Эмиттерный повторитель принцип работы

1. Эмиттерный повторитель. Схема с общим коллектором. Основные соотношения U бэ  0, 6 В, R  Rэ U вых  U э  U вх  0, 6 В Пусть U вх  U б  U э , U э U б  Rэ Rэ Т.к. iэ  iк  iб  (1   )iб , iэ U б iб   (   1) Rэ (1   ) Rвх  (1   ) Rэ Тогда iэ  Основное свойство эмиттерного повторителя- высокое входное сопротивление, поэтому главное назначение схемы – согласование источников входного сигнала с нагрузкой. Эмиттерный повторитель усиливает ток и, соответственно, мощность входного сигнала. Выходное напряжение меньше входного на U бэ  0, 6 В (для транзисторов на основе кремния). Указанная схема может быть работоспособной, если входной сигнал U б изменяется в диапазоне, ограниченном значениями напряжения источника U бэ  U б  U кк . В этом случае транзистор находится в активной зоне (не насыщен и не в отсечке) и форма сигнала не искажается (рисунок 1). 1 Рисунок 1 Работа эмиттерного повторителя при однополярном входном сигнале и однополярном напряжении питания. На практике часто входной сигнал эмиттерного повторителя неудачно соотносится с напряжением питания. входной сигнал может изменять полярность, а нулевой сигнал соответствует U б  0 . В этом случае схема рисунка1 не приемлема из-за существенного искажения входного сигнала (рисунок 2) Рисунок 2 Эмиттерный повторитель при двухполярном входном сигнале и однополярном напряжении питания 15В. Искажение сигнала можно избежать, если использовать двухполярное напряжение питания, подключить к коллектору источник напряжения +15В, а к эмиттеру источник напряжения -15В (рисунок 3). Рисунок 3 Эмиттерный повторитель при двухполярном входном сигнале и двухполярном напряжении питания ±15В. 2 Другой способ решения задачи связан с созданием некоторого напряжения смещения на базе транзистора и емкостной связи (связи по переменному току) с источником входного сигнала. Указанное решение характерно для усилителей звуковой частоты. Проще всего напряжение смещения задать с помощью делителя (рисунок 4). Рисунок 4 Эмиттерный повторитель с разделительным конденсатором на входе. Обратите внимание, входной сигнал – переменное напряжение, а выходной сигнал – однополярное напряжение. Схема с разделительным конденсатором на входе (рисунок 4) обеспечивает независимость выходного сигнала от величины постоянной составляющей входного напряжения. Говорят, что разделительный конденсатор убирает постоянную составляющую входного сигнала (рисунок 5). Рисунок5 Эмиттерный повторитель с разделительным конденсатором на входе, в входном сигнале присутствует постоянная составляющая напряжения. 3 Если возникает необходимость исключить постоянную составляющую в выходном сигнале, следует установить разделительный конденсатор на выходе эмиттерного повторителя (рисунок 6). Рисунок 6 Эмиттерный повторитель с разделительными конденсаторами по входу и выходу. На схеме рисунка 6 в качестве нагрузки выступает резистор R4. 2. Расчет элементов схемы эмиттерного повторителя. 2.1. Выбор напряжения смещения (напряжения на базе транзистора) Очевидно, что для схемы эмиттерного повторителя с разделительным конденсатором на входе (рисунки 5,6) , напряжение смещения (напряжение на базе U б 0 при нулевом входном сигнале) должно равняться половине 1 2 напряжения питания U б 0  U кк . В этом случае наиболее полно используется диапазон изменения выходного напряжения U бэ  U Э  U кк . 2.2. Выбор нулевого тока коллектора Нулевой ток коллектора соответствует нулевому сигналу на входе: i0  U э U б  U бэ U б   Rэ Rэ Rэ 2.3. Выбор резисторов делителя 2.3.1. Номиналы резисторов делителя должны быть такими, чтобы при нулевом входном сигнале (разрыв между С1 и делителем R2R3 рисунок 6) напряжение на базе транзистора U б 0 было расчетным. В 1 2 случае эмиттерного повторителя U б 0  U кк , поэтому в первом приближении (считаем, что U бэ  0, 6 В  0 ) R2=R3. 4 2.3.2. Номиналы резисторов делителя должны быть такими, чтобы выполнялось неравенство: RвыхД  R 2 || R3  R 2 R3  0.1RвхЭП  0.1 Rэ , R 2  R3 (1) где: RвыхД -выходное (эквивалентное) сопротивление делителя , RвхЭП — входное сопротивление эмиттерного повторителя, β- коэффициент усиления по току транзистора (при расчетах следует брать минимальное значение из паспортных данных на транзистор), Rэ номинальное значение сопротивления резистора, подключенного к эмиттеру. Пояснение к неравенству (1). Почему RвыхД RвхЭП  0.1RвхЭП . Из ТОЭ известно , что электрическую схему любой сложности можно заменить на эквивалентную (Теорема об эквивалентном преобразовании источников рисунок 7) Рисунок 7 . Эквивалентное преобразование источников U экв — напряжение на выводах схемы в ненагруженном (нагрузка не подключена) состоянии. Rэкв  U экв , iкз где iкз -ток короткого замыкания (выводы эквивалентной схемы закорочены (сопротивление нагрузки равно нулю Rн  0 ). Рассмотрим подключения нагрузки к эквивалентному источнику напряжения Рисунок 8 5 Рисунок 8 Подключение нагрузки к эквивалентному источнику Напряжение на нагрузке определяется выражением: Uн  U экв Rн . Rэкв  Rн Если Rэкв Rн ,то U н  U экв и не зависит от величины нагрузки. В нашем случае, схема эмиттерного повторителя со смещением, реализованным с помощью делителя, Rэкв — это эквивалентное сопротивление делителя, а Rн — входное сопротивление эмиттерного повторителя Rн  RвхЭП   Rэ . Почему RвыхД  R2 || R3 . Определим эквивалентную схему делителя напряжения (рисунок 9) Рисунок 9 эквивалентная схема делителя напряжения. По определению U экв  U н |Rн   U вх R2 , R2  R1 U вх , R1 U RR  экв  2 1  R1 || R2 . iкз R2  R1 iкз  i |Rн 0  Тогда Rэкв 2.4. Выбор величины разделительных конденсаторов 2.4.1. Выбор номинала входного разделительного конденсатора Входной конденсатор (на рисунке 6 С1) входит в состав входного фильтра высокой частоты. Если частоту среза фильтра обозначит f0, то номинал конденсатора можно определить по формуле: С1  1 , 2 f 0 Rвх где Rвх равно сопротивлению параллельного соединения сопротивлений входного делителя и входного сопротивления эмиттерного повторителя (рисунок 10) 6 Рисунок 10 Так как R2 || R3  0.1RвхЭП  0.1 Rэ , по при расчете С1 можно влиянием сопротивления RвхЭП   Rэ можно пренебречь и считать равным сопротивлению входного делителя Rвх  R 2 || R3 . 2.4.2. Выбор номинала выходного разделительного конденсатора Выходной конденсатор (на рисунке 6 С2) входит в состав выходного фильтра высокой частоты. Если частоту среза фильтра обозначить f0, то номинал конденсатора можно определить по формуле: С2  1 , 2 f0 Rн где Rн -сопротивление нагрузки. 3. Контрольные вопросы 3.1. Что усиливает эмиттерный повторитель 3.2. Какие основные свойства эмиттерного повторителя 3.3. Чему равно входное сопротивление эмиттерного повторителя 3.4. Как соотносятся фазы входного и выходного сигналов эмиттерного повторителя 3.5. В каком диапазоне может изменяться напряжение на выходе эмиттерного повторителя 3.6. Зачем нужно смещение в схеме эмиттерного повторителя 3.7. В каких случаях необходимо организовывать смещение в эмиттерном повторителе 3.8. Что такое нулевой ток эмиттерного повторителя 3.9. Какими элементами эмиттерного повторителя задаётся величина нулевого тока 3.10. Для каких целей используют разделительные конденсаторы на входе и выходе эмиттерного повторителя. Практическое контрольное задание 7 Определить номинальные значения элементов схемы рисунок 11 Рисунок 11 Базовая схема эмиттерного повторителя Необходимо определить : номинальное напряжение источника постоянного напряжения V1; номинальные значения сопротивлений R1,R2,R3; номинальные значения ёмкостей конденсаторов С1и С2. Исходные данные для расчетов приведены в таблице Вар№ Диапазон изменения входного сигнала V2 1 от -5В до +5В 2 от -7В до +7В 3 от -10В до +10В 4 от -5В до +5В 5 от -7В до +7В 6 от -10В до +10В 7 от -5В до +5В 8 от -7В до +7В 9 от -7В до +7В 10 от -5В до +5В 11 от -7В до +7В 12 от -10В до +10В Частота изменения входного сигнала V2 200 Гц 400 Гц 800 Гц 200 Гц 400 Гц 800 Гц 200 Гц 400 Гц 800 Гц 200 Гц 400 Гц 800 Гц Коэфф. Усиления транзистора по току β 100 100 100 150 150 150 200 200 200 50 50 50 Rн Величина нулевого тока i0 20к 15к 20к 15к 15к 20к 15к 15к 15к 15к 15к 20к 1 2 3 4 1 4 3 4 1 2 3 4 8 9

Транзисторный ключ, эмиттерный повторитель, пуш-пулл, полумост и мост. Самое подробное объяснение.

Разместил пособие

nazarov_zhenya_nazarov_1972_zhe

Эксперт по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника»

.Эмиттерный повторитель

Еще одним примером каскада с обратной связью является эмиттерный повторитель (рис. 11.14).

Эмиттерный повторитель является каскадом со стопроцентной обратной связью — все выходное напряжение является напряжением обратной связи: ^эб = , ТО есть йх = йс — Uсв , где йсв = йвых.

Принципиальная схема эмиттерного повторителя

Рис.11.14 — Принципиальная схема эмиттерного повторителя

Сопротивление нагрузки Исключено в цепь эмиттера. Коллектор по высокой частоте заземлен. Изменение тока эмитгера, вызванное изменением напряжения между базой и эмиттером Uэб, приводит к изменению выходного напряжения. Фаза выходного сигнала при этом совпадает с фазой напряжения на входе (увеличивается напряжение на базе, увеличивается ток и увеличивается падение напряжения на сопротивлении в цепи эмиттера). Кроме того, коэффициент передачи по напряжению эмиттерного повторителя не превышает единицы. Другими словами, на выходе этого каскада сигнал «повторяется» не только по фазе, но и по амплитуде.

Расширение полосы пропускания на верхних частотах, имеющее место при работе повторителя, поясняется теми же рисунками, что и принцип работы эмиттерной коррекции (рисунки 11.7, 11.8, 11.10-11.13).

После подстановки А^нов1. = -Л = —-. Если каскад нагружен на парал-

лельно включенные RH и Сн, то

_________ 1 + ?оЛкв__________ т+R -С і(лт- i(X)R С

  • 1 + 700———— + ——-——
  • 1 + 50-Яэкв 1 + ^о-^кв

Пренебрегая третьим малым слагаемым в знаменателе, получим:

»1[ОВ1. V 7ЛВ і Н V ЭКВ

Полученному значению коэффициента усиления соответствует эквивалентная схема, изображенная на рис. 11.15.

Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для средних частот

Рис. 11.15 — Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для средних частот

Учитывая частотную зависимость крутизны и добавив емкость нагрузки, получаем эквивалентную схему для верхних частот (рис. 11.16).

Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для верхних частот

Рис. 11.16- Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для верхних частот

+ j^ R ^-C>i ____________ S0-RJKB____________

___________________=

1 «l — /СО ‘ЖВ H J )KB C H 1 + JCOT,

„ ^0 • r> R > ’ R H т+ ^кв • С н

где Кп = — 2 —, Ra = —-——, т =———-. что совпадает с полу-

ченным ранее результатом с использованием соотношений общей теории обратной связи.

Для реостатного каскада тв = т + Сбк • (1 + 50 • гб) • R.)KB + Сн • R)KB. Помимо того, что постоянная времени, описывающая работу повторителя, меньше в число раз, равное глубине обратной связи, в ней отсутствует второе слагаемое. В реостатном каскаде оно описывало влияние выходного напряжения (напряжения на коллекторе) на вход через емкость Сбк. У повторителя переменное напряжение на коллекторе равно нулю и этого влияния нет, о чем и говорит постоянная времени.

Аналогичная ситуация наблюдается и в каскаде с эмиттерной высокочастотной коррекцией:

С нагрузкой выход повторителя связан через разделительную емкость (рис. 11.17).

Эмиттеный повторитель с подключенной нагрузкой

Рис. 11.17- Эмиттеный повторитель с подключенной нагрузкой

Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для нижних частот

Рис. 11.18- Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для нижних частот

На эквивалентной схеме (рис. 11.18) не показано сопротивление /?э, что допустимо, поскольку оно стоит слева от С параллельно VC

практически равно VC .

У*,

Л ПОВТ 11 С 1

Постоянная времени нижних частот равна произведению емкости разделительного конденсатора на сумму сопротивлений слева и справа от него.

Поскольку переход эмиттер-база открыт, более корректно было бы учесть влияние сопротивление источника сигнала на выходное сопротивление повто-

рителя: R =—-—h—. Однако, в силу достаточно больших коэффициентов й21+1 50

передачи тока /г21 и малых сопротивлений генератора Rc первым слагаемым в формуле для Явых можно пренебречь.

Принцип работы эмиттерного повторителя — входное и выходное сопротивление

Раз уж упомянули про входное и выходное сопротивление, то как же его рассчитать? Оказывается, сопротивление со стороны входа (входное сопротивление) рассчитывается очень просто:

R вх. = R э. х В

R э. — это сопротивление резистора в цепи эмиттера, а B (бета) — коэффициент усиления по току.

Также не стоит забывать, что когда мы цепляем нагрузку, то меняется и входное сопротивление, так как параллельно R э. мы цепляем какое-то сопротивление, являющееся нагрузкой.

Эмиттерный повторитель уменьшает выходное сопротивление источника сигнала в B (бета) раз. Допустим, если у нас выходное сопротивление источника сигнала равняется 500 Ом, а B в схеме эмиттерного повторителя равняется 100, то на выходе эмиттерного повторителя мы уже получим источник сигнала с выходным сопротивлением в 5 Ом.

Но опять же, раз выходной сигнал у нас стает меньше на 0,6–0,7 Вольт, получается, что он даже меньше входного!?

Значит схема не усиливает напряжение, а даже его чуток ослабляет. Вот тебе и транзистор — усилитель сигналов. Но рано огорчаться. Так как входное сопротивление такой схемы большое, значит, мы можем нагрузить на вход эмиттерного повторителя какой-либо сигнал, не боясь, что он просядет, а на выход мы можем цепануть низкоомную нагрузку. В этом и заключается вся прелесть.

  • Смотрите схему мультивибратора на транзисторах

Для чего нужна эта схема? Значит, эмиттерный повторитель в электронике выполняет роль некоего «миротворца» между источником сигнала с высоким выходным сопротивлением и низкоомной нагрузкой. Еще более простыми словами: эмиттерный повторитель понижает выходное сопротивление источника сигнала. В этом и заключается его роль в электронике.

Запомните простое правило: эмиттерный повторитель дает усиление по току, а не по напряжению. А поскольку повышается сила тока, следовательно, и мощность, отдаваемая в нагрузку, тоже будет больше. P = IU, где P — это мощность, I — сила тока, U — напряжение.

Эмиттерный повторитель — расчет

Наше техническое задание звучит так: рассчитать схему эмиттерного повторителя для звукового сигнала. +U пит. = 12 Вольт.

Эмиттерный повторитель – схема

Поскольку звук у нас представляет колебание как в одну, так и в другую сторону, наш сигнал должен колебаться как в положительную, так и в отрицательную сторону. Поэтому, чтобы сигнал имел как можно больший размах, мы должны сделать так, чтобы он находился в середине активного режима. Так как мы сигнал будем снимать с эмиттера, следовательно, в статическом режиме (то есть когда НЕ подаем сигнал на вход нашего эмиттерного повторителя) у нас напряжение на эмиттере должно быть равно половине напряжения питания. Или буквами:

U э. = U пит. / 2 = 12/2 = 6 Вольт

Чтобы зря не рассеивать на транзисторе тепло, оптимальный ток покоя берут в 1 мА. Это значит, что по цепи +12В —> коллектор —> эмиттер —> R э. —> земля должен течь ток с силой в 1 мА. Здесь мы не учитываем крохотный ток базы. Как этого добиться? Вспоминаем закон Ома для участка цепи и высчитываем номинал резистора:

Какая же сила тока должна течь через базу-эмиттер, чтобы обеспечить ток покоя в 1 мА? Так как в нашем примере ток эмиттера I э. почти равен току коллектора I к. (если конечно не учитывать крохотный базовый ток) то вспоминаем формулу зависимости тока базы от тока коллектора:

B (бета) = I коллектора / I базы

Мы взяли транзистор КТ817Б, замеряли его коэффициент усиления по току (то есть B) и падение напряжения на переходе база-эмиттер с помощью транзистор-тестера:

Замер транзистор-тестером

Итого, B (hFE на транзистор-тестере) равно около 300, падение напряжения — 0,55 Вольт. Следовательно, I б. = I к. / B = 1/300 = 3,3 мкА.

Высчитываем ток делителя напряжения, который образуют два резистора: R б. и R э. Его берут в основном в 10 раз больше, чем ток базы:

I дел. = 10 х I б. = 10 х 3,3 = 33 мкА.

Считаем напряжение на базе. Оно равняется:

U б. = U э. + U бэ. = 6 + 0,55 = 6,55 Вольт

Теперь для простоты расчета чертим небольшую схемку:

Эмиттерный повторитель

Из закона Ома получаем следующие расчеты:

R бэ. = 6,55 В / 33 мкА = 200 КОм. Берем ближайший из ряда на 200 КОм

Так как сумма падений напряжений на резисторах равняется U пит., следовательно, на R б. будет напряжение 12–6,55 = 5,45 Вольта.

R б. = 5,45 В / 33 мкА = 165 КОм. Берем ближайший из ряда на 150 КОм.

Конденсаторы в схеме служат для того, чтобы убрать постоянную составляющую, то есть постоянный ток, который присутствует на базе и эмиттере. Нам ведь нужен только переменный сигнал без примеси постоянного тока. Для выбора конденсаторов правило простое: постоянная времени RС-цепи должна быть больше периода передаваемого сигнала самой низкой частоты примерно в 100 раз.

  • Как сделать мотор на основе драйвера IR2153 и биполярных транзисторов

t = R вх. х C1

Входное сопротивление эмиттерного повторителя высчитывается по формуле:

R вх. = R э. х B = 6000 х 300 = 1,8 МОм.

Для звукового сигнала самая низкая частота — это 20 Гц (предел слуха человека средних лет), находим период и значение конденсатора:

R вх. х C1 = 100 х 1/f

R вх. х С1 = 100 х 0,05

1,8 х 106 х С1 = 5

С1= 5 / 1,8 х 106 = 2,7 мкФ. То есть берем кондер от 2,7 мкФ. 10 мкФ будет самое оно.

С2 — это вход какого-либо следующего каскада, следовательно, он рассчитывается аналогично. В нашем примере возьмем его на 100 мкФ, так как чем низкоомнее нагрузка, тем большая емкость должна быть на выходе каскада.

Следовательно, вся наша схема будет с такими параметрами:

Эмиттерный повторитель

Собираем схему в реале и проверяем в деле:

Эмиттерный повторитель на монтажной плате

Итак, входной сигнал у нас будет красным цветом, выходной — желтым. Подаем сигнал с генератора частоты амплитудой в 0,5 Вольт. Не цепляем пока никакую нагрузку и смотрим, что у нас получилось:

Осциллограмма эмиттерного повторителя

Как видите, у нас получилось два абсолютно одинаковых сигнала, которые даже по фазе повторяют друг друга. Короче говоря, что на входе, то и на выходе. Но фишка немного в другом. Давайте нагрузим входной сигнал резистором в 500 Ом. Область, выделенную штрихпунктирной линией мы пока что НЕ рассматриваем.

Исправленная схема эмиттерного повторителя

Какое напряжение U вх. у нас сразу станет? Все зависит от выходного сопротивления генератора. Так как мы подаем сигнал через делитель напряжения, сделанный на потенциометре, следовательно, красный сигнал очень сильно просядет, что мы и видим на осциллограмме ниже. На желтый пока что не обращайте внимание.

Осциллограмма эмиттерного повторителя

Но что будет, если мы нагрузим этот сигнал тем же самым резистором в 500 Ом через эмиттерный повторитель? Ставим резистор на выход эмиттерного повторителя:

Схема эмиттерного повторителя

Осциллограмма эмиттерного повторителя

Входной сигнал не просел, даже тогда, когда мы его нагрузили через эмиттерный повторитель.

А где же та самая обещанная просадка напряжения в 0,6–0,7 Вольт? Если бы мы подавали сигнал сразу на базу, без делителя напряжения на резисторах R б. и R бэ., то мы увидели бы просадку.

Расчет эмиттерного повторителя

Наше техническое задание звучит так:

Ра НННННннванвыавпНннаНаНННГггываYfit YFutYfsdfYYYYyhfsdfYf Рассчитать схему эмиттерного повторителя для звукового сигнала. +Uпит=12 Вольт.

эмиттерный повторитель

1) Так как звук у нас представляет колебание как в одну, так и в другую сторону, следовательно, наш сигнал должен колебаться как в положительную, так и в отрицательную сторону. Поэтому, чтобы сигнал имел как можно больший размах, мы должны сделать так, чтобы он находился в середине активного режима. Так как мы сигнал будем снимать с эмиттера, следовательно, в статическом режиме (то есть когда НЕ подаем сигнал на вход нашего эмиттерного повторителя) у нас напряжение на эмиттере должно быть равно половине напряжения питания. Или буквами:

2) Чтобы зря не рассеивать на транзисторе тепло, оптимальный ток покоя берут в 1 мА. Это значит, что по цепи +12В——> коллектор——-> эмиттер——>Rэ ——>земля должен течь ток с силой в 1 мА. Здесь мы не учитываем крохотный ток базы. Как этого добиться? Вспоминаем закон Ома для участка цепи и высчитываем номинал резистора:

Rэ=6 В/0,001 А=6 000 Ом = 6 КилоОм.

Берем ближайший из ряда на 6,2 КилоОма

3) Какая же сила тока должна течь через базу-эмиттер, чтобы обеспечить ток покоя в 1 мА? Так как в нашем примере ток эмиттера Iэ почти равен току коллектора Iк (если, конечно, не учитывать крохотный базовый ток) то вспоминаем формулу зависимости тока базы от тока коллектора:

Эмиттерный повторитель

Я взял транзистор КТ817Б, замерял его коэффициент усиления по току , то есть β, и падение напряжения на переходе база-эмиттер с помощью транзистор-тестера:

Эмиттерный повторитель

Итого, β (hFE на транзистор-тестере) равно около 300, падение напряжения 0,55 Вольт.

