הגברה היא תהליך של הגדלת עוצמת האות על ידי הגדלת משרעת האות הנתון מבלי לשנות את מאפייניו. מגבר מצויד RC הוא חלק ממגבר רב-שלבי שבו מחוברים שלבים שונים של מגברים באמצעות שילוב של נגד וקבל. מעגל מגבר הוא אחד מה- מעגלים בסיסיים באלקטרוניקה.
מגבר שמבוסס לחלוטין על הטרנזיסטור מכונה בעצם מגבר טרנזיסטור. אות הקלט עשוי להיות אות זרם, אות מתח או אות כוח. מגבר יגביר את האות מבלי לשנות את מאפייניו והפלט יהיה גרסה שונה של אות הקלט. יישומים של מגברים הם בטווח רחב. הם משמשים בעיקר במכשירי שמע ווידאו, תקשורת, בקרים וכו '.
מגבר פולט נפוץ שלב אחד:
תרשים המעגל של מגבר טרנזיסטור פולט משותף חד-שלבי מוצג להלן:
מגבר מצויד RC יחיד שלב יחיד
הסבר מעגל
מגבר מצמד RC מצמד חד-שלבי משותף הוא מעגל מגבר פשוט ואלמנטרי. המטרה העיקרית של מעגל זה היא הגברה מקדימה שהיא לגרום לאותות חלשים להיות חזקים מספיק להעברה נוספת. אם מעוצב כראוי, מגבר מצויד RC זה יכול לספק מאפייני אות מצוינים.
הקבל Cin בכניסה משמש כמסנן המשמש לחסימת מתח DC ומאפשר טרנזיסטור רק מתח AC. אם מתח DC חיצוני כלשהו מגיע לבסיס הטרנזיסטור, הוא ישנה את תנאי ההטיה וישפיע על ביצועי המגבר.
נגדים R1 ו- R2 משמשים למתן הטיה נכונה לטרנזיסטור הדו קוטבי. R1 ו- R2 יוצרים רשת מוטה המספקת מתח בסיס הכרחי להפעלת האזור הלא פעיל של הטרנזיסטור.
האזור שבין אזור המנותק לאזור הרוויה ידוע כאזור הפעיל. האזור שבו פעולת הטרנזיסטור הדו-קוטבית מכובה לחלוטין ידוע כאזור מנותק והאזור שבו הטרנזיסטור מופעל לחלוטין מכונה אזור רוויה.
הנגדים Rc ו- Re משמשים להורדת המתח של Vcc. הנגד Rc הוא נגד אספן ו- Re הוא הנגד הפולט. שניהם נבחרים באופן ששניהם צריכים להוריד את מתח ה- Vcc ב -50% במעגל הנ'ל. קבל הפולט Ce ונגד הפולט מחזיר משוב שלילי להפיכת פעולת המעגל ליציבה יותר.
מגבר פולט נפוץ דו-שלבי:
המעגל שלמטה מייצג את מגבר הטרנזיסטור הנפוץ דו-שלבי הנפוץ שבו הנגד R משמש כעומס והקבל C משמש כאלמנט צימוד בין שני השלבים של מעגל המגבר.
מגבר משולב RC משולב דו-שלבי משותף
הסבר מעגל:
כאשר קלט AC. האות מוחל על בסיס הטרנזיסטור של ה- 1רחובבשלב של מגבר משולב RC, ממחולל הפונקציות, הוא מוגבר ואז על פני הפלט של השלב הראשון. מתח מוגבר זה מוחל על בסיס השלב הבא של המגבר, דרך קבלים צימוד Cout שם הוא מוגבר ומופיע שוב על פני פלט השלב השני.
כך השלבים הבאים עוקבים את האות והרווח הכללי מועלה לרמה הרצויה. ניתן להשיג רווח גבוה בהרבה על ידי חיבור מספר שלבי מגבר ברצף.
צימוד של קיבול התנגדות (RC) במגברים משמש לרוב לחיבור הפלט של השלב הראשון לקלט (הבסיס) של השלב השני וכן הלאה. סוג זה של צימוד הוא הפופולרי ביותר מכיוון שהוא זול ומספק הגברה קבועה על פני מגוון רחב של תדרים.
טרנזיסטור כמגברים
בזמן שאתה יודע על מעגלים שונים עבור מגברים מצומדים RC, חשוב לדעת על יסודות הטרנזיסטורים כמגברים. שלושת התצורות של הטרנזיסטורים הדו-קוטביים המשמשים בדרך כלל הם טרנזיסטור בסיס משותף (CB), טרנזיסטור פולט משותף (CE) וטרנזיסטורי אספן משותפים (CE). מלבד טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים יכול לשמש גם למטרות הגברה.
- פולט נפוץ תצורה משמשת בדרך כלל ביישום מגבר השמע מכיוון ש- emitter common יש רווח חיובי וגם גדול יותר מאחדות. בתצורה זו, הפולט מחובר לקרקע ובעל עכבת קלט גבוהה. עכבת הפלט תהיה בינונית. לרוב משתמשים בסוגים אלה של יישומי מגבר טרנזיסטורים תקשורת RF ותקשורת סיבים אופטיים (OFC).
- לתצורת הבסיס המשותפת רווח פחות מאחדות. בתצורה זו, הקולט מחובר לקרקע. יש לנו עכבת תפוקה נמוכה ועכבת קלט גבוהה בתצורת הבסיס המשותפת.
