RC sujungto stiprintuvo darbo teorija elektronikoje

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Stiprinimas yra signalo stiprumo didinimo procesas didinant duoto signalo amplitudę nekeičiant jo charakteristikų. RC prijungtas stiprintuvas yra daugiapakopio stiprintuvo dalis, kur skirtingi stiprintuvų etapai yra sujungti naudojant rezistoriaus ir kondensatoriaus derinį. Stiprintuvo grandinė yra viena iš pagrindinės grandinės elektronikoje.

Stiprintuvas, visiškai pagrįstas tranzistoriumi, iš esmės yra žinomas kaip tranzistoriaus stiprintuvas. Įvesties signalas gali būti srovės, įtampos arba maitinimo signalas. Stiprintuvas sustiprins signalą, nekeisdamas jo charakteristikų, o išvestis bus modifikuota įvesties signalo versija. Stiprintuvai yra labai įvairūs. Jie daugiausia naudojami garso ir vaizdo instrumentuose, ryšiuose, valdikliuose ir kt.




Vieno etapo įprasto siųstuvo stiprintuvas:

Žemiau parodyta vieno pakopos bendro emiterio tranzistoriaus stiprintuvo schema:

Vienos pakopos bendrasis emiterinis RC sujungtas stiprintuvas

Vienos pakopos bendrasis emiterinis RC sujungtas stiprintuvas



Grandinės paaiškinimas

Vienpakopis bendras spinduolio RC prijungtas stiprintuvas yra paprasta ir elementari stiprintuvo grandinė. Pagrindinis šios grandinės tikslas yra išankstinis stiprinimas, t. Y. Kad silpni signalai būtų pakankamai stiprūs tolesniam stiprinimui. Tinkamai suprojektuotas RC stiprintuvas gali suteikti puikias signalo charakteristikas.

Kondensatorius Cin įėjime veikia kaip filtras, naudojamas blokuoti nuolatinę įtampą ir leisti tranzistoriui tik kintamą įtampą. Jei bet kuri išorinė nuolatinė įtampa pasiekia tranzistoriaus pagrindą, tai pakeis šališkumo sąlygas ir turės įtakos stiprintuvo veikimui.

R1 ir R2 rezistoriai naudojami tinkamam bipolinio tranzistoriaus poslinkiui užtikrinti. R1 ir R2 sudaro išankstinį tinklą, kuris suteikia reikiamą bazinę įtampą tranzistoriaus neaktyviam regionui valdyti.


Regionas tarp nukirpto ir prisotinto regiono yra žinomas kaip aktyvus regionas. Regionas, kuriame visiškai išjungiamas bipolinio tranzistoriaus veikimas, yra žinomas kaip ribinis regionas, o regionas, kuriame tranzistorius yra visiškai įjungtas, yra žinomas kaip prisotinimo regionas.

Rezistoriai Rc ir Re naudojami norint sumažinti Vcc įtampą. Rezistorius Rc yra kolektorinis rezistorius, o Re - emiterinis rezistorius. Abi yra parinktos taip, kad abi minėtoje grandinėje Vcc įtampa turėtų sumažėti 50%. Emiterio kondensatorius Ce ir emiterinis rezistorius pateikia neigiamą grįžtamąjį ryšį, kad grandinės veikimas būtų stabilesnis.

Dviejų pakopų įprasto siųstuvo stiprintuvas:

Žemiau esanti grandinė reiškia dviejų pakopų bendrą emiterio režimo tranzistoriaus stiprintuvą, kuriame rezistorius R naudojamas kaip apkrova, o kondensatorius C naudojamas kaip sukabinimo elementas tarp dviejų stiprintuvo grandinės etapų.

Dviejų pakopų bendras spinduolis RC sujungtas stiprintuvas

Dviejų pakopų bendras spinduolis RC sujungtas stiprintuvas

Grandinės paaiškinimas:

Kai įvestis kintama. signalas nukreipiamas į 1 tranzistoriaus pagrindąšvRC sujungto stiprintuvo pakopa, iš funkcijų generatoriaus, tada ji sustiprinama visoje 1 pakopos išvestyje. Ši sustiprinta įtampa yra naudojama kito stiprintuvo pakopos pagrindui per jungiamąjį kondensatorių „Cout“, kur ji dar labiau sustiprinama ir vėl atsiranda per antrojo etapo išvestį.

