Pooljuhtelementide võimendusastmete arvutamisel peate teadma palju teooriat. Kuid kui soovite teha kõige lihtsamat ULF-i, siis piisab, kui valida voolu ja võimenduse jaoks transistorid. See on peamine, peate ikkagi otsustama, millises režiimis võimendi peaks töötama. See sõltub sellest, kus kavatsete seda kasutada. Lõppude lõpuks saate võimendada mitte ainult heli, vaid ka voolu - impulss mis tahes seadme juhtimiseks.
Võimendite tüübid
Kui transistoride võimendusastmete kujundust rakendatakse, tuleb käsitleda mitmeid olulisi küsimusi. Otsustage kohe, millises režiimis seade töötab:
- A on lineaarne võimendi, töötamise ajal on väljundis igal ajal voolu.
- V – vool liigub ainult esimese pooltsükli jooksul.
- C – suure tõhususega muutuvad mittelineaarsed moonutused tugevamaks.
- D ja F - võimendite töörežiimid "võtme" režiimis(lüliti).
Tavalised transistorvõimendi ahelad:
- Püsivooluga baasahelas.
- Pinge fikseerimisega baasis.
- Kollektorahela stabiliseerimine.
- Emitteri ahela stabiliseerimine.
- ULF diferentsiaali tüüp.
- Push-pull bassivõimendid.
Kõigi nende skeemide tööpõhimõtte mõistmiseks peate vähem alt põgus alt kaaluma nende omadusi.
Voolu fikseerimine baasahelas
See on lihtsaim võimendusastmeahel, mida saab praktikas kasutada. Seetõttu kasutavad seda laialdaselt algajad raadioamatöörid - kujundust pole keeruline korrata. Transistori baas- ja kollektorahelad saavad toite samast allikast, mis on disaini eeliseks.
Kuid sellel on ka puudusi – see on ULF-i mittelineaarsete ja lineaarsete parameetrite tugev sõltuvus:
- Toiteallikas.
- Pooljuhtelementide parameetrite dispersiooniastmed.
- Temperatuurid - võimendusastme arvutamisel tuleb seda parameetrit arvesse võtta.
Puudusid on üsna palju, need ei võimalda selliseid seadmeid kaasaegses tehnikas kasutada.
Baaspinge stabiliseerimine
Režiimis A võivad bipolaarsete transistoride võimendusastmed töötada. Aga kui fikseerida pinge aluse peal, siis saab isegi välitöölisi kasutada. Ainult see fikseerib pinge mitte aluse, vaid värava (selliste transistoride tihvtide nimed on erinevad). asemel diagrammilbipolaarne element on paigaldatud väljale, ei pea midagi ümber tegema. Peate lihts alt valima takistite takistuse.
Sellised kaskaadid ei erine stabiilsuse poolest, selle peamisi parameetreid rikutakse töö ajal ja väga tugev alt. Äärmiselt kehvade parameetrite tõttu sellist skeemi ei kasutata, selle asemel on praktikas parem kasutada kollektori- või emitteriahelate stabiliseerimisega konstruktsioone.
Kollektorahela stabiliseerimine
Võimendusastmete ahelate kasutamisel bipolaarsetel transistoridel koos kollektoriahela stabiliseerimisega jääb väljundisse umbes pool toitepingest. Veelgi enam, see juhtub suhteliselt suure toitepinge vahemikus. Seda tehakse negatiivse tagasiside tõttu.
Selliseid kaskaade kasutatakse laialdaselt kõrgsagedusvõimendites – UFC, IF, puhverseadmed, süntesaatorid. Selliseid vooluahelaid kasutatakse heterodüünraadiovastuvõtjates, saatjates (sh mobiiltelefonides). Selliste skeemide ulatus on väga suur. Muidugi ei rakendata mobiilseadmetes ahelat mitte transistoril, vaid komposiitelemendil – üks väike ränikristall asendab tohutut vooluahelat.
Emitteri stabiliseerimine
Neid vooluringe võib sageli leida, kuna neil on selged eelised - omaduste kõrge stabiilsus (võrreldes kõigi ülalkirjeldatutega). Põhjuseks on voolu (DC) tagasiside väga suur sügavus.
