Un transistor est un dispositif semi-conducteur qui peut amplifier, convertir et générer des signaux électriques. Le premier transistor bipolaire utilisable a été inventé en 1947. Le matériau pour sa fabrication était le germanium. Et déjà en 1956, un transistor au silicium était né.
Dans un transistor bipolaire, deux types de porteurs de charge sont utilisés - les électrons et les trous, c'est pourquoi ces transistors sont appelés bipolaires. En plus des transistors bipolaires, il existe des transistors unipolaires (à effet de champ), qui n'utilisent qu'un seul type de porteurs - les électrons ou les trous. Cet article couvrira.
La plupart des transistors au silicium ont une structure n-p-n, ce qui s'explique également par la technologie de production, bien qu'il existe des transistors p-n-p au silicium, mais il y en a un peu moins que les structures n-p-n. De tels transistors sont utilisés par paires complémentaires (transistors de conductivité différente avec les mêmes paramètres électriques). Par exemple, KT315 et KT361, KT815 et KT814, et dans les étages de sortie du transistor UMZCH KT819 et KT818. Dans les amplificateurs importés, une puissante paire complémentaire 2SA1943 et 2SC5200 est très souvent utilisée.
Souvent, les transistors de la structure p-n-p sont appelés transistors à conduction directe et la structure n-p-n est appelée inverse. Pour une raison quelconque, un tel nom ne se trouve presque jamais dans la littérature, mais dans le cercle des ingénieurs radio et des radioamateurs, il est utilisé partout, tout le monde comprend immédiatement de quoi il s'agit. La figure 1 montre un dispositif schématique de transistors et leurs désignations graphiques conventionnelles.
Image 1.
En plus des différences de type de conductivité et de matériau, les transistors bipolaires sont classés en fonction de la puissance et de la fréquence de fonctionnement. Si la dissipation de puissance sur le transistor ne dépasse pas 0,3 W, un tel transistor est considéré comme de faible puissance. Avec une puissance de 0,3 ... 3 W, le transistor est appelé transistor de puissance moyenne, et avec une puissance supérieure à 3 W, la puissance est considérée comme importante. Les transistors modernes sont capables de dissiper une puissance de plusieurs dizaines voire centaines de watts.
Les transistors n'amplifient pas aussi bien les signaux électriques : avec l'augmentation de la fréquence, le gain de l'étage à transistor diminue et à une certaine fréquence, il s'arrête complètement. Par conséquent, pour un fonctionnement dans une large gamme de fréquences, des transistors sont produits avec des propriétés de fréquence différentes.
Selon la fréquence de fonctionnement, les transistors sont divisés en basse fréquence, - la fréquence de fonctionnement ne dépasse pas 3 MHz, moyenne fréquence - 3 ... 30 MHz, haute fréquence - supérieure à 30 MHz. Si la fréquence de fonctionnement dépasse 300 MHz, il s'agit de transistors hyperfréquences.
En général, dans les ouvrages de référence épais et sérieux, plus de 100 paramètres différents de transistors sont donnés, ce qui parle également d'un grand nombre de modèles. Et le nombre de transistors modernes est tel qu'il n'est plus possible de les placer en entier dans n'importe quel répertoire. Et la gamme de modèles augmente constamment, vous permettant de résoudre presque toutes les tâches définies par les développeurs.
Il existe de nombreux circuits à transistors (n'oubliez pas le nombre d'équipements ménagers) pour amplifier et convertir les signaux électriques, mais, avec toute la diversité, ces circuits sont constitués d'étages séparés, basés sur des transistors. Pour obtenir l'amplification de signal requise, il est nécessaire d'utiliser plusieurs étages d'amplification connectés en série. Pour comprendre le fonctionnement des étages d'amplification, vous devez vous familiariser plus en détail avec les circuits de commutation à transistors.
À lui seul, le transistor ne pourra rien amplifier. Ses propriétés d'amplification sont que de petits changements dans le signal d'entrée (courant ou tension) entraînent des changements importants de tension ou de courant à la sortie de l'étage en raison de la consommation d'énergie d'une source externe. Cette propriété est largement utilisée dans les circuits analogiques - amplificateurs, télévision, radio, communications, etc.
Pour simplifier la présentation, nous considérerons ici des circuits sur transistors de structure n-p-n. Tout ce qui sera dit sur ces transistors s'applique également aux transistors pnp. Il suffit d'inverser la polarité des alimentations et, le cas échéant, d'obtenir un circuit fonctionnel.
Au total, trois de ces schémas sont utilisés : un circuit à émetteur commun (OE), un circuit à collecteur commun (OC) et un circuit à base commune (OB). Tous ces circuits sont représentés sur la figure 2.
Figure 2.
Mais avant de passer à l'examen de ces circuits, vous devez vous familiariser avec le fonctionnement du transistor en mode clé. Cette familiarité devrait faciliter la compréhension en mode amplification. Dans un sens, le schéma de clés peut être considéré comme une sorte de schéma OE.
Fonctionnement du transistor en mode clé
Avant d'étudier le fonctionnement du transistor en mode d'amplification du signal, il convient de rappeler que les transistors sont souvent utilisés en mode clé.
Ce mode de fonctionnement du transistor est envisagé depuis longtemps. Dans le numéro d'août du magazine "Radio" 1959 a été publié un article de G. Lavrov "Triode semi-conductrice en mode clé". L'auteur de l'article a suggéré de modifier la durée d'impulsion dans l'enroulement de commande (OA). Maintenant, cette méthode de régulation s'appelle PWM et est utilisée assez souvent. Un schéma d'un magazine de l'époque est présenté à la figure 3.
Figure 3.
Mais le mode clé n'est pas utilisé uniquement dans les systèmes PWM. Souvent, un transistor allume et éteint quelque chose.
Dans ce cas, un relais peut être utilisé comme charge: un signal d'entrée est donné - le relais est activé, non - le relais est désactivé. Au lieu d'un relais dans un mode clé, des ampoules sont souvent utilisées. Ceci est généralement fait à titre indicatif : la lumière est allumée ou éteinte. Le schéma d'un tel étage clé est présenté à la figure 4. Les étages clés sont également utilisés pour fonctionner avec des LED ou avec des optocoupleurs.
Figure 4.
Sur la figure, la cascade est commandée par un contact conventionnel, bien qu'il puisse y avoir un microcircuit numérique ou. Lampe automobile, elle sert à éclairer le tableau de bord en "Zhiguli". Vous devez faire attention au fait que la tension de commande est de 5V et que la tension de collecteur commutée est de 12V.
Il n'y a rien d'étrange à cela, puisque les tensions ne jouent aucun rôle dans ce circuit, seuls les courants comptent. Par conséquent, l'ampoule peut être d'au moins 220V, si le transistor est conçu pour fonctionner à de telles tensions. La tension du collecteur doit également correspondre à la tension de fonctionnement de la charge. À l'aide de telles cascades, la charge est connectée à des microcircuits numériques ou à des microcontrôleurs.
Dans ce schéma, le courant de base contrôle le courant de collecteur, qui, du fait de l'énergie de la source d'alimentation, est plusieurs dizaines, voire centaines de fois supérieur (selon la charge du collecteur) au courant de base. Il est facile de voir qu'il y a une amplification de courant. Lorsque le transistor fonctionne en mode clé, généralement pour calculer la cascade, ils utilisent la valeur appelée dans les ouvrages de référence "le gain de courant en mode grand signal" - dans les ouvrages de référence, elle est désignée par la lettre . C'est le rapport du courant de collecteur, déterminé par la charge, au courant de base minimum possible. Sous la forme d'une formule mathématique, cela ressemble à ceci : β = Ik / Ib.
