เครื่องขยายเสียงเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับขยายสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า อินพุตสำหรับทรานซิสเตอร์จะเป็นแรงดันหรือกระแสและเอาต์พุตจะเป็นรูปแบบขยายของสัญญาณอินพุตนั้น โดยทั่วไปแล้ววงจรแอมพลิฟายเออร์ได้รับการออกแบบให้มีทรานซิสเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปเรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ (BJT, FET) เป็นส่วนประกอบหลักในระบบเครื่องขยายเสียง ในบทความนี้เราจะพูดถึงวงจรแอมพลิฟายเออร์ทั่วไป
แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์มักใช้กันมากที่สุดในชีวิตประจำวันของเราเช่นแอมพลิฟายเออร์เสียงความถี่วิทยุจูนเนอร์เสียง การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ฯลฯ
ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ของ Collector / Emitter Follower ทั่วไป
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วในบทความก่อนหน้านี้มี การกำหนดค่าทรานซิสเตอร์สามแบบ ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการขยายสัญญาณเช่นฐานทั่วไป (CB) ตัวรวบรวมทั่วไป (CC) และ ตัวปล่อยทั่วไป (CE)
แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ดีโดยพื้นฐานแล้วจะมีพารามิเตอร์ดังต่อไปนี้อัตราขยายสูงอิมพีแดนซ์อินพุตสูงแบนด์วิดท์สูงอัตราการเคลื่อนที่สูงลิเนียริตี้สูงประสิทธิภาพสูงเสถียรภาพสูงเป็นต้น
ในคอนฟิกูเรชันทรานซิสเตอร์ Common Collector เราใช้เทอร์มินัลตัวรวบรวมเหมือนกันสำหรับทั้งสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต การกำหนดค่านี้เรียกอีกอย่างว่าการกำหนดค่าผู้ติดตามตัวปล่อยเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยเป็นไปตามแรงดันไฟฟ้าฐาน การกำหนดค่าผู้ติดตามตัวปล่อยส่วนใหญ่ใช้เป็นบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้า การกำหนดค่าเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นจับคู่อิมพีแดนซ์เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตสูง
แอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีการกำหนดค่าวงจรดังต่อไปนี้
- สัญญาณอินพุตจะเข้าสู่ทรานซิสเตอร์ที่ขั้วฐาน
- สัญญาณอินพุตออกจากทรานซิสเตอร์ที่ขั้วอิมิตเตอร์
- ตัวเก็บรวบรวมเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าคงที่นั่นคือกราวด์บางครั้งมีตัวต้านทานแทรกแซง
วงจรแอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปอย่างง่ายแสดงไว้ในรูปด้านล่าง ตัวต้านทานตัวเก็บรวบรวม Rc ไม่จำเป็นในหลาย ๆ แอปพลิเคชัน เพื่อที่จะ ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นเครื่องขยายเสียง ควรอยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ของการกำหนดค่า
Common Collector Amplifier หรือ Emitter Follower Circuit
เพื่อที่เราจะตั้งค่าจุดนิ่งต้องตั้งค่าด้วยวงจรภายนอกของทรานซิสเตอร์ค่าของตัวต้านทาน Rc และ Rb และแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า DC, Vcc และ Vbb ได้เลือกตามนั้น
เมื่อคำนวณเงื่อนไขการหยุดนิ่งของวงจรและได้รับการพิจารณาแล้วว่า BJT อยู่ในพื้นที่การทำงานไปข้างหน้าพารามิเตอร์ h จะถูกคำนวณด้านล่างเพื่อสร้างแบบจำลองสัญญาณขนาดเล็กของทรานซิสเตอร์
ลักษณะของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์สะสมทั่วไป
ตัวต้านทานโหลดในแอมพลิฟายเออร์ตัวรวบรวมทั่วไปที่วางอยู่ในอนุกรมกับวงจรอีซีแอลจะรับทั้งกระแสฐานและกระแสของตัวเก็บรวบรวม
เนื่องจากตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์คือผลรวมของกระแสฐานและตัวเก็บรวบรวมเนื่องจากกระแสฐานและตัวเก็บรวบรวมจะรวมกันเป็นกระแสของตัวปล่อยจึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะสันนิษฐานว่าแอมพลิฟายเออร์นี้จะได้รับกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก
แอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีอัตราขยายกระแสค่อนข้างมากซึ่งใหญ่กว่าการกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์อื่น ๆ ลักษณะของเครื่องขยายเสียง cc ดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง
พารามิเตอร์ | ลักษณะเฉพาะ |
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น | ศูนย์ |
กำไรปัจจุบัน | สูง |
กำลังรับ | ปานกลาง |
ความสัมพันธ์เฟสอินพุตหรือเอาต์พุต | ศูนย์องศา |
ความต้านทานอินพุต | สูง |
ความต้านทานขาออก | ต่ำ |
ขณะนี้สามารถคำนวณประสิทธิภาพของวงจรสัญญาณขนาดเล็กได้แล้ว ประสิทธิภาพของวงจรรวมคือผลรวมของประสิทธิภาพการหยุดนิ่งและสัญญาณขนาดเล็ก วงจรโมเดล AC แสดงไว้ด้านล่าง
การสร้างแบบจำลอง AC ของเครื่องขยายเสียงสะสมทั่วไป
กำไรปัจจุบัน
กำไรปัจจุบันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกระแสโหลดต่อกระแสอินพุต
ไอ = il / ib = -ie / ib
จากวงจรพารามิเตอร์ h สามารถระบุได้ว่าตัวปล่อยและกระแสฐานมีความสัมพันธ์กันผ่านแหล่งกระแสที่ขึ้นกับค่าคงที่ hfe + 1 กำไรปัจจุบันขึ้นอยู่กับลักษณะ BJT เท่านั้นและไม่ขึ้นกับค่าองค์ประกอบของวงจรอื่น ๆ ค่าของมันถูกกำหนดโดย
ไอ = hfe + 1
ความต้านทานอินพุต
ความต้านทานอินพุตถูกกำหนดโดย
ผลลัพธ์นี้เหมือนกับของแอมพลิฟายเออร์ตัวปล่อยทั่วไปที่มีตัวต้านทานตัวปล่อย ความต้านทานอินพุตไปยังแอมพลิฟายเออร์ตัวสะสมทั่วไปมีขนาดใหญ่สำหรับค่าทั่วไปของความต้านทานโหลด Re
การเพิ่มแรงดันไฟฟ้า
แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับคืออัตราส่วนของแรงดันขาออกต่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้า หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าถูกนำไปเป็นแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไปยังทรานซิสเตอร์อีกครั้ง Vb
Av = Vo / Vb
Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)
แทนที่แต่ละคำด้วยนิพจน์ที่เท่ากัน
Av = (Re) (ไอ) (1 / Ri)
สมการข้างต้นค่อนข้างน้อยกว่าเอกภาพ สมการประมาณของแรงดันไฟฟ้าได้รับจาก
แรงดันไฟฟ้าโดยรวมสามารถกำหนดเป็น
Avs = Vo / Vs
อัตราส่วนนี้สามารถหาได้โดยตรงจากแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ Av และการแบ่งแรงดันไฟฟ้าระหว่างความต้านทานต้นทาง Rs และความต้านทานอินพุตของเครื่องขยายเสียง Ri
หลังจากการแทนที่สมการที่เหมาะสมจะได้รับแรงดันไฟฟ้าโดยรวม
Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)
ความต้านทานขาออก
ความต้านทานเอาต์พุตถูกกำหนดให้เป็นความต้านทาน Thevenin ที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงที่มองย้อนกลับไปในเครื่องขยายเสียง วงจรดังแสดงด้านล่างวงจรเทียบเท่า AC เพื่อคำนวณความต้านทานเอาต์พุต
Common Collector Amplifier ความต้านทานเอาต์พุตวงจรเทียบเท่า AC
หากใช้แรงดันไฟฟ้า v กับขั้วเอาท์พุทจะพบว่ากระแสฐานเป็น
ib = -v / (Rb + hie)
กระแสทั้งหมดที่ไหลเข้าสู่ BJT ได้รับจาก
ฉัน = -ib-hfe.ib
ความต้านทานขาออกคำนวณเป็น
Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)
ความต้านทานเอาต์พุตสำหรับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์คอลเลกเตอร์ทั่วไปมักมีขนาดเล็ก
การใช้งาน
- เครื่องขยายเสียงนี้ใช้เป็นวงจรจับคู่อิมพีแดนซ์
- ใช้เป็นวงจรสวิตชิ่ง
- การได้รับกระแสไฟฟ้าสูงรวมกับการได้รับแรงดันไฟฟ้าใกล้เอกภาพทำให้วงจรนี้เป็นบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าที่ดี
- นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการแยกวงจร
บทความนี้กล่าวถึงการทำงานของวงจรแอมพลิฟายเออร์ตัวปล่อยทั่วไปและการใช้งาน เมื่ออ่านข้อมูลข้างต้นคุณมีความคิดเกี่ยวกับแนวคิดนี้
นอกจากนี้คำถามใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือหากคุณต้องการนำไปใช้ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์สำหรับนักศึกษาวิศวกรรม โปรดอย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นในส่วนด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ แรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงสะสมทั่วไปคืออะไร?