Võimendaminebipolaarsete transistoride kaskaade, mis on valmistatud emitteri ahela stabiliseerimisega, kasutatakse raadiovastuvõtjates, saatjates ja mikroskeemides seadmete parameetrite suurendamiseks.
Diferentsiaalvõimendusseadmed
Diferentsiaalvõimendusastet kasutatakse üsna sageli, sellistel seadmetel on väga kõrge häirekindlus. Selliste seadmete toiteks saate kasutada madalpingeallikaid - see võimaldab teil suurust vähendada. Diferentsiaalvõimendi saadakse kahe pooljuhtelemendi emitterite ühendamisel sama takistusega. "Klassikaline" diferentsiaalvõimendi skeem on näidatud alloleval joonisel.
Selliseid kaskaade kasutatakse väga sageli integraallülitustes, operatiivvõimendites, võimendites, FM-vastuvõtjates, mobiiltelefonide raadioteedes, sagedusmikserites.
Tõmbavad võimendid
Põhjevõimendid võivad töötada peaaegu igas režiimis, kuid kõige sagedamini kasutatakse B. Põhjus on selles, et need astmed on paigaldatud eranditult seadmete väljunditesse ja seal on vaja tõhusust suurendada, et tagada kõrge efektiivsuse tase. Tõmbevõimendi ahelat on võimalik rakendada nii sama juhtivusega pooljuhttransistoritel kui ka erinevatel. Tõmbetransistorvõimendi “klassikaline” skeem on näidatud alloleval joonisel.
Sõltumata võimendusastme töörežiimist vähendab see oluliseltpaarisharmoonikute arv sisendsignaalis. See on sellise skeemi laialdase kasutamise peamine põhjus. Push-pull võimendeid kasutatakse sageli CMOS-is ja muudes digitaalsetes komponentides.
Ühise alusega skeem
See transistori lülitusahel on suhteliselt levinud, see on nelja klemmi vooluring – kaks sisendit ja sama arv väljundeid. Pealegi on üks sisend ka väljund, see on ühendatud transistori “baas” klemmiga. Sellega on ühendatud üks signaaliallika väljund ja koormus (näiteks kõlar).
Ühise alusega kaskaadi toiteks saate kasutada:
- Baasivoolu fikseerimise skeem.
- Põhipinge stabiliseerimine.
- Kollektori stabiliseerimine.
- Emitteri stabiliseerimine.
Ühise alusega ahelate tunnuseks on sisendtakistuse väga madal väärtus. See on võrdne pooljuhtelemendi emitteri ristmiku takistusega.
Üldine kollektori ahel
Seda tüüpi konstruktsioone kasutatakse ka üsna sageli, see on nelja terminali võrk, millel on kaks sisendit ja sama palju väljundeid. Ühise baasvõimendi ahelaga on palju sarnasusi. Ainult sel juhul on kollektor signaaliallika ja koormuse ühine ühenduspunkt. Sellise vooluahela eeliste hulgas võib välja tuua selle kõrge sisendtakistuse. Seetõttu kasutatakse seda sageli bassivõimendites.
Transistori toiteks on see vajalikkasutage voolu stabiliseerimist. Selleks sobib ideaalselt emitteri ja kollektori stabiliseerimine. Tuleb märkida, et selline ahel ei saa sissetulevat signaali inverteerida, ei võimenda pinget, seetõttu nimetatakse seda "emitteri järgijaks". Sellistel ahelatel on väga kõrge parameetrite stabiilsus, alalisvoolu tagasiside (tagasiside) sügavus on peaaegu 100%.
Tavaline emitter
Ühise emitteriga ampriastmetel on väga kõrge võimendus. Just selliste skeemilahenduste abil ehitatakse kõrgsagedusvõimendid, mida kasutatakse kaasaegses tehnoloogias - GSM, GPS-süsteemid, traadita Wi-Fi võrkudes. Kvadripoolil (kaskaad) on kaks sisendit ja sama arv väljundeid. Lisaks on emitter ühendatud samaaegselt ühe koormuse ja signaaliallika väljundiga. Ühise emitteriga kaskaadide toiteks on soovitav kasutada bipolaarseid allikaid. Kuid kui see pole võimalik, on unipolaarsete allikate kasutamine lubatud, ainult et suure võimsuse saavutamine on ebatõenäoline.