- אספן משותף תצורה מכונה גם חסיד פולט מכיוון שהקלט המופעל על הפולט המשותף מופיע על פני פלט האספן המשותף. בתצורה זו, הקולט מחובר לקרקע. יש לו עכבת תפוקה נמוכה ועכבת קלט גבוהה. יש לו רווח כמעט שווה לאחדות.
פרמטרים בסיסיים של מגבר טרנזיסטור
עלינו לקחת בחשבון את המפרט הבא לפני שנבחר את המגבר. מגבר טוב חייב לכלול את המפרט הבא:
- זה אמור להיות בעל עכבת קלט גבוהה
- זה צריך להיות יציבות גבוהה
- זה חייב להיות ליניארי גבוה
- זה אמור להיות בעל רווח ורוחב פס גבוהים
- זה חייב להיות יעיל מאוד
רוחב פס:
טווח התדרים שמעגל מגבר יכול להגביר כראוי נקרא רוחב הפס של אותו מגבר מסוים. העקומה להלן מייצגת את תגובת תדרים של מגבר RC משולב יחיד.
תגובת תדר מקושרת R C
העקומה המייצגת את וריאציית הרווח של מגבר עם תדר נקראת עקומת תגובת התדרים. רוחב הפס נמדד בין חצי ההספק התחתון לחצי ההספק העליון. נקודת P1 היא מחצית כוח תחתונה ו- P2 היא מחצית כוח עליונה בהתאמה. מגבר שמע טוב חייב לרוחב פס בין 20 הרץ ל -20 קילוהרץ מכיוון שזה טווח התדרים הנשמע.
לְהַשִׂיג:
הרווח של מגבר מוגדר כיחס הספק המוצא לעוצמת הקלט. הרווח יכול לבוא לידי ביטוי בדציבלים (dB) או במספרים. הרווח מייצג עד כמה מגבר מסוגל להגביר אות שניתן לו.
המשוואה שלהלן מייצגת רווח במספר:
G = Pout / Pin
כאשר Pout הוא כוח המוצא של מגבר
הסיכה היא כוח הקלט של מגבר
המשוואה שלהלן מייצגת רווח בדציבלים (DB):
רווח ב- DB = 10log (Pout / Pin)
רווח יכול להתבטא גם במתח ובזרם. הרווח במתח הוא היחס בין מתח המוצא למתח הכניסה והרווח בזרם הוא היחס בין זרם המוצא לזרם הקלט. המשוואה לעליה במתח ובזרם מוצגת להלן
רווח במתח = מתח יציאה / מתח כניסה
רווח בזרם = זרם פלט / זרם קלט
עכבת קלט גבוהה:
עכבת כניסה היא העכבה שמציע מעגל מגבר כאשר הוא מחובר למקור המתח. מגבר הטרנזיסטור חייב להיות בעל עכבת כניסה גבוהה על מנת למנוע ממנו לטעון את מקור מתח הכניסה. אז זו הסיבה שיש עכבה גבוהה במגבר.
רַעַשׁ:
רעש מתייחס לתנודות לא רצויות או לתדרים הקיימים באות. זה יכול להיות בגלל האינטראקציה בין שני אותות או יותר הנמצאים במערכת, כשלים ברכיבים, פגמים בתכנון, הפרעות חיצוניות, או אולי מכוח רכיבים מסוימים המשמשים במעגל המגבר.
לינאריות:
מגבר אמור להיות ליניארי אם קיים קשר ליניארי כלשהו בין עוצמת הקלט לעוצמת הפלט. ליניאריות מייצגת את השטוח של הרווח. מעשית לא ניתן לקבל ליניאריות של 100% מכיוון שהמגברים משתמשים במכשירים פעילים כמו BJT, JFET או MOSFET, הנוטים לאבד רווח בתדרים גבוהים עקב קיבול טפילי פנימי. בנוסף לכך, קבלים הניתוק של כניסת DC נקבעים תדר ניתוק נמוך יותר.
יְעִילוּת:
היעילות של מגבר מייצגת כיצד מגבר יכול לנצל את ספק הכוח ביעילות. ומודד גם כמה כוח מאספקת החשמל מומרים ברווח ביציאה.
יעילות מתבטאת בדרך כלל באחוזים והמשוואה ליעילות ניתנת כ- (Pout / Ps) x 100. כאשר Pout הוא תפוקת הכוח ו- Ps הוא הכוח הנובע מאספקת החשמל.
מגבר טרנזיסטור Class A בעל יעילות של 25% ומספק רביית אותות מצוינת אך היעילות נמוכה מאוד. למגבר Class C יש יעילות של עד 90%, אך שכפול האות גרוע. Class AB עומד בין מגברים מסוג A ו- C, ולכן משתמשים בו בדרך כלל ב מגבר שמע יישומים. למגבר זה יעילות של עד 55%.
קצב שינה
קצב ההחלמה של מגבר הוא קצב השינוי המקסימלי של הפלט ליחידת זמן. זה מייצג את המהירות שבה ניתן לשנות את הפלט של המגבר בתגובה לשינוי הקלט.
יַצִיבוּת:
יציבות היא היכולת של מגבר להתנגד לתנודות. בדרך כלל, בעיות יציבות מתרחשות במהלך פעולות בתדרים גבוהים, קרוב ל -20 קילוהרץ במקרה של מגברי שמע. התנודות עשויות להיות במשרעת גבוהה או נמוכה.
אני מקווה שהנושא הבסיסי אך החשוב הזה של פרויקטים אלקטרוניים כוסה במידע רב. הנה שאלה פשוטה עבורך- לאיזו מטרה משתמשים בתצורת אספנים נפוצה ומדוע?
תן את תשובותיך בסעיף ההערות למטה.
