2. Kuchaytirgichlarda teskari bog‘lanish

Tayanch iboralar: umumiy emitter, umumiy kollektor, umumiy bazali, tranzistor, kuchaytirgich sxemasining, operatsion, emitter takrorlagich, kuchaytirish jarayoni.

Kupchilik kuchaytirgichlar kuchaytirish koeffitsientini oshirish maqsadida kup kaskadli qilib tayyorlanadi va bunda bir kaskadning chiqishi ikkinchi kaskadning kirishiga ulanadi. Kuchaytirgich kaskadlarini soni talab qilingan kuchaytirish koeffitsientiga boxliq. Bajarish vazifasiga qarab kuchaytirish kaskadlari birlamchi va chiqish kaskadlariga bo‘linadi. Birlamchi kaskadlar kuchaytirish uchun ishlatilsa, chiqish kaskadlari istemolchida (nagruzkada) talab qilingan tok va quvvatni olish uchun ishlatiladi.

Oddiy, bir tranzistorda bajarilgan kuchaytirish kaskadining struktura sxemasi 3.1 - rasmda keltirilgan. Kaskadning asosiy elementi boshqaruvchi element (BE) bo‘lib, uning vazifasini tranzistor va rezistor bajaradi. Bu elementlar kuchlanish manbai bilan birgalikda kirish zanjiri kaskadini tashkil qiladi. Kuchaytirishi kerak bo‘lgan sinusoidal kirish kuchlanishi U_kir BE kirishiga beriladi. Chiqish kuchlanishi U_chik BE chiqishidan yoki rezistor R orqali olinadi.
Kuchaytirish jarayoni doimiy (o‘zgarmas) kuchlanish manbai energiyasini, chiqish zanjiri orqali o‘zgaruvchan kuchlanish energiyasiga aylantirib olishdan iborat bo‘lib, bu jarayon BE qarshiligini kirish signali (kuchlanishi) qonuni asosida o‘zgarishi Hisobiga bo‘ladi.
BE rolini bajarayotgan tranzistorlar kuchaytirgich yoki boshqa sxemalarda uchta usul bilan ulanishi mumkin: umumiy emitter (UE), umumiy kollektor (UK) va umumiy baza (UB) orqali (3.2 - rasm).

3.1- rasm. Kuchaytirish kaskadining struktura sxemasi

Uбэ

a) b) v)

Rasm 3.2. Tranzistorning ulanish sxemasi: a) UE bilan; b) UK bilan; v) UB bilan.

Umumiy emitterli (UE) kuchaytirish kaskadi.

Yarim o‘tkazgichlar texnikasida UE sxema bo‘yicha yixilgan tranzistorli kuchaytirgichlarning kuplab variantlari mavjud. Rasm.3.3-da kup tarqalgan UE kuchaytirish kaskadi sxemasi berilgan.

3.3 - rasm. UE kuchaytirish kaskadi sxemasi

Kuchaytirgich sxemasining asosiy elementlari energiya manbai Ye_k, boshqariluvchi element - tranzistor va rezistorlardir. Kondensatorlar C₁ va S₂ ajratuvchilar bo‘lib, S₁ Ye_k - energiya manbaidan kelayotgan o‘zgarmas tokni kirish zanjiriga utishiga tusiqlik qiladi. C₂ kondensator R_n nagruzkaga kelayotgan kollektor kuchlanishini o‘zgaruvchan tashkil etuvchisini ajratib beradi. R₁ va R₂ kuchlanish bo‘lgich rezistorlari tranzistorning osoyishta ishlashini taminlaydi. Bunda tranzistor bazasi, kollektori va emitterida osoyishtalik o‘zgarmas toklari I_b.o., I_k.o., I_e.o. oqadi va osoyishtalik U_b.o., U_k.o., U_e.o. kuchlanishlari faoliyat kursatadi.

R_e va R₁, R₂ rezistorlar manfiy teskari boxlanish (ManTB) zanjirini tashkil qiladi va tranzistorlarning osoyishtalik ish rejimini ta’minlaydi. Kondensator S_e rezistor R_e bilan o‘zgaruvchan tok bo‘yicha shuntlanib kaskadda o‘zgaruvchan tashkil etuvchi natijasida manfiy teskari boxlanish paydo bo‘lmasligini taminlaydi.
Sxemani umumiy emitterli (UE) deb atalishiga sabab, o‘zgaruvchan tok bo‘yicha tranzistor emitterli chiqishining kaskad kirish va chiqish zanjirlari bilan umumiyligidir.
Tranzistorning osoyishtalik ish rejimida kuchaytirgich kaskadi parametrlarini Hisoblashda grafoanalitik usuldan va tranzistorning kirish va chiqishdagi VAXdan foydalaniladi (3.4 - rasm).

3.4- rasm. UE kaskadning ish rejimini tranzistor xarakteristikalari bo‘yicha grafik analizi: a -chiqish; b-kirish.

UEli kuchaytirish kaskadni Hisoblashda tranzistorning chiqish xarakteristikasiga (3.4 a - rasm) o‘zgarmas tok bo‘yicha nagruzka chiziqlari o‘tkaziladi (1 - 2 grafiklar), uning Holati kaskadning kollektor zanjiri uchun Kirxgofning ikkinchi qonuniga acocan aniqlanadi:

(3.1)

Bu chiziqni Ye_k tochkadan =arcctg(R_k+R_e) (3.4 a - rasm) burchak ostida o‘tkazish mumkin. Amalda, chiziqlar ikki nuqtadan tranzistorning kollektor zanjiridagi salt yurish toki (1- nuqta) va qisqa tutashuv toki (2 - nuqta) orqali utadi. Nuqta 1 uchun salt yurish toki va kuchlanishi I_s.yu.=0; U_s.yu.=E_k; nuqta 2 uchun kuchlanish va qisqa tutashuv toki U_k.t.=0; I_k.i.=E_k/(R_k+R_e).

Hisoblashlarda I_k.o.s. va U_k.o.s. qiymatlar chiqish xarakteristikalarining o‘zgarmas tok bo‘yicha o‘tkazilgan nagruzka chiziqlarining kesishuv nuqtalarida aniqlanadi. Bazaning berilgan osoyishtalik toki I_b.o. qiymati uchun topilgan nuqtalardan biri osoyishtalik nuqtasi deb ataladi va ln P bilan belgilanadi (3.4 a -rasm). P nuqtaning koordinatalaridan foydalanib, kollektorning osoyishtalik toki I_k.o. kuchlanishi U_k.o. va R_k rezistordagi kuchlanishni tushishini - U_Rk=I_k.oR_k aniqlash mumkin. Shuni aytish kerakki ushbu Holatda tranzistor aktiv rejimda ishlaydi.
Kirish signallarning dinamik rejimidagi kuchaytirish parametrlarini aniqlash uchun o‘zgaruvchan tok bo‘yicha nagruzka chizixidan foydalaniladi. Tok manbai Ye_k va kondensator S₂ larning qarshiliklari o‘zgaruvchan tokka nisbatan ozligini Hisobga olib, nagruzkaning o‘zgaruvchan tokka nisbatan qarshiligi parallel ulangan rezistorlar R_k va R_n uchun aniqlanadi:


(3.2)

Kirish signalining dinamik ish rejimida tranzistorning tok va kuchlanishi o‘zgarmas va o‘zgaruvchan tashkil etuvchilardan tashkil topgan bo‘ladi va uning o‘zgaruvchan tok bo‘yicha nagruzka chizixi osoyishtalik nuqtasi P orqali utishi mumkin. Bilamizki R_k.nk.e, bu holda chiziq  burchakka nisbatan _n= arcctgR_k.n.e katta burchakda joylashgan bo‘ladi. Absissalar uqidan kuchlanish U_k.o+I_k.oR_k.n.e yig‘indiga teng bo‘lgan 3 nuqta belgilanib, undan va P nuqtadan tug‘ri (3.4 a - rasmda shtrixlar bilan belgilangan 3 - 4 chiziq) chiziq o‘tkaziladi.

