Bei der Berechnung von Verstärkungsstufen auf Halbleiterbauelementen muss man viel Theorie können. Wenn Sie jedoch den einfachsten ULF erstellen möchten, reicht es aus, Transistoren für Strom und Verstärkung auszuwählen. Dies ist die Hauptsache, Sie müssen noch entscheiden, in welchem Modus der Verstärker arbeiten soll. Es hängt davon ab, wo Sie es verwenden möchten. Schließlich können Sie nicht nur den Ton, sondern auch den Strom verstärken - ein Impuls, um jedes Gerät zu steuern.
Verstärkertypen
Wenn die Designs von Verstärkerstufen auf Transistoren implementiert werden, müssen mehrere wichtige Probleme angegangen werden. Entscheiden Sie sofort, in welchem der Modi das Gerät arbeiten soll:
- A ist ein linearer Verstärker, am Ausgang fließt zu jedem Zeitpunkt während des Betriebs Strom.
- V - Strom fließt nur während der ersten Halbwelle.
- C - bei hoher Effizienz werden nichtlineare Verzerrungen stärker.
- D und F - Betriebsarten von Verstärkern im "Key"-Modus(Sch alter).
Gängige Transistorverstärkersch altungen:
- Mit festem Strom im Basiskreis.
- Mit Fixierung der Spannung in der Basis.
- Stabilisierung des Kollektorkreises.
- Stabilisierung des Emitterkreises.
- ULF Differenti altyp.
- Gegentakt-Bassverstärker.
Um das Funktionsprinzip all dieser Schemata zu verstehen, müssen Sie ihre Merkmale zumindest kurz betrachten.
Festlegen des Stroms im Basiskreis
Dies ist die einfachste Verstärkerstufensch altung, die in der Praxis verwendet werden kann. Aus diesem Grund wird es von unerfahrenen Funkamateuren häufig verwendet - es wird nicht schwierig sein, das Design zu wiederholen. Die Basis- und Kollektorkreise des Transistors werden von derselben Quelle gespeist, was ein Vorteil des Designs ist.
Aber es hat auch Nachteile - dies ist eine starke Abhängigkeit der nichtlinearen und linearen Parameter des ULF von:
- Netzteil.
- Streuungsgrad der Halbleiterelementparameter.
- Temperaturen - bei der Berechnung der Verstärkungsstufe muss dieser Parameter berücksichtigt werden.
Es gibt einige Mängel, die den Einsatz solcher Geräte in moderner Technik nicht zulassen.
Grundspannungsstabilisierung
Im Modus A können Verstärkerstufen an Bipolartransistoren arbeiten. Aber wenn Sie die Spannung an der Basis fixieren, können Sie sogar Außendienstmitarbeiter einsetzen. Nur dadurch wird die Spannung nicht der Basis, sondern des Gates festgelegt (die Namen der Pins für solche Transistoren sind unterschiedlich). im Diagramm stattDas bipolare Element ist vor Ort installiert, es muss nichts neu gemacht werden. Sie müssen nur den Widerstandswert der Widerstände auswählen.
Solche Kaskaden unterscheiden sich nicht in der Stabilität, ihre Hauptparameter werden während des Betriebs verletzt und sehr stark. Aufgrund der extrem schlechten Parameter wird ein solches Schema nicht verwendet, sondern in der Praxis besser auf Designs mit Stabilisierung der Kollektor- oder Emitterkreise zurückgegriffen.
Stabilisierung des Kollektorkreises
Bei Verwendung von Sch altungen von Verstärkerstufen an Bipolartransistoren mit Stabilisierung des Kollektorkreises stellt sich heraus, dass etwa die Hälfte der Versorgungsspannung an seinem Ausgang bleibt. Außerdem geschieht dies in einem relativ großen Bereich von Versorgungsspannungen. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass es negatives Feedback gibt.
Solche Kaskaden werden häufig in Hochfrequenzverstärkern verwendet - UFC, IF, Puffergeräte, Synthesizer. Solche Sch altungen werden in heterodynen Funkempfängern, Sendern (einschließlich Mobiltelefonen) verwendet. Der Anwendungsbereich solcher Systeme ist sehr groß. Natürlich ist die Sch altung in Mobilgeräten nicht auf einem Transistor, sondern auf einem Verbundelement implementiert - ein kleiner Siliziumkristall ersetzt eine riesige Sch altung.
Emitterstabilisierung
Diese Sch altungen sind oft zu finden, da sie klare Vorteile haben - hohe Stabilität der Eigenschaften (im Vergleich zu allen oben beschriebenen). Der Grund ist die sehr große Tiefe der Strom(DC)-Rückkopplung.
VerstärkungKaskaden auf bipolaren Transistoren mit Stabilisierung des Emitterkreises werden in Funkempfängern, Sendern und Mikrosch altungen verwendet, um die Parameter von Geräten zu erhöhen.
Differentialverstärker
Die Differenzverstärkerstufe wird recht häufig eingesetzt, solche Geräte haben eine sehr hohe Störfestigkeit. Um solche Geräte mit Strom zu versorgen, können Sie Niederspannungsquellen verwenden - so können Sie die Größe reduzieren. Ein Dif-Verstärker wird erh alten, indem die Emitter von zwei Halbleiterelementen mit dem gleichen Widerstand verbunden werden. Die "klassische" Differenzverstärkersch altung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Solche Kaskaden werden sehr häufig in integrierten Sch altkreisen, Operationsverstärkern, Verstärkern, FM-Empfängern, Mobilfunkstrecken, Frequenzmischern verwendet.
Gegentaktverstärker
Push-Pull-Verstärker können in fast jedem Modus arbeiten, am häufigsten wird jedoch B verwendet, da diese Stufen ausschließlich an den Ausgängen von Geräten installiert sind und dort eine Effizienzsteigerung erforderlich ist, um sicherzustellen ein hohes Maß an Effizienz. Es ist möglich, eine Gegentaktverstärkersch altung sowohl auf Halbleitertransistoren mit gleicher als auch mit unterschiedlicher Leitfähigkeit zu realisieren. Die „klassische“Sch altung eines Gegentakt-Transistorverstärkers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Unabhängig von der Betriebsart der Verstärkerstufe fällt diese deutlich reduziert ausdie Anzahl der geradzahligen Harmonischen im Eingangssignal. Dies ist der Hauptgrund für die weit verbreitete Verwendung eines solchen Schemas. Gegentaktverstärker werden häufig in CMOS- und anderen digitalen Komponenten verwendet.
Schema mit gemeinsamer Basis
Dieser Transistorsch altkreis ist relativ häufig, es ist ein Sch altkreis mit vier Anschlüssen - zwei Eingänge und die gleiche Anzahl von Ausgängen. Außerdem ist ein Eingang auch ein Ausgang, er ist mit dem „Basis“-Anschluss des Transistors verbunden. Ein Ausgang der Signalquelle und eine Last (z. B. ein Lautsprecher) werden daran angeschlossen.
Um eine Kaskade mit einer gemeinsamen Basis zu betreiben, können Sie verwenden:
- Schema zur Fixierung des Basisstroms.
- Grundlegende Spannungsstabilisierung.
- Kollektorstabilisierung.
- Emitterstabilisierung.
Ein Merkmal von Sch altungen mit gemeinsamer Basis ist ein sehr niedriger Wert des Eingangswiderstands. Er ist gleich dem Widerstand des Emitterübergangs des Halbleiterelements.
Gemeinsame Kollektorsch altung
Konstruktionen dieser Art werden auch recht häufig verwendet, das ist ein Vierpol, der zwei Eingänge und ebenso viele Ausgänge hat. Es gibt viele Ähnlichkeiten mit der Verstärkersch altung mit gemeinsamer Basis. Nur in diesem Fall ist der Kollektor ein gemeinsamer Verbindungspunkt für die Signalquelle und die Last. Unter den Vorteilen einer solchen Sch altung kann man ihren hohen Eingangswiderstand hervorheben. Aus diesem Grund wird es oft in Bassverstärkern verwendet.
Um den Transistor mit Strom zu versorgen, ist es notwendigStromstabilisierung verwenden. Emitter- und Kollektorstabilisierung ist dafür ideal. Es ist zu beachten, dass eine solche Sch altung das eingehende Signal nicht invertieren kann, die Spannung nicht verstärkt, aus diesem Grund wird sie als "Emitterfolger" bezeichnet. Solche Sch altungen haben eine sehr hohe Stabilität der Parameter, die Tiefe der DC-Rückkopplung (Feedback) beträgt fast 100%.
Gemeinsamer Emitter
Verstärkerstufen mit gemeinsamem Emitter haben eine sehr hohe Verstärkung. Unter Verwendung solcher Sch altungslösungen werden Hochfrequenzverstärker gebaut, die in moderner Technologie verwendet werden - GSM, GPS-Systeme, in drahtlosen Wi-Fi-Netzwerken. Ein Vierpol (Kaskade) hat zwei Eingänge und die gleiche Anzahl Ausgänge. Außerdem ist der Emitter gleichzeitig mit einem Ausgang der Last und der Signalquelle verbunden. Um Kaskaden mit einem gemeinsamen Emitter zu versorgen, ist es wünschenswert, bipolare Quellen zu verwenden. Aber wenn dies nicht möglich ist, ist die Verwendung von unipolaren Quellen erlaubt, nur ist es unwahrscheinlich, dass eine hohe Leistung erreicht wird.
