Emiter Direnci / Emitter Resistance

Bir transistör yükselticinin verici terminaline bağlı Verici Direnci, yükselteçlerin polarlama stabilizasyonunu artırmak için kullanılabilir

Bir AC sinyal yükseltici devresinin amacı, yükselticiye giden DC polarlı giriş voltajını stabilize etmek ve böylece sadece gerekli AC sinyalini yükseltmektir.

Bu stabilizasyon, ortak bir emitör yükselticisi için gerekli olan otomatik polarlama miktarını sağlayan bir Yayıcı Direncinin kullanılmasıyla sağlanır. Bunu biraz daha açıklamak için aşağıdaki temel yükselteç devresini düşünün.

emiter direnci

Gösterilen ortak emitör yükseltici devresi, transistör tabanını yönlendirmek için bir voltaj bölücü ağ kullanır ve ortak emitör konfigürasyonu, bipolar transistör yükseltici devreleri tasarlamanın çok popüler bir yoludur. Bu devrenin önemli bir özelliği, transistörün tabanına kayda değer miktarda akım akmasıdır.

İki polarlama direncinin, R1 ve R2’nin birleşme noktasındaki voltaj, transistör temel voltajını, VB’yi sabit bir voltajda ve besleme voltajıyla orantılı, Vcc tutar. VB’nin tabandan toprağa ölçülen voltaj olduğuna dikkat edin, bu R2 boyunca gerçek voltaj düşüşüdür.

Bu “sınıf-A” tipi yükselteç devresi her zaman taban akımının ( Ib ) polarlama direnci R2 üzerinden akan akımın %10’undan az olacağı şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, 1mΑ’lik hareketsiz bir kollektör akımına ihtiyacımız varsa, temel akım, IB bunun yaklaşık yüzde biri veya 10μΑ olacaktır. Bu nedenle, potansiyel bölücü şebekenin R2 direncinden geçen akım, bu miktarın en az 10 katı veya 100μΑ olmalıdır.

Bir voltaj bölücü kullanmanın avantajı, kararlılığında yatmaktadır. R1 ve R2’nin oluşturduğu gerilim bölücü hafif yüklü olduğundan, taban gerilimi, Vb gösterildiği gibi basit gerilim bölücü formülü kullanılarak kolayca hesaplanabilir.

Gerilim Bölücü Denklemi

emiter direnci

Bununla birlikte, bu tip bir polarlama düzenlemesi ile, voltaj bölücü şebeke çok küçük olduğu için baz akım tarafından yüklenmez, bu nedenle Vcc besleme voltajında herhangi bir değişiklik olursa, o zaman tabandaki voltaj seviyesi de orantılı olarak değişecektir. Daha sonra, transistörlerin baz polarlaması veya Q-noktasının bir tür voltaj stabilizasyonu gereklidir.

Verici Direnci Stabilizasyonu

emiter direnci

Yükselteçlerin polarlanması, gösterildiği gibi transistör yayıcı devresine tek bir direnç yerleştirilerek stabilize edilebilir. Bu direnç, Verici Direnci, RE olarak bilinir. Bu emitör direncinin eklenmesi, transistör emitör terminalinin artık topraklanmadığı veya sıfır volt potansiyelinde olmadığı, bunun yerine Ohm Yasası denklemi ile verilen küçük bir potansiyelde bulunduğu anlamına gelir: VE = IE x RE. Nerede: IE, gerçek emitör akımıdır.

Şimdi besleme gerilimi Vcc artarsa, belirli bir yük direnci için transistör kollektör akımı Ic da artar. Kolektör akımı artarsa, ilgili emitör akımı da artmalı ve bu da RE boyunca voltaj düşüşünün artmasına neden olacaktır. Bu eylem, VB = VE + VBE olduğundan baz geriliminde orantılı bir artışa neden olur.

Baz voltajı bölücü dirençler R1 ve R2 tarafından sabit tutulduğundan, tabandaki DC voltajı yayıcı Vbe’ye göre orantılı bir miktarda düşürülür, böylece taban akım sürücüsünü azaltır ve kolektör akımının daha fazla artmasını engeller. Besleme gerilimi ve kollektör akımı değer kaybetmeye çalışırsa benzer bir eylem gerçekleşir.