Pour la plupart des transistors modernes, le coefficient β est assez grand, en règle générale, à partir de 50 et plus, par conséquent, lors du calcul de l'étage clé, il peut être pris égal à seulement 10. Même si le courant de base s'avère supérieur au calculé un, alors le transistor ne s'ouvrira plus à partir de cela, puis il et le mode clé.
Pour allumer la lampe illustrée à la figure 3, Ib = Ik / = 100mA / 10 = 10mA, c'est au moins. Avec une tension de commande de 5V aux bornes de la résistance de base Rb, moins la chute de tension dans la section BE, il restera 5V - 0,6V = 4,4V. La résistance de la résistance de base sera : 4,4V / 10mA = 440 Ohm. Une résistance de 430 ohms est sélectionnée dans la gamme standard. La tension de 0,6V est la tension à la jonction B-E, et vous ne devez pas l'oublier dans les calculs !
Afin que la base du transistor ne reste pas "suspendue dans l'air" lorsque le contact de commande est ouvert, la jonction B-E est généralement shuntée par la résistance Rbe, qui ferme de manière fiable le transistor. Il ne faut pas oublier cette résistance, bien que pour une raison quelconque elle ne se trouve pas dans certains circuits, ce qui peut entraîner un faux déclenchement de la cascade par interférence. En fait, tout le monde connaissait cette résistance, mais pour une raison quelconque, ils l'ont oublié et ont encore une fois marché sur le "râteau".
La valeur de cette résistance doit être telle que lorsque le contact est ouvert, la tension à la base ne soit pas inférieure à 0,6V, sinon la cascade sera incontrôlable, comme si la section BE était simplement court-circuitée. En pratique, la résistance Rbe est réglée à une valeur nominale d'environ dix fois plus que Rb. Mais même si le Rb est de 10KΩ, le circuit fonctionnera de manière suffisamment fiable : les potentiels de base et d'émetteur seront égaux, ce qui conduira à la fermeture du transistor.
Une telle cascade de touches, si elle fonctionne correctement, peut allumer l'ampoule à pleine incandescence, ou l'éteindre complètement. Dans ce cas, le transistor peut être totalement passant (état de saturation) ou totalement bloqué (état de coupure). Immédiatement, bien sûr, la conclusion suggère qu'entre ces états "limites", il y a une telle chose lorsque l'ampoule est pleine de lumière. Le transistor est-il à moitié allumé ou à moitié éteint dans ce cas ? C'est comme le problème du remplissage d'un verre : un optimiste voit un verre à moitié rempli, tandis qu'un pessimiste le voit à moitié vide. Ce mode de fonctionnement du transistor est appelé amplificateur ou linéaire.
Fonctionnement du transistor en mode d'amplification du signal
Presque tous les équipements électroniques modernes sont constitués de microcircuits dans lesquels les transistors sont "cachés". Il suffit de sélectionner simplement le mode de fonctionnement de l'amplificateur opérationnel pour obtenir le gain ou la bande passante requis. Mais, malgré cela, des cascades sur des transistors discrets ("spread") sont souvent utilisées, et donc une compréhension du fonctionnement d'un étage d'amplification est simplement nécessaire.
L'inclusion la plus courante d'un transistor par rapport à OK et OB est un circuit à émetteur commun (OE). La raison de cette prévalence est principalement la haute tension et le gain de courant. Le facteur d'amplification le plus élevé de l'étage OE est fourni lorsque la moitié de la tension d'alimentation Epit/2 chute à travers la charge du collecteur. En conséquence, la seconde moitié tombe dans la section K-E du transistor. Ceci est réalisé en réglant la cascade, qui sera discuté ci-dessous. Ce mode d'amplification est appelé classe A.
Lorsque le transistor avec OE est allumé, le signal de sortie sur le collecteur est en opposition de phase avec celui d'entrée. Comme inconvénients, on peut noter que la résistance d'entrée de l'OE est faible (pas plus de plusieurs centaines d'ohms), et la résistance de sortie est à quelques dizaines de KOhms.
Si dans le mode clé le transistor est caractérisé par le gain de courant dans le mode grand signal β, alors dans le mode amplification on utilise le « gain de courant dans le mode petit signal », noté dans les ouvrages de référence h21e. Cette désignation est venue de la représentation du transistor sous la forme d'un quadripôle. La lettre "e" indique que les mesures ont été effectuées lorsque le transistor avec un émetteur commun a été allumé.
Le coefficient h21e, en règle générale, est un peu plus grand que , bien qu'il puisse également être utilisé dans les calculs en première approximation. Tout de même, la dispersion des paramètres et h21e est si grande même pour un type de transistor que les calculs ne sont qu'approximatifs. Après de tels calculs, en règle générale, la configuration du schéma est requise.
Le gain d'un transistor dépend de l'épaisseur de la base, il ne peut donc pas être modifié. Par conséquent, il existe un écart important dans le gain des transistors pris même dans le même boîtier (lire un lot). Pour les transistors de faible puissance, ce coefficient varie de 100 à 1000 et pour les transistors de forte puissance de 5 à 200. Plus la base est fine, plus le rapport est élevé.
Le circuit le plus simple pour allumer le transistor OE est illustré à la figure 5. Il ne s'agit que d'un petit morceau de la figure 2, illustré dans la deuxième partie de l'article. C'est ce qu'on appelle un circuit de courant de base fixe.
Figure 5.
Le schéma est extrêmement simple. Le signal d'entrée est envoyé à la base du transistor à travers le condensateur de blocage C1 et, étant amplifié, est retiré du collecteur du transistor à travers le condensateur C2. Le but des condensateurs est de protéger les circuits d'entrée de la composante continue du signal d'entrée (rappelez-vous juste un microphone au carbone ou à électret) et de fournir la bande passante nécessaire de la scène.
La résistance R2 est la charge de collecteur de l'étage et R1 fournit une polarisation CC à la base. A l'aide de cette résistance, ils essaient de s'assurer que la tension au collecteur serait Epit/2. Cet état est appelé point de fonctionnement du transistor, dans ce cas le gain de l'étage est maximum.
La résistance approximative de la résistance R1 peut être déterminée par la formule simple R1 ≈ R2 * h21e / 1,5 ... 1,8. Le coefficient 1,5 ... 1,8 est substitué en fonction de la tension d'alimentation: à basse tension (pas plus de 9V) la valeur du coefficient n'est pas supérieure à 1,5, et à partir de 50V, elle approche 1,8 ... 2,0. Mais, en fait, la formule est tellement approximative que la résistance R1 doit le plus souvent être choisie, sinon la valeur requise d'Epit/2 sur le collecteur ne sera pas obtenue.
La résistance de collecteur R2 est définie comme une condition du problème, car le courant de collecteur et le gain de l'étage dans son ensemble dépendent de sa valeur : plus la résistance de la résistance R2 est élevée, plus le gain est élevé. Mais il faut être prudent avec cette résistance, le courant collecteur doit être inférieur au maximum admissible pour ce type de transistor.
Le schéma est très simple, mais cette simplicité lui confère également des propriétés négatives, et cette simplicité a un prix. Tout d'abord, l'amplification de la cascade dépend de la spécificité du transistor : remplacer le transistor lors de la réparation, - sélectionner à nouveau l'offset, le ramener au point de fonctionnement.
