na 2025/04/1 10,698

Pojasnjeno vezje osnovnega tranzistorskega ojačevalnika

Če ste kdaj želeli zgraditi svoj ojačevalnik s preprostimi deli, je skupno vezje za emitične tranzistor odličen kraj za začetek.To je enostavno razumeti, dobro sodeluje tako z logičnimi kot zvočnimi signali in ne potrebuje zapletenih orodij ali napredne matematike.Naučili se boste, kako narediti majhne signale močnejše, kako izbrati prave komponente in kako preizkusiti svoje vezje, ko bo zgrajen.Ta vodnik vas sprehaja po stopnicah na jasen, prijazen način, da boste lahko sledili, ne da bi se izgubili.Videli boste tudi, kako izboljšati osnovni dizajn, da bo vaš ojačevalnik bolj stabilen in močan.Ne glede na to, ali šele začenjate ali poskušate izboljšati svoje sposobnosti, je to trden uvod v praktično in prilagodljivo vezje.Z malo prakse boste v nobenem trenutku gradili in prilagajali lastne ojačevalnike.

Katalog

Slika 1. Tranzistorski vezje

Tranzistorski vezje oddajnikov

The skupni oddajalec Ojačevalnik je eno najbolj priljubljenih tranzistorskih vezij, na katerega boste naleteli.Uporablja se v številnih elektronskih napravah, ker ponuja dober dobiček in je dokaj preprosto sestaviti.Dobra novica je - ni vam treba biti strokovnjak za oblikovanje.Z le nekaj jasnimi koraki in malo razumevanja lahko oblikujete zanesljivo in učinkovito vezje, ki deluje dobro za številne aplikacije.

Zaradi tega je ta oblikovanje ojačevalnikov, kako je matematika preprosta.Ne boste vas preplavili zapletenih formul.Nekaj ​​preprostih izračunov z uporabo Ohmov zakon Osnovne lastnosti tranzistorja vas lahko vodijo do desnih uporov in kondenzatorskih vrednosti.Ko dobite postopek postopka, nabiranje delov postane veliko lažje, še posebej, ker lahko pogosto izberete standardne vrednosti upora, ne da bi metali vezje.

Obstaja tudi veliko prilagodljivosti s to vrsto ojačevalnika.Lahko začnete z zelo preprosto različico - osnovno Logični medpomnilnik ali izhodni gonilnik- Uporaba samo tranzistorja, upor pri vhodu in enega pri zbiralniku.Tudi v tej osnovni obliki je lahko vezje koristno, še posebej, če morate signal pretvoriti iz visokega v nizko ali obratno.To je zato, ker vezje obrne signal: Ko vhod postane visok, izhod pade nizko.

Če želite stvari narediti še korak dlje, lahko dodate nekaj dodatnih delov.Sem spadajo kondenzatorji za ravnanje z izmeničnimi signali in upori, ki pomagajo nastaviti pravilno delovno točko za tranzistor.An Bypass kondenzator emitterja lahko dodate tudi za izboljšanje dobička za AC signale.Ti dodatki ne naredijo vezja veliko bolj zapleteno, vendar vam omogočajo boljši nadzor nad delovanjem ojačevalnika.Z le malo prakse in prepletanjem boste lahko oblikovali različico, ki deluje dobro za vaše posebne potrebe.

Preprosto skupno vezje za logične signale

Ta vrsta Skupno vezje oddajnikov je verjetno eden od najlažja tranzistorska vezja lahko zgradite.Pogosto se uporablja kot preprost Logični medpomnilnik ali signal pretvornik, in to je odlično izhodišče, če se samo zatečete v tranzistorsko elektroniko.Nastavitev je minimalna - potrebujete samo a tranzistor, eno upor povezan z vhodom (osnova tranzistorja) in druga upor, povezan na kolektorju.Tudi pri samo teh nekaj delih vezje naredi nekaj povsem koristnega.

The vhodni upor Pomaga z nadzorom količine toka, ki teče v dno tranzistorja.To preprečuje, da bi preveč toka poškodoval tranzistor ali vplival na druge dele vašega vezja.Medtem zbirateljski upor ima drugačno vlogo.Tam je Izhodna napetost je razvita.Ko se tranzistor vklopi, tok teče skozi njo in napetost kolektorja pade, kar ustvari Nizek signal na izhodu.

