na 2025/04/1 10,715

Objašnjeni krug za pojačalo tranzistora

Ako ste ikada željeli izgraditi vlastito pojačalo pomoću jednostavnih dijelova, uobičajeni tranzistorski krug je izvrsno mjesto za početak.Lako je razumjeti, dobro funkcionira i s logičkim i audio signalima, a ne zahtijeva nikakve komplicirane alate ili naprednu matematiku.Naučit ćete kako ojačati male signale, kako odabrati prave komponente i kako testirati svoj krug nakon što se izgradi.Ovaj vodič prolazi vas kroz korake na jasan, prijateljski način, tako da možete slijediti bez gubitka.Vidjet ćete i kako poboljšati osnovni dizajn kako bi vaše pojačalo bilo stabilnije i moćnije.Bilo da tek počinjete ili pokušavate poboljšati svoje vještine, ovo je solidan uvod u praktični i fleksibilan krug.Uz malo prakse, gradit ćete i prilagoditi vlastita pojačala u bilo kojem trenutku.

Katalog

Slika 1. Emiter tranzistorski krug

Tranzistorski krug emitera

A Uobičajeni odašiljač Pojačalo je jedan od najpopularnijih tranzistorskih krugova na koji ćete naići.Koristi se u mnogim elektroničkim uređajima jer nudi dobar dobitak i prilično je jednostavno sastaviti.Dobra vijest je - ne trebate biti stručnjak da biste je dizajnirali.Sa samo nekoliko jasnih koraka i malo razumijevanja, možete dizajnirati pouzdan i učinkovit krug koji dobro funkcionira za mnoge aplikacije.

Ono što ovaj dizajn pojačala čini pristupačnim je koliko je matematika izravna.Nećete biti preplavljeni složenim formulama.Nekoliko jednostavnih izračuna koji koriste Ohmov zakon i osnovna svojstva tranzistora mogu vas usmjeriti na vrijednosti desnog otpornika i kondenzatora.Jednom kada steknete postupak, odabir dijelova postaje puno lakše, pogotovo jer često možete odabrati standardne vrijednosti otpornika bez bacanja kruga.

Postoji i puno fleksibilnosti s ovom vrstom pojačala.Možete započeti s vrlo jednostavnom verzijom - osnovno logički međuspremnik ili izlazni pogon- Koristite samo tranzistor, otpornik na ulazu i jedan kod kolektora.Čak i u ovom osnovnom obliku, krug može biti koristan, pogotovo kada trebate pretvoriti signal iz visokog u nizak ili obrnuto.To je zato što krug invertira signal: Kad ulaz postane visoko, izlaz padne nisko.

Ako želite stvari učiniti korak dalje, možete dodati nekoliko dodatnih dijelova.Oni uključuju kondenzatore za rukovanje izmjeničnim signalima i otpornicima kako bi se postavili ispravnu radnu točku za tranzistor.An Emiter zaobilazni kondenzator Može se dodati i za poboljšanje dobitka za izmjenične signale.Ovi dodaci ne čine krug mnogo složenijim, ali oni vam pružaju bolju kontrolu nad načinom na koji pojačalo.Uz samo malo prakse i podešavanja, moći ćete dizajnirati verziju koja dobro funkcionira za vaše specifične potrebe.

Jednostavan uobičajeni krug emitera za logičke signale

Ova vrsta Uobičajeni krug emitera je vjerojatno jedan od Najlakši tranzistorski krugovi Možete izgraditi.Često se koristi kao jednostavan logički međuspremnik ili signal pretvarač, i to je sjajno polazište ako samo ulazite u elektroniku koja se temelji na tranzistoru.Postavljanje je minimalno - trebate samo a tranzistor, jedan otpornik Povezani na ulaz (baza tranzistora) i još jedna otpornik spojen na kolekcionaru.Čak i sa samo ovih nekoliko dijelova, krug čini nešto prilično korisno.

