Võimendus on signaali tugevuse suurendamise protsess, suurendades antud signaali amplituudi selle omadusi muutmata. RC-ga ühendatud võimendi on mitmeastmelise võimendi osa, kus võimendi erinevad astmed on ühendatud takisti ja kondensaatori kombinatsiooni abil. Võimendi vooluring on üks põhiskeemid elektroonikas.
Täielikult transistoril põhinev võimendi on põhimõtteliselt tuntud kui transistori võimendi. Sisendsignaal võib olla voolusignaal, pingesignaal või toitesignaal. Võimendi võimendab signaali ilma selle omadusi muutmata ja väljundiks on sisendsignaali muudetud versioon. Võimendite rakendused on laias valikus. Neid kasutatakse peamiselt audio- ja videoinstrumentides, sidevahendites, kontrollerites jne.
Üheastmeline ühtse emitteri võimendi:
Allpool on näidatud üheastmelise ühtse emitteri transistori võimendi skeem:
Üheastmeline ühine emitter RC ühendatud võimendi
Vooluringi seletus
Üheastmeline ühise emitteriga RC-võimend on lihtne ja elementaarne võimendusahel. Selle vooluahela peamine eesmärk on eelvõimendus, mis on nõrkade signaalide edasiseks võimendamiseks piisavalt tugev. Kui see on korralikult projekteeritud, võib see RC-võimendi pakkuda suurepäraseid signaaliomadusi.
Kondensaator Cin sisendis toimib filtrina, mida kasutatakse alalispinge blokeerimiseks ja transistori ainult vahelduvpinge lubamiseks. Kui mõni väline alalispinge jõuab transistori alusele, muudab see kallutamistingimusi ja mõjutab võimendi tööd.
R1 ja R2 takisteid kasutatakse bipolaarse transistori korraliku eelpingestamise tagamiseks. R1 ja R2 moodustavad eelpingevõrgu, mis tagab vajaliku baaspinge transistori passiivse piirkonna juhtimiseks.
Katkestatud ja küllastunud piirkonna vaheline piirkond on tuntud kui aktiivne piirkond. Piirkonda, kus bipolaarse transistori töö on täielikult välja lülitatud, nimetatakse eralduspiirkonnaks ja piirkonda, kus transistor on täielikult sisse lülitatud, nimetatakse küllastuspiirkonnaks.
Takisteid Rc ja Re kasutatakse Vcc pinge langetamiseks. Takisti Rc on kollektoritakisti ja Re on emittertakisti. Mõlemad on valitud nii, et mõlemad peaksid ülaltoodud vooluahelas langema Vcc pinge 50% võrra. Emitterkondensaator Ce ja emitteritakisti teeb ahela töö stabiilsemaks muutmiseks negatiivse tagasiside.
Kaheastmeline ühise emitteri võimendi:
Allpool olev vooluahel tähistab kaheastmelist tavalist emitteri režiimis transistori võimendit, kus takistina R kasutatakse koormusena ja kondensaatorit C kasutatakse sidestuselemendina võimendusahela kahe astme vahel.
Kaheastmeline ühine emitter RC ühendatud võimendi
Ahela selgitus:
Kui sisend AC. signaal rakendatakse 1 transistori aluselestfunktsiooniga generaatori RC võimendiga võimendit, siis võimendatakse seda kogu 1. astme väljundis. See võimendatud pinge rakendatakse võimendi järgmise astme alusele läbi sidestuskondensaatori Cout, kus see veelgi võimendub ja ilmub uuesti üle teise astme väljundi.
Seega võimendavad järjestikused etapid signaali ja üldine võimendus tõstetakse soovitud tasemele. Palju suurema võimenduse saab, ühendades järjest mitu võimendi astet.
Võimendi takistuse-mahtuvuse (RC) sidestust kasutatakse kõige laiemalt esimese astme väljundi ühendamiseks teise astme sisendiga (alus) ja nii edasi. Seda tüüpi sidestus on kõige populaarsem, kuna see on odav ja tagab pideva võimenduse laias sagedusalas.
Transistor kui võimendid
Teades RC-ühendusega võimendite erinevaid vooluringe, on oluline teada transistoride põhitõed võimenditena. Bipolaarsete transistorite kolm konfiguratsiooni, mida tavaliselt kasutatakse, on tavaline baastransistor (CB), tavaline emittertransistor (CE) ja tavaline kollektortransistor (CE). Muud kui transistorid operatiivvõimendid saab kasutada ka võimendamise eesmärgil.
- Tavaline emitter helivõimendi rakenduses kasutatakse tavaliselt konfiguratsiooni, kuna tavalise emitteri võimendus on positiivne ja ka suurem kui ühtsus. Selles konfiguratsioonis on emitter ühendatud maapinnaga ja sellel on kõrge sisendtakistus. Väljundi takistus on keskmine. Enamikku sellist tüüpi transistori võimendi rakendustest kasutatakse tavaliselt RF-side ja kiudoptiline side (OFC).
- Ühise baaskonfiguratsiooni võimendus on väiksem kui ühtsus. Selles konfiguratsioonis on kollektor maapinnaga ühendatud. Ühises baaskonfiguratsioonis on meil madal väljundtakistus ja kõrge sisendtakistus.