Следовательно, Iб = Iк / β = 1/300 = 3,3 мкА

4)Высчитываем ток делителя напряжения, который образуют два резистора: Rб и Rэ. Его берут в основном в 10 раз больше, чем ток базы:

5)Считаем напряжение на базе. Оно равняется:

6)Теперь для простоты расчета чертим небольшую схемку:

Эмиттерный повторитель

Из закона Ома получаем следующие расчеты:

Rбэ = 6,55 В / 33 мкА = 200 КилоОм. Берем ближайший из ряда на 200 КилоОм.

Так как сумма падений напряжений на резисторах равняется Uпит, следовательно, на Rб будет напряжение 12-6,55 = 5,45 Вольта.

Rб = 5,45 В / 33 мкА = 165 КилоОм. Берем ближайший из ряда на 150 КилоОм.

7)Конденсаторы в схеме нам служат для того, чтобы убрать постоянную составляющую, то есть постоянный ток, который присутствует на базе и эмиттере. Нам ведь нужен только переменный сигнал без примеси постоянного тока, так ведь? Для выбора конденсаторов правило простое: постоянная времени RС-цепи должна быть больше периода передаваемого сигнала самой низкой частоты примерно в 100 раз.

Не будем сейчас говорить от дифференциальных и интегральных цепях (блин, голова заболела от одного их упоминания ), а просто разберемся, как высчитывается постоянная времени RC- цепи. Назовем ее t . Вычисляется она по формуле:

Входное сопротивление эмиттерного повторителя высчитывается по формуле:

Rвх = Rэ х β = 6000 х 300 = 1,8 МегаОм.

Для звукового сигнала самая низкая частота — это 20 Герц (предел слуха человека средних лет), находим период и значение конденсатора:

1,8 х 10 6 х С1 = 5

С1= 5 / 1,8 х 10 6 = 2,7 мкФ. То есть берем конденсатор от 2,7 мкФ. Думаю, 10 мкФ будет самое оно.

С2 — это вход какого-либо следующего каскада, следовательно, он рассчитывается аналогично. В нашем примере возьмем его на 100 мкФ, так как чем низкоомнее нагрузка, тем большая емкость должна быть на выходе каскада.

Следовательно, вся наша схема будет с такими параметрами:

эмиттерный повторитель

Собираем схему в реале и проверяем в деле:

Эмиттерный повторитель

Итак, входной сигнал у нас будет красным цветом, выходной — желтым. Подаем сигнал с генератора частоты амплитудой в 0,5 Вольт. Не цепляем пока никакую нагрузку и смотрим, что у нас получилось:

Эмиттерный повторитель

Как вы видите, у нас получилось два абсолютно одинаковых сигнала, которые даже по фазе повторяют друг друга. Короче говоря, что на входе, то и на выходе.

Но фишка немного в другом. Давайте я сейчас нагружу входной сигнал резистором в 500 Ом. Область, выделенную штрихпунктирной линией мы пока что НЕ рассматриваем.

Эмиттерный повторитель

Какое напряжение Uвх у нас сразу станет? Все зависит от выходного сопротивление генератора. Так как я подаю сигнал через делитель напряжения, сделанный на потенциометре, следовательно, у меня красный сигнал очень сильно просядет, что мы и видим на осциллограмме ниже. На желтый пока что не обращайте внимание.

Эмиттерный повторитель

Но что будет, если я нагружу этот сигнал тем же самым резистором в 500 Ом через эмиттерный повторитель? Ставим резистор на выход эмиттерного повторителя:

эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель

Входной сигнал даже не просел, даже тогда, когда мы его нагрузили через эмиттерный повторитель ;-).

А где же та самая обещанная просадка напряжения в 0,6-0,7 Вольт? Если бы мы подавали сигнал сразу на базу, без делителя напряжения на резисторах Rб и Rбэ , то мы увидели бы просадку.

Недостатки эмиттерного повторителя

Есть, конечно, большой минус эмиттерного повторителя. Заключается он в том, что сигнал на выходе тупо срезается при отрицательной полуволне при сильной низкоомной нагрузке. Поставив резистор в 100 Ом, у нас получается вот такой ералаш:

Эмиттерный повторитель

Но почему так произошло?

Не хочу приводить дотошные формулы и выводить их, просто скажу, что из-за слишком низкоомной нагрузки, у нас получается так, что на эмиттере напряжение стает больше, чем на базе, а следовательно, транзистор тупо «затыкается», так как в этом случае PN-переход оказывается включен в обратном направлении.

Эмиттерный повторитель

Как же с этим бороться?

Можно уменьшить Rэ , но тогда и ток покоя будет больше, что приведет опять же к расточительству электроэнергии и нагреву транзистора.

Другой вариант, взять так называемый транзистор Дарлингтона, который имеет очень большое входное сопротивление порядка 10 Мегаом и обладает большим коэффициентом усиления β . Все дело в том, что такой транзистор состоит из двух транзисторов, коэффициент усиления которого будет равен:

β1 — коэффициент усиления первого транзистора

β2 — коэффициент усиления второго транзистора

Вот так выглядит транзистор Дарлингтона:

Эмиттерный повторитель

Если Вам будет понятнее в видео, то вот для Вас:

Вопрос 1. Эмиттерный повторитель. Назначение, принципы построения и работы.

На рис. 1.1 показан эмиттерный повтори­тель. Он назван так потому, что выходной сигнал снимается с эмиттера, напряжение на котором равно напряжению на входе (на базе) минус падение напряжения на переходе база-эмиттер: Uэ = UБ — 0,6 В.

Выходной сигнал по форме повторяет входной, но уровень его напряжения на 0,6-0,7 В ниже. Для приведенной схемы входное напряжение Uвх должно составлять по крайней мере 0,6 В, иначе выходное напряжение будет равно потенциалу земли. Если к эмиттерному резистору подключить источник отрицательного напряжения, то входной сигнал может быть отрицательным. Обратите внимание, что в эмиттерном повторителе отсутствует резистор в коллекторной цепи.

На первый взгляд эта схема может показаться бесполезной, но дело в том, что ее входной импеданс значительно больше, чем выходной. Из этого следует, что источник входного сигнала будет отдавать меньшую мощность, если нагрузку подключить к нему не непосредственно, а через эмиттерный повторитель.Поэтому обладающий внутренним импедансом источник (имеется в виду его эквивалентная схема) может через повторитель работать на нагрузку, которая обладает сравнимым или даже более низким импедансом, без потери амплитуды сигнала (эта потеря неизбежна при прямом включении из-за эффекта делителя напряжения). Иными словами, эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по току, хотя и не дает усиления по напряжению. Он также обеспечивает усиление по мощности.

Рисунок 1.1 — Эмиттерный повторитель

Импеданс источника и нагрузки. Последнее замечание очень важно, поэтому задержим на нем свое внимание, прежде чем приступить к вычислениям связанным со свойствами эмиттерных повторителей. При анализе электронных схем всегда стремятся связать выходную величину с какой-либо входной, как на­пример на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 — Связь выходной величины с какой-либо входной

В качестве источника сигнала может выступать выход усилительного каскада (с эквивалентным последовательным импедансом ZВЫХ), к которому подключен еще один каскад или нагрузка (обладающая входным импедансом Zвх). В связи с этим обычно стремятся к тому, чтобы выполнялось условие ZВЫХ «ZВХ (практическое правило рекомендует использовать коэффициент 10, что на самом деле весьма удобно).

В некоторых случаях вполне можно пренебречь этим общим требованием для обеспечения стабильности источника по отношению к нагрузке. В частности, если нагрузка подключена всегда (например, входит в состав схемы) и если она представляет собой известную и постоянную величину ZВХ, то нет ничего опасного в том, что она «нагружает» источник. Тем не менее хуже не будет, если уровень сигнала не изменяется при подключении нагрузки. Кроме того, если ZВХ изменяется при изменении уровня сигнала, то стабильный источник (ZВЫХ «ZВХ) обеспечивает линейность, а делитель напряжения дает искажение линейной зависимости. Наконец, в двух случаях условие ZВЫХ «ZВХ соблюдать просто нельзя. Вто­рое исключение относится к случаю, когда передаваемым сигналом является не напряжение, а ток. В этом случае ситуа­ция меняется на противоположную, и нужно стремиться к выполнению условия ZВХ «ZВЫХ (для источника тока ZВЫХ = ).

Входной импеданс и импеданс эмиттерного повторителя. Итак, эмиттерный повторитель обладает способностью согласовывать импедансы источников сигналов и нагрузок. В этом и состоит его назначение. Предположим, что в приведенной схеме в качестве нагрузки выступает резистор R (на практике иногда так и бывает, в других случаях нагрузку подключают параллельно резистору R, но при парал­лельном соединении преобладает сопро­тивление R). Пусть напряжение на базе изменилось на величину UБ, соответствующее напряжение на эмиттере составит

Определим изменение тока эмиттера равное

(с учетом того, что ).

Входное сопротивление схемы равно следовательно,

= (h21э + 1)R.

Коэффициент h21э обычно имеет значение около 100, поэтому подключение нагрузки с небольшим импедансом при­водит к тому, что импеданс со стороны базы становится очень большим, с такой нагрузкой схеме легко работать. В выполненном только что преобразовании мы использовали для обозначения некоторых величин строчные буквы, например h21э, тем самым мы указали, что имеем дело с приращениями (малыми сигналами). Чаще всего нас интересует изменение напряжения (или тока) в схеме, а не постоянные значения (или значения по постоянному току) этих величин. Очень часто эти изменения малых сигналов и представляют собой реальный сигнал, например в усилителе звуковых частот, который имеет устойчивое «сме­щение» по постоянному току. Различие между коэффициен­том усиления по постоянному току (h21э) и коэффициентом усиления по току для малого сигнала h2IЭ не всегда очевидно, и для того, и для другого случая исполь­зуют понятие коэффициента усиления . В полученном соотношении фигуриру­ют активные сопротивления, однако его можно обобщить и распространить на комплексные импедансы, если переменные , и др. заменить их комплекс­ными представлениями. В результате получим правило преобразования импедансов для эмиттерного повторителя:

.

Проделав аналогичные преобразова­ния, найдем выходной импеданс эмиттер­ного повторителя ZВЫХ (импеданс со сто­роны эмиттера) при использовании ис­точника сигнала с внутренним импедан­сом ZИСТ:

.

Строго говоря, в выходной импеданс схе­мы надо включить и сопротивление параллельного резистора R, но Zвых (импеданс со стороны эмиттера) играет основную роль.

Рисунок 1.3 – Эмиттерный повторитель с нагрузкой

Рисунок 1.4 – Эпюры входных и выходных напряжений ЭП

Благодаря таким полезным свойствам эмиттерные повторители находят широ­кое практическое применение, например при создании внутри схем (или на их выходе) источников сигналов с низким импедансом, при получении стабильных эталонных напряжений на основе эталон­ных источников с высоким импедансом (сформированных, скажем, с помощью делителей напряжения) и для изоляции источников сигналов от влияния после­дующих каскадов

Некоторые замечания по поводу эмиттерных повторителей.

