Вы находитесь здесь: Главная > Транзисторы > Схемы включения транзистора

Схемы включения транзистора

Схемы включения транзистора

схемы включения транзистора если нет блока КПЕ усилители ЗЧ усилители РЧ усилители ЗЧ на микросхемах источники питания применение цифровых микросхем в линейном режиме

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Хоть какой усилитель, независимо от частоты, содержит от 1-го до нескольких каскадов усиления. Для того, чтоб иметь представление по схемотехнике транзисторных усилителей, разглядим более тщательно их принципные схемы.

Транзисторные каскады, зависимо от вариантов подключения транзисторов, разделяются на:

1 Каскад с общим эмиттером

2 каскад с общим коллектором

3 каскад с общей базой

Каскад с общим эмиттеромобладает высочайшим усилением по напряжению и току. К недочетам данной схемы включения можно отнести низкое входное сопротивление каскада (порядка сотен ом), высочайшее (порядка 10-ов Килоом) выходное сопротивление. Отличительная особенность — изменение фазы входного сигнала на 180 градусов (другими словами — инвертирование). Благодаря высочайшему коэффициенту усиления схема с ОЭ имеет преимущественное применение по сопоставлению с ОБ и ОК.

Разглядим работу каскада подробнее: при подаче на базу входного напряжения — входной ток протекает через переход «база-эмиттер» транзистора, что вызывает открывание транзистора и, в следствии этого, повышение коллекторного тока. В цепи эмиттера транзистора протекает ток, равный сумме тока базы и тока коллектора. На резисторе в цепи коллектора, при прохождении через него тока, появляется некое напряжение, величиной существенно превосходящей входное. Таким макаром происходит усиление транзистора по напряжению. Потому что ток и напряжение в цепи — величины взаимосвязанные, аналогично происходит и усиление входного тока.

Схема с общим коллектором обладает высочайшим входным и низким выходным сопротивлениями. Коэффициент усиления по напряжению этой схемы всегда меньше 1. Входное сопротивление каскада с ОК находится в зависимости от сопротивления нагрузки (Rн) и больше его (примерно) в Н21э раз. (Величина «Н21э» — это статический коэффициент усиления данного экземпляра транзистора, включенного по схеме с Общим Эмиттером). Данная схема употребляется для согласования каскадов, или в случае использования источника входного сигнала с высочайшим входным сопротивлением. В качестве такового источника можно привести, к примеру, пьезоэлектрический звукосниматель либо конденсаторный микрофон. Схема с ОК не изменяет фазы входного сигнала. Время от времени такую схему именуют Эмиттерным повторителем.

Схемы включения транзистораСхема включения транзистора с общей базой употребляется в большей степени в каскадах усилителей больших частот. Усиление каскада с ОБ обеспечивает усиление только по напряжению. Данное включение транзистора позволяет более много использовать частотные свойства транзистора при наименьшем уровне шумов. Что такое частотная черта транзистора? Это — способность транзистора усиливать высочайшие частоты, близкие к граничной частоте усиления, Данная величина находится в зависимости от типа транзистора. Более частотный транзистор способен усиливать и поболее высочайшие частоты. С увеличением рабочей частоты, коэффициент усиления транзистора снижается. Если для построения усилителя использовать, к примеру, схему с общим эмиттером, то при некой (граничной) частоте каскад перестает усиливать входной сигнал. Внедрение этого — же транзистора, но включенного по схеме с общей базой, позволяет существенно повысить граничную частоту усиления. Каскад, собранный по схеме с общей базой, обладает низким входным и низким выходным сопротивлениями (эти характеристики прекрасно согласуются при работе в антенных усилителях с внедрением так именуемых «коаксиальных» несимметричных высокочастотных кабелей, волновое сопротивление которых обычно не превосходит 100 ом). Если ассоциировать величины сопротивлений для каскада с ОЭ и ОБ, то входное сопротивление каскада с ОБ в (1+Н21э) раз меньше, чем с ОЭ, а выходное в (1+Н21э) раз больше. Каскад с ОБ не изменяет фазы входного сигнала.