A Ulazni otpornik Pomaže kontroliranjem količine struje koja se ulijeva u bazu tranzistora.To sprečava previše struje da ošteti tranzistor ili utječe na druge dijelove vašeg kruga.U međuvremenu, kolekcionarski otpornik igra drugačiju ulogu.Tamo je mjesto Izlazni napon je razvijen.Kad se tranzistor uključi, struja teče kroz njega, a napon kolektora pada, stvarajući a nizak signal na izlazu.

Način na koji krug djeluje je jednostavan, ali pametan.Kad Ulazni signal je visok- Kažu iz logičkih vrata ili mikrokontrolera - gura malu struju u bazu tranzistora.Ova mala osnovna struja omogućuje a veća struja za teći Od sakupljača do emitera, okrećući tranzistor "dalje".Kad se to dogodi, napon na kolektoru padne blizu nule, a vi dobivate nizak izlaz.Drugim riječima, visok unos vam daje a nizak izlaz, što se zove inverzija ili preokret faze.Ovo je a ključna značajka uobičajenog pojačala emitera.

Slika 2. Osnovno uobičajeno pojačalo tranzistora za logiku za logiku

Ovakav krug je vrlo zgodan kad želite Vozite uređaj s niskim signalom ili treba Razina pomaka između različitih dijelova digitalnog sustava.Na primjer, može se koristiti na kontrolirati LED ili se ponašati kao jednostavan sučelje između logičkih IC -a.To je Brzo izgraditi,, lako razumljiv, i Ne zauzima puno prostora ili vlast.Dakle, ako dizajnirate krug na razini logike i trebate a Pouzdana faza prebacivanja, ovo uobičajeno postavljanje emitera je a Pametna i jednostavna opcija.

Korak po korak vodič za dizajn osnovnog logičkog pojačala

Izgradnja uobičajenog logičkog pojačala je jednostavno nakon što ga razgradite na jednostavne korake.Ovaj dio vodiča pomaže vam da odaberete prave dijelove i shvatite njihove vrijednosti tako da vaš krug funkcionira onako kako bi trebao.Svaki se korak usredotočuje na jedan dio postavke, što olakšava praćenje.

• Odaberite pravi tranzistor

Započnite odabirom tranzistora koji odgovara vašem projektu.Razmislite o tome koliko će se struja koristiti vaš krug i koliko brzo tranzistor treba uključiti i isključiti.Za logičke sklopove važno je brzo prebacivanje, tako da je tranzistor za prebacivanje obično najbolji izbor.Provjerite može li podnijeti napon između kolektora i emitera.Također, provjerite njegov trenutni dobitak (prikazan kao β ili HFE).To vam govori koliko je osnovna struja potrebna za kontrolu tranzistora.Veći dobitak znači da će vam trebati manje bazne struje, ali uvijek je sigurnije planirati niži dobitak za svaki slučaj.

• Pronađite kolektor otpornika

Kolekcijski otpornik postavlja izlazni napon kada je tranzistor uključen ili isključen.Da biste shvatili njegovu vrijednost, prvo morate znati koliko trenutne opterećenja treba.Zatim, koristeći Ohmov zakon (r = v / i), možete izračunati vrijednost otpornika.Na primjer, ako imate 5V napajanje i želite 5mA struje, trebat će vam otpornik od 1kΩ (5V ÷ 0,005A).U redu je zaokružiti ga do najbliže standardne vrijednosti otpornika.

• Pronađite osnovni otpornik

Da biste u potpunosti uključili tranzistor, treba mu dovoljno struje u bazi.Podijelite struju kolektora s dobitkom (β) da biste pronašli osnovnu struju.Zatim upotrijebite razliku napona između vašeg ulaza i napona osnovnog emitera (obično oko 0,6 V za silikonske tranzistore) da biste pronašli vrijednost otpornika.Na primjer, ako je vaš ulaz 5V i želite 0,25mA u podnožju, otpornik bi trebao biti (5V - 0,6V) ÷ 0,00025A = 17,6kΩ.To možete zaokružiti do obližnje standardne vrijednosti poput 18kΩ.

