Speaker BJT versterkerfunctie

Laten we enkele onderdeelreferentie-aanduidingen op uw diagram zetten.

Nummer altijd alle onderdelen. Dan is het eenvoudig om het diagram te bespreken. In plaats van “de emitterweerstand van de tweede transistor” zeggen we gewoon R5.

• C1: Dit is een koppelcondensator die het AC-signaal doorlaat maar DC blokkeert. Het beschermt de spoel van de microfoon tegen het ontvangen van gelijkstroom van het biascircuit van de versterker en beschermt het biascircuit van de versterker tegen verstoring door de impedantie van de microfoon. C1 verzendt de spanningsfluctuaties van de microfoon en plaatst ze op de voorspanning tussen R1 en R2.

• R1 en R2: deze weerstanden vormen een spanningsdeler, die een spanningsdeler-voorspanning tot stand brengt voor de basis van transistor Q1. Vanaf een 9V-voeding , R2 zal ongeveer 1V ontwikkelen. Dat is genoeg om de basisovergang van Q1 naar voren te bewegen en de transistor aan te zetten.

• Q1: Deze BJT is het hart van de eerste versterking stage, een common-emitter (CE) spanningsversterker. Het is zijn taak om variaties in de basisstroom die worden veroorzaakt door variaties in de microfoonspanning die via C1 arriveren, om te zetten in stroomvariaties via het collector-emittercircuit R3, R4 en C2.

• R3: Dit is de belastingsweerstand voor de CE-spanningsversterkingstrap. Variaties in stroom geregeld door Q1 zorgen ervoor dat R3 een spanning ontwikkelt. Deze spanning is de output van de Q1-trap, direct overgebracht naar de basis van Q2. De spanning is omgekeerd ten opzichte van het microfoonsignaal. Wanneer het signaal positief zwaait, stroomt er meer stroom door R3, waardoor een grotere spanningsval ontstaat. De bovenkant van R3 is vastgemaakt aan de 9V-stroomrail, dus meer spanningsval betekent dat de onderkant van R3 negatiever zwaait.

• R4: Deze emitterweerstand geeft feedback om de DC-bias van Q1 te stabiliseren. De voorspanning die wordt geleverd door R1 en R2 schakelt Q1 in met een spanning van ongeveer 1V, zoals hierboven vermeld. Hierdoor gaat er stroom door de transistor. Deze stroom veroorzaakt een spanning in R4. De transistor “rijdt” op deze spanning. Dus de spanning verzet zich tegen de 1V van bias. Volgens een vuistregel zal R4 ongeveer 0,3 V ontwikkelen, wat de spanning is die overblijft als we de 1V bias-spanning tussen R1 en R2 nemen en de basis-emitterspanningsval van 0,7V aftrekken. Deze 0,3 V boven 1500 ohm betekent dat er in rust ongeveer 0,2 mA aan collectorstroom door de transistor gaat. Deze instelstroom vloeit ook door de 10K R3-weerstand, waar hij een spanning van 2V oplevert. Dus de output van Q1 is ongeveer 2V onder de 9V-stroomrail voorgespannen.

• C2: Deze condensator omzeilt de R4-weerstand voor AC-signalen. De R4-weerstand heeft het effect van feedback. De versterkte stroom gaat door R4 en ontwikkelt een spanning, en Q1 rijdt bovenop deze spanning. De spanning die wordt versterkt, is het verschil tussen de ingang en de emitter. R4 geeft dus negatieve feedback, waardoor de versterking wordt verminderd. Door C2 te introduceren, verwijderen we deze feedback voor AC-signalen. Wisselspanningssignalen ondervinden geen negatieve feedback, en dus is de versterking voor die signalen veel hoger. R3 en R4 zorgen voor een stabiele DC-bias voor Q1, en C2 cheats eromheen, waardoor een hogere gain voor AC wordt gecreëerd, zodat de versterker een grotere swing rond het bias-punt heeft (wat, herinner me, ongeveer 2V onder de voedingsrail is ). Er is veel spanningsversterking nodig omdat microfoons een vrij klein signaal afgeven en alle versterking wordt gedaan door een enkele trap.

• V2: Deze transistor is opgezet als een huidige versterkende emitter-volger trap. Merk op dat er geen belastingsweerstand is die vergelijkbaar is met R3 in de vorige fase. In plaats daarvan wordt de uitvoer van de bovenkant van de emitterweerstand R5 gehaald.

