دائرة مكبر الصوت المشترك وتطبيقاتها

مكبر الصوت عبارة عن دائرة إلكترونية تُستخدم لتضخيم إشارة الجهد أو التيار. سيكون دخل الترانزستور عبارة عن جهد أو تيار وسيكون الناتج شكلاً مضخمًا لإشارة الإدخال هذه. يتم تصميم دائرة مكبر الصوت بشكل عام مع واحد أو أكثر من الترانزستورات يسمى مضخم الترانزستور. الترانزستور (BJT ، FET) هو مكون رئيسي في نظام مكبر للصوت. في هذه المقالة ، سنناقش دائرة مكبر الصوت المشترك.

تستخدم مكبرات الصوت الترانزستور بشكل شائع في تطبيقات حياتنا اليومية مثل مضخم الصوت وتردد الراديو وموالفات الصوت ، اتصالات الألياف الضوئية ، إلخ.

أساسيات مضخم الترانزستور للمجمع / الباعث المشترك

كما ناقشنا في مقالتنا السابقة ، هناك ثلاثة تكوينات الترانزستور التي تستخدم عادة لتضخيم الإشارة ، أي القاعدة المشتركة (CB) ، والمجمع المشترك (CC) و باعث مشترك (م).

تحتوي مكبرات الصوت الترانزستور الجيدة بشكل أساسي على المعلمات التالية: الكسب العالي ، ومقاومة المدخلات العالية ، وعرض النطاق الترددي العالي ، ومعدل الدوران العالي ، والخطية العالية ، والكفاءة العالية ، والاستقرار العالي ، إلخ

في تكوين ترانزستور الجامع المشترك ، نستخدم طرف المجمع على أنه شائع لكل من إشارات الإدخال والإخراج. يُعرف هذا التكوين أيضًا باسم تكوين تابع الباعث لأن جهد الباعث يتبع جهد القاعدة. يستخدم تكوين تابع الباعث في الغالب كمخزن للجهد. تُستخدم هذه التكوينات على نطاق واسع في تطبيقات مطابقة المعاوقة بسبب مقاومة المدخلات العالية.

تحتوي مكبرات الصوت المجمعة الشائعة على تكوينات الدوائر التالية.

• تدخل إشارة الإدخال إلى الترانزستور عند طرف القاعدة
• تخرج إشارة الدخل من الترانزستور عند طرف الباعث
• المجمع متصل بجهد ثابت ، أي أرضي ، أحيانًا بمقاوم متداخل

يظهر في الشكل أدناه دائرة مضخم بسيطة للمجمع المشترك. جامع المقاوم Rc غير ضروري في العديد من التطبيقات. بغرض عمل الترانزستور كمضخم ، يجب أن يكون في المنطقة النشطة من تكوينه.

مضخم المجمع المشترك أو دائرة تابع الباعث

لذلك قمنا بتعيين النقطة الهادئة التي يجب ضبطها مع الدائرة الخارجية للترانزستور ، وقد اختارت قيم المقاومات Rc و Rb ومصادر جهد التيار المستمر ، Vcc و Vbb ، وفقًا لذلك.

بمجرد حساب الظروف الهادئة للدائرة وتحديد أن BJT في منطقة التشغيل النشطة إلى الأمام ، يتم حساب معلمات h أدناه لتشكيل نموذج الإشارة الصغيرة للترانزستور.

خصائص مكبر الترانزستور المشترك

يستقبل المقاوم الحمل في مضخم المجمع المشترك الذي يتم وضعه في سلسلة مع دائرة الباعث كلاً من تيار القاعدة وتيارات المجمع.

نظرًا لأن باعث الترانزستور هو مجموع تيارات القاعدة والمجمع ، نظرًا لأن تيارات القاعدة والمجمع دائمًا تضاف معًا لتشكيل تيار الباعث ، سيكون من المعقول افتراض أن هذا مكبر الصوت سيكون له مكسب تيار كبير جدًا.

يتمتع مكبر الصوت المشترك بكسب تيار كبير جدًا ، أكبر من أي تكوين آخر لمكبر الصوت الترانزستور. خصائص مكبر الصوت سم مكعب كما هو مذكور أدناه.

يمكن الآن حساب أداء دارة الإشارة الصغيرة. إجمالي أداء الدائرة هو مجموع أداء الإشارات الصغيرة والهادئة. تظهر دائرة نموذج التيار المتردد أدناه.

نمذجة التيار المتردد لمضخم المجمع المشترك

المكسب الحالي

يتم تعريف الكسب الحالي على أنه نسبة تيار الحمل إلى تيار الإدخال.

Ai = il / ib = -ie / ib

من دائرة المعلمة h ، يمكن تحديد أن التيارات الباعثة والقاعدة مرتبطة من خلال المصدر الحالي المعتمد بواسطة ثابت hfe + 1. الكسب الحالي يعتمد فقط على خصائص BJT ومستقل عن أي قيم أخرى لعنصر الدائرة. يتم إعطاء قيمته بواسطة

Ai = hfe + 1

مقاومة المدخلات

يتم إعطاء مقاومة الإدخال بواسطة

هذه النتيجة مماثلة لتلك الخاصة بمضخم باعث مشترك بمقاوم باعث. تعتبر مقاومة الإدخال لمكبر الصوت المشترك كبيرة بالنسبة للقيم النموذجية لمقاومة الحمل Re.

كسب الجهد

كسب الجهد هو نسبة جهد الخرج إلى جهد الدخل. إذا تم أخذ جهد الدخل مرة أخرى ليكون الجهد عند دخل الترانزستور ، Vb.

Av = Vo / Vb

Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)

استبدال كل مصطلح بتعبير مكافئ له

Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)

المعادلة أعلاه هي إلى حد ما أقل من الوحدة. يتم إعطاء معادلة التقريب لكسب الجهد بواسطة

يمكن تعريف الكسب الكلي للجهد على أنه

Avs = Vo / Vs

يمكن اشتقاق هذه النسبة مباشرة من كسب الجهد Av ، وتقسيم الجهد بين مقاومة المصدر Rs ومقاومة إدخال مكبر الصوت Ri

بعد استبدال المعادلات المناسبة ، يتم الحصول على الكسب الكلي للجهد بواسطة

Avs= 1- (hie+Rb)/(Ri+Rb)

مقاومة الإخراج

تُعرَّف مقاومة الخرج على أنها مقاومة Thevenin عند خرج مكبر الصوت إلى الخلف إلى مكبر الصوت. تظهر الدائرة أدناه ، الدائرة المكافئة للتيار المتردد لحساب مقاومة الخرج.

دائرة مكافئ التيار المتردد لمضخم المجمع المشترك

إذا تم تطبيق جهد v على أطراف الخرج ، فسيتم العثور على تيار القاعدة

ib = -v / (Rb + hie)

يتم إعطاء إجمالي التيار المتدفق إلى BJT بواسطة

أنا = -ib-hfe.ib

يتم حساب مقاومة الخرج كـ

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

عادة ما تكون مقاومة الخرج لمضخم الترانزستور المجمع المشترك صغيرة.

التطبيقات

• يستخدم مكبر الصوت هذا كدائرة مطابقة للمقاومة.
• يتم استخدامه كدائرة تبديل.
• إن الكسب الحالي المرتفع جنبًا إلى جنب مع كسب الجهد القريب يجعل هذه الدائرة عبارة عن مخزن مؤقت كبير للجهد
• كما أنها تستخدم لعزل الدائرة.

تتناول هذه المقالة عمل دائرة مضخم الباعث الشائعة وتطبيقاتها. من خلال قراءة المعلومات الواردة أعلاه ، تكون لديك فكرة عن هذا المفهوم.

علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذه المقالة أو إذا كنت ترغب في تنفيذها مشاريع الكهرباء والإلكترونيات لطلبة الهندسة ، لا تتردد في التعليق في القسم أدناه. هذا هو السؤال لك ، ما هو كسب الجهد لمضخم المجمع المشترك؟