Ortak emetörlü yükselteç

Öğretim programları: Sek II, A-level (Electronics), electronics courses

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Transistörlü bir yükselteç katı kurmak, çalışma noktasını ve gerilim kazancını bulmak.

Düzenek

9 V'luk bir kaynak bir NPN transistörü (\(\beta\) = 100) besler: kolektörü 2,2 kΩ'luk bir direnç, bazı 470 kΩ'luk bir kutuplama direnci üzerinden; emetör ise 470 Ω'luk bir direnç üzerinden ortak hatta bağlıdır. Bir AC gerilim kaynağı (sinüs dalgası, genlik 0,2 V, 1 kHz) sinyali 10 µF'lık bir kondansatör üzerinden baza verir. Osiloskop: CH1 — AC kaynağının çıkışı (100 mV/bölme), CH2 — kolektör (500 mV/bölme, AC kuplaj), 0,5 ms/bölme.

İşlem basamakları

1. Deney açıldıktan sonra birkaç saniye bekleyin: kondansatör dolar ve çalışma noktası oturur. İki sinyali karşılaştırın: girişteki ve kolektördeki sinyalin tepeden tepeye değerini ve fazını.
2. Gerilim kazancını bulun: kolektördeki tepeden tepeye değerin girişteki tepeden tepeye değere oranı.
3. CH2'de DC kuplaj ve 2 V/bölme seçin ve kolektördeki DC gerilimi yaklaşık olarak belirleyin.
4. AC kaynağının genliğini 1 V'a çıkarın ve CH1'i 0,5 V/bölmeye alın.
5. Emetör direncinin parametre kartında 470 Ω'u 220 Ω olarak değiştirin ve AC kaynağının genliğini yeniden 0,2 V'a getirin.

Beklenen sonuç

Kolektördeki sinyal giriş sinyalinden büyüktür ve onunla zıt fazdadır: tepeden tepeye yaklaşık 1,8 V'a karşı 0,4 V, yani yaklaşık 4,5'lik bir kazanç — kolektör ve emetör dirençlerinin oranına, 2,2 kΩ / 470 Ω, yakın. Kolektördeki DC gerilim yaklaşık 5,4 V'tur. Hesaba göre kolektör akımı yaklaşık 1,6 mA, emetör gerilimi ise yaklaşık 0,77 V'tur — düzenek bu değerleri göstermez. 1 V genlikte çıkıştaki sinüs dalgası kırpılır: üstte transistör kesime gider, altta, emetör gerilimine yakın bir yerde, transistör doyuma girer. 220 Ω'luk emetör direnciyle kazanç yaklaşık iki katına çıkar ve çalışma noktası kayar. Tek bir kutuplama direnci baz akımını belirler, kolektör akımı ise bundan \(\beta\) kat büyüktür; bu yüzden çalışma noktası \(\beta\) değerine bağlıdır. Aynı tipteki gerçek transistörlerin \(\beta\) değerleri farklıdır, 100'den 300'e kadar. Transistörün parametre kartında Akım kazancı β = 300 girin: kutuplama artık yaklaşık 4 mA'lik bir kolektör akımı gerektirir; bu, 2,2 kΩ'luk ve 470 Ω'luk dirençlerin geçirebileceğinden fazladır ve transistör yaklaşık 3,3 mA'de doyuma girer. Sinyal yokken kolektör yaklaşık 1,7 V'ta, emetörün yalnızca 0,2 V üstünde durur; 0,2 V'luk sinyalle alt yarım dalgalar şimdiden kırpılır ve kolektör geriliminin ortalaması yaklaşık 2,7 V olur. Bu yüzden gerçek yükselteçler bazı, iki dirençten oluşan bir gerilim bölücüyle kutuplar.

Sorular

1. Çıkış sinyali neden girişle zıt fazdadır?
2. AC kaynağı ile baz arasında neden bir kondansatör gerekir?
3. Kazanç neden yalnızca iki kat büyük, 4,4 kΩ'luk bir kolektör direnci kullanılarak iki katına çıkarılamaz? Çalışma noktası nereye kayardı?

Cevaplar

1. Giriş gerilimi arttığında baz akımı ve kolektör akımı büyür, 2,2 kΩ'luk kolektör direnci üzerindeki gerilim düşümü de artar. Kolektör gerilimi 9 V eksi bu düşüme eşittir, bu yüzden giriş arttığında azalır.
2. Kondansatör 1 kHz'lik sinyali geçirir (reaktansı yalnızca yaklaşık 16 Ω'dur) ve doğru akımı engeller. AC kaynağının diğer ucu ortak hattadır, bu yüzden kondansatör olmasaydı kaynak düşük direnci üzerinden bazı 0 V civarında tutardı: 470 kΩ'luk dirençten gelen kutuplama kaybolur ve transistör kesimde kalırdı, çünkü 0,2 V'luk bir sinyal onu iletime geçirmek için çok küçüktür.
3. Kolektör akımını baz akımı belirler ve akım yaklaşık 1,6 mA'de kalır; bu yüzden 4,4 kΩ'luk bir direnç üzerinde yaklaşık 1,6 mA · 4,4 kΩ ≈ 7,0 V düşer ve kolektör yaklaşık 2 V'ta, emetörün yalnızca yaklaşık 1,2 V üstünde kalırdı. Çalışma noktası doyuma yaklaşırdı. Artık tepeden tepeye yaklaşık 3,6 V olan çıkış sinyali, çalışma noktasının altında kalan aralığa sığmazdı ve alt yarım dalgaları daha 0,2 V'luk girişte kırpılırdı.