Υπουργείο Παιδείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας
Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο Ουραλίων
Τμήμα Αυτοματισμού και Ελέγχου στα Τεχνικά Συστήματα
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΡΟΕΝΙΣΧΥΤΗ
ΣΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ KT3107I
Μαθήματα για
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ
Φοιτητικό γρ. R-291a A.S. Klykov
Δάσκαλος
Αναπληρωτής Καθηγητής, Ph.D. V. I. Pautov
Αικατερινούπολη 2000
1. Προκαταρκτικά δεδομένα για τον υπολογισμό του ενισχυτή 3
2. Επιλογή τρανζίστορ4
3. Υπολογισμός της λειτουργίας τρανζίστορ για συνεχές ρεύμα 4
4. Επιλογή τάσης τροφοδοσίας 5
5. Υπολογισμός των στοιχείων που παρέχουν τον τρόπο λειτουργίας tr-ra5
6. Υπολογισμός χωρητικοτήτων C f, C 1, C 2, C e 7
7. Αποτελέσματα υπολογισμού8
8. Απόκριση συχνότητας και απόκριση φάσης του ενισχυτή 9
9. Παραπομπές 10
1. Προκαταρκτικά δεδομένα για τον υπολογισμό του ενισχυτή
U H = 0,2 ΣΤΟ
R Н = 0,3 kOhm
RC = 0,5 kOhm
t max = 70 0 ντο
φά n = 50 Hz
φά c = 25 Hz
 |
2. Επιλογή τρανζίστορ.
Για το επιλεγμένο τρανζίστορ, ο παράγοντας ποιότητας D t:
όπου r¢ b είναι η αντίσταση όγκου της βάσης, ίση με 150 ΩμΧωρητικότητα σύνδεσης C προς - συλλέκτη
Σύμφωνα με τα υπολογισμένα δεδομένα και από τις συνθήκες: P k max > P k, B min ³ B απαραίτητο, ¦ σε ³¦ in, πρέπει να επιλέξουμε ένα τρανζίστορ KT3107I
3. Υπολογισμός της λειτουργίας τρανζίστορ για συνεχές ρεύμα.
Το ρεύμα συλλέκτη Ι προς καθορίζεται από τον τύπο:
όπου R in \u003d V * r e \u003d 1k9 - αντίσταση εισόδου του καταρράκτη E c - πηγή σήματος
Η τάση στον συλλέκτη-εκπομπό U ke: Σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ = 1,5 ΣΤΟ
I 0 k \u003d 1,82 ΣΤΟ
4. Επιλογή τάσης τροφοδοσίας.
Βρείτε το R e με τον τύπο:
όπου S είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας
R b \u003d (5¸10) R σε \u003d 5 * 1900 \u003d 9500 Ωμ- συνολική αντίσταση βάσης
Εύρεση U b:
Ας ορίσουμε το R f:
Σύμφωνα με το GOST, επιλέγουμε:
R 1 \u003d 6k0 R 2 \u003d 16k0 R e \u003d 3k2 R f \u003d k45
Ας ελέγξουμε την εκπλήρωση της ανισότητας:
I 0 έως * R e + U 0 ke + I 0 έως * R έως + (I 0 έως + I ρε) * R f ³ E k
5,824 + 1,5 + 2,5 + 1,179 ³ 5
11 ³ 5 - η ανισότητα ικανοποιείται
Ορισμός για τον επαναλήπτη R e2:
U B2 \u003d U K1 \u003d I 0 e * R e + U 0 Ke \u003d 1,82 mA * 3.2kOhm + 1.5ΣΤΟ = 7.32 ΣΤΟ
U Be2 \u003d r¢ b * I 0 e \u003d 150 * 1,82 mA = 0.27 ΣΤΟ
Βρείτε το R in2 και το R out2:
Κέρδος του πρώτου σταδίου:
6. Υπολογισμός χωρητικοτήτων C f, C 1, C 2, C e.
όπου К SG = 40 – συντελεστής εξομάλυνσης
f P = 100 Hz– συχνότητα κυματισμού κύριας τροφοδοσίας
| 8. Χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας και φάσης-συχνότητας. | ||||||||||||||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 100 | 160 | 320 | 640 | 1280 | 2560 | 5120 | 10240 | 20480 | 40960 | 81920 | 163840 |
| 1 | 1.30103 | 1.47712125 | 1.60205999 | 1.77815125 | 2 | 2.20411998 | 2.50514998 | 2.80617997 | 3.10720997 | 3.40823997 | 3.70926996 | 4.01029996 | 4.31132995 | 4.61235995 | 4.91338994 | 5.21441994 |
| 62.8 | 125.6 | 188.4 | 251.2 | 376.8 | 628 | 1004.8 | 2009.6 | 4019.2 | 8038.4 | 16076.8 | 32153.6 | 64307.2 | 128614.4 | 257228.8 | 514457.6 | 1028915.2 |
| 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.2 | 2 | 3.2 | 6.4 | 12.8 | 25.6 | 51.2 | 102.4 | 204.8 | 409.6 | 819.2 | 1638.4 | 3276.8 |
| 5 | 2.5 | 1.66666667 | 1.25 | 0.83333333 | 0.5 | 0.3125 | 0.15625 | 0.078125 | 0.0390625 | 0.01953125 | 0.00976563 | 0.00488281 | 0.00244141 | 0.0012207 | 0.00061035 | 0.00030518 |
| 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.4 | 4 | 6.4 | 12.8 | 25.6 | 51.2 | 102.4 | 204.8 | 409.6 | 819.2 | 1638.4 | 3276.8 | 6553.6 |
| 4.6 | 1.7 | 0.46666667 | -0.35 | -1.56666667 | -3.5 | -6.0875 | -12.64375 | -25.521875 | -51.1609375 | -102.380469 | -204.790234 | -409.595117 | -819.197559 | -1638.39878 | -3276.79939 | -6553.59969 |
| 25 | 6.25 | 2.77777778 | 1.5625 | 0.69444444 | 0.25 | 0.09765625 | 0.02441406 | 0.00610352 | 0.00152588 | 0.00038147 | 9.5367E-05 | 2.3842E-05 | 5,9605E-06 | 1.4901E-06 | 3,7253E-07 | 9.3132E-08 |
| 0.16 | 0.64 | 1.44 | 2.56 | 5.76 | 16 | 40.96 | 163.84 | 655.36 | 2621.44 | 10485.76 | 41943.04 | 167772.16 | 671088.64 | 2684354.56 | 10737418.2 | 42949673 |
| 0.21242964 | 0.50702013 | 0.90618314 | 0.94385836 | 0.53803545 | 0.27472113 | 0.16209849 | 0.07884425 | 0.03915203 | 0.01954243 | 0.00976702 | 0.00488299 | 0.00244143 | 0.00122071 | 0.00061035 | 0.00030518 | 0.00015259 |
| 1.35673564 | 1.03907226 | 0.43662716 | -0.33667482 | -1.00269159 | -1.29249667 | -1.40797942 | -1.49187016 | -1.53163429 | -1.55125265 | -1.56102915 | -1.56591332 | -1.5683549 | -1.56957562 | -1.57018597 | -1.57049115 | -1.57064374 |
Φιλοξενείται στο http://www.site
Φιλοξενείται στο http://www.site
Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Δημοκρατίας του Καζακστάν
ΑΝΑΤΟΛΙΚΟ ΚΑΖΑΚΣΤΑΝ ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ τους. D. Serikbayeva
Τμήμα Μηχανικών Οργάνων και Αυτοματισμού Τεχνολογικών Διαδικασιών
ΕΠΕΞΗΓΗΜΑΤΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ
στο έργο του μαθήματος
στον κλάδο "Ηλεκτρονικά"
Θέμα: "Υπολογισμός ενισχυτών τρανζίστορ"
Ολοκληρώθηκε το:
μαθητής της ομάδας 12-RT-1
Musin D.K.
τετραγωνισμένος
Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Π.Α.Τ
Kornev V.A.
Ust-Kamenogorsk 2013
Εισαγωγή
1 Αναλυτική ανασκόπηση
1.1 Ταξινόμηση ενισχυτών
1.2 Γενικές αρχέςΣχεδιασμός ενισχυτή διπολικού τρανζίστορ
1.5 Ανατροφοδότηση
2 Υπολογισμός ενισχυτής τρανζίστορ
2.1 Αξιολόγηση οριακών παραμέτρων και επιλογή τρανζίστορ
2.2 Υπολογισμός του πρώτου καταρράκτη
2.2.1 Υπολογισμός DC
2.2.2 Δυναμικός υπολογισμός ενισχυτή διπολικού τρανζίστορ
2.3 Υπολογισμός του δεύτερου καταρράκτη
2.3.2 Δυναμικός υπολογισμός
2.4 Υπολογισμός πυκνωτών ζεύξης και χωρητικότητας του πυκνωτή διακλάδωσης στο κύκλωμα εκπομπού
συμπέρασμα
Βιβλιογραφία
Παράρτημα Α
Παράρτημα Β
Παράρτημα Β
Παράρτημα Δ
Παράρτημα Δ
Παράρτημα Ε
Παράρτημα Ζ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Μία από τις κύριες λειτουργίες που εφαρμόζουν οι αναλογικές συσκευές είναι η ενίσχυση. Τα τρανζίστορ είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα ενεργά στοιχεία.
Επί του παρόντος, γνώση των αρχών χρήσης ηλεκτρονικές συσκευέςγια την ενίσχυση, τη δημιουργία, τη μετατροπή ηλεκτρικών σημάτων και τον έλεγχο των μεθόδων ανάλυσης και υπολογισμού των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων έχει ιδιαίτερη σημασία με την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής.
Μια ποικιλία συσκευών ενίσχυσης χρησιμοποιούνται ευρέως στην τεχνολογία. χαρακτηριστικό στοιχείοΟι σύγχρονοι ηλεκτρονικοί ενισχυτές είναι μια εξαιρετική ποικιλία σχημάτων, σύμφωνα με τα οποία μπορούν να κατασκευαστούν.
Οι ηλεκτρονικοί ενισχυτές είναι μια από τις πιο σημαντικές και ευρέως χρησιμοποιούμενες συσκευές σε συστήματα για τη μετάδοση και την επεξεργασία διαφόρων πληροφοριών που αντιπροσωπεύονται από ηλεκτρικά σήματα. Η υψηλή ευαισθησία, η ταχύτητα, το συμπαγές μέγεθος, η οικονομική αποδοτικότητα των ηλεκτρονικών ενισχυτών έχουν οδηγήσει στην ευρεία χρήση τους στην τεχνολογία μετρήσεων, στις ηλεκτρικές και ραδιοεπικοινωνίες, στον αυτοματισμό, στην τεχνολογία υπολογιστών κ.λπ.
Ανάλογα με το ποια παράμετρος του σήματος εισόδου απαιτείται να αυξηθεί χρησιμοποιώντας μια βαθμίδα ενίσχυσης, υπάρχουν στάδια ενίσχυσης τάσης, ρεύματος και ισχύος.
Οι ενισχυτές ισχύος, που μερικές φορές ονομάζονται ενισχυτές ισχύος, έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν την ισχύ ηχητικά σήματασε τέτοιο επίπεδο που θα μπορούσαν να διεγείρουν ηλεκτροακουστικούς μετατροπείς, ακουστικά και άλλα. Η αρχή της λειτουργίας των ενισχυτών ισχύος είναι ότι μετατρέπει την ισχύ που τους παρέχεται από μια πηγή ισχύος από συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα και η κυματομορφή στην έξοδο του ενισχυτή επαναλαμβάνει πλήρως το σήμα στην είσοδο. Οι ενισχυτές ισχύος πρέπει να έχουν χαμηλή παραμόρφωση. Η ποιότητα του ήχου οποιουδήποτε συγκροτήματος αναπαραγωγής ήχου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις παραμέτρους του ενισχυτή ισχύος ηχητική συχνότητα. Μέχρι σήμερα, έχουν δημοσιευθεί πολλές παραλλαγές ενός ενισχυτή ισχύος συχνότητας ήχου τρανζίστορ, που μερικές φορές διακρίνονται από δείκτες πολύ υψηλής ποιότητας, ωστόσο, η αναζήτηση νέων λύσεων κυκλωμάτων που καθιστούν δυνατό να φέρουν τον ήχο των συσκευών ηχοαγωγών ακόμα πιο κοντά στο φυσικό το ένα συνεχίζει.
Βασικός στόχος της εργασίας είναι η απόκτηση των απαραίτητων δεξιοτήτων για τον πρακτικό υπολογισμό των ενισχυτών τρανζίστορ, η κοινωνικοποίηση των επίκτητων θεωρητικών δεξιοτήτων
1. ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ
1.1 Ταξινόμηση ενισχυτών
Το UU είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για να αυξάνει (ενισχύει) την ισχύ του σήματος εισόδου. Η ενίσχυση πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενεργών στοιχείων λόγω της κατανάλωσης ενέργειας από την πηγή ισχύος. Στη CU, το σήμα εισόδου ελέγχει μόνο τη μεταφορά ενέργειας από την πηγή ισχύος στο φορτίο.
Ανάλογα με το σκοπό, οι ενισχυτές χωρίζονται σε:
Ενισχυτές DC (JE),
ενισχυτές χαμηλής συχνότητας (ULF),
ενισχυτές υψηλής συχνότητας (UHF),
επιλεκτικοί ενισχυτές,
ευρυζωνική σύνδεση (ενισχυτές βίντεο),
ώθηση,
χειρουργεία κ.λπ.
Οι λειτουργικοί ενισχυτές ανήκουν στην κατηγορία των πολυλειτουργικών ή καθολικών, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση σχεδόν οποιουδήποτε τύπου ενίσχυσης ενός ηλεκτρικού σήματος.
Επί του παρόντος, το κύριο στοιχείο μιας ηλεκτρονικής συσκευής ενίσχυσης είναι ένα τρανζίστορ.
