Повторитель напряжения

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Один транзистор NPN - рекомендуются модели 2N2222 или 2N3403 (каталог Radio Shack № 276-1617 представляет собой пакет из пятнадцати транзисторов NPN, идеально подходящих для этого и других экспериментов).
• Две 6-вольтовые батареи.
• Два резистора 1 кОм.
• Один однооборотный потенциометр 10 кОм с линейным конусом (каталог Radio Shack № 271-1715).

Помните, что не все транзисторы имеют одинаковые обозначения клемм или распиновку . , даже если они имеют одинаковый внешний вид. От этого будет зависеть, как вы будете соединять транзисторы вместе и с другими компонентами, поэтому обязательно проверьте спецификации производителя (техническое описание компонентов), которые легко получить на веб-сайте производителя.

Помните, что на корпусе транзистора и даже в техническом паспорте производителя могут отображаться неправильные схемы идентификации клемм! Настоятельно рекомендуется дважды проверить идентификацию контактов с помощью функции «проверка диодов» мультиметра.

Подробнее о том, как определить выводы биполярных транзисторов с помощью мультиметра, см. В главе 4 тома «Полупроводники» (том III) этой серии книг.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 3, глава 4:«Биполярные переходные транзисторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Назначение цепи «заземление», когда нет фактического соединения с землей.
• Использование шунтирующего резистора для измерения тока с помощью вольтметра.
• Измерьте коэффициент усиления по напряжению усилителя.
• Измерьте коэффициент усиления по току усилителя.
• Преобразование импеданса усилителя.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Опять же, имейте в виду, что у транзистора, который вы выбираете для этого эксперимента, могут быть разные обозначения выводов, показанные здесь, и поэтому макет макетной платы, показанный на иллюстрации, может вам не подходить. На моих иллюстрациях я показываю все транзисторы в корпусе TO-92 с выводами, обозначенными «CBE»:коллектор, база и эмиттер слева направо.

Это верно для транзистора модели 2Н2222 и некоторых других, но не для всех ; даже не для всех транзисторов типа NPN! Как обычно, уточняйте у производителя, какие компоненты вы выбираете для проекта.

С биполярными переходными транзисторами достаточно легко проверить назначение выводов с помощью мультиметра. повторитель напряжения это самая безопасная и простая в сборке схема транзисторного усилителя.

Его цель - обеспечить нагрузку примерно таким же напряжением, как на входе усилителя, но при гораздо большем токе. Другими словами, у него нет усиления по напряжению, но есть усиление по току.

Обратите внимание, что отрицательная (-) сторона источника питания, показанная на принципиальной схеме, должна быть подключена к земле . , как показано символом в нижнем левом углу диаграммы. Это не обязательно означает соединение с реальной землей.

Это означает, что эта точка в цепи - и все точки, электрически общие для нее - составляют контрольную точку по умолчанию для всех измерений напряжения в цепи. Поскольку напряжение по необходимости является величиной, относительной между двумя точками, «общая» точка отсчета, обозначенная в цепи, дает нам возможность осмысленно говорить о напряжении в отдельных, отдельных точках в этой цепи.

Например, если бы я говорил о напряжении при база транзистора (V _B ), Я бы имел в виду напряжение, измеренное между выводом базы транзистора и отрицательной стороной источника питания (землей), при этом красный щуп касается вывода базы, а черный щуп касается земли. Обычно глупо говорить о напряжении при единственная точка, но наличие неявной опорной точки для измерения напряжения делает такие утверждения значимыми:

Создайте эту схему и измерьте выходное напряжение в зависимости от входного напряжения для нескольких различных настроек потенциометра. Входное напряжение - это напряжение на дворнике потенциометра (напряжение между дворником и землей цепи), а выходное напряжение - это напряжение нагрузочного резистора (напряжение на нагрузочном резисторе или напряжение эмиттера:между эмиттером и землей цепи).

Вы должны увидеть тесную корреляцию между этими двумя напряжениями:одно лишь немного больше другого (около 0,6 В или около того?), Но изменение входного напряжения дает почти одинаковое изменение выходного напряжения. Поскольку связь между вводом изменяет и вывести изменить составляет почти 1:1, мы говорим, что коэффициент усиления по переменному напряжению этого усилителя составляет почти 1.

Не очень впечатляет, правда? Теперь измерьте ток через базу транзистора (входной ток) в зависимости от тока через нагрузочный резистор (выходной ток). Прежде чем разорвать цепь и вставить амперметр для измерения, рассмотрите альтернативный метод:измерьте напряжение . между резисторами базы и нагрузки, значения сопротивления которых известны.

Используя закон Ома, можно легко рассчитать ток через каждый резистор:разделите измеренное напряжение на известное сопротивление (I =E / R). Этот расчет особенно прост для резисторов номиналом 1 кОм:на каждый вольт падения напряжения на них будет приходиться 1 миллиампер тока.

Для большей точности вы можете измерить сопротивление каждого резистора, а не принимать точное значение 1 кОм, но на самом деле это не имеет большого значения для целей этого эксперимента. Когда резисторы используются для измерения тока путем «преобразования» тока в соответствующее напряжение, их часто называют шунтирующими резисторы.

Вы должны ожидать, что обнаружите огромные различия между входным и выходным токами для этой схемы усилителя. Фактически, нередко наблюдается усиление тока, намного превышающее 200 для малосигнального транзистора, работающего при низких уровнях тока.

Это основная цель цепи повторителя напряжения:увеличить токовую нагрузку «слабого» сигнала без изменения его напряжения. Другой способ представления функции этой схемы - это импеданс . .

Сторона входа этого усилителя принимает сигнал напряжения, не потребляя большого тока. Сторона выхода этого усилителя выдает такое же напряжение, но с током, ограниченным только сопротивлением нагрузки и токоподводящей способностью транзистора.

С точки зрения импеданса, можно сказать, что этот усилитель имеет высокое входное сопротивление (напряжение падает при очень небольшом потребляемом токе) и низкий выходной импеданс (напряжение падает при практически неограниченной токоподводящей способности).

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

Список соединений (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

 Повторитель напряжения v1 1 0 rpot1 1 2 5k rpot2 2 0 5k rbase 2 3 1k rload 4 0 1k q1 1 3 4 mod1 .model mod1 npn bf =200 .dc v1 12 12 1 .print dc v (2,0 ) v (4,0) v (2,3). конец 

Когда это моделирование запускается через программу SPICE, оно показывает входное напряжение 5,937 В и выходное напряжение 5,095 В при входном токе 25,35 мкА (2,535E-02 вольт, падающих на 1 кОм R _base резистор). Выходной ток, конечно же, составляет 5,095 мА, что получается из выходного напряжения 5,095 В, падающего на сопротивление нагрузки ровно 1 кОм.

Вы можете изменить настройку «потенциометра» в этой схеме, отрегулировав значения R _pot1 и R _pot2 , всегда сохраняя их сумму на уровне 10 кОм.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица схем смещения биполярных транзисторов