Διπολικά κυκλώματα εναλλαγής τρανζίστορ

Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που μπορεί να ενισχύσει, να μετατρέψει και να παράγει ηλεκτρικά σήματα. Το πρώτο λειτουργικό διπολικό τρανζίστορ εφευρέθηκε το 1947. Το υλικό για την κατασκευή του ήταν το γερμάνιο. Και ήδη το 1956, γεννήθηκε ένα τρανζίστορ πυριτίου.

Ένα διπολικό τρανζίστορ χρησιμοποιεί δύο τύπους φορέων φορτίου - ηλεκτρόνια και τρύπες, γι 'αυτό τα τρανζίστορ ονομάζονται διπολικά. Εκτός από το διπολικό, υπάρχουν μονοπολικά (πεδία) τρανζίστορ στα οποία χρησιμοποιείται μόνο ένας τύπος φορέα - ηλεκτρόνια ή τρύπες. Αυτό το άρθρο θα καλύψει διπολικά τρανζίστορ.

Πολλή ώρα τρανζίστορ ήταν κυρίως γερμάνιο και είχαν μια δομή p-n-p, η οποία εξηγείται από τις δυνατότητες των τεχνολογιών εκείνης της εποχής. Αλλά οι παράμετροι των τρανζίστορ γερμανίου ήταν ασταθείς, το μεγαλύτερο μειονέκτημα τους είναι η χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας - όχι περισσότερο από 60..70 βαθμούς Κελσίου. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, τα τρανζίστορ έγιναν ανεξέλεγκτα και στη συνέχεια απολύθηκαν τελείως.

Με την πάροδο του χρόνου, τρανζίστορ πυριτίου άρχισαν να εκτοπίζουν ομολόγους γερμανού. Επί του παρόντος, είναι κυρίως πυρίτιο και χρησιμοποιούνται και αυτό δεν προκαλεί έκπληξη. Μετά από όλα, τα τρανζίστορ και οι δίοδοι πυριτίου (σχεδόν όλων των τύπων) παραμένουν λειτουργικοί έως 150-170 μοίρες. Τα τρανζίστορ πυριτίου είναι επίσης το "γέμισμα" όλων των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Τα τρανζίστορ θεωρούνται σωστά μια από τις μεγάλες ανακαλύψεις της ανθρωπότητας. Αφού αντικατέστησαν τους ηλεκτρονικούς λαμπτήρες, όχι μόνο τους αντικατέστησαν, αλλά έκαναν μια επανάσταση στην ηλεκτρονική, έκπληκτοι και σοκαρισμένοι στον κόσμο. Αν δεν υπήρχαν τρανζίστορ, τότε πολλές σύγχρονες συσκευές και συσκευές, τόσο οικείες και στενές, απλά δεν θα είχαν γεννηθεί: φανταστείτε, για παράδειγμα, ένα κινητό τηλέφωνο με ηλεκτρονικούς λαμπτήρες! Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ιστορία των τρανζίστορ, δείτε εδώ.

Τα περισσότερα τρανζίστορ πυριτίου έχουν μια n-p-n δομή, η οποία εξηγείται επίσης από την τεχνολογία παραγωγής, αν και υπάρχουν τρανζίστορ τύπου πυριτίου p-n-p, αλλά είναι ελαφρώς μικρότερες από τις δομές n-p-n. Τέτοια τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως τμήμα συμπληρωματικών ζευγών (τρανζίστορ διαφορετικής αγωγιμότητας με τις ίδιες ηλεκτρικές παραμέτρους). Για παράδειγμα, KT315 και KT361, KT815 και KT814, και στα στάδια εξόδου του τρανζίστορ UMZCH KT819 και KT818. Στους εισαγόμενους ενισχυτές χρησιμοποιείται συχνά ένα ισχυρό συμπληρωματικό ζεύγος 2SA1943 και 2SC5200.

Συχνά, τα τρανζίστορ μιας δομής ρ-η-ρ ονομάζονται τρανζίστορ αγωγιμότητας και οι δομές η-ρ-η είναι αντίστροφα τρανζίστορ. Για κάποιο λόγο, ένα τέτοιο όνομα δεν υπάρχει σχεδόν ποτέ στη βιβλιογραφία, αλλά στον κύκλο των ραδιοεξοπλιστών και των ραδιοφωνικών ενθουσιωδών χρησιμοποιείται παντού, όλοι καταλαβαίνουν αμέσως τι διακυβεύεται. Το σχήμα 1 δείχνει μια σχηματική δομή των τρανζίστορ και τα γραφικά σύμβολά τους.

