Transistor als versterkerschakeling

Transistors zijn de halfgeleiderapparaten die worden gebruikt voor het schakelen of versterken van elektrische signalen. Ze zijn zeer duurzaam, kleiner van formaat en werken op een laagspanningsvoeding. Een transistor is een apparaat met drie aansluitingen:

Basis: deze pin wordt gebruikt voor het activeren van de transistor (minimaal 0,7V vereist om een transistor AAN te zetten)
Collector: stroom door deze terminal
Emitter: Huidige afvoer van deze terminal, normaal verbonden met aarde

Er zijn twee soorten transistors: NPN-transistor en PNP-transistor. In dit circuit gebruiken we een NPN-transistor voor het versterken van de signalen die worden gedemonstreerd met een oscilloscoop.

Zoals we weten wordt een transistor over het algemeen gebruikt als transistor als schakelaar of transistor als versterker. We hebben Transistor als een schakelaar in onze vorige tutorial uitgelegd, nu hebben we voor het gebruik van een transistor als versterker het circuit gedemonstreerd en het werkt in deze tutorial. Voor het gebruik van een transistor als versterker hebben we drie transistorconfiguraties die hieronder worden uitgelegd.

Wat zijn transistorconfiguraties?

Over het algemeen zijn er drie soorten configuraties en hun beschrijvingen met betrekking tot versterking zijn als volgt:

Common Base (CB) -configuratie: het heeft geen stroomversterking maar heeft spanningsversterking.
Common Collector (CC) -configuratie: het heeft stroomversterking maar geen spanningsversterking.
Common Emitter (CE) -configuratie: het heeft zowel stroomversterking als spanningsversterking.

Hier leggen we de Common-Emitter-configuratie uit, aangezien dit de meest gebruikte en populaire configuratie is. Voor meer informatie over twee andere configuraties, typen transistors en hun werking volgt u het gelinkte artikel.

Common-Emitter-configuratie

In de CE-configuratie (Common-Emitter) krijgen we uitvoer van de collectorterminal. Input wordt geleverd aan de basisterminal en de emitter is gemeenschappelijk voor de invoer en uitvoer. Deze configuratie is een inverterende versterkerschakeling. Hier, de invoerparameters V _BE en I _B en output parameters V _CE en I _C.

In deze configuratie is de som van collector- en basisstroom gelijk aan de emitterstroom.

Ik _E = ik _C + ik _B

De huidige versterking (bèta) wordt bepaald door de verhouding tussen collectorstroom en basisstroom in deze configuratie.

Huidige winst (β) = I _C / I _B

Deze configuratie is de meest gebruikte configuratie van alle drie, omdat deze een gemiddelde ingangs- en uitgangsimpedantiewaarde heeft. De faseverschuiving van het uitgangssignaal is 180⁰, dus de uitgang en ingang zijn omgekeerd ten opzichte van elkaar.

Vereiste componenten voor een transistorversterkercircuit

BC547-NPN-transistor
Weerstand (10k, 4,7k, 1,5k, 1k)
Condensator (0.1uf, 1uf, 22uf)
Oscilloscoop
Verbindingsdraden
Breadboard
12V voeding

Eenvoudig schakelschema voor transistorversterker

Werking van transistor als versterker

In het bovenstaande schakelschema hebben we een spanningsdelercircuit gemaakt met behulp van weerstand R1 en R2 van respectievelijk 4.7k en 1.5k. Daarom wordt de uitgang van het spanningsdelercircuit gebruikt voor de juiste voorspanning om de transistor in te schakelen. De basisaansluitspanning van een transistor die nodig is om de transistor in te schakelen, varieert van 0,7 (min) tot 5V (max). U kunt de weerstandswaarde wijzigen, maar de basisingangsspanning mag het bereik niet overschrijden. Wanneer voeding aan het circuit wordt gegeven, levert de uitgang van het spanningsdelercircuit voldoende spanning om de transistor voor te spannen.

Hier wordt R4 gebruikt als stroombegrenzende weerstand en C2 wordt gebruikt als bypass-condensator en R3-C3 maakt een RC-filter voor het uitgangssignaal.

Er zijn drie werkingsgebieden van een transistor die hieronder worden genoemd:

Afsnijgebied: wanneer de spanning tussen basis en emitter minder is dan 0,7 V, bevindt de transistor zich in het afsnijgebied.
Verzadigingsgebied: wanneer V _BC en V _BE toenemen en beide voorwaarts voorgespannen worden, bevindt de transistor zich in het verzadigingsgebied.
Actief gebied: wanneer de basisspanning toeneemt, maar de V _BC- spanning (basis naar collector) nog steeds negatief is, blijft de transistor tot deze waarde in het actieve gebied.

Een transistor werkt alleen als versterker als deze in een actief gebied wordt gebruikt. Hier werkt de transistor als een versterker, we hebben een common-emitter-configuratie gebruikt.

Daarom wordt de pulsingang die aan de basis wordt geleverd, versterkt en ontvangen op condensator C3.

Nu is de vraag hoe het wordt versterkt? Wanneer de ingangspuls HOOG gaat, schakelt hij de transistor in en stroomt gedurende die tijd van collector naar emitter, wat betekent dat de puls van collector naar emitter ook voor die tijd HOOG wordt en vice versa. Dus de transistor bootst gewoon de ingangspuls na (die uit lage spanning is) naar de uitgangspuls (die uit HOGE spanning is, 12V in ons circuit).