Hisoblashlarni soddalashtirish maqsadida UE kaskad ish prinsipini R_n nagruzkani uzilgan holatida ko‘rib chiqamiz (o‘zgarmas tok bo‘yicha salt yurish rejimi deyiladi). Kaskadning kirishiga o‘zgaruvchan kuchlanish U_kir berilganda bazaning o‘zgaruvchan toki i_b kirish xarakteristikasiga mos ravishda o‘zgaradi (3.4 b - rasm). Bu bilan birgalikda, shu qonun asosida kollektorning o‘zgaruvchan toki qiymati Ham o‘zgaradi. Masalan, kirish kuchlanishining amplitudasi o‘zgarganda baza toki i_b ham ortadi. Kollektor toki i_k=h₂₁i_b(h_2l=5-...75) bo‘lganligi uchun u ham ortadi. Buning natijasida R_k rezistorda o‘zgaruvchi kuchlanishning pasayishi ortadi (chunki U_RK=i_kR_k), kollektroning o‘zgaruvchan kuchlanishi U_k.e=U_chik=E_k-i_kR_k kamayadi. Kirish signali kamaygan Holda qarama – qarshi Holat yuz beradi. Keltirilgan analizdan ko‘rinib turibdiki UE kaskadning quvvati ortishi bilan kirish signalning fazasi 180° o‘zgaradi (3.5- rasm).
Sxema R_n nagruzkani ulangan holatida ham xuddi shunday ishlaydi, lekin bunda kollektorning o‘zgaruvchan toki R_k va R_n rezistorlariga bo‘linadi va kuchayishni pasayishiga olib keladi.
UE kaskadni quvvatni kuchaytirish uchun qullanilganda tranzistorning mumkin bo‘lgan ish rejimi parametrlarini bilish kerak bo‘ladi. Bunday parametrlar uchta bo‘lib ular tranzistorning chiqish xarakteristikalari asosida kuriladi (3.4 a - rasm). Mumkin bo‘lgan quvvat sochilishi grafigi R_k.mum.=U_k.e/I_k formula bo‘yicha kurilib giperbola kurinishida bo‘ladi, kollektor tokining I_k.mum va kollektor - emitter kuchlanishlarining U_k.mum mumkin bo‘lgan chiziqlari, koordinatalar uqiga parallel bo‘lgan tug‘ri chiziqlar bo‘ladi.
UE kuchaytirgich kaskadining asosiy kursatkichlari tranzistorning h - parametrlari yordamida hisoblanadi. Bunda UE kaskadining ekvivalent sxemasidan (3.5 racm) foydalaniladi. Ekvivalent sxemaning asosini tranzistorni urnini bosuvchi sxema (shtrix chiziqlar bilan aylantirib chiqilgan) tashkil etadi.


3.5- rasm. UE kaskadining ekvivalent sxemasi
Soddalashtirilgan sxemada tranzistor - formal aktiv chiziqli turtqutblilik sifatida qaralib, uning kirishida kuchlanish U_kir va tok I_kir, chiqishida kuchlanish U_chik va tok I_chik faoliyat kursatadi.
Tok va kuchlanishning bu qiymatlari ularning harakatdagi qiymatliligi bilan, xarakterlanib, ma’lum bo‘lgan amplituda formulalari: bilan bog‘langan. Sxemada rezistor h₁₁ kirish qarshiligini, tok generatori ekvivalenti h₂₁I_b - kuchaytirgich xossasini, qarshilik 1/h₂₂ - tranzistorning chiqish o‘tkazuvchanligiga teskari bo‘lgan qiymatni aks ettiradi. Ekivalent sxemada kondensatorlar va energiya manbai kursatilmagan, chunki ularning o‘zgaruvchan tok bo‘yicha qarshiliklari nolga yaqin. Shu sababli R_k va R_n rezistorlar emitter va kollektorning oralixiga ulangan. Qarshilik R_b=R₁R₂ o‘zgaruvchan tok bo‘yicha parallel ulangan R₁, R₂ rezistorlardan iborat bazaviy bulgich borligini kursatadi. 2.9 - rasmdan foydalanib R₁ va R₂ qarshiliklarni hisoblash formulalarini quyidagicha yozish mumkin:


(3.3)

Bu yerda I_d - bulgich toki.

Agar R_b>>h₁₁ deb hisoblasak, kaskadning kirish qarshiligi quyidagi formuladan aniqlanadi:
(3.4)

kaskadning chiqish qarshiligi R_k«l/h₂₂ bo‘lganda quyidagicha ifodalandi:

(3.5)
Kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsienti:
(3.6)
tok bo‘yicha kuchaytirish:


(3.7)