Биполарни транзисторски ојачавајући кругови

SIROVA HRANA IH JE IZLEČILA OD NEIZLEČIVIH MENTALNIH BOLESTI! (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Биполарни транзисторски ојачавајући кругови

Дискретни полупроводнички уређаји и склопови


Питање 1

Немој само седети тамо! Изградите нешто!

Учење математички анализирајућих кола захтева много студија и праксе. Уобичајено, ученици практикују тако што раде кроз многе проблеме узорка и провјеравају своје одговоре против оних које предвиђа уџбеник или инструктор. Иако је ово добро, постоји много бољи начин.

Више ћете научити стварајући градњу и анализу стварних кола, дозвољавајући вашој опреми за тестирање да пружи "одговоре" уместо књиге или друге особе. За вежбе вежбања кола, следите ове кораке:

  1. Пажљиво мерите и забележите све компоненте пре изградње кола, бирате вредности отпорника довољно високе да оштетите било коју активну компоненту мало вероватну.
  2. Прикријемо шематски дијаграм за коло које треба анализирати.
  3. Пажљиво изградите овај круг на плочи или другом пригодном медију.
  4. Проверите тачност конструкције кола, пратите сваку жицу на сваку везну тачку и проверите ове елементе један по један на дијаграму.
  5. Математички анализирај круг, решавање за све напонске и тренутне вредности.
  6. Пажљиво измерите све напоне и струје како бисте потврдили тачност ваше анализе.
  7. Ако постоје било какве значајне грешке (веће од неколико процената), пажљиво провјерите конструкцију кола на дијаграму, а затим пажљиво поновно израчунајте вриједности и поновно измјерите.

Када ученици прво сазнају о полупроводничким уређајима и највероватније ће их оштетити неправилним везама у својим колима, препоручујем да експериментишу са великим компонентама високог ватирања (1Н4001 исправљајуће диоде, ТО-220 или ТО-3 транзисторе за случај снаге, итд.) и коришћењем извора напајања из сувих ћелија, а не помоћног напајања. Ово смањује вјероватноћу оштећења компоненте.

Као и обично, избјегавајте врло високе и врло ниске отпорне вриједности, како бисте избјегли грешке у мерењу узроковане "учитавањем" метра (на високом крају) и избјегавање сагоревања транзистора (на доњем крају). Препоручујем отпорнике између 1 кΩ и 100 кΩ.

Један од начина на који можете уштедјети време и смањити могућност грешке је започињање врло једноставног круга и постепено додавање компоненти како би се повећала његова сложеност након сваке анализе, умјесто изградње потпуно новог кола за сваки проблем у пракси. Друга техника за уштеду времена је поновна употреба истих компоненти у различитим конфигурацијама кола. На овај начин нећете морати да измерите вредност било које компоненте компоненте више од једном.

Открити одговор Сакриј одговор

Нека сами електрони дају одговоре на своје "проблеме у пракси"!

Напомене:

Било је моје искуство да студенти захтевају много вежбања са анализом кола како би постали способни. У том циљу, инструктори обично пружају својим ученицима мноштво проблема у пракси и пружају одговоре студентима да провере свој рад против. Иако овакав приступ чини ученицима умешан у теорију кола, не успије их потпуно образовати.

Студенти не требају само математичку праксу. Они такође требају стварне, практичне кругове за изградњу праксе и употребу опреме за тестирање. Дакле, предлажем следећи алтернативни приступ: ученици треба да граде сопствене "праксе" са стварним компонентама и покушају математички предвидјети различите напонске и тренутне вриједности. На овај начин, математичка теорија "оживи", а студенти стичу практичну стручност коју не би добили само решавањем једначина.

Други разлог за пратњу овог начина праксе јесте да науче ученичке научне методе : процес тестирања хипотезе (у овом случају, математичких предвиђања) вршењем правог експеримента. Студенти ће такође развити стварне вештине решавања проблема јер повремено врше грешке у конструкцији кола.

Проведите неколико тренутака са вашом класом да бисте прегледали неке од "правила" за изградњу кругова пре него што почну. Разговарајте о овим питањима са вашим ученицима на исти начин у Сократу како бисте нормално разговарали о питањима радног листа, а не само да им кажете шта требају и не би требало да раде. Никада не престајем да се чудим колико су лоши ученици схватили упуте када су представљени у типичном предавању (инструктор монологу) формату!

Напомена инструкторима који се могу жалити на "изгубљено" време потребно да ученици граде стварна кола уместо само математички анализирање теоријских кругова:

Која је сврха ученика који изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

Испуните таблицу излазних напона за неколико датих вредности улазног напона у овом колектору појачавача. Претпоставимо да је транзистор стандардна силицијумска НПН јединица, са номиналним базним емитером напонски напон од 0, 7 волта:

В инВ оут
0.0 В
0.5 В
1.0 В
1.5 В
5.0 В
7.8 В

На основу вредности које израчунате, објасните зашто конфигурација кола са заједничким колектора се често назива емитером .

Открити одговор Сакриј одговор

В инВ оут
0.0 В0.0 В
0.5 В0.0 В
1.0 В0.3 В
1.5 В0.8 В
5.0 В4.3 В
7.8 В7.1 В

Напон на терминалу транзисторског емитера приближно "прати" напон који се примјењује на базни терминал, дакле име.

Напомене:

У почетку, транзисторско коло "емитером" може изгледати бесмислено, пошто излазни напон практично једнака улазном напону (посебно за улазне напоне знатно преко 0.7 волти ДЦ). "Оно што је могуће добро је коло као што је" ворксхеет панел панел-дефаулт "итемсцопе>

Питање 3

Опишите шта ће излазни напон овог транзисторског кола учинити (мјерено с обзиром на тло), ако се брисач потенциометра започне у положају пуне-доље (уобичајен с тлом) и полако се помера у правцу нагоре (ближе + В) :

Открити одговор Сакриј одговор

В излаз ће се повећати, од 0 волта до приближно 9, 3 волти (претпоставља се транзистор силицијума са номиналним падом напона базног емитера од 0, 7 волта), јер се брисач потенциометра помера ближе на + В.

Следеће питање: на основу овога резултата, да ли бисте били склони да ово појачало назовете обрнутим или неинверним кругом "белешке скривене"> Напомене:

Иако је ово коло веома једноставно, важно је и савладати. Обавезно разговарајте о свом раду са својим ученицима, тако да они разумеју.

Питање 4

Опишите шта ће излазни напон овог транзисторског кола учинити (мјерен у односу на тло), ако улазни напон рампи од 0 волта до -10 волта (мјерен према тлу):

Открити одговор Сакриј одговор

Трик питање! В излаз ће остати на 0 волти све време.

Напомене:

Ово можда није резултат који многи студенти очекују! Важно је, међутим, да схвате значај поларитета у транзисторским колима. Овај примјер би то требао учинити изузетно јасним.

Питање 5

Ако бисмо применили синусоидални АЦ сигнал на улаз овог кола транзисторског појачала, излаз дефинитивно не би био синусоидан:

Треба бити очигледно да се само дијелови инпута репродукују на излазу овог кола. Остатак таласног облика изгледа "недостаје", замењује се равном линијом. Објасните зашто ово транзисторско коло није у стању да појачава цијели таласни облик.

Открити одговор Сакриј одговор

Транзистори су у суштини ДЦ уређаји, а не АЦ уређаји. Размотрите базни емитер ПН спој на који се улазни сигнал шаље: може се водити само у једном правцу (позитивна база и негативан емитер).

Напомене:

Понекад је корисно да ученици поново скину коло користећи транзисторски модел који приказује спој базних емитера као диода. Ако мислите да би овај модел помогао некима од ваших студената да разумеју појам овде, други ученик нацртати модел транзистора на табли и користити тај цртеж као помоћ за дискусију. Као и било који ПН спој, базни емитатор споја БЈТ-а само "жели" да води струју у једном правцу.

Питање 6

Операција класе-А се може добити из овог једноставног транзисторског кола ако је улазни напон (В ин ) "пристран" са серијским спојеним ДЦ напоном:

Прво, дефинишите шта је операција појачавача "класа А". Затим, објасните зашто је потребно да се овај транзистор постигне.

Открити одговор Сакриј одговор

Операција појачавача "класа А" је када транзистор остаје у свом "активном" моду (проводљивој струји) током целог таласног облика. Биасинг се може сматрати неким "триком" који се користи да би транзистор (ДЦ уређај) "размишљао" ојачава ДЦ када је улазни сигнал стварно АЦ.

Напомене:

"Трик" може бити, али врло корисно и врло често "трик" јесте! Разговарајте о овом концепту са својим ученицима у дужини, будите сигурни да имају довољно времена и могућности да постављају питања сами.

Једно питање које може да се појави је: "Колико напона напона ДЦ је неопходна" табела радне површине панела "

Питање 7

Објасните како функционишу следеће мреже пристраности:

Свака има исту основну сврху, али ради на другачији начин да то постигне. Опишите сврху било којих мрежних мрежа у појачавачу сигнала наизменичне струје и коментирајте различите начине остваривања ове сврхе коју користе свака од три круга.

Напомена: замислите да ли је извор извора напајања у сваком кругу био искључен (замењен кратким). Објасните како свака предајна мрежа одржава транзистор у делимично "он" стању све време чак и без улазног сигнала АЦ.

Открити одговор Сакриј одговор

Сврха сваке мреже која се мења у АЦ појачавачу је да обезбеди довољно штедљиву струју кроз базу да задржи транзистор између крајњих граница и засићења током циклуса таласног облика улазног сигнала.

Напомене:

Сва три техника мијењања се обично користе у склоповима транзисторских појачавача, тако да се сваком ученицом треба добро разумјети. У сваком случају, отпорници обезбеђују "струју" струје кроз базу транзистора да би се у сваком тренутку држала делимично "укључена".

Једна вежба коју можете да учите својим ученицима је да дође до плоче испред собе и нацрта пример овог кола, онда се сви могу позвати на нацртани снимак када дискутују о карактеристикама кола.

Питање 8

Опишите шта ће излазни напон овог транзисторског кола учинити (мјерено с обзиром на тло), ако се брисач потенциометра започне у положају пуне-доље (уобичајен с тлом) и полако се помера у правцу нагоре (ближе + В) :

Открити одговор Сакриј одговор

В излаз ће се смањити, од +10 волти до скоро нула волтова, јер се брисач потенциометра помера ближе + В.

Следеће питање: на основу овога резултата, да ли бисте били склони да ово појачало назовете обрнутим или неинверним кругом "белешке скривене"> Напомене:

Иако је ово коло веома једноставно, важно је и савладати. Обавезно разговарајте о свом раду са својим ученицима, тако да они разумеју.

Питање 9

Ако бисмо применили синусоидални АЦ сигнал на улаз овог кола транзисторског појачала, излаз дефинитивно не би био синусоидан:

Требало би бити очигледно да се у овом кругу појачавају само дијелови инпута. Остатак таласног изгледа изгледа "недостаје" у излазу, замењујући се равном линијом. Објасните зашто ово транзисторско коло није у стању да појачава цијели таласни облик.

Открити одговор Сакриј одговор

Транзистори су у суштини ДЦ уређаји, а не АЦ уређаји. Размотрите базни емитер ПН спој на који се улазни сигнал шаље: може се водити само у једном правцу (позитивна база и негативан емитер).

Напомене:

Понекад је корисно да ученици поново скину коло користећи транзисторски модел који приказује спој базних емитера као диода. Ако мислите да би овај модел помогао некима од ваших студената да разумеју појам овде, други ученик нацртати модел транзистора на табли и користити тај цртеж као помоћ за дискусију. Као и било који ПН спој, базни емитатор споја БЈТ-а само "жели" да води струју у једном правцу.

Питање 10

Операција класе-А се може добити из овог једноставног транзисторског кола ако је улазни напон (В ин ) "пристран" са серијским спојеним ДЦ напоном:

Прво, дефинишите шта је операција појачавача "класа А". Затим, објасните зашто је потребно да се овај транзистор постигне.

Открити одговор Сакриј одговор

Операција појачавача "класа А" је када транзистор остаје у свом "активном" моду (проводљивој струји) током целог таласног облика. Биасинг се може сматрати неким "триком" који се користи да би транзистор (ДЦ уређај) "размишљао" ојачава ДЦ када је улазни сигнал стварно АЦ.

Напомене:

"Трик" може бити, али врло корисно и врло често "трик" јесте! Разговарајте о овом концепту са својим ученицима у дужини, будите сигурни да имају довољно времена и могућности да постављају питања сами.

Једно питање које може да се појави је: "Колико напона напона ДЦ је неопходна" табела радне површине панела "

Питање 11

Објасните како функционишу следеће мреже пристраности:

Свака има исту основну сврху, али ради на другачији начин да то постигне. Опишите сврху било којих мрежних мрежа у појачавачу сигнала наизменичне струје и коментирајте различите начине остваривања ове сврхе коју користе свака од три круга.

Открити одговор Сакриј одговор

Сврха сваке мреже која се мења у АЦ појачавачу је да обезбеди довољно штедљиву струју кроз базу да задржи транзистор између крајњих граница и засићења током циклуса таласног облика улазног сигнала.

Напомене:

Сва три техника мијењања се обично користе у склоповима транзисторских појачавача, тако да се сваком ученицом треба добро разумјети. У сваком случају, отпорници обезбеђују "струју" струје кроз базу транзистора да би се у сваком тренутку држала делимично "укључена".

Питање 12

Веома честа метода за пружање напона пристраности за транзисторска појачала кругова је са разводником напона:

Међутим, ако бисмо директно повезали извор напона АЦ сигнала са спојем између два отпорника одводника напона, круг ће највероватније функционисати као да уопште није постојала мрежа разводника напона:

Уместо тога дизајнери кола обично постављају кондензатор склопа између извора сигнала и споја разводника напона, овако:

Објасните зашто је потребан спојни кондензатор како би делиличари напона могли радити у складу са извора напајања наизменичном струјом. Такође, идентификујте који су фактори битни за одлучивање о величини овог кондензатора спојнице.

Открити одговор Сакриј одговор

Врло добар начин за разумевање ефекта АЦ извора на разделитељу напона са и без кондензатора је кориштење теореме суперпосиције како би се утврдило шта ће сваки извор (АЦ сигнал и ДЦ напајање) урадити одвојено.

Ако овај концепт још увек није јасан, узмите у обзир овај круг:

Што се тиче величине кондензатора, требало би да буде довољно велика да је његова релативност занемарљива. Допустићу вам да утврдите који фактори дефинишу занемарљивост у овом контексту!

Следеће питање: који извор напона (АЦ или ДЦ "бележи скривене"> Напомене:

Многи учесници почетка доживљавају потешкоће с разумијевањем сврхе кондензатора склопке и опћенито појачавајући транзисторски појачавач. Будите сигурни да проводите довољно времена за дискусију о принципу овог кола, јер је то врло уобичајено у транзисторским колима.

Питање 13

Објасните како је могуће да је грешка у склопу мењача транзисторског појачала у потпуности убила (АЦ) излаз тог појачала. Како и зашто може промјена у ДЦ напону утјецати на утицај АЦ сигнала?

Открити одговор Сакриј одговор

Ако се напон напона ДЦ помера далеко далеко од нормалних (подмлађених) нивоа, транзистор може бити присиљен у засићење или прекидање тако да не може репродуковати АЦ сигнал.

Напомене:

Ово питање тражи од студената да истраже могућност потпуног отказа АЦ сигнала због једноставног помака у пристраности ДЦ-а, на основу њиховог разумијевања како функционишу транзисторски појачавачи. Изгледа парадоксално да таква "мала" грешка може имати тако велики ефекат на појачавачку струју, али би требало имати смисла када ученици схвате колико је важна предиспозиција операцији појачавача класа-А.

Питање 14

Ученик гради следеће коло и повезује осцилоскоп на свој излаз:

Облик таласа приказан на екрану осцилоскопа изгледа овако:

Дефинитивно није операција класе А! С обзиром на сумњу на проблем у облику улазног таласа, студент отклања осцилоскопску сонду са излаза појачала и пребаци га на улазни терминал појачала. Тамо се види следећи таласни облик:

Како ово коло појачала може да произведе овакав изобличени излазни таласни облик са тако чистим улазним таласима "# 14"> Открити одговор Сакри одговор

Напон напона ДЦ (В одступања ) је прекомеран.

Напомене:

Питајте своје ученике како могу рећи разлику између претјераног преклапања и недовољног пристрасности, инспекцијом излазног таласа. Постоји разлика да се види, али захтева добро разумевање како коло ради! Студенти могу бити у искушењу једноставно запамтити таласне облике ("када видим овакав таласни облик, знам да је проблем превелика подмлађивања …"), па се припремите да оспоре своје разумевање са питањима као што су:

Који поларитет улазног сигнала доводи транзистор ка прекиду?
Који поларитет улазног сигнала покреће транзистор ка засићењу?
Где је на излазном таласном облику транзистор у прекиду (ако је уопште)?
Где је на излазном таласном облику транзистор у засићењу (ако је уопште)?
Где је на излазном таласном облику транзистор у свом активном режиму?

Још једна тачка вредна помињања: неки студенти могу бити збуњени фазом улазних и излазних таласних облика, упоређујући два различита дисплеја осцилоскопа. За уобичајени емитерски (обрнути) појачавач, као што је овај, они очекују да ће излазни напон бити позитиван када је улазни напон пао негативно и виза, али овде два осцилоскопска дисплеја показују позитивне врхове који се појављују одмах поред леве стране, ручној страни екрана. Зашто је ово? Због тога што осцилоскоп не представља фазу осим ако је у дуал-траце моду! Када искључите сонду за унос података и померите је на другу тачку у кругу, било која референца се губи, функција активирања осцилоскопа поставља прву таласну тачку у правцу где то кажете, обично близу леве стране дисплеја.

Питање 15

Претпоставимо да сте изградили транзисторски појачавач класе А за кориштење аудио фреквенције, али нисте имали осцилоскоп који је доступан како бисте провјерили излазни таласни облик за присуство "исечавања" узрокованих неправилним промјеном. Ипак, имате пар аудио слушалица које можете користити за слушање сигнала.

Објасните како бисте користили пар слушалица да бисте провјерили присуство тешких изобличења у таласном облику.

Открити одговор Сакриј одговор

Подесите генератор сигнала на "синусни талас", а слушна разлика између чистог синусног таласа и искривљеног ("жучног") синусног таласа ће бити врло очигледна.

Напомене:

Одговор који желим за ово питање није само потврдјивање одговора који сам дао. Свако може рећи да ће искривљени талас звучати другачије. "Желим да знам како то звучи другачије, а овај одговор може доћи само директним експериментисањем!

Питање 16

Израчунајте приближну основну струју (ДЦ) за овај транзисторски круг уз претпоставку АЦ улазног напона од 0 волти и транзистор силиција:

Открити одговор Сакриј одговор

И Б = 38, 3 μА

Напомене:

Овај круг је намерно нацртан на сасвим уобличен начин да присили ученике да идентификују своју конфигурацију осим стандардног изгледа. Многи људи немају просторне вештине размишљања да би то учинили лако и захтевају доста праксе пре него што постану способни. Питајте своје стручне ученике ако имају "савјете" за помоћ онима који се боре са таквим проблемима. Постоје ли неки једноставнији методи које можемо користити да поновимо ово коло у лакшем разумљивом облику "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 17

Израчунајте напон брисача потенциометра (В одступања ) потребан за одржавање транзистора на прагову између прекида и активног режима. Затим израчунајте улазни напон који је потребан за вожњу транзистора до прага између активног режима и засићења. Претпоставимо идеално понашање силицијог транзистора, са константном β од 100:

Открити одговор Сакриј одговор

На прагу између прекида и активног мода, В биас = -0, 7 волти

На прагу између активног режима и засићења, В биас = -1, 72 волти (под претпоставком да је 0 В В ЦЕ у засићењу)

Питање о следећем питању: ако смо користили потенциометар за успостављање напона пристраности за АЦ сигнал, која количина ДЦ напона биас-а би поставила транзистор директно између ова два екстрема рада (прекид у односу на засићење), како би се омогућио АЦ улазни сигнал за "љуљање" једнаке количине позитивне и негативне на граници изобличења "напомене скривене"> Напомене:

Ако ваши студенти имају потешкоћа у анализи овог кола, замолите их да почну израчунавањем транзисторских струја на границама прекида и засићености.

Математички трик који сам пронашао помоћ током година за проналажење средњег тачке између две вриједности је додавање двије вриједности заједно, а затим подијелити са двије. Изазовите својим ученицима да користе друга средства за израчунавање ове вриједности средње вриједности.

Питање 18

Када убаците кондензатор склопног сигнала у мрежу пристраности за ово транзисторско појачало, на који начин треба (поларизовани) кондензатор? (Напомена: извор сигнала АЦ излази из чистог АЦ, са ДЦ вриједношћу од 0 волти).

Објасните зашто је оријентација овог кондензатора важна и шта се може десити ако је повезано на погрешан начин.

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Лако је недостајати детаљи поларитета напајања који су "уназадани" од онога што се обично види (негативно уместо позитивно). Заправо, изненађен сам што видим колико уводних уџбеника има кондензатор за спајање на погрешан начин, па очекујте да неки ученици могу збунити истраживањем њихових текстова за одговор!

Питање 19

Опишите како се правилно подешава у овом склопу појачала за слушалице (погодно за појачавање аудио излаза на малом радиу):

Такође, опишите функције потенциометра од 10 кΩ и 22 μФ кондензатора.

Открити одговор Сакриј одговор

Биасинг се постиже преко отпорника од 100 кΩ. Потенциометар од 10 кΩ је контрола јачине звука, а 22 μФ кондензатор служи за "упаривање" улазног сигнала са базом транзистора, док блокира било који напон напона ДЦ од "повратка" до извора аудио сигнала.

Питање изазова: постоји назив који се користи за опис конфигурације дуал-транзистора коришћеног у овом кругу, где је пар ПНП или НПН транзистора каскадиран, а емитер једне иде на базу друге. Како је ово име и која предност ова конфигурација пружа преко једног транзистора "белешке скривене"> Напомене:

Ово коло је довољно једноставно да се састави и тестира за сат или два, на безалкохолној маси. То би направио одличан лабораторијски експеримент и може га користити ученици изван класе!

Питање 20

Следеће коло је троканално аудио мешачко коло, које се користи за мешање и појачавање три различита аудио сигнала (који долазе из микрофона или других извора сигнала):

Претпоставимо да смо мерили 9 кХз синусоидални напон од 0, 5 волта (врх) у тачки А "на дијаграму, користећи осцилоскоп. Утврдите напон на тачки "Б" у кругу, након што напон АЦ сигнала "прође кроз" мрежу за уклањање напона.

Напон на тачки "Б" ће бити мешавина АЦ и ДЦ, па обавезно изражавати обе величине! Игноришите било који "учитавање" ефеката базне струје транзистора на разделитељу напона.

Открити одговор Сакриј одговор

В Б = 1.318 ВДЦ + 0.5 ВАЦ (врх)

Напомене:

Питајте своје ученике какву сврху користи 47 μФ кондензатор. Пошто његово присуство не приметно слаби АЦ сигнал у тачки "А" (цијели 0, 5В АЦ до тачке Б), зашто га једноставно не замијените равним дијелом жице "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 21

Објасните шта се подразумева изразом "Операција појачивача класе-А". Шта значи за одређено коло појачала за рад у режиму "класа-А"?

Открити одговор Сакриј одговор

Операција појачавача "класа-А" значи да коначни (енергетски) транзистор дуплицира читаву опсегу улазног сигнала, а не само његов део.

Напомене:

Наравно, следеће питање је следеће: "Које друге врсте операција постоје?" Ово би било одлично време за преглед класе-Б (пусх-пулл) и класе-Ц операција ако то дозвољава време.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →