 180° (φi=180°). Это объясняется тем, что UКБ и IK отрицательны, т.к. они реально расположены в третьем квадранте. страница 1

Используются технологии uCoz

Схема транзисторного усилителя » Вот схема!

Что такое одноступенчатый транзисторный усилитель?

Если для увеличения мощности слабого сигнала используется только один транзистор с соответствующей схемой, схема называется однокаскадным транзисторным усилителем.

Практическая схема однокаскадного транзисторного усилителя в конфигурации CE и с использованием самосмещения показана на рис. 14.2. Резисторы R ₁ , R ₂ и R _Е образуют цепь смещения и стабилизации.

Схема смещения должна установить правильную рабочую точку, в противном случае на выходе может быть обрезана часть пятого полупериода сигнала. Резистор R _L , подключенный к выходным клеммам, называется нагрузкой. Когда используется несколько ступеней, R _L представляет собой входное сопротивление для следующей ступени.

Электролитический конденсатор, называемый входным конденсатором , C _в емкостью около 10 мкФ используется для связи сигнала с базой транзистора. При отсутствии этого конденсатора сопротивление источника сигнала будет равно R ₂ и тем самым изменить смещение. Этот конденсатор пропускает только сигнал переменного тока, но изолирует источник сигнала от R ₂ . Другой конденсатор, называемый конденсатором обхода эмиттера C _E , емкостью около 100 мкФ используется параллельно с сопротивлением эмиттера R _E , чтобы обеспечить путь с низким реактивным сопротивлением для усиленного сигнала переменного тока. При отсутствии этого конденсатора усиленный сигнал переменного тока, протекающий через R _E вызовет падение напряжения на нем, что, в свою очередь, вызовет обратную связь со стороны входа и уменьшит выходное напряжение.

Для связи одного каскада усилителя со следующим каскадом используется другой конденсатор C _C , называемый соединительным или блокировочным конденсатором , емкостью около 10 мкФ. Благодаря его наличию выход сопротивления нагрузки R _L свободен от постоянного напряжения коллектора. При его отсутствии R _С встанет параллельно резистору R ₁ сети смещения следующего этапа и тем самым изменить условия смещения следующего этапа.

Различные токи, протекающие в разных ветвях схемы усилителя, указаны на рис. 14.2.

С подачей входного сигнала

Как упоминалось выше, он включен в схему для обеспечения малореактивного пути к усиленному сигналу переменного тока. Как показано на рис. 14.2, он не включен последовательно, как конденсатор связи, а подключен через эмиттерный резистор R 9 .0009 Е . Это делается для того, чтобы шунтировать переменный ток от эмиттерного резистора R _E . Когда частота достаточно высока, это выглядит как короткое замыкание. Таким образом, эмиттерный обходной конденсатор C _E используется для предотвращения отрицательной обратной связи в цепи эмиттера.

Проще говоря, отрицательная обратная связь подразумевает возврат части выходного сигнала усилителя на его входную цепь. Кроме того, сигнал возвращается таким образом, что он противостоит входному сигналу. удаление шунтирующего конденсатора приводит к увеличению входного сопротивления усилителя, уменьшению его коэффициента усиления по напряжению и увеличению выходного сопротивления «смотрящего в коллектор». Очевидно, что увеличение входного сопротивления является шагом в правильном направлении для усилителя напряжения. Однако уменьшение коэффициента усиления по напряжению и увеличение выходного сопротивления, как правило, являются нежелательными эффектами. Тем не менее, есть некоторые преимущества, предлагаемые этими жертвами. Во-первых, хоть и снижается коэффициент усиления по напряжению, но повышается стабильность. В частности, он меньше зависит от параметров транзистора (например, его g _м ). Во-вторых, увеличение выходного сопротивления коллектор-земля делает наше приближение R _out равным R _C еще более реалистичным.

Возможно, вы никогда раньше не слышали о заземлении переменного тока, но оно действительно существует как отдельный вид заземления, отличный от механического заземления . Механическое заземление достигается подключением провода между заземляемой точкой и землей.

Заземление переменного тока отличается тем, что оно создается путем соединения шунтирующий конденсатор между точкой, которую нужно закоротить на землю, если речь идет о сигналах переменного тока, и землей, этот вид земли (т. е. земля переменного тока) существует только на высоких частотах. На рис. 14.2 клемма эмиттера обозначена ac заземленной . Разработчик использует заземление переменного тока, когда любая точка должна быть чувствительной к частоте. Такая точка остается нормальной на низких частотах, но заземляется на высоких частотах.

BJT — схема, типы и детали [GATE Notes]

Test Series

Автор: Mohit Unyal|Обновлено: 30 сентября 2022 г. Транзисторы с биполярным переходом (BJT) могут работать в основном в трех областях. Это области насыщения, активности и отсечки. Чтобы BJT работал как усилитель, он должен работать в активной или линейной областях. Исходя из требований, мы будем использовать соответствующие усилители BJT.

BJT — базовый транзистор среди всех транзисторов. Следовательно, легко понять работу усилителей JFET и усилителей MOSFET после изучения и понимания работы усилителей BJT. В этой статье мы обсудим усилитель BJT, а также его типы и работу соответственно.

