Při výpočtu zesilovacích stupňů na polovodičových prvcích potřebujete znát hodně teorie. Ale pokud chcete udělat nejjednodušší ULF, pak stačí vybrat tranzistory pro proud a zisk. To je hlavní, musíte se ještě rozhodnout, v jakém režimu má zesilovač pracovat. Záleží na tom, kde ho plánujete používat. Zesílit totiž můžete nejen zvuk, ale i proud – impuls k ovládání jakéhokoli zařízení.
Typy zesilovačů
Když jsou implementovány návrhy zesilovacích stupňů na tranzistorech, je třeba vyřešit několik důležitých otázek. Okamžitě se rozhodněte, ve kterém z režimů bude zařízení fungovat:
- A je lineární zesilovač, na výstupu je proud kdykoliv během provozu.
- V – proud teče pouze během první poloviny cyklu.
- C – s vysokou účinností jsou nelineární zkreslení silnější.
- D a F - provozní režimy zesilovačů v režimu "klíč".(přepnout).
Běžné obvody tranzistorového zesilovače:
- S pevným proudem v základním obvodu.
- S opravením napětí v základně.
- Stabilizace kolektorového okruhu.
- Stabilizace okruhu emitoru.
- typ diferenciálu ULF.
- Basové zesilovače push-pull.
Abyste pochopili princip fungování všech těchto schémat, musíte se alespoň krátce zamyslet nad jejich vlastnostmi.
Oprava proudu v základním obvodu
Jedná se o nejjednodušší obvod zesilovacího stupně, který lze v praxi použít. Díky tomu je široce používán začínajícími radioamatéry - nebude těžké opakovat design. Základní a kolektorové obvody tranzistoru jsou napájeny ze stejného zdroje, což je výhoda konstrukce.
Má to ale i nevýhody – jedná se o silnou závislost nelineárních a lineárních parametrů ULF na:
- Napájení.
- Stupně rozptylu parametrů polovodičových prvků.
- Teploty - při výpočtu stupně zesilovače je třeba vzít tento parametr v úvahu.
Je zde poměrně dost nedostatků, neumožňují použití takových zařízení v moderní technologii.
Stabilizace základního napětí
V režimu A mohou fungovat zesilovací stupně na bipolárních tranzistorech. Ale pokud opravíte napětí na základně, můžete dokonce použít terénní pracovníky. Pouze to zafixuje napětí ne báze, ale brány (názvy pinů pro takové tranzistory se liší). v diagramu místobipolární prvek je instalován v poli, nebude se muset nic předělávat. Stačí si vybrat odpor rezistorů.
Takové kaskády se neliší ve stabilitě, jejich hlavní parametry jsou během provozu narušeny, a to velmi silně. Kvůli extrémně špatným parametrům se takové schéma nepoužívá, místo toho je v praxi lepší použít provedení se stabilizací kolektorových nebo emitorových obvodů.
Stabilizace kolektorového okruhu
Při použití obvodů zesilovacích stupňů na bipolárních tranzistorech se stabilizací kolektorového obvodu se ukazuje, že na svém výstupu udrží asi polovinu napájecího napětí. Navíc se to děje v relativně velkém rozsahu napájecích napětí. Děje se tak kvůli skutečnosti, že existuje negativní zpětná vazba.
Takové kaskády jsou široce používány ve vysokofrekvenčních zesilovačích - UFC, IF, vyrovnávacích zařízeních, syntezátorech. Takové obvody se používají v heterodynních rádiových přijímačích, vysílačích (včetně mobilních telefonů). Rozsah takových schémat je velmi široký. Samozřejmě v mobilních zařízeních není obvod implementován na tranzistoru, ale na kompozitním prvku - jeden malý křemíkový krystal nahrazuje obrovský obvod.
Stabilizace emitoru
Tyto obvody lze často nalézt, protože mají jasné výhody - vysokou stabilitu charakteristik (ve srovnání se všemi výše popsanými). Důvodem je velmi velká hloubka proudové (DC) zpětné vazby.