Başka bir deyişle, bu emitör terminal direncinin eklenmesi, negatif geri besleme kullanarak transistörlerin baz polarlanmasının kontrol edilmesine yardımcı olur, bu da kollektör akımındaki herhangi bir teşebbüs değişikliğini, taban ön geriliminde bir karşıt değişiklikle reddeder ve böylece devre sabit bir seviyede stabilize olma eğilimindedir. .

Ayrıca, beslemenin bir kısmı RE üzerinden düşürüldüğünden, yük direnci, RL ve dolayısıyla çıkış boyunca mümkün olan en büyük voltajın geliştirilebilmesi için değeri mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Bununla birlikte, değeri çok küçük olamaz veya bir kez daha devrenin kararsızlığı zarar görür.

Daha sonra emitör direncinden geçen akım şu şekilde hesaplanır:

Verici Direnç Akımı

Genel bir kural olarak, bu emitör direncindeki voltaj düşüşü genellikle şu şekilde alınır: VB – VBE veya besleme voltajı değerinin onda biri (1/10) Vcc. Yayıcı direnç voltajı için ortak bir rakam, hangisi daha düşükse, 1 ila 2 volt arasındadır. Verici direncinin değeri, RE, şimdi AC voltaj kazancı şuna eşit olduğu için kazançtan da bulunabilir: RL / RE

Verici Direnci Örneği

Ortak bir emitör yükseltici aşağıdaki özelliklere sahiptir, β = 100, Vcc = 30V ve RL = 1kΩ. Amplifikatör devresi kararlılığını artırmak için bir emitör direnci kullanıyorsa direncini hesaplayın.

Amplifikatör sakin akımı, ICQ şu şekilde verilir:

emiter direnci

Yayıcı direncindeki voltaj düşüşü genellikle 1 ile 2 volt arasındadır, bu nedenle VE’nin 1,5 voltluk bir voltaj düşüşü olduğunu varsayalım.

emiter direnci

bu durumda amplifikatör devresi için gerekli olan Verici Direnci değeri: 100Ω ve son ortak emitör devresi şu şekilde verilir:

Ortak Yayıcı Yükselteç

emiter direnci

Gerekirse amplifikatör aşamasının kazancı da bulunabilir ve şu şekilde verilir:

emiter direnci

Verici Baypas Kondansatörü

Yukarıdaki temel seri geri besleme devresinde, emitör direnci, RE iki işlevi yerine getirir: kararlı polarlama için DC negatif geri besleme ve sinyal iletimi ve voltaj kazancı özelliği için AC negatif geri besleme. Ancak emitör direnci bir geri besleme direnci olduğundan, AC giriş sinyali nedeniyle emitör akımındaki IE dalgalanmalarından dolayı amplifikatör kazancını da azaltacaktır.

emiter direnci

Bu sorunun üstesinden gelmek için “Emitter Bypass Kapasitör” olarak adlandırılan bir kondansatör, gösterildiği gibi emitör direncine CE bağlanmıştır. Bu baypas kondansatörü, sinyal akımlarını toprağa baypas ederek (dolayısıyla adı) belirlenen bir kesme frekansında, ƒc’de amplifikatörün frekans yanıtının kesilmesine neden olur.

Bir kapasitör olduğundan, DC yanlılığı için bir açık devre olarak görünür ve bu nedenle, polarlı akımlar ve gerilimler, baypas kapasitörünün eklenmesinden etkilenmez. Amplifikatörlerin çalışma frekans aralığı üzerinde, kapasitör reaktansı, XC, düşük frekanslarda son derece yüksek olacak ve negatif bir geri besleme etkisi üreterek amplifikatör kazancını azaltacaktır.

Bu baypas kondansatörünün CE değeri genellikle, en düşük kesme frekans noktasında emitör direnci RE’nin değerinin en fazla onda biri (1/10) kadar bir kapasitif reaktans sağlayacak şekilde seçilir. Ardından, yükseltilecek en düşük sinyal frekansının 100 Hz olduğu varsayılır. Bypass kondansatörünün CE değeri şu şekilde hesaplanır:

emiter direnci

Daha sonra, emitör direncine paralel olarak bağlanan emitör baypas kondansatörünün değerinin üzerindeki basit ortak emitör yükselticimiz için: 160μF

Bölünmüş Verici Yükselteç

Bypass kapasitörünün eklenmesi, CE, beta belirsizliğinin etkilerine karşı koyarak amplifikatör kazancını kontrol etmeye yardımcı olurken, (β), ana dezavantajlarından biri, yüksek frekanslarda kapasitör reaktansının o kadar düşük olması ki, etkin bir şekilde kısa devre yapmasıdır.

