Kun lasket puolijohdeelementtien vahvistusasteita, sinun on tiedettävä paljon teoriaa. Mutta jos haluat tehdä yksinkertaisimman ULF:n, riittää, että valitset transistorit virralle ja vahvistukselle. Tämä on tärkein asia, sinun on silti päätettävä, missä tilassa vahvistimen tulisi toimia. Se riippuu siitä, missä aiot käyttää sitä. Loppujen lopuksi voit vahvistaa äänen lisäksi myös virtaa - impulssin minkä tahansa laitteen ohjaamiseen.
Vahvistintyypit
Kun transistoreiden vahvistusvaiheiden suunnittelu toteutetaan, useita tärkeitä asioita on käsiteltävä. Päätä välittömästi, missä tiloissa laite toimii:
- A on lineaarinen vahvistin, ulostulossa on virtaa milloin tahansa käytön aikana.
- V - virta kulkee vain jakson ensimmäisen puoliskon aikana.
- C - korkean hyötysuhteen ansiosta epälineaariset vääristymät vahvistuvat.
- D ja F - vahvistimien toimintatilat "avain"-tilassa(kytkin).
Yleiset transistorivahvistinpiirit:
- Kiinteällä virralla kantapiirissä.
- Jännitteen kiinnittämisellä alustaan.
- Keräinpiirin stabilointi.
- Emitteripiirin stabilointi.
- ULF-differentiaalityyppi.
- Push-pull-bassovahvistimet.
Ymmärtääksesi kaikkien näiden järjestelmien toimintaperiaatteen, sinun on harkittava ainakin lyhyesti niiden ominaisuuksia.
Virran korjaaminen kantapiirissä
Tämä on yksinkertaisin vahvistinpiiri, jota voidaan käyttää käytännössä. Tästä johtuen aloittelevat radioamatöörit käyttävät sitä laaj alti - suunnittelua ei ole vaikea toistaa. Transistorin kanta- ja kollektoripiirit saavat virran samasta lähteestä, mikä on suunnittelun etu.
Mutta sillä on myös haittoja - tämä on ULF:n epälineaaristen ja lineaaristen parametrien voimakas riippuvuus:
- Virtalähde.
- Puolijohdeelementtiparametrien dispersioasteet.
- Lämpötilat - vahvistinastetta laskettaessa tämä parametri on otettava huomioon.
Puutteita on melkoisesti, ne eivät salli tällaisten laitteiden käyttöä nykyaikaisessa tekniikassa.
Perusjännitteen stabilointi
Tilassa A kaksinapaisten transistorien vahvistusasteet voivat toimia. Mutta jos kiinnität jännitteen alustaan, voit jopa käyttää kenttätyöntekijöitä. Vain tämä korjaa jännitteen ei kannan, vaan portin (tällaisten transistorien nastojen nimet ovat erilaisia). kaaviossa sen sijaanbipolaarinen elementti on asennettu kentälle, mitään ei tarvitse tehdä uudelleen. Sinun tarvitsee vain valita vastusten resistanssi.
Tällaisten kaskadien stabiilisuus ei eroa, sen pääparametreja rikotaan käytön aikana ja erittäin voimakkaasti. Äärimmäisen huonojen parametrien vuoksi tällaista järjestelmää ei käytetä, vaan käytännössä on parempi käyttää malleja, joissa on kollektori- tai emitteripiirien stabilointi.
Keräinpiirin stabilointi
Käytettäessä vahvistinvaihepiirejä bipolaarisissa transistoreissa kollektoripiirin stabiloinnilla, noin puolet syöttöjännitteestä jää ulostulossaan. Lisäksi tämä tapahtuu suhteellisen suurella syöttöjännitteiden alueella. Tämä johtuu siitä tosiasiasta, että on saatu negatiivista palautetta.
Tällaisia kaskadeja käytetään laaj alti suurtaajuusvahvistimissa - UFC, IF, puskurilaitteet, syntetisaattorit. Tällaisia piirejä käytetään heterodyne-radiovastaanottimissa, lähettimissä (mukaan lukien matkapuhelimet). Tällaisten järjestelmien laajuus on erittäin laaja. Mobiililaitteissa piiri ei tietenkään ole toteutettu transistorilla, vaan komposiittielementillä - yksi pieni piikide korvaa v altavan piirin.
Emitterin stabilointi
Nämä piirit löytyvät usein, koska niillä on selkeitä etuja - ominaisuuksien korkea vakaus (verrattuna kaikkiin yllä kuvattuihin). Syynä on virran (DC) takaisinkytkennän erittäin suuri syvyys.