Γενικές αρχές σχεδιασμού για διπολικούς ενισχυτές τρανζίστορ
Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία μια αλλαγή στο ηλεκτρικό σήμα εισόδου οδηγεί σε αλλαγή στην αντίσταση του κυκλώματος εξόδου του τρανζίστορ. Αυτή η ιδιότητα του τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες μετατροπές ηλεκτρικών σημάτων (ενίσχυση, παραγωγή, μετατροπείς σχήματος κ.λπ.) σε ηλεκτρονικούς σταθεροποιητές, διακόπτες κ.λπ. Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία τρανζίστορ που διαφέρουν ως προς την αρχή λειτουργίας, τον σκοπό, την ισχύ, τις ιδιότητες συχνότητας και άλλα χαρακτηριστικά.
Αυτό το πρόγραμμα μαθημάτων χρησιμοποιεί ένα διπολικό τρανζίστορ τύπου n-p-p, και έχοντας δύο μεταβάσεις pn. Το Σχήμα 1α δείχνει τον συμβατικό χαρακτηρισμό γραφικών και γραμμάτων τέτοιων τρανζίστορ ηλεκτρικά διαγράμματα. Το σχήμα 1β δείχνει το διάγραμμα σύνδεσης εξωτερικά στοιχεία, ενισχυμένη γεννήτρια τάσης εισόδου (UВХ) και παροχή ρεύματος (+ Un) στους ακροδέκτες του τρανζίστορ.
Δεδομένου ότι ο πομπός είναι κοινός, μια τέτοια σύνδεση τρανζίστορ ονομάζεται κύκλωμα μεταγωγής κοινού εκπομπού (CE). Αυτό είναι το κύριο κύκλωμα μεταγωγής για τα διπολικά τρανζίστορ, καθώς αξιοποιεί με τον καλύτερο τρόπο τις ενισχυτικές ιδιότητες του τρανζίστορ. Υπάρχουν επίσης σχήματα μεταγωγής με κοινή βάση (OB) και κοινό συλλέκτη (OK), τα οποία χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά.
Σχήμα 1 - Υπό όρους γραφικό και χαρακτηρισμός γραμμάτων διπολικών τρανζίστορ τύπου n-p-nσε ηλεκτρικά διαγράμματα
Το κύκλωμα "συλλέκτης-εκπομπός" του τρανζίστορ είναι ένα κύκλωμα ισχύος στο οποίο συνδέεται η αντίσταση φορτίου συλλέκτη P και το κύκλωμα "βάσης-εκπομπός" ονομάζεται κύκλωμα ελέγχου, στο οποίο παρέχεται το ενισχυμένο ηλεκτρικό σήμα.
Σύμφωνα με τον 2ο νόμο Kirchhoff για ένα τρανζίστορ (βλ. Εικόνα 16), μπορούμε να γράψουμε
εκείνοι. το ρεύμα συλλέκτη Ik είναι μικρότερο από το ρεύμα εκπομπού Ie κατά την τιμή του ρεύματος βάσης Ib.
Στο κύκλωμα μεταγωγής ενός τρανζίστορ με ΟΕ, η τιμή εισόδου είναι το ρεύμα βάσης και η τιμή εξόδου είναι το ρεύμα συλλέκτη.
Σχήμα 2 - α) χαρακτηριστικά εισόδου β) έξοδο ή χαρακτηριστικά
Τα κύρια χαρακτηριστικά στατικού ρεύματος-τάσης (VAC) ενός τρανζίστορ σε κύκλωμα με ΟΕ είναι:
α) χαρακτηριστικά εισόδου (Εικόνα 2, α)
β) χαρακτηριστικά εξόδου ή συλλέκτη (Εικόνα 2, β)
Τα χαρακτηριστικά εισόδου στο UKE>0 σταδιακά πυκνώνουν, πρακτικά παύουν να εξαρτώνται από αυτήν την τιμή, επομένως δίνονται δύο καμπύλες στα βιβλία αναφοράς - για UKE = 0 V και UKE = 3 V, ή UKE = 5 V.
Τα χαρακτηριστικά εξόδου απέχουν περίπου ίση απόσταση μεταξύ τους με τις ίδιες αυξήσεις του ρεύματος βάσης, ξεκινώντας από IB=0. Ωστόσο, στο μέλλον, αρχίζουν να πυκνώνουν καθώς πλησιάζουν το ρεύμα βάσης κορεσμού IBsat. Όταν Iv \u003d Ibnas, το τρανζίστορ κορεστεί, δηλ. ανοίγει πλήρως και παύει να ελέγχεται από το ρεύμα βάσης, δηλ. εισέρχεται στη λειτουργία πλήκτρων.
Η περιοχή εργασίας των χαρακτηριστικών εξόδου στη λειτουργία ενίσχυσης είναι η περιοχή που περιορίζεται στο όριο έγκυρες τιμέςκαι περιοχές κορεσμού και αποκοπής (βλέπε διαγραμμένες γραμμές στο Σχήμα 2, β). Σε αυτήν την περιοχή, τα χαρακτηριστικά μπορούν να θεωρηθούν σχεδόν γραμμικά και το τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί γραμμικό στοιχείο.
Τα χαρακτηριστικά εισόδου και εξόδου του τρανζίστορ (βλ. Σχήμα 2, α και β) επηρεάζονται σημαντικά από τη θερμοκρασία θέρμανσης του τρανζίστορ. Με αύξηση της θερμοκρασίας, ανεβαίνουν ισοδύναμα (βλ. Εικόνα 2, β).
Τα εγχειρίδια παρέχουν ηλεκτρικές παραμέτρους(βέλτιστο ή ονομαστικό για κάθε τύπο τρανζίστορ), καθώς και δεδομένα οριακής απόδοσης. Τα πρώτα, ως τα κύρια, είναι: συντελεστής μεταφοράς στατικού ρεύματος (ή) σε κύκλωμα με ΟΕ. οριακή τάση UKЭ; αντίστροφο ρεύμα συλλέκτη IK0; οριακή συχνότητα fgr του συντελεστή, δηλ. η συχνότητα του ενισχυμένου σήματος στην οποία ο συντελεστής (ή) μειώνεται κατά έναν παράγοντα κ.λπ.
Στάδιο ενίσχυσης σε τρανζίστορ με ΟΕ (Εικόνα 3). Ο καταρράκτης έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει μόνο μεταβλητά σήματα. Το κύκλωμα εισόδου της βαθμίδας του ενισχυτή περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία που συνδέονται μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ, καθώς και την πηγή σήματος εισόδου (UBX).
Εικόνα 3 - Στάδιο ενίσχυσης σε τρανζίστορ με ΟΕ
Το κύκλωμα εξόδου του καταρράκτη περιλαμβάνει μια πηγή ισχύος Un, ένα ελεγχόμενο στοιχείο-τρανζίστορ VT και μια αντίσταση R. Αυτά τα στοιχεία αποτελούν το κύριο κύκλωμα του καταρράκτη ενίσχυσης, στον οποίο, λόγω του ρέοντος ρεύματος συλλέκτη iK, ελέγχεται από το ρεύμα βάσης ib, ένα ενισχυμένο AC τάσηστην έξοδο του κυκλώματος Uout. Τα υπόλοιπα στοιχεία παίζουν υποστηρικτικό ρόλο.
Οι πυκνωτές CI και C2 διαχωρίζονται: CI εξαλείφει τη διακοπή του κυκλώματος εισόδου του καταρράκτη από το κύκλωμα πηγής σήματος εισόδου DC, το οποίο επιτρέπει, πρώτον, να αποκλείσει τη ροή DC μέσω της πηγής σήματος εισόδου κατά μήκος του κυκλώματος + Un-- Rl - εσωτερική αντίσταση της πηγής iv (στο 4 δεν φαίνεται) και, δεύτερον, για να εξασφαλιστεί η ανεξαρτησία της τάσης στη βάση του U~Bn στην κατάσταση ηρεμίας, δηλ. απουσία σήματος εισόδου u=0, από την εσωτερική αντίσταση της πηγής σήματος εισόδου. Ο σκοπός του πυκνωτή C2 είναι να περάσει μόνο το μεταβλητό στοιχείο της τάσης στο κύκλωμα φορτίου.
Οι αντιστάσεις Rl και R2 χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της λειτουργίας ανάπαυσης του καταρράκτη. Δεδομένου ότι το διπολικό τρανζίστορ ελέγχεται από ρεύμα, λόγω της μικρής αντίστασης εισόδου του τρανζίστορ που είναι συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα OE, το ρεύμα ηρεμίας στο κύκλωμα συλλέκτη G (βλ. Εικόνα 2, α) ρυθμίζεται από την αντίστοιχη τιμή του ρεύμα βάσης σήματος που εισάγεται από το τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης. Αυτή η απαίτηση πληρούται εάν το σημείο ανάπαυσης P (βλ. Σχήμα 2, α και β) βρίσκεται στο μέσο του γραμμικού τμήματος των χαρακτηριστικών εισόδου και εξόδου του τρανζίστορ. Προκειμένου η θέση του σημείου ηρεμίας να παραμείνει πρακτικά αμετάβλητη κατά τη διάρκεια της γήρανσης του τρανζίστορ ή της επίδρασης εξωτερικών ενοχλητικών παραγόντων, το ρεύμα I του διαιρέτη R1-R2 πρέπει να είναι 8 ... 10 φορές μεγαλύτερο από το απαιτούμενο ρεύμα ηρεμίας της βάσης Ibp.
Το Resistor Re είναι ένα στοιχείο αρνητικής ανάδρασης που έχει σχεδιαστεί για να σταθεροποιεί τη λειτουργία ηρεμίας του καταρράκτη με αλλαγές θερμοκρασίας. Ο πυκνωτής Ce διακλαδίζει την αντίσταση R κατά μήκος εναλλασσόμενο ρεύμα, αποκλείοντας έτσι την εκδήλωση αρνητικής ανάδρασης στον καταρράκτη για μεταβλητές συνιστώσες.
Η απουσία του Se θα οδηγήσει σε μείωση του κέρδους του καταρράκτη.
Εξετάστε τη λειτουργία του καταρράκτη σε λειτουργία ενίσχυσης, όταν εφαρμόζεται μια μεταβαλλόμενη τάση εισόδου στην είσοδο του καταρράκτη.
Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση Ube και το ρεύμα ib αρχίζουν να αλλάζουν εντός ορισμένων ορίων, που καθορίζονται από το πλάτος Uinxm και τον τύπο του χαρακτηριστικού εισόδου του τρανζίστορ. Επιπλέον, αυτές οι αλλαγές θα συμβούν σε σχέση με το σημείο ανάπαυσης P (βλ. Εικόνα 2, α και β). Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά εξόδου του τρανζίστορ, το ρεύμα συλλέκτη r θα αλλάξει επίσης, οι στιγμιαίες τιμές του οποίου καθορίζονται από τις τάσεις. Για περαιτέρω ανάλυση του τρόπου λειτουργίας καταρράκτη, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια γραφική-αναλυτική μέθοδος για τον υπολογισμό μη γραμμικών ηλεκτρικά κυκλώματα, αφού το τρανζίστορ είναι γενικά ένα μη γραμμικό στοιχείο.
Συνθέτουμε μια εξίσωση σύμφωνα με τον 2ο νόμο Kirchhoff για τον τρόπο ανάπαυσης, δηλ. για σταθερές συνιστώσες ρευμάτων και τάσεων: ηρεμία rgn (βλ. Εικόνα 2, α) που ρέει από την πηγή ισχύος Un μέσω της αντίστασης R1. Μαζί με το R2, η αντίσταση R1 σχηματίζει έναν διαιρέτη τάσης τροφοδοσίας U, μέρος του οποίου, που εκχωρείται στην αντίσταση R2, ισούται με την τιμή Ubp (βλ. Εικόνα 2, α). Η επιλογή της τιμής και καθορίζεται από την απαίτηση ελάχιστης παραμόρφωσης του σχήματος της εισόδου
Η τιμή είναι ασήμαντη, επομένως, για να απλοποιηθεί η ανάλυση, μπορεί να παραμεληθεί και στη συνέχεια λάβουμε την εξίσωση
Η έκφραση (5) είναι η εξίσωση μιας ευθείας στις συντεταγμένες Ik και Uke, δηλ. στα χαρακτηριστικά εξόδου του τρανζίστορ. Η γραμμή που κατασκευάζεται σύμφωνα με αυτή την εξίσωση στις συντεταγμένες IK και Uke ονομάζεται γραμμή φόρτισης του καταρράκτη για συνεχές ρεύμα (δείτε την ευθεία γραμμή στο Σχήμα 2, β). Το σημείο τομής αυτής της ευθείας με το χαρακτηριστικό που αντιστοιχεί στο I6p, δηλ. το σημείο P, καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας του καταρράκτη για συνεχές ρεύμα.
Στη λειτουργία ενίσχυσης, το σημείο λειτουργίας κινείται κατά μήκος της γραμμής φορτίου σε σχέση με το σημείο P, προσδιορίζοντας έτσι τα μεταβλητά στοιχεία του ρεύματος συλλέκτη ik και της τάσης UKE. Λόγω της παρουσίας ενός διαχωριστικού πυκνωτή C2, μόνο η μεταβλητή συνιστώσα της τάσης UKE εκχωρείται στους ακροδέκτες εξόδου του καταρράκτη, η οποία είναι η τάση εξόδου του καταρράκτη. Η γραφική ανάλυση το δείχνει τάση εξόδουΗ Uout και η είσοδος Uin είναι σε αντιφάση, δηλ. ένα μόνο στάδιο ενίσχυσης σε ένα τρανζίστορ, συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα OE, μετατοπίζει τη φάση της τάσης εξόδου σε σχέση με την τάση εισόδου κατά 180 °. Αυτή είναι μια από τις κύριες ιδιότητες ενός τέτοιου καταρράκτη.
Ο κύριος δείκτης οποιουδήποτε ενισχυτή είναι το κέρδος του - αυτή είναι μια τιμή ίση με την αναλογία του σήματος εξόδου προς την είσοδο.
