Транзистор как усилитель
Чтобы транзистор действовал как усилитель, он должен быть правильно смещен. Мы обсудим необходимость правильного смещения в следующей главе. Здесь, давайте сосредоточимся, как транзистор работает как усилитель.
Транзисторный усилитель
Транзистор действует как усилитель, повышая силу слабого сигнала. Напряжение смещения постоянного тока, приложенное к основанию соединения эмиттера, заставляет его оставаться в прямом смещенном состоянии. Это прямое смещение поддерживается независимо от полярности сигнала. На рисунке ниже показано, как выглядит транзистор при подключении в качестве усилителя.
Низкое сопротивление входной цепи позволяет любому небольшому изменению входного сигнала привести к значительному изменению выходного сигнала. Ток эмиттера, вызванный входным сигналом, вносит ток коллектора, который, когда протекает через нагрузочный резистор R L , приводит к значительному падению напряжения на нем. Таким образом, небольшое входное напряжение приводит к большому выходному напряжению, что показывает, что транзистор работает как усилитель.
пример
Пусть произойдет изменение входного напряжения на 0,1 В, что дополнительно приведет к изменению тока эмиттера на 1 мА. Этот ток эмиттера, очевидно, вызовет изменение тока коллектора, которое также будет равно 1 мА.
Сопротивление нагрузки 5 кОм, помещенное в коллектор, будет создавать напряжение
5 кОм × 1 мА = 5 В
Следовательно, наблюдается, что изменение на 0,1 В на входе дает изменение на 5 В на выходе, что означает, что уровень напряжения сигнала усиливается.
Производительность усилителя
Поскольку общий тип подключения к излучателю в основном принят, давайте сначала разберемся с несколькими важными терминами, относящимися к этому режиму подключения.
Входное сопротивление
Поскольку входная цепь смещена в прямом направлении, входное сопротивление будет низким. Входное сопротивление – это сопротивление, создаваемое переходом база-эмиттер потоку сигнала.
По определению это отношение небольшого изменения напряжения базы-эмиттера (ΔV BE ) к результирующему изменению тока базы (ΔI B ) при постоянном напряжении коллектор-эмиттер.
Входное сопротивление, R i = f r a c D e l t a V B E D e l t a I B
Где R i = входное сопротивление, V BE = напряжение базы-эмиттера, а I B = ток базы.
Выходное сопротивление
Выходное сопротивление транзисторного усилителя очень высокое. Ток коллектора изменяется очень слабо с изменением напряжения коллектор-эмиттер.
По определению это отношение изменения напряжения коллектора-эмиттера (ΔV CE ) к результирующему изменению тока коллектора (ΔI C ) при постоянном базовом токе.
Выходное сопротивление = R o = f r a c D e l t a V C E D e l t a I C
Где R o = выходное сопротивление, V CE = напряжение коллектор-эмиттер, а I C = напряжение коллектор-эмиттер.
Эффективная нагрузка на коллектор
Нагрузка подключена к коллектору транзистора, и для одноступенчатого усилителя выходное напряжение берется с коллектора транзистора, а для многоступенчатого усилителя то же самое собирается с каскадных каскадов транзисторной цепи.
По определению это общая нагрузка, видимая током коллектора переменного тока. В случае одноступенчатых усилителей эффективная нагрузка коллектора представляет собой параллельную комбинацию R C и R o .
Эффективная нагрузка коллектора, R A C = R C / / R o
= f r a c R C t i m e s R o R C + R o = R A C
Следовательно, для одноступенчатого усилителя эффективная нагрузка равна нагрузке коллектора R C.
В многоступенчатом усилителе (то есть имеющем более одного каскада усиления) также учитывается входное сопротивление R i следующего каскада.
Эффективная нагрузка коллектора становится параллельной комбинацией R C , R o и R i, т. Е.
Эффективная нагрузка коллектора, R A C = R C / / R o / / R i
R C / / R i = f r a c R C R i R C + R i
Поскольку входное сопротивление R i довольно мало, следовательно, эффективная нагрузка уменьшается.
Текущая прибыль
Коэффициент усиления по току, когда наблюдаются изменения входных и выходных токов, называется коэффициентом усиления по току . По определению это отношение изменения тока коллектора (I C ) к изменению базового тока (I B ).
Текущая прибыль, b e t a = f r a c D e l t a I C D e l t a I B
Значение β колеблется от 20 до 500. Коэффициент усиления по току указывает, что входной ток становится β-кратным в токе коллектора.
Усиление напряжения
Коэффициент усиления по напряжению, когда наблюдаются изменения входных и выходных токов, называется коэффициентом усиления по напряжению . По определению это отношение изменения выходного напряжения (ΔV CE ) к изменению входного напряжения (ΔV BE ).
Коэффициент усиления по напряжению, A V = f r a c D e l t a V C E D e l t a V B E
= f r a c И з м е н и т ь в в ы в о д т е к у щ и й р а з э ф ф е к т и в н ы й н а г р у з к а И з м е н и т ь в в х о д т е к у щ и й р а з в в о д с о п р о т и в л е н и е
= f r a c D e l t a I C t i m e s R A C D e l t a I B t i m e s R i = f r a c D e l t a I C D e l t a I B t i m e s f r a c R A C R i = b e t a t i m e s f r a c R A C R i
Для одной ступени R AC = R C.
Тем не менее, для многоступенчатой,
R A C = f r a c R C t i m e s R i R C + R i
Где R i – входное сопротивление следующей ступени.
Усиление силы
Коэффициент усиления по мощности, когда наблюдаются изменения входных и выходных токов, называется коэффициентом усиления по мощности .
По определению это отношение мощности выходного сигнала к мощности входного сигнала.
Усиление мощности, A P = f r a c ( D e l t a I C ) 2 t i m e s R A C ( D e l t a I B ) 2 t i m e s R i
= l e f t ( f r a c D e l t a I C D e l t a I B r i g h t ) t i m e s f r a c D e l t a I C t i m e s R A C D e l t a I B t i m e s R i
= Коэффициент усиления по току × коэффициент усиления по напряжению
Следовательно, это все важные термины, которые относятся к производительности усилителей.
Как транзистор усиливает ток?
Не рассчитывайте, что мы тут телепаты и домыслим то, о чём вы умолчали. Увеличьте описание своего вопроса раз в десять.Это легко делается путём его редактирования.
Ну и разумеется — «транзистор» или «источник питания»? Это всё-таки сильно разные вещи.
totorialman @totorialman Автор вопроса
Армянское Радио, Мне интересно, усиливает ли транзистор ток источника питания или он просто управляет им с помощью базы.
Армянское Радио @gbg Куратор тега Электроника
totorialman, только транзистор током управляет. Но при помощи транзистора и других деталей можно разменять напряжение на ток — увеличить ток, понизив напряжение.
totorialman @totorialman Автор вопроса
коллектор транзистора не является источником тока. он не умеет генерировать ток и соотвественно усиливать.
усиливает схема в составе которой имеет транзистор, источник энергии и прочие элементы.
биполярный транзистор регулирует ток протекающий через него, он напрямую, через коэффициент h21э, с током базы.
в отличии от полевого транзистора у которого ток стока пропорционален напряжения между истоком и затвором
Усиление сигналов с помощью транзистора
Усиление с помощью транзистора. На рис.7.3 изображена схема усилительного каскада с транзистором типа n-p-n. Принято данную схему называть схемой с общим эмиттером, так как эмиттер является общей точкой для входа и выхода схемы.
Входное напряжение UВХ, которое нужно усилить, подается от источника колебаний на участок база – эмиттер. На базу подано также положительное смещение от источника Е1, являющееся прямым напряжением для эмиттерного перехода. При этом в цепи базы протекает некоторый ток. Цепь коллектора питается от источника Е2. Для получения усиленного выходного напряжения в эту цепь включена нагрузка RН.
Рис.7.3. Схема включения транзистора в усилительный каскад (схема с общим эмиттером)
Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом. Изобразим эквивалентную схему усилительного каскада (рис.7.4).
Рис.7.4. Эквивалентная схема усилительного каскада
Напряжение источника Е2 делится между сопротивлением нагрузки RН и сопротивлением транзистора rтр постоянному току коллектора. Это сопротивление приблизительно равно сопротивлению коллекторного перехода rК0 для постоянного тока. Напряжение на коллекторе транзистора определяется из выражения:
UК = Е2 – IКRН. Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряжения меняется ток эмиттера, а, следовательно, сопротивление коллекторного перехода rК0. Тогда напряжение источника Е2 будет перераспределяться между RН и rтр. При этом переменное напряжение на резисторе нагрузки может быть получено в десятки раз большим, чем входное переменное напряжение. Изменения тока коллектора почти равны изменениям тока эмиттера и во много раз больше изменений тока базы. Поэтому в рассматриваемой схеме получается значительное усиление тока, напряжения и мощности.
