Vidlákovo Elektro 2. Odporový dělič a zesilovač co nezesiluje

8. dubna 2012 v 11:48 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Jak jsem psal minule velké obvody vznikají z malých, které jsou uloženy v naší hlavě. Tak jako existuje malá násobilka v matematice - existuje i malá násobilka elektronice a tu musíme umět zpaměti jako když bičem mrská, jinak budeme vždycky stavět jen podle návodu a elektroničtí cvoci nám nabulíkují co budou jen chtít.
Takže začínáme a první a základní věc, kterou budete počítat 1000x každý měsíc je odporový dělič, který máme na obrázku zcela vlevo. Pro pamětníky trojčlenky bych napsal, že napětí na VOUT je
VOUT = V * R2 / (R1+R2)
Jelikož jemné umění matematiky upadá a trojčlenka je známé sprosté slovo, probereme to detailněji.
Při 5 voltech protéká oběma odpory proud 5 V / (33K + 10K) = 116 uA (mikroampérů). Tennto proud se protlačuje odporem 10K na kterém vytváří napětí VOUT = 116 uA * 10 000 = 1,16 V.
Jasné? Buď jeden, nebo druhý způsob výpočtu musíte umět jako když bičem mrská - bez toho to prostě nejde.

Bod 2. Tak jako se kdysi, v rámci Orwelovského matení pojmů, nesmělo říkat hasič a pošťák ale požárník a listonoš, tak i nejjednodušší zapojení s tranzistorem se v anglické literatuře jmenuje Emitorový sledovač ale u nás v učebnicích se mu říká "zapojení se polečným kolektorem" ať je zmatení nepřítele dokonalé.
Takže používám Emitorový sledovač, protože to nejlépe vystihuje co ten zesilovač dělá. Od napětí na Bázi (Input) odečte spád diody báze emitor (0,7V) a to napětí pošle na výstup. Žádné napěťové zesílení .... K čemu takový zesilovač je ?
Američani mu taky říkají impedanční měnič a ve své podstatě je to zesilovač proudu. Nepatrným proudem do báze spínáme veliký proud v emitoru. Navíc, přestože to ze schematu nevyplývá má tohle zapojení velmi silnou zápornou zpetnou vazbu, která téměř eliminuje všechny nectnosti použitého tranzistoru.
Jak to tedy funguje - představme si že pustíme do báze tranzistoru 2 volty a na emitoru je pořád 0. V tom případě vzbudí napěťový rozdíl Báze - emitor veliký proud do báze, který spustí obrovský proud přes kolektor do emitoru - napětí na emitorovém odporu prudce stoupne dokud se všechno neustálí ve stavu kdy napětí na výstupu není o 0,7V nižší než napětí na bázi.
Co je na tomto zapojení důležité :
  • Vstupní odpor je R3 * proudové zesílení tranzistoru - můj milovaný BC337 má proudové zesílení 250 takže vstupní odpor je přibližně 250 kOhm.
  • Výstupní odpor je přibližně 50 ohm a to i přesto že R3 je 1K - pokud budeme (přes kondenzátor) odebírat větší střídavý proud bude se zapojení chovat jako by mělo odpor kolem 50 ohm a R3 bude udržovat jenom klidový proud.
  • Pokud budeme přes kondenzátor odebírat tolik proudu jakoby měl tranzistor odpor těch 50 Ohm - bude i vstupní odpor 50 * 250 = 12 500 ohm. Výstupní impedance se zpětnou vazbou přenese na vstup - proto impedanční měnič ( i 12.5 K je slušný odpor)
  • Tranzistor je schopen, díky popsané zpětné vazbě, pracovat až téměř do své mezní frekvence - u BC337 až do 250 MHz teoreticky - prakticky bych nad 50 MHz nešel (s tranzistorem za korunu je to i tak dost)
Emitorový sledovač je moje oblíbené zapojení, protože za minimum (nepotřebuje ani odpor do báze tranzistoru) získáte proudové zesílení a výstupy zesilovačů. které díky nízké výstupní impedanci "drží jako skála". Problém je v tom, když signál, který potřebujeme zesílit nemá vhodnou stejnosměrnou složku, která by nám tranzistor držela "pootevřený"
Pak zkombinujeme co jsme se doposud naučili to jest odporový dělič a emitorový sledovač dohromady a uděláme emitorovému sledovači odporovým děličem tzv BIAS - neboli klidový proud.
Tak jak je to zapojeno zcela vpravo to bude dokonale fungovat a stejnosměrná napětí na výstupu (před C2) bude kolikže ?
Vout = V * R6 / (R5+R6)
VOUT =2,5V
Napětí na výstupu bude 2,5 - 0,7 =1,8 V. Abychom mohli z tranzistoru "ždímat" maximální rozkmit je dobré držet toto napětí blízko středu napájení, ale 1,8V je v pohodě.
Až budete zapojení prakticky navrhovat jsou zde dvě otázky
  1. Jak velké odpory použít do děliče (lze třeba použít 2x 330K nebo 2x 3M3 ?)
  2. Jak velký odpor použít na R4 - dá se použít 10K ? nebo 100K
Ad 1. - Staří radioamatéři říkali, že "příčný proud" musí být alespoň 10 x větší než proud do báze, aby zapojení bylo dosti stabilní. Já jsem pesimista tak mi stačí jen 5x - pokud je vstupní odpor 250Kohm pak součet R5+R6 by měl být 5x menší - tedy 50K = 2x 25K - protože na tom zas tak kriticky nezáleží - v mé řadě "E2" jsou tomu nejbližší odpory 33K.
Co to ale udělá se vstupním odporem - Vstupní odpor je nyní tvořen 3 odpory zapojenými paralelně R5, R6 a 250 Kohm. Proč jsou R6 a R5 paralelně ? Protože jedním koncem jsou spojeny "napřímo" a druhým koncem přes zdroj napájení, který má nepatrný vnitřní odpor (desetiny ohmu) - tedy jakoby byly taky spojeny (skoro) napřímo - takže kolik to je 33K/2 = 16K s paralelně zapojeným "skutečným" vstupním odporem tranzistoru je to kolem 15K - bída, že?
Proto raději zapojuju emitorový sledovač napřímo - bez pomocných odporů - pokud to jde.

Ad 2. Tranzistor má uvitř své struktury "parazitní kapacity" veliké pár pikofaradů, které tvoří s R4 - RC článek omezující maximální použitelnou frekvenci, takže pokud budeme chtít šetřit proud a dáme R4 100x větší - musíme počítat s tím, že zapojení už nebude fungovat do 50 MHZ, ale jen do 500 kHz. A navíc s klesajícím proudem tranzistorem stoupá stejnou měrou i jeho výstupní odpor - ten tedy bude nyní kolem 5K a protože skoro všechny tranzistorové zesilovače mají takový výstupní odpor - ztácí tím emitorový sledovač svůj smysl. Takže R4 můžeme zvyšovat až tak do 10K ale raději jen měňte 1k za 3K3 a více už ne.

Následuje obvyklá rada pro brunety - být peroxidová blondýna - to není náhoda, ale "politický program", takže pokud jste bruneta - musíte mít vnitřně vyřešeno, jestli je to taky politický program, nebo jenom nemáte čas jít do drogerky pro peroxid .....

 

3 lidé ohodnotili tento článek.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama