افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter چیست؟

من به عنوان یک تامین کننده ترانزیستور فصلی ، با سوالات متعددی در مورد جنبه های فنی ترانزیستورها ، به ویژه در مورد افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - امیتر روبرو شده ام. در این وبلاگ ، من به مفهوم افزایش ولتاژ در یک تقویت کننده مشترک - emitter ، اهمیت آن ، نحوه محاسبه آن و عواملی که بر آن تأثیر می گذارد ، می پردازم.

درک تقویت کننده مشترک - emitter

قبل از شیرجه رفتن به ولتاژ ، بیایید به طور خلاصه بفهمیم یک تقویت کننده مشترک - emitter چیست. تقویت کننده مشترک - emitter یکی از پرکاربردترین تنظیمات تقویت کننده ترانزیستور است. در این تنظیم ، ترمینال امیتر ترانزیستور هم برای مدارهای ورودی و هم خروجی متداول است. سیگنال ورودی بین پایه و انتشار دهنده اعمال می شود ، در حالی که خروجی از جمع کننده و انتشار دهنده گرفته می شود.

تقویت کننده مشترک - Emitter مزایای مختلفی را ارائه می دهد. این هم افزایش جریان و هم ولتاژ را فراهم می کند ، و آن را برای انواع برنامه های کاربردی مانند تقویت کننده های صوتی ، تقویت کننده های فرکانس رادیویی و مدارهای پردازش سیگنال مناسب می کند. رابطه فاز بین سیگنال های ورودی و خروجی 180 درجه است ، به این معنی که با افزایش سیگنال ورودی ، سیگنال خروجی کاهش می یابد و بالعکس.

افزایش ولتاژ چیست؟

افزایش ولتاژ یک پارامتر اساسی در مدارهای تقویت کننده است. این به عنوان نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی تعریف شده است. از نظر ریاضی ، می توان آن را بیان کرد:
[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}}]
جایی که (a_v) افزایش ولتاژ است ، (v_ {out}) ولتاژ خروجی است ، و (v_ {in}) ولتاژ ورودی است.

در زمینه یک تقویت کننده مشترک - emitter ، افزایش ولتاژ نشان می دهد که سیگنال ولتاژ ورودی در خروجی چقدر تقویت می شود. به عنوان مثال ، اگر افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter 100 باشد ، به این معنی است که ولتاژ خروجی 100 برابر ولتاژ ورودی است. افزایش ولتاژ بالا اغلب در برنامه هایی که یک سیگنال ورودی ضعیف باید به یک سطح قابل استفاده افزایش یابد ، مطلوب است.

محاسبه افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter

افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter بسته به سطح جزئیات و صحت مورد نیاز می تواند با استفاده از روش های مختلف محاسبه شود.

مدل ساده

در یک مدل ساده ، با فرض یک عمل خطی از ترانزیستور و غفلت از برخی از ایده های غیر ایده آل ، افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter با یک مقاومت امیتر بدون استفاده ((R_E)) می تواند به صورت: تقریب شود:
[a_v = -\ frac {r_c} {r_e+r_e}]
جایی که (R_C) مقاومت جمع کننده است ، (R_E) مقاومت کوچک سیگنال است ، و (R_E) مقاومت Emitter است. علامت منفی نشانگر تغییر فاز 180 درجه بین سیگنال های ورودی و خروجی است.

مقاومت انتشار دهنده سیگنال کوچک (R_E) را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
[r_e = \ frac {v_t} {i_e}]
جایی که (V_T) ولتاژ حرارتی (تقریباً 26 میلی ولت در دمای اتاق) و (I_E) جریان انتشار دهنده است.

اگر مقاومت emitter (R_E) توسط یک خازن (که آن را در فرکانس سیگنال کوتاه می کند) دور می زند ، ولتاژ به دست می آید:
[a_v = -\ frac {r_c} {r_e}]

هیبرید - مدل P

برای محاسبه دقیق تر ، می توان از مدل ترکیبی - π ترانزیستور استفاده کرد. مدل ترکیبی - π خازن داخلی و مقاومتهای ترانزیستور را در نظر می گیرد. با استفاده از این مدل ، فرمول افزایش ولتاژ پیچیده تر می شود و شامل پارامترهایی مانند ترانسفورماتور ((G_M)) ترانزیستور ، امپدانس ورودی و امپدانس بار است.

تعامل (G_M) توسط:
[g_m = \ frac {i_c} {v_t}]
کجا (i_c) جریان جمع کننده است.

افزایش ولتاژ با استفاده از مدل هیبریدی - π می تواند به صورت زیر بیان شود:
[a_v = -g_m (r_c || r_l)]
جایی که (r_l) مقاومت بار متصل به خروجی تقویت کننده است.

عوامل مؤثر بر افزایش ولتاژ

چندین عامل می توانند بر افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter تأثیر بگذارند:

پارامترهای ترانزیستور

• β (افزایش فعلی): افزایش فعلی ترانزیستور ((\ بتا)) بر امپدانس ورودی و عملکرد کلی تقویت کننده تأثیر می گذارد. بالاتر (\ بتا) به طور کلی منجر به امپدانس ورودی بالاتر می شود ، که به نوبه خود می تواند بر افزایش ولتاژ تأثیر بگذارد.
• ولتاژ اولیه ((V_A)): ولتاژ اولیه پارامتری است که تغییر جریان جمع کننده با ولتاژ جمع کننده را تشکیل می دهد. ولتاژ اولیه بالاتر منجر به جریان جمع کننده ثابت تر می شود و می تواند خطی و افزایش ولتاژ تقویت کننده را بهبود بخشد.

اجزای مدار

• مقاومت جمع کننده ((R_C)): افزایش مقدار مقاومت جمع کننده (R_C) به طور کلی افزایش ولتاژ را افزایش می دهد ، همانطور که از فرمول های افزایش مشاهده می شود. با این حال ، یک بزرگ (R_C) می تواند به اشباع ترانزیستور منجر شود.
• مقاومت Emitter ((R_E)): همانطور که قبلاً ذکر شد ، وجود یک مقاومت بدون سیستم بدون استفاده (R_E) باعث افزایش ولتاژ می شود. دور زدن مقاومت emitter با یک خازن می تواند به طور قابل توجهی افزایش را افزایش دهد.
• مقاومت بار ((R_L)): مقاومت بار متصل به خروجی تقویت کننده بر افزایش ولتاژ تأثیر می گذارد. مقاومت بار بالاتر به طور کلی منجر به افزایش ولتاژ بالاتر می شود.

درجه حرارت

دما می تواند تأثیر قابل توجهی در افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter داشته باشد. ولتاژ حرارتی (V_T) با دما افزایش می یابد ، که بر مقاومت انتشار سیگنال کوچک (R_E) تأثیر می گذارد. همچنین ، افزایش فعلی (\ بتا) ترانزیستور می تواند با درجه حرارت متفاوت باشد و منجر به تغییر در افزایش ولتاژ شود.

اهمیت در برنامه ها

افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - emitter در برنامه های مختلف بسیار مهم است:

تقویت صوتی

در تقویت کننده های صوتی ، برای تقویت سیگنال های صوتی ضعیف از منابعی مانند میکروفون یا پخش کننده های موسیقی به سطحی که می تواند بلندگوها را هدایت کند ، ولتاژ بالایی لازم است. توانایی تقویت کننده مشترک - emitter در تأمین ولتاژ و افزایش فعلی ، آن را برای این منظور مناسب می کند.

تقویت فرکانس رادیویی (RF)

در مدارهای RF ، از آمپلی فایرهای مشترک - emitter برای تقویت سیگنال های فرکانس رادیویی استفاده می شود. افزایش ولتاژ به افزایش سیگنال های ضعیف RF دریافت شده توسط آنتن ها به سطحی کمک می کند که می تواند توسط مراحل بعدی گیرنده رادیو پردازش شود.

پردازش سیگنال

در برنامه های پردازش سیگنال ، از افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک می توان برای تقویت دامنه سیگنال های دامنه کوچک برای پردازش بیشتر ، مانند فیلتر ، مدولاسیون یا تخریب استفاده کرد.

پیشنهادات ما به عنوان تأمین کننده ترانزیستور

در شرکت ما ، ما اهمیت ترانزیستورهای با کیفیت بالا را برای دستیابی به افزایش ولتاژ مورد نظر در تقویت کننده های مشترک - Emitter درک می کنیم. ما طیف گسترده ای از ترانزیستورها را با مشخصات و ویژگی های مختلف برای پاسخگویی به نیازهای متنوع مشتریان ارائه می دهیم.

ترانزیستورهای ما برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان آنها با دقت انتخاب و آزمایش می شوند. این که آیا شما برای تقویت کننده های صوتی کم قدرت یا برنامه های RF با فرکانس بالا به ترانزیستور نیاز دارید ، ما محصولات مناسبی را برای شما داریم. شما می توانید ما را کشف کنیدترانزیستورپیشنهادات برای یافتن بهترین مناسب برای پروژه خود.

اگر به دنبال بهینه سازی ولتاژ تقویت کننده مشترک - emitter خود هستید ، تیم پشتیبانی فنی ما آماده کمک به شما است. ما می توانیم به شما کمک کنیم ترانزیستورهای مناسب را انتخاب کرده و راهنمایی در مورد طراحی مدار را برای دستیابی به عملکرد مورد نظر ارائه دهیم.

برای تهیه با ما تماس بگیرید

اگر علاقه مند به خرید ترانزیستور برای پروژه های تقویت کننده خود هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای تهیه با ما تماس بگیرید. تیم فروش ما مشتاق بحث در مورد نیازهای شما است و قیمت گذاری رقابتی و خدمات عالی را در اختیار شما قرار می دهد. این که آیا شما یک سرگرمی در مقیاس کوچک هستید یا یک تولید کننده مقیاس بزرگ ، ما متعهد هستیم که نیازهای ترانزیستور شما را برآورده کنیم.

منابع

• Sedra ، AS ، & Smith ، KC (2015). مدارهای میکروالکترونیک. انتشارات دانشگاه آکسفورد.
• Boylestad ، RL ، & Nashelsky ، L. (2013). دستگاه های الکترونیکی و نظریه مدار. پیرسون