Преход на трансисторния излъчвател: принципът на работа

Историята на транзисторите започва в средата на 20-ти век, когато през 1956 г. трима американски физици - Д. Бърдин, У. Братеин, В. Shockley, получиха Нобелова награда "За изучаване на полупроводници и откриването на транзисторния ефект". Радиотехника, която започва работа в своята област, понякога е трудно да се разберат електронните схеми и назначаването на една или друга от съставните й части. Съществуват определени разработки за това - вече са разработени схемите за свързване на транзистори и други елементи с определени свойства, от които могат да бъдат съставени различни устройства. Една такава "тухла" в изграждането на електронни схеми е емитерният повторител в транзистора.

Транзисторни свързващи вериги

Съществуват три вида включване на биполярни транзистори - с обща основа (ABP), с общ емитер (OE) и общ колектор (OC). Най-често срещаната връзка (OE), тъй като тя дава голяма печалба на напрежение и ток. Една от характеристиките на такава връзка е инвертирането на входното напрежение с 180 °. Недостатъкът на връзката е малък вход (стотици ома) и голям изход (десетки ома) съпротивление.

Когато се прилага входното напрежение, транзисторът се отваря и токът преминава през основата към емитера, като токът на колектора се увеличава. Токът на излъчвателя се сумира с тока на основата и тока на колектора: I E = I B + I K
В колекторната верига на резистора има напрежение много по-голямо от входния сигнал, което води до увеличаване на изходанапрежение и съответно сила на тока. Активирането на транзистора по схемата (ABD) дава коефициента на усилване на напрежението и ви позволява да работите с по-широк честотен обхват, отколкото схемата с (EO), затова често се използва за антенни усилватели. Тази схема позволява пълното използване на способността на транзистора да усилва високата честота на сигнала (честотни характеристики). Колкото по-висока е честотата на усиления сигнал, толкова по-малко се получава напрежението. Тази каскада има малък входен и изходен импеданс.

Включването на транзистор с (OK) дава увеличение на тока и често се използва като съединител между високомощно захранване и ниско напрежение. Също така, това включване може да се използва при съвпадение на различни каскадни вериги, не променя полярността на входния сигнал.

Общи понятия за повторител

Емитерният ретранслатор - е усилвател на токовия сигнал, в който транзисторът се включва във веригата (ОК). Печалбата на сигнала от напрежение е практически равна на единица, напрежението на излъчвателя е един входен сигнал, така че веригата се нарича емитен повторител. Принципът на работа на устройството ще разгледаме по-долу. Независимо от факта, че ретранслаторният емитер има коефициент на предаване на напрежението, той може да бъде приписан на класа на усилвателите, тъй като дава усилване на тока, а оттук и по отношение на мощността: \ t - ток на излъчвателя и В - ток на основата. С малък захранващ резистор, колекторът на транзистора се свързва към общата шина и резистора, от койтоима премахване на изходното напрежение, свързано към емитерната верига. Свързването на входа и изхода към външни вериги се извършва с кондензатори C 1 и C 2. С малко увеличение на напрежението, токовото усилване достига своя връх в режим на късо съединение на клемите на изхода.

Принцип на действие

Натоварването на каскадната верига на повторителя е резистор на излъчвателя RE. Входният сигнал влиза през първия кондензатор С 1, а изходният сигнал на изходния сигнал е през втория кондензатор С2. Репитерът на напрежението на излъчвателя има много малък вход и висок изходен импеданс. При променлив ток, когато полу-вълна на положителна променлива напрежение минава през транзистор от тип n-p тип, тя се отваря по-силно и има увеличаване на тока, с отрицателна полу вълна - напротив. В резултат на това изходното променливо напрежение има същата фаза с входа и е напрежение за обратна връзка. Изходното напрежение е насочено към входа и се включва последователно, така че емитерният повторител използва последователна отрицателна обратна връзка. Изходното напрежение е по-малко от входа до малка стойност (основата на напрежението - емитер е около 06 V).

Как се изчислява схемата

Първоначалните данни за изчисляване на емитерния повторител са токът на колектора (I TO) и захранващото напрежение (V V):
  • Напрежението на излъчвателя (E) трябва да съответства на: E = 05 x V (за осигуряване на изходно напрежение максимално люлка).
  • Сега трябва да изчислите съпротивлениеторезистор на излъчвателя: Р Е = У Е /І К.
  • Изчислява се съпротивлението на резисторния делител: P 1 -P 2 (избира се съпротивлението, така че токът на разделителя да е около 10 пъти по-малък от тока на основата): А D = 01 x I Do /? - коефициент на усилване над тока на транзистора. Съпротивление P1 + P2 = В VX /I D.
  • Изчислява се напрежението на основата на земята: B = Y E + 07.
  • Отличителни черти

    Емитерният повторител има интересна характеристика - токът на колектора има зависимост само от съпротивлението на товара и входното напрежение, и параметрите на транзистора не играят съществена роля. Такива вериги усещат 100% обратна връзка по напрежение. Не можете да се страхувате да изгорите транзистора, захранвайки захранването без ограничителен резистор. Работата на ретранслатор на емитер се основава на високо входно съпротивление, което ви позволява да свържете към него източник на сигнал с голяма комплексна устойчивост (например, пикап в радиото). Усилвател на мощност

    Много често емитерният повторител се използва като усилвател на мощност в изходните етапи на усилвателите. Основната задача на такива възли е прехвърлянето на определена мощност към товара. Най-важният параметър, който е включен в изчисленията на усилвателя на мощността, е усилването на мощността, изкривяването на предаването на сигнала и ефективността (увеличаването му е необходимо поради консумацията на по-голямата част от мощността на захранването от изходния усилвател). Повишаването на напрежението не е основният параметър и обикновено е близо до един.
    Това се случваняколко начина за опериране на усилвателния етап, в зависимост от намирането на работната точка на диаграмите на характеристиките и съответно с различна ефективност и характеристики на изходния сигнал.

    Режими на работа

    В случаите на работа на емитерния повторител, връзката на колектора ще се измести назад и режимът на работа ще зависи от прехода на излъчвателя:
  • В първия случай, емитерното напрежение се получава по такъв начин, че транзисторът не навлиза непрекъснато в режим на насищане. и повторителят работи по права линия на графиката на трансферната характеристика (напреженията на U и U E са еднакви). Максималното напрежение на изходния сигнал е по-малко от входното напрежение. Ефективността е равна на съотношението на мощността, постъпваща към товара от захранващия източник, и достига максимум (25%) при най-високата амплитуда на изходното напрежение. За да се избегнат несъответствия между изхода и входния сигнал, амплитудата на изходното напрежение трябва да се намали, в резултат на ефективността, също намалява. Ниската ефективност в този режим на работа на повторителя се дължи на независимостта на тока, преминаващ през транзистора, от захранващото напрежение и консумираната от захранването мощност е постоянна стойност. При липса на входен сигнал, разсейваната от транзистора мощност е най-голяма. Следователно, в този режим, емитерният повторител не се използва като усилвател на мощност, а по-скоро като предавател на не-изкривен сигнал.
  • Друг работен режим на усилвателния етап, в който се извършва отместването на емитерния възелводи работната точка на транзистора до ръба на веригата. Ако приемем напрежението на емитера (Y = 0) и входният сигнал не се получи, преходът на емитера се измества назад и транзисторът е в затворено състояние. В резултат се намалява консумацията на енергия. При преминаване през положително полупроводниково захранване транзисторът се отключва (отваря се излъчвател-предавател), а отрицателният затваря (няма изходен сигнал). Вторият случай на усилвателния етап решава проблема с увеличаването на ефективността на усилвателя, защото няма ток в транзистора, ако няма захранващо напрежение. Но има един недостатък - силно изкривяване на изходния сигнал.
  • Двутактова схема

    Двутактовият ретранслатор дава възможност за усилване на тока в положителни и отрицателни диапазони. Можете да използвате допълнителен емитер повторител, за да получите неполярен изходен сигнал. По принцип, двутактовата схема е два ретранслатора, всеки от които усилва сигнала в половин вълна плюс или минус. Схемата се състои от два вида биполярни транзистори (с pp-p и p-pp-преходи).

