วงจรเปลี่ยนทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถขยายแปลงและสร้างสัญญาณไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์แบบใช้งานครั้งแรกถูกคิดค้นขึ้นในปี 1947 วัสดุสำหรับการผลิตคือเจอร์เมเนียม และในปี 1956 ทรานซิสเตอร์ซิลิคอนได้ถือกำเนิดขึ้น

ทรานซิสเตอร์สองขั้วใช้ตัวพาประจุสองชนิดคืออิเล็กตรอนและรูซึ่งเป็นสาเหตุที่ทรานซิสเตอร์ชนิดนี้เรียกว่าไบโพลาร์ นอกจากไบโพลาร์แล้วยังมีทรานซิสเตอร์ยูนิโทล (สนาม) ซึ่งมีผู้ให้บริการเพียงประเภทเดียวคืออิเล็กตรอนหรือรู บทความนี้จะครอบคลุม ทรานซิสเตอร์สองขั้ว.

เวลานาน ทรานซิสเตอร์ พวกเขาส่วนใหญ่เป็นเจอร์เมเนียมและมีโครงสร้าง p-n-p ซึ่งถูกอธิบายโดยความสามารถของเทคโนโลยีในเวลานั้น แต่พารามิเตอร์ของเจอร์เมเนียมทรานซิสเตอร์ไม่เสถียรข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดของพวกเขาคืออุณหภูมิในการทำงานต่ำ - ไม่เกิน 60 .. 70 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสูงขึ้นทรานซิสเตอร์ไม่สามารถควบคุมได้และล้มเหลวโดยสิ้นเชิง

เมื่อเวลาผ่านไปซิลิคอนทรานซิสเตอร์เริ่มไล่เจอร์เมเนียมมาคู่ ปัจจุบันพวกเขาส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนและมีการใช้และไม่น่าแปลกใจ ท้ายที่สุดทรานซิสเตอร์ซิลิคอนและไดโอด (เกือบทุกประเภท) ยังคงทำงานได้ถึง 150 ... 170 องศา ทรานซิสเตอร์ซิลิคอนยังเป็น "การบรรจุ" ของวงจรรวมทั้งหมด

ทรานซิสเตอร์ได้รับการพิจารณาอย่างถูกต้องว่าเป็นหนึ่งในการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติ การเปลี่ยนหลอดอิเล็กทรอนิกส์นั้นไม่เพียง แต่แทนที่หลอดไฟเท่านั้น แต่ยังเป็นการปฏิวัติวงการอิเล็กทรอนิกส์ทำให้ประหลาดใจและทำให้โลกตกใจ หากไม่มีทรานซิสเตอร์ดังนั้นอุปกรณ์และอุปกรณ์ที่ทันสมัยมากมายที่คุ้นเคยและใกล้ชิดก็จะไม่เกิด: ลองจินตนาการเช่นโทรศัพท์มือถือที่มีหลอดไฟอิเล็กทรอนิกส์! ดูประวัติทรานซิสเตอร์สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม ที่นี่.

ทรานซิสเตอร์ซิลิคอนส่วนใหญ่มีโครงสร้าง n-p-n ซึ่งอธิบายโดยเทคโนโลยีการผลิตแม้ว่าจะมีซิลิคอนทรานซิสเตอร์ประเภท p-n-p แต่มีขนาดเล็กกว่าโครงสร้าง n-p-n เล็กน้อย ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวใช้เป็นส่วนหนึ่งของคู่เสริม (ทรานซิสเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกันพร้อมพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเดียวกัน) ตัวอย่างเช่น KT315 และ KT361, KT815 และ KT814 และในขั้นตอนการส่งออกของทรานซิสเตอร์ UMZCH KT819 และ KT818 ในเครื่องขยายเสียงที่นำเข้านั้นมักใช้คู่เสริมที่มีประสิทธิภาพ 2SA1943 และ 2SC5200

บ่อยครั้งที่ทรานซิสเตอร์ของโครงสร้าง p-n-p ถูกเรียกว่าทรานซิสเตอร์นำไฟฟ้าไปข้างหน้าและโครงสร้าง n-p-n เป็นทรานซิสเตอร์ย้อนกลับ ด้วยเหตุผลบางอย่างชื่อดังกล่าวแทบจะไม่เคยพบในวรรณคดี แต่ในแวดวงวิศวกรวิทยุและผู้ที่ชื่นชอบการใช้งานวิทยุทุกที่ทุกคนเข้าใจในสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นในทันที รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างแผนผังของทรานซิสเตอร์และสัญลักษณ์กราฟิก

รูปที่ 1

นอกจากความแตกต่างในประเภทการนำไฟฟ้าและวัสดุแล้วทรานซิสเตอร์สองขั้วก็แยกตามกำลังและความถี่ในการใช้งาน หากกำลังงานสูญเสียของทรานซิสเตอร์ไม่เกิน 0.3 วัตต์แสดงว่าทรานซิสเตอร์นั้นใช้พลังงานต่ำ ด้วยกำลัง 0.3 ... 3 วัตต์ทรานซิสเตอร์นี้เรียกว่าทรานซิสเตอร์พลังงานปานกลางและมีกำลังมากกว่า 3 วัตต์พลังงานถือว่าใหญ่ ทรานซิสเตอร์สมัยใหม่สามารถกระจายกำลังงานได้หลายสิบหรือหลายร้อยวัตต์

ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณไฟฟ้าไม่ดีเท่า ๆ กัน: เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นอัตราขยายของระยะทรานซิสเตอร์จะลดลงและในความถี่ที่แน่นอนจะหยุดพร้อมกัน ดังนั้นในการใช้งานในช่วงความถี่ที่กว้างทรานซิสเตอร์มีคุณสมบัติความถี่ที่แตกต่างกัน

ตามความถี่ในการใช้งานทรานซิสเตอร์แบ่งออกเป็นความถี่ต่ำ - ความถี่ในการทำงานไม่เกิน 3 MHz, ความถี่กลาง - 3 ... 30 MHz, ความถี่สูง - มากกว่า 30 MHzหากความถี่ในการทำงานเกิน 300 MHz แสดงว่าเป็นทรานซิสเตอร์ไมโครเวฟ

โดยทั่วไปในหนังสืออ้างอิงที่มีความหนาอย่างจริงจังมีพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันมากกว่า 100 ตัวสำหรับทรานซิสเตอร์ซึ่งยังระบุรุ่นจำนวนมากอีกด้วย และจำนวนทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัยนั้นจะไม่สามารถอยู่ในไดเรกทอรีใด ๆ ได้อีกต่อไป และกลุ่มผู้เล่นตัวนั้นมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องทำให้เราสามารถแก้ไขงานเกือบทั้งหมดที่นักพัฒนากำหนดไว้

มีวงจรทรานซิสเตอร์จำนวนมาก (จำได้ว่าเป็นจำนวนอุปกรณ์อย่างน้อยที่สุดในครัวเรือน) สำหรับการขยายและแปลงสัญญาณไฟฟ้า แต่ด้วยความหลากหลายทั้งหมดวงจรเหล่านี้ประกอบด้วยขั้นตอนที่แยกต่างหากซึ่งเป็นพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ เพื่อให้การขยายสัญญาณที่จำเป็นมีความจำเป็นต้องใช้หลายขั้นตอนของการขยายสัญญาณซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรม เพื่อให้เข้าใจถึงการทำงานของแอมพลิฟายเออร์คุณจะต้องคุ้นเคยกับวงจรสวิตชิ่งของทรานซิสเตอร์มากขึ้น

ทรานซิสเตอร์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถขยายสิ่งใด ๆ คุณสมบัติการขยายของมันคือการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ในสัญญาณอินพุต (กระแสหรือแรงดันไฟฟ้า) นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสที่เอาท์พุทของน้ำตกเนื่องจากการใช้พลังงานจากแหล่งภายนอก มันเป็นคุณสมบัติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรอนาล็อก - แอมป์, โทรทัศน์, วิทยุ, การสื่อสาร ฯลฯ

เพื่อให้การนำเสนอง่ายขึ้นเราจะพิจารณาวงจรบนทรานซิสเตอร์ของโครงสร้าง n-p-n ที่นี่ ทุกสิ่งที่จะกล่าวเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์เหล่านี้ใช้กับทรานซิสเตอร์ p-n-p อย่างเท่าเทียมกัน เพียงแค่เปลี่ยนขั้วของแหล่งพลังงาน ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า และ ไดโอดถ้ามีเพื่อให้ได้วงจรการทำงาน

ทรานซิสเตอร์สลับวงจร

มีสามรูปแบบดังกล่าวทั้งหมด: วงจรที่มีตัวปล่อยทั่วไป (OE), วงจรที่มีตัวสะสมทั่วไป (OK) และวงจรที่มีฐานทั่วไป (OB) โครงร่างทั้งหมดเหล่านี้แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2

