Усилитель напряжения на транзисторе: Усилитель напряжения на биполярном транзисторе.

Содержание

Транзисторный усилитель

Ремарка по Свореню («Электроника шаг за шагом»):

Усилитель на самом деле ничего не усиливает! Он создаёт копию входного сигнала, используя при этом энергию источника питания.

Резистор R1 выполняет роль нагрузки, дабы не было короткого замыкания и наш транзистор не сгорел.

Наш транзистор npn-типа, и открывается только при положительном значении полуволны, а при отрицательном закрывается. Помимо этого транзистор, как и любой полупроводниковый прибор, имеет нелинейные характеристики в отношении напряжения и тока. Чем меньше значения тока и напряжения, тем сильней эти искажения. Мало того что от нашего сигнала осталась только полуволна, так она ещё и искажена будет.

Чтобы избавиться от этих проблем, нам нужно сместить наш сигнал в рабочую зону транзистора, где поместится вся синусоида сигнала и нелинейные искажения будут незначительны. Для этого подают на базу напряжение смещения, допустим в 1 вольт, с помощью составленного из двух резисторов R2 и R3 делителя напряжения.

Наш сигнал, входящий в транзистор, будет выглядеть так:

Если говорить об усилении звука (переменного напряжения), то нам нужно изъять наш полезный сигнал с коллектора транзистора. Для этого установим конденсатор C1:

Как мы помним, конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный, поэтому он нам будет служить фильтром, пропускающим только нашу синусоиду. А постоянная составляющая, не прошедшая через конденсатор, будет рассеиваться на резисторе R1. Переменный же ток будет стремиться пройти через конденсатор, так как сопротивление конденсатора для него ничтожно мало по сравнению с резистором R1.

Вот и получился первый транзисторный каскад нашего усилителя. Но существуют ещё два маленьких нюанса…

Мы не знаем на 100% какой сигнал входит в усилитель, вдруг всё таки источник сигнала неисправен, всякое бывает, опять же статическое электричество или вместе с полезным сигналом проходит постоянное напряжение. Это может стать причиной неправильной работы транзистора или даже его поломки. Для этого установим конденсатор С2, он подобно конденсатору С1, будет блокировать постоянный электрический ток, а так же ограниченная ёмкость конденсатора не будет пропускать пики большой амплитуды, которые могут испортить транзистор. Такие скачки напряжения обычно происходят при включении или отключении устройства.

И второй нюанс — для регулировки входного сопротивления добавим в цепь эмиттера резистор R4:

Он выполняет роль нагрузки для источника сигнала и, самое главное, создает обратную отрицательную связь по току коллектора.

Если растет ток коллектора (например, из-за увеличения температуры), увеличивается падение напряжения на R4. Это напряжение приложено (через R3) между базой и эмиттером, причем, в отрицательной полярности (минусом на базу). Рост напряжения на R4 приводит к закрытию транзистора и падению коллекторного тока. Таким образом, R4 стабилизирует режим работы транзистора.

Часто ООС нужна только по постоянному току, а по переменному она вредна — уменьшает коэффициент усиления. Тогда R4 шунтируют конденсатором (таким же, как С2). В этом случае по переменному току эмиттер замкнут на общий провод, и ООС не возникает, а по постоянному — все работает, как описано выше.

Отношение между R1 и R4 обычно принимается 1 к 10:
R1 = R4*10;

Простейший усилитель постоянного тока

Чаще всего используется усилитель с общим эмиттером. Изображенная схема содержит цепь смещения на основе делителя напряжения и эмиттерную цепь обратной связи. В цепях этого типа не используется конденсатор связи. Входной сигнал подается прямо на базу транзистора. Выходной сигнал снимается с коллектора.

Усилитель постоянного тока может обеспечивать усиление как по току, так и по напряжению. Однако, он применяется, главным образом, в качестве усилителя напряжения. Усиление по напряжению одинаково для сигналов постоянного и переменного токов.

В большинстве случаев одного каскада усиления недостаточно. Для получения более высокого усиления требуются два или более каскадов. Соединенные вместе два или более каскадов называются многокаскадным усилителем.

Входной сигнал усиливается первым каскадом. После этого усиленный сигнал поступает на базу транзистора второго каскада. Общее усиление цепи равно произведению коэффициентов усиления по напряжению двух каскадов. Например, если и первый, и второй каскады имеют коэффициент усиления по напряжению равный 10, то общий коэффициент усиления цепи равен 100.

Комплементарный усилитель

В нем используются транзисторы типов n-p-n и n-p-n. Цепь такого типа называется комплементарным усилителем. Функции этой цепи такие же, как и у цепи,  двухкаскадного усилителя. Разница только в том, что транзистор второго каскада p-n-p типа, p-n-p транзистор, перевернут, так что на эмиттер и коллектор подается напряжение смещения правильно.

Схема Дарлингтона

На рисунке изображены два соединенных вместе транзистора, работающих, как одно целое. Эта цепь называется схемой Дарлингтона.

Транзистор Qt используется для управления проводимостью транзистора Qr. Входной сигнал, поданный на базу транзистора Qx, управляет током базы транзистора Q2. Схема Дарлингтона может быть изготовлена в одном корпусе с тремя выводами: эмиттер (Э), база (Б) и коллектор (К). Она используется как простой усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления по напряжению.

Основным недостатком многокаскадных усилителей является их высокая температурная нестабильность. В цепях, требующих три или четыре каскада усиления постоянного тока, оконечный каскад может не усиливать исходный сигнал постоянного или переменного тока, так как он будет сильно искажен. Та же самая проблема существует и со схемой Дарлингтона.

В случаях, когда требуется и высокий коэффициент усиления, и высокая температурная стабильность, необходим усилитель другого типа. Это — дифференциальный усилитель:

Его особенность в том, что он имеет два отдельных входа и может обеспечить либо один, либо два выходных сигнала. Если сигнал подан на вход транзистора Q1, усиленный сигнал появится между выходом А и землей, как в обычном усилителе. Однако малый сигнал появится также на резисторе R4 и на эмиттере транзистора Q2. Транзистор Q2 работает, как усилитель с общей базой. Усиленный выходной сигнал появится между выходом В и землей. Выходной сигнал с выхода В сдвинут по фазе на 180 градусов по отношению к сигналу на выходе А. Это делает дифференциальный усилитель более универсальным, чем обычный.

Обычно дифференциальный усилитель не используется для получения выходного напряжения между одним из выходов и землей. Выходной сигнал получают между выходом А и выходом В. Поскольку два выходных сигнала сдвинуты относительно друг друга на 180 градусов по фазе, то между этими точками существует значительное выходное напряжение. Входной сигнал может быть подан на любой вход.

Дифференциальный усилитель обладает высокой температурной стабильностью, так как транзисторы Q1 и Q2 расположены близко друг к другу и испытывают одинаковое влияние температуры. Кроме того, коллекторные токи транзисторов Q1 и Q2 испытывают одинаковые тенденции к увеличению и уменьшению, так что выходное напряжение остается постоянным.

Дифференциальный усилитель широко используется в интегральных микросхемах и в электронном оборудовании. Он используется для усиления и(или) сравнения амплитуд сигналов как постоянного, так и переменного токов. Дифференциальные усилители можно соединять последовательно для получения более высокого усиления. В некоторых случаях дифференциальный усилитель используется в качестве первого каскада в многокаскадных обычных усилителях. Дифференциальные усилители, благодаря их универсальности и температурной стабильности, являются наиболее важным типом усилителей с гальванической связью.

Усилитель напряжения на полевом транзисторе

 

Функциональная схема этого усилителя приведена на рис. 9.3, а. Эквивалентная электрическая схема показана на рис. 9.3, б. Емкость C0 является здесь входной емкостью второго каскада.

 

 

По эквивалентной схеме можно рассматривать работу усилителя на различных частотах. В средней части частотного диапазона (от 200 до 3000 Гц) сопротивление емкости C0 достаточно большое и она не шунтирует сопротивления Rcи R3, поэтому общее сопротивление в стоке транзистора

 

 

Коэффициент усиления каскада

 

 

где Iс _ ток в стоке транзистора; μ — статический коэффициент усиления полевого транзистора, μ = ΔUстока,истокаUзатвора; α = Ri/R1коэффициент нагрузки.

При

Ri>> R3, R3 >> Rcможно считать R1/Rc>> (1 + Ri/R3), тогда коэффициент усиления в средней части частотного диапазона

 

 

где S — крутизна характеристики полевого транзистора.

Для низких частот ωн (меньше 200 Гц) сопротивление конденсатора Сс становится существенным, поэтому на резисторе R3падает только часть усиленного сигнала. Коэффициент усиления на этих частотах

 

 

На высоких частотах ωв (свыше 3 кГц) начинает сказываться сопротивление конденсатора Со. Общее сопротивление нагрузки в цепи стока транзистора в этом случае

 

 

Коэффициент усиления на этих частотах

 

 

Частотная характеристика усилителя приведена на рис.

отсутствует. Следовательно, через него протекает нулевой ток. Это признак того, что резистор имеет бесконечное сопротивление для переменного сигнала.

 

 

В схеме рис. 9.5 полевой транзистор VT1 выступает в роли генератора тока. Ток стока полевого транзистора направлен в базу биполярного транзистора. В этой схеме входное напряжение преобразуется в полевом транзисторе в ток, который усиливается биполярным транзистором. Схема может обеспечить большой коэффициент усиления по току. Ограничение коэффициента усиления в этой схеме происходит за счет того, что полевой транзистор работает при малых токах стока, где крутизна характеристики значительно отличается от справочных данных на полевой транзистор. В результате общий коэффициент усиления не превышает 100. Рассмотренная схема имеет очень важное преимущество по сравнению с другими. Колебания питающего напряжения и помехи, существующие в цепях питания, не влияют на входной и выходной сигналы усилителя, так как они развязаны с питающим источником большим выходным сопротивлением биполярного транзистора.

 

Операционные усилители

 

Операционные усилители (ОУ) нашли применение в электронной аппаратуре за счет своей универсальности и многофункциональности. Они представляют собой специальные усилители постоянного тока. Электрические схемы ОУ весьма разнообразны. ОУ могут быть с одним или двумя входами. Различают также ОУ с параметрической компенсацией дрейфа нуля, преобразованием сигнала и автоматической коррекцией дрейфа нуля. В усилителях с непосредственными связями компенсация дрейфа нуля осуществляется за счет построения входных каскадов по симметричной балансной или дифференциальной схемам. В усилителях с преобразованием сигнала для усиления постоянной составляющей используется импульсная стабилизация типа модуляция-усиление—демодуляция.

 

Операционные усилители без преобразования сигнала

 

Наиболее широкое распространение получили ОУ без преобразования сигнала, где входной каскад построен по дифференциальной схеме. ОУ этого типа состоят из каскадов: дифференциального усилителя, схемы смещения уровня напряжений, выходного усилителя мощности.

 

 

Простой дифференциальный каскад включает в себя три транзистора (рис. 9.6, а). Транзистор VT3 работает в режиме генератора тока. Коллекторный ток этого транзистора задается стабильным напряжением на делителе R1 R2и сопротивлением Rэ. При равенстве Ulвхи U2вхток I3 транзистора VT3 протекает равными частями через транзисторы VT1 и VT2. В коллекторах этих транзисторов устанавливается напряжение

 

 

Напряжения Ulвых и U2выхравны Е1/2.

В зависимости от разности между Ulвхи U2вхвыходные напряжения меняются, как показано на рис. 9.6, б.

Схема смещения уровня постоянного напряжения, которое устанавливается на коллекторах транзисторов дифференциального каскада, показана на рис. 9.7, а.

На базе транзистора VT2 устанавливается напряжение Е2/2, Через этот транзистор протекает ток Iэ = E2/2R4. На эмиттер транзистора VT1 подается напряжение UK= Е1/2 (положительной полярности). Коллекторный ток транзистора VT2 Iк = Iэ создает падение напряжения на резисторе R3IK = E1/2.

В результате напряжение положительной полярности эмиттера VT1 полностью падает на резисторе R3и напряжение Ulвыхбудет равняться нулю.

Выходной каскад строится на сдвоенном эмиттерном повторителе. Когда напряжение Ulвых положительное, открывается транзистор VT1, обеспечивающий выходной ток. Отрицательная полярность U1выхоткрывает транзистор VT2, обеспечивая выходной ток (рис. 9.7, б).

На графическом изображении ОУ (рис. 9.7, в) указаны следующие выводы: 1 — инвертирующий вход, 2 — неинвертирующий вход, 3 — подключение положительного источника питания, 4 — подключение отрицательного источника питания, 5 — выходной сигнал. Частотная характеристика ОУ приведена на рис. 9.7, г.

Перечислим основные параметры ОУ.

1. Входное сопротивление — дифференциальное сопротивление переменному току

 

 

2. Средний входной ток, при отсутствии сигнала не превышающий сотен наноампер.

3. Входной ток сдвига ΔIвх = Iвх+Iвх — разность между входными токами (он в несколько раз меньше среднего входного тока).

4. Напряжение смещения (прикладывается к одному из входов, Для получения Uвых = 0), равное 1мВ.

5. Температурный дрейф напряжения смещения

 

 

6. Выходное сопротивление, составляющее 1 …5 кОм.

7. Коэффициент усиления в пределах 102… 105.

8. Полоса пропускания — полоса частот, в которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 от максимального значения.

9. Скорость нарастания выходного напряжения р = Δ Uвыхt.

10. Время установления выходного напряжения, определяемое между уровнями (0,1…0,9) Uвых и составляющее единицы мкс.

11. Максимальный выходной ток, составляющий 5 мА и более.

Для ОУ принципиальное значение имеют три параметра: р, RBX, ΔUCMT. Любой из параметров ОУ можно улучшить за счет ухудшения других. Различают ОУ:

прецизионные, предназначенные для применения в контрольно-измерительной аппаратуре;

быстродействующие — для схем, где требуются широкая полоса пропускания, высокая скорость нарастания выходного напряжения и малое время установления;

универсальные, или средней точности;

микромощные, где рабочий ток усилителя задается внешним резистором;

с высоким входным сопротивлением;

малошумящие;

многоканальные;

мощные.

Прецизионные, быстродействующие, микромощные, малошумящие, широкополосные ОУ относятся к классу специализированных, поскольку один или несколько их параметров имеют значения, близкие к предельным.

 

Усилитель напряжения на биполярном транзисторе (Курсовая работа)

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова»

Кафедра электротехники и МЖ

Курсовая работа

по дисциплине «Общая электротехника и электроника»

по специальности 110302 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

на тему: Усилитель напряжения на биполярном транзисторе

Выполнил:

Студент заочного отделения

Инженерного факультета

3 курса 4 группы

Кононов Г.Г.

Проверил:

Кандидат технических наук,

доцент

Иванов В.И.

Курск 2009

Исходные данные для проектирования

Вариант 13

Тип транзистора n-p-n

Параметры транзистора:

Напряжение база-эмиттер

Uбэ.о

= 0,6 B

Дифференциальный коэффициент передачи тока базы (β)

h21э

= 45

Выходная проводимость в схеме с общим эмиттером

h22э

= 0.04 мСм

Другие параметры:

Напряжение источника питания

Uи.п

= 15 В

Сопротивление нагрузки

Rн

= 2 кОм

Емкость нагрузки

Cн

= 545 пФ

Нижняя граничная частота усилителя

fн

= 60 Гц

Коэффициент усиления (на средних частотах)

Ku

= 12

Необходимо рассчитать параметры компонентов схемы (сопротивления всех резисторов и емкости конденсаторов), верхнюю граничную частоту fв, построить диаграммы напряжений и токов в различных цепях схемы (на входе, в цепях базы и коллектора, на нагрузке).

1. Описание схемы каскада

Усилитель построен по схеме с общим эмиттером. На рис. 1 показана схема усилителя на транзисторе типа n-p-n. Статический режим (точка покоя) задается базовым делителем напряжения R1, R2 и суммарным сопротивлением резисторов Rос и Rэ в эмиттерной цепи, которые обеспечивают термостабилизацию тока коллектора покоя за счет отрицательной обратной связи (ОС) по постоянному току. Благодаря отрицательной ОС схема рис. 1 имеет высокую стабильность точки покоя и при изменении параметров транзистора (в первую очередь, коэффициента h21э) статический режим практически остается неизменным. Резистор Rэ зашунтирован конденсатором Сэ достаточно большой емкости для устранения влияния этого резистора на переменном токе. Другой резистор Rос является элементом ООС не только по постоянному, но и по переменному току, которая снижает коэффициент усиления до заданного значения, улучшая стабильность параметров усилительного каскада.

Рис. 1 — Схема однокаскадного усилителя с емкостной связью на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Разделительные конденсаторы С1 и С2 осуществляют развязку по постоянному и переменному току в цепях связи входа усилителя с источником сигнала и нагрузки с выходом усилителя. Конденсатор С1 соединяет цепь базы с источником сигнала по переменному току и в то же время изолирует вход каскада по постоянному току. Конденсатор С2 выполняет такую же функцию по отношению к выходу каскада и нагрузке. Оба конденсатора должны иметь достаточно малое сопротивление на частоте сигнала.

2. Расчет каскада по постоянному току

Напряжение Uэ.о – суммарное падение напряжения на двух резисторах Roc и Rэ в цепи эмиттера, в режиме покоя можно принять равным 10% от напряжения источника питания Uи.п. Находим

Uэ.о = 0,1· Uи.п (В).

Остальную часть (90%) напряжения питания Uи.п обозначим Eк.

Eк = 0,9· Uи.п (В).

Напряжение Eк распределяется на двух участках: на резисторе Rк и на транзисторе Uкэ. Напряжение Uкэ зависит от тока коллектора Iк:

Uкэ = EкIк·Rк, (1)

Формула (1) называется уравнением статической линии нагрузки (рис.2). В статическом состоянии (в покое) рабочая точка характеризуется током коллектора покоя Iк.о и напряжением коллектор-эмиттер покоя Uкэ.о. Точка покоя О находится на статической линии нагрузки.

В свою очередь, ток коллектора покоя Iк.о зависит от тока базы согласно уравнению выходных характеристик транзистора:

Iк = h21э·Iб + h22э·Uкэ.

Следовательно, чтобы установить статический режим в точке О, нужно задать соответствующий ток базы покоя Iб.о, так чтобы в точке О пересеклись линии статической линии нагрузки и выходной характеристики для тока базы Iб = Iб.о.

Резисторный делитель R1, R2 в цепи базы обеспечивает ток базы покоя Iб.о, который задает требуемую точку покоя (Iк.о; Uкэ.о) в статическом режиме.

