Pierwsze kroki Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
W tym odcinku zapoznasz siÄ™
ze wzmacniaczem tranzystorowym
w układzie wspólnego emitera. Podej-
dziemy do tematu inaczej niż szkolne
podręczniki i okaże się, że występujące
tu zależności wcale nie są trudne. Po-
Tranzystory
znasz podstawowe informacje, które po-
zwolą Ci samodzielnie zaprojektować ta-
ki wzmacniacz. Nie znaczy to jednak, że
w swych konstrukcjach powinieneÅ› go
dla poczÄ…tkujÄ…cych
często stosować. O ile układ ze wspól-
nym kolektorem (wtórnik emiterowy)
jest stosowany bardzo często, o tyle
wzmacniacz przebiegów zmiennych ze
część 14
wspólnym emiterem rzadko bywa stoso-
wany we współczesnych konstrukcjach.
Zamiast niego wykorzystujemy wzmac-
niacze operacyjne. Nie można jednak być
prawdziwym elektronikiem, nie znajÄ…c
podstawowych układów pracy tranzysto-
Układ ze wspólnym emiterem
ra. Dlatego też dokładnie zapoznaj się
z przedstawionym materiałem.
Z dotychczasowych opowieści o tran- przebiegi zmienne występują na tle spo- A jak będą wyglądać przebiegi zmien-
zystorze wiesz, że jest to twór kapryśny. czynkowych napięć i prądów stałych. ne? Podobnie jak w układzie OC, napięcie
r
y
s
u
n
k
u
2
Masz podstawy sądzić, że równie kapry- Na rysunku 2 do klasycznego wtórnika zmienne na emiterze będzie takie samo,
r
y
s
u
n
e
k
4
b
śny jest wzmacniacz z tranzystorem w emiterowego (OC) dodałem w obwodzie jak na bazie (porównaj rysunek 4b w EdW
układzie wspólnego emitera, pokazany na kolektora rezystor RC o rezystancji zdecy- 2/99 str. 34). A ponieważ rezystory RE i RC
rysunku 1, znany z podręczników. Masz dowanie (dziesięciokrotnie) mniejszej niż są równe  uważaj - spadki napięć na tych
r
y
s
u
n
k
u
1
świętą rację! Za chwilę sam się przeko- rezystancja RE. rezystorach też będą jednakowe! Przykła-
r
y
s
u
n
k
u
3
a
nasz, że taki  podręcznikowy układ Czy obecność niewielkiego rezystora dowe przebiegi w układzie z rysunku 3a
r
y
s
u
n
k
u
3
b
z rysunku 1 rzeczywiście jest kapryśny (i RC coś zmieni? Nie! To nadal jest układ znajdziesz na rysunku 3b. Zauważ, że URC
nigdy go nie stosujemy w praktyce). OC, bo sygnał wyjściowy odbieramy z = URE, bo IC=IE oraz RC=RE. Czy wszystko
Nie bój się jednak, mam dla Ciebie emitera. się zgadza? Przebiegi zmienne na emite-
przyjemną niespodziankę. Zapoznawanie Powinieneś widzieć tu następującą ko- rze i kolektorze mają taką samą wielkość,
z układem wzmacniacza o wspólnym lejność: Właściwości wejścia określone tyle że są  odwrócone  fachowo mó-
emiterze (oznaczenie OE lub WE) roz- są dokładnie tak, jak w układzie OC. Prąd wiąc mają przeciwną fazę. Zauważ, że te-
poczniemy od... przedstawionego w IE płynący przez RE jest określony przez raz mamy dwa wyjścia: możemy pobrać
dwóch poprzednich odcinkach wzmac- (stałe) napięcie bazy i rezystancję RE. W sygnał z kolektora, a nie tylko z emitera. I
niacza ze wspólnym kolektorem, który już układzie OE zupełnie nie zajmowaliśmy tym oto prostym sposobem dochodzimy
zdążyłeś polubić. się obwodem kolektora. Teraz potrzebna do wzmacniacza OE, który na razie ma
Na początek wyjaśnienie: w praktyce jest tylko jedna informacja: jaki jest ten wzmocnienie 1. Jak zwiększyć wzmoc-
układ ze wspólnym emiterem będziesz prąd kolektora? nienie? Czy już się domyślasz?
stosował tylko do wzmacniania przebie- Oczywiście! Możemy przyjąć, że jest Mamy dwie drogi.
gów zmiennych, więc nie będziemy zaj- on równy prądowi emitera, IC = IE. 1. Zmniejszamy rezystancję RE, a
mować się żadnymi stałoprądowymi we- Na razie pomińmy fakt, że prąd emite- zwiększamy RC. Żeby nie nasycić tranzy-
rsjami wzmacniacza OE. Oczywiście tran- ra jest odrobinkę większy od prądu kolek- stora musimy też zmniejszyć napięcie
zystor jest odpowiednio spolaryzowany i tora (o prąd bazy)  przyjmujemy, że prąd stałe na bazie, zmniejszając napięcie ba-
emitera i prąd kolektora są równe (IC=IE), terii UB1 (na razie nie zastanawiaj się nad
co przy wzmocnieniu prądowym powyżej tym, jakie powinno być napięcie baterii
100 jest bardzo bliskie prawdy. To jest
proste, prawda?
A więc przez RC płynie prąd IC=IE. Na
rezystorze RC wystąpi więc jakiś spadek
napięcia. Dotyczy to zarówno prądu stałe-
go (spoczynkowego), jak i przebiegów
zmiennych.
Wartość rezystora RC możemy zwięk-
szać, byleby spadek napięcia na nim nie
był zbyt duży i by tranzystor się nie nasy-
cił.
Zwiększmy więc wartość RC by była
równa RE, ale aby tranzystor się nie nasy-
cił, obniżymy napięcie baterii B1, żeby
stałe napięcie na emiterze wynosiło, na
przykład 1/4 napięcia baterii B2. Sytuację
Rys. 2
R
y
s
.
2
r
y
s
u
n
e
k
3
a
pokazuje rysunek 3a.
Rys. 1
R
y
s
.
1
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99 35
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
R
(
1
0
k
)
d
o
r
e
z
y
s
t
a
n
c
j
i
w
o
b
w
o
d
z
i
e
pięcie między RC (10k&!) do rezystancji w obwodzie
C
e
m
i
t
e
r
a
kolektorem a emitera, która dla przebiegów zmiennych
emiterem jest wynosi właśnie 5k&!. Czy to Cię przeko-
bliskie zeru)  na nuje?
rysunku są to Jeśli nie, to wgłębimy się w problem.
płaskie, sąsiadu- Nadal kluczową sprawą jest to, że prąd
jące części obu emitera jest równy prądowi kolektora.
pr zebi egów. Tylko teraz mamy dwie oddzielne spra-
Oczywi ści e, wy: prądy i napięcia przebiegów stałych,
gdyby wzmac- oraz dla przebiegów zmiennych.
niane przebiegi Stały prąd emitera jest nadal wyzna-
były mniejsze, czony przez RE (i napięcie stałe na bazie),
oba przebiegi a stałe napięcia spoczynkowe na RE i RC
Rys. 3
R
y
s
.
3
 zmi eści ł yby są równe  zobacz rysunki 3b i 6b.
B1  to nie jest istotne). Stosowny układ się i nie byłyby zniekształcone. W każ- Napięcie zmienne na emiterze cały
r
y
s
u
n
k
u
4
.
i przebiegi znajdziesz na rysunku 4. To dym razie sytuacja z rysunku 5b sygnali- czas jest równe napięciu wejściowemu (z
jest już najprawdziwszy wzmacniacz OE zuje istotny warunek poprawnej pracy generatora), a kondensator CE dla prze-
Zauważ, że napięcie zmienne na emite- wzmacniaczy OE  trzeba zapewnić dużo biegów zmiennych stanowi zwarcie,
rze nadal jest równe zmiennemu napięciu  miejsca dla wzmacnianego przebiegu. więc napięcie zmienne na RE1 też jest
wejściowemu. I nadal przez RC płynie ten Już chyba widzisz, że najlepiej byłoby równe napięciu na emiterze, czyli napię-
sam prąd, co przez RE (IC=IE). Ponieważ ustawić spoczynkowe napięcie kolektora ciu wejściowemu. Jeśli więc na RE1 wy-
RC jest teraz trzykrotnie większe od RE, w połowie między napięciem zasilania, a stępuje takie napięcie zmienne, przez re-
spadek napięcia na URC jest trzykrotnie maksymalnym napięciem na emiterze. zystor ten musi także płynąć prąd zmien-
większy niż na URE. Popatrz uważnie na Słusznie! ny.
rysunek 4. Czyli... nasz układ ma wzmoc- 2. Teraz drugi sposób zwiększenia Tu trochę uproszczę problem, żeby Ci
w
a
r
nienie równe 3. To nie przypadek  war- wzmocnienia. Żeby Ci nie mącić w gło- nie mącić w głowie - ten prąd, a ściślej ta
tość wzmocnienia określona jest przez wie szczegółami, a pokazać główną ideę, składowa zmienna skądś się musi wziąć -
t
o
Å›
ć
w
z
m
o
c
n
i
e
n
i
a
o
k
r
e
Å›
l
o
n
a
j
e
s
t
p
r
z
e
z
stosunek RC do RE. Przeanalizuj to! wykorzystam układ z rysunku 3, który płynie z baterii B2 przez rezystor RC, tran-
s
t
o
s
u
n
e
k
R
d
o
R
C
E
Ponieważ w sytuacji z rysunku 4 przez miał wzmocnienie równe 1. Aby zwięk- zystor, kondensator CE, rezystor RE1 i da-
przypadek wyszło, że UC = URC, możesz szyć wzmocnienie, do rezystora RE z te- lej z powrotem do baterii. (Tylko dla zaa-
mieć pewne wątpliwości. Jak to jest z ty- go układu dodaję kondensator CE o dużej wansowanych: Ściślej biorąc, kondensa-
mi napięciami? Czy może zmiana napię- pojemności i rezystor RE1, o wartości tor CE ładuje się w tym obwodzie, a roz-
cia zasilania zmieni wzmocnienie? 10k&!. Nowy układ i przebiegi pokazane ładowuje w obwodzie RE, R1, ale to
r
y
s
u
n
k
u
6
r
y
są na rysunku 6. szczegół, w tej chwili nieistotny.) Na ry-
s
u
n
k
u
7
Zwróć uwagę  sunku 7 możesz zobaczyć główną ideę -
napięcia stałe są różnymi kolorami pokazałem Ci te dwie
takie same jak na składowe prądu: jedna, płynąca przez RE
rysunku 3. Także jest taka sama, jak w układzie z rysunku
tym razem napiÄ™- 3, druga zwiÄ…zana jest z obwodem CE,
cie zmienne na RE1. SumujÄ… siÄ™ one na rezystancji RC.
emiterze jest rów- Właśnie dlatego napięcie na RC jest więk-
ne napięciu wej- sze niż napięcie na emiterze.
ściowemu. Zau- Mam nadzieję, że zrozumiałeś tę ideę.
waż, że teraz dla To na razie wystarczy. Nie chcę Cię wpro-
p r z e b i e g ó w wadzać w szczegóły i rozważać wszyst-
zmiennych opor- kie możliwe przypadki i ewentualne ogra-
ność w emiterze niczenia. Musimy natomiast zająć się ko-
Rys. 4
R
y
s
.
4
jest wypadkową lejną ważną sprawą.
r
y
s
u
n
k
u
5
a
Na rysunku 5a pokazana jest sytuacja, rezystancją równoległego połączenia RE i Co z rezystancją wejściową?
gdy w układzie z rysunku 4 podwyższy- RE1 (i wynosi 5k&!).
my napięcie zasilające do 15V. Zauważ, Czy jesteś przekonany, że ten układ
że spadek napięcia na RC (URC) nadal wy- rzeczywiście wzmacnia przebiegi zmien-
nosi 6V. Prąd kolektora nie zmienił się, bo ne dwukrotnie?
cały czas jest równy prądowi emitera, a Naj pr o-
ten jest wyznaczony przez napięcie na ściej rzecz
bazie. b i o r Ä… c ,
Rysunek 5b pokazuje sytuacjÄ™, gdy podobnie jak
R
y
s
u
n
e
k
5
b
obniżymy napięcie zasilające do 10V. w układzie z
Spoczynkowy spadek napięcia na rezy- rysunku 4,
t
a
k
ż
e
i
t
u
stancji kolektorowej (URC) nadal wynosi także i tu
w
z
m
o
c
n
i
e
6V, a na emiterowej (URE) 2V. Napięcia wzmocnie -
n
i
e
w
y
z
n
a
emitera i kolektora, mierzone w stosunku nie wyzna-
c
z
o
n
e
j
e
s
t
do masy, różnią się tylko o 2V. Okazuje czone jest
s
t
o
s
u
n
k
i
e
m
się, że jest tu mało  miejsca na składo- stosunkiem
r
e
z
y
s
t
a
n
c
j
i
wÄ… zmiennÄ…. W rezultacie tranzystor rezystancji
Rys. 5
R
y
s
.
5
k
o
l
e
k
t
o
r
o
w
e
j
okresowo wchodzi w stan nasycenia (na- kolektorowej
36 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
wzmacniacza OE. napięciu zasilania). W obu przypadkach
Tymczasem jest to układ nie mógłby prawidłowo wzmacniać
aż tak beznadziej- przebiegów zmiennych, które przecież
nie proste! Może muszą występować  na tle napięcia
jednak masz jakieś stałego (najlepiej około połowy napięcia
pytania? zasilającego). Czyżbyś też zapomniał o
Pytasz dlaczego wpływie temperatury na napięcie UBE
w ukÅ‚adzie z rysun- (-2,2mV/°C)?, w ukÅ‚adzie z rysunku 8a.
ku 3 nie zreduko- Wzrost temperatury struktury tranzy-
wać RE do zera, stora tylko o 8°C (przy niezmiennym na-
uzyskując układ pięciu bazy) zmieni prąd kolektora dwu-
r
y
s
u
n
k
u
8
a
jak na rysunku 8a krotnie, tym samym doprowadzi do nasy-
lub prościej cenia i uniemożliwi pracę wzmacniacza.
Rys. 6
R
y
s
.
6
r
y
s
u
n
k
u
8
b
  podręcznikowy układ z rysunku 8b? Co prawda obecność rezystancji RB
Rezystancja wejściowa Nigdy tego nie rób! Nie bądz
zbyt chy- (RB1 i RB2) znacznie poprawia sytuacjÄ™,
Wiesz, jak na dwa różne sposoby try! Spróbuj odpowiedzieć na dwa pytania: jednak mimo wszystko stabilność cieplna
zwiększać wzmocnienie. Okazuje się 1. Czy przez zredukowanie oporności i napięciowa układów z rysunku 8 jest
jednak, że zwiększając wzmocnienie, emiterowej dla przebiegów zmiennych bardzo słaba. Nie musisz rozumieć wszy-
zmniejszasz rezystancje wejściową tran- do zera uzyskasz wzmocnienie nieskoń- stkich szczegółów, zapamiętaj tylko po-
zystora (na razie pomijamy wpływ RB i czenie wielkie? dany właśnie wniosek.
rozważamy oporność samego tranzysto- 2. Jaka będzie wtedy rezystancja wej- Czy już zauważyłeś, że istnieje bardzo
ra). ściowa układu dla przebiegów zmien- prosty sposób na zmniejszenie wpływu
Wracamy do układu OC z rysunku 2. nych? zmian temperatury i napięcia zasilające-
Jak w każdym układzie OC rezystancja Słusznie uważasz, że wzmocnienie nie go? Oczywiście chodzi o obecność rezy-
wejściowa dla przebiegów zmiennych sa- może być nieskończenie wielkie, a jeśli stora emiterowego RE. Jeśli spoczynko-
mego tranzystora jest ²-krotnie (Å›ciÅ›lej chodzi o rezystancjÄ™ wejÅ›ciowÄ…... nie bój we napiÄ™cie staÅ‚e na RE bÄ™dzie wynosić
²+1-krotnie) wiÄ™ksza niż rezystancja RE. siÄ™  nie bÄ™dzie równa zeru. KiedyÅ› już to choćby tylko 0,3V, wpÅ‚yw zmian napiÄ™cia
Dokładnie tak samo jest w układzie z ry- obliczaliśmy (w EdW 11/98 str. 67) i w bazy i temperatury zostanie zredukowany
sunku 3. tamtym przykładzie wyszło nam około do około 20% podanych przed chwilą
W układzie z rysunku 4 zwiększyliśmy 100 omów. A czy pamiętasz, że tamte wartości. Gdy napięcie stałe na RE wynie-
wzmocnienie, zmniejszając rezystancję rozważania wskazywały, iż rezystancja sie 1,2V ten wpływ zmniejszy się dwu-
RE do 3,3k&!. Uważaj! Nadal, podobnie wejściowa nie jest stała, tylko zmienia dziestokrotnie. Nie musisz zapamiętywać
jak w układzie OC, rezystancja wejściowa się w zależności od prądu bazy i kolekto- tych szczegółów  musisz tylko wiedzieć,
jest ²-krotnie ra? DoszliÅ›my do wniosku, iż sygnaÅ‚ wyj- że czym wiÄ™ksze napiÄ™cie staÅ‚e na RE,
większa od RE. ściowy w najprostszym układzie wzmac- tym spoczynkowy prąd kolektora mniej
Ale ponieważ re- niacza tranzystorowego będzie bardzo zależy od temperatury i wahań napięcia
zystancja RE jest zniekształcony? Zobacz rysunki w polaryzującego bazę. Inaczej mówiąc,
trzykrotnie mniej- EdW4/98 na str. 76, 79. Zwróć uwagę, że zwiększanie wartości RE czyni układ bar-
sza, rezystancja tamte rozważania tak naprawdę dotyczy- dziej stabilnym, niezależnym od wielu
wejściowa też jest ły właśnie wzmacniacza OE i dotyczą czynników, w tym temperatury.
trzykrotnie mniej- również naszych układów z rysunku 8. Oczywiście jak zwykle nie można
sza. Mało tego! Przecież wtedy na stały przesadzić. Nadmierne zwiększanie rezy-
To nie przypa- prąd bazy i prąd kolektora będą mieć stancji RE zwiększa napięcie URE i ograni-
dek, bo wzmoc- znaczny wpływ nawet maleńkie zmiany cza zakres zmian napięcia kolektora  po-
r
y
s
u
nienie wynosi wła- stałego napięcia na bazie! Porównaj rysu- równaj rysunki 3b, 4b, 5b i 6b.
n
e
k
6
śnie 3. nek 6 w EdW 11/98. Zmiana stałego na- Jeśli to rozumiesz, właśnie skutecznie
Podobnie jest pięcia polaryzującego bazę o około 60mV ominąłeś nudne podręcznikowe rozważa-
Rys. 7
R
y
s
.
7
w układzie z ry- spowodowałaby dziesięciokrotną zmianę nia na temat sprzężenia zwrotnego w
sunku 5. Dwukrotne wzmocnienie uzy- wartości stałego prądu kolektora. Czyli tranzystorowym układzie OE. Nie twier-
skaliśmy zmniejszając rezystancję emite- tranzystor albo by się nasycił (napięcie dzę, że takie rozważania są niepotrzebne
rową dla przebiegów zmiennych, i rezy- kolektora bliskie masy, prąd ograniczony  może kiedyś wrócisz do nich. Twierdzę
stancja wejÅ›ciowa jest ²-krotnie wiÄ™ksza wartoÅ›ciÄ… RC), albo spadek napiÄ™cia na re- tylko stanowczo, że próba tÅ‚umaczenia
od tej wypadkowej rezystancji emitero- zystorze kolektorowym byłby bardzo ma- początkującym właściwości tranzystora
wej ły (napięcie kolektora bliskie dodatniemu za pomocą zawiłych rozważań i wzorów
(² * 5k&!). dotyczÄ…cych różnych rodzajów sprzęże-
I co, proste? nia zwrotnego, przynosi więcej szkody
Występuje tu oczywista zależność: niż pożytku i niepotrzebnie ich stresuje.
zmniejszając rezystancję emiterową Ty uzbrojony w świeżo zdobytą wiedzę,
zmniejszamy rezystancję wejściową tran- być może zaproponujesz, żeby pozostać
zystora. Cóż, trudno. Coś za coś, nic za przy stabilnym układzie z rysunku 6, a w
darmo: większe wzmocnienie to mniej- celu zwiększenia wzmocnienia zreduko-
sza rezystancja wejściowa dla przebie- wać RE1 do zera, uzyskując układ pokaza-
r
y
s
u
n
k
u
9
a
gów zmiennych. Najważniejsze jednak, ny na rysunku 9a. Świetnie! Zrobiłeś spo-
że układ wzmacnia! ry postęp! Czasami rzeczywiście stosuje-
No i co? Wszystko poszło gładko, bez my taki układ. Niekiedy stosujemy rów-
Rys. 8
R
y
s
.
8
r
y
s
u
n
k
u
9
b
żadnych problemów! A Ty tak bałeś się nież układ z rysunku 9b. Dzięki dołączeniu
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99 37
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
rezystora R1 do kolektora, a nie do dodat- wrócimy do tego tematu. Ale wcześniej
niego bieguna zasilania, znacznie popra- kolejna ogromnie ważna sprawa.
wia się stabilność stałoprądowego punk-
tu pracy. Jeśli z jakichkolwiek powodów Oporność wyjściowa
(np. zmiany temperatury) prąd stały ko-
wzmacniacza OE
lektora wzrośnie, to napięcie kolektora
obniży się, i tym samym obniży się napię- Z dotychczasowych rozważań wynika
cie na bazie. Spowoduje to zmniejszenie niedwuznacznie prosta zależność: zwięk-
prÄ…du kolektora. W praktyce wahania sta- szajÄ…c wzmocnienie, zmniejszamy rezy-
łego napięcia kolektora pod wpływem stancję wejściową. A zmniejszanie rezy-
zmian temperatury nie będą większe niż stancji wejściowej jest istotną wadą.
Rys. 11
R
y
s
.
1
1
1V  wynik zupełnie wystarczający do Czy jest to nieuniknione?
wielu zastosowań. Obliczanie wartości Może zaproponujesz po prostu, by
elementów nie jest trudne. Zwykle chce- zwiększyć wszystkie rezystancje, na ło 200&!. A więc spadek napięcia na rezy-
my, żeby stałe napięcie na kolektorze by- przykład dziesięciokrotnie. Jeśli wszyst- storze RC zmniejszył się dziesięciokrotnie,
ło równe połowie napięcia zasilającego kie rezystancje wzrosną w takim samym czyli napięcie zmienne na kolektorze
stopniu, napięcia w ukła- zmniejszyło się dziesięciokrotnie. Nato-
dzie nie powinny się miast napięcie stałe na kolektorze, mie-
zmienić  zmniejszą się rzone względem masy, zwiększyło się.
tylko prądy (ale to chyba Nie pojawiły się zniekształcenia, ani nie
dobrze, bo układ będzie zmieniła się częstotliwość.
zużywał mniej energii). Tak na marginesie - te 200&! to wypad-
kowa rezystancja równoległego połącze-
Rzeczywiście, zwięk- nia rezystancji 2k&! i 220&!. Ściśle biorąc,
szenie rezystancji (w tym wynik obliczeń to198,2&! - ale w elektro-
rezystancji w emiterze) nice, inaczej niż w szkolnej matematyce,
korzystnie zwiększy rezy- nie musimy wykonywać idealnie precy-
Rys. 9
R
y
s
.
9
stancję wejściową. zyjnych obliczeń, choćby dlatego, że rze-
(URC=0,5Uzas). Zakładamy jakiś prąd ko- Zwiększajmy więc... czywiste elementy mają znaczny rozrzut
lektora (zwykle od 1mA do kilku mA) i Czy już widzisz problem? Nie? parametrów, przykładowo tolerancja ty-
obliczamy wartość RC = 0,5Uzas / Ic To przeanalizuj podany przykład. powych rezystorów wynosi 5...10%, a
r
y
s
u
n
k
u
1
1
a
PrÄ…d dzielnika RB1, RB2 powinien wy- Na rysunku 11a pokazano fragment precyzyjne rezystory o tolerancji lepszej
nosić około 0,1Ic, by był znacznie więk- wzmacniacza tranzystorowego. Załóżmy, niż 1% są dla amatorów praktycznie nie
szy od prądu bazy. Napięcie na rezystorze że bez zewnętrznego obciążenia, na wyj- do zdobycia. Dlatego zaokrąglenie warto-
RB1 będzie wynosić około 0,6V. ściu występuje napięcie sinusoidalne ści rezystancji obliczonej w tym przykła-
Stąd RB1 = 0,6V / 0,1Ic = 6V / Ic 1kHz o wartości dzie o mniej niż pół procenta nie ma naj-
Ponieważ suma napięć na RB2 i RB3 ma skutecznej 2V. Co mniejszego znaczenia.
wynosić 0,5Uzas  0,6V, a prąd dzielnika się stanie, jeśli do A teraz wyobraz
sobie, że dziesięcio-
wynosi 0,1Ic (pomijamy prąd bazy), więc wyjścia dołączy- krotnie zwiększyłeś wszystkie rezystan-
(RB2+RB3) = (0,5Uzas  0,6V) / 0,1Ic my rezystor ob- cje w układzie. Wszystkie prądy zmniej-
Zamiast przeprowadzać obliczenia, ciążenia o rezy- szą się dziesięciokrotnie. Bez zewnętrz-
można przyjąć R2=R3=5Rc, a wartość stancji 220&!, jak nego obciążenia napięcie wyjściowe (na
r
y
RB1 dobrać eksperymentalnie, by napięcie pokazano na ry- rezystorze RC o wartości 20k&!) nadal jest
s
u
n
k
u
1
1
b
na kolektorze wynosiło 0,5Uzas. sunku 11b? Od- równe 2Vsk. Ale jeśli teraz do wyjścia do-
Do zastosowań audio pojemność kon- powiedz na pyta- łączysz rezystancję obciążenia równą
densatora (elektrolitycznego CB) może nia: 220&!, to...
wynosić 100µF. 1. Czy zmieni No wÅ‚aÅ›nie  ponieważ rezystancja ob-
Rys. 10
R
y
s
.
1
0
Zauważ, że duży kondensator CB dla się wartość ciążenia zmniejszy się z 20k&! do 217&!, a
sygnałów zmiennych stanowi zwarcie. zmiennego napięcia wyjściowego? prąd kolektora jest teraz dziesięciokrotnie
Tym samym nie przepuszcza zmiennych 2. Czy zmieni się napięcie stałe na ko- mniejszy, napięcie wyjściowe drastycz-
sygnałów (sprzężenia zwrotnego) z kolek- lektorze tranzystora? nie spadnie około 92 razy z 2Vsk do
tora na bazę. Dzięki temu dla przebiegów 3. Czy pojawią się zniekształcenia sy- 21,7mV!
zmiennych układ ma duże wzmocnienie, gnału sinusoidalnego? Czy teraz już wiesz, dlaczego zwięk-
ale małą rezystancję wejściową i duże 4. Czy zmieni się częstotliwość sygna- szanie wszystkich rezystancji w układzie
zniekształcenia. Natomiast spoczynkowy łu? (w tym rezystancji w kolektorze i emite-
(stałoprądowy) punkt pracy jest stabilizo- Spróbuj odpowiedzieć sam! rze) nie rozwiązuje problemu. Chcieliśmy
wany dzięki (silnemu ujemnemu) sprzęże- Słusznie! Dodanie zewnętrznego ob- tym zwiększyć rezystancję wejściową i
niu zwrotnemu z kolektora na bazę. ciążenia zmniejsza wypadkową rezystan- zwiększyliśmy. Niestety, okazało się, że
Oczywiście w układach z rysunku 9 cję dołączoną do z
ródła prądowego, jakim po dołączeniu obciążenia napięcie wyj-
można dodać niewielki rezystor emitero- jest obwód kolektora. Zgodnie z prawem ściowe niedopuszczalnie się zmniejszyło.
wy, by kosztem zmniejszenia wzmocnie- Ohma Okazuje się, że nasz wzmacniacz w ukła-
nia zwiększyć rezystancję wejściową i po- U = I * R dzie OE ma dużą rezystancję wyjściową.
prawić liniowość. Czym mniejsza dołączona rezystancja, Co prawda my zwykle traktujemy ob-
I wychodzi na to, że w praktyce najczę- tym mniejsze napięcie wyjściowe. Prąd ko- wód kolektora jako z
ródło prądowe pracu-
ściej będziemy stosować układ pokazany lektora się nie zmienił, natomiast rezystan- jące na obciążenie RC (sytuację dla prze-
r
y
s
u
n
k
u
1
0
r
y
s
u
n
e
k
1
2
a
na rysunku 10. W następnym odcinku cja obciążenia zmniejszyła się z 2k&! do oko- biegów zmiennych pokazuje rysunek 12a),
38 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
2. Czy zmieni się napięcie stałe na ko- tranzystorem T2. Nie musisz liczyć dokła-
lektorze tranzystora? dnie, wystarczą wartości przybliżone.
OdrobinÄ™ trudniejsze, prawda? Kon- Przy zaÅ‚ożeniu, że ²=100 i RE2=1k&!
densator separujący dla przebiegów rezystancja samego tranzystora wynosi
zmiennych stanowi zwarcie, dla stałych około 100k&!, a po uwzględnieniu rezy-
stanowi przerwę. Już wiesz: stancji polaryzujących R3 i R4 wypadko-
1. Napięcie stałe na kolektorze tranzy- wa rezystancja wejściowa wynosi około
Rys. 12
R
y
s
.
1
2
stora nie zmieniło się, bo wskutek obe- 20k&!.
ale śmiało możemy narysować schemat cności kondensatora rezystancja dla prą- Tym samym - uważaj  obciążeniem
zastępczy wzmacniacza OE w bardziej du stałego widziana od strony kolektora tranzystora T1 będzie nie tylko rezystor
zrozumiałej postaci, ze z
ródłem napięcio- nadal jest równa 2k&!. RC1, ale rezystancja równoległego połą-
wym i szeregową rezystancją wyjściową 2. Wartość napięcia zmiennego po- czenia RC1 (20k&!) i obliczonej właśnie re-
r
y
s
u
n
k
u
1
2
b
jak na rysunku 12b. Nasz wzmacniacz za- winna się zmniejszyć do 0,2Vsk, bo dla zystancji wejściowej następnego stopnia
chowuje się tak, jakby na wyjściu umie- prądów zmiennych rezystancja obciąże- (około 20k&!). Obciążenie w kolektorze
szczono jakąś szeregową rezystancję  nia widziana od strony kolektora zmniej- będzie więc mieć około 10k&!, czyli
właśnie jego rezystancję wyjściową. szyła się tak samo jak w poprzednim uwzględniając wartość RE1 wzmocnienie
Oczywiście po dołączeniu zewnętrznego przykładzie z 2k&! do 200&!. pierwszego stopnia będzie równe nie 20,
obciążenia napięcie wyjściowe zmniejszy Ma to bardzo ważne konsekwencje tylko 10.
się. Czym większa będzie wewnętrzna praktyczne. Przy podanych wartościach okazało
rezystancja wyjściowa RWY w stosunku Przypuśćmy, że zaprojektowałeś się, że wzmocnienie pierwszego stopnia
r
y
s
u
n
k
u
1
4
a
do rezystancji obciążenia RL, tym napię- oszczędny wzmacniacz z rysunku 14a wyniesie 10 razy, wzmocnienie drugiego
cie wyjściowe będzie mniejsze. (przypuśćmy, że rezystancje R1 i R3 mają 4 razy, czyli wypadkowe wzmocnienie za-
A jaka jest wartość rezystancji wyj- mieć po 430k&!), który jak łatwo obliczyć, miast spodziewanego 400 razy wyniesie
ściowej w układzie OE? Nie będziemy się ma wzmocnienie równe 20 razy. To trochę jedynie 40 razy.
rozdrabniać, jeśli chcesz, sprawdz
sam  za mało do Twoich
rezystancja wyjściowa układu OE jest celów, więc do je-
równa rezystancji opornika RC umie- go wyjścia dołą-
szczonego w kolektorze. czasz drugi taki
To zupełnie inaczej niż w układzie sam stopień
wspólnego kolektora, gdzie (przy niezbyt wzmocni eni a.
dużych sygnałach) dołączenie rezystancji Układ wygląda jak
r
y
s
u
n
k
u
1
4
b
obciążenia RL przez kondensator prak- na rysunku 14b.
tycznie nie zmieniało zmiennego napięcia Czy wypadkowe
wyjściowego. Czyli rezystancja wyjścio- wzmocnienie wy-
wa była bardzo mała. Skąd taka różnica? niesie 20 x 20 =
Tam była inna sytuacja  napięcie (sta- 400 razy?
Rys. 14
R
y
s
.
1
4
łe i zmienne) na emiterze było wymuszo- Po stokroć nie! W zasadzie to jeszcze nie wszystko. Ca-
ne przez napięcie na bazie. Tu masz prak- Zrozum to i zapamiętaj raz na zawsze. ły układ ma rezystancję wejściową około
tyczny przykład właściwości z
ródła prądo- Niedoświadczeni elektronicy bardzo czę- 20k&!, co może być istotnym obciążeniem
wego. Napięcie na wyjściu jest wynikiem sto zapominają o wpływie oporności wej- dla z
ródła sygnału i wtedy wypadkowe
przepływu prądu przez obciążenie kolek- ściowej i wyjściowej we wzmacniaczu wzmocnienie będzie jeszcze mniejsze.
torowe. Czyli wszystko zależy od oporno- OE. Zacznijmy od końca. Wzmocnienie Przeanalizuj dokładnie podany przy-
ści w obwodzie kolektora. Zauważ, że de- wzmacniacza z tranzystorem T2 będzie kład. Czy teraz już dokładnie rozumiesz,
cydujący wpływ na wzmocnienie napię- równe 20 (RC2/RE2) tylko wtedy, gdy że nie wolno zapominać o rezystancji
ciowe ma wypadkowa oporność (impe- wzmacniacz nie będzie obciążony, a prak- wyjściowej i wejściowej wzmacniacza
dancja) obciążenia. Do tego wątku wróci- tycznie wtedy, gdy zewnętrzne obciąże- OE?
my w następnym odcinku. nie RL będzie zdecydowanie większe niż Umęczyłem Cię zależnościami wystę-
Tymczasem przeanalizujmy kolejny RC2. Po obciążeniu wzmocnienie będzie pującymi we wzmacniaczu ze wspólnym
przykład. Wzmacniacz jest ten sam co na wyznaczone stosunkiem wypadkowej re- emiterem. Co z tego koniecznie musisz
rysunku 11, napięcia stałe i zmienne bez zystancji kolektorowej i RE2, czyli wynie- zapamiętać?
obciążenia też takie same. Tylko teraz ze- sie (RC2 || RL) / RE2. Możesz obliczyć, że Najważniejsze są następujące wnioski:
1
.
Z
w
i
Ä™
k
s
z
a
n
i
e
w
z
m
o
c
n
i
e
n
i
a
n
a
s
t
Ä™
p
u
wnętrzny rezystor obciążenia (220&!) jest drugi stopień będzie miał wzmocnienie 1. Zwiększanie wzmocnienia następu-
j
e
k
o
s
z
t
e
m
z
m
n
i
e
j
s
z
a
n
i
a
r
e
z
y
s
t
a
n
c
j
i
w
e
j
dołączony nie wprost, tylko przez kon- równe 4. je kosztem zmniejszania rezystancji wej-
Å›
c
i
o
w
e
j
densator o bardzo dużej pojemności. Wy- Ale to nie koniec. Oblicz, jaka jest ściowej
r
y
s
u
n
k
u
1
3
a
1
3
b
2
.
R
e
z
y
s
t
a
n
c
j
a
w
y
j
Å›
c
i
o
w
a
j
e
s
t
r
ó
w
n
a
gląda to jak na rysunku 13a lub 13b. Czy oporność wejściowa RWE2 wzmacniacza z 2. Rezystancja wyjściowa jest równa
r
e
z
y
s
t
a
n
c
j
i
R
u
m
i
e
s
z
c
z
o
n
e
j
w
o
b
w
o
d
z
i
e
sposób dołączenia obciążenia coś zmie- rezystancji RC umieszczonej w obwodzie
C
k
o
l
e
k
t
o
r
a
.
nia? Oczywiście nie! Dla przebiegów kolektora.
zmiennych zupełnie nie ma różnicy, czy W następnym odcinku zaprojektujemy
obciążenie podłączone jest do plusa zasi- też wspólnie dwa wzmacniacze OE. A po-
lania czy do masy  przecież dla sygna- nieważ wzmacniacz OE nadal kryje pew-
łów zmiennych szyna zasilania to to sa- ne tajemnice, podam Ci kilka dalszych
mo co obwód masy. ciekawych informacji.
Jeśli tak, to odpowiedz na pytania:
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
1. Czy zmieni się wartość zmiennego Piotr Górecki
napięcia wyjściowego?
Rys. 13
R
y
s
.
1
3
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99 39


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Tranzystory dla poczatkujÄ…cych cz22
Tranzystory dla poczatkujÄ…cych cz15
Tranzystory dla poczatkujÄ…cych cz16

więcej podobnych podstron