عندما تريد تصميم دوائر ترانزستور ثنائية القطب ، فأنت بحاجة إلى معرفة كيفية تحيزها. التحيز هو تطبيق الكهرباء على الترانزستور بطريقة معينة لجعل الترانزستور يعمل بالطريقة التي تريدها. توجد خمس فئات أساسية من مكبر الصوت - الفئة A ، والفئة B ، والفئة AB ، والفئة C ، والفئة D. في هذه المقالة ، سنركز على انحياز الترانزستور في تكوين باعث مشترك لتردد الصوت الخطي من الفئة A تشغيل مكبر للصوت ، يعني الخطي إشارة الخرج هي نفس المدخلات ولكن يتم تضخيمها.
أساسيات
لكي يعمل ترانزستور السيليكون العادي في الوضع النشط (المستخدم في معظم دوائر مكبر الصوت) ، يجب توصيل قاعدته بجهد لا يقل عن 0.7 فولت (لأجهزة السيليكون) أعلى من الباعث. بعد تطبيق هذا الجهد ، يتم تشغيل الترانزستور ويبدأ تيار المجمع في التدفق ، مع انخفاض من 0.2 فولت إلى 0.5 فولت بين المجمع والباعث. في الوضع النشط ، يكون تيار المجمع مساويًا تقريبًا للتيار الأساسي مضروبًا في الكسب الحالي (hfe ، β) للترانزستور.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
يتم عكس هذه العملية في ترانزستور PNP ، حيث تتوقف عن إجراء عند تطبيق جهد معين على قاعدتها. تعرف على المزيد حول NPN Transistor و PNP Transistor هنا.
انحياز ثابت
يتم تقديم أبسط طريقة لتحيز BJT في الشكل أدناه ، يوفر R1 التحيز الأساسي ويتم أخذ الإخراج بين R2 والمجمع من خلال مكثف مانع للتيار المستمر ، بينما يتم تغذية المدخلات إلى القاعدة من خلال مكثف مانع للتيار المستمر. يجب استخدام هذا التكوين فقط في المضخمات الأولية البسيطة وليس في مراحل إخراج الطاقة ، خاصة مع مكبر الصوت بدلاً من R2.
لتحيز الترانزستور ، نحتاج إلى معرفة جهد الإمداد (Ucc) ، جهد باعث القاعدة (Ube ، 0.7 فولت للسيليكون ، 0.3 لترانزستورات الجرمانيوم) ، تيار القاعدة المطلوب (Ib) أو تيار المجمع (Ic) و الكسب الحالي للترانزستور (hfe ، β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
يمكن تقدير قيمة R2 للكسب الأمثل والتشوه عن طريق قسمة جهد الإمداد على تيار المجمع. كسب مكبر الصوت بهذه القيمة R2 مرتفع ، حول قيمة الكسب الحالي للترانزستور (hfe ، β). بعد إضافة حمل إلى الخرج ، مثل مكبر الصوت أو مرحلة التضخيم التالية ، سينخفض جهد الخرج بسبب R2 وسيعمل الحمل كمقسم للجهد. يوصى بمقاومة الحمل أو مقاومة المدخلات للمرحلة التالية لتكون على الأقل 4 مرات أكبر من R2. يجب أن توفر مكثفات الاقتران أقل من 1/8 من مقاومة الحمل أو مقاومة الإدخال للمرحلة التالية عند أدنى تردد للتشغيل.
انحياز مقسم الجهد / الانحياز الذاتي
الشكل أدناه هو تكوين الانحياز الأكثر استخدامًا ، فهو مستقر في درجة الحرارة ويوفر ربحًا وخطيًا جيدًا للغاية. في مكبرات الصوت RF يمكن استبدال R3 بخنق RF. بالإضافة إلى المقاوم الأساسي الفردي (R1) والمقاوم المجمع (R3) ، لدينا مقاوم أساسي إضافي (R2) ومقاوم باعث (R4). تشكل R1 و R2 مقسم جهد ومع انخفاض الجهد في R4 مضبوطًا على جهد القاعدة (Ub) للدائرة. تعتبر العمليات الحسابية أكثر تعقيدًا ، نظرًا لوجود المزيد من المكونات والمتغيرات في الاعتبار.
نبدأ أولاً بحساب نسبة المقاوم لمقسم الجهد الأساسي ، وفقًا للصيغة الموضحة أدناه. لبدء الحسابات ، نحتاج إلى تقدير قيم تيار المجمع والمقاومات R2 و R4. يمكن حساب المقاوم R4 لإسقاط 0.5 فولت إلى 2 فولت عند تيار المجمع المطلوب ويتم تعيين R2 ليكون أكبر من 10 إلى 20 مرة من R4. بالنسبة للمضخمات التمهيدية ، عادة ما يكون R4 في حدود 1 كيلو -2 كيلو أوم.
يتسبب R4 غير المنفصل في ردود فعل سلبية ، مما يقلل الكسب مع تقليل التشويه وتحسين الخطية. يؤدي فصله عن طريق مكثف إلى زيادة الكسب ، لذا يوصى باستخدام مكثف ذو قيمة كبيرة بمقاوم صغير في السلسلة.