Όταν θέλετε να σχεδιάσετε κυκλώματα διπολικών τρανζίστορ, πρέπει να γνωρίζετε πώς να τα προκαλέσετε. Η προκατάληψη εφαρμόζει ηλεκτρισμό σε ένα τρανζίστορ με έναν συγκεκριμένο τρόπο για να κάνει το τρανζίστορ να εκτελέσει τον τρόπο που θέλετε. Υπάρχουν κυρίως πέντε κατηγορίες ενισχυτή - Κλάση Α, Κλάση Β, Κλάση ΑΒ, Κλάση Γ και Κλάση Δ. Σε αυτό το άρθρο θα επικεντρωθούμε στην πόλωση του τρανζίστορ σε μια κοινή διαμόρφωση εκπομπού για τη λειτουργία γραμμικού ενισχυτή γραμμικής συχνότητας ήχου, γραμμική που σημαίνει Το σήμα εξόδου είναι το ίδιο με το εισερχόμενο αλλά ενισχυμένο.
Τα βασικά
Για να λειτουργεί ένα κανονικό τρανζίστορ πυριτίου σε ενεργή λειτουργία (χρησιμοποιείται στα περισσότερα κυκλώματα ενισχυτή) η βάση του πρέπει να συνδέεται με τάση τουλάχιστον 0,7V (για συσκευές πυριτίου) υψηλότερη από την εκπομπή. Μετά την εφαρμογή αυτής της τάσης, το τρανζίστορ ενεργοποιείται και το ρεύμα συλλέκτη αρχίζει να ρέει, με πτώση 0,2V έως 0,5V μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού. Στην ενεργή λειτουργία, το ρεύμα συλλέκτη είναι περίπου ίσο με το ρεύμα βάσης επί το κέρδος ρεύματος (hfe, β) ενός τρανζίστορ.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Αυτή η διαδικασία αντιστρέφεται στο τρανζίστορ PNP, σταματά να λειτουργεί όταν εφαρμόζει μια συγκεκριμένη τάση στη βάση του. Μάθετε περισσότερα για το NPN Transistor και το PNP Transistor εδώ.
Διορθώθηκε η προκατάληψη
Ο απλούστερος τρόπος για να προκαλέσει πόλωση ενός BJT παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα, το R1 παρέχει τη βασική πόλωση και η έξοδος λαμβάνεται μεταξύ του R2 και του συλλέκτη μέσω ενός πυκνωτή αποκλεισμού DC, ενώ η είσοδος τροφοδοτείται στη βάση μέσω ενός πυκνωτή αποκλεισμού DC. Αυτή η διαμόρφωση θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο σε απλούς προενισχυτές και ποτέ σε στάδια εξόδου ισχύος, ειδικά με ηχείο αντί για R2.
Για μεροληψία του τρανζίστορ πρέπει να γνωρίζουμε την τάση τροφοδοσίας (Ucc), την τάση εκπομπού βάσης (Ube, 0,7V για πυρίτιο, 0,3 για τρανζίστορ γερμανίου), το απαιτούμενο ρεύμα βάσης (Ib) ή το ρεύμα συλλέκτη (Ic) και το τρέχον κέρδος του τρανζίστορ (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Η τιμή του R2 για βέλτιστο κέρδος και παραμόρφωση μπορεί να εκτιμηθεί διαιρώντας την τάση τροφοδοσίας με το ρεύμα του συλλέκτη. Το κέρδος του ενισχυτή με αυτήν την τιμή του R2 είναι υψηλό, γύρω από την τιμή του τρέχοντος κέρδους του τρανζίστορ (hfe, β). Αφού προσθέσετε ένα φορτίο στην έξοδο, όπως ένα ηχείο ή το επόμενο στάδιο ενίσχυσης, η τάση εξόδου θα μειωθεί λόγω του R2 και το φορτίο θα λειτουργήσει ως διαχωριστής τάσης. Συνιστάται η σύνθετη αντίσταση φορτίου ή η αντίσταση εισόδου του επόμενου σταδίου να είναι τουλάχιστον 4 φορές μεγαλύτερη από την R2. Οι πυκνωτές ζεύξης πρέπει να παρέχουν λιγότερο από το 1/8 της σύνθετης αντίστασης φορτίου ή της αντίστασης εισόδου του επόμενου σταδίου στη χαμηλότερη συχνότητα λειτουργίας.
Πόλωση διαχωριστή τάσης / μεροληψία μόνος
Το παρακάτω σχήμα είναι η πιο διαδεδομένη διαμόρφωση πόλωσης, είναι σταθερή στη θερμοκρασία και παρέχει πολύ καλό κέρδος και γραμμικότητα. Σε ενισχυτές RF το R3 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα τσοκ RF. Εκτός από την αντίσταση μίας βάσης (R1) και την αντίσταση συλλέκτη (R3), έχουμε μια επιπλέον αντίσταση βάσης (R2) και μια αντίσταση εκπομπής (R4). Τα R1 και R2 σχηματίζουν διαιρέτη τάσης και μαζί με την πτώση τάσης στο R4 ρυθμίζεται στην τάση βάσης (Ub) του κυκλώματος. Οι υπολογισμοί είναι πιο περίπλοκοι, επειδή υπάρχουν περισσότερα στοιχεία και μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Αρχικά ξεκινάμε με τον υπολογισμό του λόγου αντίστασης του διαχωριστή τάσης βάσης, που υπαγορεύεται από τον παρακάτω τύπο. Για να ξεκινήσουμε τους υπολογισμούς πρέπει να εκτιμήσουμε τις τιμές του ρεύματος συλλέκτη και των αντιστάσεων R2 & R4. Η αντίσταση R4 μπορεί να υπολογιστεί ότι πέφτει 0,5V σε 2V στο επιθυμητό ρεύμα συλλέκτη και το R2 είναι 10 έως 20 φορές μεγαλύτερο από το R4. Για τους προενισχυτές το R4 κυμαίνεται συνήθως από 1k-2k ohm.
Το μη αποσυνδεδεμένο R4 προκαλεί αρνητική ανάδραση, μειώνοντας το κέρδος ενώ μειώνει την παραμόρφωση και βελτιώνει τη γραμμικότητα. Η αποσύνδεσή του με έναν πυκνωτή αυξάνει το κέρδος, επομένως συνιστάται η χρήση ενός πυκνωτή μεγάλης αξίας με μια μικρή αντίσταση σε σειρά.