    Принципът на допълнителната схема

    Когато липсва входна мощност, и двата транзистора се изключват поради липсата на напрежение на преходите на емитера. При преминаване на полуаксин положителната полярност транзисторът p-p-n се отваря аналогично, преминаването на отрицателната полувълна причинява отваряне на p-p-r - транзистора. Мощният емитер-рипитър има изчисление на ефективността (DOP = PIC /4X Y /AK), където Vx е амплитудата на изходния сигнал; В D0 - напрежението на възела на колектора. От формулата се вижда, че тя нараства с увеличаване на амплитудата във VIC и става максимална, с VIC = V K (K0 = P1 /4 = 0785). Това показва, че емитерният повторител в допълнителната верига има значително по-висока ефективност от обикновения ретранслатор. Свойството на тази схема е големи (преходни) нелинейни изкривявания. Те се проявяват в по-голяма степен, колкото по-малко е входното напрежение (V VC).

    Изчисляване на двутактовия усилвател

    Тъй като имаме нужда от емитен репитер за усилване на мощността, тогава първоначалните данни за изчисляване на емитерния повторител ще бъдат: импеданс на натоварване (RN), мощност на натоварване (P H). За да се намали несъответствието на изхода и на входния сигнал, захранващото напрежение трябва да бъде над 5 от амплитудата на изходното напрежение. Формули за изчисляване на етапа на усилвателя:
  • Изходно напрежение: В VIX = квадратен корен (2P N R N).
  • Напрежение на електрозахранването: В VH = Y E + 5.
  • Изходен ток: І Е = У Е /Р Н.
  • Мощност, взета от източник на захранване: P + + P - = 2 /Pi x V E /P H x Y K.
  • Най-голямата мощност, разсейвана на всеки от транзисторите: P 1 = P 2 = Y K 2 /P 2 P N.
  • Намаляване на изкривяването на изходното напрежение

    Двутактовият ретранслатор, принципът на който е описан по-горе, може да бъде допълнително подобрен чрез намаляване на преходното изкривяване на изходния сигнал в неговата верига. За да се намали изкривяването на напрежението на изхода на каскадата може да се подава към базата на напрежението транзистори,промяна на изходната характеристика. За повлияване се използват диоди или транзистори, които подават сигнала към работната основа на транзисторния ретранслатор.

    Диаграма с използване на диоди

    При емитерни преходи на транзистори T 1 и T 2 има изместване, дължащо се на диода D1 и D2, свързани между базите на транзисторите. При входно напрежение, равно на нула, транзисторите са активни. Когато полярността на напрежението е положителна, транзисторът Т2 е затворен и при отрицателната полярност на напрежението транзисторът Т1 е затворен. При нулев вход един от транзисторите е активен, следователно веригата с диоди дава характеристиката на изходния сигнал много близо до линейната. Вместо диоди, можете да използвате транзистори с преход на шунт колектор.

    Усилвател на мощност с допълнителни излъчващи повторители

    Друга схема, която намалява изкривяването на изходния сигнал, чийто вход включва два транзистора.
    ​​В тази схема на входа има два ретранслатора на транзистора, които създават напрежение за емитерните преходи на двата изходни транзистора. Значителен плюс на това включване ще бъде повишеното съпротивление при каскадното въвеждане. Емитер ток вход и база токове на изходните транзистори, определени първите два резистора. Вторите два резистора са включени в веригата за обратна връзка за изходните транзистори. Тази опция за свързване е буферен усилвател с усилване на единица напрежение.

    Композитни транзистори

    Транзисторите вече са достъпни като отделниКаскада на два транзистора в един случай (верига Дарлингтън). Те се използват в чипове в усилватели на дискретни компоненти. При замяна на нормалния транзисторен компонент е увеличаване на входа и намаляване на изходния импеданс на веригата.

    Свързани публикации