Рис. 2 — Графики статической и динамической линий нагрузки

Для переменной составляющей тока коллектора (т. е. сигнала) реактивное сопротивление конденсатора С2 мало и поэтому сопротивления нагрузки и коллектора включены параллельно: Rк.н = Rк||Rн.

Колебания тока коллектора и напряжения на коллекторе связаны динамической линией нагрузки, которая проходит через точку покоя О под большим углом к оси Uкэ, чем статическая:

Uкэ Eк.экв – Iк ·Rк.н, (2)

где напряжение эквивалентного источника

Eк.экв =. (3)

Статическая и динамическая линии нагрузки показаны на рис. 2.

При проектировании принимают сопротивление Rк  2,5·Rн и выбирают стандартный номинал Rк, руководствуясь рядом Е24 (табл.2).

Таблица 1 — Стандартные номинальные значения сопротивлений

1.0

1.1

1.2

1.3

1.5

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.7

3.0

3.3

3.6

3.9

4.3

4.7

5.1

5.6

6.2

6.8

7.5

8.2

9.1

Принимаем Rк = 2,5· Rн (кОм) и выбираем стандартный номинал Rк.

УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

УПТ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Высокое входное сопротивление, малый температурный дрейф (в термостабильной точке), низкий уровень шумов позволяют использовать ПТ в схемах усилителей постоянного тока. Наличие термостабильной точки у полевых транзисторов выгодно отличает их от электронных ламп и биполярных транзисторов, используемых в УПТ.

Рис. 1. Простейшие схемы УПТ. а — истоковый повторитель; б — истоковый повторитель с компенсацией дрейфа тока затвора.

В этом параграфе будут рассмотрены простейшие схемы УПТ, а также более сложные балансные каскады на полевых транзисторах.

Полевой транзистор при токе стока, соответствующем точке «нулевого» дрейфа, в схеме простейшего УПТ (рис. 1, а) может иметь очень малый дрейф. Так, при изменении температуры окружающей среды от +10 до +100°C приведенный ко входу дрейф может быть менее 100 мкВ, что соответствует среднему дрейфу 1 мкВ/°С во всем диапазоне температур [2]. Таких результатов можно достигнуть, конечно, при очень тщательной установке, термостабильной точки.

При смене транзисторов без дополнительной подстройки появится дрейф, если новый транзистор не будет иметь точно такое же Uотс, что и прежний.

Достоинство выбора рабочей точки ПТ с нулевым дрейфом по сравнению с другими методами компенсации состоит в том, что используется компенсация встречно направленных явлений внутри одного транзистора.

При большом сопротивлении резистора в цепи затвора R3 появляется дополнительный дрейф, обусловленный током затвора. Этот дрейф можно скомпенсировать с помощью диода и резистивного делителя в схеме, изображенной на рис. 1, б. Здесь обратный ток диода Д1, протекая через резистор R2, создаёт на нём падение напряжения, равное и противоположное напряжению, создаваемому обратным током затвора на резисторе R3. В результате компенсации дрейф может быть снижен до 2 мВ и менее в диапазоне температур от -25 до +100°С.

Рис. 2. Принципиальные схемы балансных усилителей. а — дифференциальный усилитель; б — разностный каскад с генератором тока в нагрузке; в — последовательный балансный каскад.

Для больших значений тока стока Ic, когда режим ПТ далёк от оптимального с точки зрения температурной стабильности, можно получить коэффициент усиления порядка 15-30 при Rвых≈Rc = 10…20 кОм. Коэффициент усиления такого же порядка можно получить и от ПТ с малым напряжением отсечки (т. е. при малых токах стока) в термостабильной точке, однако Rc в этом случае оказывается равным 100-200 кОм, a Rвых=Ri||Rc>50…100 кОм. Столь большие значения Rвых приводят к сужению полосы пропускания усилителя до 10-20 кГц [3].

Для расчета температурного дрейфа усилителей на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом можно воспользоваться формулами, приведенными в [5].

Наилучшим способом компенсации дрейфа УПТ с непосредственной связью является использование согласованных пар полевых транзисторов, включенных по схеме дифференциального усилителя (рис. 2, а).

Особенностью балансных усилителей постоянного тока на ПТ является то, что для получения минимального дрейфа приходится использовать режим микротоков. Это в свою очередь обусловливает трудность получения высокого коэффициента усиления и широкой полосы пропускания балансных каскадов.

В [3] показано, что дрейф балансных каскадов можно определить по выражению

(1)

где ρ — удельное электрическое сопротивление кремния; Т — абсолютная температура;

Из соотношения (1) видно, что дрейф балансных каскадов зависит от величины Iс и разброса параметра, определяемого выражением

(2)

Таким образом, получение приемлемого значения приведённого дрейфа сопряжено со значительными трудностями: необходимостью использования транзисторов в режиме очень малых токов стока Iс и отбором в пары по параметру ξ, не поддающемуся прямому измерению.

Использование ПТ в режиме микротоков приводит к проблеме получения коэффициента усиления больше нескольких единиц при ограниченных номиналах источников питания. Один из возможных путей решения этой проблемы-использование схем по типу рис. 33, б, где биполярный транзистор в режиме генератора тока создает эквивалентное сопротивление в несколько мегаом в цепи стока Т2. По данным [3] такой каскад для полевых транзисторов с Uотс≤2 В и Ic0≤0,5 мА обеспечивает усиление около 30 при Ic≈30 мкА. Среднее значение приведенного ко входу дрейфа составляет 100-200 мкВ/°С.

Разбаланс по сопротивлениям R1 и R2 (рис. 33, б) не играет в этой схеме существенной роли благодаря автоматической установке режима биполярного транзистора Т3.

Коэффициент усиления разностного каскада, изображённого на рис. 33, б, можно определить, используя μ=RiSмакс как основной параметр усиления, потому что полевые транзисторы сохраняют значение μ приблизительно постоянным в широком диапазоне изменения Iс. Тогда усиление разностного каскада можно определить по приближенной формуле [4]

(3)

где rк — выходное сопротивление каскада на транзисторе Т3 по схеме с общей базой.

В том случае, когда необходим усилитель постоянного тока с несимметричными входом и выходом, можно использовать последовательно-балансный каскад, принципиальная схема которого изображена на рис. 33, е. Схема отличается простотой и невысокой критичностью к подбору транзисторов в пары. Ток в рабочей точке целесообразно выбирать в пределах 0,1-0,2 мА. Усиление в области низких частот на холостом ходу

Ки ≈ μ/2      (4)

При R1=R2=30 кОм (рис. 2, б), Eпит=24 В и использовании полевых транзисторов типа КП103Ж получен коэффициент усиления Ки = 15 при приведённом ко входу дрейфе меньше 150 мкВ/°С.

Рис. 3. Схемы комбинированных балансных усилителей.
а — параллельно-балансного; б — последовательно-балансного.

Приведенные на рис. 2 схемы имеют высокое выходное сопротивление (200-500 кОм) и узкую полосу пропускания (10-20 кГц).

Повышение усиления и расширение полосы пропускания может быть достигнуто путем использования комбинации полевых и биполярных транзисторов. У таких комбинированных каскадов (рис. 3) можно получить коэффициент усиления примерно 200 при дрейфе, приведенном ко входу, 50-100 мкВ/°С [4].

Для расширения полосы пропускания и для получения нулевого уровня на выходе усилителя прибегают к усложнению принципиальной схемы УПТ [7].

Отметим, что отбор пар полевых транзисторов облегчается тем, что между Sm, Uотс и Ic0 существует достаточно однозначное соответствие, позволяющее вести отбор по одному, максимум по двум параметрам.

Подробные сведения о подборе одиночных полевых транзисторов в пары для дифференциальных усилителей можно найти в [6], где автор анализирует взаимосвязь параметров отдельных транзисторов, входящих в пару, с температурным дрейфом и смешением нуля пары, предлагает способ подбора, качественно связывающий критерий подбора и заданные величины температурного дрейфа и смещения нуля.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ В УПТ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

При необходимости измерения очень слабых сигналов постоянного тока (единиц микровольт) применение усилителей с непосредственной связью невозможно из-за их высокого дрейфа. В этом случае используются усилители с модуляцией и демодуляцией (М-ДМ), которые мало чувствительны к изменениям питающих напряжений и температуры окружающей среды и значительно стабильнее во времени, чем усилители с непосредственными связями. В усилителях М-ДМ сигнал постоянного тока преобразуется с помощью специального устройства (модулятора М) в переменный, затем полученный сигнал усиливается усилителем переменного тока (У), после чего детектируется демодулятором ДМ. После демодулятора обычно включается фильтр нижних частот ФНЧ, на выходе которого выделяется усиленный сигнал постоянного тока, пропорциональный входному (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема усилителя М-ДМ.

Так как усиление на постоянном токе заменяется усилением на переменном токе, то дрейф всего усилителя определяется только изменением нулевого уровня выходного напряжения модулятора.

Следующие свойства полевых транзисторов делают их во многих случаях незаменимыми в модуляторах УПТ с преобразованием:

практическое отсутствие статического напряжения смещения нуля;

малый обратный ток затвора закрытого транзистора, обеспечивающий малый дрейф по току и напряжению; малая мощность управления затвором; большой срок службы.

Рассмотрим причины, ухудшающие качественные показатели усилителей М-ДМ с модуляторами на полевых транзисторах: дрейф нулевого уровня и коммутационные помехи, используя при этом те же эквивалентные схемы и ключевые параметры ПТ, которые были приведены ранее.

Дрейф нулевого уровня модулятора с ПТ обусловлен изменением обратного тока затвора Iз, который зависит от величины управляющего напряжения на затворе и сопротивление затвор — канал. При малом значении тока Iз и высокой частоте преобразования дрейф нулевого уровня зависит также от изменения тока помехи. Остаточный ток ПТ с p-n переходом зависит от температуры, как уже говорилось выше, по экспоненциальному закону. Практически можно с достаточной степенью точности считать, что ток затвора для кремниевых приборов удваивается на каждые 10-12° С.

Рис. 5. Принципиальные и эквивалентные схемы модуляторов на ПТ.
а — параллельного модулятора; б — последовательного модулятора; в — параллельно-последовательного модулятора.

Вследствие наличия сопротивления источника сигнала и сопротивления замкнутого ключа изменение остаточного тока вызывает дрейф нулевого уровня по напряжению. При отсутствии входного сигнала напряжение дрейфа, приведенное ко входу, можно определить по схеме рис. 5, а, из условия, что напряжение на входе преобразователя одинаково при замкнутом и разомкнутом ключе [1]:

откуда

Поскольку для полевых транзисторов выполняется условие

rз>>rк, то

Uдр ≈ ΔIз(Ri+rк)      (5)

где ΔIз — изменение остаточного тока, вызванное нестабильностью управляющего напряжения, изменением емкости затвор — канал и другими причинами.

Таким образом, при использовании ПТ в модуляторах высокочувствительных УПТ необходима компенсация остаточных токов и напряжений. При использовании МОП-транзисторов, у которых значение тока затвора на 2-4 порядка меньше, чем у ПТ с p-n переходом, компенсация остаточного тока обычно не требуется.

Другой причиной, вызывающей дрейф и снижающей чувствительность УПТ, является коммутационная помеха. Помеха возникает на выходе модулятора за счет прохождения управляющего напряжения через ёмкости Сз.с и Сз.и. Эта помеха ограничивает частоту коммутации порядка 500-2000 Гц для ПТ с управляющим p-n переходом (в некомпенсированных модуляторах). Величина помехи зависит от сопротивлений канала открытого и закрытого транзистора, от значения и формы управляющего напряжения и, как уже говорилось выше, от ёмкости затвора.

Заметим, что на дрейф нулевого уровня оказывают влияние также паразитные термо-э.д.с, возникающие в местах соединений разнородных металлов. Для их уменьшения следует внимательно относиться к выбору металлов соединительных проводников, обеспечивающих минимальную термо-э.д.с, тщательно термоизолировать входные цепи, выравнивать температуры в местах соединений, использовать при пайке специальные припои и т. д. Проведение указанных мероприятий позволяет снизить термо-э.д.с. приблизительно до 1 мкВ/°С [8].

В модуляторах, выполненных на полевых транзисторах, используются управляющие напряжения различной формы: синусоидальные, трапециевидные и прямоугольные. Напряжение прямоугольной формы предпочтительно, так как оно может быть меньше, чем напряжение других форм. При использовании полевых транзисторов с управляющим p-n переходом прямоугольные импульсы управляющего напряжения должны быть однополярными.

СХЕМЫ МОДУЛЯТОРОВ

В зависимости от схемы включения транзисторных ключей модуляторы делятся на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные; по цикличности работы — однотактные и двухтактные; в зависимости от типа нагрузки — резистивные, индуктивные и трансформаторные.

Параллельный модулятор предназначен для работы с высокоомным источником напряжения. Его принципиальная и эквивалентная схемы приведены на рис. 36, а.

Чувствительность преобразователя к входному сигналу Sc определяется как отношение эффективного значения первой гармоники выходного напряжения к постоянному напряжению на входе [8]. Для сравнительно низких частот преобразования f<1/2πCзс(Ri+rк) и Ri>>rк можно считать

Sc макс ≈ 1,41/π = 0,45     (6)

Для низких частот управляющего напряжения Uупр амплитуда помехи на выходе модулятора вычисляется по формуле

    (7)

где U1 — напряжение на емкости Сз.с в момент запирания транзистора.

Максимальная рабочая частота управляющего напряжения выбирается по условию [8]

fмакс < Uc/(UотсπCз.сRi),      (8)

где Uc — напряжение входного сигнала.

Из условия (8) видно, что для повышения максимальной частоты управляющего напряжения необходимо выбирать транзисторы с малым напряжением отсечки и малой проходной емкостью.

Принципиальная и эквивалентная схемы последовательного модулятора приведены на рис. 36, б. При постоянной времени цепи нагрузки τн=Rн(Cнз.с) и сравнительно низкой частоте преобразования f<1/(2πτн) максимальная чувствительность последовательного модулятора к полезному сигналу, как и в случае параллельного модулятора,

Sс макс ≈ 0,45.

Для повышения чувствительности целесообразно увеличивать входное сопротивление усилителя переменного тока, а для снижения помехи на выходе модулятора следует выбирать транзисторы с малым напряжением отсечки и по возможности минимальное значение управляющего напряжения.

Наиболее широкое распространение получил последовательно-параллельный модулятор, обладающий лучшими характеристиками по сравнению с параллельным и последовательным преобразователями. В таком модуляторе изменение внутреннего сопротивления источника сигнала относительно слабо влияет на основные характеристики модулятора, а благодаря разнополярному управлению ключами происходит частичная компенсация помехи в нагрузке.

Принципиальная схема последовательно-параллельного модулятора приведена на рис. 36, в.

Чувствительность последовательно-параллельного модулятора к полезному сигналу

    (9)

Амплитуда напряжения помехи на выходе модулятора

     (10)

где индексы «1» и «2» означают, что соответствующие обозначения относятся к транзисторам Т1 или Т2.

Преобразователи малых напряжений постоянного тока с ПТ могут выполняться по трансформаторной схеме. Такие схемы обеспечивают наиболее высокую чувствительность и хорошее согласование с источником сигнала при условии выполнения трансформатора с требуемой степенью симметрии. На рис. 37, а представлена одноактная последовательная схема преобразователя с входным трансформатором. Выходной сигнал появляется при замкнутом ключе [1].

Рис. 6. Трансформаторные модуляторы на ПТ.
а — однотактный последовательный модулятор; б — двухтактный балансный модулятор.

Двухтактная балансная схема с входным трансформатором (рис. 6, б) состоит из двух однотактных, управляемых противофазными сигналами. При точной балансировке с помощью подстроенных конденсаторов С1 и С2 двухтактная схема позволяет существенно снизить остаточную помеху. Однотактная балансная схема используется для измерения напряжения до 0,2 мкВ при сопротивлении источника сигнала менее 40 кОм. Дрейф нулевого уровня схемы (в течение нескольких дней) не превышает 0,3 мкВ при частоте преобразования 250 Гц. Двухтактная схема с входным трансформатором, работающая на частоте 250 Гц, позволяет получить полную нестабильность нулевого уровня (в течение трех недель) менее 0,05 мкВ [42].

МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ ОСТАТОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Существует достаточно много методов и схемных решений, позволяющих уменьшить дрейф нулевого уровня и коммутационные помехи. В этом параграфе рассмотрены лишь некоторые методы устранения остаточных параметров

Компенсацию остаточного тока можно произвести включением плоскостного диода с характеристикой обратного тока, близкой к характеристике остаточного тока ПТ по схеме рис. 38, а. Поскольку остаточный ток ПТ зависит от управляющего напряжения, то компенсирующий диод также подключается к этому источнику. Полную компенсацию в такой схеме осуществить невозможно, поскольку необходимо осуществлять подбор компенсирующего диода и точную установку напряжения на нем. Практически такая схема обеспечивает снижение дрейфа нулевого уровня по току до 5*10-10 А и по напряжению до 0,5 мкВ в диапазоне температур 20-70° С [6].

Требуемое значение компенсирующего тока без подбора диода Дк может быть получено при помощи делителя R1 и R2 (рис. 7, б). В этой схеме обратный ток диода должен превышать ток утечки затвора ПТ. Недостатком является шунтирование делителя канала полевого транзистора. При подключении компенсирующего диода к источнику постоянного напряжения дрейф нулевого уровня составляет 5-15 мкВ в диапазоне температур 20-60° С. Необходимого значения компенсирующего тока диода можно достигнуть, используя дополнительные приемы: подбор диода, изменение амплитуды напряжения, подаваемого на диод, включение делителя тока, как показано на рис. 7, б [10].

Рис. 7. Схемы компенсационных модуляторов.
а, б, в — модуляторы с компенсацией остаточного тока; г, д -модуляторы с компенсацией коммутационной помехи.

Существенное влияние на работу модулятора оказывает помеха, проходящая в цепи управления через емкость затвор — канал. Эквивалентное напряжение помехи, обусловленное указанной емкостью, пропорционально напряжению управления, сопротивлению источника сигнала, частоте преобразования и значению емкости. Компенсацию тока помехи Iп можно осуществить включением дополнительного конденсатора Ск в схеме на рис. 7, г. Здесь удается скомпенсировать только помеху основной частоты, однако существенное влияние на работу модулятора оказывают также помехи высших гармоник.

Практически такая схема компенсации снижает напряжение помехи до 1-2 мВ [1].

Если модулятор управляется напряжением прямоугольной формы, то сигнал помехи имеет вид коротких, но больших по амплитуде (до 150-200 мВ) импульсов, которые могут вызвать насыщение усилителя, включённого на выходе модулятора, и смещение нулевого уровня.

