Kada želite dizajnirati bipolarne tranzistorske krugove, morate znati kako ih pristravati. Prednapona primjenjuje električnu energiju na tranzistor na specifičan način kako bi tranzistor radio onako kako vi želite. Uglavnom postoji pet klasa pojačala - klasa A, klasa B, klasa AB, klasa C i klasa D. U ovom ćemo se članku usredotočiti na pristranost tranzistora u uobičajenoj konfiguraciji emitora za linearni rad audio pojačala klase A, linearno što znači da izlazni signal je jednak ulaznom, ali pojačan.
Osnove
Da bi uobičajeni silicijski tranzistor radio u aktivnom načinu rada (koristi se u većini krugova pojačala), baza mora biti povezana na napon najmanje 0,7 V (za silicijske uređaje) veći od emitora. Nakon primjene ovog napona tranzistor se uključuje i struja kolektora počinje teći, s padom od 0,2 V do 0,5 V između kolektora i emitora. U aktivnom načinu rada, kolektorska struja približno je jednaka osnovnoj struji umanjenoj za strujno pojačanje (hfe, β) tranzistora.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Ovaj proces je obrnut u PNP tranzistoru, on prestaje provoditi kada primjenjuje određeni napon na njegovu bazu. Ovdje saznajte više o NPN tranzistoru i PNP tranzistoru.
Fiksna pristranost
Najjednostavniji način pristranosti BJT-a prikazan je na donjoj slici, R1 pruža pristranost baze, a izlaz se uzima između R2 i kolektora kroz kondenzator istosmjerne blokade, dok se ulaz dovodi u bazu kroz kondenzator istosmjerne blokade. Ovu konfiguraciju treba koristiti samo u jednostavnim pretpojačalima i nikad u izlaznim fazama, posebno sa zvučnikom umjesto R2.
Da bi tranzistor bio pristran, moramo znati napon napajanja (Ucc), napon emiter baze (Ube, 0,7 V za silicij, 0,3 za tranzistor germanij), potrebnu osnovnu struju (Ib) ili kolektorsku struju (Ic) i trenutni dobitak tranzistora (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Vrijednost R2 za optimalno pojačanje i izobličenje može se procijeniti dijeljenjem opskrbnog napona sa strujom kolektora. Pojačanje pojačala s ovom vrijednošću R2 je visoko, oko vrijednosti trenutnog pojačanja tranzistora (hfe, β). Nakon dodavanja opterećenja na izlaz, poput zvučnika ili sljedećeg stupnja pojačanja, izlazni napon će pasti zbog R2, a opterećenje će djelovati kao razdjelnik napona. Preporučuje se da impedancija opterećenja ili ulazna impedancija sljedećeg stupnja bude najmanje 4 puta veća od R2. Kondenzatori za spajanje trebaju pružiti manje od 1/8 impedancije opterećenja ili ulazne impedancije sljedećeg stupnja na najmanjoj frekvenciji rada.
Prednapona razdjelnika napona / samopouzdanja
Sljedeća je slika najčešće korištena konfiguracijska pristranost, stabilna je na temperaturi i pruža vrlo dobro pojačanje i linearnost. U RF pojačalima R3 se može zamijeniti RF prigušivačem. Uz jednoosnovni otpornik (R1) i kolektorski otpornik (R3), imamo dodatni osnovni otpornik (R2) i emiterski otpornik (R4). R1 i R2 tvore djelitelj napona i zajedno s padom napona na R4 postavljeni su na osnovni napon (Ub) kruga. Izračuni su složeniji, jer ima više komponenata i varijabli koje treba uzeti u obzir.
Prvo započinjemo s izračunavanjem omjera otpora osnovnog djelitelja napona, diktiranom dolje prikazanom formulom. Za početak proračuna moramo procijeniti vrijednosti kolektorske struje i otpornika R2 i R4. Otpornik R4 može se izračunati tako da padne 0,5V na 2V pri željenoj kolektorskoj struji, a R2 je postavljen na 10 do 20 puta veći od R4. Za pretpojačala R4 je obično u rasponu od 1k-2k ohma.
Nerazdvojeni R4 uzrokuje negativne povratne informacije, smanjuje pojačanje, a smanjuje izobličenja i poboljšava linearnost. Odvajanjem s kondenzatorom povećava se pojačanje pa se preporučuje serijski koristiti kondenzator velike vrijednosti s malim otpornikom.