Transistor như một mạch khuếch đại

Bóng bán dẫn là các thiết bị bán dẫn được sử dụng để chuyển đổi hoặc khuếch đại tín hiệu điện. Chúng có độ bền cao, kích thước nhỏ hơn và hoạt động trên nguồn điện áp thấp. Transistor là một thiết bị ba đầu cuối:

• Cơ sở: Chân này được sử dụng để kích hoạt bóng bán dẫn (yêu cầu tối thiểu 0,7V để BẬT bóng bán dẫn)
• Bộ thu: Dòng điện chạy qua thiết bị đầu cuối này
• Bộ phát: Dòng điện thoát ra từ thiết bị đầu cuối này, thường được kết nối với đất

Có hai loại bóng bán dẫn: Transistor NPN và Transistor PNP. Trong mạch này, chúng tôi đang sử dụng một bóng bán dẫn NPN để khuếch đại các tín hiệu được chứng minh bằng cách sử dụng máy hiện sóng.

Như chúng ta đã biết một bóng bán dẫn thường được sử dụng như một Transistor như một Switch hoặc Transistor như một bộ khuếch đại. Chúng tôi đã giải thích Transistor là Switch trong hướng dẫn trước của chúng tôi, bây giờ để sử dụng transistor làm bộ khuếch đại, chúng tôi đã trình diễn mạch và nó hoạt động trong hướng dẫn này. Để sử dụng bóng bán dẫn làm bộ khuếch đại, chúng ta có ba cấu hình bóng bán dẫn được giải thích dưới đây.

Cấu hình Transistor là gì?

Nói chung, có ba loại cấu hình và mô tả của chúng liên quan đến việc đạt được như sau:

• Cấu hình Cơ sở Chung (CB): Nó không có mức tăng dòng nhưng có mức tăng điện áp.
• Cấu hình Bộ thu chung (CC): Nó có độ lợi dòng điện nhưng không độ lợi điện áp.
• Cấu hình Bộ phát chung (CE): Nó có cả độ lợi dòng điện và độ lợi điện áp.

Ở đây, chúng tôi đang giải thích cấu hình Common-Emitter, vì nó là cấu hình phổ biến và được sử dụng nhiều nhất. Để tìm hiểu về hai cấu hình khác, các loại bóng bán dẫn và hoạt động của chúng, hãy theo dõi bài viết được liên kết.

Cấu hình bộ phát chung

Trong Cấu hình CE (Common-Emitter), chúng tôi nhận được đầu ra từ thiết bị đầu cuối thu. Đầu vào được cung cấp cho thiết bị đầu cuối cơ sở và bộ phát chung cho Đầu vào và Đầu ra. Cấu hình này là một mạch khuếch đại đảo. Ở đây, các thông số đầu vào là V _BE và tôi _B và đầu ra thông số được V _CE và tôi _C.

Trong cấu hình này, tổng của bộ thu và dòng cơ sở bằng dòng phát.

I _E = I _C + I _B

Độ lợi hiện tại (Beta) được xác định bằng tỷ lệ giữa dòng điện thu và dòng điện cơ bản trong cấu hình này.

Mức tăng hiện tại (β) = I _C / I _B

Cấu hình này là cấu hình được sử dụng nhiều nhất trong số cả ba cấu hình, vì nó có giá trị trở kháng đầu vào và đầu ra trung bình. Độ lệch pha của tín hiệu đầu ra là 180⁰, do đó đầu ra và đầu vào là nghịch đảo với nhau.

Các thành phần cần thiết cho mạch khuếch đại bóng bán dẫn

• Bóng bán dẫn BC547-NPN
• Điện trở (10k, 4,7k, 1,5k, 1k)
• Tụ điện (0,1uf, 1uf, 22uf)
• Máy hiện sóng
• Kết nối dây
• Breadboard
• Nguồn cung cấp 12V

Sơ đồ mạch khuếch đại bóng bán dẫn đơn giản

Hoạt động của bóng bán dẫn như một bộ khuếch đại

Trong sơ đồ mạch điện trên ta mắc một mạch phân áp dùng điện trở R1 và R2 lần lượt là 4,7k và 1,5k. Do đó, đầu ra của mạch phân áp được sử dụng để phân cực thích hợp để BẬT bóng bán dẫn. Điện áp đầu cuối cơ sở của bóng bán dẫn yêu cầu để BẬT bóng bán dẫn nằm trong khoảng từ 0,7 (tối thiểu) đến 5V (tối đa). Bạn có thể thay đổi giá trị điện trở nhưng điện áp đầu vào cơ bản không được vượt quá phạm vi. Khi cung cấp cho mạch, đầu ra mạch phân áp cung cấp đủ điện áp để phân cực transistor.

Ở đây, R4 được sử dụng làm điện trở giới hạn dòng điện và C2 được sử dụng làm tụ điện bỏ qua và R3-C3 đang tạo bộ lọc RC cho tín hiệu đầu ra.

Có ba vùng hoạt động của bóng bán dẫn được đề cập dưới đây:

• Vùng cắt: khi điện áp giữa đế và cực phát nhỏ hơn 0,7V, bóng bán dẫn nằm trong vùng cắt.
• Vùng bão hòa: Khi V _BC và V _BE tăng và cả hai đều được phân cực thuận, khi đó bóng bán dẫn ở trong vùng bão hòa.
• Vùng hoạt động: khi điện áp cơ bản tăng, nhưng điện áp V _BC (cơ sở để thu) vẫn âm, cho đến giá trị này, bóng bán dẫn vẫn ở trong vùng hoạt động.

Một bóng bán dẫn sẽ chỉ hoạt động như một bộ khuếch đại khi nó được hoạt động trong vùng hoạt động. Ở đây, bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại, chúng tôi đã sử dụng cấu hình bộ phát chung.

Do đó, đầu vào xung được cung cấp cho cơ sở được khuếch đại và nhận ở tụ điện C3.

Bây giờ, câu hỏi là làm thế nào nó được khuếch đại? Khi xung đầu vào tăng CAO, nó sẽ bật bóng bán dẫn và dòng điện bắt đầu chạy từ bộ thu đến bộ phát trong thời gian đó, có nghĩa là xung từ bộ thu đến bộ phát cũng nhận ở mức CAO trong thời gian đó và ngược lại. Vì vậy, bóng bán dẫn chỉ bắt chước xung đầu vào (đang tắt điện áp thấp) với xung đầu ra (tắt điện áp CAO, 12V trong mạch của chúng tôi).