Način delovanja vezja je preprost, a pameten.Kdaj vhodni signal je visok- Recimo iz logičnih vrat ali mikrokontrolerja - to potisne majhen tok v dno tranzistorja.Ta majhen osnovni tok omogoča a večji tok za pretok Od zbiratelja do oddajalca, ki je tranzistor "vklopil".Ko se to zgodi, napetost na kolektorju pade blizu nič in dobiš Nizek izhod.Z drugimi besedami, visok vnos vam daje a Nizek izhod, ki se imenuje inverzija ali fazni preobrat.To je ključna funkcija skupnega ojačevalnika oddajnikov.

Slika 2. Osnovni ojačevalnik tranzistorjev za logiko za logiko

Tovrstno vezje je zelo priročno, ko želite Vozite nizko signalno napravo ali potrebujejo ravni premikov med različnimi deli digitalnega sistema.Na primer, ga lahko uporabimo Nadzirajte LED ali delujejo kot preprost vmesnik med logiko ICS.To je hitro graditi, enostavno razumetiin ne zavzame veliko prostora ali moč.Torej, če oblikujete vezje na ravni logike in potrebujete a Zanesljiva faza preklopa, ta skupna nastavitev emitterjev je pametna in preprosta možnost.

Navodila za korak za korakom za zasnovo osnovnega logičnega ojačevalnika

Izdelava skupnega logičnega ojačevalnika emitterjev je enostavna, ko ga razčlenite na preproste korake.Ta del vodnika vam pomaga izbrati prave dele in ugotoviti njihove vrednosti, tako da vaše vezje deluje tako, kot bi moralo.Vsak korak se osredotoči na en del nastavitve, kar olajša sledenje.

• Izberite pravi tranzistor

Začnite z izbiro tranzistorja, ki ustreza vašemu projektu.Pomislite, koliko toka bo vaše vezje uporabljalo in kako hitro mora tranzistor vklopiti in izklopiti.Za logična vezja je pomembno hitro preklapljanje, zato je preklopni tranzistor običajno najboljša izbira.Prepričajte se, da lahko obvlada napetost med kolektorjem in oddajanjem.Preverite tudi njegov trenutni dobiček (prikazano kot β ali HFE).To vam pove, koliko osnovnega toka je potrebno za nadzor tranzistorja.Višji dobiček pomeni, da boste potrebovali manj osnovnega toka, vendar je vedno varneje načrtovati manjši dobiček za vsak slučaj.

• Poiščite zbirateljski upor

Kolektorski upor nastavi izhodno napetost, ko je tranzistor vklopljen ali izklopljen.Če želite ugotoviti njegovo vrednost, morate najprej vedeti, koliko trenutnega potrebuje vaša obremenitev.Nato lahko z Ohmovim zakonom (r = v / i) izračunate vrednost upora.Na primer, če imate napajanje 5V in želite 5mA toka, boste potrebovali upor 1KΩ (5V ÷ 0,005A).V redu je, da ga zaokrožite do najbližje standardne vrednosti upora.

• Poiščite osnovni upor

Če želite v celoti vklopiti tranzistor, potrebuje dovolj toka na dnu.Zbirni tok razdelite z dobičkom (β), da najdete osnovni tok.Nato uporabite razliko napetosti med vhodom in napetostjo baznega emitarja (običajno približno 0,6 V za silicijeve tranzistorje), da najdete vrednost upora.Na primer, če je vaš vhod 5V in želite 0,25mA na dnu, mora biti upor (5V - 0,6 V) ÷ 0,00025a = 17,6kΩ.To lahko zaokrožite na bližnjo standardno vrednost, kot je 18KΩ.

• Dvakrat preverite vse

Preden končate, se vrnite in preverite vse svoje številke.Prepričajte se, da lahko tranzistor obravnava tok in napetost.Preverite, ali izhodna napetost pade dovolj nizko, ko je vklopljena, in da lahko vaš vhodni vir zagotovi potreben osnovni tok.Prav tako potrdite, da so vaši upori standardne vrednosti in lahko obvladujejo moč, ne da bi se preveč segrevali.Če se kaj zdi izklopljeno, ga prilagodite in preračunajte.Hitro preverjanje lahko zdaj prihrani veliko časa kasneje.

Preprost AC-vezan skupni ojačevalnik oddajnikov

Ta različica skupnega ojačevalnika oddajnikov vključuje a kondenzator sklopke, zaradi česar je bolj primeren za delo z AC signali kot zvok ali drugi spreminjajoči se vhodi napetosti.Kondenzator je nameščen na vhodu v Blokirajte katero koli DC napetost ki morda prihaja iz prejšnje faze, kar omogoča samo AC del signala prehod skozi.Ta nastavitev pomaga, ko želite okrepiti signale, ki se sčasoma razlikujejo, ne da bi to vplivalo na DC pristranskost tranzistorja.

Vendar ta dizajn uporablja samo en sam upor, da bi pristransko pristransko tranzistorja.Čeprav to ohranja stvari preproste, to pomeni tudi tranzistor delovna točka, ali DC pristranskost, ni zelo stabilen.To je zato, ker je pristranskost močno odvisna od tranzistorja trenutni dobiček (β), ki se lahko veliko razlikuje od enega tranzistorja do drugega - tudi znotraj iste vrste.Kot rezultat, ojačevalnik morda ne deluje vedno enako, če tranzistor je zamenjan ali če je temperaturne spremembe, saj lahko oba vplivata na β.

Kljub temu je to vezje lahko koristno, če ne potrebujete popolne stabilnosti in želite samo Hiter, preprost AC ojačevalnik.To je Dobro izhodišče za učenje, kako AC sklopka Deluje in kako se tranzistorji obnašajo v ojačevalniku.Ko tukaj razumete osnove, boste bolje pripravljeni na gradnjo bolj stabilne in prilagodljive različice z dodajanjem več uporov in drugih komponent pozneje.

Slika 3. Ac-vezan skupni ojačevalnik oddajnikov z enim osnovnim uporom

Koraki za izgradnjo osnovnega ojačevalnega ojačevalnika

Sestavljanje osnovnega ojačevalnega ojačevalnika je preprost postopek, ko sledite nekaj jasnimi koraki.Tovrstni ojačevalnik se pogosto uporablja za signale, ki se sčasoma spreminjajo, kot je zvok.Naslednji koraki vam pomagajo izbrati prave dele in preverite, ali vse deluje, kot je bilo pričakovano.

• Izberite tranzistor

Začnite z izbiro tranzistorja, ki ustreza potrebam vašega vezja.Pomislite, koliko napetosti bo ravnal med zbiralnikom in oddajalcem, koliko moči bo morda morala obvladati in v kakšnem frekvenčnem območju bi morala delovati. Za ojačevalnike splošne namene osnovni tranzistor NPN, kot je 2N3904, pogosto dobro deluje, lahko pa izberete druge na podlagi svojega posebnega projekta.

• Izberite zbirateljski upor

Kolektorski upor pomaga nastaviti izhodno napetost.Dobro izhodišče je, da kolektor nastavite na približno polovico napajalne napetosti.To daje vaši signalni sobi, da zamahne tako navzgor in navzdol.Za iskanje vrednosti uporabite Ohmov zakon (r = v / i).Samo odločite se, koliko toka želite, da teče skozi upor, in napetost razdelite po tem toku.

• Izberite osnovni upor

Če želite tranzistor pravilno delovati, morate v njegovo bazo vstaviti pravo količino toka.Najprej razdelite kolektorski tok z dobičkom tranzistorja (β), da najdete osnovni tok.Nato uporabite napajalno napetost in dejstvo, da bo osnova običajno sedela približno 0,6 V nad zemljo, da najdete osnovni upor.Ohmov zakon spet pride v poštev.