Zesilováníkaskády na bipolárních tranzistorech, vyrobené se stabilizací obvodu emitoru, se používají v rádiových přijímačích, vysílačích, mikroobvodech pro zvýšení parametrů zařízení.
Diferenční zesilovací zařízení
Diferenční zesilovací stupeň se používá poměrně často, taková zařízení mají velmi vysoký stupeň odolnosti vůči rušení. K napájení takových zařízení můžete použít nízkonapěťové zdroje - to vám umožní zmenšit velikost. Dif-zesilovač se získá připojením emitorů dvou polovodičových prvků na stejný odpor. Obvod "klasického" diferenciálního zesilovače je znázorněn na obrázku níže.
Takové kaskády se velmi často používají v integrovaných obvodech, operačních zesilovačích, zesilovačích, FM přijímačích, rádiových cestách mobilních telefonů, frekvenčních směšovačích.
Push-pull zesilovače
Push-pull zesilovače mohou pracovat téměř v jakémkoliv režimu, nejčastěji se však používá B. Důvodem je, že tyto stupně jsou instalovány výhradně na výstupech zařízení a tam je nutné zvýšit účinnost, aby bylo zajištěno vysokou úroveň účinnosti. Zesilovací obvod push-pull je možné realizovat jak na polovodičových tranzistorech se stejným typem vodivosti, tak s různými. „Klasický“obvod push-pull tranzistorového zesilovače je znázorněn na obrázku níže.
Bez ohledu na provozní režim zesilovacího stupně se ukazuje, že výrazně snižujepočet sudých harmonických ve vstupním signálu. To je hlavní důvod širokého používání takového schématu. Push-pull zesilovače se často používají v CMOS a dalších digitálních komponentách.
Schéma se společným základem
Tento tranzistorový spínací obvod je poměrně běžný, jedná se o čtyřsvorkový obvod - dva vstupy a stejný počet výstupů. Navíc jeden vstup je zároveň výstupem, je připojen ke svorce „base“tranzistoru. Je připojen jeden výstup ze zdroje signálu a zátěž (například reproduktor).
K napájení kaskády se společnou základnou můžete použít:
- Schéma pro stanovení základního proudu.
- Základní stabilizace napětí.
- Stabilizace kolektoru.
- Stabilizace emitoru.
Vlastností obvodů se společnou bází je velmi nízká hodnota vstupního odporu. Je roven odporu přechodu emitoru polovodičového prvku.
Společný kolektorový okruh
Konstrukce tohoto typu se také používají poměrně často, jedná se o čtyřterminálovou síť, která má dva vstupy a stejný počet výstupů. Existuje mnoho podobností s obvodem běžného základního zesilovače. Pouze v tomto případě je kolektor společným přípojným bodem pro zdroj signálu a zátěž. Mezi výhody takového obvodu lze vyzdvihnout jeho vysoký vstupní odpor. Z tohoto důvodu se často používá v basových zesilovačích.
K napájení tranzistoru je to nutnépoužijte stabilizaci proudu. K tomu je ideální stabilizace emitoru a kolektoru. Je třeba poznamenat, že takový obvod nemůže invertovat příchozí signál, nezesiluje napětí, z tohoto důvodu se nazývá "sledovač emitoru". Takové obvody mají velmi vysokou stabilitu parametrů, hloubka DC zpětné vazby (zpětné vazby) je téměř 100%.
Společný emitor
Stupně zesilovače se společným emitorem mají velmi vysoký zisk. Právě s využitím takových obvodových řešení se budují vysokofrekvenční zesilovače, používané v moderních technologiích - GSM, GPS systémech, v bezdrátových Wi-Fi sítích. Čtyřpól (kaskáda) má dva vstupy a stejný počet výstupů. Kromě toho je emitor připojen současně k jednomu výstupu zátěže a zdroje signálu. Pro napájení kaskád se společným emitorem je žádoucí použít bipolární zdroje. Pokud to však není možné, je povoleno použití unipolárních zdrojů, pouze je nepravděpodobné, že by dosáhly vysokého výkonu.
