BJT Amplifier Kelas B

Amplifier Kelas B (Push Pull) (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

BJT Amplifier Kelas B

Peranti dan Litar Semikonduktor Diskret


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar, memilih nilai resistor yang cukup tinggi untuk merosakkan komponen aktif.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua voltan dan nilai semasa.
  6. Berhati-hati mengukur semua voltan dan arus, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Apabila pelajar pertama kali belajar tentang peranti semikonduktor, dan kemungkinan besar akan merosakkannya dengan membuat sambungan yang tidak betul dalam litar mereka, saya cadangkan mereka bereksperimen dengan komponen watt besar yang besar (1N4001 dioda membetulkan, TO-220 atau TO-3 transistor kuasa kes, dan sebagainya), dan menggunakan sumber kuasa bateri sel kering dan bukannya bekalan kuasa benchtop. Ini mengurangkan kemungkinan kerosakan komponen.

Seperti biasa, elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter (di hujung tinggi) dan untuk mengelakkan burnout burnout (pada akhir rendah). Saya cadangkan perintang antara 1 kΩ dan 100 kΩ.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Litar yang ditunjukkan di sini ialah penguat putar tekan yang standard, terdiri daripada pasangan komplementer transistor jambatan bipolar:

Jejak semasa dalam litar ini semasa tempoh masa apabila voltan seketika sumber isyarat (V in ) adalah positif, dan bagi tempoh tersebut apabila negatif. Tentukan di mana setiap transistor adalah "on" (menjalankan semasa).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: adakah anda mengklasifikasikan litar penguat ini sebagai pemancar biasa, pemungut biasa, atau "nota yang tersembunyi" asas-asas> Nota:

Sediakan pelajar anda semasa dalam litar pada rajah yang dilukis di papan putih, supaya semua dapat melihat analisis. Setelah menganalisis operasi, tanyakan kepada mereka mengapa mereka berfikir penguat ini dipanggil "push-pull."

Satu lagi cara untuk mendekati litar ini adalah dari perspektif sumber semasa dan tenggelam semasa. Sumber transistor yang mana yang berlaku kepada perintang beban, dan transistor menenggelamkan arus dari perintang beban?

Soalan 3

Pengelas Kelas B sangat disukai berbanding reka bentuk Kelas A untuk aplikasi berkuasa tinggi seperti penguat kuasa audio. Terangkan mengapa ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pengkelas Kelas B jauh lebih cekap daripada Penguat Kelas A, yang bermaksud bahawa mereka tidak membazirkan sebanyak tenaga dalam bentuk pelesapan haba.

Nota:

Bincangkan kenapa Kelas B penguat lebih berkesan daripada penguat Kelas A dengan pelajar anda. Apakah yang dimaksudkan dengan penguat Kelas A yang menjadikannya tidak cekap untuk aplikasi kuasa tinggi?

Soalan 4

Seorang pelajar membina litar penguat tolak tarik berikut, dan mendapati bahawa bentuk gelombang keluaran disimpang dari output bentuk sinus asal gelombang oleh penjana fungsi:

Memikirkan bahawa litar ini memerlukan litar DC, seperti litar penguat Kelas A, pelajar menghidupkan ciri "DC offset" penjana fungsi dan memperkenalkan beberapa voltan DC kepada isyarat masukan. Hasilnya sebenarnya lebih buruk:

Jelasnya, masalah itu tidak akan diperbetulkan dengan membiasakan isyarat input AC, jadi apa yang menyebabkan penyimpangan ini dalam bentuk gelombang output "# 4"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan memberikan petunjuk: jenis distorsi ini dipanggil penyimpangan crossover, dan ia adalah jenis penyimpangan yang paling lazim dalam reka bentuk penguat Kelas B.

Soalan cabaran: kerana jenis penguat transistor ini sering dirujuk sebagai reka bentuk "tolak tarik", huraikan punca penyimpangan ini dari segi "menolak" dan "menarik" transistor.

Nota:

Penyimpangan Crossover agak mudah difahami, tetapi lebih sukar untuk diperbaiki daripada pelajar-pelajar penyelewengan "berpegangan" satu sisi yang digunakan untuk melihat dalam reka bentuk penguat Kelas A. Jika anda fikir ia dapat membantu pelajar anda memahami dengan lebih baik, tanyakan kepada mereka bagaimana litar penguat menolak-tarik akan bertindak balas kepada voltan input DC perlahan - lahan yang berubah : satu yang bermula negatif, pergi ke sifar volt, kemudian meningkat arah positif. Berhati-hati memantau status transistor kerana isyarat input ini perlahan-lahan berubah dari negatif ke positif, dan sebab bagi bentuk penyimpangan ini harus jelas kepada semua.

Soalan 5

Apa yang akan terjadi pada bentuk voltan keluaran penguat ini jika transistor NPN gagal terbuka antara pengumpul dan pemancar?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Separuh positif bentuk gelombang akan "hilang":

Nota:

Tanyakan pelajar anda untuk mengenal pasti "sumber" transistor semasa ke beban, dan transistor "menyembur" semasa dari beban, dan jawapannya harus mudah difahami.

Soalan 6

Cara yang mudah namun tidak praktikal untuk menghapuskan penyelewengan crossover dalam penguat Kelas B adalah untuk menambah dua sumber voltan kecil ke litar seperti ini:

Terangkan mengapa penyelesaian ini berfungsi untuk menghapuskan penyelewengan crossover.

Juga, jelaskan tujuan praktikal litar penguat putaran ini mungkin berfungsi, kerana keuntungan voltannya hanya 1 (0 dB).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Setiap sumber voltan biasakan transistor masing-masing berada di ambang menghidupkan apabila voltan seketika input (V in ) adalah 0 volt.

Litar penguat seperti biasanya digunakan sebagai pengawal voltan : mengurangkan impedans output sumber (meningkatkan keupayaan penyumberan / tenggelam semasa) supaya ia dapat membekalkan lebih banyak arus ke beban.

Soalan cabaran: bagaimana anda menganggarkan impedans keluaran litar penguat seperti "nota tersembunyi"> Nota:

Tanya pelajar anda untuk mengaitkan sumber-sumber voltan bias ini kepada tegangan bias DC yang pernah dilihat dalam reka bentuk penguat Kelas A. Berapa banyak voltan yang mereka fikir perlu untuk bias betul setiap transistor?

Soalan 7

Dua kaedah menaikkan pasangan transistor tarik-tarik ditunjukkan di sini:

Mana antara kedua kaedah yang manakah yang lebih disukai, dan mengapa "# 7"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biasing dengan dioda lebih disukai, kerana voltan bias kekal stabil walaupun turun naik voltan bekalan kuasa voltan.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda apa yang istimewa tentang diod yang memberikan hanya jumlah yang tepat bagi voltan bias untuk transistor.

Soalan 8

Dalam litar penguat Kelas B bias yang betul, berapa voltan sepatutnya di antara mata A dan B ?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

0 volt, pada setiap saat!

Soalan susulan: terangkan bagaimana fakta ini berguna dalam menyelesaikan masalah litar penguat putar tekan, dan juga menerangkan bagaimana fakta ini membuktikan penguat mempunyai peningkatan voltan perpaduan (1).

Nota:

Cabar pelajar anda untuk menerapkan Undang-undang Voltan Kirchhoff ke "gelung" di sekitar kedua-dua titik ini:

Mengetahui bahawa voltan di antara titik A dan B adalah sifar, tanyakan kepada pelajar anda apa kejatuhan voltan mestilah merentasi perintang biasing. Persoalan ini menggambarkan konsep "tanah maya" dalam litar penguat operasi. Adalah idea bahawa dua atau lebih mata dalam litar boleh diadakan pada potensi yang sama tanpa benar-benar bersambung. Dalam erti kata lain, titik-titik itu hampir sama dan bukannya sama dengan satu sama lain.

Soalan 9

Salah satu cara untuk meningkatkan keuntungan semasa (A I ) penguat tarik kelas B adalah menggunakan pasangan Darlington dan bukan transistor tunggal:

Satu-satunya masalah dengan litar penguat pasangan Darlington yang ditunjukkan adalah bahawa rangkaian biasing asal tidak lagi mencukupi. Kecuali sesuatu yang lain berubah dalam litar ini, penguat akan mempamerkan penyimpangan crossover.

Lukiskan pengubahsuaian yang diperlukan untuk litar untuk mengimbangi transistor baru dengan betul, dan jelaskan mengapa pengubahsuaian ini diperlukan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Tanyakan pelajar anda untuk menganggarkan voltan biasing tambahan yang diperlukan dengan dua transistor (baru) yang ditambahkan ke litar. Berapa banyak voltan biasing, setiap transistor, diperlukan dengan hanya dua transistor dalam litar "panel kerja panel panel lalai" lajur>

Soalan 10

Transistor PNP berkuasa tinggi cenderung menjadi lebih lasak dan lebih mahal daripada transistor NPN berkuasa tinggi, satu fakta yang merumitkan pembinaan litar penguat tolak tarik tinggi yang berkuasa tinggi. Penyelesaian yang bijak untuk masalah ini adalah untuk memodifikasi litar tarik-tarik Darlington asas, menggantikan transistor PNP akhir dengan transistor NPN, seperti ini:

Gabungan transistor NPN dan PNP dipanggil pasangan Sziklai, atau pasangan Darlington pelengkap . Dalam kes ini, transistor PNP kecil mengawal transistor kuasa NPN yang lebih besar dalam pasangan Sziklai, melaksanakan fungsi asas yang sama seperti pasangan Darlington PNP.

Ubah suai litar yang ditunjukkan di sini untuk menggunakan diod dalam rangkaian biasing dan bukannya hanya perintang. Penyelesaiannya tidak begitu sama untuk litar ini kerana ia adalah untuk litar tarik tarik konvensional Darlington!

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Bincangkan perbezaan antara dua bahagian litar penguat ini (bahagian Darlington atas, dan separuh Sziklai yang lebih rendah), memberi perhatian khusus kepada bilangan persimpangan PN antara terminal dan terminal akhir pemancar.

Soalan 11

Variasi popular penguat Kelas B adalah penguat Kelas AB, yang direka untuk menghapuskan mana-mana jejak penyelewengan crossover. Apa yang membuat perbezaan antara kelas B dan penguat Kelas AB "# 11"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Perbezaan asas antara operasi Kelas B dan Kelas AB adalah biasing: kedua-dua transistor adalah "pada" untuk momen ringkas dalam masa sekitar titik sifar-silang di litar Kelas AB, di mana hanya satu transistor yang sepatutnya berada pada masa yang tertentu dalam litar Kelas B.

Penguat yang beroperasi dalam mod Kelas AB kurang cekap dari operasi Kelas B tulen.

Nota:

Tanyakan pelajar anda untuk mengenal pasti perubahan yang perlu dibuat dalam litar Kelas B berikut untuk menjadikannya beroperasi sebagai penguat Kelas AB:

Bincangkan kenapa nama "Kelas AB" diberikan kepada mod operasi ini. Bagaimanakah operasi Kelas AB berbeza daripada kelas Class A tulen atau kelas B "panel kerja lalai panel lalai" tulen "

Soalan 12

Penambahan menarik pada litar penguat putar kelas B adalah perlindungan berlebihan, dalam bentuk dua lagi transistor dan dua lagi perintang yang ditambahkan ke litar:

Bentuk perlindungan berlebihan ini adalah perkara biasa dalam litar bekalan kuasa DC yang dikawal voltan, tetapi ia berfungsi dengan baik dalam litar penguat juga. Terangkan bagaimana transistor dan perintang tambahan berfungsi bersama untuk melindungi transistor kuasa utama dari kerosakan sekiranya berlaku beban.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya berlaku arus berlebihan melalui transistor kuasa, penurunan voltan merentasi penghantar emitter akan mencukupi untuk menghidupkan transistor bantu, yang kemudiannya "menghantarkan" arus asas transistor kuasa beban ke beban.

Soalan cabaran: apa prosedur matematik yang akan anda gunakan untuk saiz penghalang pemancar "nota disembunyikan"> Nota:

Sekiranya pelajar menghadapi kesukaran memahami bagaimana litar ini berfungsi, mungkin berfaedah untuk menunjukkan litar ini (dari bekalan kuasa DC yang dikawal selia):

Tanya kepada mereka bagaimana transistor Q2 dalam litar ini berfungsi untuk melindungi transistor Q1 dari beban.

Satu cara yang menarik untuk menjelaskan operasi bentuk perlindungan overcurrent ini ialah apabila transistor bantu bermula untuk menjalankan (pangkalan pangkalan yang jauh dari transistor kuasa utama), ia secara efektif mengurangkan β transistor kuasa utama. Dengan tiba-tiba membuat transistor kuasa utama kurang berkesan pada menguatkan, sumber isyarat "merasakan" lebih banyak beban. Ini menyebabkan voltan sumber isyarat mengalir, akhirnya mengehadkan arus beban dalam proses.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →