Репетитор емисионог транзистора: принцип рада
Историја транзистора почиње средином 20. века, када су 1956. године три америчка физичара - Д. Бардин, У. Браттеин, В. Схоцклеи, добила Нобелову награду "За истраживање полупроводника и откривање ефекта транзистора".
Радио инжењеринг, који почиње да ради у свом пољу, понекад је тешко разумети електронска кола и сврху једне или друге компоненте. Да би се то постигло, постоје одређени развоји - већ су изумљени дијаграми ожичења за транзисторе и друге елементе са одређеним својствима из којих се могу направити различити уређаји. Једна од ових "цигли" у изградњи електронских кола је емитер-следбеник на транзистору.
Дијаграм ожичења транзистора
Постоје три типа биполарних транзистора - са заједничком базом (ОБ), заједничким емитером (ОЕ) и заједничким колектором (ОК).
Најчешћа веза (ОЕ), јер даје велики добитак у напону и струји. Једна од карактеристика ове везе је инверзија улазног напона на 180 0 . Недостатак везе је мали улаз (стотине охма) и велики излаз (десетине охма) отпора.
Када се примени улазни напон, транзистор се отвара и струја пролази кроз базу до емитера, а струја колектора се повећава. Струја емитера се збраја из основне струје и струје колектора: И Е = И Б + И К
У кругу колектора, на отпорнику , појављује се напон много већи од улазног сигнала, што доводи до повећања излазног напона и, сходно томе, јачине струје.
Укључивање транзистора према шеми (ОН) даје напонско појачање и омогућава рад са ширим фреквентним опсегом од шеме са (ОЕ), тако да се често користи на антенским појачалима. Ова шема омогућава да се у потпуности искористи способност транзистора да појачава високе фреквенције сигнала (фреквентне карактеристике). Што је већа фреквенција појачаног сигнала, то је нижи напон. Ова каскада има малу улазну и излазну импеданцију.
Укључивање транзистора са (ОК) даје струјну добит и често се користи као адаптер између напајања високог отпора и ниског импеданцијског оптерећења. Такође, ово укључивање се може користити за упаривање различитих каскадних кола, не мења поларитет улазног сигнала.
Општи концепти о репетитору
Репетитор емитера је сигнал боостер струја у којој се укључивање транзистора одвија према схеми (ОК). Добитак напона сигнала је практично једнак једном, напон емитера је једнак улазном сигналу, тако да се круг зове сљедбеник емитера. Принцип рада уређаја ће бити објашњен у наставку.
Упркос чињеници да емитер сљедбеник има омјер пријеноса напона од једног, може се класифицирати као појачало, будући да даје добитак струје, а тиме и снаге: И Е = (β +1) к И Б , гдје АНД Е - струја емитера, и Б - базна струја.
Са малим отпором напајање колектор транзистора је спојен на заједничку сабирницу, а отпорник са којег се уклања излазни напон је спојен на емитерски круг. Повезивање улаза и излаза на вањске кругове помоћу кондензатора Ц 1 и Ц 2 . Уз мали фактор повећања напона, фактор повећања струје достиже свој максимум у режиму кратког споја терминала на излазу.
Принцип рада
Оптерећење каскадног кола репетитора је отпорник на емитеру Р. Улазни сигнал се доводи кроз први кондензатор Ц 1 , а уклањање излазног сигнала одвија се кроз други кондензатор Ц2.
Одашиљач емитера има врло мали улаз и велику излазну импеданцију. Са наизменична струја, када пола таласа позитивног наизменичног напона пролази кроз транзистор типа пнп, он се јаче отвара и долази до повећања струје, са негативним полувалом - и обрнуто. Као резултат, излазни АЦ напон има исту фазу са улазом и представља повратни напон. Излазни напон је усмјерен према улазу и спојен је у серију, тако да сљедбеник емитера користи конзистентну негативну повратну спрегу. Излазни напон је мањи од улазног напона за малу количину (напон базног емитера је око 0,6 В).
Како направити схему прорачуна
Почетни подаци за израчунавање емитерског сљедбеника су струја колектора (И К ) и напон напајања (В И):
- Напон емитера (У Е ) мора одговарати: И Е = 0,5 к У ВХ (за обезбеђивање максималног опсега за излазни напон).
- Сада је потребно направити израчун отпора отпорника на емитеру: Р Е = У Е / И К.
- Израчунава се отпор отпорника раздјелника: П 1 -П 2 (одабиремо отпорност тако да је струја на раздјелнику око 10 пута мања од струје на бази): А Д = 0,1 к И К / β, гдје је β транзистор. Ресистанце Р 1 + Р 2 = У ВХ / И Д.
- Израчунавамо напон базе у односу на тло: У Б = У Е + 0,7.
Дистинцтиве феатурес
Емитер репетитор има занимљиву особину - струја колектора зависи само од отпора оптерећења и улазног напона, а параметри транзистора не играју значајну улогу. Сматра се да такве шеме имају 100% повратни напон. Не можете се плашити да запалите транзистор, напајајући базу без ограничавајућег отпорника.
Рад емитера се заснива на високом улазном импедансу, што вам омогућава да повежете извор сигнала са великом комплексном импедансом (на пример, пријемник на радију). Повер амплифиер
Веома често се емитерски репетитор користи као појачало снаге у излазним фазама појачала. Главни задатак таквих чворова је преношење одређене снаге на терет. Најважнији параметар који се поставља у прорачунима снаге појачавача је појачање снаге , изобличење преноса сигнала и ефикасност (његово повећање је потребно због потрошње већине снаге напајања из излазног појачала) . Повећање напона није главни параметар и обично се приближава јединству.
Постоји неколико начина за рад на таквој фази појачала, у зависности од локације радне тачке на графу карактеристика и, сходно томе, различите ефикасности и карактеристика излазног сигнала.