Vahvistusbipolaarisissa transistoreissa olevia kaskadeja, jotka on valmistettu emitteripiirin stabiloinnilla, käytetään radiovastaanottimissa, lähettimissä ja mikropiireissä laitteiden parametrien lisäämiseksi.
Differentiaalivahvistinlaitteet
Differentiaalivahvistusastetta käytetään melko usein, tällaisilla laitteilla on erittäin korkea häiriönkestävyys. Tällaisten laitteiden virtalähteenä voit käyttää pienjännitelähteitä - tämän avulla voit pienentää kokoa. Diff-vahvistin saadaan yhdistämällä kahden puolijohdeelementin emitterit samaan vastukseen. "Klassinen" differentiaalivahvistinpiiri on esitetty alla olevassa kuvassa.
Tällaisia kaskadeja käytetään hyvin usein integroiduissa piireissä, operaatiovahvistimissa, vahvistimissa, FM-vastaanottimissa, matkapuhelimen radioteissä, taajuussekoittimissa.
Push-pull-vahvistimet
Push-pull-vahvistimet voivat toimia melkein missä tahansa tilassa, mutta useimmiten käytetään B. Syynä on se, että nämä portaat asennetaan yksinomaan laitteiden lähtöihin ja siellä on tarpeen lisätä tehokkuutta sen varmistamiseksi korkea tehokkuustaso. Push-pull-vahvistinpiiri on mahdollista toteuttaa sekä samantyyppisille puolijohdetransistoreille että erilaisille puolijohdetransistoreille. Push-pull-transistorivahvistimen "klassinen" piiri on esitetty alla olevassa kuvassa.
Vahvistusasteen toimintatavasta riippumatta se vähentää merkittävästiparillisten harmonisten lukumäärä tulosignaalissa. Tämä on tärkein syy tällaisen järjestelmän laajaan käyttöön. Push-pull vahvistimia käytetään usein CMOS:issa ja muissa digitaalisissa komponenteissa.
Järjestelmä yhteisellä pohjalla
Tämä transistorin kytkentäpiiri on suhteellisen yleinen, se on nelinapainen piiri - kaksi tuloa ja sama määrä lähtöjä. Lisäksi yksi tulo on myös lähtö, se on kytketty transistorin "perus"-liittimeen. Yksi lähtö signaalilähteestä ja kuorma (esimerkiksi kaiutin) on kytketty siihen.
Jos haluat käyttää kaskadia, jolla on yhteinen kanta, voit käyttää:
- Kaavio kantavirran kiinnittämiseksi.
- Perusjännitteen stabilointi.
- Keräimen stabilointi.
- Emitterin stabilointi.
Yhteisen kannan piirien ominaisuus on tulovastuksen erittäin alhainen arvo. Se on yhtä suuri kuin puolijohdeelementin emitteriliitoksen resistanssi.
Yleinen keräinpiiri
Tällaisia rakenteita käytetään myös melko usein, tämä on nelipääteverkko, jossa on kaksi tuloa ja sama määrä lähtöjä. Yleisen kantavahvistinpiirin kanssa on paljon yhtäläisyyksiä. Vain tässä tapauksessa kollektori on signaalilähteen ja kuorman yhteinen liitäntäpiste. Tällaisen piirin eduista voidaan erottaa sen korkea tuloresistanssi. Tästä syystä sitä käytetään usein bassovahvistimissa.
Transistorin tehon saaminen on välttämätöntäkäytä virran stabilointia. Emitterin ja kollektorin stabilointi on ihanteellinen tähän tarkoitukseen. On huomattava, että tällainen piiri ei voi kääntää sisään tulevaa signaalia, ei vahvista jännitettä, tästä syystä sitä kutsutaan "emitterin seuraajaksi". Tällaisilla piireillä on erittäin korkea parametrien stabiilisuus, DC-palautteen (palautteen) syvyys on lähes 100%.
Yleinen säteilijä
Vahvistinasteilla, joissa on yhteinen emitteri, on erittäin korkea vahvistus. Tällaisten piiriratkaisujen avulla rakennetaan suurtaajuusvahvistimia, joita käytetään nykytekniikassa - GSM-, GPS-järjestelmissä, langattomissa Wi-Fi-verkoissa. Nelipolilla (kaskadilla) on kaksi tuloa ja sama määrä lähtöjä. Lisäksi emitteri on kytketty samanaikaisesti yhteen kuorman ja signaalilähteen lähtöön. Kaskadien syöttämiseksi yhteisellä emitterillä on toivottavaa käyttää bipolaarisia lähteitä. Mutta jos tämä ei ole mahdollista, yksinapaisten lähteiden käyttö on sallittua, vain sillä ei todennäköisesti saavuteta suurta tehoa.