Taigi vienas po kito einantys etapai sustiprina signalą ir bendras padidėjimas pakeliamas iki norimo lygio. Daug didesnį prieaugį galima pasiekti sujungus daugybę stiprintuvo pakopų iš eilės.

Stiprintuvuose esanti varžos-talpos (RC) jungtis yra plačiausiai naudojama pirmojo etapo išėjimui prijungti prie antrojo etapo įvesties (pagrindo) ir pan. Šis jungimo tipas yra populiariausias, nes jis yra pigus ir užtikrina nuolatinį stiprinimą plačiu dažnių diapazonu.

Transistorius kaip stiprintuvai

Nors reikia žinoti apie skirtingas RC sujungtų stiprintuvų grandines, svarbu žinoti apie jas tranzistorių pagrindai kaip stiprintuvus. Trys dažniausiai naudojamų bipolinių tranzistorių konfigūracijos yra įprasti baziniai tranzistoriai (CB), įprasti emiteriniai tranzistoriai (CE) ir bendri kolektoriniai tranzistoriai (CE). Išskyrus tranzistorius, operaciniai stiprintuvai taip pat gali būti naudojamas stiprinimo tikslams.

  • Paprastas spinduolis konfigūracija paprastai naudojama garso stiprintuvo programoje, nes „common-emitter“ yra teigiama ir taip pat didesnė už vienybę. Šioje konfigūracijoje spinduolis yra prijungtas prie žemės ir turi didelę įėjimo impedanciją. Išėjimo varža bus vidutinė. Dauguma šių tipų tranzistorių stiprintuvų programų paprastai naudojamos RF ryšys ir optinio pluošto ryšiai (OFC).
  • Bendros bazės konfigūracijos pelnas yra mažesnis nei vienybės. Šioje konfigūracijoje kolektorius yra prijungtas prie žemės. Mes turime mažą išėjimo impedanciją ir didelę įėjimo impedanciją bendroje pagrindo konfigūracijoje.
  • Bendras kolekcininkas konfigūracija taip pat žinoma kaip skleidėjo pasekėjas nes bendram spinduoliui pritaikytas įėjimas pasirodo viso kolektoriaus išvestyje. Šioje konfigūracijoje kolektorius yra prijungtas prie žemės. Jis turi mažą išėjimo varžą ir aukštą įėjimo impedanciją. Jo pelnas beveik prilygsta vienybei.

Pagrindiniai tranzistoriaus stiprintuvo parametrai

Prieš pasirinkdami stiprintuvą, turime atsižvelgti į šias specifikacijas. Geras stiprintuvas turi turėti visas šias specifikacijas:

  • Jis turėtų turėti didelę įėjimo varžą
  • Jis turėtų būti labai stabilus
  • Ji turi būti labai tiesi
  • Jis turėtų turėti didelį pelną ir pralaidumą
  • Jis turi būti labai efektyvus

Pralaidumas:

Dažnių diapazonas, kurį stiprintuvo grandinė gali tinkamai sustiprinti, yra žinomas kaip konkretaus stiprintuvo pralaidumas. Žemiau kreivė rodo dažnio atsakas vienpakopio RC sujungto stiprintuvo.

R C sujungtas dažnio atsakas

R C sujungtas dažnio atsakas

Kreivė, vaizduojanti stiprintuvo su dažniu stiprinimo kitimą, vadinama dažnio atsako kreive. Pralaidumas matuojamas tarp apatinės pusės ir viršutinės galios taškų. P1 taškas yra atitinkamai apatinė pusės galia, o P2 - viršutinė galia. Gero garso stiprintuvo pralaidumas turi būti nuo 20 Hz iki 20 kHz, nes tai yra girdimas dažnių diapazonas.

Pelnas:

Stiprintuvo stiprinimas apibrėžiamas kaip išėjimo galios ir įėjimo galios santykis. Pelnas gali būti išreikštas decibelais (dB) arba skaičiais. Gain rodo, kiek stiprintuvas sugeba sustiprinti jam duotą signalą.