• Izračunajte sklopke kondenzatorje

Kondenzatorji se uporabljajo za blokiranje DC in prenos AC signalov.Če želite izbrati pravo velikost, si oglejte najnižjo frekvenco, ki jo bo uporabil vaš signal, in vhodni ali izhodni upor, ki ga bo skozi.Uporabite formulo xc = 1 / (2πfc), da se prepričate, da se kondenzator reaktant ujema s impedanco na tej frekvenci.To ohranja vaš signal močan, ne da bi odrezali nizki konec.

• Ponovno preglejte svoje izračune

Ko izberete vse dele, si vzemite trenutek, da vse dvakrat preverite.Poglejte vrednosti uporov, toka in izbire kondenzatorja.Prepričajte se, da tranzistor deluje v pravem območju in signalna pot je jasna.Majhni preoblikovanje na tej stopnji lahko vaš ojačevalnik deluje veliko bolje, ko je zgrajen.

Boljši AC-vezan skupni ojačevalnik oddajnikov

Ko želite bolj zanesljiv in bolj uspešen ojačevalnik, ta različica skupnega vezja emitterjev je pot.Z dodajanjem nekaj dodatnih komponent - kot več uporov in kondenzatorji- Naredite vezje bolj stabilen in izboljšati svoj dobiček, še posebej za AC signali.Ti dodani deli pomagajo ojačevalniku dosledno, tudi če se lastnosti tranzistorja nekoliko spremenijo ali se temperatura premika.

Ena ključnih izboljšav v tej zasnovi je uporaba a napetostni delilnik narejen z dvema uporov pristransko bazo.To je osnovna napetost veliko bolj predvidljiva, kar pomeni, da tranzistor zanesljivo ostane v pravilni operativni regiji.Vezje vključuje tudi oddajni upor ki nastavi napetost oddajnika in pomaga pri stabilnost.Ta upor naredi tranzistor manj občutljive na spremembe trenutnega dobička (β), kar je pomembno, če si prizadevate za dosledno uspešnost.

Do Povečajte dobiček AC, a kondenzator je dodan čez upor Emitterja.To obvoz kondenzator omogoča, da AC signali "preskočijo" upor, Povečanje celotnega dobička vezja za te signale, medtem ko še vedno ohranja DC pristransko stabilno.Rezultat je vezje, ki ni samo več zanesljivo A tudi vam daje a močnejši, čistejši izhodni signal.

Ta različica je še posebej uporabna, ko nekaj gradite bolj trajno ali ko mora vaš ojačevalnik Povežite se z drugimi fazami, ne da bi izgubili kakovost signala.Lahko izgleda nekoliko bolj zapleteno kot osnovna različica, vendar koristi, ki jih prinaša uspešnost in zanesljivost Naj bo odličen korak naprej, ko vam bo všeč enostavnejši modeli.

Slika 4. Izboljšani skupni ojačevalnik oddajnikov z več komponentami

Koraki za izgradnjo osnovnega ojačevalnega ojačevalnika

Ta različica ojačevalnika vključuje več komponent, kar vam daje boljše zmogljivosti, še posebej, če gre za pridobivanje in stabilnost DC.Naslednji koraki razčlenijo postopek izbire vrednosti in jasno in preprosto oblikovanje vezja.

• Izberite tranzistor

Izberite tranzistor glede na to, kaj vaše vezje potrebuje glede na napetost, tok in vrsto signala.Splošno namenski tranzistor NPN deluje dobro v mnogih primerih, vendar se prepričajte, da lahko brez težav obvlada vašo napajalno napetost in tok.

• Izračunajte zbirateljski upor

Odločite se, koliko toka potrebuje vaše vezje v naslednjo stopnjo.Nato izberite kolektorsko napetost, ki je približno polovica napajalne napetosti - to daje vaši signalni sobi, da se premikate navzgor in navzdol.Uporabite Ohmov zakon (r = v / i), da ugotovite desno vrednost upora.

• Izračunajte upor oddajnika

Za boljšo stabilnost nastavite napetost oddajnika na približno 1 V ali približno 10% napačne napetosti.Ker je oddajalec tok skoraj enak kot kolektorski tok, lahko izračunate upor oddajnika tako, da napetost oddajanja delite s tokom.

• Določite osnovni tok

Če želite najti osnovni tok, razdelite kolektorski tok s povečanjem tranzistorja (β ali HFE).Če se dobiček razlikuje, je varneje uporabiti spodnji konec območja, da se prepričajte, da se tranzistor še vedno pravilno vklopi.

• Določite osnovno napetost

Osnovna napetost je napetost oddajnika plus osnovno napetost.Za silicijeve tranzistorje je to približno 0,6 V.Če je oddajalec pri 1V, mora biti osnova približno 1,6 V.

• Nastavite vrednosti osnovnega upora

Uporabite dva upora v delilniku napetosti (R1 in R2), da dobite pravilno napetost na dnu.Dobro pravilo je, da tok teče skozi njih približno desetkrat večji osnovni tok.To pomaga ohraniti stabilno osnovno napetost.Izberite vrednosti upora na podlagi potrebne napetosti in napajalne napetosti.

• Dodajte kondenzator oddajnika

Če želite izboljšati dobiček AC, dodajte kondenzator čez upor Emitterja.To omogoča, da AC signale zaobidejo upor in povečajo dobiček.Izberite kondenzator z reaktanco, ki je enak oddajni upori na najnižji frekvenci vašega vezja.

• Izberite vhodni kondenzator

Vhodni kondenzator mora imeti reaktanco, ki ustreza vhodni upornosti na najnižji frekvenci vašega signala.To preprečuje, da bi se nizkofrekvenčni signali blokirali.Vhodni upor lahko ocenite kot dobiček tranzistorja v vrednosti upora emitterja.

• Izberite izhodni kondenzator

Ta kondenzator prenese ojačani signal na naslednjo stopnjo, medtem ko blokira DC.Izberite vrednost, ki ustreza upornosti obremenitve (naslednji del vezja) na najnižji frekvenci, s katero delate.

• Ponovno ocenite svoje predpostavke

Ko je vaš dizajn končan, si vzemite trenutek, da se vrnete nazaj in preverite vse.Prepričajte se, da lahko tranzistor še vedno obvlada tok in napetost, vaše uporne vrednosti so smiselne in vse vaše izbire kondenzatorja podpirajo prave frekvence.Hiter pregled pomaga kasneje izogniti težavam.

Razumevanje frekvenčnega odziva in pasovne širine signala

Ko sestavite skupni ojačevalnik oddajnikov, pomaga vedeti, kako ravna drugačen signal frekvence.Nekateri signali se zlahka prehajajo, drugi pa lahko šibkejši, odvisno od delov, ki jih uporabljate, še posebej kondenzatorji in upori.

Obseg frekvenc, ki jih lahko dobro obvlada, se imenuje njegova pasovna širina.Ob zelo nizko frekvence, kondenzatorji lahko delujejo kot bloki, ker so njihovi odpornost (imenovana reaktanca) gre gor.Ob visoke frekvence, omogočajo, da signali lažje prehajajo.Zato je pomembno izbrati Vrednosti kondenzatorja na podlagi najnižja frekvenca Vaše vezje mora sodelovati.Na primer, če se vaš signal spusti na 20 Hz, vaši kondenzatorji bi morali biti dovolj veliki, da bi to spustili brez preveč izgube.

Kondenzator čez oddajni upor - znan kot obvodni kondenzator- Tudi zelo je pomembno.Pomaga Povečajte dobiček ojačevalnika za AC signale.Če je ta kondenzator premajhen, lahko vaše vezje Izgubite dobiček pri nižjih frekvencah.Toda s pravo vrednostjo poveča zmogljivost, ne da bi to vplivalo na nastavitev DC.

Razumevanje tega vam pomaga izbrati dele, zaradi katerih je vaš ojačevalnik delo bolje za signale, ki jih uporabljate, naj bo to za zvok, senzorji ali drugi izmenični viri.Ko ga obesite, prilagodite oblikovanje za različne frekvenčne razpone veliko lažje.

Kako meriti in preizkusiti svoje ojačevalno vezje

Po združitvi svojega ojačevalnega vezja je dobra ideja Preverite, ali vse je delo, kot je bilo pričakovano.Ne potrebujete zapletenih orodij - preprosta Multimeter je pogosto dovolj za začetek in Osciloskop je koristno, če želite podrobneje pogledati signal.

Začnite z uporabo multimetra za preverjanje napajalna napetost in potrdite, da doseže vezje.Nato izmerite napetost na zbiratelj, baza, in oddajalec tranzistorja.V večini primerov Kolektor naj bo nekje okoli polovice napajalne napetosti, medtem ko bo oddajalec nekoliko nad tlemi.The baza bi moralo biti približno 0,6 voltov višji od emisij Če uporabljate silikonski tranzistor.Ta branja vam pomagajo vedeti, ali tranzistor je pravilno pristranski in pripravljen za ojačanje.

Če imate generator signala in an Osciloskop, lahko preizkusite, kako ojačevalnik upravlja z majhnim izmeničnim signalom.Povezati a Sinusni val z nizko frekvenco na vhod in preverite izhod na obsegu.Morali bi videti a večja različica vhodnega signala, obrnjena navzgor.Če izhod izgleda prešibak ali izkrivljen, dvakrat preverite vrednosti upora ali kondenzatorja.

Tudi brez obsega lahko poskusite uporabiti zvočni signal- podobno iz telefona ali glasbenega predvajalnika - in povežite a Majhen zvočnik do izhoda skozi a kondenzator.Če slišite zvok, to pomeni, da ojačevalnik deluje.

Testiranje pomaga, da vaše vezje počne, kar bi moralo, in vam daje tudi Bolje začutite, kako se obnaša.To je preprost, a uporaben korak, zaradi katerega je vaš projekt bolj zanesljiv.

Več pomoči pri izbiri tranzistorjev

Ko porabite več časa za sodelovanje Tranzistorska vezja, še posebej pogost Ojačevalniki oddajnikov, nabiranje desni tranzistor postane lažja in bolj naravna.Sprva se vam zdi, da je preveč možnosti, toda sčasoma boste dobili boljši občutek, kaj najbolje deluje za različne vrste vezij.Začeli boste prepoznavati vzorce - na primer, za katere so tranzistorji dobri ojačevalniki splošnih namenov in za katere so bolj primerne preklop.

Za ojačevalna vezja, običajno si želite tranzistorja, ki ponuja a spodoben dobiček, obravnava vaše napajalna napetost udobno in dobro deluje na frekvenca delaš z.Ne potrebujete vedno nečesa vrhunskega-veliko pogosti, cenovno ugodni tranzistorji delo popolnoma dobro Osnovni zvočni ali signalni ojačevalniki.

Po drugi strani pa, če gradite vezje, kjer tranzistor deluje bolj kot stikalo- na primer nadzor LED, motor ali rele- bolje je izbrati a preklop tranzistorja.Te so zasnovane za Hitro vklopite in izklopite in ročaj ostre spremembe v toku brez zaostajanja.Tudi če ima tranzistor Visoka hitrostna ocena ali a hiter odzivni čas (Tako kot visok FT), še ne pomeni, da bo dobro deloval v stikalnem vezju. Preklapljanje tranzistorjev so narejeni za rokovanje hitri prehodi in nenadne obremenitve učinkoviteje.

Torej kot splošno pravilo poskusite Tranzistor ujemajte z delom to mora storiti.S prakso jih boste našli nekaj Možnosti to deluje v večini vaših krogov.Ali je za ojačanje signala ali deluje kot a digitalno stikalo, z uporabo Prava vrsta tranzistorja bo pomagal vašim vezjem bolj zanesljivo in izvesti tako, kot pričakujete.

Zaključek

Zdaj, ko ste raziskali, kako deluje skupni ojačevalnik oddajnikov in kako graditi korak za korakom, bi se morali počutiti bolj samozavestno sestaviti svoje vezje.Ne glede na to, ali delate s preprostimi logičnimi signali ali ojačanjem izmeničnih vhodov, kot je zvok, je ta vrsta vezja trdna izbira.Ne pozabite si vzeti čas z izračuni in dvakrat preverite vrednosti komponent.Z malo prakse boste lažje ustvariti ojačevalnike, ki dobro delujejo za kateri koli projekt, na katerem delate.