Forsterkning er en prosess for å øke signalstyrken ved å øke amplituden til et gitt signal uten å endre dets egenskaper. En RC-koblet forsterker er en del av en flertrinnsforsterker der forskjellige trinn av forsterkere er koblet til ved hjelp av en kombinasjon av en motstand og en kondensator. En forsterkerkrets er en av grunnleggende kretser innen elektronikk.
En forsterker som er helt basert på transistoren er i utgangspunktet kjent som en transistorforsterker. Inngangssignalet kan være et strømsignal, spenningssignal eller et kraftsignal. En forsterker vil forsterke signalet uten å endre dets egenskaper, og utgangen vil være en modifisert versjon av inngangssignalet. Bruk av forsterkere har et bredt spekter. De brukes hovedsakelig i lyd- og videoinstrumenter, kommunikasjon, kontrollere osv.
Single Stage Common Emitter Forsterker:
Kretsskjemaet til en en-trinns vanlig emittertransistorforsterker er vist nedenfor:
En-trinns vanlig emitter RC-koblet forsterker
Kretsforklaring
En enkelt-trinns vanlig emitter RC-koblet forsterker er en enkel og elementær forsterkerkrets. Hovedformålet med denne kretsen er forforsterkning som er å gjøre svake signaler til å være sterkere nok for videre forsterkning. Hvis den er designet riktig, kan denne RC-koblede forsterkeren gi gode signalegenskaper.
Kondensatoren Cin ved inngangen fungerer som et filter som brukes til å blokkere DC-spenningen og bare tillate vekselstrøm til transistoren. Hvis en ekstern DC-spenning når basen til transistoren, vil den endre forspenningsforholdene og påvirke forsterkerens ytelse.
R1 og R2 motstander brukes til å gi riktig forspenning til den bipolare transistoren. R1 og R2 danner et forspenningsnettverk som gir nødvendig basespenning for å drive transistorens inaktive region.
Regionen mellom avskåret og metningsregion er kjent som den aktive regionen. Regionen der den bipolare transistoroperasjonen er fullstendig slått av, er kjent som en avskåret region, og regionen der transistoren er fullstendig slått på er kjent som metningsregion.
Motstandene Rc og Re brukes til å slippe spenningen til Vcc. Motstand Rc er en kollektormotstand og Re er emittermotstand. Begge er valgt på en slik måte at begge skal slippe Vcc-spenningen med 50% i kretsen ovenfor. Emitterkondensatoren Ce og emittermotstand Gjenoppretter negativ tilbakemelding for å gjøre kretsdriften mer stabil.
To-trinns vanlig emitterforsterker:
Kretsen nedenfor representerer totrinns vanlig emittermodus transistorforsterker der motstand R brukes som belastning og kondensatoren C brukes som et koblingselement mellom de to trinnene i forsterkerkretsen.
To-trinns vanlig emitter RC-koblet forsterker
Kretsforklaring:
Ved inngang AC. signalet påføres basen til transistoren til 1St.trinn av RC-koblet forsterker, fra funksjonsgeneratoren, forsterkes den deretter over utgangen fra 1. trinn. Denne forsterkede spenningen påføres basen til neste trinn på forsterkeren, gjennom koblingskondensatoren Cout, hvor den forsterkes ytterligere og vises igjen over utgangen fra det andre trinnet.
Dermed forsterker de suksessive trinnene signalet, og den totale forsterkningen heves til ønsket nivå. Mye høyere forsterkning kan oppnås ved å koble et antall forsterkerstrinn etter hverandre.
Resistance-capacitance (RC) -kobling i forsterkere brukes mest for å koble utgangen fra første trinn til inngangen (basen) til det andre trinnet og så videre. Denne typen kobling er mest populær fordi den er billig og gir en konstant forsterkning over et bredt spekter av frekvenser.
Transistor som forsterkere
Mens du vet om forskjellige kretser for RC-koblede forsterkere, er det viktig å vite om transistorer grunnleggende som forsterkere. De tre konfigurasjonene av de bipolare transistorene som ofte brukes, er common base transistor (CB), common emitter transistor (CE) og common collector transistors (CE). Annet enn transistorer, operasjonelle forsterkere kan også brukes til forsterkningsformål.
- Vanlig emitter konfigurasjon blir ofte brukt i lydforsterkerapplikasjonen fordi common-emitter har en gevinst som er positiv og også større enn enhet. I denne konfigurasjonen er emitteren koblet til bakken og har høy inngangsimpedans. Utgangsimpedansen vil være middels. De fleste av disse typene transistorforsterkerapplikasjoner brukes ofte i RF-kommunikasjon og optisk fiberkommunikasjon (OFC).
- Den vanlige basekonfigurasjonen har en gevinst mindre enn enhet. I denne konfigurasjonen er samleren koblet til bakken. Vi har lav utgangsimpedans og høy inngangsimpedans i den vanlige basekonfigurasjonen.
