آموزش الکترونیکآموزش ها

آموزش بایاس آمپلی فایر های BJT کلاس A

هنگامی که می خواهید مدار های ترانزیستوری دو قطبی را طراحی کنید باید بدانید که چگونه آنها را بایاس کنید. بایاس ، اعمال برق به ترانزیستور با روشی خاص است تا ترانزیستور را مطابق میل شما انجام دهد. عمدتا پنج کلاس آمپلی فایر وجود دارد : کلاس A ، کلاس B ، کلاس AB ، کلاس C و کلاس D. در این مقاله ما در مورد بایاس ترانزیستور در یک پیکربندی امیتر مشترک برای عملکرد فرکانس صوتی خطی تقویت کننده کلاس A توضیح خواهیم داد. خطی یعنی همان سیگنال ورودی در خروجی قرار میگیرد اما تقویت میشود.

پیشنهاد میکنم مقاله انواع آمپلی فایر های قدرت را بخوانید.

اصول اولیه بایاس آمپلی فایر

برای اینکه یک ترانزیستور سیلیکونی معمولی در حالت فعال کار کند (در بیشتر مدارهای تقویت کننده استفاده می شود) باید Base آن به ولتاژ حداقل 0.7 ولت (برای دستگاه های سیلیکون) بالاتر از emitter متصل شود. پس از اعمال این ولتاژ ، ترانزیستور روشن می شود و جریان collector شروع می شود ، با افت 0.2 ولت تا 0.5 ولت بین collector و emitter. در حالت فعال ، جریان collector تقریباً برابر با جریان پایه Base است که برابر جریان فعلی (hfe ، β) یک ترانزیستور است.

Ib = Ic/hfe
Ic = Ib*hfe

این فرآیند در ترانزیستور PNP معکوس می شود ، هنگام اعمال ولتاژ خاصی به پایه آن ، هدایت متوقف می شود.

فیکس کردن بایاس آمپلی فایر

در شکل زیر ساده ترین روش فیکس کردن BJT آورده شده است ، R1 بایاس Base را فراهم می کند و خروجی بین R2 و Collector از طریق یک خازن مسدود کننده DC گرفته می شود ، در حالی که ورودی از طریق یک خازن مسدود کننده DC به پایه تغذیه می شود. از این پیکربندی فقط باید در پیش تقویت کننده های ساده استفاده شود و هرگز در مراحل خروجی برق استفاده نشود. به ویژه جابجایی بلندگو با R2.

فیکس کردن بایاس آمپلی فایر

برای بایاس کردن ترانزیستور ، باید ولتاژ منبع تغذیه (Ucc) ، ولتاژ ساطع کننده پایه (Ube ، 0.7 ولت برای سیلیسیم ، 0.3 برای ترانزیستور های ژرمانیوم) ، جریان پایه مورد نیاز (Ib) یا جریان جمع کننده (Ic) و افزایش جریان ترانزیستور (hfe ، β) را بدانیم.

R1 = (Ucc - Ube)/Ib
R1 = (Ucc - Ube)/(Ic/hfe)

مقدار R2 برای حالت مطلوب را می توان با تقسیم ولتاژ تغذیه به جریان جمع کننده تخمین زد. بهره (Gain) آمپلی فایر با این مقدار R2 ، در حدود مقدار جریان فعلی ترانزیستور (hfe ، β) زیاد است. پس از افزودن بار به خروجی ، مانند بلندگو یا مرحله تقویت بعدی ، ولتاژ خروجی به دلیل R2 افت می کند زیرا بار به عنوان تقسیم ولتاژ عمل می کند. برای امپدانس بار یا امپدانس ورودی مرحله بعدی توصیه می شود که حداقل آن 4 برابر بیشتر از R2 باشد. خازن ها باید در کمترین فرکانس کار کمتر از 1/8 امپدانس بار یا امپدانس ورودی را تأمین کنند.

بایاس تقسیم ولتاژ / بایاس خود

شکل زیر پر کاربرد ترین پیکربندی بایاس است ، دما پایدار است، بهره و خطی بودن بسیار خوبی را نیز فراهم می کند. در تقویت کننده های RF می توان R3 را با یک چوک RF جایگزین کرد. علاوه بر یک مقاومت تک پایه (R1) و مقاومت جمع کننده (R3) ، یک مقاومت پایه اضافی (R2) و یک مقاومت emitter  امیتر (R4) نیز داریم. R1 و R2 یک تقسیم ولتاژ تشکیل می دهند و همراه با افت ولتاژ R4 روی ولتاژ پایه (Ub) مدار تنظیم می شوند. به دلیل وجود اجزا و متغیر های بیشتر برای محاسبه ، محاسبات پیچیده تر است.

بایاس تقسیم ولتاژ / بایاس خود

اگر میخواهید آردوینو را به صورت اصولی و پروژه محور (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط آردوینو با اندروید، ساخت ربات با آردوینو) یاد بگیرید، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

ابتدا نسبت مقاومت تقسیم ولتاژ پایه ، را با استفاده از فرمول زیر بدست می آوریم. برای شروع محاسبات باید مقادیر جریان collector  و مقاومت های R2 و R4 را تخمین بزنیم. مقاومت R4 را می توان محاسبه کرد که 0.5 ولت به 2 ولت در جریان جمع کننده مورد نظر کاهش یابد و R2 10 تا 20 برابر بیشتر از R4 تنظیم شود. برای پیش تقویت کننده ها R4 معمولاً در محدوده 1k-2k اهم است.

فرمول محاسبه ترانزیستور های BJT

R4 بدون اتصال، باعث بازخورد منفی ، کاهش بهره و بهبود خطی است. جدا کردن آن با یک خازن باعث افزایش بهره می شود بنابراین توصیه می شود از یک خازن با مقدار بزرگ با یک مقاومت کوچک به صورت سری استفاده کنید.

نظرتان را در مورد این مطلب با ستاره دادن اعلام کنید
امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. نظرات ، مشکلات و پیشنهادات خود را در پایین صفحه اعلام کنید
محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. مالکیتی بر مطالب ارائه شده ندارم. اکثر فعالیت بنده در زمینه ترجمه است. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *