ModuL. Elektrvakum va yarim o’tkazgichli asboblarda kechadigan fizik jarayonlar

3.7. Keng polosali kuchaytirgichlar
Analog integral mikrosxemalar elementar negiz bosqichlar asosida yasaladilar. Negiz bosqichlarga UE sxemada ulangan bipolyar tranzistorlar hamda UI sxemada ulangan maydoniy tranzistorlardan yasalgan bir bosqichli kuchaytirgichlar kiradi. Negiz bosqichlar bir vaqtning o‘zida tok yoki kuchlanish, hamda tok va kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish bilan quvvatni kuchaytiradilar.

Bipolyar tranzistorda yasalgan kuchaytirgich bosqichi. Umumiy emitter sxemada ulangan bipolyar tranzistorda yasalgan kuchaytirgich bosqichi eng keng tarqalgan. Kuchaytirgich tahlil qilinganda signal manbai yoki qarshilik R_G bilan ketma – ket ulangan ideal kuchlanish manbai Ye_G ko‘rinishida (35 a-rasm), yoki qarshilik R_G bilan parallel ulangan ideal tok manbai I_G ko‘rinishida (35 b-rasm) ifodalanishi mumkin.



a) b)

35 – rasm.

Agar R_G va kuchaytirgich bosqichining kirish qarshiligi qiymatlari bir – biriga yaqin bo‘lsa, signal manbaining turi hisoblash aniqligiga ta’sir ko‘rsatmaydi. Agar R_G kuchaytirgich bosqichining kirish qarshiligidan ancha katta bo‘lsa, 6.1 b-rasmda keltirigan signal manbaidan, aks holda esa 35 a-rasmda keltirigan signal manbaidan foydalanish tavsiya etiladi.

Umumiy emitter sxemada ulangan bipolyar tranzistorda yasalgan kuchaytirgich bosqichi sxemasi 36 – rasmda keltirilgan.

Sxemani tahlil qilganda, tranzistor holati kirish kuchlanishi bilan boshqarilganda uzatish xarakteristikasi (37-rasm), chiqish xarakteristikalar oilasi hamda kirish xarakteristikalar oilasidan foydalanish qulay.

36 – rasm. 37 – rasm.
Uzatish xarakteristikasi - kollektor toki I_K ning baza – emitter kuchlanishi U_BE ga bog‘liqligi eksponensial funksiya bilan approksimatsiyalanadi

. (3.16)

bu yerda - termik potensial, I_KS – proporsionallik koeffisienti bo‘lib uning tahminiy qiymati mikroquvvatli kremniyli tranzistorlar uchun T=300 K bo‘lganda 10^-9 mA tartibga ega bo‘ladi.

Kirish signali mavjud bo‘lmaganda kuchaytirgich bosqichi sokinlik rejimida bo‘ladi. Sokinlik rejimida kollektor – emittter kuchlanishining doimiy tashkil etuvchisi .

Kirishga o‘zgaruvchan kirish signalining musbat yarim davri berilsa, baza toki ortadi va u kollektor toki o‘zgarishiga olib keladi. Bu holat uzatish xarakteristikasi (37-rasm) dan ko‘rinib turibdi. Kollektor toki I_K ning U_BE kuchlanishiga bog‘liq ravishda o‘zgarishi xarakteristika tikligi S bilan ifodalanadi:

U_KE = const bo‘lganda

Bu kattalikni (6.1) ifodadan foydalanib ham topish mumkin:

(3.17) .

Shunday qilib, tiklik kollektor tokiga proporsional bo‘lib, har bir tranzistorning individual xossalariga bog‘liq bo‘lmaydi. Shuning uchun bu kattalikni aniqlashda o‘lchashlar talab qilinmaydi.

Kirish signali ta’siri natijasida R_K dagi kuchlanish ortadi, U_KE kuchlanish esa kamayadi, ya’ni manfiy yarim davrli chiqish signali shakllanadi. Demak, bunday kuchaytirgich bosqichi chiqish va kirish kuchlanish signallari orasida 180 ⁰ ga faza siljishini amalga oshiradi. Kollektor toki Ik

.

kattalikka ortadi.

Chiqish kuchlanishi U_ChIQ esa

.

kattalikka kamayadi.

Demak kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffisienti (yuklama mavjud bo‘lmaganda (I_Yu=0)), quyidagiga teng

(3.18)

Masalan, agar R_K =5 kOm; =25 mV; I_K k=1 mA; S= 40 mA/V, u holda K_U=-200.

Kollektor toki faqat U_BE kuchlanishiga emas, balki U_KE kuchlanishiga ham bog‘liq bo‘ladi. Bu bog‘liqlik differensial chiqish qarshiligi bilan xarakterlanadi

U_BE = const bo‘lganda,
Bu yerda proporsionallik koeffisienti U_E Erli kuchlanishi. U_E ning qiymatlari kremniyli n-p-n tranzistorlar uchun 80-200 V atrofida bo‘ladi. r_KE hisobiga

(3.19) .
Signal manbaiga nisbatan kuchaytirish bosqichi uchun kirish qarshiligi katta rol o‘ynaydi. Uning qiymati qancha katta bo‘lsa, signal manbai shuncha kam yuklanadi va shunchalik yaxshi kirish bosqichiga uzatiladi. Kirish zanjirini yuklamaga ulangan kuchlanish manbai ko‘rinishida ifodalash uchun differensial kirish qarshiligi kattaligi kiritiladi

U_KE = const bo‘lganda.

Kirish qarshiligi r_BE va tiklik S orasida quyidagi bog‘liqlik mavjud

,

bu yerda - tok uzatish differensial koeffisienti. Amaliy hisoblar uchun quyidagi nisbatdan foydalanish mumkin

(3.20).

Kuchaytirgich bosqichining chiqish yoki ichki qarshiligi r_ChIQ bu bosqichni yuklama (keyingi bosqich) bilan o‘zaro ta’sirlashuvida katta rol o‘ynaydi. Kuchaytirgichning chiqish qarshiligi yuklamadan tok oqib o‘tayotganda chiqish kuchlanishini kamayishiga olib keladi va bu holatni kuchaytirish koeffisientini hisoblayotganda hisobga olish kerak bo‘ladi.

Yuklama qarshiligi R_Yu va chiqish qarshiligi r_ChIQ kuchaytirgich kuchaytirish koeffisientini martaga kamaytiruvchi kuchlanish bo‘luvchisini hosil qiladilar. Chiqish ichki qarshiligi . Natijada yuklamadagi kuchaytirish koeffisienti
(3.21)
Kuchaytirish koeffisienti temperatura o‘zgarishiga bog‘liq, chunki .

Nihoyat, tok bo‘yicha differensial kuchaytirish koeffisienti quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi

U_KE = const bo‘lganda.
Bu kattalik statik koeffisientdan kollektor tokining keng o‘zgarish diapazonida sezilarli farq qilmaydi va ga teng.

Nochiziqli buzilishlarni kamaytirish va kuchaytirish koeffisientini temperaturaviy barqarorligini oshirish maqsadida kuchaytirgich bosqichiga manfiy teskari aloqa kiritiladi.