Загрузить полные примечания к формуле аналоговой схемы в формате PDF

Содержание

• 1. Что такое усилитель BJT?
• 2. Типы усилителя BJT
• 3. Обычный базовый усилитель
• 4. Обычный эмиттер усилитель
• 5. Обычный сборщик коллектора
• 6. Сравнение типов BJT Amplifier
9

Электронная схема, выполняющая усиление, называется усилителем. Транзистор является основным компонентом в усилителях. Биполярный переходной транзистор (BJT) является основным транзистором среди всех транзисторов. Итак, если мы используем BJT в схемах усилителя, они известны как усилители BJT.

Схема усилителя BJT

На следующем рисунке показана принципиальная схема типичного усилителя BJT.

Как следует из названия, усилители усиливают уровень входного сигнала и производят выходной сигнал. Итак, мы можем классифицировать усилители на три типа в зависимости от количества, усиливаемого на выходе. Это усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности.

Типы усилителей BJT

Мы можем классифицировать усилители BJT различными способами на основе различных параметров. Одним из таких параметров является конфигурация BJT. Поскольку у нас есть три конфигурации усилителей BJT, мы получим три типа усилителей BJT. Теперь давайте обсудим следующие три типа усилителей один за другим.

• Усилитель с общей базой (CB)
• Усилитель с общим эмиттером (CE)
• Усилитель с общим коллектором (CC)

Усилитель с общей базой

Как следует из названия, база является общей как для входа, так и для выхода в общей базе (СВ) конфигурация. Здесь мы будем рассматривать клеммы эмиттера и коллектора биполярного транзистора как входные и выходные клеммы. Принципиальная схема усилителя BJT, настроенного на общую базу (CB), показана ниже.

В этом усилителе BJT форма сигнала переменного напряжения, подаваемого на клемму эмиттера, будет усиливаться и воспроизводиться на клемме коллектора. Эта схема не имеет фазового сдвига между входными и выходными сигналами. Ниже приведены характеристики усилителя CB.

• Низкое входное сопротивление
• Высокое выходное сопротивление
• Высокое усиление по напряжению
• Коэффициент усиления по току примерно равен единице

Усилитель с общим эмиттером

Как следует из названия, эмиттер является общим как для входа, так и для выхода в конфигурации с общим эмиттером (CE). Здесь мы будем рассматривать клеммы Base и Collector BJT как входные и выходные клеммы. Принципиальная схема усилителя BJT, настроенного на общий эмиттер (CE), показана ниже.

В этом усилителе BJT сигнал напряжения переменного тока, подаваемый на клемму базы, будет усиливаться и воспроизводиться на клемме коллектора. Но разница в фазе между входным и выходным сигналом составляет 1800. Характеристики усилителя CE приведены ниже.

• Среднее входное сопротивление
• Среднее выходное сопротивление
• Среднее усиление по напряжению.
• Средний коэффициент усиления по току.

Усилитель общего коллектора

Как следует из названия, коллектор является общим для ввода и вывода в конфигурации общего коллектора. Здесь мы будем рассматривать клеммы базы и эмиттера BJT как входные и выходные клеммы. Принципиальная схема усилителя BJT, сконфигурированного с общим коллектором (CC), показана ниже.

Конфигурация усилителя BJT с наименьшим выходным сопротивлением является конфигурацией с общим коллектором. В этом усилителе BJT форма волны переменного напряжения, которая прикладывается к базовой клемме, будет создаваться на клемме эмиттера с единичным коэффициентом усиления по напряжению. Эта схема не имеет фазового сдвига между входными и выходными сигналами. Характеристики усилителя CC указаны ниже.

• Высокое входное сопротивление
• Низкое выходное сопротивление
• Коэффициент усиления по напряжению приблизительно равен единице.
• Высокий коэффициент усиления по току.

Сравнение между типами усилителей BJT

Здесь мы предоставили сравнение между различными типами усилителей BJT на основе импеданса ввода-вывода и различных коэффициентов усиления в схеме на рисунке ниже:

Часто задаваемые вопросы по BJT Усилитель

• Что такое усилитель BJT?

  У нас есть три типа усилителей BJT на основе транзисторной конфигурации. Это усилители CB, CE и CC. Мы будем использовать усилители CB в качестве усилителей напряжения и токовых буферов. В качестве усилителей мощности будем использовать усилители CE. Мы будем использовать усилители CC в качестве усилителей тока и буферов напряжения.

• Какие типы усилителей существуют в зависимости от частотной характеристики?

  Исходя из требований, мы сделаем усиление в некотором диапазоне частот. Соответственно, мы можем классифицировать усилители по этим типам. Это усилители с прямой связью (DC), усилители звуковой частоты (AF), усилители радиочастоты (RF), усилители сверхвысокой частоты (UHF) и усилители микроволновой частоты.

• Для чего нужно смещение транзистора?

  Используя транзистор, мы усилим сигнал переменного тока на низком уровне напряжения. Для этого мы должны управлять BJT в линейной или активной области. Чтобы перевести транзистор в эту область, мы должны правильно сместить транзистор соответствующим постоянным напряжением.

• Что такое эмиттерный повторитель в усилителе BJT?

  В усилителе BJT, сконфигурированном с общим коллектором (CC), выходное напряжение на выводе эмиттера такое же, как и напряжение, подаваемое на вывод базы BJT. Следовательно, он называется эмиттерным повторителем.