Deuxièmement, à partir de la température ambiante, - lorsque la température augmente, le courant inverse collecteur Ico augmente, ce qui conduit à une augmentation du courant collecteur. Et où, alors, se trouve la moitié de la tension d'alimentation au niveau du collecteur Epit/2, au même point de fonctionnement ? En conséquence, le transistor chauffe encore plus, après quoi il tombe en panne. Pour se débarrasser de cette dépendance, ou du moins pour la minimiser, des éléments supplémentaires de rétroaction négative - OOS - sont introduits dans l'étage transistor.
La figure 6 montre un circuit de polarisation fixe.
Figure 6.
Il semblerait que le diviseur de tension Rb-k, Rb-e fournira le déplacement initial requis de l'étage, mais en fait, tous les inconvénients d'un circuit à courant fixe sont inhérents à un tel étage. Ainsi, le circuit illustré n'est qu'une variante du circuit à courant fixe illustré à la figure 5.
Circuits de stabilisation thermique
La situation est un peu meilleure dans le cas de l'utilisation des schémas illustrés à la figure 7.
Figure 7.
Dans un circuit stabilisé par collecteur, la résistance de polarisation R1 n'est pas connectée à l'alimentation, mais au collecteur du transistor. Dans ce cas, si le courant inverse augmente avec l'augmentation de la température, le transistor s'ouvre plus fortement, la tension du collecteur diminue. Cette diminution entraîne une diminution de la tension de polarisation appliquée à la base via R1. Le transistor commence à se fermer, le courant de collecteur diminue jusqu'à une valeur acceptable et le point de fonctionnement est rétabli.
Il est bien évident qu'une telle mesure de stabilisation conduit à une légère diminution du gain de l'étage, mais ce n'est pas un problème. Le gain manquant est généralement ajouté en augmentant le nombre d'étages d'amplification. Mais un tel OOS permet d'élargir considérablement la plage de températures de fonctionnement de la cascade.
Le circuit d'une cascade avec stabilisation d'émetteur est un peu plus compliqué. Les propriétés amplificatrices de tels étages restent inchangées sur une plage de température encore plus large que celle d'un circuit stabilisé par collecteur. Et un autre avantage incontestable - lors du remplacement d'un transistor, vous n'avez pas à sélectionner à nouveau les modes de fonctionnement de la cascade.
La résistance d'émetteur R4, assurant la stabilisation de la température, réduit également le gain de l'étage. C'est pour DC. Afin d'exclure l'influence de la résistance R4 sur l'amplification du courant alternatif, la résistance R4 est shuntée par le condensateur Ce, ce qui représente une résistance négligeable pour le courant alternatif. Sa valeur est déterminée par la gamme de fréquences de l'amplificateur. Si ces fréquences sont dans la plage audio, la capacité du condensateur peut aller d'unités à des dizaines voire des centaines de microfarads. Pour les fréquences radio, c'est déjà des centièmes ou des millièmes, mais dans certains cas le circuit fonctionne bien sans ce condensateur.
Afin de mieux comprendre le fonctionnement de la stabilisation d'émetteur, il est nécessaire de considérer le circuit de commutation d'un transistor avec un collecteur OK commun.
Circuit collecteur commun (CC) illustré à la figure 8. Ce circuit est un extrait de la figure 2, de la deuxième partie de l'article, où les trois circuits de commutation à transistors sont illustrés.
Figure 8.
La charge de l'étage est la résistance d'émetteur R2, le signal d'entrée est transmis à travers le condensateur C1 et le signal de sortie est retiré à travers le condensateur C2. Ici, vous pouvez demander pourquoi ce schéma s'appelle OK? En effet, si vous rappelez le circuit OE, alors il est clairement visible que l'émetteur est connecté au fil commun du circuit, par rapport auquel le signal d'entrée est fourni et le signal de sortie est supprimé.
Dans le circuit OK, le collecteur est simplement connecté à la source d'alimentation et, à première vue, il semble que cela n'ait rien à voir avec les signaux d'entrée et de sortie. Mais en fait, la source EMF (batterie d'alimentation) a une résistance interne très faible, pour un signal c'est pratiquement un point, un seul et même contact.
Plus en détail, le fonctionnement du circuit OK peut être visualisé sur la figure 9.
Graphique 9.
On sait que pour les transistors au silicium, la tension de jonction be est comprise entre 0,5 et 0,7 V, vous pouvez donc la prendre en moyenne à 0,6 V, si vous ne vous fixez pas l'objectif d'effectuer des calculs avec une précision au dixième. d'un pour cent. Par conséquent, comme on peut le voir sur la figure 9, la tension de sortie sera toujours inférieure à la tension d'entrée de la valeur de Ub-e, à savoir du même 0,6V. Contrairement au circuit OE, ce circuit n'inverse pas le signal d'entrée, il le répète simplement et le réduit même de 0,6V. Ce circuit est également appelé émetteur suiveur. Pourquoi un tel schéma est-il nécessaire, à quoi sert-il ?
Le circuit OK amplifie le signal de courant d'un facteur h21e, ce qui indique que la résistance d'entrée du circuit est h21e fois supérieure à la résistance du circuit émetteur. En d'autres termes, vous pouvez appliquer une tension directement à la base (sans résistance de limitation) sans craindre de brûler le transistor. Prenez simplement la broche de base et connectez-la au rail d'alimentation + U.
L'impédance d'entrée élevée vous permet de connecter une source d'entrée à haute impédance (impédance complexe) telle qu'un capteur piézo. Si un tel capteur est connecté à une cascade selon le schéma OE, alors la faible impédance d'entrée de cette cascade va simplement "absorber" le signal de capteur - "la radio ne jouera pas".
Une caractéristique distinctive du circuit OK est que son courant de collecteur Ik ne dépend que de la résistance de charge et de la tension de la source de signal d'entrée. Dans ce cas, les paramètres du transistor ne jouent ici aucun rôle. De tels circuits sont dits couverts par un retour de tension à 100 %.
Comme le montre la figure 9, le courant dans la charge de l'émetteur (aka courant d'émetteur) Iн = Iк + Ib. Compte tenu du fait que le courant de base Ib est négligeable par rapport au courant de collecteur Ic, on peut supposer que le courant de charge est égal au courant de collecteur Iн = Iк. Le courant de charge sera (Uin - Ube) / Rn. Dans ce cas, nous supposerons que Ube est connu et est toujours égal à 0,6V.
Il s'ensuit que le courant collecteur Ik = (Uin - Ube) / Rn ne dépend que de la tension d'entrée et de la résistance de charge. La résistance de charge peut être modifiée sur une large plage, cependant, vous n'avez pas besoin d'être particulièrement zélé. Après tout, si au lieu de Rn mettez un clou - tissage, alors aucun transistor ne résistera!
Le circuit OK permet de mesurer facilement le coefficient de transfert de courant statique h21e. La procédure à suivre est illustrée à la figure 10.
Figure 10.
Tout d'abord, mesurez le courant de charge comme illustré à la figure 10a. Dans ce cas, la base du transistor n'a besoin d'être connectée nulle part, comme indiqué sur la figure. Après cela, le courant de base est mesuré conformément à la figure 10b. Dans les deux cas, les mesures doivent être effectuées dans les mêmes quantités : soit en ampères, soit en milliampères. La tension d'alimentation et la charge doivent rester constantes dans les deux mesures. Pour connaître le coefficient de transfert de courant statique, il suffit de diviser le courant de charge par le courant de base : h21e In / Ib.
Il convient de noter qu'avec une augmentation du courant de charge h21e diminue légèrement et qu'avec une augmentation de la tension d'alimentation, il augmente. Les suiveurs d'émetteur sont souvent construits dans une configuration push-pull à l'aide de paires de transistors complémentaires pour augmenter la puissance de sortie du dispositif. Un tel émetteur suiveur est illustré à la figure 11.