Žemiau pateikiama lygtis rodo skaičiaus padidėjimą:

G = menkutė / kaištis

Kur „Pout“ yra stiprintuvo išėjimo galia

Kaištis yra stiprintuvo įvesties galia

Toliau pateikta lygybė rodo padidėjimą decibelais (DB):

Pelnas DB = 10log (Pout / Pin)

Pelnas taip pat gali būti išreikštas įtampa ir srove. Įtampos padidėjimas yra išėjimo įtampos ir įėjimo įtampos santykis, o srovės padidėjimas yra išėjimo ir įėjimo srovės santykis. Toliau parodyta įtampos ir srovės padidėjimo lygtis

Įtampos padidėjimas = išėjimo įtampa / įėjimo įtampa

Srovės stiprinimas = išėjimo srovė / įėjimo srovė

Didelė įėjimo varža:

Įvesties varža yra varža, kurią siūlo stiprintuvo grandinė, kai ji yra prijungta prie įtampos šaltinio. Tranzistoriaus stiprintuvas turi turėti didelę įėjimo impedanciją, kad jis negalėtų apkrauti įėjimo įtampos šaltinio. Taigi tai yra priežastis, dėl kurios stiprintuvas turi didelę varžą.

Triukšmas:

Triukšmas reiškia nepageidaujamą signalo svyravimą ar dažnius. Tai gali būti dėl dviejų ar daugiau sistemoje esančių signalų sąveikos, komponentų gedimų, konstrukcijos trūkumų, išorinių trukdžių, o gal dėl tam tikrų komponentų, naudojamų stiprintuvo grandinėje.

Linijiškumas:

Sakoma, kad stiprintuvas yra tiesinis, jei tarp įėjimo galios ir išėjimo galios yra koks nors tiesinis ryšys. Tiesiškumas atspindi padidėjimo lygumą. Praktiškai neįmanoma pasiekti 100% linijiškumo, nes stiprintuvai naudoja aktyvius prietaisus, tokius kaip BJT, JFET ar MOSFET, kurie dėl vidinės parazitinės talpos yra linkę prarasti padidėjimą aukštu dažniu. Be to, įėjimo DC atjungimo kondensatoriai nustato mažesnį ribinį dažnį.

Efektyvumas:

Stiprintuvo efektyvumas rodo, kaip stiprintuvas gali efektyviai naudoti maitinimo šaltinį. Be to, matuojama, kiek energijos tiekiama iš maitinimo šaltinio.

Efektyvumas paprastai išreiškiamas procentais, o efektyvumo lygtis pateikiama kaip (Pout / Ps) x 100. Kur Pout yra galia, o Ps - maitinimo šaltinio galia.

A klasės tranzistoriaus stiprintuvas turi 25% efektyvumą ir užtikrina puikų signalo atkūrimą, tačiau efektyvumas yra labai žemas. C klasės stiprintuvo efektyvumas siekia iki 90%, tačiau signalo atkūrimas yra blogas. AB klasė yra tarp A ir C klasės stiprintuvų, todėl dažniausiai naudojama garso stiprintuvas programos. Šio stiprintuvo efektyvumas siekia iki 55%.

Sukimo greitis:

Sustiprintuvo stiprumas yra didžiausias išėjimo pokyčio greitis per laiko vienetą. Tai parodo, kaip greitai galima pakeisti stiprintuvo išvestį, atsižvelgiant į įvesties pokyčius.

Stabilumas:

Stabilumas yra stiprintuvo gebėjimas atsispirti svyravimams. Paprastai stabilumo problemos kyla atliekant aukšto dažnio operacijas, garso stiprintuvų atveju, artimas 20 kHz. Svyravimai gali būti didelės arba mažos amplitudės.

Tikiuosi, kad ši pagrindinė, tačiau svarbi tema elektroniniai projektai buvo pateikta daug informacijos. Štai jums paprastas klausimas - kokiu tikslu naudojama įprasta kolektoriaus konfigūracija ir kodėl?

Pateikite savo atsakymus komentarų skiltyje žemiau.