Начини рада
У разматраним случајевима рада сљедбеника емитера, чвор колектора ће се вратити помакнут и радни начин ће овисити о емитерском споју:
- У првом случају, помак одашиљачког споја се дешава на такав начин да транзистор стабилно не прелази у режим засићења, а репетитор ради на директном делу графикона карактеристика преноса (напони И К и И Е су исти). Максимални излазни напон је мањи од улазног напона. Ефикасност је једнака односу снаге која се доводи на оптерећење на напајање из напајања, и достиже максимум (25%) на највећој амплитуди излазног напона. Да би се избегла неусклађеност излазног и улазног сигнала, амплитуда излазног напона се мора смањити, што резултира смањењем ефикасности. Ниска ефикасност у овом режиму рада репетитора је због независности струје која пролази кроз транзистор, од напона напајања и снаге која се троши из извора енергије је константна вредност. У одсуству улазног сигнала, снага коју расипа транзистор је највећа. Према томе, у овом режиму, емитер-следбеник се не користи као појачало снаге, већ као предајник благо изобличеног сигнала.
- Још један начин рада фазе појачала, у којој померање емитерског споја доводи радну тачку транзистора до границе региона закључавања. Ако прихватимо напон емитера (У Е = 0), а улазни сигнал није примљен, емитерски спој је обрнут, а транзистор је у затвореном стању. Као резултат тога, смањена је потрошња енергије. Приликом преласка са извора напона позитивног полуваља, транзистор се откључава (отвара се емитер), а негативни га блокира (нема излазног сигнала). Други случај фазе појачала рјешава проблем повећањем ефикасности појачала, јер нема струје на транзистору ако нема напона напајања. Но, ту је и недостатак - јака дисторзија излазног сигнала.
Пусх-пулл круг
Пусх-пулл емитер-следбеник омогућава појачавање струје у позитивном и негативном опсегу. Да бисте добили биполарни излазни сигнал, можете користити комплементарног сљедбеника емитера. У принципу, пусх-пулл склоп је два репетитора, од којих сваки појачава сигнал у позитивном или негативном полувалу. Круг се састоји од два типа биполарних транзистора (са пнп и пнп - транзицијама).
Принцип функционисања комплементарне шеме
Када је улазна снага одсутна, оба транзистора су искључена, због недостатка напона на споју емитера. Проласком полувалова позитивног поларитета јавља се отвор нпн транзистора, слично томе, пролаз негативног полувалова узрокује отварање пнп-транзистора.
Моћни емитер-следбеник има израчунавање ефикасности (К = Пи / 4 к И ОУТ / У К ), где је У о амплитуда излазног сигнала; К - напон на споју колектора.
Из формуле се може видети да се К повећава са повећањем амплитуде О О и да постаје максимум, са У О = А К (К = Пи / 4 = 0.785).
Ово показује да емитер-следбеник на комплементарној схеми има значајно већу ефикасност од конвенционалног репетитора.
Својство ове шеме је велика (пролазна) нелинеарна дисторзија. Они се манифестују у већем обиму од мањег улазног напона (В Б ).
Израчунавање пусх-пулл појачала
Будући да нам је потребан сљедбеник емитера за добијање снаге, извор података за израчунавање емитерског сљедбеника ће бити: отпор оптерећења (РН), снага оптерећења ( РН ). Да би се смањила неусклађеност излазног и улазног сигнала, напон напајања би требао бити већи за 5 В од амплитуде излазног напона.
Формуле за израчунавање степена појачала:
- Излазни напон: О ОУТ = квадратни корен (2П Н П Н ).
- Напон напајања: ВКС = В Е + 5.
- Излазна струја: и Е = У Е / Р Н.
- Снага преузета из извора напајања: П + + П - = 2 / Пи × У Е / П Н × У К.
- Максимална дисипација снаге на сваком од транзистора: П 1 = П 2 = У К 2 / Пи 2 Р Н.
Редуцед Оутпут Волтаге Дистортион
Пусх-пулл емитер-следбеник, чији је принцип рада описан горе, може се додатно побољшати смањењем транзијентног изобличења излазног сигнала у његовом кругу.
Да би се смањила дисторзија напона на излазу каскаде може се применити на основу напона транзистора, пристрасност излазне карактеристике.
Диоде или транзистори се користе за преднапон, који доводе сигнал до база радних транзистора репетитора.
Диоде Цирцуит
При емитерским прелазима транзистора Т 1 и Т 2 појављује се помак због диода Д1 и Д2 које су повезане између база транзистора. Када је улазни напон нула, транзистори су активни. Када је поларитет напона позитиван, транзистор Т2 је закључан и са негативним поларитетом напона, транзистор Т 1 је закључан. Када је улазни сигнал нула, један од транзистора је активан, тако да диодни круг даје излазну карактеристику која је врло близу линеарном. Уместо диода могу се користити транзистори са спојеним спојеним колектором.
Појачало снаге са додатним емитерима
Друга шема која смањује изобличење излазног сигнала, чији улаз укључује два транзистора.
У овом кругу, два репетитора на транзистору су постављена на улаз, који стварају напонско одступање за емисионе пријелазе два излазна транзистора. Значајна предност ове инклузије ће бити повећање отпора на улазу каскаде. Струје емитера улазних и базних струја излазних транзистора, постављају прва два отпорника . Друга два отпорника су укључена у повратни круг за излазне транзисторе.
Ова опција за спајање је једно појачало.
Композитни транзистори
Сада се транзистори производе као засебна каскада од два транзистора у једном пакету (Дарлингтон круг). Користе се у чиповима у појачалима на дискретним компонентама. Замена конвенционалног транзистора са интегралним повећава улаз и смањује излазну импедансу кола.