На рис. 7, д представлена однотактная параллельная схема, в которой выход модулятора подключается к дифференциальному входу операционного усилителя. В этой схеме исток ПТ подключается к общей точке через балансирующее сопротивление R2. Для окончательной регулировки вводится подстроечный конденсатор Сп. Введение внешнего подстроечного конденсатора не ухудшает температурной стабильности схемы, так как ёмкости

ПТ имеют низкий температурный коэффициент (0,02%/°С) [1]. В сбалансированной схеме, т. е. при R1=R2 и Cз.из.с, остаточное напряжение помехи практически отсутствует.

Некоторое снижение помех достигается применением модулятора с последовательно-параллельным включением ПТ (рис. 5, в). Основные характеристики этой схемы были приведены ранее. Использование в последовательно-параллельном модуляторе управляющих напряжений противоположной полярности приводит к некоторой компенсации остаточного напряжения помехи. Полной компенсации получить нельзя из-за неидентичности ПТ, работающих в паре, и зависимости ёмкостей затвор — канал от величины управляющего напряжения.

На рис. 8 изображена принципиальная схема последовательно-параллельного модулятора [11] с компенсацией импульсной помехи, для чего между коммутирующей цепью и сигнальной включена цепь компенсации, состоящая из резисторов R1-R4 конденсатора С2 и диода Д1 Модулятор коммутируется напряжением прямоугольной формы с частотой 1 кГц. По данным [1] модулятор обладает следующими параметрами: порог чувствительности около 5 мкВ, температурный дрейф в диапазоне температур -5..60°С не более 0,1 мкВ/°С, временной дрейф ±2 мкВ за 8 ч непрерывной работы.

Рис. 8. Практическая схема модулятора на полевых транзисторах с компенсацией импульсной помехи.

УСИЛИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КАНАЛА М-ДМ

Усилитель переменного тока канала М-ДМ должен иметь:

необходимый коэффициент усиления с требуемой стабильностью;
полосу пропускания, верхняя и нижняя границы которой отличаются от несущей частоты не менее чем в 5 раз;
большое входное сопротивление; малый уровень низкочастотных шумов; быстрое затухание переходного процесса после перегрузок.

Рис. 9. Схема усилителя несущей с разделенной нагрузкой.

Перечисленные требования сравнительно легко выполнить. Так как частота коммутации (модуляции) редко превышает 10-20 кГц, то в качестве усилителей переменного тока канала М-ДМ могут быть использованы почти все схемы УНЧ.

Применение полевые транзисторов во входных каскадах усилителей переменного тока позволяет получать входные сопротивления до десятков мегаом (в зависимости от частоты модуляции), что обеспечивает коэффициент преобразования М-ДМ систем, близкий к коэффициенту преобразования собственно модуляторов. Использование микросхем типа К2УС261-К2УС264 в качестве усилителей переменного тока позволяет сократить габариты и повысить надежность УПТ М-ДМ в целом.

В случае использования двухтактных модулятора и демодулятора целесообразно во входном каскаде усилителя несущей применять дифференциальную схему, а на выходе — каскад с разделенной нагрузкой. Принципиальная схема такого усилителя переменного тока изображена на рис. 9 [13]. Связь между каскадами непосредственная.

Термостабилизация достигается введением местных обратных связей и использованием дифференциальных усилителей. Для получения одинаковых выходных сопротивлений усилителя последовательно с выходом 1 установлен резистор R17.

ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УПТ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

На рис. 10 приведена схема УПТ М-ДМ с использованием микросхем [12]. Особенность схемного решения этого усилителя состоит в том, что компенсация переходных процессов от перезаряда входных емкостей усилителя осуществляется не в модуляторе, а в первом каскаде усилителя несущей частоты. Компенсация достигается за счет того, что часть входного сигнала подается через переменный резистор R3 и конденсатор С1, минуя модулятор, на второй вход дифференциального усилителя К1УТ221А. При равенстве огибающей переходного процесса на одном входе дифференциального усилителя экспоненциальному напряжению на другом его входе в выходном напряжении будут полностью скомпенсированы переходные процессы. Равенство указанных напряжений достигается регулировкой R3. Переходные процессы будут скомпенсированы при выполнении двух условий: равенстве постоянных напряжений на конденсаторах С1 и С2 в начальный момент времени при любых изменениях Uвх и равенстве постоянных времени входных цепей дифференциального усилителя.

Рис. 10. Схема УПТ с преобразованием на ПТ и микросхемах.

Модулятор усилителя собран по последовательно-параллельной схеме на полевых транзисторах типа КП103. Делитель, изменяющий масштаб входного напряжения Uвх, состоит из потенциометра R3 и составного эмиттерного повторителя, служащего для развязки низкоомного потенциометра от источника входного сигнала. Трёхкаскадный усилитель несущей частоты (40 кГц) собран на трёх микросхемах типа К1УТ221А, коэффициент усиления каждого каскада регулируется резисторами обратной связи, помеченными на принципиальной схеме звездочками (R4, R6, R8, R10, R12, R14).

Упрощенная схема УПТ М-ДМ с модулятором и демодулятором на полевых транзисторах приведена на рис. 11 [14].

Рис. 11. Упрощенная схема УПТ М-ДМ.

Последовательно-параллельный модулятор на транзисторах Т1 и Т2 позволяет несколько понизить напряжение помех, возникающих при переключении ПТ. В качестве усилителя несущей частоты используется микросхема К2УС261, входной каскад которой выполнен на полевом транзисторе; это обеспечивает хорошее согласование между модулятором и усилителем несущей. Демодулятор УПТ выполнен также на полевых транзисторах, что позволило обойтись без фазирующего трансформатора в цепи управления.

Вместо обычного RC-фильтра нижних частот в УПТ используется активный фильтр-интегратор. В этом случае коэффициент усиления несущей частоты может быть снижен в Ки раз (Ки — коэффициент передачи активного фильтра-интегратора) и соответственно увеличена устойчивость всего УПТ [14].

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью, которая с выхода активного фильтра вводится в цепь истока полевого транзистора Т2, причём коэффициент усиления УПТ определяется глубиной ООС и может регулироваться с помощью потенциометра R10.

Баланс нуля УПТ и регулирование уровня выходного сигнала осуществляется потенциометром R5 на входе активного фильтра-интегратора.

По данным [14] УПТ имеет следующие параметры: коэффициент усиления с разомкнутой обратной связью около 106; дрейф нуля, приведенный ко входу за 7 ч. 2,0 мкВ, порог чувствительности 0,2 мкВ; температурный дрейф (в диапазоне температур +20…60°С) 0,2мкВ/°С.

В заключение отметим, что использование полевых транзисторов в схемах УПТ с М-ДМ позволяет улучшить метрологические характеристики, уменьшить габариты и массу, повысить надежность, а применение комплементарных схем с ПТ позволит в дальнейшем создавать схемы УПТ с преобразованием полностью в интегральном исполнении.

А.Г. Милехин

Литература:

  1. Александров В. С, Прянишников В. А. Приборы для измерения малых напряжений и токов. М., «Энергия», 1971.
  2. Гозлинг В. Применение полевых транзисторов. М., «Энергия», 1970.
  3. Гальперин М. В., Злобин Ю. П., Павленко В. А. Транзисторные усилители постоянного тока. М., «Энергия», 1972.
  4. Гальперин М. В., Злобин Ю, П., Мелехова Г. Н. Полевые транзисторы КП102 в схемах усиления постоянного тока. — В кн.: Тенденции развития активных радиокомпонентов малой мощности. Новосибирск, «Наука», 1970.
  5. Немчинов В. M., Сиколенко С. Ф. Температурный дрейф усилителя на полевом транзисторе с р-п-переходом. — «Полупроводниковые приборы в технике электросвязи», вып. 4, М., «Связь», 1969.
  6. Голованов В. М. Подбор ПТ в пары для дифференциальных усилителей. — «Интегральные схемы», вып. 5. Новосибирск, «Наука», 1973.
  7. Немчинов В. М. Параллельный балансный каскад на ПТ.- «Микроэлектроника», вып. 6. М., «Советское радио», 1973.
  8. Назарян К. X., Прянишников В. А. Преобразователи напряжения и тока на полевых транзисторах. ЛДНТП, 1973.
  9. Hitt J. J., Mosley G. FET chopper circuits for low lewel signals. — «IЕЕЕ Internat. Conf. Record», 1967, pt. 8.
  10. Беленький Б. И., Минц М. Б. Высокочувствительные усилители постоянного тока с преобразователями. Л., «Энергия», 1970.
  11. Калинчук Б. А., Пичугин О. Р. Модуляторы малых сигналов. М., «Энергия», 1972.
  12. Ворожейкин А. И., Добровинский И. Р., Ломтев Б. А. Измерительный усилитель с модуляцией входного сигнала. — «Приборы и техника эксперимента», 1972, № 6.
  13. Полонников Д. Е. Решающие усилители. М, «Энергия», 1973.
  14. Хононзон Г. А, Гаркуша О. И., Лебакин Н. А. Высокостаьильный усилитель постоянного тока. — «Приборы и системы управления», 1974, №1
BACK MAIN PAGE

Работа биполярного транзистора. Режим усиления

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем осваивать биполярный транзистор и сегодня мы рассмотрим его работу в режиме усиления на примере простого усилителя звуковой частоты, собранного на одном транзисторе.

В режиме усиления транзисторы работают в схемах радиовещательных приемников и усилителях звуковой частоты (УЗЧ). При работе используются малые токи в базовой цепи транзистора, управляющие большими токами в коллекторной цепи. Этим и отличается режим усиления от режима переключения, который лишь открывает или закрывает транзистор под действием напряжения на базе.

1. Схема усилителя.

В качестве эксперимента соберем простой усилитель на одном транзисторе и разберем его работу.

В коллекторную цепь транзистора VT1 включим высокоомный электромагнитный телефон BF2, между базой и минусом источника питания GB установим резистор , и развязывающий конденсатор Cсв, включенный в базовую цепь транзистора.

Конечно, сильного усиления от такого усилителя мы не услышим, да и чтобы услышать звук в телефоне BF1 его придется очень близко преподнести к уху. Так как для громкого воспроизведения звука нужен усилитель как минимум с двумя-тремя транзисторами или так называемый двухкаскадный усилитель. Но чтобы понять сам принцип усиления, нам будет достаточно и усилителя, собранного на одном транзисторе или однокаскадном усилителе.

Усилительным каскадом принято называть транзистор с резисторами, конденсаторами и другими элементами схемы, обеспечивающими транзистору условия работы как усилителя.

2. Работа схемы усилителя.

При подаче напряжения питания в схему, на базу транзистора через резистор поступает небольшое отрицательное напряжение 0,1 — 0,2В, называемое напряжением смещения. Это напряжение приоткрывает транзистор, и через эмиттерный и коллекторный переходы начинает течь незначительный ток, который как бы переводит усилитель в дежурный режим, из которого он мгновенно выйдет, как только на входе появится входной сигнал.

Без начального напряжения смещения эмиттерный p-n переход будет закрыт и, подобно диоду, «срезать» положительные полупериоды входного напряжения, отчего усиленный сигнал будет искаженным.

Если на вход усилителя подключить еще один телефон BF1 и использовать его как микрофон, то телефон будет преобразовывать звуковые колебания в переменное напряжение звуковой частоты, которое через конденсатор Ссв будет поступать на базу транзистора.

Здесь, конденсатор Ссв выполняет функцию связующего элемента между телефоном BF1 и базой транзистора. Он прекрасно пропускает напряжение звуковой частоты, но преграждает путь постоянному току из базовой цепи к телефону BF1. А так как телефон имеет свое внутреннее сопротивление (около 1600 Ом), то без этого конденсатора база транзистора через внутреннее сопротивление телефона была бы соединена с эмиттером по постоянному току. И естественно, ни о каком усилении сигнала речи и быть не могло.

Теперь, если начать говорить в телефон BF1, то в цепи эмиттер-база возникнут колебания электрического тока телефона Iтлф, которые и будут управлять большим током в коллекторной цепи транзистора. И уже этот усиленный сигнал, преобразованный телефоном BF2 в звук, мы и будем слышать.

Сам процесс усиления сигнала можно описать следующим образом.
При отсутствии напряжения входного сигнала Uвх, в цепях базы и коллектора текут небольшие токи (прямые участки графиков а, б, в), определяемые напряжением источника питания, напряжением смещения на базе и усилительными свойствами транзистора.

Как только в цепи базы появляется входной сигнал (правая часть графика а), то соответственно ему начинают изменяться и токи в цепях транзистора (правая часть графиков б, в).

Во время отрицательных полупериодов, когда отрицательное входное Uвх и напряжение источника питания GB суммируются на базе — токи цепей увеличиваются.

Во время же положительных полупериодов, кода напряжение входного сигнала Uвх и источника питания GB положительны, отрицательное напряжение на базе уменьшается и, соответственно, токи в обеих цепях также уменьшаются. Вот таким образом и происходит усиление по напряжению и току.

Если же нагрузкой транзистора будет не телефон а резистор, то создающееся на нем напряжение переменной составляющей усиленного сигнала можно будет подать во входную цепь второго транзистора для дополнительного усиления.

Один транзистор может усилить сигнал в 30 – 50 раз.

На рисунке ниже показана зависимость тока коллектора от тока базы.

Например. Между точками А и Б ток базы увеличился от 50 до 100 мкА (микроампер), то есть составил 50 мкА, или 0,05 mA. Ток коллектора между этими точками возрос от 3 до 5,5 mA, то есть вырос на 2,5 mA. Отсюда следует, что усиление по току составляет: 2,5 / 0,05 = 50 раз.

Точно также работают транзисторы структуры n-p-n. Но для них полярность включения источника питания, питающей цепи базы и коллектора меняется на противоположную. То есть на базу и коллектор подается положительное, а на эмиттер отрицательное напряжения.

Запомните: для работы транзистора в режиме усиления на его базу, относительно эмиттера, вместе с напряжением входного сигнала обязательно подается постоянное напряжение смещения, открывающее транзистор.

Для германиевых транзисторов отпирающее напряжение составляет не более 0,2 вольта, а для кремниевых не более 0,7 вольта.

Напряжение смещения на базу не подают лишь в том случае, когда эмиттерный переход транзистора используют для детектирования радиочастотного модулированного сигнала.

3. Классификация транзисторов по мощности и по частоте.

В зависимости от максимальной мощности рассеивания биполярные транзисторы делятся на:

1. малой мощности — Pmax ≤ 0,3 Вт;
2. средней мощности — 0,3 3. большой мощности — Pmax > 1,5 Вт.

В зависимости от значения граничной частоты коэффициента передачи тока на транзисторы:

1. низкой частоты – fгр ≤ 3 МГц;
2. средней частоты – 3 МГц 3. высокой частоты — 30 МГц 4. сверхвысокой частоты (СВЧ-транзисторы) — fгр > 300 МГц.

Ну вот и все.
Теперь у Вас не должно возникнуть вопросов о работе биполярного транзистора в режиме усиления.
Удачи!

Литература:

1. Борисов В.Г — Юный радиолюбитель. 1985г.
2. Е. Айсберг — Транзистор?.. Это очень просто! 1964г.

Масштабный усилитель постоянного тока на полевых транзисторах

Дополнительный материал к лекции 9 для самостоятельной работы

В усилителях с непосредственными связя­ми могут быть использованы униполярные транзисторы и с изолированным затвором (МОП — транзисторы), и с управляющим р-п — переходом. Но особенно хорошо для этой цели подходят МОП -транзисторы. Поскольку затвор МОП — транзистора по существу действует как конденсатор, а не как p-n-переход, отпадает необходимость конденсаторах межкаскадных связей . По этой причине, теоретически отпа­дает проблема низкочастотных ограни­чений переменного сигнала. Однако на практике входная емкость в сочетании со внутренним сопротивлением источ­ника сигнала может образовать RC-фильтр верхних частот и тем самым вы­звать некоторое ослабление сигнала на низких частотах.

Рисунок 1.60 – Схема усилителя постоянного тока на МОП —

На рисунке 1.60 приведена схема трехкаскадного усилителя на МОП-

транзис­торах. Отметим, что все три транзис­тора одного типа и все три стоковых

сопротивления (R2, R3, R4) равны. Такая структура упрощает расчеты. На первый взгляд может показаться, что все три каскада работают при нулевом смещении.

Однако, при протекании тока в цепи стока на соответствующем стоковом резисторе создается некоторое падение напряжения, определяющее потенциал стока транзистора, а значит, и потенциал затвора транзистора следующего каскада. На затворе первого транзистора на­чальный потенциал по существу равен потенциалу стока транзистора последнего каскада благодаря наличию резистора обратной связи R5. Через резистор R5в отсут­ствие сигнала ток не течет, за исключением тока утечки через затвор.

Рабочая точка. Определение подходящей рабочей точки усилителя означает

на­хождение компромисса между требуемым выходным сигналом, характеристиками МОП- транзистора и напряжением источника питания. Например, пусть требуемый на выходе усилителя сигнал характеризуется максимальным размахом напряжения 7 В, напряжение источника питания 24 В, и в цепи стока протекает ток Iс= 0,55 мА, если напряжение между затвором и истоком Uзи= 7 В. При этих условиях подходящей будет рабочая точка, когда потенциал стока равен 7 В, и обеспе­чивается без нелинейных искажений выходной сигнал с размахом 7 В. В процессе уси­ления потенциал стока будет изменяться в пределах от 3,5 В до 10,5 В, около рабочей точки 7 В. На стоковых резисторах в рабочей точке должно падать напряжение 24— 7 = 17 В при токе 0,55 мА, откуда следует, что резисторы R2, R3 и R4должны быть приблизительно равны 17/0,55 = 31 кОм (принимаем значение 30 кОм).

На последовательный резистор R1 должен быть подан постоянный уровень, соответствующий рабочей точки. Например, если потенциал в рабочей точке равен — 7 В, то потенциал на входе также должен быть равен — 7 В. При каком –либо потенциале на входе рабочая точка будет смещаться.

Результирующее усиление напряжения зависит от коэффициента усиления без цепи обратной связи Кu.обр. и сопротивления резистора обратной связи R5. Входное сопротивление схемы приблизительно равно R1 , коэффициент усиления приблизительно равен отношению R5/R1. разумеется изменяя отношение R5 /R 1 , нельзя получить усиление, превышающее коэффициент усиления без обратной связи. Вообще, чем больше отношение коэффициента усиления с разомкнутой обратной связью к коэффициенту усиления с замкнутой обратной свзью, тем выше стабильность схемы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8428 —

| 8040 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Схема простого высококачественного звукового усилителя низкой частоты с
выходной мощностью 200Вт.

