Transistor als Verstärkerschaltung

Transistoren sind die Halbleiterbauelemente, die zum Schalten oder Verstärken elektrischer Signale verwendet werden. Sie sind sehr langlebig, kleiner und werden mit einer Niederspannungsversorgung betrieben. Ein Transistor ist ein Gerät mit drei Anschlüssen:

• Basis: Dieser Pin dient zur Aktivierung des Transistors (mindestens 0,7 V erforderlich, um einen Transistor einzuschalten).
• Kollektor: Stromfluss durch diese Klemme
• Emitter: Stromaufnahme aus dieser Klemme, normalerweise mit Masse verbunden

Es gibt zwei Arten von Transistoren: NPN-Transistor und PNP-Transistor. In dieser Schaltung verwenden wir einen NPN-Transistor zur Verstärkung der Signale, die mit einem Oszilloskop demonstriert werden.

Wie wir wissen, wird ein Transistor im Allgemeinen als Transistor als Schalter oder als Transistor als Verstärker verwendet. Wir haben den Transistor als Schalter in unserem vorherigen Tutorial erklärt. Um nun einen Transistor als Verstärker zu verwenden, haben wir die Schaltung demonstriert und sie funktioniert in diesem Tutorial. Für die Verwendung eines Transistors als Verstärker haben wir drei Transistorkonfigurationen, die unten erläutert werden.

Was sind Transistorkonfigurationen?

Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Konfigurationen, und ihre Beschreibungen in Bezug auf die Verstärkung lauten wie folgt:

• Common Base (CB) -Konfiguration: Es hat keine Stromverstärkung, aber eine Spannungsverstärkung.
• Common Collector (CC) -Konfiguration: Es hat eine Stromverstärkung, aber keine Spannungsverstärkung.
• Common Emitter (CE) -Konfiguration: Es hat sowohl Stromverstärkung als auch Spannungsverstärkung.

Hier erklären wir die Common-Emitter-Konfiguration, da dies die am häufigsten verwendete und beliebteste Konfiguration ist. Informationen zu den beiden anderen Konfigurationen, Transistortypen und deren Funktionsweise finden Sie im verlinkten Artikel.

Common-Emitter-Konfiguration

In der CE-Konfiguration (Common-Emitter) erhalten wir eine Ausgabe vom Kollektoranschluss. Der Eingang wird an den Basisanschluss geliefert und der Emitter ist für den Eingang und den Ausgang gleich. Diese Konfiguration ist eine invertierende Verstärkerschaltung. Hierbei sind die Eingangsparameter V _BE und I _B und Ausgabeparameter sind V _CE und I _C.

In dieser Konfiguration ist die Summe aus Kollektor- und Basisstrom gleich dem Emitterstrom.

I _E = I _C + I _B.

Die Stromverstärkung (Beta) wird in dieser Konfiguration durch das Verhältnis von Kollektorstrom und Basisstrom definiert.

Stromverstärkung (β) = I _C / I _B.

Diese Konfiguration ist die am häufigsten verwendete Konfiguration unter allen drei, da sie einen durchschnittlichen Eingangs- und Ausgangsimpedanzwert aufweist. Die Phasenverschiebung des Ausgangssignals beträgt 180 °, daher sind Ausgang und Eingang zueinander invers.

Erforderliche Komponenten für eine Transistorverstärkerschaltung

• BC547-NPN-Transistor
• Widerstand (10k, 4,7k, 1,5k, 1k)
• Kondensator (0,1uf, 1uf, 22uf)
• Oszilloskop
• Kabel anschließen
• Steckbrett
• 12V Versorgung

Einfaches Schaltbild des Transistorverstärkers

Funktion des Transistors als Verstärker

Im obigen Schaltplan haben wir eine Spannungsteilerschaltung unter Verwendung der Widerstände R1 und R2 von 4,7 k bzw. 1,5 k hergestellt. Daher wird der Ausgang der Spannungsteilerschaltung zum richtigen Vorspannen verwendet, um den Transistor einzuschalten. Die zum Einschalten des Transistors erforderliche Basisanschlussspannung eines Transistors reicht von 0,7 (min) bis 5 V (max). Sie können den Widerstandswert ändern, aber die Basis-Eingangsspannung sollte den Bereich nicht überschreiten. Wenn die Schaltung versorgt wird, liefert der Ausgang der Spannungsteilerschaltung genug Spannung, um den Transistor vorzuspannen.

Hier wird R4 als Strombegrenzungswiderstand und C2 als Bypass-Kondensator verwendet und R3-C3 machen ein RC-Filter für das Ausgangssignal.

Es gibt drei Betriebsbereiche eines Transistors, die unten erwähnt werden:

• Abschaltbereich: Wenn die Spannung zwischen Basis und Emitter weniger als 0,7 V beträgt, befindet sich der Transistor im Abschaltbereich.
• Sättigungsbereich: Wenn V _BC und V _BE ansteigen und beide vorwärts vorgespannt werden, befindet sich der Transistor im Sättigungsbereich.
• Aktiver Bereich: Wenn die Basisspannung ansteigt, die Spannung V _BC (Basis zu Kollektor) jedoch immer noch negativ ist, bleibt der Transistor bis zu diesem Wert im aktiven Bereich.

Ein Transistor arbeitet nur dann als Verstärker, wenn er im aktiven Bereich betrieben wird. Hier arbeiten die Transistoren als Verstärker, wir haben Common-Emitter-Konfiguration verwendet.

Daher wird der der Basis zugeführte Impulseingang am Kondensator C3 verstärkt und empfangen.

Die Frage ist nun, wie es verstärkt wird. Wenn der Eingangsimpuls auf HIGH geht, schaltet er den Transistor ein und der Strom fließt für diese Zeit von Kollektor zu Emitter, was bedeutet, dass der Impuls von Kollektor zu Emitter für diese Zeit ebenfalls HIGH wird und umgekehrt. Der Transistor ahmt also nur den Eingangsimpuls (der aus der Niederspannung ausgeschaltet ist) mit dem Ausgangsimpuls nach (der aus der Hochspannung ausgeschaltet ist, 12 V in unserer Schaltung).