Tranzisztor, mint erősítő áramkör

A tranzisztorok az elektromos jelek kapcsolására vagy erősítésére használt félvezető eszközök. Nagyon tartósak, kisebb méretűek és kisfeszültségű tápegységen működnek. A tranzisztor egy három terminálos eszköz:

• Alap: Ez a tű a tranzisztor aktiválására szolgál (minimum 0,7 V szükséges a tranzisztor bekapcsolásához)
• Gyűjtő: Áram áramlik ezen a terminálon
• Emitter: áram áramlik ki ebből a terminálból, általában a földhöz csatlakozva

Kétféle tranzisztor létezik: NPN tranzisztor és PNP tranzisztor. Ebben az áramkörben NPN tranzisztort használunk az oszcilloszkóp segítségével demonstrált jelek erősítésére.

Mint tudjuk, a tranzisztort általában tranzisztorként kapcsolóként, vagy tranzisztorként erősítőként használják. Korábbi bemutatónkban elmagyaráztuk a tranzisztort, mint kapcsolót, most, hogy a tranzisztort erősítőként használjuk, bemutattuk az áramkört, és ebben az oktatóanyagban működik. A tranzisztor erősítőként való használatához három tranzisztor-konfigurációnk van, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

Mik azok a tranzisztor konfigurációk?

Általában háromféle konfiguráció létezik, és ezek leírása a nyereség tekintetében a következő:

• Közös alap (CB) konfiguráció: Nincs áramerősítés, de feszültségerősítéssel rendelkezik.
• Közös kollektor (CC) konfiguráció: Áramerősítéssel rendelkezik, de nincs feszültségerősítés.
• Közös kibocsátó (CE) konfiguráció: áramerősítéssel és feszültségerősítéssel rendelkezik.

Itt elmagyarázzuk a Common-Emitter konfigurációt, mivel ez a leggyakrabban használt és legnépszerűbb konfiguráció. A másik két konfiguráció, a tranzisztortípusok és azok működésének megismerése a hivatkozott cikkben található.

Common-Emitter konfiguráció

A CE (Common-Emitter) konfigurációban a kollektor terminál kimenetét kapjuk. A bemenet az alap terminálhoz érkezik, és az emitter közös a bemenet és a kimenet számára. Ez a konfiguráció invertáló erősítő áramkör. Itt a bemeneti paraméterek V _BE és _B és kimeneti paramétereket V _CE és _C.

Ebben a konfigurációban a kollektor és az alapáram összege megegyezik az emitterárammal.

I _E = I _C + I _B

Az áramerősítést (Beta) a kollektoráram és az alapáram aránya határozza meg ebben a konfigurációban.

Áramerősítés (β) = I _C / I _B

Ez a konfiguráció a három közül a leggyakrabban használt konfiguráció, mivel átlagos bemeneti és kimeneti impedancia értéke van. A kimeneti jel fáziseltolódása 180⁰, ezért a kimenet és a bemenet inverz egymással.

A tranzisztoros erősítő áramköréhez szükséges alkatrészek

• BC547-NPN tranzisztor
• Ellenállás (10k, 4.7k, 1.5k, 1k)
• Kondenzátor (0,1uf, 1uf, 22uf)
• Oszcilloszkóp
• Vezetékek csatlakoztatása
• Kenyérlemez
• 12 V-os táp

Egyszerű tranzisztoros erősítő áramkör diagram

A tranzisztor erősítőként történő működtetése

A fenti kapcsolási rajzon egy feszültségosztó áramkört készítettünk az R1 és R2 ellenállás segítségével 4,7 k, illetve 1,5 k. Ezért a feszültségosztó áramkör kimenetét használják a tranzisztor bekapcsolásához szükséges megfelelő előfeszítéshez. A tranzisztor bekapcsolásához szükséges tranzisztor alapkapocs feszültsége 0,7 (perc) és 5 V (max) között mozog. Megváltoztathatja az ellenállás értékét, de az alapbemeneti feszültség nem haladhatja meg a tartományt. Amikor az áramellátást kapják, a feszültségosztó áramkör kimenete elegendő feszültséget biztosít a tranzisztor torzításához.

Itt R4-et használunk áramkorlátozó ellenállásként, C2-t pedig bypass-kondenzátorként, az R3-C3 pedig RC-szűrőt készít a kimeneti jelhez.

Az alábbiakban három tranzisztor működési régiója van:

• Levágási tartomány: amikor a bázis és az emitter közötti feszültség kisebb, mint 0,7 V, a tranzisztor a levágási tartományban van.
• Telítettségi régió: Ha a V _BC és a V _BE növekszik, és mindkettő előre torzul, akkor a tranzisztor telítettségi tartományban van.
• Aktív régió: amikor az alapfeszültség növekszik, de a V _BC (alap-kollektor) feszültség még mindig negatív, addig az értékig a tranzisztor aktív tartományban marad.

A tranzisztor csak akkor működik erősítőként, ha aktív régióban működik. Itt a tranzisztor erősítőként működik, közös emitter konfigurációt használtunk.

Ennélfogva az alapnak adott impulzus bemenet felerősödik és a C3 kondenzátoron fogadja.

Most az a kérdés, hogy hogyan erősödik fel? Amikor a bemeneti impulzus NAGYRA megy, bekapcsolja a tranzisztort és a kollektorról az emitterre áramló áram elindul arra az időre, ami azt jelenti, hogy a kollektorról az emitterre eső impulzus HIGH-t kap arra az időre és fordítva. Tehát a tranzisztor csak imitálja a bemeneti impulzust (amely alacsony feszültségű) és a kimeneti impulzust (amely áramkörünkben HIGH feszültséget nem tartalmaz, 12 V).