Pri výpočte zosilňovacích stupňov na polovodičových prvkoch potrebujete poznať veľa teórie. Ale ak chcete urobiť najjednoduchší ULF, potom stačí vybrať tranzistory pre prúd a zisk. To je hlavná vec, stále sa musíte rozhodnúť, v akom režime má zosilňovač fungovať. Záleží na tom, kde ho plánujete použiť. Môžete totiž zosilniť nielen zvuk, ale aj prúd – impulz na ovládanie akéhokoľvek zariadenia.
Typy zosilňovačov
Keď sa implementujú návrhy zosilňovacích stupňov na tranzistoroch, je potrebné vyriešiť niekoľko dôležitých problémov. Okamžite sa rozhodnite, v ktorom z režimov bude zariadenie fungovať:
- A je lineárny zosilňovač, na výstupe je prúd kedykoľvek počas prevádzky.
- V – prúd tečie iba počas prvej polovice cyklu.
- C – s vysokou účinnosťou sú nelineárne skreslenia silnejšie.
- D a F - prevádzkové režimy zosilňovačov v "kľúčovom" režime(prepnúť).
Bežné obvody tranzistorového zosilňovača:
- S pevným prúdom v základnom obvode.
- S opravením napätia v základni.
- Stabilizácia kolektorového okruhu.
- Stabilizácia okruhu vysielača.
- typ diferenciálu ULF.
- Push-pull basové zosilňovače.
Aby ste pochopili princíp fungovania všetkých týchto schém, musíte aspoň stručne zvážiť ich vlastnosti.
Oprava prúdu v základnom obvode
Toto je najjednoduchší zosilňovací obvod, ktorý je možné použiť v praxi. Z tohto dôvodu je široko používaný začínajúcimi rádioamatérmi - nebude ťažké zopakovať dizajn. Bázový a kolektorový obvod tranzistora sú napájané z rovnakého zdroja, čo je výhodou konštrukcie.
Má to však aj nevýhody – ide o silnú závislosť nelineárnych a lineárnych parametrov ULF na:
- Napájanie.
- Stupne rozptylu parametrov polovodičových prvkov.
- Teploty - pri výpočte zosilňovacieho stupňa je potrebné vziať do úvahy tento parameter.
Je tu pomerne dosť nedostatkov, neumožňujú použitie takýchto zariadení v moderných technológiách.
Stabilizácia základného napätia
V režime A môžu fungovať zosilňovacie stupne na bipolárnych tranzistoroch. Ale ak opravíte napätie na základni, môžete dokonca použiť terénnych pracovníkov. Iba to opraví napätie nie základne, ale brány (názvy kolíkov pre takéto tranzistory sú odlišné). v diagrame namiestoje nainštalovaný bipolárny prvok, nebude potrebné nič prerábať. Stačí si vybrať odpor rezistorov.
Takéto kaskády sa nelíšia v stabilite, ich hlavné parametre sú počas prevádzky porušené a to veľmi silno. Kvôli extrémne zlým parametrom sa takáto schéma nepoužíva, namiesto toho je v praxi lepšie použiť konštrukcie so stabilizáciou kolektorových alebo emitorových obvodov.
Stabilizácia kolektorového okruhu
Pri použití obvodov zosilňovacích stupňov na bipolárnych tranzistoroch so stabilizáciou kolektorového obvodu sa ukazuje, že na svojom výstupe udrží asi polovicu napájacieho napätia. Navyše sa to deje v relatívne veľkom rozsahu napájacích napätí. Je to spôsobené tým, že existuje negatívna spätná väzba.
Takéto kaskády sú široko používané vo vysokofrekvenčných zosilňovačoch - UFC, IF, vyrovnávacích zariadeniach, syntetizátoroch. Takéto obvody sa používajú v heterodynových rádiových prijímačoch, vysielačoch (vrátane mobilných telefónov). Rozsah takýchto schém je veľmi veľký. Samozrejme, v mobilných zariadeniach je obvod implementovaný nie na tranzistore, ale na kompozitnom prvku - jeden malý kremíkový kryštál nahrádza obrovský obvod.
Stabilizácia žiariča
Tieto obvody možno často nájsť, pretože majú jasné výhody - vysokú stabilitu charakteristík (v porovnaní so všetkými vyššie popísanými). Dôvodom je veľmi veľká hĺbka prúdovej (DC) spätnej väzby.
