на 2025/04/1 10,719

Обяснена основна верига на транзисторен усилвател

Ако някога сте искали да изградите свой собствен усилвател с помощта на прости части, общата верига за транзистор на излъчване е чудесно място за стартиране.Лесно е да се разбере, работи добре както с логически, така и с аудио сигнали и не изисква сложни инструменти или усъвършенствана математика.Ще научите как да направите малките сигнали по -силни, как да изберете правилните компоненти и как да тествате веригата си, след като е изградена.Това ръководство ви превежда през стъпките по ясен, приятелски начин, за да можете да следвате, без да се губите.Също така ще видите как да подобрите основния дизайн, за да направите вашия усилвател по -стабилен и мощен.Независимо дали започвате или се опитвате да подобрите уменията си, това е солидно въведение в практична и гъвкава схема.С малко практика ще изграждате и персонализирате собствените си усилватели за нула време.

Каталог

Фигура 1. Емиторно транзисторна верига

Емиторна транзисторна верига

The обикновен излъчвател Усилвателят е една от най -популярните транзисторни вериги, на които ще се натъкнете.Използва се в много електронни устройства, защото предлага добра печалба и е доста лесен за събрание.Добрата новина е - не е нужно да сте експерт, който да проектира такъв.Само с няколко ясни стъпки и малко разбиране можете да проектирате надеждна и ефективна схема, която работи добре за много приложения.

Това, което прави този дизайн на усилвателя достъпен, е колко лесен е математиката.Няма да бъдете затрупани от сложни формули.Няколко прости изчисления с помощта на Законът на Ом и основните транзисторни свойства могат да ви насочат към правилните стойности на резистор и кондензатор.След като получите закачането на процеса, избирането на части става много по -лесно, особено след като често можете да изберете стандартни стойности на резистор, без да изхвърляте веригата.

Има и голяма гъвкавост при този тип усилвател.Можете да започнете с много проста версия - основна логически буфер или изходен драйвер- Използвайки само транзистор, резистор на входа и един в колектора.Дори в тази основна форма веригата може да бъде полезна, особено когато трябва да преобразувате сигнал от висок в нисък или обратно.Това е така, защото веригата Инвертира сигнала: Когато входът отиде високо, изходът пада ниско.

Ако искате да направите нещата още по -нататък, можете да добавите няколко допълнителни части.Те включват кондензатори за обработка на променливи сигнали и резистори, за да помогнат за задаване на правилната оперативна точка за транзистора.An Излъчващ байпас кондензатор Може да се добави и за подобряване на усилването за променливи сигнали.Тези допълнения не правят схемата много по -сложна, но ви дават по -добър контрол върху това как се изпълнява усилвателят.Само с малко практика и ощипване ще можете да проектирате версия, която работи добре за вашите специфични нужди.

Проста обикновена верига за излъчване за логически сигнали

Този тип Обща верига за излъчване вероятно е един от Най -лесните транзисторни вериги можете да изградите.Често се използва като прост логически буфер или сигнал инвертор, и това е чудесна отправна точка, ако просто влизате в електроника, базирана на транзистор.Настройката е минимална - имате нужда само от a транзистор, един резистор Свързан с входа (основата на транзистора) и друга Резистор, свързан в колектора.Дори само с тези няколко части веригата прави нещо доста полезно.

The входен резистор помага, като контролира количеството ток, който се влива в основата на транзистора.Това не позволява твърде много ток да повреди транзистора или да засегне други части на вашата верига.Междувременно Колекционер резистор играе различна роля.Там е Изходното напрежение е разработено.Когато транзисторът се включи, токът преминава през него и напрежението на колектора пада, създавайки a Нисък сигнал на изхода.

Начинът, по който работи веригата, е прост, но умен.Когато Входният сигнал е висок- Да кажем от логическа порта или микроконтролер - тя избутва малък ток в основата на транзистора.Този малък основен ток позволява a По -голям ток за поток От колектора към излъчвателя, превръщането на транзистора „включен“.Когато това се случи, напрежението в колектора пада близо до нула и получавате a нисък изход.С други думи, висок вход ви дава a нисък изход, която се нарича Инверсия или Фазово обръщане.Това е a Основна характеристика на общия усилвател на емитер.