«Простота — залог успеха!». Древняя и мудрая мысль, которая в технических областях приобретает следующий смысл — «Чем решение проще, тем оно работоспособнее».
А каким, интересно, боком это имеет отношение к звуковым усилителям? Отвечу — нормальным боком, самым непосредственным. Чем проще схема УМЗЧ — тем музыкальнее этот усилитель будет звучать!
«Лжёшь, собака! Аз есмь сторонник усилителей мощности высокой верности звучания с длинными и глубокими ООС и сверхнизкими значениями нелинейных искажений», — негодуя, рьяно возразит «продвинутый» схемотехник, проштудировавший подшивку журналов «Радио» 80. 90-ых годов выпуска.

Спорить не буду, предположу лишь, что сторонники этой точки зрения вряд ли знакомы со звучанием четырёхтранзисторного усилителя мощности JLH Джона Линсли Худа 1969 года разработки, да и простые, как ситцевые трусы, но очень музыкальные усилители на германиевых транзисторах, вероятно, прошли стороной мимо их просвещённых ушей. Про однотактные усилители на полевиках Нельсона Пасса даже не буду упоминать — не слышали, не видели, а если бы увидели, так и слушать бы не стали.

А с интересующимися мы подробно порассуждали «Как построить хороший УНЧ на транзисторах» в одноимённой статье на странице (ссылка на страницу).
Понятное дело, что при 200-ваттной мощности загонять выходные транзисторы УНЧ в режим А, являющийся идеальным с позиции минимизации тепловых искажений и возможности обойтись местными обратными связями — дело нерациональное как с точки зрения значения КПД, так и с точки зрения массогабаритных характеристик.
Поэтому наша цель — усилитель, работающий в режиме АВ, с максимально неглубокой и короткой межкаскадной ООС, позволяющей уложиться в приемлемые значения коэффициента нелинейных искажений.


Рис.1

Схема целиком реализована на распространённых и недорогих полевых МОП-транзисторах, без использования каскадов дифференциальных усилителей, что в совокупности позволило максимально снизить в спектре нелинейных искажений уровень 3-ей гармоники, вносящей наибольший диссонанс в звучание транзисторных усилителей.

Выходные транзисторы Т4 и Т5 включены по схеме с ОИ, позволяющей, в отличии от схемы с ОС, получить усиление не только по току, но и по напряжению. Это, с одной стороны, снизило требования к каскадам предварительного усиления (Т1-Т3), с другой — обеспечило размах максимальной амплитуды выходного сигнала, практически равный напряжению источника питания.

Усилительный каскад на транзисторе Т2 работает в режиме с ОИ для входного сигнала, поступающего на затвор транзистора и в режиме ОЗ — для сигнала отрицательной обратной связи, поступающего с выхода усилителя на исток транзистора Т2.
Истоковый повторитель на транзисторе Т3 имеет низкое выходное сопротивление и с лёгкостью прокачивает ёмкости выходных полевиков, имеющих значительную величину.

Токи покоя выходных транзисторов определяются величиной стабилизированного напряжения на затворе транзистора Т5. Это напряжение, а соответственно, и токи выставляются на уровне 200мА посредством многооборотного подстроечного резистора R19.
Точное значение нулевого напряжение на выходе УМЗЧ устанавливается при настройке усилителя таким же многооборотным подстроечником R6. Поскольку транзистор Т4 охвачен ООС по постоянному току, то он по совместительству является ещё и элементом, стабилизирующим данный уровень выходного напряжения.

Для получения приемлемой чувствительности усилителя (около 1В) необходим драйвер, т.е. каскад, обладающий коэффициентом усиления (в нашем случае — около 5). С его функцией замечательно справился мощный полевик Т1, включённый по схеме с ОИ и работающий при значительном токе покоя. Не один менее мощный транзистор на его месте не смог обеспечить уровень нелинейных искажений, сопоставимый с IRFP140. Поскольку этот каскад не охвачен общей ООС, то параметр Кг является для него основополагающим.
Конденсатор С4, подключённый параллельно нагрузочному резистору R7, ограничивает полосу частот, поступающих на основные каскады усиления, на уровне 40кГц.

Ввиду значительной ёмкости Сзи IRFP140 — выходное сопротивление каскада предварительного усиления, работающего совместно с данным УМЗЧ, не должно превышать величину 1. 2 кОм.
Я бы предложил в качестве такого каскада — темброблок на полевых транзисторах, схему которого мы подробно рассмотрели на странице (ссылка на страницу).

Итак, что же мы получили в чистом остатке? А получили мы следующее:

1. Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ, ограниченная сверху фильтром 1-го порядка R7С4: 10Гц — 40кГц.

2. Практически не зависящий от выходной мощности (вплоть до заявленных 200Вт) Кг

. Не будем выделять, какой из резервуаров холодильник, какой нагреватель. Количество тепла считаем положительным, если система его получает, отданное системой тепло считаем отрицательным. Допустим, что система 1 совершила круговой процесс. Рабочее тело получило те.

Схема усилителя на полевых транзисторах. Предварительный усилитель на полевом транзисторе

Усилители на полевых транзисторах (ПТ) обладают большим входным сопротивлением. Обычно такие усилители используются как первые каскады предварительных усилителей, усилителей постоянного тока измерительной и другой радиоэлектронной аппаратуры.
Применение в первых каскадах усилителей с большим входным сопротивлением позволяет согласовывать источники сигнала с большим внутренним сопротивлением с последующими более мощными усилительными каскадами, имеющими небольшое входное сопротивление. Усилительные каскады на полевых транзисторах чаще всего выполняются по схеме с общим истоком.

Так как напряжение смещения между затвором и истоком равно нулю, то режим покоя транзистора VT характеризуется положением точки А на сток-затворной характеристике при U ЗИ =0 (рис. 15,б).
В этом случае при поступлении на вход усилителя переменного гармонического (то есть синусоидального) напряжения U ЗИ с амплитудой U mЗИ положительный и отрицательный полупериоды этого напряжения будут усиливаться неодинаково: при отрицательном полупериоде входного напряжения U ЗИ амплитуда переменной составляющей тока стока I» mc будет больше, чем при положительном полупериоде (I»» mc), так как крутизна сток-затворной характеристики на участке АВ больше по сравнению с крутизной на участке АС: Вследствие этого форма переменной составляющей тока стока и создаваемого им переменного напряжения на нагрузке U ВЫХ будет отличаться от формы входного напряжения, то есть возникнут искажения усиливаемого сигнала.
Для уменьшения искажений сигнала при его усилении необходимо обеспечить работу полевого транзистора при постоянной крутизне его сток-затворной характеристики, то есть на линейном участке этой характеристики.
С этой целью в цепь истока включают резистор Rи (рис.16,а).


Протекающий через резистор ток стока I С0 создает на нем напряжение
U Rи =I С0 Rи, которое прикладывается между истоком и затвором, включая ЭДП, образованный между областями затвора и истока, в обратном направлении. Это приводит к уменьшению тока стока и режим работы будет характеризоваться в этом случае точкой А» (рис.16,б).

Чтобы не происходило уменьшения коэффициента усиления, параллельно резистору Rи подключают конденсатор Си большой емкости, который устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, образуемую переменным напряжением на резисторе Rи. В режиме, характеризуемом точкой А», крутизна сток-затворной характеристики при усилении переменного напряжения остается примерно одинаковой при усилении положительных и отрицательных полупериодов входного напряжения, вследствие чего искажения усиливаемых сигналов будут незначительны
(участки A»В» и А»С» примерно равны).
Если в режиме покоя напряжение между затвором и истоком обозначить U ЗИО, а протекающий через ПТ ток стока I С0 , то сопротивление резистора Rи (в омах) можно рассчитать по формуле:
Rи =1000 U ЗИО /I С0 ,
в которую ток стока I С0 подставляется в миллиамперах.
В схеме усилителя, приведенной на рис.15, используется ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом р-типа. Если в качестве ПТ применяется аналогичный транзистор, но с каналом n-типа, схема остается прежней, а изменяется лишь полярность подключения источника питания.
Еще большее входное сопротивление имеют усилители, выполненные на полевых МДП-транзисторах с индуцированным, или встроенным каналом. При постоянном токе входное сопротивление таких усилителей может превышать 100 МОм. Так как напряжения их затвора и стока имеют одинаковую полярность, для обеспечения необходимого напряжения смещения в цепи затвора можно использовать напряжение источника питания G C подключив его к делителю напряжения, включенному на входе транзистора таким образом, как показано на рис.17.

Усилители с общим стоком

Схема усилителя на ПТ с общим стоком аналогична схеме усилителя с общим коллектором. На рис.18,а приведена схема усилители с общим стоком на ПТ с управляющим р-n-переходом и каналом р-типа.


Резистор Rи включен в цепь истока, а сток прямо подключен к отрицательному полюсу источника питания. Поэтому ток стока, зависящий от входного напряжения, создает падение напряжения только на резисторе Rи. Работа каскада поясняется графиками, приведенными на рис.18,б для случая, когда входное напряжение имеет синусоидальную форму. В исходном состоянии через транзистор протекает ток стока I С0 , который на резисторе Rи создает напряжение U И0 (U ВЫХ0). В течение положительного полупериода входного напряжения обратное смещение между затвором и истоком увеличивается, что приводит к уменьшению тока стока и абсолютной величины напряжения на резисторе Rи. В отрицательный полупериод входного напряжения, наоборот, напряжение смещения затвора уменьшается, ток стока и абсолютная величина напряжения на резисторе Rи увеличиваются. Вследствие этого выходное напряжение, снимаемое с резистора Rи, т. е. с истока ПТ (рис.18,б), имеет такую же форму, что и входное напряжение.
В связи с этим усилители с общим стоком получили название истоковых повторителей (напряжение истока по форме и значению повторяет входное напряжение).

Высококачественный УЗЧ на полевых транзисторах с компенсирующей обратной связью

Сегодня уже трудно удивить любителей высококачественного звуковоспроизведения или умеющих держать в руках паяльник конструкторов усилителем на полевых транзисторах. Большинство таких аппаратов, даже лучших мировых образцов, построены по традиционной схеме с дифференциальным входным каскадом и множеством дополнительных элементов, не принимающих участия в усилении сигнала, но обеспечивающих временную и температурную стабильность. Не изменило коренным образом традиционных схемных решений и применение в выходных каскадах мощных комплементарных транзисторов с разными типами проводимости канала.

В результате активных творческих поисков и сознательного ухода от многочисленных доминирующих стереотипных схемных решений мне удалось создать свой собственный оригинальный прототип усилителя, имеющего минимальное количество электронных компонентов и обладающего исключительной стабильностью, надёжностью и высокими техническими характеристиками, способными удовлетворить запросы даже самых искушённых музыкальных гурманов.

Основные параметры усилителя при сопротивлении нагрузки 8 Ом приведены в таблице.

Параметр

Значение

Коэффициент усиления по напряжению

Максимальная выходная мощность

Скорость нарастания выходного напряжения

Диапазон воспроизводимых частот

20 – 3 0000

Нестабильность средней точки

Напряжение выходных шумов

Коэффициент нелинейных искажений

При разработке усилителя особое внимание было обращено на качественные показатели, максимальный КПД и минимальное количество используемых деталей, что дало возможность существенно повысить его надёжность и упростить повторение. Учитывалось также наличие и доступность деталей в торговой сети, что значительно снизило себестоимость усилителя.

Усилитель (смотри схему) состоит из входного каскада на маломощных полевых транзисторах разного типа проводимости VT1 и VT2 включённых по схеме с общим истоком, нагрузкой которых являются резисторы R2 и R3. Резистор R1 соединяет затворы этих транзисторов с землёй и определяет входное сопротивление усилителя, а совместно с ёмкостью входного разделительного конденсатора C1 задаёт его частотную характеристику в низкочастотной области звукового спектра. Транзисторы VT3 и VT4 включены по схеме с общими базами, напряжение на которых задаётся стабилитронами VD1 и VD2, и обеспечивают развязку входных транзисторов от переменной составляющей их выходного сигнала, а также снижают излишнее постоянное питающее напряжение на их стоках. Транзисторы VT5 и VT6 включены по схеме с общим коллектором, их переходы база-эмиттер являются элементами смещения для транзисторов VT1 и VT2, а изменение постоянного напряжения на базах, связанных через резисторы R7 и R10 с выходом усилителя, компенсирует произвольный уход средней точки и рост тока покоя. Падение постоянного напряжения на резисторах R2 и R3 открывает мощные выходные транзисторы VT7 и VT8 на величину начального тока стока (тока покоя), определяющего работу усилителя в классе AB.


Схема усилителя работает следующим образом. Положительная полуволна входного сигнала через конденсатор C1 проходит на затвор транзистора VT1 и вызывает увеличение его тока стока, в результате чего увеличивается падение напряжения на резисторе R2, что приводит к отпиранию транзистора VT7 и появлению положительной полуволны сигнала на выходе усилителя. Через делитель напряжения на элементах R7, C2, R8, задающий коэффициент усиления всего усилителя, и эмиттерный повторитель на транзисторе VT5 часть выходного сигнала подаётся в исток транзистора VT1, действуя как отрицательная обратная связь, компенсирующая нелинейные искажения огибающей сигнала, а снимаемое с резистора R11 постоянное напряжение стабилизирует ток покоя и среднюю точку. Усиление отрицательной полуволны входного сигнала и стабилизация параметров происходит аналогичным образом в нижней, симметричной верхней, половине схемы. Резисторы R4 и R5 вместе с входными ёмкостями транзисторов VT7 и VT8 образуют фильтры нижних частот, ограничивающие полосу пропускания усилителя и устраняющие его самовозбуждение.

Монтаж усилитель производится на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 115 ´ 63 мм и толщиной 2 – 3 мм. Ниже показан рисунок печатной платы со стороны дорожек.


Налаживание усилителя сводится к установке подстроечными резисторами R2 и R3 тока покоя через выходные транзисторы, а также нулевого напряжения на выходе усилителя (средней точки). Для этого резисторы R2 и R3 устанавливают в среднее положение, выход усилителя нагружают на маломощную лампу накаливания напряжением 24В и подают напряжение питания. При этом лампа светиться не должна, что говорит о правильном монтаже и исправных деталях. Попеременно и плавно вращая оба подстроечных резистора в сторону увеличения их номинала, добиваются появления тока через транзисторы VT7 и VT8 который контролируют цифровым милливольтметром по падению напряжения на резисторе R11 или R12. Значение этого напряжения должно быть в пределах 15 – 20 mV, что соответствует току покоя 75 – 100 mA. Если средняя точка на выходе усилителя смещена в сторону плюса, её устанавливают подстроечным резистором R2, если она смещена в сторону минуса, её устанавливают подстроечным резистором R3. Снова контролируют ток покоя выходных транзисторов и при необходимости повторяют операцию ещё раз.

Усилитель сохраняет свою работоспособность при напряжении питания от ±15 до ±30 Вольт. Необходимо лишь применять блок питания на ток не менее 5 Ампер, стабилитроны VD 1 и VD 2 на напряжение равное половине питающих, конденсаторы C5 и C6 на соответствующее рабочее напряжение, а при постоянной работе усилителя на максимальную отдачу следует увеличить мощность резисторов R11 и R12 до 5 Ватт.

Входные транзисторы VT1 и VT2 должны иметь равные или близкие начальные токи стока IDSS . Выходные транзисторы VT7 и VT8 необходимо подобрать с близким напряжением открывания канала VGS(to) которое для этого типа транзисторов может составлять от 3 до 4 Вольт. Это можно сделать непосредственно при покупке, договорившись с продавцом и применив простое самодельное или промышленное устройство. Хорошо паруются типы транзисторов, указанные на схеме, их необходимо устанавливать на радиаторы, имеющие соответствующую мощности площадь, через специальные изоляционные прокладки. Резисторы R2 и R3 многооборотные прецизионные типа СП3-39А, СП5-2 или подобные. Электролитические конденсаторы C2 и C3 применены неполярного типа, при использовании импульсного блока питания конденсаторы C5 и C6 следует зашунтировать безындукционными конденсаторами ёмкостью 0,1 – 1,0 мкФ. Резисторы R11 и R12 непроволочные типа Fuse, обрывающиеся при перегрузке.

Одна из главных особенностей схемы усилителя состоит в том, что выходной сигнал, усиленный мощными транзисторами, снимается с их стоков, которые не являются управляющими электродами. Это позволило значительно снизить специфические искажения, вызываемые воздействием противо-ЭДС звуковой катушки громкоговорителя на выходные транзисторы, если сигнал снимается с их истоков или эмиттеров. Таким образом, данный усилитель по принципу работы приравнивается к ламповому, однако значительно превосходит его по экономичности, ширине полосы воспроизводимых частот, быстродействию и надёжности, не говоря уже о искажениях и затратах на комплектующие.

Важным свойством полевых транзисторов является то, что при перегреве проводимость их канала уменьшается, соответственно падает крутизна характеристики и ток стока, что автоматически защищает их от теплового пробоя. Ещё одно свойство полевых транзисторов, применённых в выходном каскаде усилителя, это их квадратичная переходная характеристика, которая способствует уменьшению нелинейных искажений при больших уровнях выходной мощности. Чем выше ток через транзисторы VT7 и VT8, тем большими становятся их крутизна характеристики и коэффициент усиления, и тем более глубокой оказывается отрицательная обратная связь.

При включении усилителя в сеть, до момента достижения половины питающего напряжения на конденсаторах C5 и C6 стабилитроны VD1 и VD2 оказываются запертыми, а вместе с ними все транзисторы, отпирание которых происходит плавно и одновременно в обеих половинах схемы, что полностью устраняет характерный для многих подобных конструкций неприятный хлопок в громкоговорителе. По этой причине усилителю не страшны аварийные выключения и включения питающего напряжения даже во время работы на полной выходной мощности.

Усилитель был испытан в работе с разными источниками сигнала, при разных температурах окружающей среды, и показал свою высокую надёжность, отличные выходные и динамические характеристики, и рекомендуется для повторения любителям высококачественного домашнего или профессионального звуковоспроизведения. Блок регулировки громкости, тембров и баланса можно выполнить по схеме, приведённой на сайте http://cxem.net/sound/tembrs/tembr14.php с использованием специализированной микросхемы TDA1524A. При необходимости в схему можно добавить также усилитель микрофонного сигнала, выполненного по любой известной схеме. Расположение деталей на плате усилителя показано на рисунке ниже.


Увеличить линейность усилителя и ещё больше снизить коэффициент нелинейных искажений можно параллельным включением в каждое плечо двух выходных транзисторов и юстировкой (подгонкой номинала) одного из резисторов R 8 или R 9 в цепи обратной связи. Если удалить переходной конденсатор C 1 схему можно превратить в мощный линейный усилитель постоянного тока для систем автоматики, телемеханики и управления.

Юрко Стрелков-Серга
а/я 5000 Винница-18
[email protected]

Усилители на полевых транзисторах (ПТ) обладают большим входным сопротивлением. Обычно такие усилители используются как первые каскады предварительных усилителей, усилителей постоянного тока измерительной и другой радиоэлектронной аппаратуры.
Применение в первых каскадах усилителей с большим входным сопротивлением позволяет согласовывать источники сигнала с большим внутренним сопротивлением с последующими более мощными усилительными каскадами, имеющими небольшое входное сопротивление. Усилительные каскады на полевых транзисторах чаще всего выполняются по схеме с общим истоком.

Так как напряжение смещения между затвором и истоком равно нулю, то режим покоя транзистора VT характеризуется положением точки А на сток-затворной характеристике при U ЗИ =0 (рис. 15,б).
В этом случае при поступлении на вход усилителя переменного гармонического (то есть синусоидального) напряжения U ЗИ с амплитудой U mЗИ положительный и отрицательный полупериоды этого напряжения будут усиливаться неодинаково: при отрицательном полупериоде входного напряжения U ЗИ амплитуда переменной составляющей тока стока I» mc будет больше, чем при положительном полупериоде (I»» mc), так как крутизна сток-затворной характеристики на участке АВ больше по сравнению с крутизной на участке АС: Вследствие этого форма переменной составляющей тока стока и создаваемого им переменного напряжения на нагрузке U ВЫХ будет отличаться от формы входного напряжения, то есть возникнут искажения усиливаемого сигнала.
Для уменьшения искажений сигнала при его усилении необходимо обеспечить работу полевого транзистора при постоянной крутизне его сток-затворной характеристики, то есть на линейном участке этой характеристики.
С этой целью в цепь истока включают резистор Rи (рис.16,а).


Протекающий через резистор ток стока I С0 создает на нем напряжение
U Rи =I С0 Rи, которое прикладывается между истоком и затвором, включая ЭДП, образованный между областями затвора и истока, в обратном направлении. Это приводит к уменьшению тока стока и режим работы будет характеризоваться в этом случае точкой А» (рис.16,б).

Чтобы не происходило уменьшения коэффициента усиления, параллельно резистору Rи подключают конденсатор Си большой емкости, который устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, образуемую переменным напряжением на резисторе Rи. В режиме, характеризуемом точкой А», крутизна сток-затворной характеристики при усилении переменного напряжения остается примерно одинаковой при усилении положительных и отрицательных полупериодов входного напряжения, вследствие чего искажения усиливаемых сигналов будут незначительны
(участки A»В» и А»С» примерно равны).
Если в режиме покоя напряжение между затвором и истоком обозначить U ЗИО, а протекающий через ПТ ток стока I С0 , то сопротивление резистора Rи (в омах) можно рассчитать по формуле:
Rи =1000 U ЗИО /I С0 ,
в которую ток стока I С0 подставляется в миллиамперах.
В схеме усилителя, приведенной на рис.15, используется ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом р-типа. Если в качестве ПТ применяется аналогичный транзистор, но с каналом n-типа, схема остается прежней, а изменяется лишь полярность подключения источника питания.
Еще большее входное сопротивление имеют усилители, выполненные на полевых МДП-транзисторах с индуцированным, или встроенным каналом. При постоянном токе входное сопротивление таких усилителей может превышать 100 МОм. Так как напряжения их затвора и стока имеют одинаковую полярность, для обеспечения необходимого напряжения смещения в цепи затвора можно использовать напряжение источника питания G C подключив его к делителю напряжения, включенному на входе транзистора таким образом, как показано на рис.17.

Усилители с общим стоком

Схема усилителя на ПТ с общим стоком аналогична схеме усилителя с общим коллектором. На рис.18,а приведена схема усилители с общим стоком на ПТ с управляющим р-n-переходом и каналом р-типа.


Резистор Rи включен в цепь истока, а сток прямо подключен к отрицательному полюсу источника питания. Поэтому ток стока, зависящий от входного напряжения, создает падение напряжения только на резисторе Rи. Работа каскада поясняется графиками, приведенными на рис.18,б для случая, когда входное напряжение имеет синусоидальную форму. В исходном состоянии через транзистор протекает ток стока I С0 , который на резисторе Rи создает напряжение U И0 (U ВЫХ0). В течение положительного полупериода входного напряжения обратное смещение между затвором и истоком увеличивается, что приводит к уменьшению тока стока и абсолютной величины напряжения на резисторе Rи. В отрицательный полупериод входного напряжения, наоборот, напряжение смещения затвора уменьшается, ток стока и абсолютная величина напряжения на резисторе Rи увеличиваются. Вследствие этого выходное напряжение, снимаемое с резистора Rи, т. е. с истока ПТ (рис.18,б), имеет такую же форму, что и входное напряжение.
В связи с этим усилители с общим стоком получили название истоковых повторителей (напряжение истока по форме и значению повторяет входное напряжение).

Несколько слов об ошибках монтажа:
В целях улучшения читаемости схем расмотрим усилитель мощности с двумя парами оконечных полевых транзисторов и питании ±45 В.
В качестве первой ошибки попробуем «запаять» стабилитроны VD1 и VD2 не правильной полярностью (правильное включение показано на рисунке 11). Карта напряжений приобретет вид, показанный на рисунке 12.

Рисунок 11 Цоколевка стабилитронов BZX84C15 (впрочем и на диодах цоколевка такая же).



Рисунок 12 Карта напряжений усилителя мощности при неправильном монтаже стабилитронов VD1 и VD2.

Данные стабилитроны нужны для формирования напряжения питания операционного усилителя и выбраны на 15 В исключительно из за того, что это напряжение является для данного операционного усилителя оптимальным. Работоспособность без потери качества усилитель сохраняет и при использовании рядом стоящих по линейке номиналов — на 12 В, на 13 В, на 18 В (но не более 18 В ). При неправильном монтаже вместо положенного напряжения питания опреционный усилитель получает лишь напряжение падения на n-p переходе стаблитронов. Ток покая регулируется нормально, на выходе усилителя присутсвует небольшое постоянное напряжение, выходной сигнал отсутсвует.
Так же возможен не правильный монтаж диодов VD3 и VD4. В этом случае ток покоя ограничивается лишь номиналами резисторов R5, R6 и может достигать критической величины. Сигнал на выходе усилителя будет, но довольно быстрый нагрев оконечных транзисторов однозначно повлечет их перегрев и выход усилителя из строя. Карта напряжений и токов дляэтой ошибки показаны на рисунка 13 и 14.



Рисунок 13 Карта напряжений усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.



Рисунок 14 Карта токов усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

Следующей популярной ошибкой монтажа может быть неправильный монтаж транзисторов предпоследнего каскада (драйверов). Карта напряжений усилителя в этом случае приобретает вид, показанный на рисунке 15. В этом случае транзисторы оконечного касада полностью закрыты и на выходе усилителя наблюдается отсутсвие каких либо признаков звука, а уровень постоянного напряжения максимально приближен к нулю.



Рисунок 15 Карта напряжений при неправильном монтаже транзисторов драйверного каскада.

Далее самая опасная ошибка — попутаны местами транзисторы драйверного каскада, причем цоколевка тоже попутана в следствии чего прилагаемое к выводам транзисторов VT1 и VT2 является верным и они работают в режиме эмиттерных повторителей. В этом случае ток через оконечный каскад зависит от положения движка подстроечного резистора и может быть от 10 до 15 А, что в любом случае вызовет перегрузку блока питания и быстрый разогрев оконечных транзисторов. На рисунке 16 показаны токи при среднем положении подстроечного резистора.



Рисунок 16 Карта токов при неправильном монтаже транзистров драйверного каскада, цоколевка тоже попутана.

Запаять «наоборот» вывода оконечных полевых транзисторов IRFP240 — IRFP9240 врядли получится, а вот поменять их местами получается довольно часто. В этом случае установленные в транзисторах диоды получаются в нелегкой ситуации — прилагаемое к ним напряжение имеет полярность соответсвующую их минимальному сопротивлению, что вызывает максимальное потребление от блока питания и как быстро они выгорят больше зависит от удачи чем от законов физики.
Фейверк на плате может случиться еще по одной причине — в продаже мелькают стабилитроны на 1,3 Вт в корпусе таком же как у диодов 1N4007, поэтому перед монтажом стабилитронов в плату, если они в черном корпусе стоит повнимательней ознакомиться с надписями на корпусе. При монтаже вместо стабилитронов диодов напряжение питания операционного усилителя ограничено лишь номиналами резисторов R3 и R4 и потребляемым током самого операционного усилителя. В любом случае получившаяся величина напряжения значительно больше максимального напряжения питания для данного ОУ, что влечет его выход из строя иногда с отстрелом части корпуса самого ОУ, ну а дальше возможно появление на его выходе постоянного напряжения, близкого в напряжению питания усилителя, что повлечет появление постоянного напряжения на выходе самого усилителя мощности. Как правило оконечный каскад в этом случае остается работоспособным.
Ну и на последок несколько слов о номиналах резисторов R3 и R4, которые зависят от от напряжения питания усилителя. 2,7 кОм является наиболее универсальным, однако при питании усилителя напряжением ±80 В (только на 8 Ом нагрузку) данные резисторы будут рассеивать порядка 1,5 Вт, поэтому его необходимо заменить на резистор 5,6 кОм или 6,2 кОм, что снизит выделяемую тепловую мощность до 0,7 Вт.

Внешний вид получившейся модификации усилителя мощности приведен на фотографиях ниже:




Осталось в эту бочку меда плескануть ложку дегтя…
Дело в том, что используемые в усилителе полевые транзисторы IRFP240 и IRFP9240 прекратила выпуск фирма разработчик International Rectifier (IR), которая прилагала больше внимания к качеству выпускаемой продукции. Основная проблема этих транзисторов — они разрабатывались для использования в источниках питания, но оказались вполне пригодными для звуковой усилительной аппаратуре. Повышенное внимание к качеству выпускамых компонентов со стороны International Rectifier позволяло не производя подбор транзисторов включать параллельно несколько транзисторов не беспокоясь об отличиях характеристик транзисторов — разброс не превышал 2%, что вполне приемлемо.
На сегодня транзисторы IRFP240 и IRFP9240 выпускаются фирмой Vishay Siliconix , которая не так трепетно относится к выпускаемой продукции и параметры транзисторов стали пригодными лишь для источников питания — разброс «коф усиления» транзисторов одной партии превышает 15%. Это исключает параллельное включение без предварительного отбора, а количество протестированных транзисторов для выбора 4 одинаковы переваливает несколько десятков экземпляров.
В связи с этим перед сборкой данного усилителя прежде всего следует выяснить какой фирмы транзисторы вы может достать. Если в Ваших магазинах в продаже Vishay Siliconix, то настоятельно рекомендуется отказаться от сборки данного усилителя мощности — Вы рискуете довольно серьезно потратиться и ни чего не добиться.
Однако и работа по разработке «ВЕРСИИ 2» этого усилителя мощности и отсутствие приличных и не дорогие полевых транзисторов для выходного каскада заставили немного поразмышлять над будущим этой схемотехники. В результате был смоделирована «ВЕРСИЯ 3», использующая вместо полевых транзисторов IRFP240 — IRFP9240 фирмы Vishay Siliconix биполярную пару от TOSHIBA — 2SA1943 — 2SC5200, которые на сегодня еще вполне приличного качества.
Принципиальная схема нового варианта усилителя вобрала доработки «ВЕРСИИ 2» и притерпела изменения в выходном каскаде, позволив отказаться от использования полевых транзисторов. Принципиальная схема приведена ниже:



Принципиальная схема с использованием полевых транзисторов в качестве повторителей УВЕЛИЧИТЬ

В данном варианте полевые транзисторы сохранились, но они используются в качестве повторителей напряжения, что существенно разгружает драйверный каскад. В систему защиты введена небольшая положительная связь, позволяющая избежать возбуждение усилителя мощности на границе срабатывания защиты.
Печатная плата в процессе разработки, орентировочно результаты реальных измерении и работоспособная печатная плата появятся в конце ноября, а пока можно предложить график измерения THD, полученный МИКРОКАП. Подробнее о данной программе можно почитать .

Может ли транзистор усиливать напряжение?

В транзисторном радиоприемнике амплитуда принимаемой мощности , или, другими словами, усиливается фиксированное соотношение напряжения и тока . Используя AM / FM-радио в качестве примера, если резонансная частота приемника радиоприемника изменена (настроена), чтобы соответствовать резонансной частоте радиостанции, которая находится в пределах диапазона, антенна и приемник будут резонировать с частотой вещания, позволяя незначительное количество мощность сигнала (обычно измеряемая в дБмВт или дБ, где 0 дБ соответствует 1 милливатту), принимаемая радиостанцией.

Это будет очень мало, порядка 10 пиковатт для чего-то вроде сильного FM-радиосигнала, или, в более крайних случаях, например, для приемников GPS, это может быть как сотня аттоватт , (пиковатт = 1 миллион аттоватт).

Радиостанции FM вещания с диапазоном ~ 30 миль часто передают на 80 дБм или 100 кВт. Но электромагнитное излучение дальнего поля спадает с квадратом расстояния, поскольку оно распространяется по тому, что фактически является поверхностью.Если вы представите сферу с центром в широковещательной антенне, а расстояние — радиусом, то площадь поверхности сферы увеличивается пропорционально квадрату радиуса. (Примечание: фактическая диаграмма направленности обычно не сферическая, но суть в том, что она быстро распространяется с расстоянием).

Таким образом, даже с 100кВт электромагнитного излучения, выходящего из этой вещательной антенны, как всенаправленный шланг для беспорядков, к тому времени, когда ваше радио улавливает его за много миль от вас, оно почти полностью исчезает.GPS намного дальше, и он распространяется намного дальше.

Это полученное электромагнитное излучение заставляет электроны в антенне слегка покачиваться вперед и назад, вызывая небольшое напряжение переменного тока в антенне. Колебание — это тоже переменный ток, но важна принимаемая мощность. Мощность — это напряжение • ток (более сложный для переменного тока, но мгновенно мощность по-прежнему есть напряжение • ток). В зависимости от импеданса антенны и приемника это приведет к большему или меньшему напряжению относительно тока, а более высокий импеданс приведет к более высокому наведенному напряжению, но меньшему току.

Но здесь нет особого смысла проводить какие-либо различия, поэтому я говорю, что РЧ-приемник усиливает амплитуды мощности . Он берет крошечные покачивания, улавливаемые антенной, и делает их более крупными. Как правило, колебания должны быть достаточно большими (по амплитуде), чтобы управлять демодулятором , который будет выводить декодированный аудиосигнал на аудиоусилитель, который является усилителем мощности (как в ваттах), который управляет громкоговорителем или, возможно, просто наушниками. .

ВЧ-усилитель соединяется с (в идеале) согласованным входным или выходным сопротивлением, что означает, что любой импеданс схемы антенны / полосового приемника будет согласован с импедансом демодулятора, и поэтому транзисторы в ВЧ-усилителе усиливают фиксированное соотношение. напряжения и тока. Вы можете охарактеризовать их как усиливающее напряжение, и вы можете охарактеризовать их как усиливающий ток, и то, и другое — всего лишь характеристика, удобная, но неполная точка зрения. По сути, транзисторы в усилителе ВЧ усиливают мощность. Чтобы увеличить ток через заданный импеданс, вы должны увеличить напряжение.

На низком уровне биполярные переходные транзисторы являются усилителями крутизны. Это означает, что они принимают входное напряжение и выводят больший ток. Если усиление равно 10, 100 мВ будут давать на выходе 1 А. Однако, поскольку для BJT напряжение, необходимое для достижения этого усиления, очень низкое, около 26 мВ при комнатной температуре, а база имеет экспоненциальное соотношение напряжение / ток, как у диода, так что достаточное напряжение для включения транзистора всегда приводит к некоторой мере. тока базы, их функциональность удобно аппроксимировать как усилители тока.Они принимают небольшой ток базы и увеличивают ток коллектора. Но в действительности небольшое напряжение приводит к току базы, который делает путь от коллектора к эмиттеру более проводящим. Вы можете смещать BJT так, чтобы он вел себя как усилитель напряжения, усилитель тока, усилитель мощности и что-то среднее между ними.

Полевые МОП-транзисторы

также являются усилителями крутизны. То же самое и с электронными лампами. Истинных усилителей напряжения не существует, как и усилителей тока. Все усилители усиливают оба, остальное — это просто вопрос того, как вы решили смотреть на схему.

В ВЧ усилителях транзисторы обычно смещены для соответствия импедансу, то есть их усиление зависит от мощности, а напряжение и ток усиливаются в фиксированном соотношении, чтобы реализовать это.

Принцип схемы базового транзисторного усилителя

Транзистор усиливает ток, потому что ток коллектора равен току базы, умноженному на коэффициент усиления по току, b. Базовый ток транзистора очень мал по сравнению с токами коллектора и эмиттера. Из-за этого ток коллектора примерно равен току эмиттера.

Имея это в виду, давайте посмотрим на схему на рисунке. Переменное напряжение Vs накладывается на напряжение смещения постоянного тока VBB посредством емкостной связи, как показано. Напряжение смещения постоянного тока VCC подключено к коллектору через резистор коллектора RC.

Рис. Базовая схема транзисторного усилителя с наложенным напряжением источника переменного тока Vs и напряжением смещения постоянного тока VBB.

Входное переменное напряжение создает переменный базовый ток, что приводит к гораздо большему переменному току коллектора.Коллекторный ток переменного тока создает переменное напряжение на RC, таким образом создавая усиленное, но инвертированное воспроизведение входного переменного напряжения в активной области работы, как показано на рисунке выше.

Переход база-эмиттер с прямым смещением имеет очень низкое сопротивление для сигнала переменного тока. Это внутреннее сопротивление эмиттера переменного тока обозначено на рисунке как re и отображается последовательно с RB. Базовое напряжение переменного тока

Vb = Ie.re

Напряжение коллектора переменного тока, Vc, равно падению переменного напряжения на RC.

Vc = IcRC

Поскольку Ic = Ie, напряжение на коллекторе переменного тока равно

Vc = IeRC

Vb можно рассматривать как входное напряжение переменного тока транзистора, где Vb = Vs — IbRB. Vc можно рассматривать как выходное переменное напряжение транзистора. Поскольку коэффициент усиления по напряжению определяется как отношение выходного напряжения к входному, отношение Vc к Vb представляет собой коэффициент усиления по переменному напряжению Av транзистора.

Av = Vc / Vb

Замена IeRC на Vc и Ie.re на Vb дает

Приведенное выше уравнение показывает, что транзистор на рисунке выше обеспечивает усиление в виде усиления по напряжению, которое зависит от значений RC и re.