แต่ก่อนที่จะพิจารณาวงจรเหล่านี้คุณควรทำความคุ้นเคยกับการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์ คนรู้จักนี้ควรช่วยให้เข้าใจง่ายขึ้น การทำงานของทรานซิสเตอร์ ในโหมดรับ ในแง่หนึ่งโครงการสำคัญถือได้ว่าเป็นโครงการประเภทหนึ่งกับ MA

การทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์

ก่อนที่จะศึกษาการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดการขยายสัญญาณมันมีความจำเป็นที่ต้องจำไว้ว่าทรานซิสเตอร์มักจะใช้ในโหมดคีย์

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้ได้รับการพิจารณามาเป็นเวลานาน ในนิตยสาร Radio ฉบับเดือนสิงหาคม 1959 บทความโดย G. Lavrov ได้รับการตีพิมพ์“ Semiconductor triode ในโหมดสำคัญ” ผู้เขียนบทความแนะนำ ปรับความเร็วของมอเตอร์สะสม การเปลี่ยนแปลงในระยะเวลาของพัลส์ใน control winding (OS) ตอนนี้วิธีการควบคุมนี้เรียกว่า PWM และมีการใช้ค่อนข้างบ่อย แผนภาพจากบันทึกประจำวันของเวลานั้นแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3

แต่จะใช้โหมดคีย์ไม่เพียง แต่ในระบบ PWM บ่อยครั้งที่ทรานซิสเตอร์เปิดและปิดบางสิ่งบางอย่าง

ในกรณีนี้รีเลย์สามารถใช้เป็นโหลดได้: ให้สัญญาณอินพุต - เปิดรีเลย์ไม่ - ปิดสัญญาณรีเลย์ แทนที่จะใช้รีเลย์ในโหมดคีย์มักใช้หลอดไฟแทน โดยปกติแล้วสิ่งนี้จะทำเพื่อบ่งชี้: แสงจะเปิดหรือปิด ไดอะแกรมของสเตจคีย์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 4 สเตจคีย์ยังใช้สำหรับทำงานกับ LED หรือออปโตคัปเปลอร์

รูปที่ 4

ในรูปน้ำตกจะถูกควบคุมโดยการสัมผัสปกติแม้ว่าอาจจะมีชิปดิจิตอลหรือ ไมโครคอนโทรลเลอร์. หลอดไฟรถยนต์อันนี้ใช้เพื่อส่องสว่างแดชบอร์ดใน "Lada" ควรสังเกตว่า 5V ใช้สำหรับการควบคุมและแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บรวบรวมกระแสไฟฟ้าคือ 12V

ไม่มีอะไรแปลกในเรื่องนี้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไม่ได้มีบทบาทใด ๆ ในวงจรนี้เฉพาะกระแสเท่านั้นที่มีความสำคัญดังนั้นหลอดไฟสามารถมีอย่างน้อย 220V หากทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าดังกล่าว แรงดันไฟฟ้าของแหล่งเก็บต้องสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าของโหลด ด้วยความช่วยเหลือของการลดหลั่นเช่นนั้นภาระที่เชื่อมต่อกับ microcircuits ดิจิตอลหรือไมโครคอนโทรลเลอร์

ในรูปแบบนี้กระแสไฟฟ้าพื้นฐานจะควบคุมกระแสของตัวสะสมซึ่งเนื่องจากพลังงานของแหล่งจ่ายไฟนั้นมีอยู่หลายสิบหรือหลายร้อยเท่า (ขึ้นอยู่กับโหลดของตัวสะสม) มากกว่ากระแสไฟฟ้าพื้นฐาน มันง่ายที่จะเห็นว่าการขยายปัจจุบันเกิดขึ้น เมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดคีย์ค่าที่ใช้ในการคำนวณน้ำตกมักจะถูกเรียกว่า "อัตราขยายปัจจุบันในโหมดสัญญาณขนาดใหญ่" ในหนังสืออ้างอิงที่ระบุโดยตัวอักษรβในหนังสืออ้างอิง นี่คืออัตราส่วนของตัวสะสมกระแสไฟฟ้าที่กำหนดโดยโหลดต่อกระแสไฟฟ้าขั้นต่ำที่เป็นไปได้ ในรูปแบบของสูตรทางคณิตศาสตร์ดูเหมือนว่า: β = Iк / Iб

สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัยที่สุดค่าสัมประสิทธิ์ β มันค่อนข้างใหญ่ตามกฎตั้งแต่ 50 ขึ้นไปดังนั้นเมื่อคำนวณระยะสเตจสามารถใช้เป็น 10 เท่านั้นแม้ว่ากระแสฐานจะเปลี่ยนเป็นใหญ่กว่าที่คำนวณได้ทรานซิสเตอร์จะไม่เปิดมากขึ้นจากนี้ก็เป็นโหมดคีย์

ในการส่องหลอดไฟที่แสดงในรูปที่ 3, Ib = Ik / β = 100mA / 10 = 10mA นี่เป็นอย่างน้อย ด้วยแรงดันไฟฟ้าควบคุม 5V ที่ตัวต้านทานฐาน Rb ลบแรงดันตกในส่วน BE, 5V จะยังคงอยู่ - 0.6V = 4.4V ความต้านทานของตัวต้านทานพื้นฐานคือ: 4.4V / 10mA = 440 โอห์ม ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 430 โอห์มถูกเลือกจากซีรี่ส์มาตรฐาน แรงดันไฟฟ้า 0.6 V เป็นแรงดันไฟฟ้าที่จุดแยก B - E และไม่ควรลืมเมื่อคำนวณ!

เพื่อป้องกันไม่ให้ฐานทรานซิสเตอร์จาก“ ลอยอยู่ในอากาศ” เมื่อเปิดหน้าสัมผัสการควบคุมการเปลี่ยน B - E มักจะถูกควบคุมโดยตัวต้านทาน Rbe ซึ่งจะปิดทรานซิสเตอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือ ตัวต้านทานนี้ไม่ควรลืมแม้ว่าจะด้วยเหตุผลบางอย่างมันก็ไม่ได้ด้วยเหตุผลบางอย่างซึ่งอาจนำไปสู่การดำเนินการที่ผิดพลาดของน้ำตกจากการรบกวน ที่จริงแล้วทุกคนรู้เกี่ยวกับตัวต้านทานนี้ แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างที่พวกเขาลืมและก้าวเข้าสู่ "คราด" อีกครั้ง

ค่าของตัวต้านทานนี้จะต้องเป็นเช่นนั้นเมื่อการติดต่อเปิดแรงดันไฟฟ้าที่ฐานไม่น้อยกว่า 0.6V มิฉะนั้นน้ำตกจะไม่สามารถควบคุมได้เช่นถ้าส่วน B - E เป็นเพียงการลัดวงจร ในทางปฏิบัติตัวต้านทาน RBe ถูกตั้งค่าที่มากกว่า RB ประมาณสิบเท่า แต่ถึงแม้ว่าค่า Rb คือ 10K วงจรก็จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ: ศักยภาพของตัวฐานและตัวปล่อยจะเท่ากันซึ่งจะนำไปสู่การปิดทรานซิสเตอร์

น้ำตกที่สำคัญเช่นนี้หากใช้งานได้สามารถเปิดหลอดไฟด้วยความร้อนเต็มหรือปิดได้อย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์สามารถเปิดได้อย่างเต็มที่ (สถานะอิ่มตัว) หรือปิดสนิท (สถานะตัด) ในทันทีแน่นอนข้อสรุปแสดงให้เห็นว่าระหว่าง "ขอบเขต" เหล่านี้มีสิ่งต่าง ๆ เช่นเมื่อหลอดไฟส่องอย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์ครึ่งเปิดหรือปิดครึ่งหนึ่งหรือไม่ มันเหมือนปัญหาในการเติมแก้ว: ผู้มองในแง่ดีเห็นแก้วครึ่งหนึ่งเต็มในขณะที่ผู้มองในแง่ร้ายมองว่ามันว่างเปล่าครึ่งหนึ่ง โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์หรือเชิงเส้น

การทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดขยายสัญญาณ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยเกือบทั้งหมดประกอบด้วยไมโครเซอร์กิตที่ทรานซิสเตอร์ซ่อนอยู่ เพียงเลือกโหมดการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเพื่อรับผลกำไรหรือแบนด์วิดท์ที่ต้องการ แต่ถึงอย่างนี้ก็มักจะใช้การต่อเรียงทรานซิสเตอร์ (“ หลวม”) ดังนั้นความเข้าใจในการใช้งานของแอมป์สเตจจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น

