Pengiraan penguat transistor. Skim, penerangan

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

Pengiraan penguat transistor. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Radio amatur pemula

Komen artikel

Transistor, sebaik sahaja ia muncul, dengan cepat mendapat tempat yang dominan dalam teknologi penguat, dan terdapat beberapa sebab untuk ini. Transistor tidak mempunyai filamen, yang bermaksud ia tidak memerlukan kuasa untuk memanaskannya, berfungsi dengan baik pada voltan bekalan rendah, sangat serasi dengan beban impedans rendah (contohnya, kepala pembesar suara dinamik), tahan lama dan boleh dipercayai. Tidak seperti tiub, ciri-ciri transistor dicirikan oleh ketidaklinearan yang ketara, dan dalam penguat ia perlu dikurangkan dengan langkah tambahan, contohnya, pengenalan maklum balas negatif (NFB).

Marilah kita memikirkan pengiraan yang agak lebih kompleks, tetapi sekurang-kurangnya penguat kuasa frekuensi audio yang paling biasa - UMZCH (Gamb. 51). Semua transistor yang digunakan dalam penguat adalah silikon.

Pengiraan penguat transistor

Peringkat input dipasang menggunakan transistor VT1 dan VT2 menggunakan litar pembezaan. Ia bertindak balas hanya kepada perbezaan voltan yang digunakan pada input bukan penyongsangan dan penyongsangan. Perbezaan ini, bergantung pada kekutuban, menutup satu dan membuka transistor yang lain. Beban R1 dimasukkan ke dalam litar pengumpul transistor VT1, tetapi sebahagian daripada arus pengumpulnya diarahkan ke litar asas transistor peringkat pra-akhir VT3, memberikan bias dan membekalkan isyarat kepadanya.

Peringkat akhir dipasang menggunakan transistor VT4 dan VT5 dalam litar tolak-tarik dengan transistor disambung secara bersiri. Mereka beroperasi dalam mod kelas AB atau pun B bergantung pada pincang yang dicipta oleh diod VD1 dan VD2. Penguat dimuatkan ke kepala dinamik BA1, yang dihidupkan tanpa kapasitor gandingan, kerana dalam mod rehat, voltan pada output penguat boleh dikatakan sifar.

Penguat dikuasakan daripada sumber bipolar (Rajah 52) dengan voltan keluaran yang sama. Litar penguat dan bekalan kuasa adalah sangat mudah, tetapi bagaimanapun, reka bentuk yang dipasang menggunakannya agak berfungsi dan boleh memberikan parameter yang baik.

Pengiraan penguat transistor

Penambahbaikan selanjutnya bermuara kepada pemasangan penjana arus transistor dan bukannya perintang, penstabil voltan dalam bekalan kuasa, kemasukan pengikut pemancar antara peringkat individu - variasi mengenai topik ini tidak berkesudahan, dan mereka yang berminat dalam litar UMZCH akan mengkajinya sendiri, menggunakan penerbitan lain. Kami akan meneruskan pengiraan skema yang paling mudah.

Penguat (Rajah 51) tidak lebih daripada penguat kendalian (op-amp) dalam bentuk termudahnya. Op amp mempunyai beberapa kelebihan yang menyediakannya dengan aplikasi universal dan terluas. Impedans input dan keuntungan op-amp yang ideal adalah tidak terhingga, dan impedans keluaran adalah sifar. Op-amp yang ideal hanya bertindak balas kepada perbezaan voltan merentasi inputnya. Ini bermakna perubahan voltan serentak (mod biasa) pada input tidak menghasilkan isyarat keluaran.

Op-amp kami jauh dari ideal: rintangan inputnya ialah berpuluh-puluh kilo-ohm, keuntungannya adalah beberapa ribu, dan penindasan komponen mod biasa isyarat input tidak melebihi 20...40 dB. Namun begitu, ia dihidupkan dan beroperasi dengan cara yang sama seperti op-amp yang ideal (Rajah 53).

