Коли ви хочете розробити біполярні транзисторні схеми, ви повинні знати, як їх змістити. Упередження застосовує електрику до транзистора певним чином, щоб транзистор працював так, як ти хочеш. В основному існує п’ять класів підсилювачів - клас A, клас B, клас AB, клас C і клас D. У цій статті ми зосередимося на зміщенні транзистора в загальній конфігурації випромінювача для лінійної роботи підсилювача класу A частоти, лінійне значення вихідний сигнал такий же, як і вхідний, але посилений.
Основи
Щоб звичайний кремнієвий транзистор працював в активному режимі (використовується в більшості схем підсилювача), його база повинна бути підключена до напруги, щонайменше 0,7 В (для кремнієвих пристроїв) вище, ніж випромінювач. Після подачі цієї напруги транзистор включається, і струм колектора починає протікати, з падінням між колектором та випромінювачем від 0,2 В до 0,5 В. В активному режимі струм колектора приблизно дорівнює базовому струму, збільшеному за коефіцієнтом посилення струму (hfe, β) транзистора.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Цей процес зворотний у транзисторі PNP, він перестає проводити при подачі певної напруги на його базу. Дізнайтеся більше про транзистор NPN та транзистор PNP тут.
Виправлено зміщення
Найпростіший спосіб зміщення BJT представлений на малюнку нижче, R1 забезпечує базове зміщення, а вихід подається між R2 і колектором через конденсатор постійного струму, тоді як вхід подається на базу через конденсатор блокування постійного струму. Цю конфігурацію слід використовувати лише в простих попередніх підсилювачах і ніколи не мати вихідних каскадів, особливо з динаміком замість R2.
Для зміщення транзистора нам потрібно знати напругу живлення (Ucc), напругу базового випромінювача (Ube, 0,7 В для кремнію, 0,3 для транзисторів з германію), необхідний струм бази (Ib) або струм колектора (Ic) та коефіцієнт посилення струму транзистора (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Значення R2 для оптимального посилення та спотворення можна оцінити, розділивши напругу живлення на струм колектора. Коефіцієнт підсилення підсилювача з цим значенням R2 високий, близько значення струмового посилення транзистора (hfe, β). Після додавання навантаження до виходу, такого як динамік або наступний етап посилення, вихідна напруга впаде через R2, а навантаження буде діяти як дільник напруги. Рекомендується, щоб імпеданс навантаження або вхідний імпеданс наступного каскаду був принаймні в 4 рази більшим, ніж R2. Конденсатори зв'язку повинні забезпечувати менше 1/8 імпедансу навантаження або вхідного імпедансу наступного каскаду при найнижчій частоті спрацьовування.
Зміщення дільника напруги / Самозміщення
Наведена нижче фігура є найбільш широко використовуваною конфігурацією зміщення, вона стабільна в температурі та забезпечує дуже хороший коефіцієнт посилення та лінійність. У ВЧ-підсилювачах R3 можна замінити на ВЧ-дросель. Окрім одноосновного резистора (R1) та колекторного резистора (R3), ми маємо додатковий базовий резистор (R2) та емітерний резистор (R4). R1 і R2 утворюють дільник напруги і поряд із падінням напруги на R4 встановлюють базову напругу (Ub) ланцюга. Розрахунки є більш складними, оскільки існує більше компонентів та змінних, на які потрібно враховувати.
Спочатку ми почнемо з розрахунку коефіцієнта резисторів базового дільника напруги, продиктованого формулою, наведеною нижче. Для початку розрахунків нам потрібно оцінити значення струму колектора та резисторів R2 і R4. Резистор R4 може бути розрахований на зниження 0,5 В до 2 В при бажаному струмі колектора, а значення R2 має значення в 10-20 разів більше, ніж R4. Для підсилювачів R4 зазвичай знаходиться в діапазоні 1k-2k Ом.
Нероз'єднаний R4 викликає негативний зворотний зв'язок, зменшуючи коефіцієнт посилення, одночасно зменшуючи спотворення та покращуючи лінійність. Роз'єднання його з конденсатором збільшує коефіцієнт підсилення, тому рекомендується послідовно використовувати конденсатор великого значення з малим резистором.