Временные диаграммы напряжений и токов транзистора изображены на рис.7.5. Следует обратить внимание, что напряжение UКЭ инвертировано по фазе относительно входного сигнала.
Как транзистор усиливает сам по себе или нет? За счет чего усиление идет то? Что за магия то?
Я уже не могу. нервы.
Я знаю как открыть транзистор, pn переход знаю, знаю всё. база, коллектор, эмитер. В ютубе видосы всякие, но нигде не говорится как он усиливает. Везде только покажут как он открывается и почему. ВСЁ !
Вот например усилитель для звука в машине, я понимаю что не с волшебства это всё, что «звук» поключается к усилителю, а усилитель жрет с аккума питание. Но почему именно транзисторы используются в нем? И каким образом это всё?
Или некоторые рисуют усилители на одном транзисторе, ну для наушников например. Это что тоже работает? Без доп. питания?
Дополнен 6 лет назад
Мне 19 лет. уже год не могу никак усвоить полностью транзисторы, именно понять как усиливают. И похоже не пойму пока на высшее в Юургу не поступлю. я считаю себя тупым. это нормально?
Лучший ответ
Всё просто! Вот представь себе, что за местo R2 включён тр-р К-Э. Далее на базу подано смещение (установлен рабочий режим по постоянному току) что бы он «ПРИоткрылся». Желательно с таким рассчётом, чтоб эквивалентное r К-Э было ≈ R1. То есть на выходе по постоянному току будет 1/2 U питания. А далее на базу через разделительную ёмкость подают ~ сигнал, что приведёт к сильному изменению туды-сюды его сопротивления К-Э (R2). Для сильного изменения r к-э достаточно очень небольшого I базы. Вот и смотри известную формулу – как будет » плясать» U2 относительно нижнего провода, если его считать «общим». В точке соединения этих двух резисторов.
Это грубо, на пальцах.
Остальные ответы
Усиление за счёт коммутации. Усилительных элементов множество. Для понимания самый просто — рубильник. Приложив к нему небольшую силу (при включении) мы этим движением заставляем работать моторы в тысячи лошадиных сил. Идём далее, есть другой усилительный элемент — магнитный пускатель — пропуская через него маленький ток мы включаем электромотор с гигантским током. Ну а транзистор — это такой регулируемый пускатель. Чем больше в базу маленького тока вливаешь (забираешь) — тем бОльший большОй ток он передаёт с эмиттера на коллектор (обратно). Легко и просто. ВСЕ они имеют доп питание. Коэффициент усиления (по мощности) — около миллиона (у одного транзистора). То бишь подавая на базу один милливатт один транзистор коммутирует до одного киловатта мощности. Именно из-за своего коэффициента усиления можно подав на вход сигнал с антенны в десятимиллионные доли ватта сразу получить десятые доли ватта (за один каскад), а за второй — уже киловатты.
. Просветленный (40096) 6 лет назад
ага, спасибо, очень доходчиво
Destino Искусственный Интеллект (325091) До конца дочитай, бездарь!
Внутри установлен переменный резюк, но управляется током. там и тут три конца !
Так ты уже сам ответил на свой вопрос цитирую: «что «звук» поключается к усилителю, а усилитель жрет с аккума питание.» Посмотри колонки от компа ведь незря они подключаются к розетке на 220, потомучто с с звуковой карты идет слабый сигнал а колонки усиливают.
Стоп.
Ты же сам написал себе ответ.
Через коллектор проходит ток от напряжения питания транзистора.
А база ОТКРЫВАЕТ И ЗАКРЫВАЕТ П-Н ПЕРЕХОД ДЛЯ ЭТОГО ТОКА.
Вот и все.
Форма тока коллектора повторяет форму напряжения (и тока ) базы.
Но сам ток коллектора значительно больше.
. Просветленный (40096) 6 лет назад
Так получается, сигнал, который хочу усилить. Подключать к базе? Или к коллектору ? (в NPN )
Лёнчик Оракул (68212)
Усиливает — за счет питающего тока.
