Bootstrap-Verstärkerschaltung mit Transistoren

Verstärker sind ein wesentlicher Bestandteil der Elektronik, mit der Signale mit niedriger Amplitude verstärkt werden. Der Verstärker spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Signalverstärkung, insbesondere in der Audio- und Leistungselektronik. Wir haben zuvor viele Arten von Verstärkern gebaut, einschließlich Audioverstärkern, Leistungsverstärkern, Operationsverstärkern usw. Abgesehen von diesen können Sie viele andere häufig verwendete Verstärker lernen, indem Sie den folgenden Links folgen:

Push-Pull-Verstärker
Differenzverstärker
Invertierender Verstärker
Instrumentierungsverstärker

Jeder Verstärker hat eine andere Klasse und Anwendung. Im Allgemeinen werden Transistoren und Operationsverstärker verwendet, um einen Verstärker aufzubauen. In diesem Projekt lernen wir den Bootstrap-Verstärker kennen.

Was ist Bootstrapping?

Typischerweise ist Bootstrapping eine Technik, bei der ein Teil der Ausgabe beim Start verwendet wird. Im Bootstrap-Verstärker wird Bootstrapping verwendet, um die Eingangsimpedanz zu erhöhen. Dadurch nimmt auch der Belastungseffekt auf die Eingangsquelle ab. Das Design ähnelt dem Darlington-Paar mit einem Bootstrap-Kondensator. Der Bootstrap-Kondensator wird verwendet, um die positive Rückkopplung des Wechselstromsignals an die Basis des Transistors zu liefern. Diese positive Rückkopplung hilft bei der Verbesserung des effektiven Wertes des Basiswiderstands. Dieses Inkrement des Basiswiderstands wird auch durch die Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung bestimmt.

Warum brauchen wir eine hohe Eingangsimpedanz für den Verstärkertransistor?

Eine hohe Eingangsimpedanz verbessert die Verstärkung des Eingangssignals und ist daher in verschiedenen Verstärkeranwendungen erforderlich. Wenn wir eine niedrige Eingangsimpedanz haben, erhalten wir eine niedrige Verstärkung. Im Allgemeinen haben BJT (Bipolar Junction Transistor) eine niedrige Eingangsimpedanz (typischerweise 1 Ohm bis 50 Kiloohm). Daher wird die Bootstrapping-Technik verwendet, um die Eingangsimpedanz zu erhöhen.

Die Spannung über der Eingangsimpedanz wird unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:

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

Daher ist gemäß der Formel die Eingangsimpedanz proportional zur Spannung über ihr. Wenn die Eingangsimpedanz erhöht wird, erhöht sich auch die Spannung darüber und umgekehrt.

Erforderliche Komponenten

NPN-Transistor - BC547
Widerstand - 1k, 10k
Kondensator - 33pf
AC- oder Impulseingangssignal
Gleichstromversorgung - 9V oder 12V
Steckbrett
Kabel anschließen

Schaltplan

Für das Eingangsimpulssignal haben wir ein Wechselstromsignal (mit Transformator) verwendet, Sie können auch den PWM-Eingang verwenden. Und für den Vcc-Eingang verwenden wir den RPS (Regulated Positive Supply) in der Schaltung. Halten Sie aus Sicherheitsgründen den Abstand zwischen AC- und DC-Kabel ein.

Funktionsweise des Bootstrap-Verstärkers

Nach dem Anschließen der Schaltung gemäß dem Schaltplan sieht die Schaltung dem Darlington-Paar ähnlich. Hier haben wir die Bootstrapping-Technik verwendet, um die Eingangsimpedanz dieser Verstärkerschaltung zu erhöhen. Wenn die Basis des Transistors Q1 hoch und Punkt B niedrig ist. Daher lädt sich der Kondensator bis zum Spannungswert über R2 auf. Wenn Q1 niedrig wird und die Spannung an der Basis von Q2 ansteigt, entlädt sich der Kondensator langsam. Und um die Ladung aufrechtzuerhalten, wird auch Punkt A nach oben gedrückt. Die Spannung am Punkt B steigt also an und die Spannung am Punkt A steigt ebenfalls weiter an, bis sie mehr als Vcc beträgt.

Die Ladung in den Bootstrap-Kondensator C1 wird durch die Widerstände R1 und R2 abgeleitet. Die Technik wird als Bootstrapping bezeichnet, da durch Erhöhen der Spannung an einem Ende des Kondensators die Spannung am anderen Ende des Kondensators erhöht wird.

Hinweis: Die Bootstrapping-Technik kann nur verwendet werden, wenn die RC-Zeitkonstante im Vergleich zur einzelnen Periode des Ansteuersignals höher ist.

Unten sehen Sie die Proteus-Simulation des Bootstrap-Verstärkers mit der verstärkten Wellenform.

Außerdem haben wir die Bootstrap-Verstärkerschaltung auf dem Steckbrett entworfen. Die mit dem Oszilloskop erhaltene Ausgangswellenform ist unten angegeben:

Überprüfen Sie weitere Verstärkerschaltungen und deren Anwendungen.