Sonuç, yüksek frekanslarda kapasitörün reaktansının çok az AC geri besleme kontrolüne izin vermesidir, çünkü RE kısa devre olur, bu da transistörün AC voltaj kazancının, amplifikatörü doygunluğa sürükleyerek büyük ölçüde arttığı anlamına gelir.

Amplifikatör kazancını tüm çalışma frekansı aralığında kontrol etmenin kolay bir yolu, emitör direncini gösterildiği gibi iki parçaya bölmektir.

Bölünmüş Verici Dirençler

Verici bacağındaki direnç iki parçaya bölünmüştür: RE1 ve RE2, alt direnç boyunca paralel olarak bağlanan baypas kapasitörü ile emitör bacağı içinde bir voltaj bölücü ağı oluşturur.

Üst direnç RE1, öncekiyle aynı değerdedir ancak kapasitör tarafından baypas edilmez, bu nedenle sinyal parametreleri hesaplanırken dikkate alınmalıdır. Alt direnç RE2, kapasitöre paralel olarak bağlanır ve yüksek frekanslarda kısa devre yaptığı için sinyal parametreleri hesaplanırken sıfır ohm olarak kabul edilir.

Buradaki avantaj, amplifikatörün AC kazancını tüm giriş frekansları aralığında kontrol edebilmemizdir. DC’de emitör direncinin toplam değeri RE1 + RE2’ye eşittir, daha yüksek AC frekanslarında ise emitör direnci sadece: RE1, yukarıdaki orijinal baypas edilmemiş devrede olduğu gibi.

Peki direnç değeri nedir, RE2. Bu, daha düşük frekans kesme noktasında gereken DC voltaj kazancına bağlı olacaktır. Yukarıdaki devrenin kazancının eşit olduğunu daha önce söylemiştik: Yukarıdaki ortak emitör devremiz için 10 (1kΩ/100Ω) olarak hesaplanan RL / RE. Ama şimdi DC’de kazanç şuna eşit olacak: RL / (RE1 + RE2)

Bu nedenle, emitör direncinin değeri 1 (bir) değerinde bir DC kazancı seçersek, RE2 şu şekilde verilir:

Bölünmüş yayıcı Direnç, RE2

emiter direnci

Ardından 1 (bir) DC kazancı için RE1 = 100Ω ve RE2 = 900Ω. AC kazancının 10’da aynı olacağını unutmayın.

Daha sonra, bir bölünmüş emitör yükseltici, çalışma frekansına bağlı olarak, tamamen baypas edilmiş bir emitör yükseltici ile baypas edilmemiş bir yayıcı yükselticininkiler arasında bir yerde voltaj kazancı ve giriş empedansı değerlerine sahiptir.

Özetle

Bir transistörün akım amplifikasyon parametresi β, üretim toleransları ve ayrıca besleme voltajı ve çalışma sıcaklığındaki değişiklikler nedeniyle aynı tip ve parça numarasına sahip bir cihazdan diğerine önemli ölçüde değişebilir.

Daha sonra, ortak bir emitör sınıfı A amplifikatör devresi için, DC kollektör akımını, IC’yi beta’dan bağımsız hale getiren çalışma Q-noktasını stabilize edecek bir öngerilim devresi kullanmak gerekir. β’nın emitör akımının değeri üzerindeki etkisi, stabilizasyon sağlamak için emitör bacağına bir Verici Direnci, RE eklenerek azaltılabilir.

Bu emitör direncindeki voltaj düşüşü genellikle 1 ila 2 volt arasında verilir. Verici direnci, daha yüksek bir AC kazancı elde etmek için verici direncine paralel olarak bağlanan CE uygun bir baypas kapasitörü ile tamamen baypas edilebilir veya DC kazancını ve bozulmayı azaltan bir bölünmüş yayıcı voltaj bölücü ağı kullanılarak kısmen baypas edilebilir. Bu kapasitörün değeri, en düşük sinyal frekansındaki kapasitif reaktans (XC) değerinden belirlenir.