Pengiraan penguat transistor

Isyarat input dibekalkan melalui kapasitor pengasingan C4 kepada input bukan terbalik DA1 (apa yang terdapat dalam segi tiga sepadan dengan litar dalam Rajah 51, tetapi ia juga boleh menjadi op-amp lain dengan output berkuasa, contohnya, K157UD1 , K174UN11, dsb.). Perintang R4 menetapkan potensi input kepada sifar.

Tanpa maklum balas negatif, yang mengurangkan keuntungan dan pada masa yang sama herotan tak linear, dan juga mengembangkan jalur frekuensi yang dikuatkan, op-amp tidak boleh beroperasi. OOS dibekalkan daripada output penguat ke input penyongsangan melalui perintang R6. Pada arus terus dan frekuensi yang lebih rendah, rantai C5R5 tidak memainkan sebarang peranan, jadi kedalaman OOS ialah 100%. Ini bermakna potensi pada keluaran dan pada masukan penyongsangan juga adalah sifar. Malah, sisihan sedikit pun potensi keluaran, sebagai contoh, dalam arah positif, akan dihantar ke input penyongsangan melalui perintang R6, dikuatkan dan membawa kepada penurunan potensi keluaran, mengimbangi sisihan awal.

Keadaannya berbeza dengan arus ulang-alik 3H - pembahagi R6R5 beroperasi dalam litar OOS, dan hanya sebahagian daripada voltan keluaran berselang-seli, sama dengan UoutxR5/(R5 + R6), dihantar ke input penyongsangan. Voltan pada input hampir sama (jangan lupa bahawa keuntungan op-amp adalah dalam beribu-ribu), jadi formula untuk keuntungan ialah:

K = Uvyx/UBX=1 + R6/R5.

Reaktans kapasitor pada frekuensi yang lebih rendah bagi jalur laluan penguat fH mestilah kurang daripada rintangan perintang R5, oleh itu

C5≥ 1/2πfHR5.

Untuk melengkapkan pengiraan elemen litar dalam Rajah. 53, kita hanya perlu memilih rintangan perintang R4 dan R6. Adalah dinasihatkan untuk mengambilnya sama, maka arus input yang sama bagi op-amp, yang melalui perintang ini, akan menyebabkan penurunan voltan yang sama. Perbezaan voltan pada input akan kekal sifar. Walau bagaimanapun, penurunan voltan ini tidak sepatutnya besar, adalah munasabah untuk mengehadkannya kepada 50... 100 mV. Oleh itu,

R4 = R6 = (0,05...0,1 )/iin.

Sebagai contoh, dengan iin = 1 µA, rintangan perintang adalah sama dengan 50... 100 kOhm.

Sekarang mari kita beralih kepada pengiraan elemen dalaman op-amp (lihat Rajah 51). Arus transistor input VT1 dan VT2 (ia adalah sama) adalah

i1 = i2 h21e

di mana h21e ialah pekali pemindahan arus statik bagi transistor input dalam litar dengan pemancar sepunya (ia juga harus sama jika boleh). Jumlah arus transistor melalui perintang R2, dan penurunan voltan merentasinya hendaklah 0,5 V (voltan ambang untuk membuka transistor) kurang daripada voltan bekalan kuasa En. Dari sini

R2 = (En-0,5)/2i1

Pada h21e = 100 dan iin = 1 μA, arus setiap transistor input akan menjadi 0,1 mA, dan rintangan perintang R2 pada En = 6 V ialah 27 kOhm. Arus i mesti mencipta penurunan voltan merentasi perintang R1 yang mencukupi untuk membuka transistor VT3, i.e. tidak kurang daripada 0,5 V. Oleh itu, rintangan perintang R1 hendaklah

R1 =0,5/i1

Dalam contoh kami, R1 = 5 kOhm. Jika anda memilih lebih daripada itu, maka sebahagian besar arus i akan diarahkan ke pangkalan transistor peringkat pra-akhir VT3. Ini boleh dibenarkan dengan syarat

di mana i3 ialah arus pengumpul transistor VT3; h21EZ ialah pekali pemindahan semasanya. I3 semasa akan ditentukan semasa pengiraan selanjutnya.

Seterusnya, anda boleh mula mengira lata pra-terminal dan akhir, dan lebih baik bermula dengan yang terakhir, kerana mod yang pertama sebahagian besarnya ditentukan olehnya. Di sini anda memerlukan ciri-ciri pengumpul transistor keluaran berkuasa, ditunjukkan dalam Rajah. 54 dan diberikan dalam buku rujukan.

Pengiraan penguat transistor

Diandaikan bahawa transistor VT4 dan VT5 mempunyai ciri yang sama, hanya berbeza dalam struktur. Pasangan transistor pelengkap yang serupa dihasilkan oleh industri (contoh: KT315 dan KT361, KT815 dan KT814, KT819 dan KT818 dengan indeks huruf yang berbeza). Ciri-ciri menunjukkan pergantungan arus pengumpul pada voltan segera pada pengumpul pada pelbagai arus asas.

Graf menunjukkan kawasan mod yang dibenarkan litar pemungut dengan garis putus-putus: di bahagian atas ia dihadkan oleh arus pengumpul maksimum, di sebelah kanan - oleh voltan pengumpul maksimum yang dibenarkan, di bahagian tengah - oleh maksimum yang dibenarkan kuasa pelesapan transistor, dikira sebagai hasil darab arus dan voltan pengumpul. Garis beban tidak boleh melintasi sempadan mod yang dibenarkan di mana-mana sahaja.

Seperti yang telah disebutkan, transistor VT4 dan VT5 beroperasi dalam mod yang hampir dengan kelas B. Ini bermakna bahawa jika tiada isyarat, voltan pada transistor adalah sama dengan Ep, dan arus hampir kepada sifar (sebelah kanan garis beban). Pada separuh gelombang positif isyarat, transistor atas dalam litar (VT4) dibuka, pada separuh gelombang negatif, yang lebih rendah (VT5). Oleh kerana prosesnya adalah simetri sepenuhnya, mari kita pertimbangkan operasi transistor atas.

Apabila ia dibuka, arus pengumpul meningkat, dan voltan pemancar pengumpul menurun, kerana voltan separuh gelombang positif dilepaskan pada beban - kepala BA1. Bergerak di sepanjang garis beban ke kiri dan ke atas, menggunakan ciri pengumpul kami tentukan ik max dan Uk min ditunjukkan dalam Rajah. 54. Jika tiada ciri, maka arus ik max diambil kurang sedikit daripada arus pengumpul maksimum yang dibenarkan, dan Uk min bermaksud voltan tepu pengumpul-pemancar (penurunan voltan merentasi transistor apabila ia terbuka sepenuhnya).

Mengetahui dua parameter terakhir membolehkan anda mengira kuasa yang dihantar oleh penguat. Sesungguhnya, ayunan (amplitud) voltan AC pada beban akan menjadi En - Uk min, dan amplitud semasa - ik max. Kuasa akan menjadi

P \u2d (En - Uk min) ik maks / XNUMX.

Dalam amalan, ini selalunya di mana pengiraan bermula - setelah menentukan kuasa keluaran, mereka menentukan voltan bekalan En dan memilih jenis transistor keluaran yang memberikan arus maksimum yang diperlukan dan sepadan dengan parameter maksimum yang dibenarkan (Rajah 54). Ia juga harus diingat bahawa voltan pengumpul transistor tertutup boleh mencapai hampir 2En - nilai maksimum yang dibenarkan voltan pengumpul-pemancar transistor yang dipilih mestilah tidak kurang daripada 2En.

Mengetahui pekali pemindahan semasa (dalam mod isyarat besar) transistor output h21e4 dan h21e5 (sekali lagi, adalah wajar bahawa ia adalah sama), cari arus asas maksimum

ib4 = ik maks/h21e4

Arus pengumpul peringkat pra-akhir (ingat bahawa, tidak seperti transistor keluaran, ia beroperasi dalam kelas A) sepatutnya lebih besar daripada ib4. Di sini kelemahan skema paling mudah didedahkan (lihat Rajah 51). Faktanya ialah pada separuh gelombang positif isyarat, transistor VT3 terbuka dan arus yang semakin meningkat membuka transistor keluaran VT4. Proses-proses ini berlaku dengan agak baik. Tetapi pada separuh gelombang negatif isyarat, transistor VT5 mesti dibuka, dan arus asas maksimumnya ditentukan oleh perintang R3, dan voltan merentasi perintang ini pada puncak gelombang separuh negatif adalah kurang daripada Uк min! Itulah sebabnya adalah perlu untuk menetapkan arus pengumpul tinggi peringkat pra-akhir i3, 10...20 kali lebih besar daripada ib4, dan mengira rintangan perintang R3 menggunakan formula

R3 = En/i3.

Sudah tentu, ini tidak menguntungkan - anda perlu memasang transistor yang cukup kuat di peringkat pra-terminal, dan kecekapan keseluruhan penguat dikurangkan. Langkah-langkah berikut membetulkan keadaan: meningkatkan pekali pemindahan semasa transistor keluaran (memasang transistor komposit, dua atau sekurang-kurangnya satu menggantikan VT5), menggunakan penjana arus transistor dan bukannya perintang R3, menghidupkan "penggalak voltan". Dalam kes kedua, perintang R3 terdiri daripada dua perintang yang disambungkan secara bersiri, dan titik tengahnya disambungkan melalui kapasitor besar ke output penguat. Maklum balas positif tempatan yang terhasil menyumbang kepada pembukaan transistor VT5 yang lebih baik.

Bahagian terakhir penguat yang masih belum diperiksa ialah kapasitor C1, yang membetulkan tindak balas frekuensi di kawasan frekuensi yang lebih tinggi. Kapasitinya biasanya kecil - berpuluh-puluh picofarad. Ia akan dibincangkan dengan lebih terperinci dalam bahagian seterusnya.

Soalan untuk ujian kendiri. Kira UMZCH dengan parameter berikut, voltan input - 0,1 V, voltan bekalan - ±6,3 V, rintangan beban - 4 Ohm, jalur frekuensi boleh dihasilkan semula - 50 Hz ... 12,5 kHz. Pilih jenis transistor. Tentukan kuasa keluaran maksimum pada gelombang sinus.

Jawab. Mari kita mulakan dengan yang terakhir - mari kita mengira peringkat output dalam mod kuasa output maksimum. Dengan meletakkan voltan baki pada pengumpul transistor keluaran terbuka U_kmin = 0,3 V, kita memperoleh amplitud komponen frekuensi berubah-ubah pada output Um = 6 V. Maka nilai maksimum arus melalui transistor akan menjadi l_m=U_m/R_H = 6 V/4 Ohm -= 1,5 A. Kuasa keluaran pada isyarat sinusoidal ialah P = = U_mI_m/2 = 4,5 W. Nilai purata arus denyut kosinus melalui transistor keluaran ialah 0,32l_m (0,32 ialah pekali sifar penguraian nadi kepada komponen harmonik). Jadi l₀ = 0,32l_m \u0,5d XNUMX A. Di sini kita mesti menambah satu lagi arus senyap I_pok transistor keluaran adalah kira-kira 0,05 A.

Sekarang kita dapati kuasa yang digunakan oleh penguat P₀ = 2E_n(I₀ + Saya_pok)= 7 W. Seperti yang anda lihat, kecekapan penguat dalam mod kuasa maksimum hanya R/P₀ = 4,5 W/7 W = 0,64 atau 64%. Pada kuasa yang lebih rendah kecekapan akan menjadi lebih rendah. Setiap transistor keluaran akan melesapkan kuasa (P₀ - P)/2 = 1,25 W. Pilihan transistor yang baik ialah pasangan pelengkap KT816, KT817 (dengan sebarang indeks huruf). Parameter mereka memenuhi syarat kami dengan margin yang ketara.