Почитай как работает лампа и станет понятно
Каждый биполярный транзистор состоит из трёх зон таких полупроводников, эти зоны называют база, эмиттер и коллектор. Транзистор изготавливают из полупроводникового материала. Есть два типа проводимости, n-p-n и p-n-p,есть еще полевые транзисторы, но это уже другая структура. Нужное для нас свойство это материала, — наличие в них свободных носителей как положительных, так и отрицательных зарядов. В зависимости от того каких зарядов больше, полупроводники различают на два типа по проводимости: n-тип и p-тип (n-negative, p-positive). Отрицательные заряды — это электроны, освободившиеся с внешних оболочек атомов кристаллической решетки, а положительные — так называемые дырки. Дырки — это вакантные места, остающиеся в электронных оболочках после ухода из них электронов. Условно обозначим атомы с электроном на на внешней орбите синим кружком со знаком минус, а атомы с вакантным местом — пустым кружком. основную часть транзистора представляет маленький кристаллик, называемый базой (Б), на котором сделаны две спайки, называемые эмиттер (Э) и коллектор (К). При образовании этих спаек между эмиттером и базой и между коллектором и базой образуются два p-n перехода. Это получается, когда проводимость эмиттера и коллектора избирается противоположной проводимости базы. Важно отметить, что оба перехода находятся очень близко друг к другу, т. е. база очень тонкая, примерно 1 – 20 мкм.
Для работы транзистора усилителя на его базу, относительно эмиттера, вместе с напряжением входного сигнала обязательно должно поступать постоянное напряжение смещения, открывающее полупроводниковый прибор. Этим надо увлекаться с детства. Здесь это толком не объяснишь и места и времени не хватит! Вот примитивная схема усиления, по этому принципу работают все транзисторные усилители.
Слабый ток который подают на базу открывает и закрывает транзистор управляя большим током от источника питания в результате чего ток повторяет форму сигнала который подают на базу.
Да ничего он не усиливает, путём увеличения тока базы увеличивается ток коллектора = ток базы умножить на коэффициент усиления — hfe или тоже самое h21. Это происходит в АКТИВНОМ РЕЖИМЕ транзистора до напряжения насыщения коллектор-эмиттер, после чего уже увеличение тока базы не повышает ток коллектора. Больше мощности источника питания он ничего не усиливает, но звучит красиво 🙂
Каскад с общим эмиттером.
При подаче на базу переменного входного напряжения изменяется входной ток
базы Iб, текущий через переход «база-эмиттер» транзистора, что вызывает
изменение коллекторного тока Iк, которое намного больше изменения тока базы,
потому-что напряжение приложенное к коллектору (U коллектор-эмиттер)
от источника питания, намного больше напряжения на базе.
В точке соединения резистора R2,конденсатораС2 и коллектора транзистора,
при изменении коллекторного тока Iк, изменяется напряжение.
При этом, когда ток Iк больше, напряжение меньше, когда ток Iк уменьшается,
напряжение увеличивается, то есть транзистор открыт — его сопротивление меньше
и напряжение»коллектор-эмиттер» меньше.
Транзистор закрыт, его сопротивление больше и напряжение»коллектор-эмиттер» больше.
Это изменение напряжения зависит от небольшого изменения напряжения на базе.
При этом изменение напряжения «коллектор-эмиттер» значительно превышает
изменение напряжения «база-эмиттер».
Таким образом низкое переменное напряжение на базе порождает
значительное переменное напряжение на коллекторе. Это усиленное
переменное напряжение через конденсатор С2 подаётся на следующий каскад.
Следует заметить, что при таком усилении, фаза напряжения базы и
фаза напряжения коллектора отличаются на 180°.
плохо ютуб изучал.
Транзистор — это два диода, расположенных близко. Один называется «база-коллектор», другой «база-эмиттер» .
Если на какой-нибудь из этих диодов подать обратное напряжение, то ток через него не пойдёт, потому что диод. Но если через соседний диод пропустить прямой ток, то качество первого диода ухудшается. Появляется большой ток утечки. Вот этой «порчей» и пользуются при создании усилителей)
Представим транзистор так : имеем автомобиль и что бы он двигался нужен водитель который давит на педаль газа . То есть машину двигает не сам водитель , а двигатель , которому подают топливо-воздушную смесь , что бы он ускорялся . Вот и база транзистора — это педалька газа , которая раскручивает двигатель , то есть коллектор-эмиттер . Слабый ток базы с силой проталкивает ток коллектора . Вот и получается усиление . Ну вроде так . Можете меня поправить .
