Bootstrap-vahvistinpiiri transistoreilla

Vahvistimet ovat kiinteä osa elektroniikkaa, jota käytetään matalan amplitudin signaalien vahvistamiseen. Vahvistimella on erittäin tärkeä rooli signaalin lisäämisessä, erityisesti ääni- ja tehoelektroniikassa. Olemme aiemmin rakentaneet monenlaisia ​​vahvistimia, mukaan lukien äänivahvistimet, tehovahvistimet, operatiiviset vahvistimet jne. Niiden lisäksi voit oppia monia muita yleisesti käytettyjä vahvistimia seuraamalla seuraavia linkkejä:

• Push-pull-vahvistin
• Differentiaalivahvistin
• Käänteinen vahvistin
• Instrumentointivahvistin

Jokaisella vahvistimella on erilainen luokka ja sovellus. Transistoreita ja op-vahvistimia käytetään yleensä vahvistimen rakentamiseen. Tässä, tässä projektissa, opimme Bootstrap-vahvistimesta.

Mitä Bootstrapping on?

Bootstrapping on tyypillisesti tekniikka, jossa tietty osa tuotoksesta käytetään käynnistyksen yhteydessä. Bootstrap-vahvistimessa käynnistysnauhaa käytetään tuloimpedanssin lisäämiseksi. Tämän vuoksi myös tulolähteen kuormitusvaikutus vähenee. Suunnittelu näyttää samanlaiselta kuin Darlington-pari, jossa on bootstrap-kondensaattori. Bootstrap-kondensaattoria käytetään vaihtosignaalin positiivisen palautteen antamiseen transistorin pohjalle. Tämä positiivinen palaute auttaa parantamaan perusvastuksen tehollista arvoa. Tämä perusvastuksen lisäys määräytyy myös vahvistinpiirin jännitevahvistuksen avulla.

Miksi tarvitsemme suuren tuloimpedanssin vahvistintransistorille?

Suuri tuloimpedanssi parantaa tulosignaalin vahvistusta ja sitä tarvitaan siten erilaisissa vahvistinsovelluksissa. Jos meillä on pieni tuloimpedanssi, saamme matalan vahvistuksen. Yleensä BJT: llä (Bipolar Junction Transistor) on pieni impedanssi (tyypillisesti 1 ohm - 50 kilo ohm). Joten tätä varten bootstrapping-tekniikkaa käytetään lisäämään tuloimpedanssia.

Jännite tuloimpedanssin yli lasketaan käyttämällä seuraavaa kaavaa:

V = {(V _sisään. Z _sisään) / (V _sisään + ZV _sisään)}

Siksi kaavan mukaan tuloimpedanssi on verrannollinen sen yli kulkevaan jännitteeseen. Jos tuloimpedanssia kasvatetaan, myös sen jännite kasvaa ja päinvastoin.

Tarvittavat komponentit

• NPN-transistori - BC547
• Vastus - 1k, 10k
• Kondensaattori - 33 pf
• AC- tai pulssitulosignaali
• DC-syöttö - 9V tai 12V
• Leipälauta
• Johtojen liittäminen

Piirikaavio

Tulopulssisignaaliin olemme käyttäneet vaihtosignaalia (muuntajaa käyttämällä), voit käyttää myös PWM-tuloa. Ja Vcc-tuloon käytämme piirissä RPS: ää (säännelty positiivinen syöttö). Pidä AC- ja DC-johtojen välinen etäisyys turvallisuussyistä.

Bootstrap-vahvistimen toiminta

Kun piiri on kytketty piirikaavion mukaisesti, piiri näyttää samanlaiselta kuin Darlington-pari. Tässä olemme käyttäneet käynnistysmenetelmää tämän vahvistinpiirin tuloimpedanssin lisäämiseksi. Kun transistorin pohja Q1 on korkea ja piste B on matala. Siksi kondensaattori latautuu jännitteen arvoon R2: n yli. Kun Q1 laskee matalaksi ja jännite alkaa kasvaa Q2: n pohjassa, kondensaattori purkautuu hitaasti. Ja varauksen ylläpitämiseksi myös piste A työnnetään ylöspäin. Joten jännite pisteessä B kasvaa ja jännite pisteessä A myös jatkuu, kunnes se menee enemmän kuin Vcc.

Vastus R1 ja R2 tyhjentävät latauksen bootstrap-kondensaattoriin C1. Tekniikkaa kutsutaan bootstrappingiksi, koska jännitteen nostaminen kondensaattorin toisessa päässä kasvattaa jännitettä kondensaattorin toisessa päässä.

Huomautus: Bootstrapping-tekniikkaa voidaan käyttää vain, jos RC-aikavakio on enemmän kuin taajuusmuuttajan yksittäinen jakso.

Alla on bootstrap-vahvistimen proteus-simulointi vahvistetun aaltomuodon kanssa.

Olemme myös suunnitelleet bootstrap-vahvistinpiirin leipälaudalle. Oskilloskoopilla saatu lähtöaaltomuoto on annettu alla:

Tarkista lisää vahvistinpiirejä ja niiden sovelluksia.