- Ühine kollektsionäär konfiguratsiooni tuntakse ka kui kiirgaja jälgija kuna ühisele emitterile rakendatud sisend ilmub kogu kollektori väljundis. Selles konfiguratsioonis on kollektor maapinnaga ühendatud. Sellel on madal väljundtakistus ja kõrge sisendtakistus. Selle kasum on peaaegu võrdne ühtsusega.
Transistori võimendi põhiparameetrid
Enne võimendi valimist peame arvestama järgmiste spetsifikatsioonidega. Heal võimendil peavad olema kõik järgmised spetsifikatsioonid:
- Sellel peaks olema kõrge sisendtakistus
- See peaks olema kõrge stabiilsusega
- Sellel peab olema kõrge lineaarsus
- Sellel peaks olema suur võimendus ja ribalaius
- See peab olema kõrge efektiivsusega
Ribalaius:
Sagedusala, mida võimendusahel saab korralikult võimendada, nimetatakse selle konkreetse võimendi ribalaiuseks. Allpool olev kõver tähistab sagedusreaktsioon üheastmelise RC-võimendiga.
R C ühendatud sagedusreaktsioon
Kõverat, mis tähistab võimendi võimenduse muutumist sagedusega, nimetatakse sageduskarakteristikuks. Ribalaiust mõõdetakse voolu alumise ja ülemise poole vahel. P1 punkt on vastavalt alumine poolvõimsus ja P2 vastavalt ülemine poolvõimsus. Hea helivõimendi ribalaius peab olema vahemikus 20 Hz kuni 20 kHz, kuna see on kuuldav sagedusala.
Kasum:
Võimendi võimendus on määratletud kui väljundvõimsuse ja sisendvõimsuse suhe. Kasvu saab väljendada detsibellides (dB) või arvudes. Võimendus näitab, kui palju võimendi on võimeline talle antud signaali võimendama.
Allpool toodud võrrand tähistab arvu kasvu:
G = Pout / Pin
Kus Pout on võimendi väljundvõimsus
Tihvt on võimendi sisendvõimsus
Allpool toodud võrrand tähistab detsibellide (DB) kasvu:
Kasum DB-s = 10log (Pout / Pin)
Kasvu saab väljendada ka pinges ja voolus. Pinge suurenemine on väljundpinge ja sisendpinge suhe ning voolutugevus väljundvoolu ja sisendvoolu suhe. Pinge ja voolutugevuse võrrand on näidatud allpool
Pinge suurenemine = väljundpinge / sisendpinge
Voolutugevus = väljundvool / sisendvool
Kõrge sisendtakistus:
Sisendtakistus on takistus, mida pakub võimendusahel, kui see on ühendatud pingeallikaga. Transistori võimendil peab olema kõrge sisendtakistus, et takistada sisendpingeallika koormamist. Nii et see on võimendi kõrge impedantsi põhjus.
Müra:
Müra viitab soovimatule kõikumisele või signaalis esinevatele sagedustele. See võib olla tingitud kahe või enama süsteemis esineva signaali vastasmõjust, komponentide riketest, konstruktsioonivigadest, välistest häiretest või võib-olla tänu võimendusahelas kasutatavatele teatud komponentidele.
Lineaarsus:
Võimendi kohta öeldakse, et see on lineaarne, kui sisendvõimsuse ja väljundvõimsuse vahel on mingi lineaarne seos. Lineaarsus tähistab võimenduse tasasust. 100% -lise lineaarsuse saavutamine pole praktiliselt võimalik, kuna võimendid kasutavad aktiivseid seadmeid nagu BJT-d, JFET-sid või MOSFET-e, mis kipuvad sisemise parasiitide mahtuvuse tõttu kaotama võimendust kõrgetel sagedustel. Lisaks sellele määravad sisend-alalisvoolu lahutamise kondensaatorid madalama väljalülitussageduse.
Tõhusus:
Võimendi efektiivsus näitab, kuidas võimendi saab toiteallikat tõhusalt kasutada. Samuti mõõdetakse, kui palju toiteallikast saadavat energiat väljundis kasumlikult muundatakse.
Efektiivsust väljendatakse tavaliselt protsentides ja efektiivsuse võrrand on esitatud (Pout / Ps) x 100. kus Pout on väljundvõimsus ja Ps on toiteallikast ammutatud võimsus.
A-klassi transistori võimendi tõhusus on 25% ja tagab suurepärase signaali taasesituse, kuid efektiivsus on väga madal. C-klassi võimendi efektiivsus on kuni 90%, kuid signaali taasesitamine on halb. AB klass asub A- ja C-klassi võimendite vahel, nii et seda kasutatakse tavaliselt helivõimendi rakendused. Selle võimendi efektiivsus on kuni 55%.
Väärtuse määr:
Võimendi pöördekiirus on väljundi muutumise maksimaalne kiirus ajaühiku kohta. See näitab, kui kiiresti võimendi väljundit saab muuta vastusena sisendi muutumisele.
Stabiilsus:
Stabiilsus on võimendi võime võngetele vastu seista. Tavaliselt tekivad stabiilsusprobleemid kõrgsageduslike operatsioonide ajal, helivõimendite korral 20 kHz lähedal. Võnked võivad olla suure või väikese amplituudiga.
Loodan, et see põhiline, kuid siiski oluline teema elektroonilised projektid on kaetud rohke teabega. Siin on teile lihtne küsimus - mis eesmärgil kasutatakse kollektori ühist konfiguratsiooni ja miks?
Andke oma vastused allpool olevas kommentaaride jaotises.