Фигура 2. Основен общ усилвател на транзистора на емитер за използване на логиката

Този вид верига е много удобен, когато искате Задвижете устройство с нисък сигнал или трябва нива на изместване между различни части на цифрова система.Например, може да се използва Контрол на светодиод или действайте като просто Интерфейс между логическите ICS.Това е бързо изграждане, Лесен за разбиранеи Не заема много място или мощност.Така че, ако проектирате верига на ниво логика и се нуждаете от Надежден етап на превключване, тази често срещана настройка на излъчватели е a Умен и прост вариант.

Стъпка по стъпка ръководство за основен дизайн на усилвателя на логиката

Изграждането на общ усилвател на логиката на емитер е лесно, след като го разградите на прости стъпки.Тази част от ръководството ви помага да изберете правилните части и да разберете техните стойности, така че вашата верига да работи така, както трябва.Всяка стъпка се фокусира върху една част от настройката, което улеснява следването.

• Изберете правилния транзистор

Започнете, като изберете транзистор, който отговаря на вашия проект.Помислете колко ток ще използва вашата верига и колко бързо трябва да се включва и изключва транзисторът.За логическите схеми бързото превключване е важно, така че превключващият транзистор обикновено е най -добрият избор.Уверете се, че може да се справи с напрежението между колектора и излъчвателя.Също така, проверете текущото му усилване (показано като β или HFE).Това ви казва колко базов ток е необходим за контрол на транзистора.По -високата печалба означава, че ще се нуждаете от по -малко базов ток, но винаги е по -безопасно да планирате по -ниска печалба за всеки случай.

• Намерете колекционерския резистор

Колекторът резистор задава изходното напрежение, когато транзисторът е включен или изключен.За да разберете стойността му, първо трябва да знаете колко ток се нуждае от вашето натоварване.След това, използвайки закона на Ohm (r = v / i), можете да изчислите стойността на резистора.Например, ако имате 5V захранване и искате 5MA ток, ще ви е необходим 1kΩ резистор (5V ÷ 0,005a).Добре е да го закръгляте до най -близката стандартна стойност на резистор.

• Намерете основния резистор

За да включите напълно транзистора, той се нуждае от достатъчно ток в основата.Разделете тока на колектора на усилването (β), за да намерите базовия ток.След това използвайте разликата в напрежението между вашия вход и напрежението на основния емитър (обикновено около 0,6V за силиконови транзистори), за да намерите стойността на резистора.Например, ако вашият вход е 5V и искате 0.25mA в основата, резисторът трябва да бъде (5V - 0.6V) ÷ 0.00025A = 17.6KΩ.Можете да го закръглите до близката стандартна стойност като 18kΩ.

• Проверете двукратно всичко

Преди да завършите, върнете се и проверете всичките си номера.Уверете се, че транзисторът може да се справи с тока и напрежението.Проверете дали изходното напрежение пада достатъчно ниско, когато е включено, и че вашият входен източник може да осигури необходимия базов ток.Също така, потвърдете, че вашите резистори са стандартни стойности и могат да се справят с мощността, без да се нагряват твърде много.Ако нещо изглежда изключено, коригирайте го и преизчислете.Бързата проверка сега може да спести много време по -късно.

Обикновен общ усилвател на емитер на AC-свързан

Тази версия на общия усилвател на емитер включва a Кондензатор за свързване, което го прави по -подходящ за работа с AC сигнали като аудио или други променящи се входове на напрежението.Кондензаторът е поставен на входа към Блокирайте всяко постояннотоково напрежение това може да идва от предишния етап, което позволява само AC част от сигнала да премине през.Тази настройка помага, когато искате Амплифицира сигнали, които варират с течение на времето, без да засяга DC Biasing на транзистора.

Този дизайн обаче използва само единичен резистор на пристрастия основата на транзистора.Въпреки че това поддържа нещата прости, това означава и транзистора операционна точка, или DC пристрастия, не е много стабилен.Това е така, защото пристрастието зависи силно от транзистора текуща печалба (β), които могат да варират много от един транзистор до друг - дори в рамките на същия тип.В резултат на това усилвателят не винаги може да работи по същия начин, ако Транзисторът е заменен или ако температурни промени, тъй като и двете могат да засегнат β.

Все пак тази схема може да бъде полезна, когато не се нуждаете от перфектна стабилност и просто искате a бърз, прост AC усилвател.Това е Добра отправна точка за научаване как Променлив свързване Работи и как транзисторите се държат в усилвател.След като разберете основите тук, ще бъдете по -добре подготвени да изградите по -стабилни и гъвкави версии чрез добавяне на повече резистори и други компоненти по -късно.

Фигура 3. Общият усилвател на емитер с променлив ток с един основен резистор

Стъпки за изграждане на основен усилвател, свързан с променлив ток

Събирането на основен усилвател, свързан с променлив ток, е прост процес, когато следвате няколко ясни стъпки.Този вид усилвател често се използва за сигнали, които се променят с течение на времето, като аудио.Следващите стъпки ви помагат да изберете правилните части и да проверите дали всичко работи както се очаква.

• Изберете транзистора

Започнете, като изберете транзистор, който съответства на нуждите на вашата верига.Помислете колко напрежение ще се справи между колектора и излъчвателя, колко мощност може да се наложи и в какъв честотен диапазон трябва да работи. За усилвателите с общо предназначение, основен NPN транзистор като 2N3904 често работи добре, но можете да изберете други въз основа на вашия конкретен проект.

• Изберете колекционерския резистор

Колекционерският резистор помага за задаване на изходното напрежение.Добра отправна точка е да настроите колектора на около половината от напрежението на захранването.Това дава на вашата сигнална стая да се люлее както нагоре, така и надолу.Използвайте закона на Ohm (r = v / i), за да намерите стойността.Просто решете колко ток искате да преминете през резистора и разделете напрежението върху него на този ток.

• Изберете основния резистор

За да накарате транзистора да работи правилно, трябва да захранвате нужното количество ток в неговата база.Първо, разделете колектора на тока на печалбата на транзистора (β), за да намерите базовия ток.След това използвайте захранващото напрежение и факта, че основата обикновено ще седи около 0,6V над земята, за да намерите основния резистор.Законът на Ом отново е полезен тук.

• Изчислете съединителните кондензатори

Кондензаторите се използват за блокиране на DC и преминават променливи сигнали.За да изберете правилния размер, погледнете най -ниската честота, която вашият сигнал ще използва и входът или изходното съпротивление, през което ще премине.Използвайте формулата XC = 1 / (2πfc), за да сте сигурни, че реакцията на кондензатора съвпада с импеданса при тази честота.Това поддържа сигнала ви силен, без да отрежете ниския край.

• Прегледайте изчисленията си

След като сте избрали всички части, отделете малко време, за да проверите двойно всичко.Погледнете върху стойностите на резистора си, текущите нива и избора на кондензатор.Уверете се, че транзисторът работи в правилния диапазон и сигналният път е ясен.Малките ощипвания на този етап могат да накарат усилвателя ви да се представи много по -добре, след като бъде изграден.

По-добър общ усилвател на AC-свързан емитер

Когато искате a по -надежден и по-добре ефективен усилвател, Тази версия на общата верига за излъчване е пътят.Чрез добавяне на няколко допълнителни компонента - като повече резистори и кондензатори- правите веригата по -стабилен и подобрете печалбата си, особено за AC сигнали.Тези добавени части помагат на усилвателя да остане последователно, дори ако свойствата на транзистора се променят леко или температурата се измества.

Едно от ключовите подобрения в този дизайн е използването на a Разделител на напрежението направени с два резистора към пристрасти основата.Това прави Основно напрежение много по -предвидимо, което означава, че транзисторът остава в правилния си работен регион по -надеждно.Веригата включва също Резистор за излъчване Това задава напрежението на емитера и помага стабилност.Този резистор прави транзистора по -малко чувствителни към промените в настоящата печалба (β), Което е важно, ако се стремите към последователно изпълнение.

Да Увеличете печалбата на променлив ток, a Кондензаторът се добавя през резистора на излъчвателя.Това байпас кондензатор Позволява променливи сигнали да "прескачат" резистора, Увеличаване на общата печалба на веригата за тези сигнали, като все още поддържа постояннотокови условия стабилно.Резултатът е схема, която не е само Още надежден но също така ви дава a по -силен, по -чист изходен сигнал.

Тази версия е особено полезна, когато изграждате нещо по -постоянен или когато вашият усилвател се нуждае от Свържете се с други етапи, без да губите качество на сигнала.Може да изглежда малко по -сложно от основната версия, но Ползи, които носи в производителността и надеждността Направете го чудесна стъпка напред, след като ви е удобно с по -прости дизайни.

Фигура 4. Подобрен общ усилвател на емитер с повече компоненти

Стъпки за изграждане на основен усилвател, свързан с променлив ток

Тази версия на усилвателя включва повече компоненти, което ви дава по -добра производителност, особено що се отнася до печалбата и стабилността на постоянен ток.Следващите стъпки разрушават процеса на избор на стойности и проектиране на вашата верига ясно и просто.

• Изберете транзистора

Изберете транзистор въз основа на това, от което се нуждае вашата верига по отношение на напрежение, ток и тип сигнал.NPN транзистор с общо предназначение работи добре за много случаи, но се уверете, че може да се справи с вашето захранващо напрежение и ток без никакви проблеми.

• Изчислете колекционерския резистор

Решете колко ток трябва да се захранва вашата верига в следващия етап.След това изберете колекторно напрежение, което е около половината от захранващото напрежение - това дава на вашата сигнална стая да се движи нагоре и надолу.Използвайте закона на Ohm (r = v / i), за да разберете правилната стойност на резистора.

• Изчислете резистора на излъчвателя

За по -добра стабилност задайте напрежението на излъчвателя на около 1V или около 10% от захранващото напрежение.Тъй като токът на излъчването е почти същият като тока на колектора, можете да изчислите резистора на емитера, като разделите напрежението на емитера на тока.

• Определете базовия ток

За да намерите базовия ток, разделете колектора на тока на печалбата на транзистора (β или HFE).Ако усилването варира, по -безопасно е да използвате долния край на диапазона, за да сте сигурни, че транзисторът все още се включва правилно.

• Определете основното напрежение

Основното напрежение е напрежението на емитера плюс напрежението на основния емитър.За силиконовите транзистори това е около 0,6V.Така че, ако излъчвателят е на 1V, основата трябва да бъде около 1,6V.

• Задайте стойности на базовия резистор

Използвайте два резистора в разделител на напрежението (R1 и R2), за да получите правилното напрежение в основата.Добро правило е да се направи токът, който преминава през тях около десет пъти по -голям от базовия ток.Това помага да се поддържа стабилното напрежение на основното напрежение.Изберете стойностите на резистора въз основа на необходимото напрежение и напрежението на захранването ви.

• Добавете кондензатора на байпаса на излъчвателя

За да подобрите усилването на променлив ток, добавете кондензатор през резистора на емитера.Това позволява на AC сигналите да заобиколят резистора, увеличавайки усилването.Изберете кондензатор с реактивност, равна на резистора на емитера на най -ниската честота на вашата верига.

• Изберете входния кондензатор

Входният кондензатор трябва да има реактивност, която съответства на входното съпротивление при най -ниската честота на вашия сигнал.Това предпазва нискочестотните сигнали от блокиране.Можете да прецените входното съпротивление като печалба на транзистора пъти по -голяма от стойността на резистора на излъчвателя.

• Изберете изходния кондензатор

Този кондензатор предава усиления сигнал на следващия етап, докато блокира DC.Изберете стойност, която съответства на съпротивлението на товара (следващата част на веригата) с най -ниската честота, с която работите.

• Преоценете предположенията си

След като дизайнът ви приключи, отделете малко време, за да се върнете и да проверите всичко.Уверете се, че транзисторът все още може да се справи с тока и напрежението, стойностите на резистора ви имат смисъл и всичките ви възможности за избор на кондензатор поддържат правилните честоти.Бързият преглед помага да се избегнат проблеми по -късно.

Разбиране на честотната реакция и честотната лента на сигнала

Когато изграждате общ усилвател на емитер, той помага да се знае как се справя различен сигнал честоти.Някои сигнали преминават лесно, докато други могат да се отслабнат в зависимост от частите, които използвате - особено Кондензатори и резистори.

Обхватът на честотите, които вашият усилвател може да се справи добре, се нарича него честотна лента.At много ниско честоти, кондензаторите могат да действат като блокове, защото техните съпротива (наречена реактивност) се издига.At Високи честоти, те позволяват на сигналите да преминават по -лесно.Ето защо е важно да изберете Стойности на кондензатора въз основа на Най -ниска честота Вашата верига трябва да работи.Например, ако сигналът ви се спусне 20 Hz, Вашите кондензатори трябва да са достатъчно големи, за да го пуснат без много загуба.

Кондензаторът през резистора на излъчвателя - известен като Байпасен кондензатор- също има голяма разлика.Помага Увеличете усилването на усилвателя за променливи сигнали.Ако този кондензатор е твърде малък, вашата верига може губете печалба при по -ниски честоти.Но с правилната стойност тя повишава производителността, без да влияе на вашата настройка на постоянен ток.

Разбирането на това ви помага да изберете части, които правят вашия усилвател Работете по -добре За сигналите, които използвате, независимо дали е за аудио, сензори или други променливи източници.След като получите закачането на него, регулирането на вашия дизайн за различни честотни диапазони става много по -лесно.

Как да измервате и тествате веригата на вашия усилвател

След като сложите схемата на усилвателя си, добре е да Проверете дали всичко е работи както се очаква.Не се нуждаете от сложни инструменти - просто мултицет често е достатъчно, за да започнете и осцилоскоп е полезно, ако искате да разгледате по -подробно сигнала.

Започнете, като използвате мултицета, за да проверите Захранващо напрежение и потвърдете, че достига веригата.След това измерете напрежението при колекционер, база, и излъчвател на транзистора.В повечето случаи, Колекционерът трябва да е някъде около половината от захранващото напрежение, докато излъчвателят ще бъде малко над земята.The база трябва да е за 0,6 волта по -високи от излъчвателя Ако използвате силиконов транзистор.Тези показания ви помагат да разберете дали Транзисторът е предубеден правилно и готов за усилване.

Ако имате генератор на сигнали и осцилоскоп, Можете да тествате как усилвателят се справя с малък променлив сигнал.Свържете a Нискочестотна синусоидна вълна към входа и проверете изхода на обхвата.Трябва да видите a По -голяма версия на входния сигнал, обърната с главата надолу.Ако изходът изглежда Твърде слаб или изкривен, Проверете двукратно вашите стойности на резистора или кондензатора.

Дори и без обхват, можете да опитате да използвате аудио сигнал- Подобно на телефон или музикален плейър - и свържете a малък високоговорител до изхода чрез a кондензатор.Ако чуете звука, това означава, че усилвателят работи.

Тестване Помага да се уверите По -добре усещане за това как се държи.Това е проста, но полезна стъпка, която прави вашия проект по -надежден.

Повече помощ при избора на транзистори

Докато прекарвате повече време в работа Транзисторни вериги, особено често срещан усилватели на излъчватели, избиране на десен транзистор става по -лесно и по -естествено.Отначало може да се почувства, че има твърде много опции, но с течение на времето ще получите по -добър представа за това, което работи най -добре за различните видове вериги.Ще започнете да разпознавате модели - като за които транзисторите са добри за Усилватели с общо предназначение и за които са по -подходящи за превключване.

За вериги на усилвателя, обикновено ще искате транзистор, който предлага a прилична печалба, борави с вашия Захранващо напрежение удобно и се представя добре в честота Работите с.Не винаги се нуждаете от нещо висок в края-много Общи, достъпни транзистори Работете напълно добре за Основни усилватели на аудио или сигнал.

От друга страна, ако изграждате верига, където транзисторът действа повече като Включване на изключване- като контролиране на LED, двигател или реле- По -добре е да изберете a превключване на транзистор.Те са проектирани да Включете и изключете бързо и се справят Остри промени в тока без изоставане.Дори ако транзистор има a Висока скоростна оценка или a Бързо време за реакция (Като висок FT), това не винаги означава, че ще се представи добре в превключваща верига. Превключване на транзистори са направени да се справят Бързи преходи и внезапни натоварвания по -ефективно.

Така че като общо правило опитайте се Съчетайте транзистора с работата Трябва да се направи.С практиката ще намерите няколко Опции за напред Това работи в повечето ви схеми.Дали е за усилване на сигнал или действа като a Цифров превключвател, използвайки Правилен тип транзистор Ще помогнете на вашите схеми да работят по -надеждно и да изпълняват точно така, както очаквате.

Заключение

Сега, когато сте проучили как работи общият усилвател на емитер и как да изградите една стъпка по стъпка, трябва да се почувствате по -уверени, като поставите собствената си верига.Независимо дали работите с прости логически сигнали или усилващи променливи входове като аудио, този тип верига е солиден избор.Само не забравяйте да отделите време с изчисленията и да проверите двойно стойностите на компонентите си.С малко практика ще намерите по -лесно да създадете усилватели, които работят добре за какъвто и да е проект, върху който работите.