Когато искате да проектирате биполярни транзисторни схеми, трябва да знаете как да ги отклонявате. Пристрастието е прилагане на електричество към транзистора по специфичен начин, за да накара транзистора да работи по начина, по който искате. Има главно пет класа усилватели - клас A, клас B, клас AB, клас C и клас D. В тази статия ще се съсредоточим върху пристрастията на транзистора в обща конфигурация на излъчвател за линейна работа на усилвател клас A с линейна стойност изходният сигнал е същият като входния, но усилен.
Основите
За да работи обикновеният силициев транзистор в активен режим (използван в повечето усилвателни схеми), основата му трябва да бъде свързана с напрежение поне 0.7V (за силициеви устройства) по-високо от излъчвателя. След прилагане на това напрежение транзисторът се включва и токът на колектора започва да тече, с падане от 0.2V до 0.5V между колектора и излъчвателя. В активен режим токът на колектора е приблизително равен на базовия ток по коефициента на усилване на тока (hfe, β) на транзистор.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Този процес е обърнат в PNP транзистора, той спира да провежда при подаване на определено напрежение към неговата основа. Научете повече за NPN транзистора и PNP транзистора тук.
Фиксирано пристрастие
Най-простият начин за отклонение на BJT е представен на фигурата по-долу, R1 осигурява пристрастие на основата и изходът се взема между R2 и колектора чрез кондензатор за блокиране на постоянен ток, докато входът се подава към основата чрез кондензатор за блокиране на постоянен ток. Тази конфигурация трябва да се използва само в прости предусилватели и никога на изходни етапи, особено с високоговорител вместо R2.
За да сместим транзистора, трябва да знаем захранващото напрежение (Ucc), напрежението на базовия емитер (Ube, 0.7V за силиций, 0.3 за транзисторите от германий), необходимия базов ток (Ib) или колекторния ток (Ic) и текущо усилване на транзистора (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Стойността на R2 за оптимално усилване и изкривяване може да бъде оценена чрез разделяне на захранващото напрежение на тока на колектора. Коефициентът на усилване на усилвателя с тази стойност на R2 е голям, около стойността на текущото усилване на транзистора (hfe, β). След добавяне на товар към изхода, като високоговорител или следващия етап на усилване, изходното напрежение ще спадне поради R2 и товара ще действа като делител на напрежението. Препоръчва се импедансът на товара или входният импеданс на следващия етап да бъде поне 4 пъти по-голям от R2. Свързващите кондензатори трябва да осигуряват по-малко от 1/8 импеданс на товара или входния импеданс на следващия етап при най-ниската честота на работа.
Пристрастие на делителя на напрежението / Self Bias
Фигурата по-долу е най-често използваната конфигурация на отклонение, тя е стабилна при температура и осигурява много добро усилване и линейност. В RF усилвателите R3 може да бъде заменен с RF дросел. В допълнение към еднобазов резистор (R1) и колекторен резистор (R3) имаме допълнителен базов резистор (R2) и емитен резистор (R4). R1 и R2 образуват делител на напрежението и заедно с спада на напрежението на R4 се настройват на базовото напрежение (Ub) на веригата. Изчисленията са по-сложни, тъй като има повече компоненти и променливи, които трябва да бъдат отчетени.
Първо започваме с изчисляването на съпротивлението на базовия делител на напрежението, продиктувано от формулата, показана по-долу. За да започнем изчисленията, трябва да изчислим стойностите на колекторния ток и резистори R2 и R4. Резисторът R4 може да се изчисли да падне 0.5V до 2V при желания ток на колектора и R2 е настроен да бъде 10 до 20 пъти по-голям от R4. За предусилвателите R4 обикновено е в диапазона от 1k-2k ohm.
Неразделеният R4 причинява отрицателна обратна връзка, намалява печалбата, като същевременно намалява изкривяването и подобрява линейността. Отделянето му с кондензатор увеличава печалбата, така че се препоръчва последователно да се използва кондензатор с голяма стойност с малък резистор.