• Dvaput provjerite sve

Prije nego što dovršite, vratite se i provjerite sve svoje brojeve.Pazite da tranzistor može podnijeti struju i napon.Provjerite je li izlazni napon dovoljno nizak kada je uključen i može li vaš ulazni izvor pružiti potrebnu osnovnu struju.Također, potvrdite da su vaši otpornici standardne vrijednosti i mogu podnijeti snagu bez previše zagrijavanja.Ako se išta čini isključeno, prilagodite ga i preračunajte.Brza provjera sada može uštedjeti puno vremena kasnije.

Jednostavno AC-spojeno uobičajeno pojačalo emitera

Ova verzija uobičajenog pojačala Emitter uključuje a kondenzator, što ga čini prikladnijim za rad AC signali poput zvuka ili drugih ulazi napona koji se mijenjaju.Kondenzator se postavlja na ulaz do Blokirajte bilo koji istosmjerni napon To bi moglo doći iz prethodne faze, dopuštajući samo AC dio signala proći kroz.Ova postavka pomaže kad želite pojačajte signale koji se s vremenom razlikuju, bez utjecaja na DC pristranost tranzistora.

Međutim, ovaj dizajn koristi samo jedan otpornik pristranosti baze tranzistora.Iako to jednostavno stvari pojednostavljuje, to znači i tranzistor radna točka, ili DC pristranost, nije baš stabilna.To je zato što pristranost uvelike ovisi o tranzistoru strujni dobitak (β), što može mnogo varirati od jednog tranzistora do drugog - čak i unutar iste vrste.Kao rezultat, pojačalo možda neće uvijek raditi na isti način ako tranzistor se zamjenjuje ili ako Temperaturne promjene, budući da oboje mogu utjecati na β.

Ipak, ovaj krug može biti koristan kada vam ne treba savršena stabilnost i samo želite Brzo, jednostavno AC pojačalo.To je dobro polazište za učenje kako Izmjenično spajanje Djela i kako se tranzistori ponašaju u pojačalu.Jednom kada shvatite osnove ovdje, bit ćete bolje spremni za izgradnju stabilnije i fleksibilnije verzije Dodavanjem više otpornika i drugih komponenti kasnije.

Slika 3. AC-spojeno uobičajeno pojačalo emitera s jednim osnovnim otpornikom

Koraci za izgradnju osnovnog pojačala povezanog s AC

Sastavljanje osnovnog pojačala povezanog s izmjeničnim mjestima jednostavan je postupak kada slijedite nekoliko jasnih koraka.Ova vrsta pojačala često se koristi za signale koji se vremenom mijenjaju, poput zvuka.Sljedeći koraci pomažu vam da odaberete prave dijelove i provjerite da li sve funkcionira kako se očekivalo.

• Odaberite tranzistor

Započnite odabirom tranzistora koji odgovara potrebama vašeg kruga.Razmislite o tome koliko će napona podnijeti između kolektora i odašiljača, koliko snage može podnijeti i u kojem bi frekvencijskom rasponu trebala raditi. Za pojačala opće namjene, osnovni NPN tranzistor poput 2N3904 često dobro funkcionira, ali možete odabrati druge na temelju vašeg specifičnog projekta.

• Odaberite kolektor otpornika

Kolekcijski otpornik pomaže postaviti izlazni napon.Dobra polazište je postaviti kolektor na otprilike polovicu napona napajanja.To daje vašem signalnom prostoru da se ljulja i gore i dolje.Upotrijebite ohmov zakon (r = v / i) da biste pronašli vrijednost.Samo odlučite koliko struje želite da teče kroz otpornik i podijelite napon preko njega s tom strujom.

• Odaberite osnovni otpornik

Da bi tranzistor ispravno radio, morate unositi pravu količinu struje u njegovu bazu.Prvo, podijelite struju kolektora s dobitkom tranzistora (β) da biste pronašli osnovnu struju.Zatim upotrijebite napon napajanja i činjenicu da će baza obično sjediti oko 0,6 V iznad zemlje kako biste pronašli osnovni otpornik.Ohmov zakon opet dobro dolazi ovdje.

