วงจรแอมพลิฟายเออร์สะสมทั่วไปและการใช้งาน

เครื่องขยายเสียงเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับขยายสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า อินพุตสำหรับทรานซิสเตอร์จะเป็นแรงดันหรือกระแสและเอาต์พุตจะเป็นรูปแบบขยายของสัญญาณอินพุตนั้น โดยทั่วไปแล้ววงจรแอมพลิฟายเออร์ได้รับการออกแบบให้มีทรานซิสเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปเรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ (BJT, FET) เป็นส่วนประกอบหลักในระบบเครื่องขยายเสียง ในบทความนี้เราจะพูดถึงวงจรแอมพลิฟายเออร์ทั่วไป

แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์มักใช้กันมากที่สุดในชีวิตประจำวันของเราเช่นแอมพลิฟายเออร์เสียงความถี่วิทยุจูนเนอร์เสียง การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ฯลฯ

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ของ Collector / Emitter Follower ทั่วไป

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วในบทความก่อนหน้านี้มี การกำหนดค่าทรานซิสเตอร์สามแบบ ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการขยายสัญญาณเช่นฐานทั่วไป (CB) ตัวรวบรวมทั่วไป (CC) และ ตัวปล่อยทั่วไป (CE)

แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ดีโดยพื้นฐานแล้วจะมีพารามิเตอร์ดังต่อไปนี้อัตราขยายสูงอิมพีแดนซ์อินพุตสูงแบนด์วิดท์สูงอัตราการเคลื่อนที่สูงลิเนียริตี้สูงประสิทธิภาพสูงเสถียรภาพสูงเป็นต้น

ในคอนฟิกูเรชันทรานซิสเตอร์ Common Collector เราใช้เทอร์มินัลตัวรวบรวมเหมือนกันสำหรับทั้งสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต การกำหนดค่านี้เรียกอีกอย่างว่าการกำหนดค่าผู้ติดตามตัวปล่อยเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยเป็นไปตามแรงดันไฟฟ้าฐาน การกำหนดค่าผู้ติดตามตัวปล่อยส่วนใหญ่ใช้เป็นบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้า การกำหนดค่าเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นจับคู่อิมพีแดนซ์เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตสูง

แอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีการกำหนดค่าวงจรดังต่อไปนี้

• สัญญาณอินพุตจะเข้าสู่ทรานซิสเตอร์ที่ขั้วฐาน
• สัญญาณอินพุตออกจากทรานซิสเตอร์ที่ขั้วอิมิตเตอร์
• ตัวเก็บรวบรวมเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าคงที่นั่นคือกราวด์บางครั้งมีตัวต้านทานแทรกแซง

วงจรแอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปอย่างง่ายแสดงไว้ในรูปด้านล่าง ตัวต้านทานตัวเก็บรวบรวม Rc ไม่จำเป็นในหลาย ๆ แอปพลิเคชัน เพื่อที่จะ ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นเครื่องขยายเสียง ควรอยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ของการกำหนดค่า

Common Collector Amplifier หรือ Emitter Follower Circuit

เพื่อที่เราจะตั้งค่าจุดนิ่งต้องตั้งค่าด้วยวงจรภายนอกของทรานซิสเตอร์ค่าของตัวต้านทาน Rc และ Rb และแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า DC, Vcc และ Vbb ได้เลือกตามนั้น

เมื่อคำนวณเงื่อนไขการหยุดนิ่งของวงจรและได้รับการพิจารณาแล้วว่า BJT อยู่ในพื้นที่การทำงานไปข้างหน้าพารามิเตอร์ h จะถูกคำนวณด้านล่างเพื่อสร้างแบบจำลองสัญญาณขนาดเล็กของทรานซิสเตอร์

ลักษณะของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์สะสมทั่วไป

ตัวต้านทานโหลดในแอมพลิฟายเออร์ตัวรวบรวมทั่วไปที่วางอยู่ในอนุกรมกับวงจรอีซีแอลจะรับทั้งกระแสฐานและกระแสของตัวเก็บรวบรวม

เนื่องจากตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์คือผลรวมของกระแสฐานและตัวเก็บรวบรวมเนื่องจากกระแสฐานและตัวเก็บรวบรวมจะรวมกันเป็นกระแสของตัวปล่อยจึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะสันนิษฐานว่าแอมพลิฟายเออร์นี้จะได้รับกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก

แอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีอัตราขยายกระแสค่อนข้างมากซึ่งใหญ่กว่าการกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์อื่น ๆ ลักษณะของเครื่องขยายเสียง cc ดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง

ขณะนี้สามารถคำนวณประสิทธิภาพของวงจรสัญญาณขนาดเล็กได้แล้ว ประสิทธิภาพของวงจรรวมคือผลรวมของประสิทธิภาพการหยุดนิ่งและสัญญาณขนาดเล็ก วงจรโมเดล AC แสดงไว้ด้านล่าง

การสร้างแบบจำลอง AC ของเครื่องขยายเสียงสะสมทั่วไป

กำไรปัจจุบัน

กำไรปัจจุบันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกระแสโหลดต่อกระแสอินพุต

ไอ = il / ib = -ie / ib

จากวงจรพารามิเตอร์ h สามารถระบุได้ว่าตัวปล่อยและกระแสฐานมีความสัมพันธ์กันผ่านแหล่งกระแสที่ขึ้นกับค่าคงที่ hfe + 1 กำไรปัจจุบันขึ้นอยู่กับลักษณะ BJT เท่านั้นและไม่ขึ้นกับค่าองค์ประกอบของวงจรอื่น ๆ ค่าของมันถูกกำหนดโดย

ไอ = hfe + 1

ความต้านทานอินพุต

ความต้านทานอินพุตถูกกำหนดโดย

ผลลัพธ์นี้เหมือนกับของแอมพลิฟายเออร์ตัวปล่อยทั่วไปที่มีตัวต้านทานตัวปล่อย ความต้านทานอินพุตไปยังแอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีขนาดใหญ่สำหรับค่าทั่วไปของความต้านทานโหลด Re

การเพิ่มแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับคืออัตราส่วนของแรงดันขาออกต่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้า หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าถูกนำไปเป็นแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไปยังทรานซิสเตอร์อีกครั้ง Vb

Av = Vo / Vb

Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)

แทนที่แต่ละคำด้วยนิพจน์ที่เท่ากัน

Av = (Re) (ไอ) (1 / Ri)

สมการข้างต้นค่อนข้างน้อยกว่าเอกภาพ สมการประมาณของแรงดันไฟฟ้าได้รับจาก

แรงดันไฟฟ้าโดยรวมสามารถกำหนดเป็น

Avs = Vo / Vs

อัตราส่วนนี้สามารถหาได้โดยตรงจากแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ Av และการแบ่งแรงดันไฟฟ้าระหว่างความต้านทานต้นทาง Rs และความต้านทานอินพุตของเครื่องขยายเสียง Ri

หลังจากการแทนที่สมการที่เหมาะสมจะได้รับแรงดันไฟฟ้าโดยรวม

Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)

ความต้านทานขาออก

ความต้านทานเอาต์พุตถูกกำหนดให้เป็นความต้านทาน Thevenin ที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงที่มองย้อนกลับไปในเครื่องขยายเสียง วงจรดังแสดงด้านล่างวงจรเทียบเท่า AC เพื่อคำนวณความต้านทานเอาต์พุต

Common Collector Amplifier ความต้านทานเอาต์พุตวงจรเทียบเท่า AC

หากใช้แรงดันไฟฟ้า v กับขั้วเอาท์พุทจะพบว่ากระแสฐานเป็น

ib = -v / (Rb + hie)

กระแสทั้งหมดที่ไหลเข้าสู่ BJT ได้รับจาก

ฉัน = -ib-hfe.ib

ความต้านทานขาออกคำนวณเป็น

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

ความต้านทานเอาต์พุตสำหรับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์คอลเลกเตอร์ทั่วไปมักมีขนาดเล็ก

การใช้งาน

• เครื่องขยายเสียงนี้ใช้เป็นวงจรจับคู่อิมพีแดนซ์
• ใช้เป็นวงจรสวิตชิ่ง
• การได้รับกระแสไฟฟ้าสูงรวมกับการได้รับแรงดันไฟฟ้าใกล้เอกภาพทำให้วงจรนี้เป็นบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าที่ดี
• นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการแยกวงจร

บทความนี้กล่าวถึงการทำงานของวงจรแอมพลิฟายเออร์ตัวปล่อยทั่วไปและการใช้งาน เมื่ออ่านข้อมูลข้างต้นคุณมีความคิดเกี่ยวกับแนวคิดนี้

นอกจากนี้คำถามใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือหากคุณต้องการนำไปใช้ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์สำหรับนักศึกษาวิศวกรรม โปรดอย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นในส่วนด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ แรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงสะสมทั่วไปคืออะไร?