Σχήμα 1

Εκτός από τις διαφορές στον τύπο αγωγιμότητας και το υλικό, τα διπολικά τρανζίστορ ταξινομούνται με ισχύ και συχνότητα λειτουργίας. Εάν η ισχύς διασποράς στο τρανζίστορ δεν υπερβαίνει τα 0,3 W, ένα τέτοιο τρανζίστορ θεωρείται χαμηλής ισχύος. Με ισχύ 0,3 ... 3 W, το τρανζίστορ ονομάζεται μεσαίο τρανζίστορ ισχύος και με ισχύ μεγαλύτερη από 3 W, η ισχύς θεωρείται μεγάλη. Τα σύγχρονα τρανζίστορ είναι σε θέση να διαχέουν την ισχύ πολλών δεκάδων ή και εκατοντάδων βατ.

Τα τρανζίστορ δεν ενισχύουν τα ηλεκτρικά σήματα εξίσου καλά: με αυξανόμενη συχνότητα, το κέρδος του σταδίου τρανζίστορ πέφτει και σε κάποια συχνότητα σταματά εντελώς. Ως εκ τούτου, για να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, τρανζίστορ διατίθενται με διαφορετικές ιδιότητες συχνότητας.

Σύμφωνα με τη συχνότητα λειτουργίας, τα τρανζίστορ χωρίζονται σε χαμηλής συχνότητας, - η συχνότητα λειτουργίας δεν είναι μεγαλύτερη από 3 MHz, η μέση συχνότητα - 3 ... 30 MHz, υψηλή συχνότητα - πάνω από 30 MHz.Εάν η συχνότητα λειτουργίας υπερβαίνει τα 300 MHz, τότε πρόκειται για τρανζίστορ μικροκυμάτων.

Σε γενικές γραμμές, σε σοβαρά χοντρά βιβλία αναφοράς υπάρχουν περισσότερες από 100 διαφορετικές παράμετροι τρανζίστορ, γεγονός που δείχνει επίσης έναν τεράστιο αριθμό μοντέλων. Και ο αριθμός των σύγχρονων τρανζίστορ είναι τέτοιος που δεν μπορούν πλέον να τοποθετηθούν σε κανένα κατάλογο. Και το lineup αυξάνεται συνεχώς, επιτρέποντάς μας να λύσουμε σχεδόν όλα τα καθήκοντα που έθεσαν οι προγραμματιστές.

Υπάρχουν πολλά κυκλώματα τρανζίστορ (απλώς θυμηθείτε τον αριθμό του τουλάχιστον οικιακού εξοπλισμού) για την ενίσχυση και τη μετατροπή των ηλεκτρικών σημάτων, αλλά, με όλη την ποικιλομορφία, αυτά τα κυκλώματα αποτελούνται από ξεχωριστά στάδια, τα οποία βασίζονται σε τρανζίστορ. Για να επιτευχθεί η απαραίτητη ενίσχυση σήματος, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν διάφορα στάδια ενίσχυσης, συνδεδεμένα σε σειρά. Για να κατανοήσετε πώς λειτουργούν τα στάδια του ενισχυτή, πρέπει να εξοικειωθείτε με τα κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ.

Το τρανζίστορ από μόνο του δεν μπορεί να ενισχύσει τίποτα. Οι ιδιότητες ενίσχυσης είναι ότι μικρές αλλαγές στο σήμα εισόδου (ρεύμα ή τάση) οδηγούν σε σημαντικές μεταβολές τάσης ή ρεύματος στην έξοδο του καταρράκτη λόγω της δαπάνης ενέργειας από μια εξωτερική πηγή. Είναι αυτή η ιδιότητα που χρησιμοποιείται ευρέως σε αναλογικά κυκλώματα - ενισχυτές, τηλεόραση, ραδιόφωνο, επικοινωνία κλπ.

Για να απλοποιήσουμε την παρουσίαση, θα εξετάσουμε εδώ τα κυκλώματα στα τρανζίστορ της n-p-n δομής. Όλα όσα θα ειπωθούν για αυτά τα τρανζίστορ ισχύουν εξίσου για τα τρανζίστορ p-n-p. Αλλαγή της πολικότητας των πηγών ενέργειας, ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές και διόδωναν υπάρχει, για να έχετε ένα κύκλωμα λειτουργίας.

Κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ

Υπάρχουν συνολικά τρία τέτοια σχήματα: ένα κύκλωμα με κοινό εκπομπό (OE), ένα κύκλωμα με κοινό συλλέκτη (ΟΚ) και ένα κύκλωμα με κοινή βάση (OB). Όλα αυτά τα σχήματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 2.

Σχήμα 2

Αλλά πριν προχωρήσετε στην εξέταση αυτών των κυκλωμάτων, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τον τρόπο λειτουργίας του τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού. Αυτή η γνωριμία θα πρέπει να διευκολύνει την κατανόηση. λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία κέρδους. Σε μια ορισμένη έννοια, ένα βασικό σχήμα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος συστήματος με τη ΜΑ.

Λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού

Πριν από τη μελέτη της λειτουργίας ενός τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης σήματος, αξίζει να θυμόμαστε ότι τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται συχνά σε λειτουργία κλειδιού.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ έχει εξεταστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Στο τεύχος του περιοδικού Radio του Αύγουστο του 1959, δημοσιεύθηκε ένα άρθρο του Γ. Λαβρόφ "Η τριόδου του ημιαγωγού σε κλειδί". Ο συντάκτης του άρθρου πρότεινε ρυθμίστε την ταχύτητα του κινητήρα συλλέκτη αλλαγή της διάρκειας των παλμών στην περιέλιξη ελέγχου (OS). Τώρα, αυτή η μέθοδος ρύθμισης ονομάζεται PWM και χρησιμοποιείται αρκετά συχνά. Το διάγραμμα από το περιοδικό εκείνης της εποχής φαίνεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3

Αλλά η λειτουργία κλειδιού χρησιμοποιείται όχι μόνο σε συστήματα PWM. Συχνά ένα τρανζίστορ απλώς ενεργοποιεί και απενεργοποιεί κάτι.

Σε αυτή την περίπτωση, το ρελέ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορτίο: έδωσαν ένα σήμα εισόδου - το ρελέ ενεργοποιήθηκε, όχι - το σήμα ρελέ απενεργοποιήθηκε. Αντί για ρελέ σε λειτουργία κλειδιού, οι λαμπτήρες χρησιμοποιούνται συχνά. Συνήθως αυτό γίνεται για να υποδεικνύει: το φως είναι είτε ενεργοποιημένο είτε απενεργοποιημένο. Ένα διάγραμμα μιας τέτοιας βασικής βαθμίδας παρουσιάζεται στο Σχήμα 4. Τα βασικά στάδια χρησιμοποιούνται επίσης για εργασία με LED ή οπτικούς συζεύκτες.

Σχήμα 4

Στο σχήμα, ο καταρράκτης ελέγχεται από μια κανονική επαφή, αν και μπορεί να υπάρχει ψηφιακό τσιπ ή μικροελεγκτή. Ο λαμπτήρας αυτοκινήτου, αυτός χρησιμοποιείται για να φωτίζει το ταμπλό στο "Lada". Θα πρέπει να σημειωθεί ότι 5V χρησιμοποιείται για τον έλεγχο, και η τάση συλλεκτών συλλεκτών είναι 12V.

Δεν υπάρχει τίποτα περίεργο σε αυτό, καθώς οι τάσεις δεν παίζουν κανένα ρόλο σε αυτό το κύκλωμα, μόνο τα ρεύματα είναι σημαντικά.Επομένως, ο λαμπτήρας μπορεί να είναι τουλάχιστον 220V αν το τρανζίστορ είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί σε τέτοιες τάσεις. Η τάση της πηγής συλλέκτη πρέπει επίσης να αντιστοιχεί στην τάση λειτουργίας του φορτίου. Με τη βοήθεια τέτοιων καταρρακτών, το φορτίο συνδέεται με ψηφιακά μικροκυκλώματα ή μικροελεγκτές.

Σε αυτό το σχήμα, το ρεύμα βάσης ελέγχει το ρεύμα συλλέκτη, το οποίο, λόγω της ενέργειας του τροφοδοτικού, είναι αρκετές δεκάδες ή και εκατοντάδες φορές (ανάλογα με το φορτίο του συλλέκτη) από το ρεύμα βάσης. Είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι λαμβάνει χώρα η τρέχουσα ενίσχυση. Όταν το τρανζίστορ λειτουργεί στη λειτουργία κλειδιού, η τιμή που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του καταρράκτη αναφέρεται συνήθως ως "τρέχον κέρδος σε λειτουργία μεγάλου σήματος" στα βιβλία αναφοράς, που υποδεικνύεται από το γράμμα β στα βιβλία αναφοράς. Αυτή είναι η αναλογία του ρεύματος συλλέκτη, που καθορίζεται από το φορτίο, στο ελάχιστο δυνατό ρεύμα βάσης. Με τη μορφή ενός μαθηματικού τύπου, μοιάζει με αυτό: β = Ik / Iб.

Για τα περισσότερα σύγχρονα τρανζίστορ, ο συντελεστής β είναι πολύ μεγάλο, κατά κανόνα, από 50 και άνω, επομένως, όταν υπολογίζεται το στάδιο κλειδί, μπορεί να ληφθεί ως μόνο 10. Ακόμη και αν το ρεύμα βάσης αποδειχθεί ότι είναι μεγαλύτερο από το υπολογισμένο ρεύμα, το τρανζίστορ δεν θα ανοίξει περισσότερο από αυτό, τότε είναι επίσης ένας βασικός τρόπος λειτουργίας.

Για να ανάψει ο λαμπτήρας που φαίνεται στο σχήμα 3, Ib = Ik / β = 100mA / 10 = 10mA, αυτό είναι τουλάχιστον. Με τάση ελέγχου 5V στη βασική αντίσταση Rb, μείον την πτώση τάσης στο τμήμα BE, το 5V θα παραμείνει - 0.6V = 4.4V. Η αντίσταση της βασικής αντίστασης είναι: 4.4V / 10mA = 440 Ohm. Μια αντίσταση με αντίσταση 430 ohms επιλέγεται από τις τυποποιημένες σειρές. Μια τάση 0.6 V είναι η τάση στη διασταύρωση B-E και δεν πρέπει να ξεχαστεί κατά τον υπολογισμό!

Προκειμένου να αποτραπεί η «αγκύρωση στον αέρα» της βάσης του τρανζίστορ κατά το άνοιγμα της επαφής ελέγχου, η μετάβαση B-E συνήθως αποφεύγεται από την αντίσταση Rbe, η οποία κλείνει με ασφάλεια το τρανζίστορ. Αυτή η αντίσταση δεν πρέπει να ξεχαστεί, αν και για κάποιο λόγο δεν είναι για κάποιο λόγο, που μπορεί να οδηγήσει σε ψευδή λειτουργία του καταρράκτη από παρεμβολές. Στην πραγματικότητα, όλοι γνώριζαν για αυτήν την αντίσταση, αλλά για κάποιο λόγο ξέχασαν και για άλλη μια φορά πήραν την "τσουγκράνα".

Η τιμή αυτής της αντιστάσεως πρέπει να είναι τέτοια ώστε όταν ανοίγει η επαφή, η τάση στη βάση δεν θα είναι μικρότερη από 0.6V, διαφορετικά ο καταρράκτης θα είναι ανεξέλεγκτος, σαν να ήταν απλά βραχυκυκλωμένος το τμήμα Β-Ε. Στην πράξη, η αντίσταση RBe έχει οριστεί σε τιμή περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από την RB. Αλλά ακόμα κι αν η τιμή Rb είναι 10K, το κύκλωμα θα λειτουργεί αρκετά αξιόπιστα: τα δυναμικά βάσης και εκπομπού θα είναι ίσα, πράγμα που θα οδηγήσει στο κλείσιμο του τρανζίστορ.

Μια τέτοια κατάρρευση κλειδιών, εάν λειτουργεί, μπορεί να ανάψει ο λαμπτήρας σε πλήρη ζέστη ή να την απενεργοποιήσει τελείως. Σε αυτή την περίπτωση, το τρανζίστορ μπορεί να είναι πλήρως ανοιχτό (κατάσταση κορεσμού) ή πλήρως κλειστό (κατάσταση αποκοπής). Αμέσως, φυσικά, το συμπέρασμα υποδηλώνει ότι μεταξύ αυτών των «οριακών» καταστάσεων υπάρχει κάτι τέτοιο όταν ο λαμπτήρας λάμπει εντελώς. Σε αυτή την περίπτωση, είναι το τρανζίστορ μισά ανοιχτό ή μισό κλειστό; Είναι σαν στο πρόβλημα της πλήρωσης του γυαλιού: ο αισιόδοξος βλέπει το γυαλί μισό γεμάτο, ενώ ο απαισιόδοξος θεωρεί ότι είναι εντελώς άδειο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ ονομάζεται ενισχυτικός ή γραμμικός.

Λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης σήματος

Σχεδόν όλος ο σύγχρονος ηλεκτρονικός εξοπλισμός αποτελείται από μικροκυκλώματα στα οποία τα τρανζίστορ είναι "κρυμμένα". Απλά επιλέξτε τον τρόπο λειτουργίας του λειτουργικού ενισχυτή για να αποκτήσετε το επιθυμητό κέρδος ή εύρος ζώνης. Όμως, παρά το γεγονός αυτό, οι καταρράκτες χρησιμοποιούνται συχνά σε διακριτά ("χαλαρά") τρανζίστορ και επομένως είναι απαραίτητη η κατανόηση της λειτουργίας του σταδίου ενισχυτή.

Η συνηθέστερη ένταξη ενός τρανζίστορ σε σύγκριση με το ΟΚ και το OB είναι ένα κοινό κύκλωμα εκπομπής (ΟΕ). Ο λόγος για αυτόν τον επιπολασμό είναι, πρώτον, ένα υψηλό κέρδος τάσης και ρεύματος.Το υψηλότερο κέρδος του καταρράκτη OE επιτυγχάνεται όταν το ήμισυ της τάσης της παροχής ενέργειας Epit / 2 πέσει στο φορτίο του συλλέκτη. Κατά συνέπεια, το δεύτερο μισό πέφτει στο τμήμα Κ-Ε του τρανζίστορ. Αυτό επιτυγχάνεται με την εγκατάσταση του καταρράκτη, που θα περιγραφεί παρακάτω. Αυτή η κατάσταση κέρδους ονομάζεται κλάση Α.