В практике радиолюбителя время от времени приходится использовать параллельное включение транзисторов для роста выходной мощности (коллекторного тока). Один из вариантов данного включения приведен ниже:

Схемы включения транзистораПри таком включении необходимо стремиться использовать транзисторы с близкими параметрами Вст. Транзисторы большой мощности при всем этом должны устанавливаться на один теплоотвод. Для дополнительного выравнивания токов в данной схеме в цепях эмиттеров использованы резисторы. Сопротивление резисторов следует выбирать исходя из падения напряжения на их (в интервале рабочих токов) около 1 вольта (либо, по последней мере, — более 0,7 вольта). Данная схема должна применяться с большой осторожностью, потому что даже транзисторы 1-го типа и из одной партии выпуска имеют очень большой разброс по характеристикам. Выход из строя 1-го из транзисторов безизбежно приведет к выходу из строя и других транзисторов в цепочке… При параллельном включении 2-ух транзисторов наибольший суммарный ток коллектора не должен превосходить 1,6-1,7 от предельного тока коллектора 1-го из транзисторов! Количество транзисторов, включенных по этой схеме может быть сколько угодно огромным — все находится в зависимости от необходимости…

В радиолюбительской практике время от времени нужен транзистор с проводимостью, хорошей от имеющегося (к примеру — в выходном каскаде УЗЧ и проч.) . Выйти из положения позволяет схема включения, приведенная ниже:

Схемы включения транзистораВ данном каскаде употребляется обычно маломощный транзистор VT1 нужной проводимости, транзистор VT2 нужной мощности, но другой проводимости. Данный каскад (а именно) эквивалентен транзистору с проводимостью N-P-N большой мощности с высочайшим коэффициентом передачи тока базы (h21Э). Если мы используем в качестве VT1, VT2 транзисторы обратной проводимости — получим мощнейший составной транзистор с проводимостью P-N-P.

Схемы включения транзистораЕсли в данной схеме применить транзисторы одной структуры — получим так именуемый Составной транзистор. Такое включение транзисторов именуют Схемой Дарлингтона. Индустрия выпускает такие транзисторы в одном корпусе. Есть как маломощные (типа КТ3102 и т. п.) так и массивные (к примеру — КТ825) составные транзисторы.

А на данный момент побеседуем малость о температурной стабилизации усилителя.

Транзистор, являясь полупроводниковым прибором, изменяет свои характеристики при изменении рабочей температуры. Так, при повышении температуры, усилительные характеристики транзистора ухудшаются. Обосновано это рядом обстоятельств : при повышении температуры существенно возрастает таковой параметр транзистора, как оборотный ток коллектора. Повышение оборотного тока коллектора транзистора приводит к значительному повышению коллекторного тока и к смещению рабочей точки в сторону роста тока. При некой температуре коллекторный ток транзистора растет до таковой величины, при которой транзистор перестает реагировать на слабенький входной (базисный) ток. Просто говоря — каскад перестает быть усилительным. Для того, чтоб расширить спектр рабочих температур, нужно использовать дополнительные меры по температурной стабилизации рабочей точки транзистора. Самым обычным методом является коллекторная стабилизация рабочего тока смещения. Рассмотренная нами выше схема каскада по схеме с общим эмиттером является схемой с фиксированным током базы. Ток коллектора в данной схеме находится в зависимости от характеристик определенного экземпляра транзистора и должен устанавливаться персонально с помощью подбора величины резистора R1. При смене транзистора исходный (при отсутствии сигнала) ток коллектора приходится подбирать поновой, потому что транзисторы даже 1-го типа имеют очень большой разброс статического коэффициента усиления тока базы (h21 Э).

Схемы включения транзистораСхема коллекторной стабилизации, владея основными недочетами схемы с общим эмиттером (подбор резистора базисного смещения под определенный экземпляр транзистора), все же позволяет расширить спектр рабочих температур каскада. Как лицезреем, данная схема отличается подключением резистора смещения не к источнику питания, а в коллекторную цепь. Благодаря такому включению удалось существенно (за счет внедрения отрицательной оборотной связи) расширить спектр рабочих температур каскада. При увеличении оборотного тока коллектора транзистора, возрастает ток коллектора, что вызывает более полное открывание транзистора и уменьшение коллекторного напряжения. Уменьшение коллекторного напряжения, в свою очередь, уменьшает напряжение исходного смещения транзистора, что вызывает уменьшение коллекторного тока до применимой величины. Таким макаром — осуществляется отрицательная оборотная связь, которая несколько уменьшает усиление каскада, но зато позволяет прирастить наивысшую рабочую температуру.

Более доброкачественную стабилизацию температурных характеристик каскада усиления можно выполнить, если несколько усложнить схему и применить так именуемую «эмиттерную» температурную стабилизацию. Данная схема, невзирая на сложность, позволяет каскаду сохранять усилительные характеристики в очень широком интервале рабочих температур. Не считая того, применение данной схемы стабилизации дает возможность подмены транзисторов без следующей опции. Раздельно скажу о конденсаторе С3. Этот конденсатор служит для увеличения коэффициента усиления каскада на переменном токе. Он избавляет отрицательную оборотную связь каскада. Емкость этого конденсатора находится в зависимости от рабочей частоты усилителя. Для усилителя звуковых частот емкость конденсатора может колебаться от 5 до 50 микрофарад, для спектра радиочастот — от 0,01 до 0,1 микрофарады (но его в неких случаях может и не быть).

