Funcția de amplificare a difuzorului BJT

Să punem câțiva indicatori de referință de piesă pe diagrama dvs.

Numerați întotdeauna toate părțile. Apoi, este ușor să discutați diagrama. În loc de „rezistorul emițător al celui de-al doilea tranzistor” spunem doar R5.

• C1: Acesta este un condensator de cuplare care permite semnalului de curent alternativ să treacă, dar blochează DC. Protejează bobina microfonului de la recepționarea unui curent continuu din circuitul de polarizare al amplificatorului și protejează circuitul de polarizare al amplificatorului de a fi deranjat de impedanța microfonului. C1 transmite fluctuațiile de tensiune de la microfon, suprapunându-le pe tensiune de polarizare între R1 și R2.

• R1 și R2: Aceste rezistențe formează un divizor de tensiune, stabilind o polarizare divizor de tensiune pentru baza tranzistorului Q1. De la o sursă de alimentare de 9V , R2 va dezvolta aproximativ 1 V. Acest lucru este suficient pentru a polariza înainte joncțiunea de bază a Q1, pornind tranzistorul.

• Q1: Acest BJT este inima primei amplificări amplificator de tensiune cu emițător comun (CE). Sarcina sa este de a transforma variațiile curentului de bază cauzate de variațiile de tensiune ale microfonului care ajung peste C1 în variații de curent prin circuitul colector-emițător R3, R4 și C2.

• R3: Acesta este rezistorul de sarcină pentru etapa de amplificare a tensiunii CE. Variațiile de curent controlate de Q1 determină R3 să dezvolte o tensiune. Această tensiune este ieșirea etapei Q1, transmisă direct la baza Q2. Tensiunea este inversată în raport cu semnalul microfonului. Când semnalul leagă pozitiv, curge mai mult curent prin R3, dezvoltând o cădere de tensiune mai mare. Partea superioară a R3 este fixată pe șina de alimentare de 9V, deci mai multă cădere de tensiune înseamnă că partea inferioară a R3 se leagă mai mult.

• R4: Acest rezistor de emițător oferă feedback pentru a stabiliza polarizarea continuă a Q1. Biasul furnizat de R1 și R2 pornește Q1 folosind o tensiune de aproximativ 1V, menționată mai sus. Acest lucru face ca curentul să curgă prin tranzistor. Acest curent provoacă o tensiune în R4. Tranzistorul „călărește” pe această tensiune. Deci, tensiunea se opune 1V de părtinire. Conform unor reguli generale, R4 va dezvolta aproximativ 0,3V, care este tensiunea care rămâne atunci când luăm tensiunea de polarizare de 1V între R1 și R2 și scădem căderea de tensiune a emițătorului de bază de 0,7V. Acest 0.3V peste 1500 ohmi înseamnă că aproximativ 0,2 mA de curent al colectorului va curge prin tranzistor, la pauză. Acest curent de polarizare curge și prin rezistorul 10K R3, unde dă naștere unei tensiuni de 2V. Deci, ieșirea Q1 este polarizată cu aproximativ 2V sub șina de alimentare de 9V.

• C2: Acest condensator ocolește rezistența R4 pentru semnale de curent alternativ. Rezistorul R4 are efectul de feedback. Curentul amplificat trece prin R4 și dezvoltă o tensiune, iar Q1 pleacă peste această tensiune. Tensiunea amplificată este diferența dintre intrare și emițător. Deci R4 oferă feedback negativ, ceea ce reduce câștigul. Prin introducerea C2, scăpăm de acest feedback pentru semnalele de curent alternativ. Semnalele de curent alternativ nu au feedback negativ, astfel încât câștigul este mult mai mare pentru aceste semnale. R3 și R4 oferă o polarizare DC stabilă pentru Q1, iar C2 „trișează” în jurul său, creând un câștig mai mare pentru AC, astfel încât amplificatorul are o oscilație mai largă în jurul punctului de polarizare (care, amintim, este la aproximativ 2V sub șina de alimentare ). Este nevoie de mult câștig de tensiune deoarece microfoanele emit un semnal destul de mic și toată amplificarea se face printr-un singur stadiu.

• Q2: Acest tranzistor este configurat ca un stadiu amplificator de curent emitter-follower . Rețineți că nu există rezistență de sarcină similară cu R3 în etapa anterioară. În schimb, ieșirea este preluată din partea superioară a rezistorului emițătorului R5.