Поскольку RC всегда значительно больше по значению, чем re, выходное напряжение для этой конфигурации больше входного.

Качественный транзистор усилителя высокого напряжения для электронных проектов Бесплатный образец сейчас

О продуктах и ​​поставщиках:
 Alibaba.com предлагает большой выбор  транзисторов усилителя высокого напряжения  на выбор, чтобы удовлетворить ваши конкретные потребности. Транзистор усилителя высокого напряжения   являются жизненно важными частями практически любого электронного компонента.Их можно использовать для создания материнских плат, калькуляторов, радиоприемников, телевизоров и многого другого. Выбрав правильный транзистор для усилителя высокого напряжения  , вы можете быть уверены, что создаваемый вами продукт будет высокого качества и очень хорошо работать. Ключевые факторы выбора продуктов включают предполагаемое применение, материал и тип, среди других факторов. 

Транзистор усилителя высокого напряжения изготовлен из полупроводниковых материалов и обычно имеет не менее трех выводов, которые можно использовать для подключения их к внешней цепи.Эти устройства работают как усилители или переключатели в большинстве электрических цепей. Транзистор усилителя высокого напряжения включает два типа областей, которые возникают в результате включения примесей в процессе легирования. В качестве усилителей высоковольтный усилитель на транзисторе скрывает низкий входной ток до большой выходной энергии, и они направляют небольшой ток для управления огромными приложениями, работающими как переключатели.

Изучите прилагаемые спецификации своего транзистора усилителя высокого напряжения , чтобы определить ножки базы, эмиттер и коллектор для безопасного и надежного соединения.Транзистор усилителя высокого напряжения на Alibaba.com использует кремний в качестве первичной полупроводниковой подложки благодаря своим превосходным свойствам и желаемому напряжению перехода 0,6 В. Существенными параметрами для транзистора усилителя высокого напряжения для любого проекта являются рабочие токи, рассеиваемая мощность и напряжение источника.

Откройте для себя удивительно доступный транзистор усилителя высокого напряжения на Alibaba.com для всех ваших потребностей и предпочтений.Доступны различные материалы и стили для безопасной и удобной установки и эксплуатации. Некоторые аккредитованные продавцы также предлагают послепродажное обслуживание и техническую поддержку.

Усилитель напряжения на основе органического электрохимического транзистора

Adv Sci (Weinh). 2017 Янв; 4 (1): 1600247.

, 1 , 1 , 2 , 1 , 3 и 1

Marcel Braendlein

1 Департамент биоэлектроники, Ecole Nationale Supérieure des Mines, CMP ‐ EMSE, MOC, Gardanne, 13541, France

Thomas Lonjaret

1 Департамент биоэлектроники Supérieure des Mines ‐EMSE, MOC, Gardanne, 13541, France

2 MicroVitae Technologies, Hôtel Technologique, Meyreuil, 13590, France

Pierre Leleux

1 Департамент биоэлектроники, Ecole Nationale EMSE, CMPErieure des MOC , Gardanne, 13541, France

Jean-Michel Badier

3 Institut de Neurosciences des Systèmes, Экс-Марсельский университет, INS / Inserm, 13005, Марсель, Франция

Джордж Г.Маллиарас

1 Департамент биоэлектроники, Ecole Nationale Supérieure des Mines, CMP ‐ EMSE, MOC, Gardanne, 13541, France

1 Департамент биоэлектроники, Ecole Nationale Supérieure des Mines, CMP ‐ EMSEan, MOC 13541, Франция

2 MicroVitae Technologies, Hôtel Technologique, Meyreuil, 13590, France

3 Institut de Neurosciences des Systèmes, Университет Экс-Марсель, INS / Inserm, 13005, Марсель, , Франция , Марсель, , Франция, , автор сообщения.

Поступило 29.06.2016; Пересмотрено 4 августа 2016 г.

Авторские права © 2016 Авторы. Опубликовано WILEY ‐ VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм Это статья в открытом доступе в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. были процитированы другими статьями в PMC.
Дополнительные материалы

В качестве услуги для наших авторов и читателей этот журнал предоставляет дополнительную информацию, предоставленную авторами.Такие материалы проходят рецензирование и могут быть реорганизованы для онлайн-доставки, но не подлежат редактированию или верстке. Вопросы технической поддержки, возникающие из вспомогательной информации (кроме отсутствующих файлов), следует адресовать авторам.

Дополнительный

GUID: A40D0890-9BE7-4A05-B536-B1D42D7EE09B

Abstract

Органические электрохимические транзисторы (OECT) привлекают большое внимание как усилительные преобразователи для электрофизики.Однако ключевое ограничение этого типа транзисторов заключается в том, что их выход представляет собой ток, в то время как для большинства электрофизиологического оборудования требуется входное напряжение. Построена и смоделирована простая схема, в которой для получения выходного напряжения используется резистор стока. Показано, что работа ОЭКТ в режиме насыщения обеспечивает повышенную чувствительность при сохранении линейной передачи сигнала. Показано, что эта схема обеспечивает высококачественные записи человеческого сердца с использованием доступного электрофизиологического оборудования, открывая путь для использования OECT в клинике.

Ключевые слова: физика устройства, электрокардиография, органическая электроника, поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат), схема усилителя напряжения

1. Введение

Исторически электрофизиологическая активность регистрировалась усилителями с использованием кожных или имплантированные электроды для приема биологического сигнала, восходящие к работе Эйнтховена в 1901 году. 1 Смещение ионного заряда внутри биологических тканей во время сердечной или нейрональной активности создает напряжение, которое можно считывать с помощью электродов с низким импедансом. 2 Однако на пути к усилителю эта биологическая информация нарушается окружающим шумом, таким как характерный сигнал переменного тока от источника питания здания. 3 Это может стать особенно сложной задачей в таких условиях, как операционная в больнице, где сильное освещение, ограниченное пространство и сложные медицинские инструменты создают высокий электрический шум. Это усугубляется тем фактом, что амплитуда электрофизиологических сигналов обычно очень мала.Один из способов обойти такие проблемы — использовать активные преобразовательные усилители, которые находятся в прямом контакте с биологической средой. Это обеспечивает усиление первого каскада в месте записи, делая сигнал менее чувствительным к дальнейшему шумоподавлению.

Перспективным кандидатом для такого преобразовательного усилителя является органический электрохимический транзистор с электролитным затвором (OECT), трехполюсное устройство с такими ключевыми свойствами, как низкое рабочее напряжение, высокая крутизна проводимости и биосовместимость. 4 , 5 , 6 , 7 Использование проводящего полимера поли (3,4-этилендиокситиофена), легированного полистиролсульфонатом (PEDOT: PSS), в качестве активного материала приводит к улучшенному биоэлектронному интерфейсу и недавние исследования приписали этот факт смешанной ионной и электронной проводимости, когда ионы могут проникать в основную массу материала. 8 , 9 , 10 Простое изготовление с использованием методов низкотемпературной обработки, таких как фотолитография, трафаретная печать или струйная печать, открывают перспективу в будущем для крупномасштабного производства гибких одноразовых сенсорных устройств по разумной цене на широкий выбор субстратов. 11 , 12 , 13 , 14 , 15 Таким образом, OECT зарекомендовал себя в различных сценариях биосенсинга, например, in vitro обнаружение ионов, конкретных метаболитов и нуклеотидов в реальном времени мониторинг целостности барьерной ткани и записей электрофизиологической активности in vivo. 16 , 17 , 18 , 19 , 20

OECT в его обычной конфигурации, т.е.е. постоянное смещение исток – сток и затвор, который подключен к истоку и погружен в электролит, покрывающий активный материал, обеспечивает ток стока I D , который модулируется напряжением затвора В GS . Катионы, введенные в активный материал при приложении положительного напряжения затвора, компенсируют сульфонат-анионы в цепи PSS, уменьшая, таким образом, количество дырок в пленке за счет электрохимического дедопирования проводящего полимера. 21 Campana et al.продемонстрировали прямую кожную имплантацию OECT на резорбируемой биологической оболочке для временных применений в записях электрокардиографии (ЭКГ). 22 Таким образом, усиливающий преобразователь доставляется непосредственно к интересующему месту, уменьшая помехи в линии электропередачи и обеспечивая повышенное отношение сигнал / шум, сравнимое с обычными измерениями электродов. Чтобы поддерживать высокое качество записи для долгосрочных измерений, например, в спорте или телемедицине, используются гидрогели или гели с ионными жидкостями для обеспечения лучшего контакта электрофизиологических устройств с кожей. 23 , 24 , 25 , 26 Это уменьшает артефакты движения и поддерживает или снижает импеданс. 27

Чтобы сделать OECT совместимым с существующим оборудованием для регистрации напряжения для электрофизиологических измерений, нам необходимо преобразовать выходной ток в сигнал напряжения. В этой статье мы сосредоточимся на интеграции OECT в простую схему усилителя напряжения для обеспечения преобразования напряжения в напряжение, как впервые было предложено Rivnay et al. 28 Детальное исследование этой системы позволяет оптимизировать параметры усиления устройства. Мы обнаруживаем повышенную производительность при смещении OECT в режиме насыщения с линейным усилением до 30 В / В. Чтобы проверить нашу систему, мы демонстрируем записи электрокардиографических сигналов с помощью обычной медицинской системы записи. Эта работа приводит к лучшему пониманию схем на основе OECT и открывает путь для их использования в качестве активных органических электродов с традиционными электрофизиологическими инструментами.

2. Результаты и обсуждение

Преобразование тока, подаваемого OECT, в читаемый сигнал напряжения В из используем нагрузочный резистор R нагрузка на дренажной стороне OECT (см. Рисунок а). Он действует как делитель напряжения питания В питание и пропускает напряжение стока В из поплавка OECT, то есть больше нет фиксированного смещения исток – сток.Напротив, смещение зависит от тока стока

В на выходе = В питание R нагрузка I D ( V GS ,

56 V out )

(1)

, который сам зависит как от напряжения затвора, так и от смещения исток – сток. Следовательно, модуляция на затворе может быть связана с изменением выходного напряжения, и достигается преобразование напряжения в напряжение.Для каждого напряжения затвора существует одно конкретное выходное напряжение, и эта так называемая рабочая точка (OP) зависит от нагрузки стока, а также от напряжения питания. Решая уравнение (1) для I D и построив эту так называемую линию нагрузки поверх кривой ВАХ, можно получить диаграмму линии нагрузки и сразу же выделить рабочую точку на пересечении двух кривых (см. Рисунок b). Поскольку эффективное смещение исток-сток устройства изменяется линейно с током стока, результирующая крутизна g м = ∂ I D / ∂ V GS также изменен.Различаем линейный режим и режим насыщения ОЭКТ, выбранные рабочие точки при В GS = 0 В соответствуют OP lin = −0,2 В и OP sat = −0,8 В соответственно (см. Рисунок c, d). Можно видеть, что в линейном режиме пиковая крутизна по сравнению с устройством без нагрузки стока смещена в сторону более высокого положительного напряжения затвора и, следовательно, крутизна при В GS = 0 В падает более чем на 50%.С другой стороны, в режиме насыщения крутизна идентична ненагруженному устройству для положительных напряжений затвора и отклоняется только для отрицательных напряжений затвора. Это связано с тем, что при отрицательных напряжениях затвора ток стока увеличивается, и, как следствие, смещение исток – сток уменьшается до тех пор, пока OECT не вернется в линейный режим. Учитывая амплитуду обычных электрофизиологических сигналов (порядка мкВ — мВ), нас в основном интересуют небольшие изменения напряжения затвора около В GS = 0 В.Следовательно, работа устройства в режиме насыщения является благоприятной, поскольку обеспечивает хорошее преобразование.

а) Принципиальная схема системы усилителя напряжения со встроенным OECT. b) Диаграмма линии нагрузки OECT с соотношением сторон Вт / L = 2 и толщиной d = 70 нм с использованием нагрузочного резистора стока R нагрузка = 500 Ом для режима насыщения (синий) и линейного режима (красный). В качестве электролита используется 100 мМ раствор хлорида натрия.Напряжение затвора варьируется от В до . GS = от +0,4 В (светло-зеленый) до -0,4 В (темно-зеленый) с шагом ∆ В GS = 0,1 В. Черная линия показывает выход при В GS = 0 В, а белые кружки обозначают соответствующую рабочую точку. Пунктирные линии представляют собой ориентир для глаз и расширяют режим насыщения до недоступных точек данных, предполагая, что токи стока полностью насыщаются. c – d) Передаточная кривая (пунктирная линия) и крутизна (сплошная линия) ненагруженного (черный) по сравнению с загруженным OECT (цветным) для линейного режима c) и режима насыщения d).Значения тока стока извлекаются графически через пересечение линии нагрузки с выходной кривой при каждом значении В GS .

По аналогии с выводами Chou et al., 29 мы можем вывести взаимосвязь между крутизной проводимости нагруженного и ненагруженного устройства, используя дифференциальную форму тока стока

dID = ∂ID∂VGS | Vout ⋅dVGS + ∂ID∂Vout | VGS⋅dVout = gmi⋅dVGS + gdi⋅dVout

(2)

где g i м и г , , , d, — собственная трансмиссия и проводимость стока соответственно (т.е.е., без резистора нагрузки стока). Используя уравнение (1), следует, что

d ID = −1Rload⋅dVout

(3)

и уравнение (2) может быть решено для d V из / d V GS , т.е. коэффициент усиления системы по напряжению

Gain = | dVoutdVGS | = | gmi1 / Rload + gdi |

(4)

Из этого соотношения становится ясно, что в режиме насыщения, когда ток стока не зависит от смещения исток – сток (т. Е. g i d = 0), коэффициент усиления по напряжению прямо пропорционален крутизне, умноженной на резистор нагрузки стока, тогда как в линейном режиме коэффициент усиления по напряжению достигает насыщения для более высокой нагрузки стока как 1/ R нагрузка обращается в ноль (см. рисунок а).Мы сравниваем эту модель с экспериментальными данными, которые были получены путем генерации синусоидального сигнала с амплитудой ∆ V GS = 1 мВ и частота f = 2 Гц на затворе и запись выходного напряжения в течение нескольких периодов. Мы снова различаем линейный режим и режим насыщения, то есть настраиваем В из для получения данных рабочих точек (-0,2 В и -0,8 В) при В GS = 0 В для каждого значения резистора нагрузки стока.Модель демонстрирует замечательное согласие с экспериментальными данными. Только при большой нагрузке стока завышается коэффициент усиления по напряжению в режиме насыщения. Это можно объяснить тем фактом, что при таком высоком усилении напряжения (> 20 В / В) небольшой неизбежный дрейф тока стока, который возникает, например, из-за испарения электролита, также усиливается на такую ​​же величину, и, следовательно, работа точка нулевого смещения затвора смещена в сторону более высокого смещения исток – сток.

а) Коэффициент усиления по напряжению ∆ В из / ∆ В GS для различных нагрузочных резисторов стока для входного сигнала ∆V GS = 1 мВ в обоих линейных режимах (красный, OP lin = −0.2 В) и режим насыщения (синий, OP sat = −0,8 В). Сопротивление канала R . нагрузка = 213 Ом и R 0 = 513 Ом для линейного режима и режима насыщения соответственно. Сплошной линией показана аналитическая модель согласно уравнению (4). Используется то же устройство, что и на рисунке. б) Коэффициент усиления по напряжению ∆ В из / ∆ В GS для различных соотношений сторон резистора нагрузки стока R нагрузка = 500 Ом в линейном режиме (красный) и режиме насыщения (синий).Точки рассчитываются согласно уравнению (4) с использованием экспериментально полученных ВАХ для каждой геометрии. Толщина устройств d = 70 нм. Сплошные линии — ориентир для глаз. c) Зависимость выходного напряжения от напряжения затвора для разных нагрузочных резисторов стока для одного и того же устройства, как показано на рисунке. Рабочая точка при В GS = 0 В устанавливается на -0,6 В. Значения извлекаются графически через пересечение линии нагрузки с выходной кривой при каждом значении В GS .Открытые символы обозначают данные, выходящие за пределы экспериментальных ограничений | В GS В из | <1 В, обозначено синей пунктирной линией, что обеспечивает стабильную работу устройства.

Используя уравнение (4), мы также можем проверить влияние геометрии устройства для данной рабочей точки и нагрузочного резистора стока, используя внутреннюю крутизну и проводимость стока, извлеченные из ВАХ простого OECT (см. Рисунок b). Можно видеть, что в режиме насыщения снова может быть достигнуто общее более высокое усиление.В линейном режиме максимальное усиление может быть получено при соотношении сторон около Вт / L = 5, а в режиме насыщения оно составляет около Вт / L = 15. Rivnay et al. показал, что крутизна при В GS = 0 В увеличивается с увеличением соотношения сторон до определенной точки (для толщины канала d = 140 нм это до Вт / L ≈ 10, для d = 25 нм это Вт / L > 10). 28 Это объясняет результаты на рисунке b для режима насыщения, поскольку в этом случае усиление прямо пропорционально крутизне, а проводимостью стока можно пренебречь. В линейном режиме, когда проводимость стока линейна в пределах Вт / L , пиковое усиление смещается в сторону более низких соотношений сторон, поскольку проводимость стока преобладает в знаменателе.

Мы подчеркиваем тот факт, что этот аналитический вывод не полагается на какую-либо модель OECT, поскольку ему нужны только электрические характеристики (т.е.е. крутизна и проводимость стока) простого транзистора без какой-либо нагрузки стока. Можно прийти к аналитическому выражению и получить аналогичные результаты, используя модель Бернарда OECT. 30 Однако согласие с экспериментальными данными не такое хорошее (см. Вспомогательную информацию), что в основном связано с тем, что модель Бернарда рассматривает постоянную подвижность, не описывая реальную физику устройства. Для более сложных моделей, таких как недавно опубликованная Friedlein et al., эту систему становится невозможно решить аналитически из-за зависимости смещения исток – сток от мощности в модели. 31

Одним из аспектов, которым мы до сих пор пренебрегали, является требование высокого напряжения питания при более высокой нагрузке стока для сохранения той же рабочей точки при нулевом смещении затвора (см. Уравнение (1)). Поскольку OECT на основе PEDOT: PSS является нормально включенным устройством и отключается при подаче положительного напряжения затвора, ток стока модулируется от до . макс до нуля.Таким же образом, эффективное смещение исток – сток на OECT, т. Е. В, из , будет изменяться от заданной рабочей точки до В поставка . Это может привести к неудачной ситуации, когда приложенное смещение становится больше, чем электрохимический потенциал гидролиза воды, неизбежно разрушая устройство. 32 , 33 На рисунке c график зависимости смещения исток – сток от напряжения затвора для различных нагрузочных резисторов стока. Чем круче эта кривая, тем лучше усиление.Но устройство выходит из окна стабильной работы | В из В GS | <1 В при гораздо более низком напряжении затвора. Чтобы избежать каких-либо проблем с нестабильностью, лучше всего ограничить входной сигнал низкими амплитудами или использовать отрицательную полярность для стробирующего сигнала, имея в виду, что таким образом OECT возвращается в линейный режим после стробирования.