Συντελεστής ενίσχυσης ρεύματος βάσης h21e, τρανζίστορ για κύκλωμα μεταγωγής με ΟΕ σε στατική λειτουργία είναι:
h21e=v = Ik / Ib, με Uke= const (6)
1.3 Χαρακτηριστικά πλάτους και πλάτους-συχνότητας
Τα κύρια χαρακτηριστικά του σταδίου ενίσχυσης είναι το πλάτος και η συχνότητα πλάτους (AFC). Το χαρακτηριστικό πλάτους καθορίζει την εξάρτηση του πλάτους ή αποτελεσματική αξίαμε ένα ημιτονοειδές σήμα εισόδου της τάσης εξόδου στο πλάτος ή την πραγματική τιμή της τάσης εισόδου σε σταθερή συχνότητα του σήματος εισόδου. Μια κατά προσέγγιση άποψη αυτού του χαρακτηριστικού φαίνεται στο Σχ.5. Γραμμική εξάρτησημεταξύ Uout και Uin (τμήμα 1-2) διατηρείται έως ότου η μετατόπιση του σημείου λειτουργίας στο χαρακτηριστικό εισόδου του τρανζίστορ σε σχέση με το σημείο ανάπαυσης P πραγματοποιηθεί κατά μήκος του γραμμικού του τμήματος (στην περιοχή του σημείου P στο σχήμα 2 , β). Με γραμμικότητα Uin>Uin2 χαρακτηριστικό πλάτουςπαραβιάζεται λόγω της μη γραμμικότητας των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης του τρανζίστορ.
Σχήμα 4 - Μη γραμμικά χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του τρανζίστορ
Αυτό οδηγεί σε παραμόρφωση του σχήματος του σήματος εξόδου σε σχέση με το σχήμα του σήματος εισόδου, δηλ. οι λεγόμενες μη γραμμικές παραμορφώσεις. Η αρμονική παραμόρφωση μπορεί να συμβεί με οποιαδήποτε μορφή σήματος εισόδου. Εξαρτώνται από το πλάτος του σήματος εισόδου, τη θέση του σημείου ηρεμίας στα χαρακτηριστικά εισόδου και εξόδου του τρανζίστορ, καθώς και από τον τύπο αυτών των χαρακτηριστικών.
Το χαρακτηριστικό πλάτους-συχνότητας (AFC) του ενισχυτή είναι η εξάρτηση του συντελεστή απολαβής Κ από τη συχνότητα του ενισχυμένου σήματος σε μια σταθερή τιμή του σήματος εισόδου. Η γενική του άποψη για έναν ενισχυτή με πυκνωτές ζεύξης, δηλ. συζευγμένος με πυκνωτή, φαίνεται στο σχήμα 5.
Εικόνα 5 - Γενική άποψη της απόκρισης συχνότητας για έναν ενισχυτή με πυκνωτές ζεύξης
Η μη γραμμικότητα του AFC οφείλεται στην παρουσία στο κύκλωμα του ενισχυτή στοιχείων (ιδίως πυκνωτών και τρανζίστορ), οι παράμετροι των οποίων εξαρτώνται από τη συχνότητα. Η απόκριση συχνότητας σάς επιτρέπει να κρίνετε την παραμόρφωση συχνότητας, που ονομάζεται γραμμική. Τέτοιες παραμορφώσεις συμβαίνουν εάν το σήμα εισόδου έχει πολύπλοκο σχήμα και μπορεί να αναπαρασταθεί ως άθροισμα αρμονικών συνιστωσών με διαφορετικές συχνότητες και πλάτη, τα οποία ενισχύονται διαφορετικά, δηλ. με διαφορετικά κέρδη. Αναλύοντας το Σχήμα 6, βλέπουμε ότι υπάρχει ένα εύρος μεσαίων συχνοτήτων με σταθερό KV0.
Για ενισχυτές χαμηλής συχνότητας, που περιλαμβάνουν το στάδιο ενίσχυσης που μελετάμε, το εύρος μεσαίας συχνότητας είναι περίπου εντός 500 ... 1000 Hz. Στις περιοχές χαμηλών και υψηλών συχνοτήτων, το κέρδος μειώνεται (υπάρχουν μειώσεις του κέρδους στις χαμηλές και υψηλές συχνότητες, δηλαδή τα λεγόμενα «μπλοκαρίσματα» της απόκρισης συχνότητας).
Το εύρος συχνοτήτων του ενισχυτή, εντός του οποίου ο ενισχυτής παρέχει μια δεδομένη τιμή του κέρδους, ονομάζεται εύρος ζώνης, το οποίο καθορίζει τις χαμηλότερες συχνότητες αποκοπής fH και άνω fa του κέρδους σε ένα δεδομένο επίπεδο συχνότητας (γραμμικής) παραμόρφωσης. Κατά κανόνα, η τιμή του κέρδους στις συχνότητες αποκοπής της ζώνης διέλευσης είναι KVo /v2. Απόκριση συχνότητας "μπλοκαρίσματος" στην περιοχή χαμηλές συχνότητες(LF) οφείλεται στην επίδραση των πυκνωτών απομόνωσης CI, C2 και του πυκνωτή Ce. Συνήθως, οι χωρητικότητες αυτών των πυκνωτών επιλέγονται έτσι ώστε η αντίστασή τους xC = 1 / uC στην περιοχή συχνοτήτων της ζώνης διέλευσης είναι αμελητέα και η πτώση τάσης σε αυτούς μπορεί να παραμεληθεί. Με τη μείωση της συχνότητας του ενισχυμένου σήματος, οι αντιδράσεις xc αυξάνονται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της πτώσης τάσης σε αυτές και, ως αποτέλεσμα, απώλεια μέρους του σήματος εισόδου στους πυκνωτές σύζευξης C1 και C2. Το φαινόμενο διακλάδωσης του πυκνωτή Ce εξασθενεί επίσης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της επίδρασης της αρνητικής ανάδρασης στο εναλλασσόμενο ρεύμα και μείωση του κέρδους του καταρράκτη.
Το «μπλοκάρισμα» της απόκρισης συχνότητας στις υψηλές συχνότητες οφείλεται στην εξάρτηση του κέρδους του τρανζίστορ (5 από τη συχνότητα), στην παρουσία χωρητικοτήτων μεταξύ ηλεκτροδίων του τρανζίστορ (ειδικά τη χωρητικότητα μεταξύ βάσης και συλλέκτη), η επίδραση των οποίων είναι να παρακάμψετε το αντίστοιχο p-p-μεταβάσειςόσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του ενισχυμένου σήματος.
1.4 Τύποι επικοινωνίας μεταξύ επιμέρους σταδίων ενίσχυσης
Μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθοι τύποι σύνδεσης μεταξύ μεμονωμένων σταδίων ενίσχυσης: γαλβανικός (άμεσος). χωρητικό (χρησιμοποιώντας αλυσίδες RC0). μετασχηματιστής; χρήση κυκλωμάτων που εξαρτώνται από τη συχνότητα. οπτικός συζεύκτης.
Για ενισχυτές σχετικά χαμηλής συχνότητας, ο πρώτος και ο δεύτερος τύπος ζεύξης χρησιμοποιούνται συχνότερα. Το τρίτο χρησιμοποιείται λιγότερο συχνά λόγω μεγάλες διαστάσειςμετασχηματιστές, η αδυναμία μικρομικροποίησής τους, το υψηλό κόστος, η κατασκευαστική πολυπλοκότητα, η αυξημένη μη γραμμική παραμόρφωση. Ο τέταρτος τύπος χρησιμοποιείται στη δημιουργία επιλεκτικών ενισχυτών και ο πέμπτος χρησιμοποιείται σχετικά σπάνια, μόνο σε ειδικές περιπτώσεις όταν απαιτείται καλό σήμα σε χαμηλή συχνότητα λειτουργίας. γαλβανική μόνωσηανάμεσα σε καταρράκτες.
1.5 Ανατροφοδότηση
Στην πράξη, δεν χρησιμοποιείται ενισχυτής χωρίς ανάδραση (OS). Η ανάδραση είναι η μεταφορά ισχύος ηλεκτρικού σήματος από το κύκλωμα εξόδου στο κύκλωμα εισόδου.
Το σχήμα 6 δείχνει το μπλοκ διάγραμμα ενός ενισχυτή με OS, όπου το ηλεκτρικό σήμα από την έξοδο του ενισχυτή με κέρδος Κ μέσω της σύνδεσης OS με συντελεστή μεταφοράς r τροφοδοτείται πίσω στην είσοδο του ενισχυτή. Η σύνδεση του λειτουργικού συστήματος μπορεί να περιλαμβάνει γραμμικά, μη γραμμικά, εξαρτώμενα από τη συχνότητα και άλλα στοιχεία ή ακόμη και ολόκληρες συσκευές.
Εικόνα 6 - Δομικό σχήμαενισχυτής με ανατροφοδότηση
Υπάρχει ολόκληρη γραμμήΠροσόντα OS.
Εάν το ηλεκτρικό σήμα μετά τη σύνδεση ανάδρασης είναι ανάλογο με την τάση εξόδου, τότε ο ενισχυτής χρησιμοποιεί ανάδραση τάσης. εάν το σήμα στην έξοδο του συνδέσμου ανάδρασης είναι ανάλογο με το ρεύμα στο κύκλωμα εξόδου, τότε χρησιμοποιείται η ανάδραση ρεύματος. Είναι επίσης δυνατό ένα συνδυαστικό λειτουργικό σύστημα.
Η επίδραση της ανάδρασης μπορεί να οδηγήσει είτε σε αύξηση είτε σε μείωση του προκύπτοντος σήματος απευθείας στην είσοδο του ενισχυτή. Στην πρώτη περίπτωση, το λειτουργικό σύστημα ονομάζεται θετικό, στη δεύτερη - αρνητικό (τα σήματα στην είσοδο του ενισχυτή είτε προστίθενται είτε αφαιρούνται).
Σύμφωνα με τη μέθοδο εισαγωγής του σήματος OS στο κύκλωμα εισόδου του ενισχυτή, διακρίνονται σειριακές και παράλληλες ανατροφοδοτήσεις. Στην πρώτη περίπτωση, η τάση από την έξοδο του συνδέσμου OS συνδέεται σε σειρά με την τάση της πηγής σήματος εισόδου (Εικόνα 7, α) στη δεύτερη περίπτωση, παράλληλα (Εικόνα 7, 6).
Εικόνα 7 - α) σειριακή ανατροφοδότηση
β) παράλληλη ανατροφοδότηση
Οι ενισχυτές χρησιμοποιούν κυρίως αρνητική ανάδραση (NFB), η εισαγωγή της οποίας καθιστά δυνατή τη βελτίωση σχεδόν όλων των χαρακτηριστικών των ενισχυτών. Το σχήμα 8α δείχνει έναν ενισχυτή με σειριακή αρνητική ανάδραση τάσης. Ας υπολογίσουμε τις ιδιότητες ενός τέτοιου ενισχυτή.
Το OOS επεκτείνει το εύρος ζώνης (Εικόνα 8, α) και τη γραμμική τομή του χαρακτηριστικού πλάτους (Εικόνα 8, β), γεγονός που οδηγεί σε μείωση τόσο των γραμμικών όσο και των μη γραμμικών παραμορφώσεων.
Σχήμα 8 α) - εύρος ζώνης β) - γραμμική τομή του χαρακτηριστικού πλάτους
1.6 Δομική χαρτογράφηση
Για τον σχεδιασμένο ενισχυτή, συνιστάται η χρήση ενός κυκλώματος που περιλαμβάνει ένα διαιρέτη τάσης, που διαχωρίζει χωρητικά στοιχεία (πυκνωτές).
Ο διαιρέτης τάσης είναι σχεδιασμένος να πολώνει την τάση στη βάση. Ο διαχωριστής αποτελείται από αντιστάσεις Rb1 και Rb2. Η αντίσταση Rb1 συνδέεται με τη θετική επαφή της πηγής σταθερής τάσης Ek παράλληλα με την αντίσταση συλλέκτη Rk και το Rb2 συνδέεται μεταξύ του κλάδου βάσης και της αρνητικής επαφής της πηγής σταθερής τάσης Ek.
Οι πυκνωτές απομόνωσης χρησιμοποιούνται για την αποκοπή της σταθερής συνιστώσας του σήματος ρεύματος (δηλαδή η λειτουργία αυτών των στοιχείων είναι να μην παρακάμπτουν D.C.). Βρίσκονται μεταξύ των σταδίων του ενισχυτή, μεταξύ της πηγής σήματος και των σταδίων, καθώς και μεταξύ του τελευταίου σταδίου του ενισχυτή και του φορτίου (καταναλωτής του ενισχυμένου σήματος).
Επιπλέον, στο κύκλωμα σταθεροποίησης εκπομπού χρησιμοποιούνται πυκνωτές. Συνδέονται παράλληλα με την αντίσταση εκπομπού Re. Χρησιμεύει για την εκτροπή της μεταβλητής συνιστώσας του σήματος από την αντίσταση του εκπομπού.
Από την πηγή σήματος μέχρι το πρώτο στάδιο του ενισχυτή τροφοδοτείται αδύναμο σήμα, το οποίο ενισχύεται στο τρανζίστορ λόγω της σταθερής τάσης τροφοδοσίας που λαμβάνεται από την πηγή ισχύος. Στη συνέχεια, αρκετές φορές ενισχυμένο σήμαεισέρχεται στην είσοδο του δεύτερου σταδίου, όπου επίσης ενισχύεται στο επιθυμητό επίπεδο σήματος μέσω της τάσης τροφοδοσίας, μετά την οποία μεταδίδεται στον καταναλωτή (στην περίπτωση αυτή, το φορτίο).
Η αρχή λειτουργίας ενός ενισχυτή δύο σταδίων φαίνεται στο σχήμα 9.
Εικόνα 9 - Δομικό διάγραμμα ενισχυτή δύο σταδίων
Ας υπολογίσουμε τον ενισχυτή τρανζίστορ σύμφωνα με δεδομένων παραμέτρωνστην επόμενη παράγραφο.
2. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ
2.1 Προδιαγραφές και χαρακτηριστικά για τον υπολογισμό
Οι προδιαγραφές και τα χαρακτηριστικά για το σχεδιασμό ενός ενισχυτή χαμηλής συχνότητας χαμηλής ισχύος λαμβάνονται σύμφωνα με την επιμέρους εργασία του προγράμματος μαθημάτων (Επιλογή 1).
