Bootstrap-versterkerschakeling met transistors

Versterkers zijn een integraal onderdeel van elektronica die worden gebruikt om signalen met een lage amplitude te versterken. Versterker speelt een zeer belangrijke rol om het signaal te versterken, vooral in audio- en vermogenselektronica. We hebben eerder veel soorten versterkers gebouwd, waaronder audioversterkers, eindversterkers, operationele versterkers enz. Afgezien daarvan kun je veel andere veelgebruikte versterkers leren door de onderstaande links te volgen:

• Push-pull versterker
• Differentiële versterker
• Versterker omkeren
• Instrumentatie versterker

Elke versterker heeft een andere klasse en toepassing. Over het algemeen worden transistors en op-amps gebruikt om een ​​versterker te bouwen. Hier leren we in dit project over Bootstrap Amplifier.

Wat is bootstrapping?

Meestal is Bootstrapping een techniek waarbij een deel van de uitvoer wordt gebruikt bij het opstarten. In Bootstrap-versterker wordt bootstrapping gebruikt om de ingangsimpedantie te verhogen. Hierdoor neemt ook het laadeffect op de invoerbron af. Het ontwerp lijkt op het Darlington-paar, met een bootstrap-condensator. Bootstrap-condensator wordt gebruikt om de positieve feedback van het AC-signaal naar de basis van de transistor te sturen. Deze positieve feedback helpt bij het verbeteren van de effectieve waarde van de basisweerstand. Deze toename in de basisweerstand wordt ook bepaald door de spanningsversterking van de versterkerschakeling.

Waarom hebben we een hoge ingangsimpedantie nodig voor een versterkertransistor?

Hoge ingangsimpedantie verbetert de versterking van het ingangssignaal en is dus vereist in verschillende versterkertoepassingen. Als we een lage ingangsimpedantie hebben, krijgen we een lage versterking. Over het algemeen hebben BJT (Bipolar Junction Transistor) een lage ingangsimpedantie (typisch 1 ohm tot 50 kilo ohm). Dus hiervoor wordt de bootstrapping-techniek gebruikt om de ingangsimpedantie te verhogen.

De spanning over de ingangsimpedantie wordt berekend met behulp van de onderstaande formule:

V = {(V _in.Z _in) / (V _in + ZV _in)}

Daarom is volgens de formule de ingangsimpedantie evenredig met de spanning erover. Als de ingangsimpedantie wordt verhoogd, zal de spanning erover ook toenemen en vice versa.

Componenten vereist

• NPN-transistor - BC547
• Weerstand - 1k, 10k
• Condensator - 33pf
• AC- of pulsingangssignaal
• DC-voeding - 9V of 12V
• Breadboard
• Draden aansluiten

Schakelschema

Voor het ingangspulssignaal hebben we een AC-signaal gebruikt (met behulp van transformator), je kunt ook PWM-ingang gebruiken. En voor de Vcc-ingang gebruiken we de RPS (gereguleerde positieve voeding) in het circuit. Bewaar om veiligheidsredenen de afstand tussen de AC- en DC-kabel.

Werking van Bootstrap Amplifier

Nadat het circuit is aangesloten volgens het schakelschema, lijkt het circuit op het Darlington-paar. Hier hebben we de bootstrapping-techniek gebruikt om de ingangsimpedantie van dit versterkercircuit te vergroten. Wanneer de basis van de transistor Q1 hoog is en punt B laag. Daarom laadt de condensator op tot de waarde van de spanning over R2. Wanneer Q1 laag wordt en de spanning aan de basis van Q2 begint toe te nemen, ontlaadt de condensator langzaam. En om de lading vast te houden, wordt punt A ook naar boven geschoven. Dus de spanning op punt B neemt toe en de spanning op punt A blijft ook stijgen totdat het meer gaat dan de Vcc.

De lading in de bootstrap-condensator C1 wordt afgevoerd door de weerstand R1 en R2. De techniek wordt bootstrapping genoemd omdat het verhogen van de spanning aan het ene uiteinde van de condensator de spanning aan het andere uiteinde van de condensator verhoogt.

Opmerking: de bootstrapping-techniek kan alleen worden gebruikt als de RC-tijdconstante meer is in vergelijking met de enkele periode van het aandrijfsignaal.

Hieronder ziet u de proteussimulatie van de bootstrap-versterker met de versterkte golfvorm.

We hebben ook het bootstrap-versterkercircuit op het breadboard ontworpen. De outputgolfvorm verkregen met behulp van de oscilloscoop wordt hieronder gegeven:

Controleer meer versterkercircuits en hun toepassingen.