Транзистор как схема усилителя

Транзисторы - это полупроводниковые устройства, используемые для переключения или усиления электрических сигналов. Они очень долговечны, меньше по размеру и работают от низкого напряжения. Транзистор - это устройство с тремя выводами:

• База: этот вывод используется для активации транзистора (для включения транзистора требуется минимум 0,7 В).
• Коллектор: ток через этот терминал
• Эмиттер: ток отводится от этой клеммы, обычно подключен к земле

Есть два типа транзисторов: транзистор NPN и транзистор PNP. В этой схеме мы используем транзистор NPN для усиления сигналов, которые демонстрируются с помощью осциллографа.

Как мы знаем, транзистор обычно используется в качестве транзистора в качестве переключателя или транзистора в качестве усилителя. Мы объяснили транзистор как переключатель в нашем предыдущем уроке, а теперь для использования транзистора в качестве усилителя мы продемонстрировали схему, и она работает в этом уроке. Для использования транзистора в качестве усилителя у нас есть три конфигурации транзисторов, которые описаны ниже.

Что такое конфигурации транзисторов?

Как правило, существует три типа конфигураций, и их описание в отношении усиления следующее:

• Конфигурация с общей базой (CB): без усиления по току, но с усилением по напряжению.
• Конфигурация общего коллектора (CC): он имеет усиление по току, но без усиления по напряжению.
• Конфигурация с общим эмиттером (CE): он имеет усиление по току и по напряжению.

Здесь мы объясняем конфигурацию Common-Emitter, поскольку это наиболее используемая и популярная конфигурация. Чтобы узнать о двух других конфигурациях, типах транзисторов и их работе, следуйте связанной статье.

Конфигурация с общим эмиттером

В конфигурации CE (Common-Emitter) мы получаем вывод от клеммы коллектора. Вход подается на базовый терминал, а эмиттер является общим для входа и выхода. Эта конфигурация представляет собой схему инвертирующего усилителя. Здесь входные параметры V _BE, и я _B и выходные параметры V _CE и я _С.

В этой конфигурации сумма тока коллектора и базы равна току эмиттера.

I _E = I _C + I _B

Коэффициент усиления по току (бета) определяется соотношением тока коллектора и тока базы в этой конфигурации.

Коэффициент усиления по току (β) = I _C / I _B

Эта конфигурация является наиболее используемой конфигурацией из всех трех, поскольку она имеет среднее значение входного и выходного импеданса. Фазовый сдвиг выходного сигнала составляет 180 °, следовательно, выходной и входной сигнал противоположны друг другу.

Компоненты, необходимые для схемы транзисторного усилителя

• BC547-NPN Транзистор
• Резистор (10 кОм, 4,7 кОм, 1,5 кОм, 1 кОм)
• Конденсатор (0,1 мкФ, 1 мкФ, 22 мкФ)
• Осциллограф
• Подключение проводов
• Макетная плата
• Питание 12 В

Принципиальная схема простого транзисторного усилителя

Работа транзистора как усилителя

На приведенной выше принципиальной схеме мы сделали цепь делителя напряжения с использованием резисторов R1 и R2 номиналами 4,7 кОм и 1,5 кОм соответственно. Следовательно, выход схемы делителя напряжения используется для правильного смещения для включения транзистора. Напряжение на клеммах базы транзистора, необходимое для включения транзистора, находится в диапазоне от 0,7 (мин.) До 5 В (макс.). Вы можете изменить номинал резистора, но базовое входное напряжение не должно выходить за пределы диапазона. Когда на схему подается питание, выход схемы делителя напряжения обеспечивает достаточное напряжение для смещения транзистора.

Здесь R4 используется как токоограничивающий резистор, а C2 используется как шунтирующий конденсатор, а R3-C3 создают RC-фильтр для выходного сигнала.

Ниже перечислены три рабочих области транзистора:

• Область отключения: когда напряжение между базой и эмиттером меньше 0,7 В, транзистор находится в области отключения.
• Область насыщения: когда V _BC и V _BE увеличиваются и оба смещаются в прямом направлении, транзистор находится в области насыщения.
• Активная область: когда напряжение базы увеличивается, но напряжение V _BC (база-коллектор) остается отрицательным, до этого значения транзистор остается в активной области.

Транзистор будет работать как усилитель только тогда, когда он будет работать в активной области. Здесь транзистор работает как усилитель, мы использовали конфигурацию с общим эмиттером.

Следовательно, импульсный вход, подаваемый на базу, усиливается и принимается на конденсаторе C3.

Теперь вопрос в том, как это усилить? Когда входной импульс становится ВЫСОКИМ, он включает транзистор, и ток начинает течь от коллектора к эмиттеру в течение этого времени, что означает, что импульс от коллектора к эмиттеру также становится ВЫСОКИМ для этого времени и наоборот. Таким образом, транзистор просто имитирует входной импульс (который отключен от низкого напряжения) выходному импульсу (который находится под высоким напряжением, 12 В в нашей схеме).