Ο Πίνακας 1 δείχνει τα δεδομένα για τον υπολογισμό της βαθμίδας του ενισχυτή χαμηλής συχνότητας σε ένα διπολικό τρανζίστορ. Ένα διάγραμμα μιας βαθμίδας ενισχυτή τρανζίστορ με κοινό πομπό φαίνεται στο Σχήμα 9.
Πίνακας 1 - Στοιχεία παραλλαγής για υπολογισμό
|
αριθμός επιλογής |
Eu, V Umax in |
|||||||
Ονομασίες:
Um out, V - τιμή πλάτους της τάσης στην έξοδο του ενισχυτή.
Um in, V - τιμή πλάτους της τάσης της πηγής σήματος εισόδου.
Ek είναι η τάση της πηγής σταθερής τάσης στο κύκλωμα συλλέκτη.
R και - εσωτερική αντίσταση της πηγής σήματος (εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας).
Rn - αντίσταση στο κύκλωμα φορτίου του ενισχυτή.
Fн Fв - εύρος ενισχυμένων συχνοτήτων.
Mv \u003d Mn - συντελεστής παραμόρφωσης συχνότητας.
toocr,оС - θερμοκρασία λειτουργίας του ενισχυτή.
Σχήμα 9 - Σχέδιο μιας βαθμίδας ενισχυτή τρανζίστορ με κοινό πομπό
Ο υπολογισμός του σταδίου του ενισχυτή θα πραγματοποιηθεί σε τρία στάδια:
αξιολόγηση των περιοριστικών παραμέτρων της λειτουργίας καταρράκτη και η επιλογή ενός τρανζίστορ.
Υπολογισμός DC;
Υπολογισμός AC.
2.2 Αξιολόγηση ορίων και επιλογή τρανζίστορ
Οι περιοριστικές παράμετροι του τρανζίστορ περιλαμβάνουν:
1) η μέγιστη τάση μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού του τρανζίστορ, η οποία επιλέγεται από την αναλογία Ukemax = 1,2 * Ek και στην περίπτωσή μας είναι ίση με:
Ukemah; 1,2 R11= 13,2 V.
Η επιλογή ενός τρανζίστορ πραγματοποιείται σύμφωνα με δύο παραμέτρους: τάση Ukemax και μέγιστη συχνότητα Fm. Επιλογή τρανζίστορ τύπου n-p-nμε μεγάλη απολαβή στατικού ρεύματος h21e (για υπολογισμό από το βιβλίο αναφοράς, επιλέγουμε ελάχιστη τιμήαυτή η αναλογία).
Σύμφωνα με τις συνθήκες, το τρανζίστορ KT315B είναι κατάλληλο. Προδιαγραφές, τα οποία δίνονται στο Παράρτημα Α.
2.3 Υπολογισμός του πρώτου καταρράκτη
2.3.1 Υπολογισμός DC
Κατά το σχεδιασμό, χρησιμοποιούμε τη γραφική-αναλυτική μέθοδο υπολογισμού. Η λειτουργία DC του τρανζίστορ καθορίζει όλες τις τεχνικές και οικονομικές παραμέτρους του ενισχυτή. Πρώτα απ 'όλα, επιλέγουμε τα σημεία λειτουργίας για το ρεύμα και την τάση των κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου (συλλέκτη) του τρανζίστορ. Η λειτουργία σταθερού ρεύματος παρέχεται από αντιστάσεις: Rb1, Rb2, Re, Rk, οι οποίες πρέπει να βρεθούν.
Επιλέγουμε το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ στην είσοδο χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ(Παράρτημα Β), το οποίο συμβολίζουμε ως P. Το σημείο αυτό αντιστοιχεί στο σταθερό ρεύμα της βάσης του τρανζίστορ - Ibp και στην τάση μεταξύ βάσης και πομπού - Ubep, που είναι αντίστοιχα ίσα με:
Ibp = 0,19 mA
Στον άξονα τάσης Ube, προσδιορίζουμε τις ελάχιστες τιμές τάσης Ubemin και τη μέγιστη Ubemax, παραμερίζοντας τμήματα ίσα με το Umin και στις δύο πλευρές. Από τις λαμβανόμενες τιμές, σχεδιάζουμε κάθετες στην τομή με την καμπύλη του γραφήματος και από τα σημεία τομής με το γράφημα στον άξονα ρεύματος βάσης Ib. Οι τιμές των σημείων τομής με τον άξονα, αντίστοιχα, θα είναι ίσες με Ibmin και Ibmax
Στο γράφημα των χαρακτηριστικών εξόδου του τρανζίστορ (Παράρτημα Β), προσδιορίζουμε τη θέση του σημείου λειτουργίας. Το ρεύμα ηρεμίας του συλλέκτη θα είναι ίσο με
Ikp \u003d h21e * Ibp \u003d 50 * 0,19 \u003d 9,5 mA.
Σχεδιάζοντας από το σημείο Ikp στον άξονα Ik μια οριζόντια ευθεία γραμμή μέχρι την τομή με κάποιο κλάδο από την οικογένεια των βασικών ρευμάτων. Αυτό θα είναι το σημείο ανάπαυσης P του κυκλώματος συλλέκτη.
Χαμηλώνοντας την κάθετο στον οριζόντιο άξονα της τάσης Uke, παίρνουμε το σημείο ανάπαυσης της τάσης λειτουργίας του συλλέκτη Ucap = 9 V.
Ας οικοδομήσουμε μια ευθεία γραμμή στατικού φορτίου κατά δύο σημεία, ένα από τα οποία είναι P, που βρίσκεται στον κλάδο ρεύματος βάσης Ibp. Το δεύτερο σημείο απεικονίζεται στον οριζόντιο άξονα της τάσης Uke και είναι ίσο με την τάση τροφοδοσίας Ek. (Παράρτημα Β)
Έχοντας κατασκευάσει τη γραμμή φορτίου, όταν τέμνεται με τον άξονα του ρεύματος συλλέκτη, παίρνουμε το σημείο Ikz = 25mA. Αυτό είναι ένα σημείο που έχει την έννοια του ρεύματος που θα έρεε στο κύκλωμα του συλλέκτη με ένα βραχυκυκλωμένο τρανζίστορ (jumper).
1) Το Resistance Re προορίζεται για τη θερμική αντιστάθμιση του τρόπου λειτουργίας του καταρράκτη και υπολογίζεται από τον τύπο
Ure \u003d 0,1Ch15 \u003d 1,5 V,
Re \u003d 1,5 / (9,5 * 10-3) \u003d 158 Ohm.
2) Υπολογισμός αντιστάσεων αντιστάσεων Rb1 και Rb2.
Για τον υπολογισμό των αντιστάσεων Rb1 και Rb2, υπάρχουν συστάσεις να επιλέξετε το ρεύμα διαιρέτη Id σε στάδια χαμηλής ισχύος 8-10 φορές το ρεύμα βάσης.
Αναγνωριστικό \u003d 10 * Ibp \u003d 10 * 0,19 \u003d 1,9 mA
Id * Rb2 \u003d Ube + Re * Ikp και επομένως Rb2 = (Ube + Re * Ikp) / Id
Rb2 \u003d (0,5 + 1,5) / 1,9 * 10-3 \u003d 1053 Ohm;
Τότε, Rb1 = (Ek - Id * Rb2) / Id.
Rb1 \u003d (11 -1,9 * 10-3 * 1053) / (1,9Ch10-3) \u003d 4736 Ohm
3) Υπολογισμός αντίστασης Rk
Εάν Ik \u003d Ek / (Rk + Re), τότε από εδώ παίρνουμε
Rk \u003d Ek / Ikz - Re
Rk \u003d 11 / 25 * 10-3 - 158 \u003d 282 Ohm
Έτσι, βρίσκονται οι αντιστάσεις Rk και Re, Rb1 και Rb2.
2.3.2 Δυναμικός υπολογισμός του καταρράκτη
Υπολογίστε το θεωρητικό κέρδος τάσης υπό τις δεδομένες τεχνικές συνθήκες και χαρακτηριστικά χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Ku=14B/0,05B=280;
Rb \u003d (4736 * 1053) / (4736 + 1053) \u003d 861,463 Ohm
Req = (Ri Rb)/(Ri + Rb),
Απαίτηση = (100*861,5)/(100+861,5) = 89,6 Ω
Ueq = (Ei Rb)/(Ri + Rb)
Ueq = (0,05 * 861,5) / (100 + 861,5) = 0,045 V
Ubdmin \u003d Ubep - Ueq \u003d 0,5-0,045 \u003d 0,455 V;
Ubdmax \u003d Ubep + Ueq \u003d 0,5 + 0,045 \u003d 0,545 V.
Σύμφωνα με τις δυναμικές τιμές της τάσης εισόδου, τα αντίστοιχα δυναμικά ρεύματα εισόδου βρίσκονται στο χαρακτηριστικό εισόδου I–V
Ibdmin = 0,17 mA;
Ibdmax = 0,20 mA.
\u003d (RnChRk) / (Rn + Rk) \u003d (4500Ch282) / (4500 + 282) \u003d 265,37 Ohm.
Ikd \u003d Ek / Rґn
Ikd \u003d 11 / 265,37 \u003d 0,041 A ή 41 mA
Το πραγματικό δυναμικό εύρος φορτίου, όπως προκύπτει από το Παράρτημα Β, θα βρίσκεται εντός των δύο διακλαδώσεων του βασικού ρεύματος Ibd1 και Ibd2. Το εύρος της τάσης εξόδου θα αλλάξει επίσης και, σύμφωνα με τη γραμμή δυναμικού φορτίου, θα είναι Ucd1 = 5,5 V και Ucd2 = 7V
K \u003d (Ukd2 - Ukd1) / (2 Eu)
K \u003d (7-5,5) / (2 * 0,05) \u003d 15.
Uout=(Ukd2-Ukd1)/2
Uout = 0,75 V
2.3 Υπολογισμός του δεύτερου καταρράκτη
2.3.1 Υπολογισμός DC
Επιλέγουμε το δεύτερο τρανζίστορ σύμφωνα με τις ίδιες παραμέτρους που περιγράφονται κατά την επιλογή του πρώτου τρανζίστορ. Σύμφωνα με τις συνθήκες, το τρανζίστορ KT807B είναι κατάλληλο, τα τεχνικά χαρακτηριστικά του οποίου δίνονται στο Παράρτημα Δ.
Η λειτουργία σταθερού ρεύματος παρέχεται από αντιστάσεις: Rb1, Rb2, Re, Rk, οι οποίες πρέπει να βρεθούν.
Ο τρόπος λειτουργίας για το συνεχές ρεύμα καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ εισόδου και εξόδου (CVC), τα οποία παρουσιάζονται στο Παράρτημα Ε και Ε, αντίστοιχα. Ο γραφικός-αναλυτικός υπολογισμός εκτελείται σύμφωνα με τον αλγόριθμο που χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του πρώτου καταρράκτη.
Βρίσκουμε τα ακόλουθα δεδομένα από τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης εισόδου και εξόδου:
Ας υπολογίσουμε την αντίσταση.
1) Η αντίσταση Re2 προορίζεται για τη θερμική αντιστάθμιση του τρόπου λειτουργίας του καταρράκτη και υπολογίζεται από τον τύπο
Ure \u003d 0,1Ch15 \u003d 1,5 V,
Re2 = 1,5 / (0,3) = 5 ohms.
2) Υπολογισμός αντιστάσεων αντιστάσεων Rb3 και Rb4.
Για τον υπολογισμό των αντιστάσεων Rb3 και Rb4, υπάρχουν συστάσεις να επιλέξετε το ρεύμα διαιρέτη Id σε στάδια χαμηλής ισχύος 8-10 φορές το ρεύμα βάσης.
Αναγνωριστικό \u003d 10 * Ibp \u003d 10 * 10 \u003d 100 mA
Στη συνέχεια, γνωρίζοντας το βασικό ρεύμα Ibp και χρησιμοποιώντας τον δεύτερο νόμο του Kirchhoff, μπορούμε να γράψουμε τα εξής:
Id * Rb4 \u003d Ube + Re * Ikp και ως εκ τούτου Rb4 \u003d (Ube + Re2 * Ikp) / Αναγνωριστικό
Rb4 \u003d (0,65 + 5 * 0,3) / 0,1 \u003d 21,5 Ohm;
Σύμφωνα με το νόμο του Kirchhoff, Rb3 \u003d (Ek - Id H Rb4) / Id \u003d (11 - 0,1 * 21,5) / 0,1 \u003d 88,5 Ohm
3) Υπολογισμός αντίστασης Rk2
Βρίσκουμε την αντίσταση Rk2 από τη γραμμή στατικού φορτίου.
Το σημείο τομής της γραμμής φορτίου και της τεταγμένης Ik έχει την έννοια του ρεύματος που θα έρεε στο κύκλωμα συλλέκτη με ένα βραχυκυκλωμένο τρανζίστορ - Ikz. Η αριθμητική τιμή του τρέχοντος Ikz μπορεί να βρεθεί από την έξοδο CVC KT807B, όπου Ikz = 0,85A.
Εάν Ikz \u003d Ek / (Rk2 + Re2), τότε από εδώ παίρνουμε
Rk2 \u003d Ek / Ikz - Re2
Rk2 \u003d 11 / 0,85 - 5 \u003d 7,94 Ohm
Έτσι, βρίσκονται οι αντιστάσεις Rk2 και Re2, Rb3 και Rb4.
Υπολογισμός δυναμικού καταρράκτη
Το επόμενο βήμα είναι ο δυναμικός υπολογισμός του καταρράκτη.
Ας βρούμε την τιμή της ισοδύναμης αντίστασης του κυκλώματος βάσης της μεταβλητής συνιστώσας του ρεύματος εισόδου Rb σύμφωνα με τον τύπο:
R "b \u003d (88,5 * 21,5) / (88,5 + 21,5) \u003d 17,29
Η αντίσταση της ισοδύναμης γεννήτριας τάσης εισόδου υπολογίζεται από τον τύπο:
Req = (Ri Rb)/(Ri + Rb),
Απαίτηση = (100 * 17,29) / (100 + 17,29) = 17,74 Ohm
Η τάση της ισοδύναμης γεννήτριας στην είσοδο υπολογίζεται από τον τύπο:
Ueq = (π.χ. Rb)/(Ri + Rb)
Uequiv \u003d (0,65 * 17,29) / (100 + 17,29) \u003d 0,1 V
Αυτή η τάση είναι μικρότερη από την τάση της πηγής σήματος και χρησιμοποιώντας το χαρακτηριστικό εισόδου του τρανζίστορ, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε την ελάχιστη και τη μέγιστη δυναμική τιμή της τάσης εισόδου χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Ubdmin \u003d Ubp - Ueq \u003d 0,55V;
Ubdmax \u003d Ubp + Ueq \u003d 0,75V
Σύμφωνα με τις δυναμικές τιμές της τάσης εισόδου, τα αντίστοιχα δυναμικά ρεύματα εισόδου βρίσκονται στο χαρακτηριστικό εισόδου I–V:
Ibdmin = 5 mA;
Ibdmax = 30 mA
Το επόμενο βήμα είναι να βρείτε τις δυναμικές παραμέτρους εξόδου του καταρράκτη και πρώτα απ 'όλα, τη συνολική αντίσταση του φορτίου του συλλέκτη, η οποία θα βρεθεί από την έκφραση:
\u003d (RnChRk2) / (Rn + Rk2) \u003d (4500Ch7,94) / (4507,94) \u003d 7,92 Ohm.
Δεδομένου ότι η αντίσταση στο κύκλωμα συλλέκτη έχει αλλάξει σύμφωνα με ένα εναλλασσόμενο σήμα, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί εκ νέου και να κατασκευαστεί μια γραμμή δυναμικού φορτίου που θα τρέχει κατά μήκος δύο σημείων στο χαρακτηριστικό I–V εξόδου του τρανζίστορ. Το πρώτο σημείο θα παραμείνει το ίδιο όπως για τη στατική λειτουργία (σημείο P). Το δεύτερο σημείο (πλασματικό) πρέπει να βρίσκεται στην τεταγμένη Ik και μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Ikd \u003d Ek / Rґn
Ikd \u003d 11 / 7,92 \u003d 1,38A
Το πραγματικό δυναμικό εύρος φορτίου θα βρίσκεται εντός των δύο διακλαδώσεων του βασικού ρεύματος Ibd1 και Ibd2. Το εύρος της τάσης εξόδου θα αλλάξει επίσης και, σύμφωνα με τη γραμμή δυναμικού φορτίου, θα είναι Ucd1 = 4,9 V και Ucd2 = 12 V
Στη συνέχεια, το πραγματικό κέρδος του καταρράκτη προσδιορίζεται από την έκφραση:
K \u003d (Ukd2 - Ukd1) / (2 Eu)
K \u003d (12-4,9) / (2 * 0,05) \u003d 71.
Συγκρίνετε το πραγματικό κέρδος σταδίου και το κέρδος τάσης K Ας υπολογίσουμε το πραγματικό κέρδος: Kp \u003d 71H15 \u003d 1065; Ας συγκρίνουμε το πραγματικό κέρδος του καταρράκτη και το κέρδος τάσης Kp>Ku (1065>280) => δύο στάδια είναι αρκετά για την ενίσχυση. 2.3 Υπολογισμός πυκνωτών ζεύξης και χωρητικότητας του πυκνωτή διακλάδωσης στο κύκλωμα εκπομπού Οι χωρητικότητες των ενδιάμεσων συνδέσεων Ср1, Ср2 προορίζονται για γαλβανική απομόνωση (εξάλειψη της επιρροής μεταξύ των σταδίων ως προς το συνεχές ρεύμα) μεταξύ του αισθητήρα και του πρώτου σταδίου και, περαιτέρω, μεταξύ καθενός από τα στάδια σε ολόκληρη τη διαδρομή ενίσχυσης. Η χωρητικότητα Ce έχει σχεδιαστεί για να αποκλείει την ανάδραση στο εναλλασσόμενο ρεύμα στα στάδια ενίσχυσης. Ο υπολογισμός αυτών των χωρητικοτήτων πραγματοποιείται σύμφωνα με τους ακόλουθους τύπους: Για το δεύτερο στάδιο (σύμφωνα με τους ίδιους τύπους όπως και για το πρώτο στάδιο): ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Κατά τη διάρκεια του μαθήματος, έγινε η επιλογή ενός διαγράμματος κυκλώματος, ο υπολογισμός όλων των στοιχείων ενός ενισχυτή δύο σταδίων με καθορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά. Ως κύκλωμα ενισχυτή, λήφθηκε ένα τυπικό κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ με κοινό εκπομπό για αγωγιμότητα τύπου n-p-n. Ενισχυτής ρεύματος, κατάσταση λειτουργίας «Α». Τρανζίστορ ενίσχυσης n-p-n επιταξιακά επίπεδα υψηλής συχνότητας χαμηλής ισχύος πυριτίου KT312B και KT807B. Ο ανεπτυγμένος ενισχυτής δύο σταδίων πληροί τις δεδομένες προϋποθέσεις του προγράμματος μαθημάτων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Zaitsev: Υπό τη σύνταξη του A.V. Γκολομέντοφ. - Μ .: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, KubK-a 1994. - 384 σ.· ill. Kornev V.A. Μεθοδικές οδηγίες για το έργο του μαθήματος. EKSTU, 2010. Συσκευές ημιαγωγών. Τρανζίστορ χαμηλής ισχύος./Α.Α. Lavrenenko V.Yu. Εγχειρίδιο συσκευών ημιαγωγών. 9η έκδοση αναθεωρημένη. Κ. Τεχνική, 1980. - 464 σ.; Εγώ θα. Moskatov E. A. Εγχειρίδιο συσκευών ημιαγωγών. Έκδοση 2. - Taganrog, 219 p., ill. Εγχειρίδιο αναφοράς για τα βασικά της ηλεκτρολογίας και της ηλεκτρονικής. / Εκδ. A.V. Netushila. Μόσχα: Energoatomizdat, 1995. Ηλεκτρολογία και βασικά στοιχεία της ηλεκτρονικής. / Εκδ. O.P.Gludkina, B.P.Sokolova. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1993. Tsykin G.S. ενισχυτικές συσκευές. - Μ.: Επικοινωνία, 1971. Nazarov S.V. Ρυθμιστές τάσης τρανζίστορ. - Μ. : Ενέργεια, 1980. Tsykina L.V. Ηλεκτρονικοί ενισχυτές. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1982. Rudenko V.S. Βασικές αρχές της τεχνολογίας μετατροπής. - Μ.: Γυμνάσιο, 1980. Τύποι ενισχυτών τρανζίστορ, τα κύρια καθήκοντα σχεδιασμού ενισχυτών τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση των κυκλωμάτων ονομασίας και συμφωνίας. Στατικά χαρακτηριστικά, διαφορικές παράμετροι τρανζίστορ και ενισχυτών, ανάδραση σε ενισχυτές. περίληψη, προστέθηκε 04/01/2010 Χαρακτηριστικά του τρανζίστορ που χρησιμοποιείται. Σχέδιο του κυκλώματος τροφοδοσίας, σταθεροποίηση του τρόπου λειτουργίας, γραμμή φόρτωσης. Προσδιορισμός των τιμών του ισοδύναμου κυκλώματος, των ορίων και των περιοριστικών συχνοτήτων, της αντίστασης φορτίου, των δυναμικών παραμέτρων του σταδίου ενίσχυσης. θητεία, προστέθηκε 06/09/2010 Σχεδιασμός ενισχυτών τρανζίστορ. Μορφές εφαρμογής τοπικής και γενικής αρνητικής ανάδρασης κατά τη βελτίωση των παραμέτρων του ενισχυτή. Ανάλυση της χωρητικότητας των πυκνωτών μετάβασης και αποκλεισμού. Η ουσία της αντίστασης εισόδου του προκαταρκτικού σταδίου. θητεία, προστέθηκε 22/12/2008 Χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων και των αρχών λειτουργίας των ενισχυτών χαμηλής συχνότητας που βασίζονται σε διπολικά τρανζίστορ. Βασικές μέθοδοι σχεδιασμού και υπολογισμού ορθογώνιων ταλαντωτών με ελεγχόμενο ρυθμό επανάληψης παλμών. Σκίτσο τροφοδοσίας. θητεία, προστέθηκε 20/12/2008 Χαρακτηριστικά συχνότητας και χρόνου ενισχυτών συνεχούς και παλμικού σήματος. Γραμμικές και μη γραμμικές παραμορφώσεις σε ενισχυτές. Μελέτη των κύριων παραμέτρων επιλεκτικών και πολυβάθμιων ενισχυτών. Ενίσχυση καταρρακτών σε διπολικά τρανζίστορ. δοκιμή, προστέθηκε στις 13/02/2015 Λειτουργικοί ενισχυτές: έννοια και παράμετροι. Επίδραση της ανάδρασης στις παραμέτρους και τα χαρακτηριστικά των ενισχυτών. Υπολογισμός του σταδίου ενίσχυσης σε διπολικό τρανζίστορ. Προσομοίωση κυκλωμάτων με χρήση του προγράμματος Elektronik Workbench. επιλογή τρανζίστορ. θητεία, προστέθηκε 20/01/2014 Η χρήση μεταβλητών πυκνωτών για την αλλαγή της συχνότητας συντονισμού του κυκλώματος. Επισκόπηση σχεδίων και επιλογή κατεύθυνσης για το σχεδιασμό ενός πυκνωτή. Υπολογισμός ηλεκτρικών και σχεδιαστικών παραμέτρων, υπολογισμός του συντελεστή θερμοκρασίας χωρητικότητας. θητεία, προστέθηκε 14/03/2010 Υπολογισμός του αυτοταλαντωτή, του φάσματος του σήματος στην έξοδο του μη γραμμικού μετατροπέα, ηλεκτρικά φίλτρα για τη δεύτερη και τρίτη αρμονική. Υπολογισμός κλίμακας, αποσύνδεσης και ενισχυτές εξόδου. Προδιαγραφές αντίστασης, ενισχυτής, πυκνωτής, τρανζίστορ. θητεία, προστέθηκε 28/05/2015 Η έννοια ενός ηλεκτρονικού ενισχυτή, η αρχή της λειτουργίας. Τύποι ηλεκτρονικών ενισχυτών, τα χαρακτηριστικά τους. Τύποι ανάδρασης σε ενισχυτές και τα αποτελέσματα της επίδρασής τους στη λειτουργία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Ανάλυση ηλεκτρονικών ενισχυτών με βάση διπολικά τρανζίστορ. θητεία, προστέθηκε 07/03/2011 Λειτουργικότητα μεταβλητών πυκνωτών ως στοιχείων ταλαντωτικών κυκλωμάτων. Επισκόπηση σχεδίων και επιλογή κατεύθυνσης για το σχεδιασμό ενός πυκνωτή. Υπολογισμός ηλεκτρικών και σχεδιαστικών παραμέτρων, υπολογισμός του συντελεστή θερμοκρασίας χωρητικότητας. Κρατική Ακαδημία Αυτοκινήτου και Οδού της Σιβηρίας Τμήμα ΑΠΠ και Ε ΕΡΓΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΟ ΣΧΕΔΙΟ ΜΕ ΚΟΙΝΗ ΕΚΠΟΜΠΗ» γνωστικό αντικείμενο: «Ηλεκτρολόγος Μηχανικός» Επιλογή-17 Ολοκληρώθηκε: Άρθ. γρ. 31ΑΠ Tsigulev S.V. Έλεγχος: Denisov V.P. 1. Βασικές έννοιες 2. Ο σκοπός των στοιχείων και η αρχή λειτουργίας του σταδίου ενίσχυσης σύμφωνα με το σχήμα με την Ο.Ε. 3. Ανάθεση εργασίας 4. Η διαδικασία για τον υπολογισμό ενός ενισχυτή τρανζίστορ σύμφωνα με το σχήμα με Ο.Ε Βιβλιογραφικός κατάλογος 1. Βασικές έννοιες Οι ενισχυτές είναι μια από τις πιο κοινές ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται σε συστήματα αυτοματισμού και ραδιοκυκλώματα. Οι ενισχυτές χωρίζονται σε προκαταρκτικούς ενισχυτές (ενισχυτές τάσης) και ενισχυτές ισχύος. Οι ενισχυτές προ-τρανζίστορ, όπως και οι ενισχυτές σωλήνων, αποτελούνται από ένα ή περισσότερα στάδια ενίσχυσης. Ταυτόχρονα, όλα τα στάδια του ενισχυτή έχουν κοινές ιδιότητες, η διαφορά μεταξύ τους μπορεί να είναι μόνο ποσοτική: διαφορετικά ρεύματα, τάσεις, διαφορετικές τιμές αντιστάσεων, πυκνωτών κ.λπ. Για τα στάδια του προενισχυτή, τα κυκλώματα αντίστασης (με σύζευξη χωρητικής ρεοστάτη) είναι πιο συνηθισμένα. Ανάλογα με τη μέθοδο εφαρμογής του σήματος εισόδου και λήψης του σήματος εξόδου, τα κυκλώματα ενίσχυσης έχουν λάβει τα ακόλουθα ονόματα: 1) με κοινή βάση OB (Εικ. 1, α). 2) με κοινό συλλέκτη ΟΚ (ακόλουθος εκπομπού) (Εικ. 1, β). 3) με κοινό πομπό - ΟΕ (Εικ. 1, γ). Το πιο συνηθισμένο είναι το σχήμα με Ο.Ε. Το κύκλωμα OB στους προενισχυτές είναι σπάνιο. Ο ακόλουθος πομπού έχει τη μεγαλύτερη σύνθετη αντίσταση εισόδου και τη μικρότερη αντίσταση εξόδου και των τριών κυκλωμάτων, επομένως χρησιμοποιείται κατά την εργασία με μετατροπείς υψηλής αντίστασης ως το πρώτο στάδιο ενός ενισχυτή, καθώς και για αντιστοίχιση με αντίσταση φορτίου χαμηλής αντίστασης. Στον πίνακα. 1 παρέχει μια σύγκριση διαφόρων κυκλωμάτων μεταγωγής τρανζίστορ. Τραπέζι 1 2. Ο σκοπός των στοιχείων και η αρχή λειτουργίας του σταδίου ενίσχυσης σύμφωνα με το σχήμα με την Ο.Ε. Υπάρχουν πολλές επιλογές για την υλοποίηση του κυκλώματος σταδίου του ενισχυτή στο τρανζίστορ ΟΕ. Αυτό οφείλεται κυρίως στις ιδιαιτερότητες της ρύθμισης της λειτουργίας ανάπαυσης του καταρράκτη. Χαρακτηριστικά των καταρρακτών ενίσχυσης και εξετάστε το παράδειγμα του κυκλώματος στο Σχήμα 2, το οποίο έχει λάβει τη μεγαλύτερη χρήση στην υλοποίηση του καταρράκτη σε διακριτά εξαρτήματα. Τα κύρια στοιχεία του κυκλώματος είναι το τροφοδοτικό Αντιστάσεις Αντίσταση Η εκδήλωση αρνητικής ανάδρασης και η σταθεροποιητική της επίδραση στο ρεύμα ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Οι ενισχυτές είναι από τους πιο συνηθισμένους. ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται σε συστήματα αυτοματισμού και ραδιοφωνικά συστήματα. Οι ενισχυτές χωρίζονται σε προκαταρκτικούς ενισχυτές (ενισχυτές τάσης) και ενισχυτές ισχύος. Οι ενισχυτές προ-τρανζίστορ, όπως και οι ενισχυτές σωλήνων, αποτελούνται από ένα ή περισσότερα στάδια ενίσχυσης. Ταυτόχρονα, όλα τα στάδια του ενισχυτή έχουν κοινές ιδιότητες, η διαφορά μεταξύ τους μπορεί να είναι μόνο ποσοτική: ίσα ρεύματα, τάσεις, διαφορετικές τιμές αντιστάσεων, πυκνωτών κ.λπ. Για τα στάδια προενίσχυσης, τα κυκλώματα αντίστασης (με σύζευξη χωρητικής ρεοστάτη) έχουν λάβει τη μεγαλύτερη χρήση. Ανάλογα με τη μέθοδο παροχής του σήματος εισόδου και λήψης της εξόδου, τα κυκλώματα ενίσχυσης έλαβαν τα ακόλουθα ονόματα: 1. Με κοινό πομπό - ΟΕ (Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε1). 2. Με κοινή βάση - ABOUT (Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε). 3. Με κοινό συλλέκτη (ακόλουθος εκπομπού) - ΟΚ (Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε3). Το πιο συνηθισμένο είναι το κύκλωμα καταρράκτη ΟΕ, καθώς παρέχει την υψηλότερη ενίσχυση σήματος από άποψη ισχύος. Το κύκλωμα OB στους προενισχυτές είναι σπάνιο. Ο ακόλουθος πομπού έχει τη μεγαλύτερη σύνθετη αντίσταση εισόδου και τη μικρότερη σύνθετη αντίσταση εξόδου και των τριών κυκλωμάτων, επομένως χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου αυτό το χαρακτηριστικό σας επιτρέπει να ταιριάξετε ορισμένα μέρη του ενισχυτή για να βελτιώσετε την ποιότητα της ενίσχυσης. Εξετάστε ένα στάδιο ενίσχυσης με ΟΕ. Κατά τον υπολογισμό του καταρράκτη του ενισχυτή, είναι συνήθως γνωστά τα ακόλουθα: 1) R n - αντίσταση φορτίου, στην οποία θα πρέπει να λειτουργεί ο υπολογισμένος καταρράκτης. Ένας παρόμοιος καταρράκτης μπορεί επίσης να είναι φορτίο. 2) I n.m - η απαιτούμενη τιμή του πλάτους του ρεύματος φορτίου. 3) επιτρεπόμενη παραμόρφωση συχνότητας. 4) εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. 5) στις περισσότερες περιπτώσεις δίνεται η τάση της τροφοδοσίας του κυκλώματος συλλέκτη. Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού, θα πρέπει να καθοριστούν τα ακόλουθα: 1) ο τύπος του τρανζίστορ. 2) τρόπος λειτουργίας του επιλεγμένου τρανζίστορ. 3) παράμετροι καταρράκτη. 4) τιμές όλων των στοιχείων του κυκλώματος (αντιστάσεις, πυκνωτές), τις παραμέτρους και τους τύπους τους. Υπολογισμός ενισχυτή
Υπολογισμός του καταρράκτη ενός ενισχυτή τάσης χαμηλής συχνότητας τρανζίστορ
με ρεοστάτη-χωρητική σύζευξη
Η ακολουθία υπολογισμού δίνεται για ένα τρανζίστορ συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα ΟΕ (κοινός πομπός). 1 είναι ένα διάγραμμα της βαθμίδας του ενισχυτή. Αρχικά δεδομένα: 1) τάση στην έξοδο του καταρράκτη U έξω.μ(τάση στο φορτίο). 2) αντίσταση φορτίου R n ;
3)
χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής φά n; 4) επιτρεπόμενη τιμή του συντελεστή παραμόρφωσης συχνότητας του καταρράκτη στην περιοχή χαμηλής συχνότητας Μ n; 5) τάση τροφοδοσίας μι Π . Προσδιορίστε: 1) τύπο τρανζίστορ. 2) Τρόπος λειτουργίας τρανζίστορ. 3) αντίσταση φορτίου συλλέκτη R κ ;
4) αντίσταση στο κύκλωμα εκπομπού R μι ;
5) αντίσταση διαιρέτη τάσης R 1
και R 2
σταθεροποίηση του τρόπου λειτουργίας του τρανζίστορ. 6) χωρητικότητα του πυκνωτή απομόνωσης C R. 7) χωρητικότητα πυκνωτή στο κύκλωμα εκπομπού ΑΠΟ μι; 8) Κέρδος τάσης σταδίου Προς την U
. Διαδικασία υπολογισμού 1. Επιλέγουμε τον τύπο του τρανζίστορ, καθοδηγούμενοι από τις ακόλουθες σκέψεις: α) U ke.dop (1.11.3) μι Π, U ke.dop - η υψηλότερη επιτρεπόμενη τάση μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού, δίνεται στα βιβλία αναφοράς. I n.M - το μεγαλύτερο δυνατό πλάτος του ρεύματος φορτίου. I k.dop - το υψηλότερο επιτρεπόμενο ρεύμα συλλέκτη, δίνεται σε βιβλία αναφοράς. Σημειώσεις: 1) Οποιοδήποτε τρανζίστορ ικανοποιεί το καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας. 2. Για τον επιλεγμένο τύπο τρανζίστορ, γράψτε τις τιμές κέρδους ρεύματος για το OE min και M από το βιβλίο αναφοράς. Ορισμένα βιβλία αναφοράς δίνουν το κέρδος ρεύματος για το κύκλωμα OB και το αρχικό ρεύμα συλλέκτη I c.n. . Τότε =/(1-) (κατά την επιλογή του τρόπου λειτουργίας του τρανζίστορ, είναι απαραίτητο να εκπληρωθεί η προϋπόθεση Εγώ c.min
Εγώ Ph.D.). Για καταρράκτες ενισχυτών τάσης, συνήθως χρησιμοποιούνται τρανζίστορ χαμηλής ισχύος του τύπου P6. P13; P16; MP33; MP42 και άλλα. 3. Ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ καθορίζεται από τη γραμμή φορτίου, που βασίζεται στην οικογένεια των στατικών χαρακτηριστικών εξόδου (συλλέκτη) για την ΟΕ. Η κατασκευή της γραμμής φόρτωσης εμφανίζεται στο Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε Η γραμμή φορτίου είναι χτισμένη σε δύο σημεία: το σημείο 0 - το σημείο ανάπαυσης (εργασίας) και το σημείο 1, το οποίο καθορίζεται από το μέγεθος της τάσης της πηγής ισχύος μι Π .
Οι συντεταγμένες του σημείου 0 είναι το ρεύμα ηρεμίας Εγώ k0και τάση ηρεμίας U ke0 (δηλαδή, ρεύμα και τάση που αντιστοιχούν στο U σε \u003d 0). Μπορείτε να πάτε το I στο 0
\u003d (1,05-1,2) I out (1,05-1,2) I n.M, αλλά όχι λιγότερο από l mA: U ke0 \u003d U out.m + U ξεκούραση, όπου U OST - η μικρότερη επιτρεπόμενη τάση U ke. Στο U ke <U ostυπάρχουν σημαντικές μη γραμμικές παραμορφώσεις, καθώς τμήματα των χαρακτηριστικών με μεγάλη καμπυλότητα πέφτουν στην περιοχή εργασίας. Για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, μπορείτε να πάρετε U oc t \u003d l V. 4. Προσδιορίστε τις τιμές αντίστασης R Προς τηνκαι R μι .
Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά εξόδου (Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε), προσδιορίζουμε το R περίπου =
R Προς την +
R μι. Ολική αντίσταση στο κύκλωμα εκπομπού-συλλέκτη σολ Π R E \u003d R περίπου - R K 5. Καθορίζουμε τις μεγαλύτερες τιμές πλάτους του σήματος εισόδου του ρεύματος I in.m και της τάσης U in.m, απαραίτητες για τη διασφάλιση της καθορισμένης τιμής, U out.m. Με δεδομένη τη μικρότερη τιμή του κέρδους ρεύματος του τρανζίστορ min, παίρνουμε: t Σύμφωνα με το στατικό χαρακτηριστικό εισόδου για ένα κύκλωμα με ΟΕ, που λαμβάνεται στο U ke= -5V (Σφάλμα: Η πηγή αναφοράς δεν βρέθηκε) και τιμές που βρέθηκαν Εγώ σι. ελάχκαι Εγώ σι. Μέγιστηβρείτε την τιμή 2
U εν.μ
. 6. Καθορίζουμε την αντίσταση εισόδου R στον καταρράκτη σε εναλλασσόμενο ρεύμα (χωρίς να λάβουμε υπόψη τον διαιρέτη τάσης R 1
και R 2
): 7 R 8. Προσδιορίστε τον παράγοντα σταθερότητας του καταρράκτη: όπου M είναι το υψηλότερο δυνατό κέρδος ρεύματος του επιλεγμένου τύπου τρανζίστορ. Για την κανονική λειτουργία του καταρράκτη, ο συντελεστής ευστάθειας S δεν πρέπει να υπερβαίνει πολλές μονάδες. (μικρό 9. Προσδιορίστε τη χωρητικότητα του πυκνωτή απομόνωσης C p: όπου R έξω.Τ
- η αντίσταση εξόδου του τρανζίστορ, που καθορίζεται από τα στατικά χαρακτηριστικά εξόδου για το κύκλωμα OE. Στις περισσότερες περιπτώσεις R έξω.Τ >>R Προς την, ώστε να μπορείτε να πάρετε R έξοδος
R Προς την +
R H
.
αποδεχτείτε για εγκατάσταση Παρόμοια Έγγραφα
σι)
de I - ρεύμα, που καθορίζεται από το σημείο 4, δηλ. σημείο τομής της γραμμής φορτίου με τον τρέχοντα άξονα.
λαμβάνοντας R E \u003d (015 0,25) R K, παίρνουμε
πότε
. Προσδιορίστε την αντίσταση του διαχωριστή R 1
προς την R 2
. Για να μειώσετε τη δράση διακλάδωσης του διαχωριστή στο κύκλωμα εισόδου του καταρράκτη για εναλλασσόμενο ρεύμα, πάρτε
1-2 (8 12) R σε~
)
1
1. Προσδιορίστε το κέρδος τάσης του καταρράκτη:
Σημείωση.Η παραπάνω διαδικασία υπολογισμού δεν λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις για τη σταθερότητα της διαδοχικής λειτουργίας.
Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για το τρανζίστορ. Θα δείξουμε τα διαγράμματα σύνδεσής του και τον υπολογισμό ενός καταρράκτη τρανζίστορ με κοινό εκπομπό.
ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡείναι μια συσκευή ημιαγωγών για την ενίσχυση, παραγωγή και μετατροπή ηλεκτρικών ταλαντώσεων, κατασκευασμένη με βάση έναν ημιαγωγό μονού κρυστάλλου ( Σι- πυρίτιο, ή Γε- γερμάνιο), που περιέχει τουλάχιστον τρεις περιοχές με διαφορετικές - ηλεκτρονικές ( n) και τρύπα ( Π) - αγωγιμότητα. Εφευρέθηκε το 1948 από τους Αμερικανούς W. Shockley, W. Brattain και J. Bardeen. Σύμφωνα με τη φυσική δομή και τον μηχανισμό ελέγχου ρεύματος, διακρίνονται τα διπολικά τρανζίστορ (πιο συχνά ονομάζονται απλά τρανζίστορ) και τα μονοπολικά τρανζίστορ (πιο συχνά ονομάζονται τρανζίστορ φαινομένου πεδίου). Στην πρώτη, που περιέχει δύο ή περισσότερες μεταπτώσεις ηλεκτρονίων-οπών, τόσο τα ηλεκτρόνια όσο και οι οπές χρησιμεύουν ως φορείς φορτίου και στη δεύτερη, είτε ηλεκτρόνια είτε οπές. Ο όρος "τρανζίστορ" χρησιμοποιείται συχνά για να αναφέρεται σε φορητούς δέκτες ραδιοφωνικής εκπομπής που βασίζονται σε συσκευές ημιαγωγών.
Το ρεύμα στο κύκλωμα εξόδου ελέγχεται αλλάζοντας την τάση ή το ρεύμα εισόδου. Μια μικρή αλλαγή στις τιμές εισόδου μπορεί να οδηγήσει σε πολύ μεγαλύτερη αλλαγή στην τάση και το ρεύμα εξόδου. Αυτή η ενισχυτική ιδιότητα των τρανζίστορ χρησιμοποιείται στην αναλογική τεχνολογία (αναλογική τηλεόραση, ραδιόφωνο, επικοινωνίες κ.λπ.).
διπολικό τρανζίστορ
Το διπολικό τρανζίστορ μπορεί να είναι n-p-nκαι p-n-pαγώγιμο. Χωρίς να εξετάσουμε το εσωτερικό του τρανζίστορ, μπορεί κανείς να παρατηρήσει τη διαφορά στην αγωγιμότητα μόνο στην πολικότητα της σύνδεσης σε πρακτικά κυκλώματα τροφοδοτικών, πυκνωτών, διόδων, που αποτελούν μέρος αυτών των κυκλωμάτων. Το σχήμα στα δεξιά δείχνει γραφικά n-p-nκαι p-n-pτρανζίστορ.
Το τρανζίστορ έχει τρεις ακροδέκτες. Αν θεωρήσουμε το τρανζίστορ ως τετραπολικό, τότε θα πρέπει να έχει δύο ακροδέκτες εισόδου και δύο ακροδέκτες εξόδου. Επομένως, ορισμένα από τα συμπεράσματα πρέπει να είναι κοινά, τόσο για το κύκλωμα εισόδου όσο και για το κύκλωμα εξόδου.
Κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ
Κύκλωμα μεταγωγής για τρανζίστορ με κοινό πομπό– έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει το πλάτος του σήματος εισόδου ως προς την τάση και το ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα εισόδου, που ενισχύεται από το τρανζίστορ, αντιστρέφεται. Με άλλα λόγια, η φάση του σήματος εξόδου περιστρέφεται κατά 180 μοίρες. Αυτό το κύκλωμα είναι το κύριο για την ενίσχυση σημάτων διαφορετικού πλάτη και σχήματος. Η αντίσταση εισόδου μιας βαθμίδας τρανζίστορ με OE είναι από εκατοντάδες ohms έως μονάδες kilo-ohms και η αντίσταση εξόδου είναι από μονάδες έως δεκάδες kilo-ohms.
Σχέδιο ενεργοποίησης τρανζίστορ με κοινό συλλέκτη– σχεδιασμένο να ενισχύει το πλάτος του σήματος εισόδου με ρεύμα. Ενίσχυση τάσης δεν συμβαίνει σε ένα τέτοιο κύκλωμα. Πιο σωστά, το κέρδος τάσης είναι ακόμη μικρότερο από τη μονάδα. Το σήμα εισόδου δεν αναστρέφεται από το τρανζίστορ.
Η αντίσταση εισόδου ενός καταρράκτη τρανζίστορ με OK είναι από δεκάδες έως εκατοντάδες kilo-ohms και η αντίσταση εξόδου είναι μέσα σε εκατοντάδες ohms - μονάδες kilo-ohms. Λόγω του γεγονότος ότι, κατά κανόνα, μια αντίσταση φορτίου βρίσκεται στο κύκλωμα εκπομπού, το κύκλωμα έχει μεγάλη αντίσταση εισόδου. Επιπλέον, λόγω της ενίσχυσης του ρεύματος εισόδου, έχει μεγάλη χωρητικότητα φορτίου. Αυτές οι ιδιότητες του κοινού κυκλώματος συλλέκτη χρησιμοποιούνται για την αντιστοίχιση των σταδίων του τρανζίστορ - ως "στάδιο προσωρινής αποθήκευσης". Δεδομένου ότι το σήμα εισόδου, χωρίς να ενισχύεται σε πλάτος, "επαναλαμβάνεται" στην έξοδο, το κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ με κοινό συλλέκτη ονομάζεται επίσης εκπομπός οπαδός.
Υπάρχουν περισσότερα Σχέδιο ενεργοποίησης τρανζίστορ με κοινή βάση. Αυτό το σύστημα ένταξης υπάρχει στη θεωρία, αλλά στην πράξη είναι πολύ δύσκολο να εφαρμοστεί. Ένα τέτοιο κύκλωμα μεταγωγής χρησιμοποιείται στην τεχνολογία υψηλής συχνότητας. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι έχει χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου και είναι δύσκολο να συντονιστεί ένας τέτοιος καταρράκτης στην είσοδο. Η εμπειρία μου στα ηλεκτρονικά δεν είναι μικρή, αλλά μιλώντας για αυτό το κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ, λυπάμαι, δεν ξέρω τίποτα! Το χρησιμοποίησα μερικές φορές ως «ξένο» σχέδιο, αλλά δεν το κατάλαβα ποτέ. Επιτρέψτε μου να εξηγήσω: σύμφωνα με όλους τους φυσικούς νόμους, το τρανζίστορ ελέγχεται από τη βάση του, ή μάλλον από το ρεύμα που ρέει κατά μήκος της διαδρομής βάσης-εκπομπού. Η χρήση του ακροδέκτη εισόδου του τρανζίστορ - της βάσης στην έξοδο - δεν είναι δυνατή. Μάλιστα, η βάση του τρανζίστορ «φυτεύεται» μέσω πυκνωτή σε υψηλή συχνότητα πάνω στο περίβλημα, αλλά δεν χρησιμοποιείται στην έξοδο. Και γαλβανικά, μέσω μιας αντίστασης υψηλής αντίστασης, η βάση συνδέεται με την έξοδο του καταρράκτη (εφαρμόζεται προκατάληψη). Αλλά μπορείτε να εφαρμόσετε μια μετατόπιση, στην πραγματικότητα, από οπουδήποτε, ακόμη και από μια πρόσθετη πηγή. Τέλος πάντων, ένα σήμα οποιουδήποτε σχήματος μπαίνει στη βάση σβήνει μέσω του ίδιου πυκνωτή. Για να λειτουργήσει ένας τέτοιος καταρράκτης, η έξοδος εισόδου - ο εκπομπός "φυτεύεται" στο περίβλημα μέσω μιας αντίστασης χαμηλής αντίστασης, εξ ου και η χαμηλή αντίσταση εισόδου. Γενικά, το κύκλωμα μεταγωγής ενός τρανζίστορ με κοινή βάση είναι ένα θέμα για θεωρητικούς και πειραματιστές. Στην πράξη, είναι εξαιρετικά σπάνιο. Στην πρακτική μου στο σχεδιασμό κυκλωμάτων, δεν έχω συναντήσει ποτέ την ανάγκη χρήσης ενός κυκλώματος μεταγωγής τρανζίστορ κοινής βάσης. Αυτό εξηγείται από τις ιδιότητες αυτού του κυκλώματος μεταγωγής: η αντίσταση εισόδου είναι από μονάδες έως δεκάδες ohms και η αντίσταση εξόδου είναι από εκατοντάδες kilo-ohms έως μονάδες mega-ohms. Τέτοιες συγκεκριμένες παράμετροι είναι μια σπάνια ανάγκη.
Ένα διπολικό τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργίες μεταγωγής και γραμμικής (ενίσχυσης). Η λειτουργία κλειδιού χρησιμοποιείται σε διάφορα σχήματα ελέγχου, λογικά κυκλώματα κ.λπ. Στη λειτουργία κλειδιού, το τρανζίστορ μπορεί να βρίσκεται σε δύο καταστάσεις λειτουργίας - ανοικτή (κορεσμένη) και κλειστή (κλειδωμένη) κατάσταση. Η γραμμική (ενισχυτική) λειτουργία χρησιμοποιείται σε κυκλώματα ενίσχυσης αρμονικού σήματος και απαιτεί το τρανζίστορ να διατηρείται σε «μισή» ανοιχτή, αλλά όχι κορεσμένη κατάσταση.
Για να μελετήσουμε τη λειτουργία ενός τρανζίστορ, θα θεωρήσουμε το κύκλωμα μεταγωγής ενός τρανζίστορ κοινού εκπομπού ως το πιο σημαντικό κύκλωμα μεταγωγής.
Το σχήμα φαίνεται στο σχήμα. Στο διάγραμμα VT- το ίδιο το τρανζίστορ. Αντιστάσεις R b1και R b2- κύκλωμα πόλωσης τρανζίστορ, το οποίο είναι ένας συνηθισμένος διαιρέτης τάσης. Είναι αυτό το κύκλωμα που διασφαλίζει ότι το τρανζίστορ μετατοπίζεται στο "σημείο εργασίας" στη λειτουργία ενίσχυσης αρμονικού σήματος χωρίς παραμόρφωση. Αντίσταση R να- αντίσταση φορτίου της βαθμίδας τρανζίστορ, σχεδιασμένη να τροφοδοτεί τον συλλέκτη του τρανζίστορ με ένα ηλεκτρικό ρεύμα της πηγής ισχύος και να το περιορίζει στη λειτουργία "ανοιχτού" τρανζίστορ. Αντίσταση R e- αντίσταση ανάδρασης, εγγενώς αυξάνει την σύνθετη αντίσταση εισόδου της βαθμίδας, ενώ μειώνει το κέρδος του σήματος εισόδου. Οι πυκνωτές C εκτελούν τη λειτουργία της γαλβανικής απομόνωσης από την επίδραση εξωτερικών κυκλωμάτων.
Για να σας καταστήσουμε πιο σαφές πώς λειτουργεί ένα διπολικό τρανζίστορ, θα σχεδιάσουμε μια αναλογία με έναν συμβατικό διαιρέτη τάσης (δείτε το παρακάτω σχήμα). Πρώτον, η αντίσταση R2κάνουμε τον διαιρέτη τάσης ελεγχόμενο (μεταβλητό). Αλλάζοντας την αντίσταση αυτής της αντίστασης, από το μηδέν σε μια «άπειρα» μεγάλη τιμή, μπορούμε να πάρουμε μια τάση στην έξοδο ενός τέτοιου διαιρέτη από το μηδέν στην τιμή που παρέχεται στην είσοδό του. Τώρα, φανταστείτε ότι η αντίσταση R1ο διαιρέτης τάσης είναι η αντίσταση συλλέκτη της βαθμίδας του τρανζίστορ και η αντίσταση R2Ο διαιρέτης τάσης είναι η διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ. Ταυτόχρονα, εφαρμόζοντας μια ενέργεια ελέγχου με τη μορφή ηλεκτρικού ρεύματος στη βάση του τρανζίστορ, αλλάζουμε την αντίσταση της διασταύρωσης συλλέκτη-εκπομπού, αλλάζοντας έτσι τις παραμέτρους του διαιρέτη τάσης. Η διαφορά από μια μεταβλητή αντίσταση είναι ότι το τρανζίστορ κινείται από χαμηλό ρεύμα. Έτσι λειτουργεί ένα διπολικό τρανζίστορ. Τα παραπάνω απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα:
Για να λειτουργεί το τρανζίστορ στη λειτουργία ενίσχυσης σήματος, χωρίς να παραμορφώνεται το τελευταίο, είναι απαραίτητο να παρέχεται αυτός ο τρόπος λειτουργίας. Μιλούν για τη μετατόπιση της βάσης του τρανζίστορ. Οι ικανοί ειδικοί διασκεδάζουν με τον κανόνα: Το τρανζίστορ ελέγχεται από ρεύμα - αυτό είναι αξίωμα. Αλλά η λειτουργία πόλωσης του τρανζίστορ ρυθμίζεται από την τάση βάσης-εκπομπού, όχι από το ρεύμα - αυτή είναι μια πραγματικότητα. Και για κάποιον που δεν λαμβάνει υπόψη την τάση πόλωσης, κανένας ενισχυτής δεν θα λειτουργήσει. Επομένως, στους υπολογισμούς θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αξία του.
Έτσι, η λειτουργία ενός καταρράκτη διπολικού τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης συμβαίνει σε μια ορισμένη τάση πόλωσης στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού. Για ένα τρανζίστορ πυριτίου, η τιμή τάσης πόλωσης βρίσκεται στην περιοχή των 0,6 ... 0,7 βολτ, για το γερμάνιο - 0,2 ... 0,3 βολτ. Γνωρίζοντας αυτήν την έννοια, μπορείτε όχι μόνο να υπολογίσετε τα στάδια του τρανζίστορ, αλλά και να ελέγξετε την υγεία οποιουδήποτε σταδίου ενισχυτή τρανζίστορ. Αρκεί να μετρήσετε την τάση πόλωσης της βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ με ένα πολύμετρο με υψηλή εσωτερική αντίσταση. Εάν δεν αντιστοιχεί σε 0,6 ... 0,7 βολτ για το πυρίτιο ή 0,2 ... 0,3 βολτ για το γερμάνιο, τότε αναζητήστε μια δυσλειτουργία εδώ - είτε το τρανζίστορ είναι ελαττωματικό είτε τα κυκλώματα πόλωσης ή αποσύνδεσης αυτού του σταδίου τρανζίστορ είναι ελαττωματικός.
Τα παραπάνω φαίνονται στο γράφημα - χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (CVC).
Οι περισσότεροι από τους «ειδικούς», κοιτάζοντας το παρουσιαζόμενο CVC, θα πουν: Τι είδους ανοησίες σχεδιάζονται στο κεντρικό γράφημα; Άρα το χαρακτηριστικό εξόδου του τρανζίστορ δεν μοιάζει! Φαίνεται στο δεξί γράφημα! Θα απαντήσω, όλα είναι σωστά εκεί, αλλά ξεκίνησε με σωλήνες κενού ηλεκτρονίων. Προηγουμένως, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης του λαμπτήρα θεωρούνταν η πτώση τάσης στην αντίσταση της ανόδου. Τώρα, συνεχίζουν να μετρούν στην αντίσταση του συλλέκτη και στο γράφημα αποδίδουν γράμματα που υποδεικνύουν την πτώση τάσης στο τρανζίστορ, στα οποία κάνουν βαθιά λάθος. Στο αριστερό γράφημα I b - U beπαρουσιάζεται το χαρακτηριστικό εισόδου του τρανζίστορ. Στον κεντρικό χάρτη I να - U keπαρουσιάζεται το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης εξόδου του τρανζίστορ. Και στο δεξί γράφημα I R – U Rπαρουσιάζεται το γράφημα ρεύματος-τάσης της αντίστασης φορτίου R να, το οποίο συνήθως δίνεται ως το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης του ίδιου του τρανζίστορ.
Το γράφημα έχει μια γραμμική τομή που χρησιμοποιείται για τη γραμμική ενίσχυση του σήματος εισόδου, που περιορίζεται από σημεία ΑΛΛΑκαι ΑΠΟ. Μέσο σημείο - ΣΤΟ, είναι ακριβώς το σημείο στο οποίο είναι απαραίτητο να περιέχει ένα τρανζίστορ που λειτουργεί σε λειτουργία ενίσχυσης. Αυτό το σημείο αντιστοιχεί σε μια ορισμένη τάση πόλωσης, η οποία συνήθως λαμβάνεται στους υπολογισμούς: 0,66 βολτ για ένα τρανζίστορ πυριτίου ή 0,26 βολτ για ένα τρανζίστορ γερμανίου.
Σύμφωνα με το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης του τρανζίστορ, βλέπουμε τα εξής: σε περίπτωση απουσίας ή χαμηλής τάσης πόλωσης στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ, το ρεύμα βάσης και το ρεύμα συλλέκτη απουσιάζουν. Αυτή τη στιγμή, ολόκληρη η τάση του τροφοδοτικού πέφτει στη διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού. Με μια περαιτέρω αύξηση της τάσης πόλωσης του εκπομπού βάσης του τρανζίστορ, το τρανζίστορ αρχίζει να ανοίγει, εμφανίζεται το ρεύμα βάσης και το ρεύμα συλλέκτη αυξάνεται μαζί του. Φτάνοντας στο «χώρο εργασίας» στο σημείο ΑΠΟ, το τρανζίστορ εισέρχεται σε γραμμική λειτουργία που συνεχίζεται μέχρι το σημείο ΑΛΛΑ. Σε αυτή την περίπτωση, η πτώση τάσης στη διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού μειώνεται και στην αντίσταση φορτίου R να, αντίθετα, αυξάνεται. Τελεία ΣΤΟ- το σημείο λειτουργίας της πόλωσης του τρανζίστορ, είναι ένα τέτοιο σημείο στο οποίο, κατά κανόνα, ρυθμίζεται πτώση τάσης ίση με ακριβώς το μισό της τάσης της πηγής ισχύος στη διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ. Τμήμα απόκρισης συχνότητας από ένα σημείο ΑΠΟ, στο σημείο ΑΛΛΑπου ονομάζεται χώρος εργασίας μετατόπισης. Μετά την τελεία ΑΛΛΑ, το ρεύμα βάσης και επομένως το ρεύμα του συλλέκτη αυξάνεται απότομα, το τρανζίστορ ανοίγει εντελώς - εισέρχεται σε κορεσμό. Αυτή τη στιγμή, στη διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού, πέφτει η τάση λόγω της δομής n-p-nμεταβάσεις, το οποίο είναι περίπου ίσο με 0,2 ... 1 volt, ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ. Όλη η υπόλοιπη τάση του τροφοδοτικού πέφτει στην αντίσταση φορτίου του τρανζίστορ - αντίστασης R να., που περιορίζει επίσης την περαιτέρω αύξηση του ρεύματος του συλλέκτη.
Σύμφωνα με τα κάτω "πρόσθετα" σχήματα, βλέπουμε πώς αλλάζει η τάση στην έξοδο του τρανζίστορ ανάλογα με το σήμα που εφαρμόζεται στην είσοδο. Η τάση εξόδου (πτώση τάσης συλλέκτη) του τρανζίστορ είναι εκτός φάσης (180 μοίρες) στο σήμα εισόδου.
Υπολογισμός καταρράκτη τρανζίστορ με κοινό πομπό (CE)
Πριν προχωρήσουμε απευθείας στον υπολογισμό του καταρράκτη τρανζίστορ, ας δώσουμε προσοχή στις ακόλουθες απαιτήσεις και προϋποθέσεις:
Ο υπολογισμός του καταρράκτη τρανζίστορ πραγματοποιείται, κατά κανόνα, από το τέλος (δηλαδή από την έξοδο).
Για να υπολογίσετε το στάδιο του τρανζίστορ, πρέπει να προσδιορίσετε την πτώση τάσης στη διασταύρωση συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ σε κατάσταση ηρεμίας (όταν δεν υπάρχει σήμα εισόδου). Επιλέγεται έτσι ώστε να λαμβάνεται το πιο μη παραμορφωμένο σήμα. Σε μια βαθμίδα τρανζίστορ ενός κύκλου που λειτουργεί σε λειτουργία "Α", αυτή είναι συνήθως η μισή τάση της τροφοδοσίας.
Δύο ρεύματα τρέχουν στο κύκλωμα εκπομπού του τρανζίστορ - το ρεύμα συλλέκτη (κατά μήκος της διαδρομής συλλέκτη-εκπομπού) και το ρεύμα βάσης (κατά μήκος της διαδρομής βάσης-εκπομπού), αλλά επειδή το ρεύμα βάσης είναι αρκετά μικρό, μπορεί να παραμεληθεί και να θεωρηθεί ότι το ρεύμα συλλέκτη είναι ίσο με το ρεύμα εκπομπού.
Ένα τρανζίστορ είναι ένα στοιχείο ενίσχυσης, επομένως είναι δίκαιο να πούμε ότι η ικανότητά του να ενισχύει τα σήματα πρέπει να εκφράζεται με κάποια τιμή. Η τιμή απολαβής εκφράζεται με έναν δείκτη που λαμβάνεται από τη θεωρία των τετραπόλων - ο συντελεστής ενίσχυσης ρεύματος βάσης στο κύκλωμα μεταγωγής με κοινό πομπό (OE) και συμβολίζεται - ω 21. Η τιμή του δίνεται σε βιβλία αναφοράς για συγκεκριμένους τύπους τρανζίστορ και, συνήθως, δίνεται ένα βύσμα σε βιβλία αναφοράς (για παράδειγμα: 50 - 200). Για υπολογισμούς, συνήθως επιλέγεται η ελάχιστη τιμή (από το παράδειγμα, επιλέγουμε την τιμή - 50).
συλλέκτης ( R να) και πομπός ( R e) οι αντιστάσεις επηρεάζουν τις αντιστάσεις εισόδου και εξόδου της βαθμίδας του τρανζίστορ. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η σύνθετη αντίσταση εισόδου του καταρράκτη R σε \u003d R e * h 21, και η έξοδος είναι Εξόδου \u003d R σε. Εάν δεν σας ενδιαφέρει η αντίσταση εισόδου της βαθμίδας του τρανζίστορ, τότε μπορείτε να κάνετε χωρίς αντίσταση καθόλου R e;
Αξιολογήσεις αντιστάσεων R νακαι R eπεριορίστε τα ρεύματα που διαρρέουν το τρανζίστορ και την ισχύ που διαχέεται από το τρανζίστορ.
Η σειρά και το παράδειγμα υπολογισμού καταρράκτη τρανζίστορ με ΟΕ
Αρχικά δεδομένα:
Τάση τροφοδοσίας U i.p.=12 V.
Επιλέγουμε ένα τρανζίστορ, για παράδειγμα: Transistor KT315G, για αυτό:
Pmax=150 mW; Imax=150 mA; ω 21>50.
Αποδέχομαι R έως \u003d 10 * R e
Δεχόμαστε τάση b-e του σημείου εργασίας του τρανζίστορ U bae= 0,66 V
Λύση:
1. Ας προσδιορίσουμε τη μέγιστη στατική ισχύ που θα διαχέεται από το τρανζίστορ τις στιγμές της διέλευσης ενός εναλλασσόμενου σήματος από το σημείο λειτουργίας Β του στατικού τρόπου λειτουργίας του τρανζίστορ. Θα πρέπει να είναι μια τιμή που είναι 20 τοις εκατό μικρότερη (συντελεστής 0,8) της μέγιστης ισχύος του τρανζίστορ που αναφέρεται στο βιβλίο αναφοράς.
Αποδέχομαι P ras.max \u003d 0,8 * P max\u003d 0,8 * 150 mW \u003d 120 mW
2. Προσδιορίστε το ρεύμα συλλέκτη σε στατική λειτουργία (χωρίς σήμα):
I k0 \u003d P ras.max / U ke0 \u003d P ras.max / (U i.p. / 2)= 120mW/(12V/2) = 20mA.
3. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μισή τάση τροφοδοσίας πέφτει στο τρανζίστορ σε στατική λειτουργία (χωρίς σήμα), το δεύτερο μισό της τάσης τροφοδοσίας θα πέσει στις αντιστάσεις:
(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0\u003d (12V / 2) / 20mA \u003d 6V / 20mA \u003d 300 Ohm.
Λαμβάνοντας υπόψη το υπάρχον εύρος τιμών των αντιστάσεων, καθώς και το γεγονός ότι επιλέξαμε την αναλογία R έως \u003d 10 * R e, βρίσκουμε τις τιμές των αντιστάσεων:
R να= 270 Ohm; R e= 27 Ohm.
4. Βρείτε την τάση στον συλλέκτη του τρανζίστορ χωρίς σήμα.
U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k)\u003d (12 V - 0,02A * 270 Ohm) \u003d 6,6 V.
5. Ας προσδιορίσουμε το ρεύμα βάσης ελέγχου τρανζίστορ:
I b \u003d I έως / h 21 \u003d / h 21= / 50 = 0,8 mA.
6. Το συνολικό ρεύμα βάσης καθορίζεται από την τάση πόλωσης βάσης, η οποία δίνεται από έναν διαιρέτη τάσης R b1,R b2. Το ρεύμα του ωμικού διαιρέτη βάσης πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο (5-10 φορές) από το ρεύμα ελέγχου βάσης I βέτσι ώστε το τελευταίο να μην επηρεάζει την τάση πόλωσης. Επιλέγουμε το ρεύμα διαιρέτη 10 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα ελέγχου βάσης:
R b1,R b2: εγώ περίπτωση. \u003d 10 * I β= 10 * 0,8 mA = 8,0 mA.
Στη συνέχεια η συνολική αντίσταση των αντιστάσεων
R b1 + R b2 \u003d U i.p. / I div.= 12 V / 0,008 A = 1500 ohms.
7. Βρείτε την τάση στον πομπό σε κατάσταση ηρεμίας (χωρίς σήμα). Κατά τον υπολογισμό του σταδίου του τρανζίστορ, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη: η τάση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ εργασίας δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 0,7 βολτ! Η τάση στον πομπό στη λειτουργία χωρίς σήμα εισόδου είναι περίπου ίση με:
U e \u003d I k0 * R e\u003d 0,02 A * 27 Ohm \u003d 0,54 V,
όπου I k0είναι το ρεύμα ηρεμίας του τρανζίστορ.
8. Προσδιορίστε την τάση στη βάση
U b \u003d U e + U be=0,54V+0,66V=1,2V
Από εδώ, μέσω του τύπου διαιρέτη τάσης, βρίσκουμε:
R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U i.p.= 1500 ohm * 1,2V / 12V = 150 ohm R b1 \u003d (R b1 + R b2) -R b2\u003d 1500 Ohm - 150 Ohm \u003d 1350 Ohm \u003d 1,35 kOhm.
Σύμφωνα με τη σειρά αντιστάσεων, λόγω του γεγονότος ότι μέσω της αντίστασης R b1το ρεύμα βάσης ρέει επίσης, επιλέγουμε την αντίσταση προς την κατεύθυνση της μείωσης: R b1\u003d 1,3 kOhm.
9. Οι διαχωριστικοί πυκνωτές επιλέγονται με βάση την απαιτούμενη απόκριση συχνότητας (εύρος ζώνης) του καταρράκτη. Για κανονική λειτουργία σταδίων τρανζίστορ σε συχνότητες έως 1000 Hz, είναι απαραίτητο να επιλέξετε πυκνωτές με ονομαστική τιμή τουλάχιστον 5 μF.
Σε χαμηλές συχνότητες, το χαρακτηριστικό πλάτους-συχνότητας (AFC) του καταρράκτη εξαρτάται από τον χρόνο επαναφόρτισης των πυκνωτών απομόνωσης μέσω άλλων στοιχείων του καταρράκτη, συμπεριλαμβανομένων στοιχείων γειτονικών καταρράξεων. Η χωρητικότητα πρέπει να είναι τέτοια ώστε οι πυκνωτές να μην έχουν χρόνο για επαναφόρτιση. Η αντίσταση εισόδου της βαθμίδας του τρανζίστορ είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση εξόδου. Η απόκριση συχνότητας του καταρράκτη στην περιοχή χαμηλής συχνότητας καθορίζεται από τη σταθερά χρόνου t n \u003d R σε * C in, όπου R σε \u003d R e * h 21, Γ σεείναι η χωρητικότητα εισόδου διαχωρισμού του καταρράκτη. C έξωστάδιο τρανζίστορ, αυτό Γ σετον επόμενο καταρράκτη και υπολογίζεται με τον ίδιο τρόπο. Χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής του καταρράκτη (συχνότητα αποκοπής της απόκρισης συχνότητας) f n \u003d 1 / t n. Για ενίσχυση υψηλής ποιότητας, κατά το σχεδιασμό ενός καταρράκτη τρανζίστορ, είναι απαραίτητο να επιλέξετε έτσι ώστε η αναλογία 1/t n \u003d 1 / (R σε * C in)<
Ο υπολογισμός του τρόπου λειτουργίας κλειδιού του καταρράκτη τρανζίστορ πραγματοποιείται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως ο προηγουμένως διενεργηθείς υπολογισμός του καταρράκτη ενίσχυσης. Η μόνη διαφορά είναι ότι η λειτουργία κλειδιού λαμβάνει δύο καταστάσεις του τρανζίστορ σε κατάσταση ηρεμίας (χωρίς σήμα). Είναι είτε κλειστό (αλλά όχι βραχυκυκλωμένο) είτε ανοιχτό (αλλά όχι υπερκορεσμένο). Ταυτόχρονα, τα σημεία εργασίας «ξεκούρασης» βρίσκονται έξω από τα σημεία Α και Γ που απεικονίζονται στο CVC. Όταν το τρανζίστορ πρέπει να είναι κλειστό στο κύκλωμα σε κατάσταση χωρίς σήμα, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε την αντίσταση από το κύκλωμα καταρράκτη που απεικονίστηκε προηγουμένως R b1. Εάν απαιτείται το τρανζίστορ να είναι ανοιχτό σε ηρεμία, είναι απαραίτητο να αυξήσετε την αντίσταση στο κύκλωμα καταρράκτη R b2 10 φορές την υπολογιζόμενη τιμή και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να αφαιρεθεί από το σχήμα.
Ο υπολογισμός του καταρράκτη τρανζίστορ έχει τελειώσει.