Mikroelektronické praktikum - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Mikroelektronické praktikum 1016.3.1 Napěťový zesilovačV této kapitole se soustředíme na použití bipolárního tranzistoru v zesilovačíchstřídavého signálu v zapojení SE. Princip je v tom, že na bázi přivedeme slabý střídavý signála z kolektoru odvádíme zesílený střídavý signál (Obr. 6.17).Pro jednoduchost značíme signál malou vlnovkou -sinusovkou. Jistě jste si všimli, že větší sinusovka je navýstupu tranzistoru, a přitom je zakreslena obráceně protisinusovce na vstupu. Zesilovač tedy otáčí fázi zesilovaného(fázový posun 180°). V praxi se zesilují signály se složitějšímprůběhem. Při podrobném rozboru bychom zjistili, že jsoutvořeny složením různého počtu jednoduchých sinusovýchprůběhů (tzv. Fourierův rozklad). Pro snadnější pochopenídalších jevů ovšem zůstaneme u sinusových průběhů (Obr.6.18) a budeme předpokládat tzv. nízkofrekvenční zesilovač(který přenáší pásmo asi od 20 Hz do 20 kHz), např. prozesilování signálu z mikrofonu, kytary nebo gramofonu.Prostě potřebujeme napěťový zesilovač, do kteréhopřivedeme slabé střídavé napětí, mnohem menší než 1 V, aten je zesílí na potřebnou úroveň. Většinou nepostačí jeden zesilovač, nýbrž dva i tři za sebou,abychom dosáhli úrovně několika voltů, jež vyžaduje pro svou činnost výkonový zesilovač.Chceme-li zhotovit napěťový zesilovač, musíme se rozhodnout, jestli použijemetranzistory vodivosti NPN nebo PNP. Běžnější jsou tranzistory NPN, které mají navíc tuvýhodu, že v zapojení je ukostřen záporný pól napájecího zdroje. Takto je konstruovánavětšina zařízení. I my se této zvyklosti přidržíme.Na Obr. 6.19 je schéma nízkofrekvenčníhonapěťového zesilovače s jedním tranzistorem.Takový jednoduchý zesilovač nedává velké zesílení,a i jinak na něj nelze klást příliš velké požadavky.Přesto je schopen normální činnosti a poslouží přizískávání základních informací. V porovnání s Obr.6.2 vidíme na první pohled, že přibylo několiksoučástek. Především vazební kondenzátor C V1 . Jenutný k tomu, aby oddělil zdroj vstupní o signálu(mikrofon, gramofon, generátor) od obvodu báze.Proč musíme vstup oddělit ?Odpor rezistoru R B2 společně se vstupnímodporem tranzistoru (ten je malý, protože přechodB-E je pólován v propustném směru) by nepříznivěovlivnil činnost připojeného zdroje signálu. Zároveňby se zhoršila nebo znemožnila původně dobráObr. 6.17: Na bázi sepřivede slabý střídavý signála na kolektoru je signálzesílenýObr. 6.18: Průběh střídavéhosinusového signálu. Osa rozdělujeprůběh na kladné hodnoty - nad osou azáporné hodnoty - pod osou. Osaodpovídá nulové hodnotě. Tentostřídavý signál je obvyklesuperponován na stejnosměrnémnapětí (klidový pracovní bod)činnost zesilovače. Zanedlouho uvidíte, že by se přinejmenším změnilo nastavení pracovníhobodu tranzistoru, protože by se takto připojil k bázi vnitřní odpor zdroje signálu. Konkrétně umikrofonu by to znamenalo prakticky zkrat přes vinutí cívky.