Zosilneniekaskády na bipolárnych tranzistoroch, vyrobené so stabilizáciou emitorového obvodu, sa používajú v rádiových prijímačoch, vysielačoch, mikroobvodoch na zvýšenie parametrov zariadení.
Rozdielové zosilňovacie zariadenia
Diferenciálny zosilňovací stupeň sa používa pomerne často, takéto zariadenia majú veľmi vysoký stupeň odolnosti voči rušeniu. Na napájanie takýchto zariadení môžete použiť nízkonapäťové zdroje - to vám umožní zmenšiť veľkosť. Dif-zosilňovač sa získa spojením žiaričov dvoch polovodičových prvkov na rovnaký odpor. "Klasický" obvod diferenciálneho zosilňovača je znázornený na obrázku nižšie.
Takéto kaskády sa veľmi často používajú v integrovaných obvodoch, operačných zosilňovačoch, zosilňovačoch, FM prijímačoch, rádiových cestách mobilných telefónov, frekvenčných mixéroch.
Push-pull zosilňovače
Push-pull zosilňovače môžu pracovať takmer v akomkoľvek režime, najčastejšie sa však používa B. Dôvodom je, že tieto stupne sú inštalované výhradne na výstupoch zariadení a tam je potrebné zvýšiť účinnosť, aby sa zabezpečilo vysoká úroveň účinnosti. Je možné implementovať zosilňovací obvod push-pull ako na polovodičových tranzistoroch s rovnakým typom vodivosti, tak aj na rôznych. „Klasický“obvod push-pull tranzistorového zosilňovača je znázornený na obrázku nižšie.
Ukazuje sa, že bez ohľadu na prevádzkový režim zosilňovacieho stupňa sa výrazne znižujepočet párnych harmonických vo vstupnom signáli. To je hlavný dôvod širokého používania takejto schémy. Push-pull zosilňovače sa často používajú v CMOS a iných digitálnych komponentoch.
Schéma so spoločným základom
Tento tranzistorový spínací obvod je pomerne bežný, je to štvorpólový obvod - dva vstupy a rovnaký počet výstupov. Jeden vstup je navyše aj výstup, je pripojený k „základnej“svorke tranzistora. K nemu je pripojený jeden výstup zo zdroja signálu a záťaž (napríklad reproduktor).
Na napájanie kaskády so spoločnou základňou môžete použiť:
- Schéma stanovenia základného prúdu.
- Základná stabilizácia napätia.
- Stabilizácia kolektora.
- Stabilizácia žiariča.
Vlastnosťou obvodov so spoločnou základňou je veľmi nízka hodnota vstupného odporu. Rovná sa odporu emitorového prechodu polovodičového prvku.
Spoločný kolektorový okruh
Konštrukcie tohto typu sa tiež používajú pomerne často, ide o štvorterminálovú sieť, ktorá má dva vstupy a rovnaký počet výstupov. Existuje veľa podobností so spoločným základným obvodom zosilňovača. Iba v tomto prípade je kolektor spoločným bodom pripojenia pre zdroj signálu a záťaž. Medzi výhody takéhoto obvodu patrí jeho vysoký vstupný odpor. Z tohto dôvodu sa často používa v basových zosilňovačoch.
Na napájanie tranzistora je to nevyhnutnépoužite prúdovú stabilizáciu. Ideálna je na to stabilizácia emitora a kolektora. Treba poznamenať, že takýto obvod nemôže invertovať prichádzajúci signál, nezosilňuje napätie, z tohto dôvodu sa nazýva "sledovač vysielača". Takéto obvody majú veľmi vysokú stabilitu parametrov, hĺbka DC spätnej väzby (spätnej väzby) je takmer 100%.
Spoločný emitor
Zosilňovacie stupne so spoločným emitorom majú veľmi vysoký zisk. Práve s použitím takýchto obvodových riešení sa budujú vysokofrekvenčné zosilňovače, používané v moderných technológiách - GSM, GPS systémy, v bezdrôtových Wi-Fi sieťach. Štvorpól (kaskáda) má dva vstupy a rovnaký počet výstupov. Okrem toho je vysielač pripojený súčasne k jednému výstupu záťaže a zdroja signálu. Na napájanie kaskád so spoločným žiaričom je žiaduce použiť bipolárne zdroje. Ak to však nie je možné, je povolené použitie unipolárnych zdrojov, len je nepravdepodobné, že by sa dosiahol vysoký výkon.