Сейчас давайте попробуем расчитать термостабильный каксад по неизменному току:

Схемы включения транзистора

Для начала нам необходимо обусловиться с начальными данными для расчета. На верхнем прямоугольнике даны неизменные величины соответственно для германиевого (Ge) и кремниевого (Si) транзистора.

Для начала расчета нам необходимы последующие входные характеристики: Напряжение питания (Uk), в Вольтах (Принимаем — как пример — равное 6 вольтам). Ток коллектора (Ik), в Миллиамперах (принимаем равный 1 миллиамперу)- тип транзистора (Ge. Si), малая рабочая частота Fmin в герцах (представим 150000 герц — для работы в спектре ДВ) . Сопротивление в цепи коллектора R3 принимаем равным 1 Килоому. Величина этого резистора обычно не расчитывается а берется равным 750 ом — 4,7 Килоом. От величины этого резистора зависит коэффициент усиления каскада по переменному току. Транзистор, представим, КТ315 — кремниевый. Расчет ведем согласно рисунку сверху-вниз!

Сначала по формуле расчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R4 = 0,6 килоом.

Дальше находим сопротивление резистора R2 = 6,3 килоом .

Дальше — сопротивление резистора R1 = 89 Килоом.

По формуле вычисляем наименьшую емкость конденсатора С1 = 0,016 микрофарад. Тут можно без ухудшения частотных параметров каскада поставить конденсатор большей емкости (к примеру на 0,022 микрофарад).

Так, произведя легкие вычисления, мы получили расчитанный каскад для работы в усилителе радиочастоты . Потому что во время расчета мы получили номиналы резисторов не надлежащие стандартному ряду, можно несколько скорректировать их. Так заместо резистора R4 можно поставить резистор на 620 ом, резистор R2 заменим на резистор с номиналом 6,2 килоома, резистор R1 заменяем на резистор 82 килоома. Эти малозначительные отличия от расчета не приведут к каким или дилеммам при работе каскада — всего навсего немного поменяется коллекторный ток…

Сейчас давайте расчитаем работу каскада по переменному току:

Схемы включения транзистораДля этого расчета нам потребуются последующие характеристики: Сопротивления резисторов R1 — R4, Входное сопротивление последующего (нагрузочного) каскада.

Поначалу определяем сопротивление Rэ. Для нашего варианта (ток коллектора 1 миллиампер) Rэ = 26 ом,

Дальше определим проводимость S = 38.46 микросименса (приблизительно),

Вычисляем значение R11. Для транзистора типа КТ315Б среднее значение параметра h21э равно 200, отсюда R11 равно 5200,

Величину Rb нужно найти для вычисления входного сопротивления каскада, являющегося нагрузкой расчитываемого. Она равна (при номиналах резисторов, взятых в нашем примере) 5,75 килоом,

Схемы включения транзистораДля упрощения расчета можно не вычислять сопротивление Rн, а принять его равным R3.

Ожидаемый коэффициент усиления данного каскада на транзисторе типа КТ315Б со средним значением h21э равным 200 выходит около 40.

Схемы включения транзистораСледует подразумевать, что приобретенное значение коэффициента усиления каскада очень примерно! На практике это значение может отличаться в 1,5 — 2 раза (время от времени — больше) и находится в зависимости от определенного экземпляра транзистора!

При расчете коэффициента усиления транзистороного каскада по переменному току следует учесть, что этот коэффициент находится в зависимости от частоты усиливаемого сигнала. Наибольшая частота примененного транзистора должна быть по последней мере в 15-20 раз выше предельной частоты усиления (определяется по справочнику).

Для написания этой страницы использовались материалы из книжки «Лаконичный радиотехнический справочник.» Создатели Богданович и Ваксер, Издательство «Беларусь» 1976 год.

Литература по теме: Маленький учебник «Азы транзисторной схемотехники» (около 380 кб), отысканный мной в вебе, можно скачать по этой ссылке.

Юзер веб-сайта Wind написал программу-калькулятор для облегчения расчетов каскада с общим эмиттером в 2-ух вариантах для старенькых версий (типа Office2000) также для современных версий языка Exel.

Книга «Расчет схем на транзисторах» лежит тут (достаточно старая — 1969 года издания, но полностью животрепещущая!) обьем около 8 мБайт.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: