Схеми заміщення для транзисторів: основні принципи і приклади

Транзистори є ключовими елементами в сучасних електронних пристроях. Вони виконують безліч функцій, від підсилення сигналів до комутації електричних ланцюгів. Важливим аспектом при роботі з транзисторами є використання правильної схеми заміщення. Ця схема допомагає описати поведінку транзистора в різних режимах роботи, спрощує аналіз схеми як цілого та дозволяє проводити розрахунки і оптимізацію параметрів.Основними принципами схем заміщення для транзисторів є аналіз режимів роботи, облік впливу зовнішніх параметрів та спрощення моделі. Існує кілька основних схем заміщення, включаючи емідтерний, базовий та колекторний резисторні рівні. Кожна схема заміщення використовується залежно від конкретного режиму роботи транзистора та вимог до точності моделювання.Приклади конкретних схем заміщення включають моделі Ебер-Молла та модель Дарлінгтона.забезпечує просте математичне представлення для аналізу підсилювальних схем з транзисторами, а модель Дарлінгтона є вдосконаленою версією базової схеми заміщення. Кожна з цих схем має свої переваги та недоліки, і вибір певної моделі залежить від специфічних вимог та умов завдання.Схеми заміщення для транзисторівІснує кілька різних схем заміщення для транзисторів, які відрізняються своїми особливостями та застосуванням. Однією з найпоширеніших схем заміщення є схема Ебера-Молла, яка заснована на моделі дифузійного струму та колекторного зворотного струму.Іншою популярною схемою заміщення є схема гібридного еквівалента, яка заснована на моделі малих сигналів. У цій схемі враховуються всі елементи транзистора та їх вплив на передачу сигналу.Також існують схеми заміщення для певних типів транзисторів,таких як біполярні транзистори, польові транзистори та триоди. Кожен тип транзистора має свої особливості та вимагає своєї схеми заміщення.Схеми заміщення для транзисторів дуже корисні при проектуванні та аналізі електронних схем. Вони дозволяють передбачити роботу транзистора, виходячи з його характеристик, і оптимізувати параметри схеми для отримання бажаного результату.Важливо зазначити, що схеми заміщення - це спрощені моделі, які не можуть повністю описати всі аспекти роботи транзистора. Вони можуть бути використані лише для попереднього аналізу схеми, і для отримання більш точних результатів потрібно проводити більш складні розрахунки.Основні принципи схем заміщенняОсновні принципи схем заміщення включають:Заміну активних елементів. Замісна схема замінює складний транзистор на більш прості елементи, такі як джерела струму та напруги.

Підтримання рівності параметрів. У замісній схемі намагаються зберегти значення параметрів оригінального транзистора, щоб забезпечити подібну поведінку.

Спрощення розрахунків. Замісна схема спрощує математичні розрахунки, дозволяючи використовувати відомі формули та схеми для визначення характеристик схеми.

Урахування зовнішніх умов. Відносно схем заміщення транзисторів, враховуються впливи зовнішніх факторів, таких як температура або напруга живлення.

Схеми заміщення дозволяють зручно і ефективно аналізувати і проектувати складні схеми із використанням транзисторів та інших активних елементів. Вони є незамінним інструментом для розробників електронних пристроїв і дозволяють досягти необхідних характеристик і функціональності.

Приклади схем заміщення

Є кілька поширених схем заміщення для транзисторів, включаючи:

1. Схема заміщення емітерного повторювача: Ця схема використовується для підсилення сигналів в підсилювачах потужності і є однією з найпоширеніших схем. У схемі заміщення емітерного повторювача колекторна напруга транзистора замінюється на випускне опір і напруга між базою і емітером замінюється на внутрішнє опір колектора.
2. Схема заміщення з загальним емітером: Ця схема використовується для підсилення малих сигналів і має найвищий підсилювальний фактор серед усіх схем заміщення. У даній схемі колекторна напруга замінюється на опір між базою та емітером, а напруга між емітером та базою замінюється на внутрішнє опір колектора.
3. Схема заміщення з загальною базою: Ця схема зазвичай використовується в пристроях, де потрібен вихідний сигнал з оберненою полярністю стосовно вхідного сигналу. У схемі заміщення з загальна база вхідний струм замінюється на вхідний опір, а напруга між базою та еміттером замінюється на вхідний опір колектора.Кожна з цих схем заміщення має свої переваги та недоліки, і вибір використовуваної схеми залежить від конкретних вимог та умов застосування.Усилювач з загальним еміттеромСхема усилювача з загальним еміттером складається з транзистора, підключеного таким чином, що еміттер його з'єднаний з загальною шиною (зазвичай – з землею або низькими потенціалами), колектор – з блоком живлення та навантаженням, а база – з джерелом вхідного сигналу.Усилювач з загальним еміттером широко застосовується в радіоелектроніці для посилення малого сигналу як за амплітудою, так і по потужності. Це обумовлено високим коефіцієнтом посилення такої схеми.Перевагами усилювача з загальним еміттером є:Високий коефіцієнт посилення.Добре лінійність посилення.Неполярність.Хороший вихідний опір.Однак, підсилювач з загальним емпідемом має і деякі недоліки:Потребує стабілізації робочої точки.Мала смуга пропускання.Навантажувальні резистори в схемі заміщення змінюються з температурою.Таким чином, підсилювач з загальним емпідемом – це широко використовувана схема підсилювача, що має високі показники за коефіцієнтом посилення і лінійності, але потребує деяких додаткових заходів для стабілізації робочої точки і збільшення смуги пропускання.Підсилювач з загальною базоюОсновний принцип роботи підсилювача з загальною базою полягає в тому, що зміна вхідного сигналу призводить до зміни струму бази і, відповідно, зміни струму колектора. Таким чином, підсилювач з загальною базою може підсилювати сигнал на виході.Перевагиданої схеми включають низький вхідний опір, широкий діапазон частот і високу посилювальну здатність. Крім того, підсилювач з загальною базою може бути використаний у схемах з низьким опором навантаження.Однак підсилювач з загальною базою має й деякі недоліки, включаючи низький коефіцієнт посилення та високий вихідний опір.В цілому, підсилювач з загальною базою є ефективним і універсальним засобом для посилення сигналу. Він знаходить широке застосування в різних електронних пристроях, включаючи радіоприймачі, телевізори, підсилювачі звуку та багато інших.Підсилювач з загальним колекторомОсобливістю підсилювача з загальним колектором є те, що вхідний сигнал подається на базу транзистора через сполучний конденсатор, що дозволяє уникнути порушення спокою транзистора. Також у цій схемі відбувається інверсія фази сигналу. Підсилення відбувається за рахунок колекторного струму,який посилюється пропорційно базовому струму.

   При використанні підсилювача з загальним колектором вхідні та вихідні імпеданси не є високими, що дозволяє підключити підсилювач до низькоомного навантаження. Крім того, цей тип підсилювача має високий коефіцієнт посилення та велику смугу пропускання.

   Однак, суттєвим недоліком підсилювача з загальним колектором є низький вхідний опір, що може призвести до втрат сигналу. Крім того, оскільки базовий струм проходить через транзистор, підсилювач з загальним колектором має меншій коефіцієнт посилення в порівнянні з підсилювачем з загальною базою.