Ha bipoláris tranzisztor áramköröket szeretne megtervezni, akkor tudnia kell, hogyan torzíthatja őket. Az előfeszítés egy villamos energiát alkalmaz egy tranzisztorra egy meghatározott módon, hogy a tranzisztor a kívánt módon teljesítsen. Vannak elsősorban öt osztálya erősítő - A osztályú, B, AB osztályú, C osztályú és D osztályú Ebben a cikkben fogunk összpontosítani előfeszíti a tranzisztor egy közös emitter konfiguráció lineáris hangfrekvenciás osztályú erősítő működését, lineáris vagyis a kimeneti jel megegyezik a bemenettel, de erősítve van.
Az alapok
Ahhoz, hogy egy szokásos szilícium tranzisztor aktív üzemmódban működjön (a legtöbb erősítő áramkörben használják), az alapját legalább 0,7 V (szilícium készülékekhez) feszültséghez kell csatlakoztatni, mint az emitter. Ennek a feszültségnek a bekapcsolása után a tranzisztor bekapcsol és a kollektoráram elkezd áramlani, a kollektor és az emitter között 0,2 V és 0,5 V esés csökken. Aktív üzemmódban a kollektoráram nagyjából megegyezik a bázisáram és a tranzisztor áramerősítésének (hfe, β) szorzatával.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Ez a folyamat megfordul a PNP tranzisztorban, és leáll, amikor egy bizonyos feszültséget alkalmaz az alapjára. Tudjon meg többet az NPN tranzisztorról és a PNP tranzisztorról itt.
Fix Bias
A BJT torzításának legegyszerűbb módját az alábbi ábra mutatja be: R1 biztosítja az alap torzítást, és a kimenetet R2 és a kollektor között veszi át egy DC blokkoló kondenzátor, míg a bemenetet egy DC blokkoló kondenzátoron keresztül táplálja az alap. Ezt a konfigurációt csak egyszerű előerősítőkben szabad használni, és soha ne működtesse a kimeneti fokozatokat, főleg R2 helyett hangszóróval.
A tranzisztor torzításához ismerni kell a tápfeszültséget (Ucc), az alap-emitter feszültséget (Ube, 0,7 V szilícium esetén, 0,3 a germánium tranzisztoroknál), a szükséges alapáramot (Ib) vagy a kollektoráramot (Ic) és a a tranzisztor aktuális erősítése (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Az optimális erősítés és torzítás R2 értékét megbecsülhetjük, ha a tápfeszültséget elosztjuk a kollektor árammal. Az R2 ilyen értékű erősítő erősítése nagy, a tranzisztor áramerősítésének értéke körül (hfe, β). A terhelés hozzáadása után a kimenethez, például egy hangszóróhoz vagy a következő erősítési fokozathoz, a kimeneti feszültség R2 miatt csökken, és a terhelés feszültségosztóként működik. Javasoljuk, hogy a következő szakasz terhelési impedanciája vagy bemeneti impedanciája legalább négyszer nagyobb legyen, mint R2. A kapcsolókondenzátoroknak kevesebb, mint 1/8-a terhelési impedanciát vagy a következő szakasz bemenő impedanciáját kell biztosítaniuk a legalacsonyabb működési frekvencián.
Feszültségosztó torzítás / ön elfogultság
Az alábbi ábra a legszélesebb körben alkalmazott torzító konfiguráció, hőmérséklet-stabil, nagyon jó erősítést és linearitást biztosít. RF erősítőkben az R3 helyettesíthető RF fojtóval. Az egyalapú ellenálláson (R1) és a kollektorellenálláson (R3) kívül további alapellenállásunk (R2) és emitteres ellenállásunk (R4) is van. R1 és R2 feszültségosztót alkotnak, és az R4 feszültségesésével együtt az áramkör alapfeszültségére (Ub) állítják be. A számítások bonyolultabbak, mivel több összetevőt és változót kell figyelembe venni.
Először az alapfeszültség-osztó ellenállási arányának kiszámításával kezdjük, amelyet az alább látható képlet diktál. A számítások megkezdéséhez meg kell becsülnünk a kollektoráram és az R2 és R4 ellenállások értékeit. Kiszámítható, hogy az R4 ellenállás 0,5 V-2 V-t esett le a kívánt kollektoráramon, és R2 értéke 10-20-szor nagyobb, mint R4. Az előerősítőknél az R4 általában 1k-2k ohm tartományban van.
A független R4 negatív visszacsatolást okoz, csökken az erősítés, miközben csökken a torzítás és javul a linearitás. Kondenzátorral való leválasztása növeli az erősítést, ezért ajánlott egy nagy értékű kondenzátort használni, kis soros ellenállással.