Όταν ενεργοποιείτε το τρανζίστορ με την ΟΕ, το σήμα εξόδου στον συλλέκτη βρίσκεται σε αντιφατική κατάσταση με την είσοδο. Ως μειονεκτήματα, μπορεί να σημειωθεί ότι η σύνθετη αντίσταση εισόδου του ΟΕ είναι μικρή (όχι περισσότερο από μερικές εκατοντάδες Ω) και η αντίσταση εξόδου είναι στην περιοχή δεκάδων KOhms.

Αν στη λειτουργία κλειδιού το τρανζίστορ χαρακτηρίζεται από κέρδος ρεύματος σε λειτουργία μεγάλου σήματος  β, τότε στη λειτουργία κέρδους χρησιμοποιείται το "τρέχον κέρδος στη λειτουργία μικρού σήματος", που σημειώνεται στα βιβλία αναφοράς h21e. Αυτός ο χαρακτηρισμός προήλθε από την αναπαράσταση ενός τρανζίστορ με τη μορφή μιας τερματικής συσκευής. Το γράμμα "e" υποδεικνύει ότι οι μετρήσεις έγιναν όταν ενεργοποιήθηκε το τρανζίστορ με κοινό πομπό.

Ο συντελεστής h21e, κατά κανόνα, είναι κάπως μεγαλύτερος από το β, αν και στους υπολογισμούς, ως πρώτη προσέγγιση, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε. Τέλος πάντων, η διασπορά των παραμέτρων β και h21e είναι τόσο μεγάλη ακόμη και για έναν τύπο τρανζίστορ που οι υπολογισμοί είναι μόνο κατά προσέγγιση. Μετά από αυτούς τους υπολογισμούς, κατά κανόνα, απαιτείται η διαμόρφωση του κυκλώματος.

Το κέρδος του τρανζίστορ εξαρτάται από το πάχος της βάσης, έτσι δεν μπορείτε να το αλλάξετε. Εξ ου και η μεγάλη εξάπλωση του κέρδους των τρανζίστορ που λαμβάνονται ακόμη και από ένα κιβώτιο (διαβάστε μία παρτίδα). Για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, αυτός ο συντελεστής κυμαίνεται μεταξύ 100 ... 1000 και για ισχυρό 5 ... 200. Όσο λεπτότερη είναι η βάση, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία.

Το απλούστερο κύκλωμα ενεργοποίησης για ένα τρανζίστορ ΟΕ παρουσιάζεται στο σχήμα 5. Πρόκειται για ένα μικρό κομμάτι από το σχήμα 2, το οποίο παρουσιάζεται στο δεύτερο μέρος του αντικειμένου. Αυτό το κύκλωμα ονομάζεται σταθερό κύκλωμα ρεύματος βάσης.

Σχήμα 5

Το πρόγραμμα είναι εξαιρετικά απλό. Το σήμα εισόδου τροφοδοτείται στη βάση του τρανζίστορ μέσω ενός πυκνωτή απομόνωσης C1 και, αφού ενισχυθεί, αφαιρείται από τον συλλέκτη του τρανζίστορ μέσω ενός πυκνωτή C2. Ο σκοπός των πυκνωτών είναι να προστατεύουν τα κυκλώματα εισόδου από το σταθερό στοιχείο του σήματος εισόδου (απλά θυμηθείτε το μικρόφωνο άνθρακα ή electret) και να παρέχουν το απαραίτητο εύρος ζώνης του καταρράκτη.

Η αντίσταση R2 είναι το φορτίο του συλλέκτη του καταρράκτη και το R1 παρέχει σταθερή μεροληψία στη βάση. Χρησιμοποιώντας αυτήν την αντίσταση, προσπαθούν να κάνουν την τάση συλλέκτη Epit / 2. Αυτή η συνθήκη ονομάζεται σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ, στην περίπτωση αυτή το κέρδος του καταρράκτη είναι μέγιστο.

Περίπου η αντίσταση της αντίστασης R1 μπορεί να προσδιοριστεί από τον απλό τύπο R1 ≈ R2 * h21e / 1.5 ... 1.8. Ο συντελεστής 1,5 ... 1,8 αντικαθίσταται ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας: σε χαμηλή τάση (όχι μεγαλύτερη από 9V), η τιμή συντελεστή δεν είναι μεγαλύτερη από 1,5 και ξεκινώντας από 50V, προσεγγίζει 1,8 ... 2,0. Αλλά, πράγματι, ο τύπος είναι τόσο κατά προσέγγιση που πρέπει να επιλεγεί η αντίσταση R1, διαφορετικά δεν θα ληφθεί η απαιτούμενη τιμή του Epit / 2 στον συλλέκτη.

Η αντίσταση συλλέκτη R2 τίθεται ως μία συνθήκη του προβλήματος, αφού το ρεύμα συλλέκτη και η ενίσχυση του καταρράκτη ως σύνολο εξαρτώνται από το μέγεθός του: όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του αντιστάτη R2, τόσο υψηλότερο είναι το κέρδος. Αλλά πρέπει να είστε προσεκτικοί με αυτή την αντίσταση, το ρεύμα συλλέκτη πρέπει να είναι μικρότερο από το μέγιστο επιτρεπτό για αυτόν τον τύπο τρανζίστορ.

Το σχέδιο είναι πολύ απλό, αλλά αυτή η απλότητα δίνει αρνητικές ιδιότητες και πρέπει να πληρώσετε για αυτή την απλότητα. Πρώτον, η ενίσχυση του καταρράκτη εξαρτάται από την ειδική περίπτωση του τρανζίστορ: αντικατέστησε το τρανζίστορ κατά τη διάρκεια της επισκευής, - επιλέξτε εκ νέου την μετατόπιση, βγάλτε την στο σημείο λειτουργίας.

Δεύτερον, από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, - με την αύξηση της θερμοκρασίας, αυξάνεται η αντίστροφη τάση του συλλέκτη Ico, πράγμα που οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος συλλέκτη. Και πού, στη συνέχεια, είναι η μισή τάση τροφοδοσίας στον συλλέκτη Epit / 2, το ίδιο σημείο λειτουργίας; Ως αποτέλεσμα, ο τρανζίστορ θερμαίνεται ακόμα περισσότερο, μετά από τον οποίο αποτυγχάνει.Για να απαλλαγούμε από αυτήν την εξάρτηση ή τουλάχιστον να το ελαχιστοποιήσουμε, εισάγονται επιπλέον στοιχεία αρνητικής ανάδρασης - OOS - στον καταρράκτη τρανζίστορ.

Το σχήμα 6 δείχνει ένα κύκλωμα με σταθερή τάση πόλωσης.

Σχήμα 6

Φαίνεται ότι ο διαιρέτης τάσης Rb-k, Rb-e θα παρέχει την απαιτούμενη αρχική μετατόπιση του καταρράκτη, αλλά στην πραγματικότητα ένας τέτοιος καταρράκτης έχει όλα τα μειονεκτήματα ενός σταθερού κυκλώματος ρεύματος. Έτσι, το κύκλωμα που φαίνεται είναι απλά μια παραλλαγή του σταθερού κυκλώματος ρεύματος που φαίνεται στο σχήμα 5.

Σχέδια με θερμική σταθεροποίηση

Η κατάσταση είναι κάπως καλύτερη στην περίπτωση εφαρμογής των σχημάτων που φαίνονται στο σχήμα 7.

Σχήμα 7

Σε ένα κύκλωμα σταθεροποιημένο από συλλέκτη, η αντίσταση προκατάμενου R1 δεν συνδέεται με την πηγή ισχύος, αλλά με τον συλλέκτη του τρανζίστορ. Στην περίπτωση αυτή, αν η θερμοκρασία αυξάνεται, το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται, το τρανζίστορ ανοίγει ισχυρότερο, μειώνεται η τάση συλλέκτη. Αυτή η μείωση οδηγεί σε μείωση της τάσης πόλωσης που παρέχεται στη βάση μέσω του R1. Το τρανζίστορ αρχίζει να κλείνει, το ρεύμα του συλλέκτη μειώνεται σε αποδεκτή τιμή, αποκαθίσταται η θέση του σημείου λειτουργίας.

Είναι προφανές ότι ένα τέτοιο μέτρο σταθεροποίησης οδηγεί σε μια ορισμένη μείωση της ενίσχυσης του καταρράκτη, αλλά αυτό δεν έχει σημασία. Το κέρδος που λείπει προστίθεται συνήθως αυξάνοντας τον αριθμό των σταδίων ενίσχυσης. Αλλά ένα τέτοιο σύστημα προστασίας του περιβάλλοντος μπορεί να επεκτείνει σημαντικά το φάσμα των θερμοκρασιών λειτουργίας του καταρράκτη.

Το κύκλωμα του καταρράκτη με τη σταθεροποίηση του πομπού είναι κάπως πιο περίπλοκο. Οι ενισχυτικές ιδιότητες τέτοιων καταρρακτών παραμένουν αμετάβλητες σε μια ακόμα ευρύτερη περιοχή θερμοκρασιών από ό, τι στο κύκλωμα σταθεροποιημένο από συλλέκτη. Και ένα ακόμα αναμφισβήτητο πλεονέκτημα - όταν αντικαθιστάτε ένα τρανζίστορ, δεν χρειάζεται να επιλέξετε εκ νέου τους καταρράκτες λειτουργίας.

Ο αντιστάτης εκπομπής R4, που παρέχει σταθεροποίηση της θερμοκρασίας, επίσης μειώνει το κέρδος του καταρράκτη. Αυτό ισχύει για το συνεχές ρεύμα. Προκειμένου να αποκλειστεί η επίδραση του αντιστάτη R4 στην ενίσχυση του εναλλασσόμενου ρεύματος, ο αντιστάτης R4 γεφυρώνεται από τον πυκνωτή Ce, που είναι μια ασήμαντη αντίσταση για το εναλλασσόμενο ρεύμα. Η τιμή του καθορίζεται από την περιοχή συχνοτήτων του ενισχυτή. Εάν αυτές οι συχνότητες βρίσκονται στην περιοχή του ήχου, τότε η χωρητικότητα του πυκνωτή μπορεί να είναι από μονάδες σε δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες microfarads. Για ραδιοσυχνότητες, αυτό είναι ήδη εκατοντάδες ή χιλιοστά, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις το κύκλωμα λειτουργεί καλά ακόμα και χωρίς αυτόν τον πυκνωτή.

Για να κατανοήσετε καλύτερα πώς λειτουργεί η σταθεροποίηση του πομπού, πρέπει να εξετάσετε το κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ με έναν κοινό συλλέκτη ΟΚ.

Το κοινό κύκλωμα συλλέκτη (ΟΚ) φαίνεται στο σχήμα 8. Αυτό το κύκλωμα είναι μια φέτα του σχήματος 2, από το δεύτερο τμήμα του αντικειμένου, όπου φαίνονται και τα τρία κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ.

Σχήμα 8

Ο καταρράκτης φορτίζεται από τον αντιστάτη εκπομπής R2, το σήμα εισόδου τροφοδοτείται μέσω του πυκνωτή C1 και το σήμα εξόδου αφαιρείται μέσω του πυκνωτή C2. Εδώ μπορείτε να ρωτήσετε γιατί το σχήμα αυτό ονομάζεται ΟΚ; Πράγματι, αν θυμηθούμε το κύκλωμα ΟΕ, είναι σαφώς ορατό ότι ο πομπός συνδέεται με ένα σύνηθες σύρμα κυκλώματος, σε σχέση με το οποίο τροφοδοτείται το σήμα εισόδου και λαμβάνεται το σήμα εξόδου.

Στο κύκλωμα OK, ο συλλέκτης συνδέεται απλά με μια πηγή ενέργειας και με την πρώτη ματιά φαίνεται ότι δεν έχει καμία σχέση με το σήμα εισόδου και εξόδου. Αλλά στην πραγματικότητα, η πηγή EMF (μπαταρία ισχύος) έχει πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση, για ένα σήμα είναι σχεδόν ένα σημείο, μία και η ίδια επαφή.

Με περισσότερες λεπτομέρειες, η λειτουργία του κυκλώματος ΟΚ μπορεί να φανεί στο Σχήμα 9.

Σχήμα 9

Είναι γνωστό ότι για τα τρανζίστορ πυριτίου η τάση της μετάβασης bi-e είναι στην περιοχή από 0,5 ... 0,7 V, ώστε να μπορείτε να την πάρετε κατά μέσο όρο 0,6 V, αν δεν ρυθμίσετε τον στόχο να πραγματοποιήσει υπολογισμούς με ακρίβεια δέκατων του ενός τοις εκατό. Ως εκ τούτου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9, η τάση εξόδου θα είναι πάντοτε μικρότερη από την τάση εισόδου από την τιμή του Ub-e, δηλαδή τα ίδια 0.6V.Σε αντίθεση με το κύκλωμα ΟΕ, αυτό το κύκλωμα δεν αντιστρέφει το σήμα εισόδου, το επαναλαμβάνει απλά και το μειώνει κατά 0,6V. Αυτό το κύκλωμα ονομάζεται επίσης και ακολουθός εκπομπού. Γιατί χρειάζεται ένα τέτοιο σύστημα, ποια είναι η χρήση του;

Το κύκλωμα OK ενισχύει το τρέχον σήμα h21e φορές, πράγμα που σημαίνει ότι η αντίσταση εισόδου του κυκλώματος είναι h21e φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση στο κύκλωμα του πομπού. Με άλλα λόγια, χωρίς φόβο να καεί το τρανζίστορ, μπορείτε να εφαρμόσετε τάση απευθείας στη βάση (χωρίς περιοριστική αντίσταση). Απλώς πάρτε τον πείρο βάσης και συνδέστε τον στο δίαυλο ισχύος + U.

Μια υψηλή αντίσταση εισόδου σας επιτρέπει να συνδέσετε μια πηγή εισόδου υψηλής σύνθετης αντίστασης (σύνθετη αντίσταση), όπως μια πιεζοηλεκτρική συσκευή λήψης. Αν μια τέτοια λήψη είναι συνδεδεμένη με τον καταρράκτη σύμφωνα με το σχέδιο ΟΕ, τότε η χαμηλή αντίσταση εισόδου αυτού του καταρράκτη απλά "προσγειώνεται" στο σήμα παραλαβής - "το ραδιόφωνο δεν θα παίζει".

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του κυκλώματος ΟΚ είναι ότι το ρεύμα συλλέκτη του Ik εξαρτάται μόνο από την αντίσταση φορτίου και την τάση της πηγής σήματος εισόδου. Την ίδια στιγμή, οι παράμετροι του τρανζίστορ δεν παίζουν κανένα ρόλο καθόλου. Λένε για τέτοια κυκλώματα ότι καλύπτονται από ανατροφοδότηση τάσης εκατό τοις εκατό.

Όπως φαίνεται στην Εικόνα 9, το ρεύμα στο φορτίο του εκπομπού (είναι το ρεύμα του εκπομπού) In = Ik + Ib. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το ρεύμα βάσης Ib είναι αμελητέο σε σύγκριση με το ρεύμα συλλέκτη Ik, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το ρεύμα φορτίου είναι ίσο με το ρεύμα συλλέκτη Ιν = Ικ. Το ρεύμα στο φορτίο θα είναι (Uin - Ube) / Rн. Στην περίπτωση αυτή, υποθέτουμε ότι η Ube είναι γνωστή και είναι πάντοτε ίση με 0.6V.

Επομένως, το ρεύμα συλλέκτη Ik = (Uin - Ube) / Rn εξαρτάται μόνο από την τάση εισόδου και την αντίσταση φορτίου. Η αντίσταση φορτίου μπορεί να αλλάξει μέσα σε ευρέα όρια, ωστόσο, δεν είναι απαραίτητο να είναι ιδιαίτερα ζωντανό. Πράγματι, αν αντί του Rn βάλαμε ένα καρφί - ένα εκατοστό, τότε κανένα τρανζίστορ δεν μπορεί να το αντέξει!

Το κύκλωμα OK καθιστά αρκετά εύκολη τη μέτρηση του συντελεστή μεταφοράς στατικού ρεύματος h21e. Πώς να το κάνετε αυτό φαίνεται στο σχήμα 10.

Σχήμα 10

Αρχικά, μετρήστε το ρεύμα φορτίου όπως φαίνεται στο σχήμα 10α. Σε αυτή την περίπτωση, η βάση του τρανζίστορ δεν χρειάζεται να συνδεθεί οπουδήποτε, όπως φαίνεται στο σχήμα. Μετά από αυτό, το ρεύμα βάσης μετράται σύμφωνα με το Σχήμα 10b. Οι μετρήσεις πρέπει και στις δύο περιπτώσεις να εκτελούνται στις ίδιες ποσότητες: είτε σε αμπέρ είτε σε χιλιοστόμ. Η τάση και το φορτίο τροφοδοσίας πρέπει να παραμείνουν αμετάβλητες και στις δύο μετρήσεις. Για να διαπιστώσετε τον στατικό συντελεστή μεταφοράς ρεύματος αρκεί να διαιρέσετε το ρεύμα φορτίου από το ρεύμα βάσης: h21e ≈ In / IB.

Πρέπει να σημειωθεί ότι με αύξηση του ρεύματος φορτίου, το h21e μειώνεται ελαφρώς και με αύξηση της τάσης τροφοδοσίας αυξάνεται. Οι αναμεταδότες εκπομπής συχνότητας κατασκευάζονται συχνά σε ένα κύκλωμα ώθησης-έλξης χρησιμοποιώντας συμπληρωματικά ζεύγη τρανζίστορ, το οποίο επιτρέπει την αύξηση της ισχύος εξόδου της συσκευής. Ένας τέτοιος εκκινητής εκπομπής φαίνεται στο σχήμα 11.

Σχήμα 11.

Σχήμα 12.

Ενεργοποίηση τρανζίστορ σύμφωνα με σχέδιο με κοινή βάση OB

Ένα τέτοιο κύκλωμα παρέχει μόνο κέρδος τάσης, αλλά έχει καλύτερες ιδιότητες συχνότητας σε σύγκριση με το κύκλωμα ΟΕ: τα ίδια τρανζίστορ μπορούν να λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες. Η κύρια εφαρμογή του συστήματος OB είναι οι ενισχυτές κεραίας UHF. Ένα διάγραμμα του ενισχυτή κεραίας φαίνεται στο σχήμα 12.