- Felles samler konfigurasjon er også kjent som emitter følger fordi inngangen som brukes på den vanlige senderen, vises over utgangen til den vanlige samleren. I denne konfigurasjonen er samleren koblet til bakken. Den har lav utgangsimpedans og høy inngangsimpedans. Det har en gevinst nesten lik enhet.
Grunnleggende parametere for en transistorforsterker
Vi må vurdere følgende spesifikasjoner før vi velger forsterkeren. En god forsterker må ha alle følgende spesifikasjoner:
- Den skal ha høy inngangsimpedans
- Den skal ha høy stabilitet
- Den må ha høy linearitet
- Den skal ha høy forsterkning og båndbredde
- Den må ha høy effektivitet
Båndbredde:
Frekvensområdet som en forsterkerkrets kan forsterke riktig er kjent som båndbredden til den bestemte forsterkeren. Kurven nedenfor representerer frekvensrespons av en-trinns RC-koblet forsterker.
R C Koblet frekvensrespons
Kurven som representerer variasjonen i forsterkning av en forsterker med frekvens kalles frekvensresponskurven. Båndbredden måles mellom den nedre halvdelen og den øvre halvdelen. P1-punktet er henholdsvis nedre halvdel og P2. En god lydforsterker må ha en båndbredde fra 20 Hz til 20 kHz fordi det er frekvensområdet som er hørbart.
Gevinst:
Forsterkningen til en forsterker er definert som forholdet mellom utgangseffekt og inngangseffekt. Gevinst kan uttrykkes enten i desibel (dB) eller i tall. Forsterkningen representerer hvor mye en forsterker er i stand til å forsterke et signal gitt til den.
Nedenstående ligning representerer en gevinst i antall:
G = Pout / Pin
Hvor Pout er utgangseffekten til en forsterker
Pinnen er inngangseffekten til en forsterker
Ligningen nedenfor representerer en forsterkning i desibel (DB):
Gevinst i DB = 10log (Pout / Pin)
Forsterkning kan også uttrykkes i spenning og strøm. Forsterkningen i spenning er forholdet mellom utgangsspenningen og inngangsspenningen, og forsterkningen i strøm er forholdet mellom utgangsstrøm og inngangsstrøm. Ligningen for forsterkning i spenning og strøm er vist nedenfor
Gevinst i spenning = utgangsspenning / inngangsspenning
Gevinst i strøm = utgangsstrøm / inngangsstrøm
Høy inngangsimpedans:
Inngangsimpedans er impedansen som tilbys av en forsterkerkrets når den er koblet til spenningskilden. Transistorforsterkeren må ha høy inngangsimpedans for å forhindre at den laster inngangsspenningskilden. Så det er grunnen til å ha høy impedans i forsterkeren.
Bråk:
Støy refererer til uønskede svingninger eller frekvenser i et signal. Det kan være på grunn av samspillet mellom to eller flere signaler som er tilstede i et system, komponentfeil, designfeil, ekstern interferens, eller kanskje på grunn av visse komponenter som brukes i forsterkerkretsen.
Linearitet:
En forsterker sies å være lineær hvis det er noe lineært forhold mellom inngangseffekten og utgangseffekten. Linearitet representerer flathet i gevinsten. Det er praktisk talt ikke mulig å få 100% linearitet ettersom forsterkerne bruker aktive enheter som BJT, JFET eller MOSFET, som har en tendens til å miste gevinst ved høye frekvenser på grunn av intern parasittkapasitans. I tillegg til dette setter inngangs-DC-frakoblingskondensatorene en lavere kuttfrekvens.
Effektivitet:
Effektiviteten til en forsterker representerer hvordan en forsterker kan bruke strømforsyningen effektivt. Og måler også hvor mye strøm fra strømforsyningen som konverteres lønnsomt ved utgangen.
Effektivitet uttrykkes vanligvis i prosent, og ligningen for effektivitet er gitt som (Pout / Ps) x 100. Der Pout er kraftuttaket og Ps er kraften hentet fra strømforsyningen.
En klasse A transistorforsterker har 25% effektivitet og gir utmerket signalgjengivelse, men effektiviteten er veldig lav. Klasse C-forsterker har effektivitet opptil 90%, men signalgjengivelsen er dårlig. Klasse AB står mellom klasse A og klasse C-forsterkere, så den brukes ofte i lydforsterker applikasjoner. Denne forsterkeren har en virkningsgrad på opptil 55%.
Slew Rate:
Slew rate på en forsterker er den maksimale hastigheten på utgangsendring per tidsenhet. Det representerer hvor raskt utgangen fra en forsterker kan endres som svar på endring i inngangen.
Stabilitet:
Stabilitet er kapasiteten til en forsterker til å motstå svingninger. Vanligvis oppstår stabilitetsproblemer under høyfrekvente operasjoner, nær 20 kHz i tilfelle lydforsterkere. Svingningene kan ha høy eller lav amplitude.
Jeg håper dette grunnleggende, men viktige emnet for elektroniske prosjekter har blitt dekket med god informasjon. Her er et enkelt spørsmål til deg - For hvilket formål brukes en vanlig samlekonfigurasjon og hvorfor?
Gi svarene dine i kommentarfeltet nedenfor.