Figure 11.
Figure 12.
L'inclusion de transistors selon le schéma avec une base commune OB
Un tel circuit ne donne qu'un gain en tension, mais a de meilleures propriétés de fréquence par rapport au circuit OE : les mêmes transistors peuvent fonctionner à des fréquences plus élevées. L'application principale du circuit OB est les amplificateurs d'antenne des gammes UHF. Le circuit amplificateur d'antenne est illustré à la figure 12.
Considérez le circuit d'allumage d'un transistor avec un émetteur commun.
- le terme même du nom de cette inclusion parle déjà des spécificités de ce régime. L'émetteur commun, et en kration c'est un OE, implique le fait que l'entrée de ce circuit et la sortie ont un émetteur commun.
Considérez le circuit :
Dans ce circuit, nous voyons deux alimentations, la première 1,5 volts, utilisées comme signal d'entrée pour le transistor et l'ensemble du circuit. La seconde alimentation est de 4,5 volts, son rôle est d'alimenter le transistor, et l'ensemble du circuit. Un élément du circuit Rn est la charge du transistor ou, plus simplement, le consommateur.
Retracons maintenant le fonctionnement de ce circuit lui-même: une alimentation de 1,5 volt sert de signal d'entrée au transistor, entrant dans la base du transistor, elle l'ouvre. Si nous considérons le cycle complet du courant de base, alors ce sera comme ceci: le courant passe du plus au moins, c'est-à-dire qu'il provient d'une source d'alimentation de 1,5 volt, à savoir de la borne +, le courant passe par l'émetteur commun passant par la base et ferme son circuit à la borne de la batterie 1,5 volts. Au moment où le courant traverse la base, le transistor est ouvert, permettant ainsi à la deuxième alimentation de 4,5 volts d'alimenter Rn. Voyons le flux de courant de la deuxième alimentation de 4,5 volts. Lorsque le transistor est ouvert par le courant d'entrée de la base, provenant de la source d'alimentation de 4,5 volts, le courant traverse l'émetteur du transistor et quitte le collecteur directement vers la charge Rн.
Le gain est égal au rapport du courant de collecteur sur le courant de base et peut généralement aller de quelques dizaines à plusieurs centaines. Un transistor connecté selon un circuit d'émetteur commun peut théoriquement donner l'amplification de puissance de signal maximale, par rapport aux autres options pour allumer le transistor.
Considérons maintenant le circuit d'allumage d'un transistor avec un collecteur commun : 
Sur ce schéma, on voit qu'il y a un collecteur commun à l'entrée et à la sortie du transistor. Par conséquent, ce circuit est appelé OK avec un collecteur commun.
Considérez son fonctionnement : comme dans le circuit précédent, le signal d'entrée arrive à la base, (dans notre cas, c'est le courant de base) ouvre le transistor. Lorsque le transistor est ouvert, le courant de la batterie de 4,5 volts passe de la borne + de la batterie à travers la charge Rн pénètre dans l'émetteur du transistor, traverse le collecteur et termine son cercle. L'entrée de la cascade avec une telle activation de l'OK a une résistance élevée, généralement de quelques dixièmes de mégaohm à plusieurs mégohms en raison du fait que la jonction collecteur du transistor est verrouillée. Et l'impédance de sortie de l'étage est au contraire faible, ce qui permet d'utiliser de tels étages pour faire correspondre l'étage précédent avec la charge. Un étage avec un transistor connecté selon un circuit collecteur commun n'amplifie pas la tension, mais amplifie le courant (généralement par un facteur de 10 ... 100). Nous reviendrons sur ces détails dans les articles suivants, car il n'est pas possible de couvrir tout et tout le monde à la fois.
Considérez le circuit pour allumer un transistor avec une base commune. 
Le nom À PROPOS de cela nous en dit déjà beaucoup - cela signifie, en allumant le transistor, une base commune par rapport à l'entrée et à la sortie du transistor.
Dans ce circuit, le signal d'entrée est alimenté entre la base et l'émetteur - ce que nous sert une batterie de 1,5 V, le courant passant son cycle de plus à travers l'émetteur du transistor le long de sa base, ouvrant ainsi le transistor pour le tension à passer du collecteur à la charge Rн. L'impédance d'entrée de l'étage est faible et varie généralement d'unités à des centaines d'ohms, ce qui est attribué à l'inconvénient de la mise en marche décrite du transistor. De plus, pour le fonctionnement d'une cascade avec un transistor connecté selon un circuit avec une base commune, deux alimentations distinctes sont nécessaires, et le gain en courant de la cascade est inférieur à un. Le gain de tension de l'étage atteint souvent des dizaines à plusieurs centaines de fois.
Ici, nous avons examiné trois circuits pour allumer un transistor, pour élargir les connaissances, je peux ajouter ce qui suit :
Plus la fréquence du signal entrant à l'entrée de l'étage transistor est élevée, plus le gain en courant est faible.
La jonction collecteur du transistor a une résistance élevée. Une augmentation de fréquence conduit à une diminution de la capacité réactive de la jonction collecteur, ce qui conduit à son shunt important et à une détérioration des propriétés amplificatrices de la cascade.
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Dans cette leçon Ecoles radioamateurs débutants nous continuerons à étudier semi-conducteurs... Dans la dernière leçon, nous avons considéré diodes, et dans cette leçon, nous considérerons un élément semi-conducteur plus complexe - transistors.
Transistor est une structure semi-conductrice plus complexe que diode... Il se compose de trois couches de silicium (il existe également des transistors au germanium) de conductivité différente. Il peut s'agir de structures n-p-n ou p-n-p. Le fonctionnement des transistors, ainsi que des diodes, repose sur les propriétés des jonctions pn.
La couche centrale, ou couche intermédiaire, est appelée base(B), et les deux autres, respectivement - émetteur(E) et collectionneur(À). Il est à noter qu'il n'y a pas de différence significative entre les deux types de transistors, et de nombreux circuits peuvent être assemblés avec un type ou un autre, tout en respectant la polarité appropriée de l'alimentation. La figure ci-dessous montre un schéma de principe des transistors, le transistor p-n-p diffère du transistor n-p-n dans le sens de la flèche de l'émetteur :
Il existe deux principaux types de transistors: bipolaire et unipolaire, qui diffèrent par leurs caractéristiques de conception. Au sein de chaque type, il existe de nombreuses variétés. La principale différence entre ces deux types de transistors est que le contrôle des processus se produisant pendant le fonctionnement du dispositif dans un transistor bipolaire est effectué par le courant d'entrée et dans un transistor unipolaire - par la tension d'entrée.
Transistors bipolaires, comme mentionné ci-dessus, sont un gâteau en couches à trois couches. Sous une forme simplifiée, un transistor peut être représenté comme deux diodes connectées en opposition :
(dans ce cas, il convient de noter que la jonction base-émetteur est une diode Zener ordinaire dont la tension de stabilisation est de 7 ... 10 volts). La santé du transistor peut être vérifiée de la même manière que la santé de la diode, avec un ohmmètre ordinaire, en mesurant la résistance entre ses bornes. Des transitions similaires à celles trouvées dans une diode existent dans un transistor entre la base et le collecteur, et entre la base et l'émetteur. En pratique, cette méthode est très souvent utilisée pour tester des transistors. Si un ohmmètre est connecté entre les bornes du collecteur et de l'émetteur, l'appareil affichera un circuit ouvert (avec un transistor fonctionnel), ce qui est naturel puisque les diodes sont allumées dans le sens opposé. Cela signifie que pour toute polarité de la tension appliquée, l'une des diodes est allumée dans le sens direct et la seconde dans le sens opposé, de sorte que le courant ne passera pas.
Combiner deux paires de transitions conduit à la manifestation d'une propriété extrêmement intéressante appelée effet transistor... Si une tension est appliquée au transistor entre le collecteur et l'émetteur, il n'y aura pratiquement pas de courant (comme discuté ci-dessus). Si vous effectuez la connexion conformément au schéma (comme dans la figure ci-dessous), où une tension est appliquée à la base à travers la résistance de limitation (afin de ne pas endommager le transistor), un courant plus fort que le courant de base passera par le collecteur. Au fur et à mesure que le courant de base augmente, le courant de collecteur augmentera également.
À l'aide d'un appareil de mesure, vous pouvez déterminer le rapport des courants de base, de collecteur et d'émetteur. Cela peut être vérifié de manière simple. Si vous maintenez la tension d'alimentation, par exemple à 4,5 V, en changeant la valeur de résistance dans le circuit de base de R à R/2, le courant de base doublera et le courant collecteur augmentera proportionnellement, par exemple :
Par conséquent, pour toute tension aux bornes de la résistance R, le courant de collecteur sera 99 fois le courant de base, c'est-à-dire le transistor a un gain de courantégal à 99. En d'autres termes, le transistor amplifie le courant de base de 99 fois. Ce coefficient est désigné par la lettre ? . Le gain est égal au rapport du courant de collecteur sur le courant de base:
? = Ik / Ib
Une tension alternative peut également être appliquée à la base du transistor. Mais, il faut que le transistor fonctionne en mode linéaire. Pour un fonctionnement normal en mode linéaire, le transistor doit être alimenté à la base avec une tension de polarisation constante et une tension alternative, qu'il va amplifier. De cette façon, les transistors amplifient des tensions faibles, par exemple d'un microphone, à un niveau pouvant alimenter un haut-parleur. Si le gain n'est pas suffisant, vous pouvez utiliser plusieurs transistors ou leur série par étapes. Afin de ne pas perturber les modes de fonctionnement continu de chacun d'eux (au niveau desquels la linéarité est assurée) lors de la connexion des cascades, des condensateurs de blocage sont utilisés. Les transistors bipolaires ont des caractéristiques électriques qui leur confèrent des avantages distincts par rapport aux autres composants amplificateurs.
Comme nous le savons déjà, il existe aussi (sauf pour les bipolaires) et transistors unipolaires... Jetons un coup d'œil à deux d'entre eux - domaine et unijonction transistors. Comme les bipolaires, ils sont de deux types et possèdent trois sorties :
Les électrodes de transistor à effet de champ sont : portail-Z, ruissellement- C correspondant à la variété et la source- Et, identifié à l'émetteur. Les FET à canaux n et p diffèrent dans la direction de la flèche de grille. Les transistors à simple jonction, parfois appelés diodes à double base, sont principalement utilisés dans les circuits générateurs de signaux périodiques à impulsions.
Il existe trois circuits fondamentaux pour la commutation des transistors dans un étage amplificateur :
? émetteur commun(mais)
? avec collecteur commun(b)
? avec un socle commun(dans)
Transistor bipolaire à émetteur commun, en fonction de la résistance de sortie de l'alimentation R1 et de la résistance de charge Rн, amplifie le signal d'entrée à la fois en tension et en courant. Le gain d'un transistor bipolaire est noté h21e(lire : ash-two-one-e, où e est un circuit avec un émetteur commun), et chaque transistor est différent. La valeur du coefficient h21e (son nom complet est coefficient de transfert de courant statique de la base h21e) ne dépend que de l'épaisseur de la base du transistor (elle ne peut pas être modifiée) et de la tension entre le collecteur et l'émetteur, donc, à basse tension (inférieure à 20 V), son coefficient de transfert de courant à tout courant de collecteur est pratiquement inchangé et augmente légèrement avec l'augmentation de la tension sur le collecteur.
Gain actuel – Kus.i et gain de tension – Kus.u d'un transistor bipolaire connecté dans un circuit à émetteur commun dépend du rapport de la résistance de charge (désignée par Rn dans le schéma) et de la source de signal (désignée par R1 dans le schéma). Si la résistance de la source de signal est h21e fois inférieur à la résistance de charge, le gain de tension est légèrement inférieur à l'unité (0,95 ... 0,99) et le gain de courant est h21e. Lorsque la résistance de la source de signal est supérieure à h21e fois inférieure à la résistance de charge, alors le gain de courant reste inchangé (égal à h21e), et le gain de tension diminue. Si, au contraire, la résistance d'entrée est réduite, alors le gain en tension devient supérieur à l'unité et le gain en courant, lorsque le courant traversant la jonction base-émetteur du transistor est limité, ne change pas. Le circuit à émetteur commun est le seul circuit de commutation à transistor bipolaire qui nécessite de limiter le courant d'entrée (de commande). Plusieurs conclusions peuvent être tirées :- le courant de base du transistor doit être limité, sinon soit le transistor soit le circuit qui le commande grillera ; - à l'aide d'un transistor connecté selon le schéma OE, il est très facile de contrôler une charge haute tension avec une source de signal basse tension. Un courant important traverse la base, et donc les jonctions collecteurs à une tension base-émetteur de seulement 0,8 ... 1,5 V. Si l'amplitude (tension) est supérieure à cette valeur, une résistance de limitation de courant (R1) doit être placé entre la base du transistor et la sortie du circuit de commande. Vous pouvez calculer sa résistance à l'aide des formules :
Ir1 = Irн / h21э R1 = Ucontr / Ir1 où:
Irn- courant à travers la charge, A; Ucont- tension de la source de signal, V ; R1- résistance de résistance, Ohm.
Une autre caractéristique du circuit OE est que la chute de tension à la jonction collecteur-émetteur du transistor peut être pratiquement réduite à zéro. Mais pour cela, il est nécessaire d'augmenter considérablement le courant de base, ce qui n'est pas très rentable. Par conséquent, ce mode de fonctionnement des transistors n'est utilisé que dans les circuits numériques à impulsions.
Transistor, circuit amplificateur analogique, devrait fournir approximativement la même amplification de signaux avec des amplitudes différentes par rapport à une certaine tension « moyenne ». Pour ce faire, vous devez l'ouvrir un peu, en essayant de ne pas en faire trop. Comme on le voit sur l'image ci-dessous (à gauche) :
le courant de collecteur et la chute de tension aux bornes du transistor avec une augmentation régulière du courant de base changent initialement presque linéairement, et alors seulement, avec le début saturation transistor, sont plaqués contre les axes du graphe. Nous ne nous intéressons qu'aux parties droites des lignes (avant saturation) - il est évident qu'elles symbolisent l'amplification linéaire du signal, c'est-à-dire que lorsque le courant de commande change plusieurs fois, le courant collecteur (tension dans la charge) va changer du même montant.
La forme d'onde analogique est illustrée dans la figure ci-dessus (à droite)... Comme on peut le voir sur le graphique, l'amplitude du signal pulse constamment par rapport à une certaine tension moyenne Uav, et elle peut à la fois augmenter et diminuer. Mais le transistor bipolaire ne réagit qu'à une augmentation de la tension d'entrée (ou plutôt du courant). Conclusion : vous devez vous assurer que le transistor est légèrement ouvert même avec l'amplitude minimale du signal d'entrée. Avec un Uav d'amplitude moyenne il s'ouvrira un peu plus fort, et avec un Umax maximum il s'ouvrira le plus possible. Mais en même temps, il ne doit pas entrer en mode de saturation (voir la figure ci-dessus) - dans ce mode, le courant de sortie cesse de dépendre linéairement du courant d'entrée, ce qui entraîne une forte distorsion du signal.
Regardons à nouveau la forme d'onde analogique. Étant donné que les amplitudes maximale et minimale du signal d'entrée par rapport à la moyenne sont approximativement de même amplitude (et de signe opposé), nous devons fournir un tel courant constant (courant de polarisation - Icm) à la base du transistor de sorte que à la tension "moyenne" à l'entrée, le transistor est ouvert exactement à moitié. Ensuite, avec une diminution du courant d'entrée, le transistor se fermera et le courant du collecteur diminuera, et avec une augmentation du courant d'entrée, il s'ouvrira encore plus.
Nous avons appris comment fonctionne le transistor, en termes généraux nous avons examiné les technologies de fabrication germanium et silicium transistors et compris comment ils sont marqués.
Aujourd'hui, nous allons mener plusieurs expériences et nous assurer que le transistor bipolaire est bien constitué de deux diodes, compris dans le sens opposé, et que le transistor est amplificateur de signal.
Nous avons besoin d'un transistor au germanium de faible puissance de structure p-n-p de la série MP39 - MP42, d'une lampe à incandescence conçue pour une tension de 2,5 volts et d'une source d'alimentation pour 4 - 5 volts. En général, pour les radioamateurs novices, je recommande d'en monter un petit réglable avec lequel vous alimenterez vos créations.
1. Le transistor se compose de deux diodes.
Pour s'en assurer, constituons un petit circuit : la base du transistor VT1 connectez-vous au moins de l'alimentation et la borne du collecteur à l'une des bornes de la lampe à incandescence EL... Maintenant, si la deuxième borne de la lampe est connectée au plus de la source d'alimentation, la lampe s'allumera.
La lumière s'est allumée parce que nous avons appliqué à la jonction collecteur du transistor direct- la tension de débit qui a ouvert la jonction du collecteur et l'a traversée courant continu collectionneur jeк... L'amplitude de ce courant dépend de la résistance filament lampes et résistance interne source de courant.
Et maintenant, nous allons considérer le même circuit, mais nous allons décrire le transistor sous la forme d'une plaque semi-conductrice.
Porteurs de charge principaux dans la base électrons, surmonter la jonction p-n, tomber dans la région du trou collectionneur et devenir mineur. Devenus minoritaires, les électrons de base sont absorbés par les porteurs majoritaires dans la région des trous du collecteur des trous... De la même manière, les trous de la zone collectrice, tombant dans la zone électronique de la base, deviennent minoritaires et sont absorbés par les porteurs de charge majoritaires de la base. électrons.
La broche de base connectée au pôle négatif de l'alimentation agir nombre pratiquement illimité électrons, reconstituant la désintégration des électrons de la région de base. Et le contact collecteur, connecté au pôle positif de la source d'alimentation à travers le filament de la lampe, est capable de accepter le même nombre d'électrons, grâce à quoi la concentration de trous dans la région base.
Ainsi, la conductivité de la jonction p-n deviendra grande et la résistance au courant sera faible, ce qui signifie que le courant de collecteur traversera la jonction de collecteur. jeк... Et quoi Suite il y aura ce courant, le plus lumineux la lampe sera allumée.
Le voyant sera également allumé s'il est inclus dans le circuit de jonction de l'émetteur. La figure ci-dessous montre exactement cette variante du schéma.
Modifions maintenant un peu le circuit et la base du transistor. VT1 se connecter à plus source de courant. Dans ce cas, la lampe ne brûlera pas, car nous avons allumé la jonction p-n du transistor dans sens inverse direction. Cela signifie que la résistance de la jonction p-n est devenue génial et très peu la traverse courant inverse collectionneur Ikbo incapable de filament de lampe à incandescence EL... Dans la plupart des cas, ce courant ne dépasse pas quelques microampères.
Et pour enfin s'en assurer, considérons à nouveau un circuit avec un transistor représenté sous la forme d'une plaque semi-conductrice.
Des électrons dans la région base se déplacera vers plus source d'alimentation, en s'éloignant de la jonction pn. Trous dans la zone collectionneur, s'éloignera également de la jonction p-n, se déplaçant vers négatif pôle de l'alimentation. En conséquence, la frontière des régions, pour ainsi dire va s'étendre, c'est pourquoi une zone appauvrie en trous et en électrons se forme, ce qui fournira une résistance élevée au courant.
Mais, puisque dans chacune des zones de la base et du collecteur il y a non essentiel porteurs de charge, puis petits échange les électrons et les trous entre les régions se produiront toujours. Par conséquent, un courant bien inférieur au courant continu traversera la jonction collecteur, et ce courant ne suffira pas à enflammer le filament de la lampe.
2. Fonctionnement du transistor en mode de commutation.
Faisons une autre expérience montrant l'un des modes de fonctionnement du transistor.
Entre le collecteur et l'émetteur du transistor, on connecte une alimentation en série et la même lampe à incandescence. Nous connectons le plus de l'alimentation à l'émetteur et le moins à travers le filament de la lampe avec le collecteur. La lampe est éteinte. Pourquoi?
Tout est très simple : si vous appliquez une tension d'alimentation entre l'émetteur et le collecteur, alors pour n'importe quelle polarité l'une des transitions sera dans le sens direct, et l'autre dans le sens opposé et interférera avec le passage du courant. Ce n'est pas difficile à voir si vous regardez la figure suivante.
La figure montre que la jonction base-émetteur émetteur est incluse dans direct direction et est ouvert et prêt à accepter un nombre illimité d'électrons. La jonction collecteur-base-collecteur, au contraire, est incluse dans sens inverse direction et empêche le passage des électrons vers la base.
Par conséquent, il s'ensuit que les porteurs de charge majoritaires dans la région de l'émetteur des trous, repoussés par le plus de la source d'énergie, se précipitent vers la région de base et là, ils s'absorbent (recombinent) mutuellement avec les principaux porteurs de charge dans la base électrons... Au moment de la saturation, lorsqu'il n'y a pas de porteurs de charge gratuits de part et d'autre, leur mouvement s'arrêtera, ce qui signifie que le courant cesse de circuler. Pourquoi? Parce que du côté du collecteur il n'y aura pas rechargerélectrons.
Il s'avère que les principaux porteurs de charge dans le collecteur des trous attirés par le pôle négatif de la source d'alimentation, et certains d'entre eux s'absorbent mutuellement électrons provenant du côté négatif de l'alimentation. Et au moment de la saturation, quand des deux côtés il n'y aura pas libre porteurs de charge, les trous, en raison de leur prédominance dans la région du collecteur, bloqueront le passage ultérieur des électrons vers la base.
Ainsi, une zone appauvrie en trous et en électrons se forme entre le collecteur et la base, ce qui apportera une résistance élevée au courant.
Bien sûr, grâce au champ magnétique et à l'effet thermique, un faible courant circulera toujours, mais la force de ce courant est si faible qu'il ne peut pas incandérer le filament de la lampe.
Ajoutez maintenant au circuit cavalier et fermez la base avec l'émetteur à elle. La lumière incluse dans le circuit collecteur du transistor ne s'allumera plus. Pourquoi?
Parce que lorsque la base et l'émetteur sont fermés avec un cavalier, la jonction collecteur devient juste une diode à laquelle L'opposé Tension. Le transistor est à l'état fermé et seul un faible courant de collecteur inverse le traverse. Ikbo.
Maintenant changeons un peu plus le circuit et ajoutons une résistance Rb résistance 200 - 300 Ohm, et une source de tension supplémentaire FR sous la forme d'une pile de type doigt.
Connectez le moins de la batterie à travers une résistance Rb avec la base du transistor, et plus des batteries avec un émetteur. La lampe s'est allumée.
La lampe s'est allumée car nous avons connecté une batterie entre la base et l'émetteur, et ainsi appliquée à la jonction de l'émetteur direct tension de déverrouillage. La jonction de l'émetteur s'est ouverte et l'a traversée droit courant que ouvert jonction collecteur du transistor. Le transistor s'est ouvert et le long du circuit émetteur-base-collecteur goutte de courant du collecteur jeк, plusieurs fois supérieur au courant du circuit émetteur-base... Et grâce à ce courant, la lumière s'est allumée.
Si nous modifions la polarité de la batterie et appliquons un plus à la base, la jonction de l'émetteur se fermera et la jonction du collecteur se fermera également avec elle. Le courant de collecteur inverse traversera le transistor Ikbo et la lumière s'éteindra.
Résistance Rb limite le courant dans le circuit de base. Si le courant n'est pas limité et que tous les 1,5 volts sont appliqués à la base, trop de courant traversera la jonction de l'émetteur, ce qui entraînera claquage thermique transition et le transistor échouera. Typiquement pour germanium transistors, la tension de déverrouillage n'est pas supérieure à 0,2 volts, et pour silicium Pas plus 0,7 volts.
Et encore une fois, nous analyserons le même circuit, mais représenterons le transistor sous la forme d'une plaque semi-conductrice.
Lorsque la tension de déverrouillage est appliquée à la base du transistor, il s'ouvre émetteur transition et les trous libres de l'émetteur commencent à s'interabsorber avec les électrons base créer un petit courant de base avant Ib.
Mais tous les trous introduits depuis l'émetteur dans la base ne se recombinent pas avec ses électrons. En règle générale, la zone de base est faite mince, et dans la fabrication de transistors de la structure p-n-p, la concentration de trous dans émetteur et collecteur faire beaucoup plus que la concentration d'électrons dans base, par conséquent, seule une petite partie des trous est absorbée par les électrons de la base.
La masse principale des trous de l'émetteur passe par la base et tombe sous l'influence d'une tension négative plus élevée agissant dans le collecteur, et déjà avec les trous du collecteur se déplace vers son contact négatif, où elle est mutuellement absorbée par les électrons introduits par le négatif pôle de la source d'alimentation FR.
En conséquence, la résistance du circuit collecteur émetteur-base-collecteur diminuera et dirigera le courant du collecteur dans celui-ci jeк plusieurs fois le courant de base Ib Chaînes émetteur-base.
Comment Suite Suite trous est introduit de l'émetteur à la base, donc plus significatif courant collecteur. Et vice versa que moins la tension de déverrouillage à la base, la moins courant collecteur.
Si, au moment du fonctionnement du transistor, un milliampèremètre est inclus dans les circuits de base et de collecteur, alors avec le transistor fermé, il n'y aurait pratiquement aucun courant dans ces circuits.
Lorsque le transistor est ouvert, le courant de base Ib serait de 2-3 mA, et le courant du collecteur jeк serait d'environ 60 - 80 mA. Tout cela suggère que le transistor peut être amplificateur de courant.
Dans ces expériences, le transistor était dans l'un des deux états suivants : ouvert ou fermé. La commutation du transistor d'un état à un autre s'est produite sous l'influence de la tension de déverrouillage à la base Uб... Ce mode transistor est appelé mode de commutation ou alors clé... Ce mode de fonctionnement du transistor est utilisé dans les appareils et les automatismes.
Sur ce nous terminerons, et dans la partie suivante nous analyserons le fonctionnement du transistor dans l'exemple d'un simple amplificateur audiofréquence monté sur un seul transistor.
Bonne chance!
Littérature:
1. Borisov VG - Jeune radioamateur. 1985
2. E. Iceberg - Transistor ?.. C'est très simple ! 1964
Il existe plusieurs schémas d'appareils et d'assemblages simples qui peuvent être réalisés par des radioamateurs novices.
Amplificateur AF à un étage
C'est la conception la plus simple qui vous permet de démontrer les capacités d'amplification du transistor. Certes, le gain de tension est faible - il ne dépasse pas 6, donc la portée d'un tel dispositif est limitée.
Néanmoins, il peut être connecté, disons, à un détecteur radio (il doit être chargé avec une résistance de 10 kΩ) et utiliser le casque BF1 pour écouter les émissions de la radio locale.
Le signal amplifié est envoyé aux prises d'entrée X1, X2 et la tension d'alimentation (comme dans toutes les autres conceptions de cet auteur, elle est de 6 V - quatre cellules galvaniques avec une tension de 1,5 V, connectées en série) est envoyée au prises X3, X4.
Le diviseur R1R2 définit la tension de polarisation à la base du transistor et la résistance R3 fournit un retour de courant, ce qui contribue à la stabilisation de la température de l'amplificateur.
Riz. 1. Schéma d'un amplificateur AF à un étage sur un transistor.
Comment se fait la stabilisation ? Supposons que le courant du collecteur du transistor ait augmenté sous l'influence de la température.En conséquence, la chute de tension aux bornes de la résistance R3 va augmenter. En conséquence, le courant d'émetteur diminuera, et donc le courant de collecteur - il atteindra sa valeur initiale.
La charge de l'étage amplificateur est un casque avec une résistance de 60 .. 100 Ohm. Il n'est pas difficile de vérifier le fonctionnement de l'amplificateur, vous devez toucher la prise d'entrée X1, par exemple, avec une pince à épiler, un faible bourdonnement doit être entendu dans le téléphone, à la suite de l'induction d'un courant alternatif. Le courant de collecteur du transistor est d'environ 3 mA.
Convertisseur de fréquence à ultrasons à deux étages sur des transistors de différentes structures
Il est conçu avec un couplage direct entre les étages et une rétroaction CC négative profonde, ce qui le rend indépendant de la température ambiante. La base de la stabilisation de la température est la résistance R4, qui fonctionne de manière similaire à la résistance R3 dans la conception précédente.
L'amplificateur est plus "sensible" par rapport à un amplificateur à un étage - le gain de tension atteint 20. Une tension alternative d'une amplitude maximale de 30 mV peut être appliquée aux prises d'entrée, sinon des distorsions se feront entendre dans le casque .
Ils vérifient l'amplificateur en touchant la prise d'entrée X1 avec une pince à épiler (ou simplement avec votre doigt) - un son fort sera entendu dans le téléphone. L'amplificateur consomme un courant d'environ 8 mA.
Riz. 2. Schéma d'un amplificateur AF à deux étages basé sur des transistors de différentes structures.
Cette conception peut être utilisée pour amplifier les signaux faibles d'un microphone, par exemple. Et bien entendu cela va considérablement améliorer le signal 34 prélevé sur la charge du récepteur du détecteur.
Convertisseur de fréquence à ultrasons à deux étages sur transistors de même structure
Ici, la communication directe entre les cascades est également utilisée, mais la stabilisation du mode de fonctionnement est quelque peu différente des conceptions précédentes.
Supposons que le courant de collecteur du transistor VT1 ait diminué. La chute de tension aux bornes de ce transistor augmentera, ce qui entraînera une augmentation de la tension aux bornes de la résistance R3 connectée au circuit d'émetteur du transistor VT2.
En raison de la connexion des transistors à travers la résistance R2, le courant de base du transistor d'entrée augmentera, ce qui entraînera une augmentation de son courant de collecteur. En conséquence, la variation initiale du courant de collecteur de ce transistor sera compensée.
Riz. 3. Schéma d'un amplificateur AF à deux étages sur des transistors de même structure.
La sensibilité de l'amplificateur est très élevée - le gain atteint 100. Le gain dépend dans une large mesure de la capacité du condensateur C2 - si vous l'éteignez, le gain diminuera. La tension d'entrée ne doit pas dépasser 2 mV.
L'amplificateur fonctionne bien avec un récepteur de détection, un microphone à électret et d'autres sources de signaux faibles. Le courant consommé par l'amplificateur est d'environ 2 mA.
Il est composé de transistors de différentes structures et a un gain de tension d'environ 10. La tension d'entrée la plus élevée peut être de 0,1 V.
Le premier amplificateur à deux étages est assemblé sur le transistor VT1, le second - sur VT2 et VTZ de structures différentes. Le premier étage amplifie le signal de tension 34, les deux alternances étant les mêmes. Le second amplifie le signal de courant, mais la cascade sur le transistor VT2 «fonctionne» avec des demi-ondes positives et sur le transistor VTZ - avec des négatives.
Riz. 4. Amplificateur de puissance push-pull AF sur transistors.
Le mode continu est choisi de telle sorte que la tension au point de jonction des émetteurs des transistors du deuxième étage soit environ la moitié de la tension de l'alimentation.
Ceci est obtenu en activant la résistance de contre-réaction R2. Le courant de collecteur du transistor d'entrée, circulant à travers la diode VD1, entraîne une chute de tension à ses bornes. qui est la tension de polarisation aux bases des transistors de sortie (par rapport à leurs émetteurs) - cela vous permet de réduire la distorsion du signal amplifié.
La charge (plusieurs casques branchés en parallèle ou une tête dynamique) est reliée à l'amplificateur par l'intermédiaire d'un condensateur à oxyde C2.
Si l'amplificateur fonctionne sur une tête dynamique (avec une résistance de 8-10 ohms), la capacité de ce condensateur doit être au moins deux fois plus grande.Faites attention à la connexion de la charge du premier étage - résistance R4. , et avec le rendement inférieur de la charge.
Il s'agit du circuit dit élévateur de tension, dans lequel une petite tension de la rétroaction positive AF pénètre dans le circuit de base des transistors de sortie, ce qui égalise les conditions de fonctionnement des transistors.
Indicateur de tension à deux niveaux
Un tel dispositif peut être utilisé. par exemple, pour indiquer "l'épuisement" de la batterie ou indiquer le niveau du signal reproduit dans un magnétophone domestique. La disposition de l'indicateur montrera comment cela fonctionne.
Riz. 5. Schéma d'un indicateur de tension à deux niveaux.
En position basse du moteur de la résistance variable R1, les deux transistors sont fermés, les LED HL1, HL2 sont éteintes. Lorsque vous déplacez le curseur de résistance vers le haut, la tension à ses bornes augmente. Lorsqu'il atteint la tension d'ouverture du transistor VT1, la LED HL1 clignote
Si vous continuez à déplacer le moteur. il viendra un moment où, après la diode VD1, le transistor VT2 s'ouvre. La LED HL2 clignotera également. En d'autres termes, une basse tension à l'entrée de l'indicateur fait s'allumer uniquement la LED HL1 et plus que les deux LED.
En diminuant progressivement la tension d'entrée avec une résistance variable, nous notons que la LED HL2 s'éteint en premier, puis HL1. La luminosité des LED dépend des résistances de limitation R3 et R6 lorsque leurs résistances augmentent, la luminosité diminue.
Pour connecter l'indicateur à un appareil réel, vous devez déconnecter la borne supérieure de la résistance variable du fil positif de la source d'alimentation et appliquer une tension contrôlée aux bornes extrêmes de cette résistance. En déplaçant son curseur, le seuil de réponse de l'indicateur est sélectionné.
Lors de la surveillance uniquement de la tension de l'alimentation, il est permis d'installer une LED verte AL307G à la place de HL2.
Il émet des signaux lumineux sur la base de moins que la normale - normal - plus que la normale. Pour cela, l'indicateur utilise deux LED rouges et une verte.
Riz. 6. Indicateur de tension à trois niveaux.
A une certaine tension sur le moteur de la résistance variable R1 (la tension est normale), les deux transistors sont fermés et seule la LED verte HL3 fonctionne. Le déplacement du curseur de résistance vers le haut du circuit entraîne une augmentation de la tension (plus que la normale), le transistor VT1 s'ouvre dessus.
La LED HL3 s'éteint et HL1 s'allume. Si le curseur est déplacé vers le bas et donc la tension à ses bornes (« moins que la normale »), le transistor VT1 se fermera et VT2 s'ouvrira. L'image suivante sera observée: d'abord, la LED HL1 s'éteindra, puis HL3 s'allumera et s'éteindra bientôt, et enfin HL2 clignotera.
En raison de la faible sensibilité de l'indicateur, une transition en douceur de l'extinction d'une LED à l'allumage d'une autre est obtenue. Elle n'est pas encore complètement éteinte, par exemple HL1, mais HL3 est déjà allumée.
Gâchette de Schmitt
Comme vous le savez, ce dispositif est généralement utilisé pour convertir une tension variant lentement en un signal carré.Lorsque le curseur de la résistance variable R1 est en position basse selon le circuit, le transistor VT1 est fermé.
La tension sur son collecteur est élevée, de ce fait, le transistor VT2 s'avère ouvert, ce qui signifie que la LED HL1 est allumée.Une chute de tension se forme sur la résistance R3.
Riz. 7. Déclenchement de Schmitt simple sur deux transistors.
En déplaçant lentement le curseur de résistance variable vers le haut du circuit, il sera possible d'atteindre le moment où le transistor VT1 s'ouvrira soudainement et VT2 se fermera. Cela se produira lorsque la tension à la base de VT1 dépassera la chute de tension aux bornes de la résistance R3.
La LED s'éteindra. Si vous déplacez ensuite le curseur vers le bas, la gâchette reviendra à sa position d'origine - la LED clignotera.Cela se produira lorsque la tension sur le curseur est inférieure à la tension d'arrêt de la LED.
Attente multivibrateur
Un tel dispositif a un état stable et ne passe dans un autre que lorsque le signal d'entrée est appliqué.Dans ce cas, le multivibrateur génère une impulsion de sa propre durée, quelle que soit la durée du signal d'entrée. Nous allons le vérifier en réalisant une expérimentation avec l'agencement du dispositif proposé.
Riz. 8. Schéma de principe du multivibrateur en attente.
A l'état initial, le transistor VT2 est ouvert, la LED HL1 est allumée. Il suffit maintenant de court-circuiter les fentes X1 et X2 pour qu'une impulsion de courant traverse le condensateur C1 pour ouvrir le transistor VT1. La tension sur son collecteur diminuera et le condensateur C2 sera connecté à la base du transistor VT2 dans une polarité telle qu'il se fermera. La LED s'éteindra.
Le condensateur commencera à se décharger, le courant de décharge traversera la résistance R5, maintenant le transistor VT2 fermé.Dès que le condensateur sera déchargé, le transistor VT2 s'ouvrira à nouveau et le multivibrateur retournera en mode veille.
La durée de l'impulsion générée par le multivibrateur (la durée d'être dans un état instable) ne dépend pas de la durée du déclencheur, mais est déterminée par la résistance de la résistance R5 et la capacité du condensateur C2.
Si vous branchez un condensateur de même capacité en parallèle sur C2, la LED restera éteinte deux fois plus longtemps.
I. Bokomchev. P-06-2000.