• R5: Wat hier gebeurt, is dat de bovenkant van weerstand R5 de spanning volgt die wordt aangelegd aan de basis van Q2 . Het is gewoon die spanning, minus 0,7V. Terwijl de spanning aan de basis zwaait, gaat de spanning aan de bovenkant van weerstand R5 door dezelfde zwaai.Deze spanning wordt via C3 op de luidspreker toegepast.

• C3: Nog een blokkeercondensator. Het voorkomt dat DC in de luidspreker stroomt, wat de luidspreker zou beschadigen en er ook voor zou zorgen dat er veel meer biasstroom door Q2 vloeit, aangezien de impedantie van de luidspreker veel lager is dan die van R5.

• C2: Dit is een ontkoppelingscondensator voor de voeding. Op verschillende plaatsen in het circuit keren wisselspanningssignalen terug naar de voeding, hetzij via de 9V-rail, hetzij via de gemeenschappelijke retour (aarde). Deze stromen kunnen een spanning over de interne impedantie van de voeding. C2 zorgt voor een kortsluiting voor deze wisselspanningssignalen. Zonder ontkoppeling van de voeding zouden stroomvariaties in Q2 terug kunnen vloeien naar de Q1-fase, waardoor oscillaties ontstaan. C2 helpt ook om strooiluis van de voeding, zoals de rimpel van de voeding, van invloed op het circuit. Een andere manier om ernaar te kijken is dat de condensator stroom levert als reactie op plotselinge eisen van Q2.

De Q2-trap is nodig omdat het, hoewel het de spanning niet versterkt, het vermogen versterkt omdat het meer stroom kan leveren dan Q1. Q1 heeft belastingsweerstand R3, waardoor deze een vrij hoge uitgangsimpedantie heeft. Als de luidspreker was aangesloten op de Q1-trapuitgang, zou er nauwelijks geluid uit komen omdat de Q1-trap zijn spanning niet kan handhaven op een belasting van slechts 8 ohm. Q2 heeft geen collectorweerstand en daarom is de uitgangsimpedantie laag. De stroomschommelingen stromen vrijelijk van de voeding, door de collector van de transistor en over C3 naar de luidspreker.

De Q1-trap is nodig omdat een huidige aandrijffase zoals die gebouwd rond Q2 er geen heeft. spanningsversterking. Alleen de Q2-fase zou de spanning van de microfoon kunnen opnemen en deze over de luidspreker kunnen sturen. Nu zou het beter zijn dan de microfoon rechtstreeks op de luidspreker aan te sluiten, omdat de microfoon zou worden geïsoleerd van het aansturen van de lage impedantie van de luidspreker. Maar desondanks zou het gewoon niet luid genoeg zijn. Om een redelijk hard geluid uit de luidspreker te krijgen, is een veel hoger spanningsniveau vereist.

De taken van het versterken van de spanning en vervolgens het versterken van de stroom die het mogelijk maakt dat die spanning over een laagohmige belasting wordt geleid, zoals een spreker, kunnen het beste afzonderlijk worden geïmplementeerd.

Opmerkingen

• Gewoon een korte pedante opmerking over R5, C3 en de spreker. Voor signalen ziet de emitter ” ” de parallelle combinatie van R5 en de luidsprekerimpedantie (aangenomen dat de impedantie van de koppeling C3 verwaarloosbaar is voor signalen). Aangezien de luidsprekerimpedantie relatief klein is, is R5 vanuit een signaalperspectief in feite ” niet aanwezig “. Met andere woorden, R5 wordt, net als R4, effectief omzeild voor signalen. Vanuit het perspectief van AC-analyse ziet Q1 ‘ s-zender aarde en Q2 ‘ s-zender ziet iets minder dan 8 ohm. Het ‘ is dus niet helemaal correct om te zeggen dat de uitgangsspanning via C3 op de luidspreker wordt toegepast.

De BJT-transistor is een stroomversterker wanneer de basis-emitterspanning 0,6 ~ 0,7 V is, zoals een diodeverval. De collectorbasis is ook een diode, maar is slechts licht gedoteerd en in tegengestelde richting ingesteld om te functioneren als een basstroomgestuurde stroomversterker. We gebruiken imepdance om stroom om te zetten in spanningsversterking in de eerste fase en de tweede fase is nodig om de stroom te versterken om belastingen met een hoger vermogen (lage weerstand) aan te sturen.

De eerste fase noemen we “H biased” omdat het lijkt op het schema, waarbij de 2 ingangsbasisweerstandsverhouding de basis instelt en de emitterspanning 0,65 V lager is en dus de emitter-gelijkstroom kan worden voorspeld uit hFE.

Van de collector / emitter-verhouding is er meer daling op de collector, dus voor dezelfde stroom is er nu een spanningsversterking voor zowel DC als AC. MAAR aangezien de emittercondensator een veel lagere impedantie biedt: deze verhouding voor AC is veel hoger en wordt beperkt door de interne emitterweerstand (niet schematisch weergegeven). We kunnen de spanningsversterking schatten door naar de specificaties te kijken en de interne weerstand te schatten voor Re. Dit werkt goed voor kleine ingangssignalen van minder dan 10% van de Vbe-daling, aangezien voor AC de emitterkap niet veel spanningszwaai toelaat. 100mV max is al behoorlijk vervormd. Dus we zetten spanning om in stroom met impedantie (V = I * R) en dus gebruikmakend van de collectoruitgang versterkende spanning met impedantieverhouding en stroomversterking van de transistor.

In de 2e trap is het pure stroomversterking en komt de wisselspanning op de emitter overeen met de basis zolang de Vbe op 0,6 ~ 0,7 Vdc blijft. Te veel (te lage waarde) van een belasting zoals 8 ohm zetten werkt niet op een 1Kohm emitter bias en zal mislukken.

Waarom? Omdat de transistor controleert eigenlijk de stroom door omhoog te trekken naar de voeding.De weerstand moet naar beneden worden getrokken om ervoor te zorgen dat de versterker bidirectioneel is voor AC-signalen. Zonder emitterweerstand om te aarden zou de emitterspanning gewoon zweven bij de maximale wisselspanning zoals een piekdetector.

Dus gebruiken gewone luidsprekerversterkers complementaire paaruitgangsschemas met PNP- en NPN-apparaten.

Met deze simulator kan elke waarde worden gewijzigd en sondespanning, stroom & vermogen.

Aangezien de collectorweerstand ongeveer hetzelfde is als de ingangsweerstand, zeggen we dat het meer een spanningsversterker is, terwijl de 2e podium met emitteruitgang is een stroomversterker met < eenheidsspanningsversterking. De wisselstroombelasting mag niet < zijn dan de gelijkstroomweerstand.

Side comment: 2 complementaire (in serie) zendervolgers plaatsen (NPN, PNP voor + PNP dan NPN for -ve) met grote weerstanden en grote condensatoren vormt een nul-offset AC piekdetector.

Mijn brede en antwoord voor beginners: De eerste trap is een “klasse A” -versterker die enige spanningsversterking biedt. Deze versterking is evenredig met de transistor beta. De tweede trap is een emittervolger en het is eigenlijk gewoon het verhogen van de stroom: de spanningsversterking is ongeveer 1, maar het stelt je in staat om de belasting van de luidspreker aan te sturen zonder de eerste trap te beïnvloeden. De emittervolger ook wel bekend als gemeenschappelijke collector , heeft een grote outputimpedantie van ongeveer \ $ \ beta * R_ {load} \ $ en een lage outputimpedantie van ongeveer \ $ R_ {load} \ $ parallel met \ $ R_ {input} / \ beta \ $.

Reacties

• ik begrijp de tweede fase nog steeds niet echt, waarom is het nodig?
• omdat je ‘ sluit de 8 Ohm-belasting rechtstreeks aan op de eerste trap, aangezien het geen ” stroom ” -trap is, maar het levert alleen de spanningsversterking.
• Je kunt ook geen AC-gekoppelde belasting aansluiten die lager is dan de DC Re-waarde.
• @FlorianOtt, de uitgangsimpedantie van de eerste trap is ongeveer 10k ohm. Als je de luidspreker (met seriële condensator) rechtstreeks op de uitgang van de eerste trap aansluit, meer dan 99% van de spanningsversterking gaat verloren door spanningsdeling. De tweede trap heeft een relatief hoge impedantie ten opzichte van de eerste trap en heeft een relatief lage uitgangsimpedantie. Zon fase wordt gewoonlijk een ” bufferversterker “: en.wikipedia genoemd. org / wiki / Buffer_amplifier # Voltage_buffer

“Stage” in een versterker betekent ” actief apparaat (hier een transistor) samen met al zijn ondersteuningscircuits “. Dit is dus een 2-traps versterker. Gegeven dat, probeer nog een keer …

De output van de microfoon is een zeer kleine variantie in spanning. De spanningsdeler vertekent dit naar boven zodat het gecentreerd is rond 0,9 V. Dat is genoeg om de eerste transistor in zijn ‘lineaire’ gebied in te schakelen, waar de stroom die verticaal stroomt (door de weerstand van 10k) een veelvoud is van de stroom die vloeit via de basis. Dat levert een omgekeerd, versterkt signaal op. De andere transistor versterkt het verder.