• R5: Ce se întâmplă aici este că partea superioară a rezistorului R5 urmează tensiunea aplicată la baza Q2 . Este pur și simplu acea tensiune, minus 0.7V. Pe măsură ce tensiunea de la bază se leagănă, tensiunea din partea de sus a rezistorului R5 trece prin aceeași oscilație.Această tensiune se aplică difuzorului prin C3.

• C3: Un alt condensator de blocare. Împiedică curentul continuu să curgă în difuzor, ceea ce ar deteriora difuzorul și, de asemenea, ar face să curgă mult mai mult curent de polarizare prin Q2, deoarece impedanța difuzorului este mult mai mică decât cea a R5.

• C2: Acesta este un condensator de decuplare a sursei de alimentare. În mai multe locuri din circuit, semnalele de curent alternativ revin la sursa de alimentare fie prin șina de 9V, fie prin returul comun (masă). Acești curenți pot dezvolta o C2 oferă un scurtcircuit pentru aceste semnale de curent alternativ. Fără decuplarea sursei de alimentare, variațiile de curent din Q2 ar putea să se întoarcă în stadiul Q1, dând naștere la oscilații. C2 ajută, de asemenea, să păstreze zgomotul pierdut de sursa de alimentare, cum ar fi riscul sursei de alimentare, de la afectarea circuitului. O altă modalitate de a o privi este că condensatorul furnizează curent ca răspuns la solicitările bruște ale Q2.

Etapa Q2 este necesară deoarece, deși nu amplifică tensiunea, amplifică puterea deoarece este capabil să furnizeze mai mult curent decât Q1. Q1 are rezistența de încărcare R3, ceea ce îi conferă o impedanță de ieșire destul de mare. Dacă difuzorul ar fi conectat la ieșirea etapei Q1, nu ar ieși deloc sunet din ea, deoarece etapa Q1 nu își poate menține tensiunea într-o sarcină de doar 8 ohmi. Q2 nu are rezistență colector, astfel încât impedanța de ieșire este scăzută. Fluctuațiile de curent curg liber de la sursa de alimentare, prin colectorul tranzistorului și prin C3 către difuzor.

Etapa Q1 este necesară, deoarece o etapă de conducere curentă, precum cea construită în jurul Q2, nu are câștig de tensiune. Singura etapă Q2 ar putea prelua tensiunea de la microfon și o poate pune în difuzor. Acum ar fi mai bine decât conectarea microfonului direct la difuzor, deoarece microfonul ar fi izolat de conducerea impedanței scăzute a difuzorului. Dar, în ciuda acestui fapt, pur și simplu nu ar fi suficient de tare. Pentru a obține un sunet destul de puternic din difuzor, este nevoie de un nivel de tensiune mult mai mare.

Lucrările de amplificare a tensiunii și apoi amplificarea curentului care permite ca tensiunea să fie plasată pe o sarcină cu impedanță redusă, cum ar fi o difuzor, sunt cel mai bine implementate separat.

Comentarii

• Doar o notă pedantă rapidă despre R5, C3 și difuzor. Pentru semnale, emițătorul ” vede ” combinația paralelă dintre R5 și impedanța difuzorului (presupunând că impedanța cuplajului C3 este neglijabilă pentru semnale). Deoarece impedanța difuzorului este relativ mică, din perspectiva semnalului, R5 nu este efectiv ” acolo „. Cu alte cuvinte, R5, ca și R4, este efectiv ocolit pentru semnale. Dintr-o perspectivă de analiză AC, emițătorul Q1 ‘ vede sol și emițătorul Q2 ‘ s vede puțin mai puțin de 8 ohmi. Deci, ‘ nu este chiar corect să spunem că tensiunea de ieșire este aplicată difuzorului prin C3.

Tranzistorul BJT este un amplificator de curent atunci când tensiunea de bază a emițătorului este de 0,6 ~ 0,7V ca o cădere a diodei. Colectorul-bază este, de asemenea, o diodă, dar este doar ușor dopat și polarizat invers pentru a funcționa ca un amplificator de curent controlat de curent bas. Folosim imepdance pentru a converti curentul în câștig de tensiune în prima etapă, iar cea de-a doua etapă este necesară pentru a amplifica curentul pentru a conduce sarcini de putere mai mare (rezistiv redus).

Prima etapă pe care o numim „H biased”, deoarece seamănă cu schema, unde raportul de rezistor de bază de 2 intrări stabilește baza, atunci tensiunea emițătorului este cu 0,65 V mai mică și, astfel, curentul continuu al emițătorului poate fi prezis de la hFE.

Din raportul colector / emițător există o scădere mai mare a colectorului, astfel încât, pentru același curent, există acum un câștig de tensiune atât pentru curent continuu, cât și pentru curent alternativ. DAR, deoarece condensatorul emițătorului oferă o „impedanță mult mai mică: acest raport pentru AC este mult mai mare și este limitat de rezistența emițătorului intern (nu este prezentat în schemă). Putem estima câștigul de tensiune uitându-ne la specificații și estimăm rezistența internă pentru Re. Acest lucru funcționează bine pentru semnale mici de intrare mai mici de 10% din căderea Vbe, deoarece pentru AC capacul emițătorului nu permite o oscilare prea mare a tensiunii. 100mV max este deja distorsionat destul de puțin. (V = I * R) și astfel folosind tensiunea de amplificare a ieșirii colectorului cu raportul de impedanță și câștigul de curent al tranzistorului.

În a doua etapă este câștig de curent pur, iar tensiunea alternativă de pe emițător se potrivește cu baza atâta timp cât Vbe rămâne la 0,6 ~ 0,7 Vcc. Punerea prea multă (valoare prea mică) a unei sarcini de 8 ohmi nu va funcționa pe un emițător de 1 Kohm și va eșua.

De ce? Deoarece tranzistorul controlează de fapt curentul prin tragere la alimentare.Rezistorul trebuie să treacă în jos pentru ca amplificatorul să fie bidirecțional pentru semnalele de curent alternativ. Fără rezistență emițător la masă, tensiunea emițătorului ar pluti doar la tensiunea alternativă maximă ca un detector de vârf pozitiv.

Astfel, amplificatoarele comune de difuzoare folosesc scheme de ieșire pereche complementare cu dispozitive PNP și NPN. p> Acest simulator permite modificarea oricărei valori și tensiunea sondei, curent & putere.

Deoarece rezistența colectorului este aproximativ aceeași cu rezistența de intrare, spunem că este mai mult un amplificator de tensiune, în timp ce al doilea etapa cu ieșire emițător este un amplificator de curent cu < câștig de tensiune de unitate. Sarcina de curent alternativ nu trebuie să fie < decât rezistența de curent continuu.

Comentariu lateral: punând 2 adepți de emițătoare complementari (în serie) (NPN, PNP pentru + PNP apoi NPN pentru -ve) cu rezistențe mari și condensatori mari face un detector de vârf de curent alternativ zero.

My large and Răspuns pentru începători: Prima etapă este un amplificator „clasa A” care asigură un câștig de tensiune. Acest câștig este proporțional cu tranzistorul beta. A doua etapă este un urmăritor al emițătorului și practic mărește curentul: câștigul de tensiune este de aproximativ 1, dar vă permite să conduceți sarcina difuzorului fără a afecta prima etapă. Următorul emițătorului, cunoscut și sub numele de colector comun , are o impedanță de ieșire mare aproximativ \ $ \ beta * R_ {load} \ $ și o impedanță de ieșire scăzută de aproximativ \ $ R_ {load} \ $ în paralel cu \ $ R_ {input} / \ beta \ $.

Comentarii

• Încă nu înțeleg cu adevărat a doua etapă, de ce este necesar?
• pentru că poți ‘ t conectați încărcarea de 8 Ohm direct la prima etapă, deoarece nu este o etapă ” putere „, dar oferă doar câștigul de tensiune.
• Nu puteți conecta o sarcină cuplată AC mai mică decât valoarea DC Re.
• @FlorianOtt, impedanța de ieșire din prima etapă este de aproximativ 10k ohmi. Dacă conectați difuzorul (cu condensator de serie) direct la ieșirea din prima etapă, peste 99% din câștigul de tensiune se pierde din cauza diviziunii de tensiune. A doua etapă prezintă o impedanță relativ mare față de prima etapă și are o impedanță de ieșire relativ scăzută. O astfel de etapă este denumită în mod obișnuit un ” amplificator tampon „: en.wikipedia. org / wiki / Buffer_amplifier # Voltage_buffer

„Etapa” într-un amplificator înseamnă ” dispozitiv activ (aici, un tranzistor) împreună cu toate circuitele sale de susținere „. Deci acesta este un amplificator cu 2 trepte. Având în vedere acest lucru, continuați …

Ieșirea microfonului este o varianță în tensiune. Divizorul de tensiune înclină acest lucru în sus, astfel încât să fie centrat în jurul valorii de 0,9 V. Acest lucru este suficient pentru a porni primul tranzistor în regiunea sa „liniară”, unde curentul care curge vertical (prin rezistorul de 10 k) este un multiplu al curentului care curge. prin bază. Aceasta produce un semnal amplificat inversat. Celălalt tranzistor îl amplifică mai departe.

(„trebuie să analizăm” – este o întrebare pentru teme?)

Comentarii

• Nu, al doilea stadiu nu se inversează.
• Deci, dacă numai primul stadiu invertește, ieșirea este inversată? are vreun efect asupra audio?
• Eliminarea inversării eronate.

dar nu pot să-mi dau seama care este a doua etapă sau cum funcționează? În ce etapă are loc amplificarea?

Sigur că vă dați seama, aveți nevoie doar de puțin ajutor.

Dacă vă amintiți că tensiunea de bază a emițătorului unui tranzistor care funcționează în regiunea activă este aproape constantă, atunci vă puteți da seama că al doilea tranzistor nu poate fi un amplificator de tensiune; tensiunea semnalului de pe emițător este aproape aceeași cu tensiunea semnalului de pe bază.

Deci, amplificarea tensiunii trebuie să se datoreze Primul circuit de tranzistor. Acest tranzistor este configurat ca un amplificator de emițător comun clasic .

Motivul celui de-al doilea circuit de tranzistor poate să nu fie imediat evident dar este, de fapt, crucial pentru buna funcționare a acestui amplificator.

Difuzorul are o sarcină de impedanță foarte mică. Pentru un câștig semnificativ de tensiune, colectorul tranzistorului 1 trebuie să fie conectat la o impedanță relativ mare, deoarece câștigul este proporțional cu această impedanță.

Dacă conectați difuzorul (prin condensatorul de cuplare) direct la colectorul primului tranzistor, impedanța difuzorului este în paralel cu rezistența colectorului, astfel încât colectorul este acum conectat la o impedanță foarte mică și astfel, câștigul de tensiune scade la aproape zero.

Cu toate acestea, al doilea tranzistor este configurat ca un amplificator comun cu colector care acționează ca un tampon de tensiune . În esență, privind în baza celui de-al doilea tranzistor, impedanța difuzorului de 8 ohmi este înmulțită cu beta (plus 1) al celui de-al doilea tranzistor.

Dacă beta este 100, impedanța difuzorului „pare” de 101 ori mai mare prin bază, astfel încât, prin conectarea bazei celui de-al doilea tranzistor la colectorul primului tranzistor, un câștig de tensiune este încă posibil de la Prima etapă.

Comentarii

• Cam târziu la petrecere, dar se pare că impedanța de intrare a difuzorului va fi de aproximativ 800 ohmi, deci pe ‘ t cea mai mare parte a tensiunii sta pe rezistorul de 10 k? Mi se pare că nu ‘ nu va amplifica nimic.
• @Risc, nu, tu ‘ re ne gândindu-ne corect. Dintr-o perspectivă de semnal redus de curent alternativ, rezistorul de colector de 10k este (în esență) în paralel cu 800 ohmi, mai degrabă decât în serie, deci nu există diviziune de tensiune.
• Ah, văd, dar ce zici de rezistorul de 1k de pe tranzistorul de ieșire, nu ‘ cred că condensatorul de ieșire va putea împinge mult curent prin el (.5 amperi prin rezistorul de 1 k pentru 4 volți pe negativ jumătate de ciclu?)

Cel mai votat răspuns aici este suficient, dar vreau să adaug un comentariu care rezistorul de ieșire (R5), care este, de asemenea, cunoscut sub numele de „Re” pentru „rezistorul emițător” din circuitul dvs. de urmărire a tensiunii este prea mare.

Aceasta este problema cu amplificatoarele de clasă A (următorul emițător pe care îl aveți) este că curentul de ieșire va fi egal cu curentul de polarizare. Practic, deoarece încărcarea dvs. este AC cuplată cu condensatorul de ieșire și încărcarea dvs. este de 8 ohmi, R5 va trebui, de asemenea, să fie de 8 ohmi, altfel tranzistorul nu va putea să vă ofere suficientă oscilație negativă pentru a fi simetrică.

Schimbarea R5 la 8 ohmi va disipa o mulțime de putere. Deci, dacă sunteți polarizat la 6V (6 / 8ohms = 0,75), deci puterea este de 4,5 W … astfel încât rezistența se va încălzi foarte mult. Cealaltă opțiune este să nu cuplați încărcarea AC, dar majoritatea difuzoarelor nu pot gestiona curentul continuu, deci aceasta nu este cu adevărat o opțiune. Am vrut doar să menționez acest lucru, deoarece aceasta este o problemă obișnuită cu tutorialele și schemele de amplificatoare de clasă A pe internet – nu va funcționa dacă îl simulați în condimentul LT, deoarece Re trebuie să se potrivească încărcării.