Keuntungan voltan peringkat awal hendaklah sekurang-kurangnya 6,3 V/0,1 V = 63. Satu peringkat transistor, dengan mengambil kira beban pada galangan input rendah transistor berkuasa, tidak akan memberikan keuntungan sedemikian, oleh itu, sekurang-kurangnya dua peringkat adalah diperlukan. Gambar rajah yang disyorkan dalam Rajah. 51-53. Keuntungan berlebihan dilembapkan dengan memperkenalkan OOS (Rajah 53) dengan nisbah rintangan R6/R5 lebih kurang 60...70.

Pengarang: V.Polyakov, Moscow

Lihat artikel lain bahagian Radio amatur pemula.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Perkara gelap menjadi lebih gelap 10.04.2018

Pasukan ahli astronomi antarabangsa yang diketuai oleh Richard Massey dari Universiti Durham di England telah menafikan "pencerahan" jirim gelap, iaitu kewujudan interaksi bukan graviti antara rumpun jirim yang tidak kelihatan.

Para saintis melaporkan penemuan tanda-tanda interaksi bukan graviti dalam jirim gelap, yang terletak di gugusan galaksi Abell 3827, 1,3 bilion tahun cahaya dari Bumi. Para penyelidik mengkaji pengagihan jisim dalam empat galaksi yang berlanggar menggunakan kesan kanta graviti, apabila objek membengkokkan laluan sinar cahaya.

Diandaikan bahawa terdapat halo jirim gelap di pusat-pusat galaksi, yang menerangkan keanehan pergerakan bulat bintang di sekeliling nukleus. Tiga rumpun jirim gelap dalam Abell 3827 sepadan dengan lokasi tiga galaksi, tetapi rumpun keempat dalam pergerakannya ketinggalan di belakang galaksi berdekatan sebanyak lima ribu tahun cahaya. Ini, menurut saintis, menunjukkan bahawa bukan sahaja daya graviti, tetapi juga beberapa interaksi lain bertindak dalam jirim gelap.

Dalam kajian baharu itu, ahli astronomi menggunakan kompleks teleskop radio Atacama Large Millimeter Array dan Very Large Telescope di Chile, yang memungkinkan untuk menjalankan spektroskopi galaksi yang lebih terperinci dan meminimumkan herotan akibat kesan kanta graviti. Ternyata lokasi halo dalam galaksi sepadan dengan model ?CDM, yang mana bahan gelap berinteraksi hanya melalui daya graviti.

Bahan gelap, menurut ahli kosmologi, membentuk 22 peratus daripada jumlah jisim alam semesta (74 peratus adalah tenaga gelap, dan selebihnya adalah jirim yang boleh dilihat). Ia tidak berinteraksi dengan bahan biasa melalui medan elektromagnet dan lain-lain, kecuali graviti. Kesimpulan tentang kewujudannya dibuat atas dasar pemerhatian terhadap objek astronomi yang berkelakuan seolah-olah dipengaruhi oleh jisim yang tersembunyi daripada pemerhatian langsung. Pada masa ini, belum ada zarah yang ditemui dari mana jirim gelap boleh wujud.

Berita menarik lain:

▪ Tisu paru-paru tiruan mengikut contoh cicak ringan

▪ Berita palsu tersebar dalam talian lebih cepat daripada kebenaran

▪ Cara mudah untuk memeriksa hati anda

▪ Ubat untuk hari tua

▪ Antibiotik di sungai

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Helah hebat dan petunjuknya. Pemilihan artikel

▪ artikel oleh Jay Glen Miner. Kata-kata mutiara yang terkenal

▪ Bagaimanakah dobi berasal? Jawapan terperinci

▪ pasal kitaran pisau cukur. bengkel rumah

▪ artikel Pengesan pepijat radio dengan skala logaritma. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Pemasangan akumulator. Bahagian bangunan. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web