(“moet analyseren” – is dit een huiswerkvraag?)

Opmerkingen

• Nee, de tweede trap keert niet om.
• dus als alleen de eerste trap omkeert, is de output dan omgekeerd? heeft dit enig effect op de audio?
• Foutieve inversie verwijderd.

maar ik kan “niet achterhalen wat de tweede fase is of hoe deze werkt? In welke fase vindt de versterking plaats?

Natuurlijk kom je er wel uit, je hebt gewoon wat hulp nodig.

Als je je herinnert dat de basis-emitterspanning van een transistor die in het actieve gebied werkt, bijna constant is, dan kun je erachter komen dat de 2e transistor geen spanningsversterker kan zijn; de signaalspanning op de emitter is bijna hetzelfde als de signaalspanning op de basis.

De spanningsversterking moet dus het gevolg zijn van de 1e transistorcircuit. Deze transistor is geconfigureerd als een klassieke gemeenschappelijke emitterversterker .

De reden voor het 2e transistorcircuit is misschien niet meteen duidelijk maar het is in feite cruciaal voor de goede werking van deze versterker.

De luidspreker heeft een zeer lage impedantie. Voor een aanzienlijke spanningsversterking moet de collector van de 1e transistor op een relatief hoge impedantie worden aangesloten, aangezien de versterking evenredig is met deze impedantie.

Als je de speaker (via de koppelcondensator) rechtstreeks op de collector van de 1e transistor aansluit, is de impedantie van de speaker parallel met de collectorweerstand dus de collector is nu met een zeer lage impedantie verbonden en dus daalt de spanningsversterking tot bijna nul.

De 2e transistor is echter geconfigureerd als een gemeenschappelijke collectorversterker die werkt als een spanningsbuffer . In wezen, kijkend naar de basis van de 2e transistor, wordt de 8 ohm luidsprekerimpedantie vermenigvuldigd met de bèta (plus 1) van de 2e transistor.

Als de bèta 100 is, lijkt de luidsprekerimpedantie 101 keer groter door de basis, dus door de basis van de 2e transistor aan te sluiten op de collector van de 1e transistor, is er nog steeds enige spanningsversterking mogelijk van de 1e trap.

Opmerkingen

• Een beetje laat voor het feest, maar het lijkt erop dat de invoerimpedantie voor de spreker ongeveer 800 ohm zal zijn, dus w op ‘ Zit de meeste spanning op de 10k-weerstand? Het lijkt erop dat dit niet ‘ iets gaat versterken.
• @Vrisk, nee, jij ‘ re er niet goed over na te denken. Vanuit het perspectief van een AC-klein-signaal is de 10k collectorweerstand (in wezen) parallel met de 800 ohm in plaats van in serie, dus geen spanningsdeling.
• Ah, ik begrijp het, maar hoe zit het met de 1k-weerstand op de uitgangstransistor, ik denk niet dat de uitgangscondensator er veel stroom doorheen kan sturen (0,5 ampère door 1k-weerstand voor 4 volt bij negatief halve cyclus?)

Het antwoord met de hoogste stemmen is hier voldoende, maar ik wil een opmerking toevoegen dat de uitgangsweerstand (R5) die ook bekend staat als “Re” voor de “emitterweerstand” in je spanningsvolgcircuit is te groot.

Dit is het probleem met Klasse A versterkers (de emittervolger die je hebt) is dat de uitgangsstroom gelijk zal zijn aan de biasstroom. Omdat uw belasting AC is gekoppeld aan de uitgangscondensator en uw belasting 8 ohm is, moet R5 ook 8 ohm zijn, anders kan de transistor u niet genoeg negatieve swing geven om symmetrisch te zijn.

Het veranderen van R5 naar 8 ohm zal veel stroom dissiperen. Dus als je een gelijkstroom hebt van 6V (6 / 8ohm = 0,75), dan is het vermogen 4,5Watt … zodat de weerstand erg heet wordt. De andere optie is om de belasting niet met wisselstroom te koppelen, maar de meeste luidsprekers kunnen geen gelijkstroom aan, dus dit is niet echt een optie. Ik wilde dit alleen vermelden omdat dit een veelvoorkomend probleem is met tutorials en schemas voor klasse A-versterkers op internet – het zal niet werken als je het simuleert in LT spice omdat Re moet overeenkomen met de belasting.