Транзистор n-р-n-типа в эмиттерном повторителе может только отдавать ток. Например, для схемы, по­казанной на рис. 1.3, выходное напряже­ние в положительной полуплоскости изменяется в пределах напряжения насыще­ния транзистора Uкк (что составляет + 9,9 В), в отрицательной полуплоскости оно ограничено значением — 5 В Это свя­зано с тем, что при увеличении отрица­тельного напряжения на входе транзистор в определенный момент просто выклю­чается. напряжение на входе составляет при этом —4,4 В, а не выходе —5 В. Дальнейшее увеличение отрицательного напряжения на входе приводит лишь к обратному смещению перехода база- эмиттер. но на выходе это никак не про­является. Выходной сигнал для входного синусоидального напряжения с амплиту­дой 10 В показан на рис. 1.4

Можно также рассматривать поведение эмиттерного повторителя, исходя из того, что он обладает небольшим выходным импедансом для малого сигнала (динами­ческий импеданс). Его выходной импеданс для большого сигнала может быть зна­чительно больше (равен Rэ). Изменение импеданса от первого значения ко вто­рому происходит в тот момент, когда транзистор выходит из активного режима (в нашем примере при напряжении на выходе —5 В). Иначе говоря, небольшой выходной импеданс для малого сигнала не означает еще что схема может созда­вать большой сигнал на низкоомной на­грузке. Если схема имеет небольшой вы­ходной импеданс для малого сигнала то из этого не следует, что она обладает способностью передавать в нагрузку большой ток.

Для того чтобы преодолеть ограниче­ние, присущее схеме эмиттерного повто­рителя, можно, например, в эмиттерной цепи использовать резистор с меньшим сопротивлением (тогда на резисторе и транзисторе будет рассеиваться большая мощность).

Смещение в эмиттерном повторителе

Если на эмиттерный повторитель должен поступать сигнал с предшествующего каскада схемы, то лучше всего подклю­чить его непосредственно к выходу пре­дыдущего каскада, как показано на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 – Подключение эмиттерного повторителя к каскаду

Так как сигнал на коллекторе транзистора Т. изменяется в пределах диапазона, ограниченного значениями напряжения источников питания, то по­тенциал базы Т2 всегда заключен между напряжением Uкк и потенциалом земли, а следовательно, находится в активной области (не насыщен и не в отсечке). При этом переход база-эмиттер открыт, а потенциал коллектора, по крайней мере на несколько десятых долей вольта боль­ше, чем потенциал эмиттера В некоторых случаях вход эмиттерного повторителя и напряжение питания неудачно соотно­сятся друг с другом, и тогда может возникнуть необходимость в емкостной связи (или связи по переменному току) с внешним источником сигнала (напри­мер, это относится к сигнальному входу высококачественного усилителя низкой звуковой частоты). В этом случае среднее напряжение сигнала равно нулю и не­посредственная связь с эмиттерным повторителем приведет к тому, что сигнал на выходе будет изменяться относительно входа, как показано на рис 1.6.

Рисунок 1.6 — Эпюры входных и выходных напряжений ЭП

В эмиттерном повторителе (а фактичес­ки в любом транзисторном усилителе) необходимо создать смешение для того, чтобы коллекторный ток протекал в тече­ние полного периода сигнала. Проще всего воспользоваться для этого делителем напряжения (рис. 1.7).

Рисунок 1.7 – Использование делителя напряжения в эмиттерном повторителе

Резисторы Rг и R2 выбраны так, что в отсутствие входного сигнала потенциал базы равен половине разности между напряжением источника Нкк и потенциалом земли т. е. сопротив­ления R1 и R2 равны. Процесс выбора рабочих напряжений в схеме в отсутствие поданных на ее вход сигналов называется установкой рабочей точки или точки по­коя. Для этой схемы, как и в большинстве случаев, точку покоя устанавливают так. чтобы на выходе формировался макси­мальный симметричный сигнал (без огра­ничений или срезов). Какими должны быть при этом сопротивления резисторов R1 и R2? Применяя общий подход, допустим, что импеданс ис­точника смещения по постоянному току (импеданс со стороны выхода делителя) мал по сравнению с импедансом нагрузки (импеданс по постоянному току со сторо­ны базы повторителя). Тогда

Из этого соотношения следует, что ток протекающий через делитель напряжения, должен быть больше, чем ток, протекаю­щий по цепи базы.

Повторитель напряжения

Эмиттерный повторитель имеет наибольшее входное сопротивление и наименьшее выходное и используется для усиления сигнала по току, коэффициент усиления по напряжению близок к единице. Однако это справедливо при достаточно низком сопротивлении источника сигнала и на низкой частоте. При бесконечно большом сопротивлении источника сигнала перестаёт действовать 100% последовательная ООС по напряжению и выходное сопротивление стремиться к Rвых каскада с общим эмиттером, резко возрастает коэффициент гармоник, который минимален при Rr=0.
Rвх=Rб+(1+h21э)Rн
Rвых=Rэ+(Rr+Rб)/(1+h21э)
где Rб — сопротивление базы (1. 20 Ом и более);
h21э — коэффициент передачи тока;
Rэ=Fт/Iк(ма);
Fт=25мВ — температурный потенциал;
Rr — выходное сопротивление источника сигнала.

Входное сопротивление резко уменьшается в случае коротких импульсов и на высоких частотах. На высоких частотах входная ёмкость повторителя зависит, главным образом, от Сн и грубо может быть оценена как Сн/h21э. Выходное сопротивление повторителя на высоких частотах может иметь индуктивный характер, поэтому при определении Сн эмиттерный повторители могут давать колебательные переходные процессы и даже переходить в режим автогенерации. Однако наиболее опасным следствием ёмкостной нагрузки является склонность однотактных повторителей к нелинейным искажениям сигнала высокой частоты. Наиболее понятнообъяснение этого явления на примере передачи фронта и спада импульсного сигнала:

При передаче фронта к току транзистора помимо тока Iэ=Uвых/Rэ добавляется ток заряда Сн.
При прохождении спада сигнала ток перезаряда не может превысить ток, протекаюший через Rэ, а не через транзистор. Если Uвх будет снижаться быстрее перезаряда Сн, то напряжение на базе окажется ниже, чем на эмиттере, и транзистор закроется.
Максимальная частота, передаваемая повторителем без искажений Fmax=Iэ/2nUmCn , где Um — амплитуда сигнала.
Как видно из формулы, расширить полосу пропускания эмиттерного повторителя можно увеличением тока эмиттера. Характерные искажения сигнала высокой частоты в эмиттерном повторителе носят пилообразный характер:

2. Повторитель на составном транзисторе Шиклаи.

Rвх>1МОм, коэффициент обратной связи около 50 дБ. Характеристика линейна от 10Гц до 100 кГц.

3.Составной транзистор со следящей связью в цепи базы.

Из-за огромного входного сопротивления повторителей на составных транзисторах особенно остро встаёт о цепи смещения базы. Делать сопротивления порядка нескольких мегаом нельзя из-за температурной нестабильности и невозможности обеспечения необходимого тока базы. Поэтому во входном каскаде, как правило, используют полевой транзистор или следящую связь в цепи базы:

Для того что бы искусственно увеличить сопротивление Rк и исключить (нейтрализовать) влияние ёмкости Ск , т.е. исключить её перезаряд, необходимо что бы напряжение Uкб1 было постоянно, т.е. нужно изменять потенциал Uк1 пропорционально потенциалу Uб1, ток через Rк и Ск станет равным нулю, а это равноценно увеличению их комплексного сопротивления. Для реализации этой идеи в коллектор (сток) первого транзистора полностью подаётся переменная составляющая выходного напряжения с помощью конденсатора достаточно большой ёмкости:

или с помощью стабилитрона,схемы сдвига уровня:

или с помощью истокового повторителя:

Аналогичная идея реализована в широкополосном повторителе:

4.Эмиттерный повторитель с повышенным быстродействием.

Реализован за счёт быстродействующей линейной положительной обратной связи с помощью транзисторов VT1-VT3.

5.Повторитель с входным сопротивлением, стремящимся к бесконечности.

Благодаря отражателю тока на транзисторах VT1, VT3, токи коллекторов, а соответственно и токи баз транзисторов VT2 и VT4 равны. А так как токи баз противоположны, то и происходит их компенсация, что эквивалентно Rвх, равному безконечности.

6. Повторитель с увеличинным входным сопротивлением.

Rвх практически не зависит от h21э.

7.Высоколинейный эмиттерный повторитель с высокой нагрузочной способностью.

Амплитудное входное напряжение такого повторителя достигает напряжения питания. Сопротивление нагрузки: Rн=>R3/2

Для того,что бы повторитель идеально повторял входное напряжение на нагрузке, необходимо что бы напряжение Uэб было постоянно во всём диапазоне изменения входного напряжения.
Это условие можно выполнить, если застабилизировать ток эмиттера (коллектора). Для этого надо в предыдущей схеме токозадающий резистор R3 заменить активным источником тока с токозадающим резистором, равным сопротивлению нагрузки:

8.Простейший двухтактный эмиттерный повторитель.

Резистор R уменьшает искажения типа «ступенька» в момент перехода через ноль (т.е. во время отсечки транзисторов). Применение такого повторителя для усиления слабых сигналов (до 0.4. 0.5 В) не целесообразно.

Введение смещения с помощью диодов или другого генератора напряжения позволяет избавитьтся от ступеньки. Ток генераторов тока должен быть больше максимального тока базы при полной раскачке выходных транзисторов во избежание запирания диодов.

9.Эмиттерный повторитель с увеличенным входным сопротивлением с помощью следящей обратной связи.

10. Выходной каскад на квазикомплементарной паре.

Верхнее плечо — на составном транзисторе Дарлингтона, нижнее — на транзисторе Шиклаи. Введение дополнительного транзистора VT2, аналогично VT4, VT5, симметрируютвходное сопротивление плеч. При этом искажения уменьшаются в 2..3 раза.

11.Двухтактные каскады.

По схеме Шиклаи (недостаток — возникновение больших сквозных токов при перегрузках, особенно на высоких частотах)

По схеме Дарлингтона

Повторитель по схеме Шиклаи и Дарлингтона

12.Схемы, позволяющие достаточно простым способом исключить полную отсечку предвыходных транзисторов и тем самым уменьшить коммутационные искажения.

13.Повторитель с высокой термостабильностью.

Недостаток — плохая нагрузочная способность при работе на низкоомную нагрузку, а отсюда и большие вносимые искаженияв виде нечётных гармоник.

С повышенной нагрузочной способностью

14.Повторитель с повышенной нагрузочной способностью.

Повышенная нагрузочная способность достигнута за счёт введения активных источников тока в эмиттеры входных транзисторов.

15.Схема с повышенным быстродействием.

16.Мостовая схема повторителя.

Принцип работы биполярного транзистора

Транзистор как человек

А сейчас мы попробуем разобраться как работает транзистор. Я не буду вдаваться в подробности внутреннего устройства транзисторов так как эта информация только запутывает. Лучше взгляните на этот рисунок.

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h21Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги П. Хоровица У.Хилла «Искусство схемотехники»).

  1. Коллектор имеет более положительный потенциал , чем эмиттер
  2. Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
  3. Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
  4. В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

-коэффициент усиления по току.

Его также обозначают как

Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

  1. Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
  2. Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
  3. Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
  4. Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Схема транзисторного ключа

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи. Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

Главное чтобы эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

Чтож, теперь давайте попробуем рассчитать значение базового резистора.

На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате мы вполне можем найти сопротивление резистора

Осталось выбрать из ряда резисторов конкретное значение и дело в шляпе.

Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти

Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае мы взяли резистор 4,3кОм).

Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

эмиттерный повторитель

Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

«В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством. Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности. Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то мощность увеличивается только за счет тока! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора. Получается ток нагрузки равен току коллектора. И в результате получилась вот такая формула.

Теперь я думаю понятно в чем суть схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в любом ближайшем магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине. Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, отслужившей свое техники и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.

Желаю вам удачи, успехов и солнечного настроения!

С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий