- Τι είναι το Bootstrapping;
- Γιατί χρειαζόμαστε Αντίσταση Υψηλής Εισόδου για Τρανζίστορ Ενισχυτή;
- Απαιτούμενα στοιχεία
- Διάγραμμα κυκλώματος
- Εργασία του ενισχυτή Bootstrap
Οι ενισχυτές αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της Ηλεκτρονικής που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση σημάτων χαμηλού πλάτους. Ο ενισχυτής παίζει πολύ σημαντικό ρόλο για την ενίσχυση του σήματος, ειδικά στα ηλεκτρονικά ήχου και ισχύος. Προηγουμένως δημιουργήσαμε πολλούς τύπους ενισχυτών, όπως ενισχυτές ήχου, ενισχυτές ισχύος, ενισχυτές λειτουργίας κ.λπ. Εκτός από αυτούς μπορείτε να μάθετε πολλούς άλλους ενισχυτές που χρησιμοποιούνται συνήθως ακολουθώντας τους παρακάτω συνδέσμους:
- Ενισχυτής Push-pull
- Διαφορικός ενισχυτής
- Ενισχυτής αντιστροφής
- Ενισχυτής οργάνων
Κάθε ενισχυτής έχει διαφορετική κατηγορία και εφαρμογή. Γενικά τα τρανζίστορ και τα op-amp χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενισχυτή. Εδώ, σε αυτό το έργο μαθαίνουμε για τον Ενισχυτή Bootstrap.
Τι είναι το Bootstrapping;
Συνήθως το Bootstrapping είναι τεχνική όπου ένα μέρος της παραγωγής χρησιμοποιείται κατά την εκκίνηση. Στον ενισχυτή Bootstrap, το bootstrap χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντίστασης εισόδου. Λόγω των οποίων μειώνεται επίσης η επίδραση φόρτωσης στην πηγή εισόδου. Ο σχεδιασμός μοιάζει με το ζεύγος Darlington, με πυκνωτή bootstrap. Ο πυκνωτής Bootstrap χρησιμοποιείται για να παρέχει θετική ανατροφοδότηση σήματος AC στη βάση του τρανζίστορ. Αυτή η θετική ανατροφοδότηση βοηθά στη βελτίωση της αποτελεσματικής αξίας της αντίστασης βάσης. Αυτή η αύξηση στην αντίσταση βάσης καθορίζεται επίσης από την αύξηση τάσης του κυκλώματος ενισχυτή.
Γιατί χρειαζόμαστε Αντίσταση Υψηλής Εισόδου για Τρανζίστορ Ενισχυτή;
Η υψηλή αντίσταση εισόδου βελτιώνει την ενίσχυση του σήματος εισόδου και συνεπώς απαιτείται σε διάφορες εφαρμογές ενισχυτή. Εάν έχουμε χαμηλή αντίσταση εισόδου θα έχουμε χαμηλή ενίσχυση. Γενικά, το BJT (Bipolar Junction Transistor) έχει χαμηλή αντίσταση εισόδου (συνήθως 1 ohm έως 50 kilo ohm). Έτσι για αυτό, χρησιμοποιείται τεχνική εκκίνησης για την αύξηση της αντίστασης εισόδου.
Η τάση στην αντίσταση εισόδου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο:
V = {(V in.Z in) / (V in + ZV in)}
Ως εκ τούτου, σύμφωνα με τον τύπο, η αντίσταση εισόδου είναι ανάλογη με την τάση που διασχίζει. Εάν αυξηθεί η αντίσταση εισόδου, η τάση θα αυξηθεί επίσης και το αντίστροφο.
Απαιτούμενα στοιχεία
- Τρανζίστορ NPN - BC547
- Αντίσταση - 1k, 10k
- Πυκνωτής - 33pf
- Σήμα εισόδου AC ή παλμού
- Τροφοδοσία DC - 9V ή 12V
- Ψωμί
- Σύνδεση καλωδίων
Διάγραμμα κυκλώματος
Για το σήμα παλμού εισόδου, χρησιμοποιήσαμε ένα σήμα AC (χρησιμοποιώντας μετασχηματιστή), μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε είσοδο PWM. Και, για την είσοδο Vcc, χρησιμοποιούμε το RPS (Ρυθμιζόμενη θετική τροφοδοσία) στο κύκλωμα. Διατηρήστε την απόσταση μεταξύ του καλωδίου AC και DC για λόγους ασφαλείας.
Εργασία του ενισχυτή Bootstrap
Μετά τη σύνδεση του κυκλώματος σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος, το κύκλωμα μοιάζει με το ζεύγος Darlington. Εδώ, χρησιμοποιήσαμε την τεχνική bootstrap για να αυξήσουμε την αντίσταση εισόδου αυτού του κυκλώματος ενισχυτή. Όταν η βάση του τρανζίστορ Q1 είναι υψηλή και το σημείο B είναι χαμηλό. Επομένως, ο πυκνωτής φορτίζει μέχρι την τιμή της τάσης σε R2. Όταν το Q1 πηγαίνει χαμηλά και η τάση αρχίζει να αυξάνεται στη βάση του Q2, ο πυκνωτής εκφορτώνεται αργά. Και για να διατηρηθεί η φόρτιση, το σημείο Α ανεβαίνει επίσης. Έτσι, η τάση στο σημείο Β αυξάνεται και η τάση στο σημείο Α συνεχίζει επίσης να αυξάνεται μέχρι να πάει περισσότερο από το Vcc.
Το φορτίο στον πυκνωτή εκκίνησης C1 αποστραγγίζεται από την αντίσταση R1 και R2. Η τεχνική ονομάζεται bootstrapping επειδή η αύξηση της τάσης στο ένα άκρο του πυκνωτή θα αυξήσει την τάση στο άλλο άκρο του πυκνωτή.
Σημείωση: Η τεχνική εκκίνησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο εάν η σταθερά χρόνου RC είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη μεμονωμένη περίοδο του σήματος κίνησης.
Παρακάτω είναι η προσομοίωση πρωτεάσας του ενισχυτή bootstrap με την ενισχυμένη κυματομορφή.
Επίσης, έχουμε σχεδιάσει το κύκλωμα ενισχυτή bootstrap στο breadboard. Η κυματομορφή εξόδου που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας τον παλμογράφο δίνεται παρακάτω:
Ελέγξτε περισσότερο κύκλωμα ενισχυτή και τις εφαρμογές τους.