Когато изчислявате усилвателните етапи на полупроводникови елементи, трябва да знаете много теория. Но ако искате да направите най-простия ULF, тогава е достатъчно да изберете транзистори за ток и усилване. Това е основното, все още трябва да решите в кой режим трябва да работи усилвателят. Зависи къде смятате да го използвате. В крайна сметка можете да усилите не само звука, но и тока - импулс за управление на всяко устройство.
Видове усилватели
Когато се реализират проектите на усилвателните стъпала на транзисторите, трябва да се решат няколко важни въпроса. Веднага решете в кой от режимите ще работи устройството:
- A е линеен усилвател, има ток на изхода по всяко време по време на работа.
- V - ток тече само през първия полупериод.
- C - с висока ефективност, нелинейните изкривявания стават по-силни.
- D и F - режими на работа на усилвателите в режим "ключ"(превключвател).
Общи транзисторни усилвателни вериги:
- С фиксиран ток в основната верига.
- С фиксиране на напрежението в основата.
- Стабилизиране на колекторната верига.
- Стабилизиране на емитерната верига.
- ULF диференциален тип.
- Push-pull бас усилватели.
За да разберете принципа на действие на всички тези схеми, трябва поне накратко да разгледате техните характеристики.
Фиксиране на тока в основната верига
Това е най-простата усилвателна схема, която може да се използва на практика. Поради това той се използва широко от начинаещи радиолюбители - няма да е трудно да се повтори дизайнът. Базовата и колекторната верига на транзистора се захранват от един и същ източник, което е предимство на конструкцията.
Но има и недостатъци - това е силна зависимост на нелинейните и линейните параметри на ULF от:
- Захранване.
- градуси на дисперсия на параметрите на полупроводниковите елементи.
- Температури - при изчисляване на етапа на усилване, този параметър трябва да се вземе предвид.
Има доста недостатъци, те не позволяват използването на такива устройства в съвременните технологии.
Стабилизиране на базовото напрежение
В режим A, усилващите стъпала на биполярни транзистори могат да работят. Но ако фиксирате напрежението на основата, тогава можете дори да използвате полеви работници. Само това ще фиксира напрежението не на основата, а на портата (имената на щифтовете за такива транзистори са различни). в диаграмата вместобиполярният елемент е инсталиран в полето, нищо няма да трябва да се прави отново. Просто трябва да изберете съпротивлението на резисторите.
Такива каскади не се различават по стабилност, основните му параметри се нарушават по време на работа и то много силно. Поради изключително лошите параметри, такава схема не се използва, вместо това е по-добре на практика да се използват конструкции със стабилизиране на колекторните или емитерните вериги.
Стабилизиране на колекторната верига
При използване на вериги от усилвателни стъпала на биполярни транзистори със стабилизиране на колекторната верига се оказва, че на изхода си запазва около половината от захранващото напрежение. Освен това това се случва в относително голям диапазон от захранващи напрежения. Това се прави поради факта, че има отрицателна обратна връзка.
Такива каскади се използват широко във високочестотни усилватели - UFC, IF, буферни устройства, синтезатори. Такива схеми се използват в хетеродини радиоприемници, предаватели (включително мобилни телефони). Обхватът на такива схеми е много голям. Разбира се, в мобилните устройства схемата е реализирана не на транзистор, а на композитен елемент - един малък силициев кристал замества огромна верига.
Стабилизиране на излъчвателя
Тези вериги често могат да се намерят, тъй като имат ясни предимства - висока стабилност на характеристиките (в сравнение с всички описани по-горе). Причината е много голямата дълбочина на обратната връзка по тока (DC).
Усилванекаскади на биполярни транзистори, направени със стабилизиране на емитерната верига, се използват в радиоприемници, предаватели, микросхеми за увеличаване на параметрите на устройствата.
Устройства за диференциално усилване
Етапът на диференциално усилване се използва доста често, такива устройства имат много висока степен на имунитет срещу смущения. За захранване на такива устройства можете да използвате източници с ниско напрежение - това ви позволява да намалите размера. Диф-усилвател се получава чрез свързване на емитерите на два полупроводникови елемента към едно и също съпротивление. "Класическата" схема на диференциалния усилвател е показана на фигурата по-долу.
Такива каскади много често се използват в интегрални схеми, операционни усилватели, усилватели, FM приемници, радиопъти на мобилни телефони, честотни смесители.
Push-pull усилватели
Push-pull усилвателите могат да работят в почти всеки режим, но най-често се използва B. Причината е, че тези стъпала се монтират изключително на изходите на устройствата и там е необходимо да се повиши ефективността, за да се гарантира високо ниво на ефективност. Възможно е да се внедри схема на усилвател с натискане и издърпване както на полупроводникови транзистори с еднакъв тип проводимост, така и с различни. „Класическата“схема на пуш-пул транзисторен усилвател е показана на фигурата по-долу.
Независимо от режима на работа на усилвателния етап, се оказва, че значително намаляваброя на четните хармоници във входния сигнал. Това е основната причина за широкото използване на подобна схема. Push-pull усилвателите често се използват в CMOS и други цифрови компоненти.
Схема с обща основа
Тази транзисторна превключваща схема е сравнително разпространена, тя е верига с четири извода - два входа и същия брой изходи. Освен това, един вход също е изход, той е свързан към „базовия“терминал на транзистора. Към него са свързани един изход от източника на сигнал и товар (например високоговорител).
За захранване на каскада с обща база, можете да използвате:
- Схема за фиксиране на базовия ток.
- Основна стабилизация на напрежението.
- Стабилизиране на колектора.
- Стабилизиране на излъчвателя.
Характеристика на веригите с обща база е много ниската стойност на входното съпротивление. То е равно на съпротивлението на емитерния възел на полупроводниковия елемент.
Обща колекторна верига
Конструкции от този тип също се използват доста често, това е мрежа с четири терминала, която има два входа и същия брой изходи. Има много прилики с общата схема на базовия усилвател. Само в този случай колекторът е обща точка на свързване на източника на сигнал и товара. Сред предимствата на такава схема може да се отбележи нейното високо входно съпротивление. Поради това често се използва в бас усилватели.
За захранване на транзистора е необходимоизползвайте стабилизация на тока. Стабилизацията на емитер и колектор е идеална за това. Трябва да се отбележи, че такава схема не може да инвертира входящия сигнал, не усилва напрежението, поради тази причина се нарича "последовател на емитер". Такива схеми имат много висока стабилност на параметрите, дълбочината на DC обратна връзка (обратна връзка) е почти 100%.
Общ емитер
Усилвателните стъпала с общ емитер имат много високо усилване. Именно с използването на такива схемни решения се изграждат високочестотни усилватели, използвани в съвременните технологии - GSM, GPS системи, в безжични Wi-Fi мрежи. Четириполюсник (каскада) има два входа и същия брой изходи. Освен това емитерът е свързан едновременно с един изход на товара и източника на сигнал. За захранване на каскади с общ емитер е желателно да се използват биполярни източници. Но ако това не е възможно, използването на еднополярни източници е разрешено, само че е малко вероятно да се постигне висока мощност.