Ko želite načrtovati bipolarna tranzistorska vezja, jih morate vedeti. S pristranskostjo se na tranzistor nanaša elektrika na poseben način, da tranzistor deluje tako, kot želite. Obstaja v glavnem pet razredov ojačevalnikov - razred A, razred B, razred AB, razred C in razred D. V tem članku se bomo osredotočili na pristranskost tranzistorja v običajni konfiguraciji oddajnika za delovanje ojačevalnika linearnega zvočnega frekvence razreda A, kar pomeni linearno izhodni signal je enak vhodnemu, vendar ojačan.
Osnove
Da bi običajni silicijev tranzistor deloval v aktivnem načinu (uporablja se v večini ojačevalnih vezij), mora biti njegova osnova priključena na napetost, ki je vsaj 0,7 V (za silicijeve naprave) višja od oddajnika. Po uporabi te napetosti se tranzistor vklopi in kolektorski tok začne teči, pri čemer med kolektorjem in oddajnikom pade 0,2 V na 0,5 V. V aktivnem načinu je kolektorski tok približno enak osnovnemu toku, pomnoženemu s trenutnim ojačanjem (hfe, β) tranzistorja.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Ta postopek se v tranzistorju PNP obrne in preneha voditi, ko na njegovo bazo nanese določeno napetost. Več o NPN tranzistorju in PNP tranzistorju preberite tukaj.
Fiksna pristranskost
Najpreprostejši način za pristranskost BJT je predstavljen na spodnji sliki, R1 zagotavlja osnovno pristranskost, izhod pa se vzame med R2 in kolektorjem skozi enosmerni blokirni kondenzator, medtem ko se vhod do osnove napaja preko enosmernega blokirnega kondenzatorja. To konfiguracijo je treba uporabljati samo v preprostih predojačevalcih in nikoli v izhodnih stopnjah, zlasti z zvočnikom namesto R2.
Za pristranskost tranzistorja moramo poznati napajalno napetost (Ucc), napetost osnovnega oddajnika (Ube, 0,7 V za silicij, 0,3 za tranzistorje iz germanija), zahtevani osnovni tok (Ib) ali kolektorski tok (Ic) in trenutni dobiček tranzistorja (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Vrednost R2 za optimalno ojačanje in popačenje lahko ocenimo tako, da napajalno napetost delimo s kolektorskim tokom. Dobiček ojačevalnika s to vrednostjo R2 je velik, okoli vrednosti trenutnega ojačanja tranzistorja (hfe, β). Po dodajanju obremenitve na izhod, kot je zvočnik ali naslednja stopnja ojačanja, bo izhodna napetost padla zaradi R2 in obremenitev bo delovala kot delilnik napetosti. Priporočljivo je, da je impedanca obremenitve ali vhodna impedanca naslednje stopnje vsaj 4-krat večja od R2. Sklopni kondenzatorji morajo zagotavljati manj kot 1/8 impedance obremenitve ali vhodno impedanco naslednje stopnje pri najnižji frekvenci delovanja.
Napetost delilnika napetosti / samonaklon
Spodnja slika je najpogosteje uporabljena pristranska konfiguracija, je temperaturno stabilna in zagotavlja zelo dober dobiček in linearnost. V RF ojačevalnikih je R3 mogoče nadomestiti z RF dušilko. Poleg enojnega osnovnega upora (R1) in kolektorskega upora (R3) imamo še dodatni osnovni upor (R2) in oddajniški upor (R4). R1 in R2 tvorita delilnik napetosti in skupaj s padcem napetosti na R4 nastavita na osnovno napetost (Ub) vezja. Izračuni so bolj zapleteni, ker je treba upoštevati več komponent in spremenljivk.
Najprej začnemo z izračunom upornega razmerja osnovnega delilnika napetosti, ki ga narekuje spodnja formula. Za začetek izračunov moramo oceniti vrednosti kolektorskega toka in uporov R2 in R4. Upor R4 lahko izračunamo tako, da pade 0,5V na 2V pri želenem kolektorskem toku in R2 je nastavljen na 10 do 20-krat večji od R4. Za predojačevalnike je R4 običajno v območju 1k-2k ohm.
Nevezan R4 povzroča negativne povratne informacije, zmanjšuje ojačanje, hkrati pa zmanjšuje popačenje in izboljšuje linearnost. Ločitev s kondenzatorjem poveča ojačanje, zato je priporočljivo zaporedno uporabljati kondenzator velike vrednosti z majhnim uporom.