Kaiuttimen BJT-vahvistintoiminto

Lisätään ”kaavioosi osan viitenumerot.

Numeroi aina kaikki osat. Sitten on helppo keskustella kaaviosta. ”Toisen transistorin emitterivastuksen” sijasta sanomme vain R5.

• C1: Tämä on kytkentäkondensaattori, joka sallii AC-signaalin kulkevan mutta estää DC: n. Se suojaa mikrofonin kelaa vastaanottamasta DC-virtaa vahvistimen esijännitepiiristä ja suojaa vahvistimen esijännitepiiriä mikrofonin impedanssin häiriöiltä. C1 välittää jännitteen vaihtelut mikrofonista ja asettaa ne päällekkäin esijännite R1: n ja R2: n välillä.

• R1 ja R2: Nämä vastukset muodostavat jännitteenjakajan, joka muodostaa jännitteenjakajan esijännitteen transistorin Q1 alustalle. 9 V: n virtalähteestä , R2 kehittyy noin 1 V. Se riittää siirtämään eteenpäin Q1: n perusliitoksen, kytkemällä transistorin päälle.

• Q1: Tämä BJT on ensimmäisen vahvistuksen sydän. vaihe, yhteisen emitterin (CE) jännitevahvistin. Sen tehtävänä on muuntaa C1: n yli saapuvien mikrofonin jännitevaihtelujen aiheuttamat perusvirran vaihtelut virranvaihteluiksi kollektori-emitteripiirien R3, R4 ja C2 kautta.

• R3: Tämä on CE-jännitteen vahvistusvaiheen kuormitusvastus. Q1: n ohjaaman virran vaihtelut saavat R3: n kehittämään jännitettä. Tämä jännite on Q1-vaiheen lähtö, joka välitetään suoraan Q2: n pohjaan. Jännite on käänteinen suhteessa mikrofonisignaaliin. Kun signaali heilahtaa positiiviseksi, enemmän virtaa virtaa R3: n läpi, jolloin syntyy suurempi jännitehäviö. R3: n yläosa on kiinnitetty 9V: n voimakiskoon, joten suurempi jännitehäviö tarkoittaa, että R3: n pohja heilahtaa negatiivisemmin.

• R4: Tämä emitterivastus tarjoaa palautetta Q1: n DC-esijännityksen vakauttamiseksi. R1: n ja R2: n aikaansaama esijännitys kytkee Q1: n päälle käyttämällä yllä mainittua noin 1 V: n jännitettä. Tämä saa virran virtaamaan transistorin läpi. Tämä virta aiheuttaa jännitteen R4: ssä. Transistori ”ajaa” tällä jännitteellä. Joten jännite vastustaa 1 V: n esijännitystä. Joidenkin nyrkkisääntöjen mukaan R4 kehittää noin 0,3 V, joka on jännite, joka jää jäljelle, kun otamme 1 V: n esijännitteen R1: n ja R2: n välille ja vähennämme emäs-emitterijännitteen pudotuksen 0,7 V. Tämä 0,3 V yli 1500 ohmia tarkoittaa, että noin 0,2 mA kollektorivirtaa virtaa transistorin läpi hiljaisena. Tämä esivirta kulkee myös 10K R3 -vastuksen läpi, missä se aiheuttaa 2 V: n jännitteen. Joten Q1: n lähtö on esijännitetty noin 2 V: n alle 9 V: n voimakiskon alapuolella.

• C2: Tämä kondensaattori ohittaa R4-vastuksen AC-signaaleja varten. R4-vastuksella on palaute. Vahvistettu virta kulkee R4: n läpi ja kehittää jännitteen, ja Q1 kulkee tämän jännitteen päällä. Vahvistettava jännite on ero tulon ja emitterin välillä. Joten R4 antaa negatiivista palautetta, mikä vähentää vahvistusta. Esittelemällä C2, pääsemme eroon tästä AC-signaalien takaisinkytkennästä. AC-signaaleilla ei ole negatiivista palautetta, joten vahvistus on paljon suurempi näille signaaleille. R3 ja R4 tarjoavat vakaan DC-esijännityksen Q1: lle, ja C2 ”huijaa” sen ympärillä, mikä luo suuremman vahvistuksen AC: lle, niin että vahvistimella on laajempi kääntö esijännitekohdan ympärillä (mikä on, muistetaan, noin 2 V tehokiskon alapuolella) ). Tarvitaan paljon jännitevahvistusta, koska mikrofonit lähettävät melko pienen signaalin, ja kaikki vahvistukset tehdään yhdellä porralla.

• K2: Tämä transistori on asetettu nykyinen vahvistava emitter-seuraaja -vaihe. Huomaa, että edellisessä vaiheessa ei ole vastaavaa kuormitusvastusta kuin R3. Sen sijaan lähtö otetaan emitterivastuksen R5 yläosasta.

• R5: Tässä tapahtuu, että vastuksen R5 yläosa seuraa Q2: n kantaan kohdistettua jännitettä. . Se on yksinkertaisesti tämä jännite, miinus 0,7 V. Kun jännite tyvessä heilahtaa, vastuksen R5 yläosassa oleva jännite kulkee saman heilunnan läpi.Tämä jännite kohdistetaan kaiuttimeen C3: n kautta.

• C3: Toinen estokondensaattori. Se estää tasavirtaa virtaamasta kaiuttimeen, mikä vahingoittaisi kaiutinta ja aiheuttaisi myös paljon enemmän ennakkovirtaa Q2: n läpi, koska kaiuttimen impedanssi on paljon pienempi kuin R5: n.

• C2: Tämä on virtalähteen erotuskondensaattori. Monissa piirin paikoissa vaihtosignaalit palaavat virtalähteeseen joko 9 V: n kiskon tai yhteisen paluun (maan) kautta. Nämä virrat voivat kehittää jännite virtalähteen sisäisen impedanssin yli. C2 tarjoaa oikosulun näille vaihtosignaaleille. Ilman virtalähteen irtikytkentää Q2: n virtavaihtelut voisivat palata takaisin Q1-vaiheeseen aiheuttaen värähtelyjä. C2 auttaa myös pitämään harhaa melusta virtalähde, kuten virtalähteen aaltoilu, vaikuttamasta piiriin. Toinen tapa tarkastella sitä on, että kondensaattori antaa virtaa vastauksena Q2: n äkillisiin vaatimuksiin.

Q2-vaihetta tarvitaan, koska vaikka se ei vahvista jännitettä, se vahvistaa tehoa koska se pystyy toimittamaan enemmän virtaa kuin Q1. Q1: llä on kuormitusvastus R3, mikä antaa sille melko korkean lähtöimpedanssin. Jos kaiutin olisi kytketty Q1-porrasulostuloon, tuskin ääntä tule siitä, koska Q1-porras ei pysty ylläpitämään jännitettään vain 8 ohmin kuormitukseen. Q2: lla ei ole kollektorivastusta, joten lähtöimpedanssi on pieni. Virranvaihtelut virtaavat vapaasti virtalähteestä, transistorin kollektorin läpi ja C3: n yli kaiuttimeen.

Q1-porrasta tarvitaan, koska Q2: n ympärille rakennetulla virta-asteella ei ole mitään jännitteen voitto. Pelkästään Q2-vaihe voisi ottaa jännitteen mikrofonista ja laittaa sen kaiuttimen yli. Nyt olisi parempi kuin liittää mikrofoni suoraan kaiuttimeen, koska mikrofoni olisi eristetty kaiuttimen matalan impedanssin ajamisesta. Mutta siitä huolimatta se ei yksinkertaisesti olisi tarpeeksi kovaa. Kohtuullisen kovan äänen saaminen kaiuttimesta vaatii paljon korkeamman jännitetason.

Jännitteen vahvistamisen ja sitten virran vahvistamisen tehtävät mahdollistavat jännitteen siirtämisen matalan impedanssin kuorman, kuten kaiutin, ne voidaan parhaiten toteuttaa erikseen.

Kommentit

• Vain nopea pedanttinen huomautus R5: stä, C3: sta ja kaiuttimesta. Signaaleille emitter ” näkee ” R5: n ja kaiuttimen impedanssin rinnakkaisen yhdistelmän (olettaen, että kytkimen C3 impedanssi on merkityksetön signaalit). Koska kaiuttimen impedanssi on suhteellisen pieni, signaalin näkökulmasta R5 on tosiasiallisesti ” ole siellä ”. Toisin sanoen R5, kuten R4, ohitetaan tehokkaasti signaaleille. AC-analyysin näkökulmasta Q1 ’ -lähetin näkee maan ja Q2 ’ -emitteri hieman alle 8 ohmia. Joten ’ ei ole oikein sanoa, että lähtöjännite kohdistetaan kaiuttimeen C3: n kautta.

BJT-transistori on virtavahvistin, kun emitterijännite on 0,6 ~ 0,7 V kuten diodipudotus. Keräinjalusta on myös diodi, mutta se on vain kevyesti seostettu ja taaksepäin esijännitetty toimiakseen perusvirtaohjatulla virranvahvistimella. Käytämme imepdanssia virran muuntamiseksi jännitteen vahvistukseksi ensimmäisessä vaiheessa, ja toisessa vaiheessa on tarpeen vahvistaa virtaa suurempien tehojen (matalan resistiivisen) kuormituksen ajamiseksi.

Ensimmäinen vaihe, jota kutsumme ”H esijännitetyksi”, koska se muistuttaa kaaviota, jossa 2 sisääntulotukiaseman reistorisuhde asettaa perustan, niin emitterijännite on 0,65V pienempi ja siten emitterin tasavirta voidaan ennustaa hFE.

Kerääjä / emitteri -suhteesta lähtien kollektoriin on enemmän pudotuksia, joten samalla virralla on nyt jännitteen vahvistus sekä DC: lle että AC: lle. MUTTA, koska Emitter-kondensaattori tarjoaa paljon pienemmän ”impedanssin: Tämä suhde vaihtovirtaan on paljon suurempi ja sitä rajoittaa sisäinen emitterin vastus (ei esitetty kaavamaisesti). Voimme arvioida jännitteen vahvistuksen tarkastelemalla teknisiä tietoja ja arvioimalla sisäisen vastuksen Re: lle. Tämä toimii hyvin pienille tulosignaaleille, jotka ovat alle 10% Vbe-pudotuksesta, koska vaihtovirralle emitterin korkki ei salli paljon jännitteen heilahtelua. 100mV max on jo vääristynyt melkoisesti. Joten muunnamme jännitteen virraksi impedanssilla (V = I * R) ja siten käyttämällä kollektorilähdön vahvistavaa jännitettä impedanssisuhteella ja transistorin virranvahvistuksella.

2. vaiheessa se on puhdasta virranvahvistusta ja lähettimen vaihtojännite vastaa niin kauan kuin Vbe pysyy 0,6 ~ 0,7 Vdc: ssä. Liian (liian matala) kuorman, kuten 8 ohmia, asettaminen ei toimi 1Kohmin emitterivirheessä ja epäonnistuu.

Miksi? Koska transistori todella ohjaa virtaa vetämällä virtalähteeseen.Vastuksen on vedettävä alas, jotta vahvistin olisi kaksisuuntainen AC-signaaleja varten. Jos emitterivastusta ei ole maadoitettu, emitterijännite vain kelluu suurimmalla vaihtojännitteellä kuten passiivinen huippuilmaisin.

Siten tavalliset kaiutinvahvistimet käyttävät täydentäviä parilähtöjärjestelmiä PNP- ja NPN-laitteiden kanssa.

Tämän simulaattorin avulla voidaan muuttaa mitä tahansa arvoa ja anturin jännite, virta & teho.

Koska kollektorin vastus on suunnilleen sama kuin tulon vastus, sanomme sen olevan enemmän jännitevahvistin, kun taas toinen emitterilähdöllä varustettu vaihe on virranvahvistin, jolla on < -jännitteen vahvistus. Vaihtovirta ei saa olla < kuin tasavirta.

Sivukommentti: 2 täydentävän (sarjassa) lähettimen seuraajaa (NPN, PNP + PNP sitten NPN for -ve) suurilla vastuksilla ja isoilla kondensaattoreilla tekee nollapoikkeaman vaihtovirran huippuilmaisimen.

Oma laaja ja aloittelijan vastaus: Ensimmäinen vaihe on ”luokan A” vahvistin, joka tarjoaa jonkin verran jännitevahvistusta. Tämä vahvistus on verrannollinen transistoriin beta. Toinen vaihe on säteilijän seuraaja ja se pohjimmiltaan vain lisää virtaa: sen jännitevahvistus on noin 1, mutta sen avulla voit ajaa kaiuttimen kuormitusta vaikuttamatta ensimmäiseen vaiheeseen. Emitter-seuraaja tunnetaan myös nimellä yleinen kerääjä , on suuri lähtöimpedenssi noin \ $ \ beta * R_ {load} \ $ ja pieni lähtöimpedenssi noin \ $ R_ {load} \ $ rinnakkain \ $ R_ {input} / \ beta \ $.

Kommentit

• En edelleenkään ymmärrä toista vaihetta, miksi se on välttämätöntä?
• koska voit ’ t liitä 8 ohmin kuorma suoraan ensimmäiseen vaiheeseen, koska se ei ole ” teho ”, mutta se vain antaa jännitteen vahvistuksen.
• Kumpikaan AC-kytketty kuormitus ei ole yhtä suuri kuin DC Re -arvo.
• @FlorianOtt, ensimmäisen vaiheen lähtöimpedanssi on noin 10 kt ohmia. Jos kytket kaiuttimen (sarjakondensaattorilla) suoraan ensimmäisen vaiheen lähtöön, yli 99% jännitteen vahvistuksesta menetetään jännitteen jakamisen vuoksi. Toisessa vaiheessa on suhteellisen korkea impedanssi ensimmäiseen vaiheeseen ja sillä on suhteellisen pieni lähtöimpedanssi. Tällaista vaihetta kutsutaan yleisesti ” -puskurivahvistimeksi ”: fi.wikipedia. org / wiki / Buffer_amplifier # Voltage_buffer

”Stage” vahvistimessa tarkoittaa ” aktiivinen laite (tässä transistori) ja kaikki sen tukipiirit ”. Joten tämä on kaksivaiheinen vahvistin. Ottaa tämä huomioon, jatka …

Mikrofonin lähtö on hyvin pieni varianssi jännitteessä. Jännitteenjakaja kallistaa tämän ylöspäin, joten se keskittyy noin 0,9 V. sisään jalustan läpi. Se tuottaa käänteisen, vahvistetun signaalin. Toinen transistori vahvistaa sitä edelleen.

(”täytyy analysoida” – onko tämä kotitehtävä?)

Kommentit

• Ei, toinen vaihe ei käänny.
• joten jos vain ensimmäinen vaihe kääntyy, onko lähtö käänteinen? onko tällä vaikutusta äänentoistoon?
• Poistettiin virheellinen kääntö.

mutta en tiedä mikä on toinen vaihe tai miten se toimii? Missä vaiheessa vahvistaminen tapahtuu?

Toki voit selvittää sen, tarvitset vain vähän apua.

Jos muistat, että aktiivisella alueella toimivan transistorin kanta-emitterijännite on lähes vakio, sitten voit selvittää, että toinen transistori ei voi olla jännitevahvistin; lähettimen signaalijännite on melkein sama kuin tukiaseman signaalijännite.

Joten jännitteen vahvistuksen on johduttava 1. transistoripiiri. Tämä transistori on määritetty klassiseksi yleiseksi emitterivahvistimeksi .

2. transistoripiirin syy ei välttämättä ole heti ilmeinen mutta se on itse asiassa ratkaiseva tämän vahvistimen moitteettoman toiminnan kannalta.

Kaiutin on erittäin pieni impedanssikuormitus. Merkittävän jännitevahvistuksen saavuttamiseksi ensimmäisen transistorin kollektori on kytkettävä suhteellisen suureen impedanssiin, koska vahvistus on verrannollinen tähän impedanssiin.

Jos kytket kaiuttimen (kytkentäkondensaattorin kautta) suoraan ensimmäisen transistorin kollektoriin, kaiuttimen impedanssi on rinnakkain kollektorivastuksen kanssa, joten kollektori on nyt kytketty hyvin pieneen impedanssiin ja siten jännitevahvistus putoaa lähes nollaan.

Toinen transistori on kuitenkin määritetty yleiseksi kollektorivahvistimeksi , joka toimii jännitepuskuri . Tarkasteltaessa toisen transistorin kantaa, 8 ohmin kaiuttimen impedanssi kerrotaan toisen transistorin beetalla (plus 1).

Jos beeta on 100, kaiuttimen impedanssi ”näyttää” 101 kertaa suuremmalta alustan läpi, joten liittämällä toisen transistorin kanta ensimmäisen transistorin kollektoriin, jännitteen voimistaminen on silti mahdollista 1. vaihe.

Kommentit

• Aika myöhään juhliin, mutta näyttää siltä, että tuloimpedanssi puhujalle on noin 800 ohmia, joten w päällä ’ t suurin osa jännitteestä istuu 10 k: n vastuksella? Minusta näyttää siltä, että tämä ei ’ aio vahvistaa mitään.
• @Vrisk, ei, sinä ’ uudelleen ajattelematta sitä oikein. Piensignaalin vaihtovirran näkökulmasta katsottuna 10 k: n kollektorivastus on (olennaisesti) rinnakkain 800 ohmin kanssa eikä sarjana, joten ei jännitejakoa.
• Ah näen, mutta entä lähtötransistorin 1k-vastus, en usko ’ usko, että lähtökondensaattori pystyy työntämään paljon virtaa sen läpi (.5 ampeeria 1k-vastuksen läpi 4 voltin negatiivisella puolijakso?)

Tässä eniten äänestetty vastaus riittää, mutta haluan lisätä kommentin, joka lähtövastus (R5), joka tunnetaan myös nimellä ”Re” jännitteen seuraajapiirisi ”emitterivastukselle”, on liian suuri.

Tämä on luokan A vahvistimien (sinulla olevan emitteriseuraajan) ongelma, että lähtövirta on yhtä suuri kuin esivirta. Pohjimmiltaan koska kuormasi on vaihtovirta kytkettynä lähtökondensaattoriin ja kuormituksesi on 8 ohmia, R5: n on myös oltava 8 ohmia, muuten transistori ei pysty antamaan sinulle riittävästi negatiivista heilahdusta ollakseen symmetrinen.

R5: n vaihtaminen 8 ohmiksi kuluttaa paljon virtaa. Joten jos olet DC-esijännitettynä 6 V: lla (6/8 ohmia = 0,75), joten teho on 4,5 wattia … vastus kuumenee hyvin. Toinen vaihtoehto on olla kytkemättä vaihtovirtaa pariliitokseen, mutta useimmat kaiuttimet eivät voi käsitellä DC-virtaa, joten tämä ei todellakaan ole vaihtoehto. Halusin vain mainita tämän, koska tämä on yleinen ongelma A-luokan vahvistimien oppaiden ja kaavioiden kanssa Internetissä – se ei toimi, jos simuloidaan sitä LT-mausteessa, koska Re: n on sovitettava kuormitus.