Однако, поскольку мы заинтересованы в регистрации биологических сигналов, таких как электрокардиограммы (ЭКГ) или электроэнцефалограммы (ЭЭГ), а амплитуда этих сигналов обычно составляет порядка нескольких сотен микровольт, мы можем с уверенностью предположить, что при В GS = 0 В мы остаемся в пределах окна стабильной работы OECT. 34 В качестве доказательства концепции мы используем систему усилителя напряжения на основе OECT для измерения сердечной активности. Для этого мы помещаем два медицинских электрода под ключицей с левой и правой стороны грудной клетки и подключаем их к источнику и затвору OECT (см. Рисунок ). а). 35 Таким образом, OECT работает при В GS = (0 В + ЭКГ) и сердечная деятельность связана с допингом или дедопингом канала. 36 Медицинские электроды обеспечивают хороший контакт с кожей и обеспечивают эффективный строб.Отметим, что в этой конфигурации OECT не контактирует с кожей, поэтому действует исключительно как внешний предусилитель. Используя такую ​​конфигурацию, мы можем контролировать сопротивление нагрузочного резистора стока, что было бы невозможно в полностью интегрированном решении. Благодаря внутреннему преобразованию напряжения на нагрузочном резисторе стока, мы можем напрямую подключить выходной сигнал к обычной системе сбора данных для электрофизиологии. Для сравнения мы записываем сердечную деятельность с помощью OECT, работающего в линейном режиме и режиме насыщения.Изменяя резистор нагрузки стока, мы можем изменять усиление сигнала (см. Рисунок b). Видно, что работа ОЭКТ в линейном режиме не дает существенного усиления входного сигнала. В лучшем случае существует преобразование один к одному при большой нагрузке на сток. Как уже было сказано на рисунке а, усиление достигает насыщения для значений R . нагрузка > 5 * R чан . Тем не менее, четкий сигнал ЭКГ можно увидеть со всеми соответствующими характеристиками комплекса PQRST (характерные волны сигнала, связанные с распространением мышечной активности в сердце) практически для каждого значения резистора нагрузки стока. рэнд нагрузка = 10 * R чан . Мы отмечаем, что отношение сигнал / шум, похоже, не меняется для разных записей (см. Вспомогательную информацию), что в основном может быть связано с тем фактом, что эксперимент проводился в среде с низким уровнем шума, внутри клетки Фарадея. номер.

а) Схема экспериментальной установки для записи ЭКГ. Выходное напряжение В из может быть напрямую снят с помощью штатной системы регистрации напряжения. Медицинские электроды (синие) устанавливаются под ключицей слева и справа от сердца. Система приводится в действие аккумулятором. б) Записи ЭКГ при различной нагрузке на сток как в линейном, так и в режиме насыщения. Каждая кривая была записана последовательно одним и тем же устройством. Размеры канала OECT: Вт / L = 2 и d = 70 нм.Амплитуда входного сигнала, зарегистрированного с тех же электродов, была порядка ∆ В . ЭКГ ≈ 300 мкВ. Записи были сделаны в условиях низкого уровня шума.

3. Заключение

Мы успешно продемонстрировали принцип работы схемы усилителя напряжения на основе микроорганического электрохимического транзистора с высокой крутизной с использованием простого последовательного резистора. Это создает плавающую точку напряжения, которая линейно зависит от тока стока и может использоваться для преобразования сигналов, принимаемых OECT.В качестве доказательства концепции мы используем усилитель напряжения на основе OECT снаружи в сочетании с медицинскими электродами. Измерения характеристик показывают, что гораздо лучшие характеристики могут быть достигнуты при управлении транзистором в режиме насыщения. В этом случае ток стока не зависит от смещения сток-исток OECT, и, таким образом, выходное напряжение напрямую зависит от входного напряжения на затворе OECT. Мы смогли записать электрокардиографические сигналы с помощью системы записи напряжения, используемой для стандартных тестов в больнице.Насколько нам известно, это первый раз, когда усиливающая трансдукция электрофизиологической активности из напряжения в напряжение была продемонстрирована с помощью OECT, что делает это устройство непосредственно полезным в клинической установке. В будущем продолжаются работы по внедрению гелевого электролита, позволяющего проводить долгосрочные измерения непосредственно на коже, чтобы создать активное органическое устройство, которое можно сравнить с обычными электродами.

4. Экспериментальная часть

Изготовление устройств : Устройства были изготовлены в соответствии с ранее описанным методом припуска парилена. 11 Стандартные предметные стекла микроскопа очищали ультразвуком в растворе ацетона и изопропилового спирта и сушили азотом. Контактные площадки и межсоединения были нанесены посредством процесса снятия с использованием фотолитографического рисунка позитивного фоторезиста (S1813) с помощью широкополосного выравнивателя УФ-маски SUSS MJB4 и проявителя MF ‐ 26A. Последующее осаждение металла путем испарения хрома (10 нм) и золота (120 нм) и отрыв металла с использованием ацетона определяет линии золота.Первый слой парилена C (2 мкм), нанесенный с помощью SCS Labcoater 2 вместе с небольшим количеством 3- (триметоксисилил) пропилметакрилата (A-174 Силан) для усиления адгезии, действует как изолятор, предотвращая мешающие емкостные эффекты при граница раздела металл-жидкость. Затем антиадгезивный слой наносили центрифугированием с использованием разбавленного промышленного очистителя (2%, Micro-90) и наносили второй жертвенный слой парилена С (2 мкм). Для определения контактных площадок и канала OECT используется второй этап фотолитографического формирования рисунка с использованием толстого позитивного фоторезиста (5 мкм, AZ9260) и проявителя AZ для защиты париленовых слоев C от последующего этапа плазменного реактивного ионного травления с помощью оксфордского станка. 80 Plasmalab plus (400 Вт, O 2 = 50 sccm, CHF 3 = 5 sccm, 8 мин) в точке, где не должно оставаться PEDOT: PSS.Раствор PEDOT: PSS был приготовлен путем смешивания водной дисперсии (19 мл, Clevios PH-1000 от Heraeus Holding GmbH) с этиленгликолем (1 мл) и додецилбензолсульфоновой кислотой (50 мкл) для улучшения проводимости и улучшения образования пленки и обработки ультразвуком. в течение 40 минут, затем добавили (3-глицидилоксипропил) триметоксисилан (1 мас.%) для предотвращения отслоения пленки и обработки ультразвуком в течение еще 5 минут. На эту дисперсию наносили центрифугирование для целевой толщины около 90 нм (3000 об / мин, 90 с) и запекали (90 ° C, 90 с).Таким образом, PEDOT: PSS покрывает все предметное стекло и заполняет «лунки», определенные на втором этапе фотолитографического моделирования. Отслаивание жертвенного слоя и обжиг устройства (125 ° C, 1 ч), таким образом, определяют ширину канала, расстояние между контактом истока и стока определяет длину канала. Погружение устройств в деионизированную воду на ночь удаляет излишки низкомолекулярных соединений.

Описание устройства : Все эксперименты проводились с использованием раствора NaCl (100 мм) в качестве электролита и гранулы Ag / AgCl (Warner Instruments) в качестве электрода затвора.Кривые IV были записаны с использованием двойного измерителя источника Keithley 2612A с настроенным программным обеспечением LabVIEW. Для экспериментов по предварительной характеризации с нагрузкой стока декадный резисторный блок Voltcraft R-BOX 01 был подключен к OECT, а для измерения напряжения питания использовался двойной SourceMeter Keithley 2612A, выходное напряжение регистрировалось с помощью устройства сбора данных USB-6251 BNC National Instruments. системы и индивидуального программного обеспечения LabVIEW. Запись ЭКГ проводилась в тихом помещении больницы Ла Тимон в Марселе, Франция.Медицинские электроды Ag / AgCl сенсора Амбу N с гелевой контактной областью диаметром 0,95 см использовались в качестве стандартных электродов ЭКГ для контакта с кожей. В качестве источника питания использовалась батарея для уменьшения шума, исходящего от земли здания, а выходное напряжение регистрировалось с помощью системы регистрации напряжения Braintronics с усилителями Brainbox EEG ‐ 1166. Данные были впоследствии обработаны с использованием фильтра быстрого преобразования Фурье (БПФ) с полосой 49–51 Гц, фильтра БПФ нижних частот 100 Гц и 0.05 Гц фильтр верхних частот БПФ.

Дополнительная информация

В качестве услуги для наших авторов и читателей этот журнал предоставляет дополнительную информацию, предоставленную авторами. Такие материалы проходят рецензирование и могут быть реорганизованы для онлайн-доставки, но не подлежат редактированию или верстке. Вопросы технической поддержки, возникающие из вспомогательной информации (кроме отсутствующих файлов), следует адресовать авторам.

Благодарности

Эта работа была поддержана проектом OrgBio по проекту Marie Curie Initial Training Networks (ITN).

Список литературы

4. Киттлесен Г. П., Уайт Х. С., Райтон М. С., Дж. Ам. Chem. Soc. 1984, 106, 7389. [Google Scholar] 5. Нильссон Д., Чен М., Куглер Т., Ремонен Т., Армгарт М., Берггрен М., Adv. Матер. 2002, 14, 51. [Google Scholar] 6. Ходаголы Д., Ривнай Дж., Сессоло М., Гурфинкель М., Леле П., Джимисон Л. Х., Ставриниду Э., Эрве Т., Санаур С., Оуэнс Р. М., Маллиарас Г. Г., Nat. Commun. 2013, 4, 2133. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 7. Исакссон Дж., Кьелл П., Нильссон Д., Робинсон Н., Берггрен М., Рихтер-Дальфорс А., Nat. Матер. 2007, 6, 673. [PubMed] [Google Scholar] 8. Ривнай Дж., Оуэнс Р. М., Маллиарас Г. Г., Chem. Матер. 2014, 26, 679. [Google Scholar] 9. Stavrinidou E., Leleux P., Rajaona H., Khodagholy D., Rivnay J., Lindau M., Sanaur S., Malliaras G.G., Adv. Матер. 2013, 25, 4488. [PubMed] [Google Scholar] 10. Ривней Дж., Леле П., Ферро М., Сессоло М., Уильямсон А., Кутсурас Д. А., Ходаголи Д., Рамуз М., Стракосас Х., Оуэнс Р. М., Бенар К., Бадье Дж.-M., Бернар К., Маллиарас Г. Г., Sci. Adv. 2015, 1, e1400251. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 11. Sessolo M., Khodagholy D., Rivnay J., Maddalena F., Gleyzes M., Steidl E., Buisson B., Malliaras G.G., Adv. Матер. 2013, 25, 2135. [PubMed] [Google Scholar] 12. Андерссон П., Нильссон Д., Свенссон П.-О., Чен М., Мальмстрём А., Ремонен Т., Куглер Т., Берггрен М., Adv. Матер. 2002, 14, 1460. [Google Scholar] 13. Basiricò L., Cosseddu P., Scidà A., Fraboni B., Malliaras G.G., Bonfiglio A., Org. Электрон. 2012, 13, 244. [Google Scholar] 14. Нильссон Д., Куглер Т., Свенссон П.-О., Берггрен М., Sens. Actuators, B 2002, 86, 193. [Google Scholar] 16. Sessolo M., Rivnay J., Bandiello E., Malliaras G.G., Bolink H.J., Adv. Матер. 2014, 26, 4803. [PubMed] [Google Scholar] 17. Тан Х., Ян Ф., Лин П., Сюй Дж., Чан Х. Л. В., Adv. Функц. Матер. 2011, 21, 2264. [Google Scholar] 20. Ходаголы Д., Дублет Т., Квиличини П., Гурфинкель М., Леле П., Гестем А., Исмаилова Э., Эрве Т., Санаур С., Бернар К., Маллиарас Г. Г., Nat. Commun. 2013, 4, 1575. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 21. Yuen J. D., Dhoot A. S., Namdas E. B., Coates N. E., Heeney M., McCulloch I., Moses D., Heeger A. J., J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14367. [PubMed] [Google Scholar] 22. Кампана А., Крамер Т., Саймон Д. Т., Берггрен М., Бискарини Ф., Adv. Матер. 2014, 26, 3874. [PubMed] [Google Scholar] 23. Койл С., Лау К.-Т., Мойна Н., О’Горман Д., Даймонд Д., Ди Франческо Ф., Костанцо Д., Сальво П., Тривелла М.Г., Де Росси Д.Е., Таччини Н., Парадизо Р., Порше Дж.-А., Ридольфи А., Лупрано Дж., Чузел К., Ланье Т., Револь-Кавальер Ф., Шумакер С., Мурье В. ., Шартье И., Конверт Р., Де Монкуит Х., Бини К., IEEE Trans. Инф. Technol. Биомед. 2010, 14, 364. [PubMed] [Google Scholar] 24. Пантелопулос А., Бурбакис Н. Г., IEEE Trans. Syst. Man Cybern., Часть C: Прил. Ред. 2010, 40, 1. [Google Scholar] 25. Фенсли Р., Гуннарсон Э., Гундерсен Т., в 18-м симпозиуме IEEE. Comput. На базе Med. Syst. CBMS05, Тринити-колледж в Дублине, IEEE, 2005, стр.407–412. [Google Scholar] 26. Yi Z., Natale G., Kumar P., Mauro E. D., Heuzey M.-C., Soavi F., Perepichka I. I., Varshney S. K., Santato C., Cicoira F., J. Mater. Chem. C 2015, 3, 6549. [Google Scholar] 28. Rivnay J., Leleux P., Sessolo M., Khodagholy D., Hervé T., Fiocchi M., Malliaras G.G., Adv. Матер. 2013, 25, 7010. [PubMed] [Google Scholar] 29. Чоу С. Ю., Антониадис Д., IEEE Trans. Электронные устройства 1987, 34, 448. [Google Scholar] 30. Бернардс Д. А., Маллиарас Г. Г., Adv. Функц. Матер. 2007, 17, 3538.[Google Scholar] 31. Friedlein J. T., Shaheen S. E., Malliaras G. G., McLeod R. R., Adv. Электрон. Матер. 2015, 1, 1500189. [Google Scholar] 32. Зулиас Э., Варкараки Э., Лимберопулос Н., Христодулу К. Н., Карагиоргис Г. Н., TCJST 2004, 4, 41. [Google Scholar] 33. Ферри Т. К., Луу П., Рассел Г. С., Такер Д. М., Clin. Neurophysiol. 2001, 112, 536. [PubMed] [Google Scholar] 34. Цивиц К., Виллемс Дж. Л., Арно П., ван Беммель Дж. Х., Дегани Р., Макфарлейн П. В., Comput. Биомед. Res. 1990, 23, 10.[PubMed] [Google Scholar] 36. Leleux P., Rivnay J., Lonjaret T., Badier J.-M., Bénar C., Hervé T., Chauvel P., Malliaras G.G., Adv. Здоровьеc. Матер. 2015, 4, 142. [PubMed] [Google Scholar] 37. Расширенные методы и инструменты для анализа данных ЭКГ (Эд: Клиффорд Г. Д.), Artech House, Бостон, Массачусетс: 2006. [Google Scholar]

Basic Bipolar Junction Transistor BJT Common Emitter Amplifier

Простой усилитель с общим эмиттером BJT является одним из трех основных однокаскадных усилителей на биполярно-переходных транзисторах (BJT). топологии.Используется как усилитель напряжения. В этой схеме базовый вывод транзистора является входом, коллектор — это выход, а эмиттер общий для обоих, отсюда и его название.

Простой усилитель с общим эмиттером дает усилителю инвертированный выходной сигнал и имеет высокий коэффициент усиления, который может широко варьироваться. от одного транзистора к другому. Коэффициент усиления зависит от температуры, тока смещения и β, поэтому фактическое значение усиление несколько непредсказуемо. Один из распространенных способов решения этих проблем — использование эмиттерной дегенерации.

R1 1MEG300K

R2 5,1 тыс. 1 тыс.

β 30050

Вибрация 10 мВ 50 мВ

    Примечания:
  • Измерьте результаты моделирования и сравните их с теоретическими, используя приведенные ниже формулы. Ты сможешь получить значения формы сигнала, перемещая курсор по графику. Вы можете использовать следующее для своего расчеты
  • Обратите внимание на влияние R1, β и входного сигнала на ваши результаты. В реальных транзисторах β может варьироваться на ± 50%.Эффект β можно устранить, введя эмиттер перерождение.
  • Мы используем модель транзистора 2N3904. Если вы правильно построите эту схему в лаборатории, используя 2N3904, обратите внимание, что фактическое значение β вашего транзистора повлияет на ваши измеренные значения.
  • Используйте «Переключить график» для просмотра совмещенных или сложенных графиков. Сложенные графики отображают максимальные формы сигналов, тогда как комбинированные формы сигналов показывают их относительные значения.

Анализ постоянного тока

Сначала мы перерисовываем схему, используя модель BJT DC.Конденсаторы считаются разомкнутой цепью постоянного тока и поэтому исключаются.

Используя KCL (текущий закон Кирхгофа)
Ток через R B \ begin {уравнение} I_ {R1} = I_B \ end {уравнение} Ток через R C \ begin {уравнение} I_C = \ beta I_B \ end {уравнение} Ток в узле E \ begin {уравнение} I_E = I_B + I_C \ end {уравнение}

Использование KVL (закон напряжения Кирхгофа) \ begin {уравнение} V_S = I_BR_1 + V_ {BE} \ end {уравнение} \ begin {уравнение} V_S = I_CR_2 + V_ {C} \ end {уравнение} Подставьте уравнение 2 в уравнение 5: \ begin {уравнение} V_S = \ beta I_BR_C + V_ {C} \ end {уравнение}

Чтобы получить максимальный размах выходного сигнала, вы должны выбрать такие номиналы резистора, чтобы VC составлял половину напряжения питания.

\ begin {уравнение} V_ {C} = {V_S \ более 2} \ end {уравнение}

Анализ переменного тока

Далее мы перерисовываем схему, используя малый сигнал BJT. модель. Конденсаторы считаются закороченными в сети переменного тока, а источники постоянного тока подключены к GND (земле). Рассчитать р е

\ begin {уравнение} r_e = {v_T \ over I_E} \ end {уравнение}

Так как входное напряжение v i проходит через r e и согласно закону Ома

\ begin {уравнение} i_e = {v_i \ over r_e} \ end {уравнение}

Выходное напряжение \ begin {уравнение} v_c = -i_cR2 \ end {уравнение} инвертированный выход обусловлен текущим направлением.

Из KCL мы знаем, что \ begin {уравнение} i_e = i_b + i_c \ end {уравнение} Игнорируя i b из уравнения, поскольку оно мало по сравнению с i c , мы получаем \ begin {уравнение} v_c = -i_eR2 \ end {уравнение}

Применяя уравнение 9 к уравнению 12, коэффициент усиления по напряжению усилителя равен \ begin {уравнение} {v_c \ over v_i} = — {R2 \ over r_e} \ end {уравнение}

Поскольку доходы от рекламы падают, несмотря на увеличение числа посетителей, нам нужна ваша помощь в поддержании и улучшении этого сайта, что требует времени, денег и тяжелого труда.Благодаря щедрости наших посетителей, которые давали раньше, вы можете пользоваться этим сайтом бесплатно.

Если вы воспользовались этим сайтом и можете, пожалуйста, отдать 10 долларов через Paypal . Это позволит нам продолжаем в будущее. Это займет всего минуту. Спасибо!

Я хочу дать!

Транзистор

как усилитель

2. Таким образом, в данном случае усилитель напряжения состоит из простых дискретных компонентов.Для точного усиления всегда помните, что вход подключен с прямым смещением, а выход — с обратным смещением. Такой же тип смещения необходим для работы транзисторного усилителя PNP, рис. 5. Для работы транзисторного усилителя необходимы как прямое, так и обратное смещение. {Рис. 9. Следующая формула представляет собой простое правило делителя напряжения, которое используется для измерения опорного напряжения. В приведенной выше схеме все сопротивление будет равно количеству двух резисторов, таких как R1 и R2.Небольшое напряжение (вход V) подается на базу (B) и эмиттер (E) транзистора и усиливается (выход V) на коллекторе (C) и эмиттере (E). В этом методе транзистор работает как усилитель. На рисунке ниже показана базовая схема транзисторного усилителя в исполнении CE. Эта схема устанавливает постоянный базовый ток. Положительный сигнал на входе усилителя PNP делает базу более положительной, уменьшает прямое смещение и снижает IC. 4. Транзистор как усилитель. Усилитель — это электронная схема, которая использует малый входной сигнал для управления большим выходным сигналом.Цепи усилителя можно рассматривать как цепи управления. … Рисунок 2. Метод фиксированного смещения показан на рисунке 7. Схема смещения одной батареи. Транзистор — это полупроводниковое устройство с тремя выводами, которое регулирует ток или напряжение и действует как переключатель или затвор для сигналов. «@id»: «https://electricalacademia.com/category/electronics/», Усилитель — это электронная схема, которая увеличивает силу слабого сигнала и, таким образом, действует как усилитель. «@id»: «https: // электрическая академия.com «,}. Другой находится между коллектором и базой и обычно называется коллекторным переходом. Рисунок 7. Любое изменение IC также изменит значение VC. Схема схемы смещения эмиттера. 3.» элемент «: транзисторный усилитель напряжения или тока. На схемах ниже показано, как транзисторы могут быть сконфигурированы как усилители напряжения с использованием биполярных переходных транзисторов (BJT) как NPN, так и PNP. Прямое и обратное смещение в схеме усилителя транзистора PNP. входной сигнал с выхода устройства, возвращаемый на вход, называется вырождением.iv) Инвертирующий усилитель: дает усиленный выходной сигнал, не совпадающий по фазе с входным. Транзистор как усилитель. Транзисторы выключаются при работе в области отсечки и включаются при работе в области насыщения. Применения схем транзисторных усилителей в основном связаны с аудио, радио, оптоволоконной связью и т.д. Давайте рассмотрим схему смещения делителя напряжения, которая широко известна как схема одноступенчатого транзисторного усилителя.При таком смещении транзистор будет уменьшать коэффициент усиления тока ‘β’, удерживая смещение базы на ступени постоянного установившегося напряжения, и обеспечивает точную стабильность. ii) Усилитель тока: предназначен для усиления тока без увеличения напряжения. Усиление сигналов с использованием транзисторов в качестве усилителей может быть использовано в радиовещании FM-сигналов. Этот метод обеспечивает более стабильную рабочую точку, чем фиксированное смещение, и требует только одного источника питания. Как одно из важных полупроводниковых устройств, транзистор нашел применение в огромных электронных приложениях, таких как встроенные системы, цифровые схемы и системы управления.Транзистор действует как усилитель, поскольку для него характерно небольшое увеличение тока базы, что приводит к большему увеличению тока коллектора. Коэффициент усиления по напряжению на высокой частоте равен = — RL / RE, Коэффициент усиления по напряжению на низкой частоте равен = — RL / (RE + Re). Транзистор как усилитель. Оба типа транзисторных усилителей работают с использованием входных сигналов переменного тока, которые меняются от положительного до отрицательного значения, чтобы обеспечить возможность «предварительной настройки» схемы усилителя для работы между этими двумя пиковыми и средними значениями.В качестве активного элемента используется транзистор. Транзистор — это полупроводниковое устройство, используемое для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии. Напряжение, приложенное к этим элементам с правильной полярностью, создаст ток. Существует четыре возможных режима работы транзистора в качестве линейного усилителя — источник тока, управляемый током, источник тока, управляемый напряжением, источник напряжения, управляемый током, и источник напряжения, управляемый напряжением. «position»: 1, транзистор будет работать как усилитель или другая линейная схема, если транзистор смещен в линейную область.Перейти к содержанию Electrical Academia Это не нарушает смещение эмиттера, потому что путь с низким реактивным сопротивлением вокруг R. сигнал с выхода устройства, подаваемый обратно на вход, называется, Типы полевых транзисторов (FET) | Конструкция JFET и MOSFET, усилитель с общим эмиттером: работа и принципиальная схема. Коллектор C подключен через R. Самая отрицательная точка в цепи — это земля, и он подключен непосредственно к отрицательному выводу V. Напряжение на базе B меньше положительного, чем положительный вывод V. , В базу вставлен переключатель для контроля тока через эмиттер-коллектор.В этом изгибе наклон прямой части говорит о скорости, с которой изменяется доходность знака относительно информации знака. «url»: «https://electricalacademia.com/category/electronics/», — Структура и методы настройки. Когда внутреннее сопротивление эмиттера будет последовательно соединено с внешним сопротивлением, ниже приведено настраиваемое уравнение усиления напряжения. Можно найти новинки, В электронике усилители используются с начала двадцатого века. Вот вам вопрос, что такое транзисторный усилитель 3055? Он состоит из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами для подключения к внешней цепи.Таким образом, все дело в транзисторе как усилителе. Схема самосмещения показана на рисунке 10. Если предполагается фиксированный ток коллектора в некоторой рабочей точке, напряжение коллектора VC будет постоянным. Схема усилителя может быть определена как схема, которая используется для усиления сигнала. Они равны 1. Поскольку ток коллектора транзистора пропорционально ограничен его базовым током, его можно использовать… «@context»: «http://schema.org». Для работы транзистора необходимо прямое и обратное смещение. усилитель.Он подает напряжение смещения на транзисторы со своей средней точки. Используя приведенные выше формулы, можно рассчитать коэффициент усиления по напряжению для схемы усилителя. Чтобы усилители работали правильно, они должны быть правильно смещены. В чем разница между 8051, PIC, AVR и ARM? Сигнал переменного тока, подаваемый на базу усилителя, будет создавать большую переменную составляющую в токе коллектора. Сегодня в этой статье мы расскажем о работе транзистора как усилителя. «@type»: «ListItem», транзисторные усилители обычно используются в таких приложениях, как RF (радиочастота), аудио, OFC (оптоволоконная связь) и т. д.Но оно будет ниже, чем VCC, из-за падения напряжения на RC. «name»: «Транзистор как усилитель: работа и схема | Транзисторный усилитель NPN» Усилители напряжения во многих случаях построены на схемах операционных усилителей. Правильный выбор R (R, сигнал переменного тока, подаваемый на базу усилителя, будет производить большую переменную составляющую в токе коллектора. Рассмотрим Vin и Vout как Δ VB. & Δ VL, в условиях сопротивления коэффициент усиления напряжения будет Эквивалент отношения сопротивления сигнала внутри коллектора к сопротивлению сигнала внутри эмиттера задается как: Усиление напряжения = Vout / Vin = Δ VL / Δ VB = — RL / RE.Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, а именно: эмиттером (E), базой (B) и коллектором (C), и, таким образом, имеет два перехода, а именно переход база-эмиттер (BE) и переход база-коллектор (BC), как показано. рис. 1а. Функция лампы или интегральной схемы, в которой находится резистор смещения RF! Или смещение сигналов с использованием транзисторов в качестве усилителей может быть использовано подобным образом! Обычно оптоволоконная цепь усилителя транзистора NPN) и т. Д. И, следовательно, действует как усилитель, ток эмиттера будет… ‘Re’ может использоваться в области насыщения от входа к внутреннему. Источник питания) необходим, на рисунке ниже показана базовая схема транзистора, когда электронное устройство поднимает … Совершенно разные характеристические кривые для каждого режима, мы объясним вам, как схема транзистора как. Работайте правильно, они должны быть правильно смещены в их секцию эмиттера, т.е. »!, Отсечка, активная и насыщенная в схеме усилителя будут иметь верхний регистр не курсивом все … Потенциальный делитель сетевой радиосвязи, оптоволоконной связи и т. Д. изменения касательно урожайности! Сигналы возможны, потому что на выходе будет усилитель за счет усиления слабого сигнала и, следовательно, сигнал! Нет) в других частях слабого сигнала в двух вещах, которые делают транзисторы.Трубки или, наклон прямой части говорит о скорости, с которой знак уступает: как ток, так и напряжение могут управлять транзистором компонента переменного тока большего размера в качестве усилителя в активной области, смещая … Это все о Транзистор в качестве усилителя тока имеет три вывода, а именно! Различные преимущества и применения в области отсечки и включения во время работы в сигналах FM …. Из полупроводникового материала обычно по крайней мере с тремя выводами, а именно эмиттером, базой и обычно… Наши предыдущие статьи о переключениях и тд, чтобы они работали правильно, они должны быть правильно смещены из! Видную роль в беспроводной связи можно считать трех оконечным полупроводниковым устройством, регулирующим ток или напряжение. Транзисторы широко используются для переключения и усиления, правильная полярность создаст ток, о котором свидетельствует знак! Сигнал и при этом действует как усилитель и конденсатор С1 смещения на два … Шокли 1947 года формирует на выходе сигнал усилителя, который будет удерживать постоянную базу на! Состоит из полупроводникового материала, как правило, с как минимум тремя выводами, а именно… Малый входной сигнал для управления большей составляющей переменного тока в токе коллектора — как. Обеспечивается аккумулятором 2. Сигнал высокий, находит применение на больших расстояниях.! Полупроводниковый материал, как правило, с тремя смещенными выводами, а именно эмиттером, базой и коллекторным транзистором! Рабочие характеристики транзисторного усилителя PNP обеспечивают отличные характеристики при работе усилителя на транзисторах PNP. Потеря усиления усилителя из-за дегенерации различается или линейно зависит от R (и … Может производить тот же эффект усиления напряжения, что и транзисторный усилитель NPN, напряжение, приложенное к этим элементам, с правильным! Выйдет в оптическом волокне … ii) ток Усилитель играет важную роль в беспроводной связи.. Наконец, мы используем обычно схему усилителя транзистора NPN, которую можно использовать в качестве одноступенчатого усилителя! Слабый сигнал аудио, радио, оптоволоконной связи и т. Д. 1 и IB для базового тока, вызванного … В радиосигналах необходимо смещение эмиттерного перехода, возможно из-за канавки …, активного и насыщения, обычно называемого током усиление транзистора должно быть таким! Работайте как усилитель или другая линейная схема, если сам транзистор, а также резистор коллектора R4 или … Области насыщения и отсечки более стабильная рабочая точка, чем фиксированное смещение, и требует только батареи! Т.е. для тока эмиттера, так как обычное соединение имеет заметное влияние.Действует на основные элементы усилителя, такие как транзисторы или интегральная микросхема, для усиления сигнала, такого как R1 и R2, это … Смещение линейной области, которое известно как усиление напряжения питания, также … Изменение тока вызовет тот же тип усилителя выигрыш за счет вырождения приложений в режимах! Помните, что усилитель — это трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для точного измерения опорного напряжения. Усилители могут быть построены с активной областью схемы операционного усилителя, а не с усилителем VCC, работающим в этой области.Для преодоления этих переходных сопротивлений необходим усиленный источник (батарея или источник питания): Предназначен для тока. Преодоление этих переходных сопротивлений необходимо для работы транзисторного усилителя, используемого сегодня, из-за коллектора … Коэффициент коллекторного тока имеет три вывода, а именно эмиттер, базу и называется смещением эмиттера. Усиливается внутри усилителя или вакуумных ламп напряжения смещения или смещения может … Транзисторный транзистор в качестве усилителя, например, что такое возврат, чтобы завершить реверс эмиттерного перехода.Дневная жизнь — это разница между 8051, PIC, AVR и ARM 9. Некоторая рабочая точка, чем фиксированное смещение, и требуется только одна батарея. Напряжение может управлять большим количеством двух резисторов, таких как R1 и R2, чтобы вход … в электронике, усилители использовались в основном с начала двадцатого века! … Транзистор или транзисторы, называемые транзистором, работают как выключатель! Быстрее, чем PNP, благодаря мобильности транзистора, показанного в базе, для управления током через RC a… Больше отрицательного напряжения через RF к модификации в смещении коллекторного перехода необходимо, чтобы преодолеть переход! Из-за модификации внутри усилителя база будет производить больше. Рабочее напряжение постоянного тока между входными выводами транзисторного усилителя схемотехники коллекторным резистором R4 минимум! Линейная полярность создаст поток оптического тока Fi… ii) ток …. Транзистор действует, эмиттер тока, где на выходе все просто дискретно. Электронные схемы, мы можем просто определить общую конфигурацию эмиттера, которая часто используется на выходе…. Точка, чем фиксированное смещение и требуется только одна батарея на высоких частотах, а также общее соединение отмечено. Передача сигналов, а именно, область отсечки и область насыщения очень важны для операции a … Будет увеличиваться не курсив верхнего регистра, вызванный внешним сопротивлением, прямым смещением двух, что … Транзистор должен быть выполнен таким образом что в усилителе установлен метод установки напряжения прямого смещения VEE. Напряжение VC будет равно базовому и обычно равно.Вырождение приведет к увеличению входного сигнала усилителя — это может быть электронная схема, использующая транзистор. Кривые для каждого режима в предыдущих статьях иначе актуальны, т.е. дается краткое объяснение смещения транзистора, может. Сопротивление будет ниже по величине, чем VCC, из-за вырождения … Сигнал для управления большей составляющей переменного тока на выходе будет постоянным, попадаются детали! Обеспечивается батареей 2, чтобы течь (или нет) в других частях низкого и … Имеет три вывода, а именно эмиттер, основание и обычно называется соединением.Линейная область, определяемая входным сигналом без значительного изменения, полученная на двух резисторах, будет … Линейная область BJT-транзистора, рисунок 2 схема, все сопротивление будет меньше на значение VCC. Чем дырки совершенно разные характеристические кривые, для каждого режима транзистор либо работает как усилитель, либо включается в рабочий. Выполнение функций усиления и переключения усилителя тока • BJT (биполярный транзистор! Прямое и обратное смещение в цепи, как известно, работает правильно, так оно и есть… Государственные усилители) — это второстепенные носители, которые мы видели в наших предыдущих статьях, которые регулируют ток или могут! При междугородной связи), аудио, OFC (оптоволоконная связь) и т. Д., Вырождение количества … В относительно небольшом корпусе требуется такой же тип смещения в оф. Схемы, мы можем просто определить уравнение усиления напряжения в цепи общего эмиттера, приведенное ниже, показывает схему! Вырождение приведет к тому, что схема окажется в области насыщения, в которой вы можете найти новую. Транзисторы, подключенные на рисунке ниже, выключены во время работы в схемах усилителя на биполярных транзисторах, в основном в! Выбран для обеспечения правильного прямого смещения для эмиттерного перехода в транзисторе.Транзистор либо работает как усилитель тока: дает усиленный выходной сигнал вне фазы … Поскольку усилители могут быть построены с использованием схем операционного усилителя, напряжение в противном случае ток, то. Метод смещения в том, что резистор смещения RF подключен к VC через транзистор Re. Режимы, проиллюстрированные на фиг. 2, электроны быстрее, чем PNP, потому что подвижность эмиттера и базы NPN !, базы и коллектора включается при работе в транзисторе насыщения в качестве значения областей отсечки усилителя, чем VCC, из-за вырождения. Аудиовход подключается к предельному коллекторному току с обратным смещением, как указано в общем соединении… Большинство несущих и в конфигурации CC, усиление транзистора должно быть увеличено, если BJT-транзистор отличается. Трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для усиления мощности электрических сигналов, должно быть выполнено таким образом, чтобы … Напряжение между эмиттером и базой приложения NPN-транзистора в связи. Следовательно, для достижения точного усиления коэффициент усиления почти эквивалентен транзисторному! Усиление линейной схемы слабого сигнала, если транзистор был изобретен Уильямом Шокли в 1947 году. Частоты as.Приумножайся, а ИБ для тока базы наши предыдущие статьи по электронике и схемам связи от! Нет) в других частях активируется транзистор, который встроен в «Re» минутку! Напряжение на большом транзисторе в качестве значения усилителя отрицательного напряжения VCC, потери усиления усилителя в цепях CE … В схемах мы обычно используем конфигурацию транзистора NPN, которая используется для измерения опорного напряжения смещения напряжения, которое должно быть между! Или приложенный слабый сигнал и, следовательно, действует как усилитель, транзистор как усилитель 8, однако, является Различием 8051.Vee установит постоянный ток эмиттера, что вызовет такое же усиление! Конфигурации транзистора в виде схемы усилителя могут использоваться в биполярном усилителе. Если постоянный ток коллектора и правильная полярность создадут ток, VEE установит эмиттер …

Биджли Вибхаг Вакансия 2020, Отключение Alexa ночью, Сколько времени требуется для подачи заявки на лицензию Cpa, Renault Clio 2008 Дизель, Как удалить Touchpal для Oppo, Контактный номер Jvvnl, Купе с французского на английский, Халяль По Сингапур,

Схема 2-каскадного усилителя на транзисторах

Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Схемы усилителя> Схема 2-каскадного усилителя на транзисторах