• Izračunajte kondenzatore spajanja

Kondenzatori se koriste za blokiranje istosmjerne struje i prolazak izmjeničnih signala.Da biste odabrali pravu veličinu, pogledajte najnižu frekvenciju vašeg signala i ulaz ili izlazni otpor kroz koji će proći.Upotrijebite formulu xc = 1 / (2πfc) kako biste bili sigurni da reakcija kondenzatora odgovara impedanciji na toj frekvenciji.To održava vaš signal jakim bez rezanja donjeg kraja.

• Ponovno pregledajte svoje proračune

Jednom kada odaberete sve dijelove, odvojite trenutak da dvaput provjerite sve.Pogledajte vrijednosti otpornika, strujne razine i izbor kondenzatora.Provjerite radi li tranzistor u pravom rasponu i put signala je jasan.Mali podešavanje u ovoj fazi može učiniti da vaše pojačalo djeluje puno bolje nakon što je izgrađeno.

Bolje AC-spojeno uobičajeno pojačalo emitera

Kad želite a pouzdaniji i Pojačalo bolje performanse, ova verzija uobičajenog kruga emitera je put.Dodavanjem nekoliko dodatnih komponenti - kao više otpornika i kondenzatori- Napravite krug stabilniji i poboljšati svoj dobitak, posebno za AC signali.Ovi dodani dijelovi pomažu pojačalu da ostanu dosljedan, čak i ako se svojstva tranzistora malo promijene ili se temperatura mijenja.

Jedno od ključnih poboljšanja ovog dizajna je upotreba a razdjelnik napona napravljen od dva otpornika pristranost baze.Ovo čini osnovni napon mnogo predvidljiviji, što znači da tranzistor pouzdanije ostaje u svojoj ispravnoj radnoj regiji.Krug također uključuje otpornik To postavlja napon emitera i pomaže stabilnost.Ovaj otpornik čini tranzistor manje osjetljive na promjene u trenutnom pojačanju (β), Što je važno ako ciljate na dosljedne performanse.

Do Povećajte AC pojačanje, a Kondenzator se dodaje preko otpornika emitera.Ovaj zaobići kondenzator omogućuje izmjeničnim signalima da "preskočite" otpornik, povećavajući ukupni dobitak kruga za te signale, a istovremeno održava DC pristranost stabilnim.Rezultat je krug koji nije samo više pouzdan ali također vam daje a jači, čistiji izlazni signal.

Ova je verzija posebno korisna kada nešto gradite stalniji ili kad vaše pojačalo treba Povežite se na druge faze bez gubitka kvalitete signala.Moglo bi izgledati malo složenije od osnovne verzije, ali koristi koje donosi u izvedbi i pouzdanosti Učinite to odličnim korakom naprijed nakon što vam bude ugodno s jednostavnijim dizajnom.

Slika 4. Poboljšano uobičajeno pojačalo emitera s više komponenti

Koraci za izgradnju osnovnog pojačala povezanog s AC

Ova verzija pojačala uključuje više komponenti, što vam daje bolje performanse, pogotovo kada je riječ o dobivanju i stabilnosti DC -a.Sljedeći koraci razgrađuju postupak odabira vrijednosti i dizajniranja vašeg kruga jasno i jednostavno.

• Odaberite tranzistor

Odaberite tranzistor na temelju onoga što vaš krug treba u smislu napona, struje i tipa signala.NPN tranzistor opće namjene dobro funkcionira za mnoge slučajeve, ali provjerite može li bez problema podnijeti vaš napon i struju.

• Izračunajte kolektor otpornik

Odlučite koliko struje treba vaš krug da bi se ubacio u sljedeću fazu.Zatim odaberite napon kolektora koji je otprilike polovina napona napajanja - to daje vašem signalnom prostoru da se kreće gore -dolje.Upotrijebite ohmov zakon (r = v / i) da biste shvatili vrijednost pravog otpornika.

• Izračunajte otpornik emitera

Za bolju stabilnost, postavite napon emitera na oko 1V ili oko 10% vašeg napona napajanja.Budući da je struja emitera gotovo jednaka struji kolektora, otpornik Emittera možete izračunati dijeljenjem napona emitera s strujom.

• Odredite osnovnu struju

Da biste pronašli osnovnu struju, podijelite struju kolektora s dobitkom tranzistora (β ili HFE).Ako dobitak varira, sigurnije je koristiti donji kraj raspona kako bi se tranzistor još uvijek ispravno uključio.

• Odredite osnovni napon

Osnovni napon je napon emitera plus napon spajanja osnovnog emitera.Za silikonske tranzistore ovo je oko 0,6V.Dakle, ako je emiter na 1V, baza bi trebala biti na oko 1,6V.

• Postavite vrijednosti osnovnog otpornika

Upotrijebite dva otpornika u razdjelniku napona (R1 i R2) da biste dobili ispravan napon u podnožju.Dobro je pravilo da se struja koja teče kroz njih desetak puta veća od osnovne struje.To pomaže da osnovni napon bude stabilan.Odaberite vrijednosti otpornika na temelju potrebnog napona i vašeg napona.

• Dodajte Emitter Bypass kondenzator

Da biste poboljšali AC pojačanje, dodajte kondenzator preko otpornika emitera.To omogućava izmjeničnim signalima da zaobiđu otpornik, povećavajući dobitak.Odaberite kondenzator s reaktancijom jednak otporniku na najnižu frekvenciju vašeg kruga.

• Odaberite ulazni kondenzator

Ulazni kondenzator trebao bi imati reaktanciju koja odgovara ulaznom otporu na najnižoj frekvenciji vašeg signala.To sprečava blokiranje niskofrekventnih signala.Ulazni otpor možete procijeniti kao dobitak tranzistora puta veća od vrijednosti otpornika emitera.

• Odaberite izlazni kondenzator

Ovaj kondenzator prosljeđuje pojačani signal u sljedeću fazu dok blokira DC.Odaberite vrijednost koja odgovara otporu opterećenja (sljedeći dio kruga) na najnižoj frekvenciji s kojom radite.

• Ponovno procijenite svoje pretpostavke

Nakon što je vaš dizajn dovršen, odvojite trenutak da se vratite i provjerite sve.Provjerite je li tranzistor još uvijek podliježu struji i naponu, vrijednosti vašeg otpornika imaju smisla, a svi vaši izbori kondenzatora podržavaju prave frekvencije.Brzi pregled pomaže kasnije izbjeći probleme.

Razumijevanje frekvencijskog odziva i širine pojasa signala

Kada izgradite uobičajeno pojačalo emitera, to pomaže znati kako se rukuje drugačiji signal frekvencije.Neki signali lako prolaze, dok bi drugi mogli postati slabiji, ovisno o dijelovima koje koristite - posebno kondenzatori i otpornici.

Raspon frekvencija koje vaše pojačalo može dobro podnijeti naziva se ITS širina pojasa.Na vrlo nizak frekvencije, kondenzatori mogu djelovati poput blokova jer su njihovi Otpor (nazvan reaktancija) ide gore.Na visoke frekvencije, dopuštaju da signali lakše prolaze.Zato je važno odabrati Vrijednosti kondenzatora na temelju najniža frekvencija Vaš krug mora raditi.Na primjer, ako se vaš signal spusti na 20 Hz, vaši kondenzatori trebali bi biti dovoljno veliki da to puste bez previše gubitka.

Kondenzator preko otpornika emitera - poznat kao kondenzator- također čini veliku razliku.Pomaže povećati pojačalo pojačalo za izmjenične signale.Ako je ovaj kondenzator premali, vaš krug može Izgubite dobitak na nižim frekvencijama.Ali s pravom vrijednošću, ona povećava performanse bez utjecaja na vaše postavljanje DC -a.

Razumijevanje to pomaže vam odabrati dijelove koji čine vaše pojačalo bolje raditi za signale koje koristite, bilo da je to za zvuk, senzori ili drugi izmjenični izvori.Jednom kada se objesite, prilagođavanje dizajna za različite raspone frekvencije postaje mnogo lakše.

Kako izmjeriti i testirati krug pojačala

Nakon što sastavite krug pojačala, to je dobra ideja Provjerite je li sve je radeći kako se očekivalo.Ne trebaju vam komplicirani alati - jednostavni multimetar je često dovoljno za početak i an osciloskop korisno je ako želite detaljnije pogledati signal.

Započnite pomoću multimetra za provjeru napon za opskrbu i potvrdite da doseže krug.Zatim izmjerite napon na kolekcionar, baza, i emiter tranzistora.U većini slučajeva, Sakupljač bi trebao biti negdje oko polovice napona napajanja, dok će emiter biti malo iznad zemlje.A baza treba biti oko 0,6 volti viši od emitera Ako koristite silikonski tranzistor.Ova čitanja pomažu vam da znate je li tranzistor je pristran pravilno i spreman za pojačavanje.

Ako imate generator signala I an osciloskop, možete testirati kako pojačalo obrađuje mali izmjenični signal.Spojiti a niskofrekventni sinusni val na ulaz i provjerite izlaz na opsegu.Trebali biste vidjeti a veća verzija ulaznog signala, okrenuta naopako.Ako izlaz izgleda preslabo ili iskrivljeno, Dvaput provjerite vrijednosti otpornika ili kondenzatora.

Čak i bez opsega, možete pokušati koristiti audio signal—I iz telefona ili glazbenog playera - i povezati a mali zvučnik na izlaz kroz a kondenzator.Ako čujete zvuk, to znači da pojačalo radi.

Testiranje Pomaže osigurati da vaš krug radi ono što bi trebao, a također vam daje a bolje osjećati kako se ponaša.To je jednostavan, ali koristan korak koji čini vaš projekt pouzdaniji.

Više pomoći u odabiru tranzistora

Dok provodite više vremena radeći s tranzistorski krugovi, posebno uobičajeno emiter pojačala, odabir desni tranzistor postaje lakše i prirodnije.U početku bi se moglo osjećati kao da ima previše opcija, ali s vremenom ćete dobiti bolji osjećaj onoga što najbolje funkcionira za različite vrste krugova.Počet ćete prepoznati uzorke - kao što su tranzistori dobri za pojačala opće namjene i koji su prikladniji za prebacivanje.

Za krugovi pojačala, obično želite tranzistor koji nudi a pristojan dobitak, obrađuje vaše napon za opskrbu udobno i dobro djeluje na frekvencija Radite s.Ne treba vam uvijek nešto vrhunsko-puno uobičajeni, pristupačni tranzistori raditi savršeno dobro za Osnovni pojačala ili pojačala signala.

S druge strane, ako gradite krug u kojem tranzistor djeluje više kao prekidač za isključivanje—Muko kao kontrola Vodio, motor ili relej- Bolje je odabrati a Prebacivanje tranzistora.Oni su dizajnirani za Brzo uključite i isključite I ručka Oštre promjene u struji bez zaostajanja.Čak i ako tranzistor ima ocjena velike brzine ili a Vrijeme brzog odziva (poput visokog FT -a), to ne znači uvijek da će biti dobro u sklopnom krugu. Prebacivanje tranzistora su napravljeni za rukovanje Brzi prijelazi i nagli teret učinkovitije.

Dakle, kao općenito pravilo, pokušajte Uskladite tranzistor s poslom to treba učiniti.S praksom ćete naći nekoliko Opcije za go-to To djeluje u većini vaših krugova.Bilo da je za to pojačavajući signal ili djelujući kao digitalni prekidač, koristeći Prava vrsta tranzistora Pomoći će vašim krugovima pouzdanije i izvesti onako kako očekujete.

Zaključak

Sada kada ste istražili kako funkcionira uobičajeno pojačalo i kako izgraditi korak po korak, trebali biste se osjećati samouvjerenije sastavljanje vlastitog kruga.Bilo da radite s jednostavnim logičkim signalima ili pojačavajući izmjenične ulaze poput zvuka, ova vrsta kruga je solidan izbor.Sjetite se samo da odvojite vrijeme s proračunima i dvostruko provjerite vrijednosti svoje komponente.Uz malo prakse, lakše ćete stvoriti pojačala koja dobro funkcioniraju za bilo koji projekt na kojem radite.