การรวมทรานซิสเตอร์ที่พบมากที่สุดเมื่อเทียบกับ OK และ OB เป็นวงจรตัวปล่อยทั่วไป (OE) เหตุผลของความชุกนี้คือประการแรกแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นอัตรากำไรสูงสุดของน้ำตก OE นั้นเกิดขึ้นได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟ Epit / 2 ลดลงที่โหลดตัวสะสม ดังนั้นครึ่งปีที่สองจึงตกลงบนส่วน K-E ของทรานซิสเตอร์ นี่คือความสำเร็จโดยการตั้งค่าน้ำตกซึ่งจะอธิบายไว้ด้านล่าง โหมดรับนี้เรียกว่า Class A

เมื่อคุณเปิดทรานซิสเตอร์โดยใช้ OE สัญญาณเอาต์พุตบนตัวสะสมจะเป็นแบบแอนติเฟสที่มีอินพุต จากข้อเสียสามารถสังเกตได้ว่าอิมพีแดนซ์อินพุตของ OE นั้นมีขนาดเล็ก (ไม่เกินหลายร้อยโอห์ม) และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตอยู่ในช่วงของ KOHms เป็นสิบ

หากในโหมดกุญแจทรานซิสเตอร์จะได้รับกระแสในโหมดสัญญาณขนาดใหญ่  βจากนั้นในโหมดขยายจะใช้ "อัตราขยายปัจจุบันในโหมดสัญญาณขนาดเล็ก" ซึ่งแสดงในหนังสืออ้างอิง h21e การกำหนดนี้มาจากการเป็นตัวแทนของทรานซิสเตอร์ในรูปแบบของอุปกรณ์สี่ขั้ว ตัวอักษร“ e” บ่งชี้ว่าทำการวัดเมื่อทรานซิสเตอร์ที่มีตัวปล่อยทั่วไปเปิดอยู่

ค่าสัมประสิทธิ์ h21e เป็นกฎค่อนข้างใหญ่กว่าβแม้ว่าในการคำนวณจะเป็นการประมาณครั้งแรกคุณสามารถใช้มันได้ อย่างไรก็ตามการกระเจิงของพารามิเตอร์βและ h21e นั้นมีขนาดใหญ่มากแม้สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิดหนึ่งที่การคำนวณนั้นเป็นค่าโดยประมาณเท่านั้น หลังจากการคำนวณตามกฎแล้วจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าของวงจร

อัตราขยายของทรานซิสเตอร์ขึ้นกับความหนาของฐานดังนั้นคุณจึงไม่สามารถเปลี่ยนได้ ดังนั้นการแผ่ขยายขนาดใหญ่ของอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ที่ถ่ายได้จากกล่องเดียว (อ่านหนึ่งแบทช์) สำหรับทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำค่าสัมประสิทธิ์นี้มีตั้งแต่ 100 ... 1,000 และสำหรับพลัง 5 ... 200 อัตราส่วนที่สูงขึ้นก็จะยิ่งบางมากขึ้นเท่านั้น

วงจรเปิดเครื่องที่ง่ายที่สุดสำหรับทรานซิสเตอร์ OE แสดงในรูปที่ 5 นี่เป็นเพียงชิ้นส่วนเล็ก ๆ จากรูปที่ 2 ซึ่งแสดงในส่วนที่สองของบทความ วงจรนี้เรียกว่าวงจรกระแสฐานคงที่

รูปที่ 5

โครงการนี้ง่ายมาก สัญญาณอินพุตถูกส่งไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ผ่านตัวเก็บประจุแบบแยก C1 และเมื่อถูกขยายจะถูกลบออกจากตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ผ่านตัวเก็บประจุ C2 วัตถุประสงค์ของตัวเก็บประจุคือเพื่อป้องกันวงจรอินพุตจากส่วนประกอบคงที่ของสัญญาณอินพุต (เพียงจำคาร์บอนหรือไมโครโฟนอิเล็กเตรต) และให้แบนด์วิดท์ที่จำเป็นของน้ำตก

ตัวต้านทาน R2 เป็นโหลดตัวรวบรวมของน้ำตกและ R1 จะให้ค่าอคติคงที่ไปยังฐาน การใช้ตัวต้านทานนี้พวกเขาพยายามที่จะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่สะสมเป็น Epit / 2 เงื่อนไขนี้เรียกว่าจุดปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์ในกรณีนี้การเพิ่มของการเรียงซ้อนจะสูงสุด

ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 สามารถประมาณได้โดยสูตรง่ายๆ R1 ≈ R2 * h21e / 1.5 ... 1.8 สัมประสิทธิ์ 1.5 ... 1.8 ถูกแทนที่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า: ที่แรงดันต่ำ (ไม่เกิน 9V) ค่าสัมประสิทธิ์ไม่เกิน 1.5 และเริ่มจาก 50V มันเข้าใกล้ 1.8 ... 2.0 แต่แท้จริงแล้วสูตรนั้นมีค่าประมาณว่าตัวต้านทาน R1 ส่วนใหญ่จะต้องถูกเลือกมิฉะนั้นค่า Epit / 2 ที่ต้องการในตัวสะสมจะไม่ได้รับ

ตัวต้านทานตัวเก็บรวบรวม R2 ถูกตั้งค่าเป็นเงื่อนไขของปัญหาเนื่องจากกระแสตัวเก็บรวบรวมและการขยายของน้ำตกทั้งหมดขึ้นอยู่กับขนาดของมัน: ยิ่งความต้านทานของตัวต้านทาน R2 ยิ่งสูง แต่คุณต้องระวังตัวต้านทานนี้ตัวเก็บกระแสจะต้องน้อยกว่าค่าสูงสุดที่อนุญาตสำหรับทรานซิสเตอร์ประเภทนี้

แบบแผนนั้นง่ายมาก แต่ความเรียบง่ายนี้ให้คุณสมบัติเชิงลบและคุณต้องจ่ายสำหรับความเรียบง่ายนี้ ประการแรกการขยายของการเรียงซ้อนขึ้นอยู่กับอินสแตนซ์เฉพาะของทรานซิสเตอร์: มันแทนที่ทรานซิสเตอร์ในระหว่างการซ่อมแซม - เลือกออฟเซ็ตอีกครั้งส่งออกไปยังจุดปฏิบัติการ

ประการที่สองจากอุณหภูมิแวดล้อม - ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นตัวสะสมกระแสย้อนกลับ Ico เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสตัวสะสม และที่ไหนที่แรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของตัวสะสม Epit / 2 นั้นเป็นจุดปฏิบัติการเดียวกัน เป็นผลให้ทรานซิสเตอร์ร้อนขึ้นมากขึ้นหลังจากนั้นจะล้มเหลวเพื่อกำจัดการพึ่งพาอาศัยนี้หรืออย่างน้อยก็ลดลงองค์ประกอบเพิ่มเติมของข้อเสนอแนะเชิงลบ - OOS - ถูกนำเข้าสู่ทรานซิสเตอร์น้ำตก

รูปที่ 6 แสดงวงจรที่มีแรงดันไบอัสคงที่

รูปที่ 6

ดูเหมือนว่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า Rb-k, Rb-e จะให้การกระจัดเบื้องต้นของน้ำตก แต่ในความเป็นจริงน้ำตกดังกล่าวมีข้อเสียทั้งหมดของวงจรคงที่ ดังนั้นวงจรที่แสดงจึงเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงของวงจรกระแสคงที่ที่แสดงในรูปที่ 5

แบบแผนที่มีความเสถียรทางความร้อน

สถานการณ์ค่อนข้างดีกว่าในกรณีของการใช้แบบแผนที่แสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7

ในวงจรที่มีความเสถียรของตัวสะสมไบอัสต้านทาน R1 เชื่อมต่อไม่ได้กับแหล่งพลังงาน แต่ไปยังตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ ในกรณีนี้ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นกระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นทรานซิสเตอร์ก็จะแรงขึ้นแรงดันสะสมจะลดลง การลดลงนี้นำไปสู่การลดลงของแรงดันไบอัสที่จ่ายให้กับฐานผ่าน R1 ทรานซิสเตอร์เริ่มปิดตัวเก็บกระแสจะลดลงเป็นค่าที่ยอมรับได้ตำแหน่งของจุดปฏิบัติการจะได้รับการกู้คืน

เห็นได้ชัดว่ามาตรการลดการสั่นไหวดังกล่าวนำไปสู่การลดการขยายของน้ำตก แต่สิ่งนี้ไม่สำคัญ อัตราขยายที่หายไปมักจะถูกเพิ่มโดยการเพิ่มจำนวนของระยะการขยาย แต่ระบบป้องกันสิ่งแวดล้อมดังกล่าวสามารถขยายช่วงอุณหภูมิการทำงานของน้ำตกได้อย่างมาก

วงจรของน้ำตกที่มีความเสถียรของตัวส่งสัญญาณค่อนข้างซับซ้อนกว่า คุณสมบัติการขยายของน้ำตกดังกล่าวยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่าในวงจรที่มีความเสถียรของตัวสะสม และข้อได้เปรียบที่เถียงไม่ได้อีกข้อหนึ่ง - เมื่อเปลี่ยนทรานซิสเตอร์คุณไม่จำเป็นต้องเลือกโหมดการทำงานของน้ำตกอีกครั้ง

ตัวต้านทานตัวต้านทาน R4 ซึ่งให้ความคงตัวของอุณหภูมิยังช่วยลดการสูญเสียของน้ำตกอีกด้วย นี่คือกระแสตรง เพื่อที่จะแยกอิทธิพลของตัวต้านทาน R4 ที่มีต่อการขยายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับตัวต้านทาน R4 จะถูกเชื่อมต่อโดยตัวเก็บประจุ Ce ซึ่งเป็นความต้านทานที่ไม่มีนัยสำคัญสำหรับกระแสสลับ ค่าของมันถูกกำหนดโดยช่วงความถี่ของเครื่องขยายเสียง หากความถี่เหล่านี้อยู่ในช่วงเสียงดังนั้นความจุของตัวเก็บประจุสามารถเป็นได้ตั้งแต่หน่วยหนึ่งถึงหลายสิบหรือหลายร้อยไมโครฟอร์แมต สำหรับความถี่วิทยุนี่เป็นร้อยหรือพันแล้ว แต่ในบางกรณีวงจรทำงานได้ดีแม้ไม่มีตัวเก็บประจุนี้

เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าตัวลดการสั่นไหวทำงานอย่างไรคุณต้องพิจารณาวงจรสำหรับการสลับทรานซิสเตอร์ที่มีตัวสะสมตกลงร่วมกัน

วงจรตัวเก็บรวบรวมทั่วไป (OK) แสดงในรูปที่ 8 วงจรนี้เป็นส่วนของรูปที่ 2 จากส่วนที่สองของบทความซึ่งมีการสลับวงจรทรานซิสเตอร์ทั้งสามตัว

รูปที่ 8

น้ำตกจะถูกโหลดโดยตัวต้านทาน emitter R2 สัญญาณอินพุตจะถูกส่งผ่านตัวเก็บประจุ C1 และสัญญาณเอาต์พุตจะถูกลบออกผ่านตัวเก็บประจุ C2 ที่นี่คุณสามารถถามได้ทำไมโครงการนี้เรียกว่าตกลง ที่จริงถ้าเราจำวงจร OE ได้จะเห็นได้ชัดเจนว่าตัวส่งมีการเชื่อมต่อกับสายวงจรทั่วไปซึ่งสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุตและสัญญาณเอาท์พุท

ในวงจร OK ตัวรวบรวมจะเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานอย่างรวดเร็วและในครั้งแรกที่ดูเหมือนว่ามันไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต แต่ในความเป็นจริง EMF แหล่งที่มา (แบตเตอรี่พลังงาน) มีความต้านทานภายในขนาดเล็กมากสำหรับสัญญาณมันเป็นเกือบหนึ่งจุดที่ติดต่อเดียวกัน

รายละเอียดเพิ่มเติมสามารถดูการทำงานของวงจร OK ได้ในรูปที่ 9

รูปที่ 9

เป็นที่ทราบกันว่าสำหรับซิลิคอนทรานซิสเตอร์แรงดันไฟฟ้าของการเปลี่ยนแปลง bi-e อยู่ในช่วง 0.5 ... 0.7 V ดังนั้นคุณสามารถใช้มันโดยเฉลี่ย 0.6 V ถ้าคุณไม่ได้ตั้งเป้าหมายที่จะคำนวณด้วยความแม่นยำร้อยละสิบ ดังนั้นดังที่เห็นในรูปที่ 9 แรงดันไฟฟ้าขาออกจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเสมอโดยค่าของ Ub-e คือ 0.6V เดียวกันไม่เหมือนกับวงจร OE วงจรนี้ไม่ได้แปลงสัญญาณอินพุตมันเพียงแค่ทำซ้ำมันและยังช่วยลดได้ด้วย 0.6V วงจรนี้เรียกว่าผู้ติดตามตัวปล่อย เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้รูปแบบดังกล่าวการใช้งานคืออะไร

วงจร OK ขยายสัญญาณปัจจุบัน h21e คูณซึ่งหมายความว่าอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรเป็น h21e คูณมากกว่าความต้านทานในวงจรอีซีแอล กล่าวอีกนัยหนึ่งโดยไม่กลัวการเผาทรานซิสเตอร์คุณสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าโดยตรงกับฐาน (โดยไม่ จำกัด ตัวต้านทาน) เพียงใช้หมุดฐานและเชื่อมต่อเข้ากับ + U power bus

อิมพีแดนซ์อินพุตสูงช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อแหล่งอินพุตอิมพิแดนซ์สูง (อิมพิแดนซ์แบบซับซ้อน) เช่นปิ๊กโซอิเล็กทริก หากรถปิคอัพดังกล่าวเชื่อมต่อกับน้ำตกตามรูปแบบของ OE ดังนั้นความต้านทานสัญญาณอินพุตต่ำของน้ำตกนี้เพียงแค่“ ลงดิน” สัญญาณกระบะ -“ วิทยุจะไม่เล่น”

คุณสมบัติที่โดดเด่นของวงจร OK คือ Ik กระแสของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลดและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งสัญญาณอินพุตเท่านั้น ในเวลาเดียวกันพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์ไม่ได้มีบทบาทใด ๆ เลย พวกเขาพูดเกี่ยวกับวงจรดังกล่าวที่พวกเขาได้รับการตอบรับแรงดันไฟฟ้าร้อยเปอร์เซ็นต์

ดังที่แสดงในรูปที่ 9 กระแสในโหลดของตัวปล่อย (เป็นตัวปล่อยในปัจจุบัน) ใน = Ik + Ib เมื่อพิจารณาว่ากระแสไฟฟ้าพื้นฐาน Ib นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับ Ik ปัจจุบันของตัวเก็บรวบรวมเราสามารถสันนิษฐานได้ว่ากระแสโหลดมีค่าเท่ากับตัวเก็บกระแส I I = Iк กระแสในการโหลดจะเป็น (Uin - Ube) / Rн ในกรณีนี้เราถือว่า Ube เป็นที่รู้จักและมักจะเท่ากับ 0.6V

ตามมาว่า Ik = (Uin - Ube) ปัจจุบันของตัวรวบรวมขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานโหลดเท่านั้น ความต้านทานโหลดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในขีด จำกัด กว้างอย่างไรก็ตามไม่จำเป็นต้องมีความกระตือรือร้นอย่างยิ่ง แน่นอนถ้าหากเราใส่ตะปู - หนึ่งในร้อยแทนที่จะไม่มีทรานซิสเตอร์สามารถทนได้!

วงจร OK ทำให้ง่ายต่อการวัดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสคงที่ h21e วิธีการทำเช่นนี้แสดงในรูปที่ 10

รูปที่ 10

ก่อนอื่นวัดค่ากระแสโหลดตามที่แสดงในรูปที่ 10a ในกรณีนี้ฐานของทรานซิสเตอร์ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อทุกที่ดังที่แสดงในรูป หลังจากนั้นกระแสฐานจะถูกวัดตามรูปที่ 10b การวัดควรทำทั้งสองกรณีในปริมาณเท่ากันไม่ว่าจะเป็นแอมป์หรือในมิลลิแอมป์ แรงดันและโหลดของแหล่งจ่ายไฟควรไม่เปลี่ยนแปลงทั้งในการวัด เพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์คงที่ของการถ่ายโอนกระแสก็เพียงพอที่จะแบ่งโหลดปัจจุบันด้วยกระแสฐาน: h21e ≈ In / IB

ควรสังเกตว่าเมื่อเพิ่มกระแสโหลด h21e จะลดลงเล็กน้อยและด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มขึ้น ตัวส่งสัญญาณขาประจำมักถูกสร้างขึ้นบนวงจรแบบผลักดึงโดยใช้ทรานซิสเตอร์คู่เสริมซึ่งช่วยให้เพิ่มกำลังขับของอุปกรณ์ ผู้ติดตามตัวปล่อยเช่นนี้แสดงในรูปที่ 11

รูปที่ 11

รูปที่ 12

การเปิดทรานซิสเตอร์ตามโครงร่างด้วยฐาน OB ทั่วไป

วงจรดังกล่าวให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่มีคุณสมบัติความถี่ที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับวงจร OE: ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวกันสามารถทำงานที่ความถี่สูงกว่าได้ แอปพลิเคชันหลักของรูปแบบ OB คือแอมพลิฟายเออร์เสาอากาศ UHF แผนผังของเครื่องขยายสัญญาณเสาอากาศแสดงในรูปที่ 12