바이폴라 트랜지스터 회로를 설계하려면 바이폴라 트랜지스터 회로를 바이어스하는 방법을 알아야합니다. 바이어 싱은 트랜지스터가 원하는 방식으로 작동하도록 특정 방식으로 트랜지스터에 전기를 적용하는 것입니다. 앰프에는 주로 클래스 A, 클래스 B, 클래스 AB, 클래스 C 및 클래스 D의 5 가지 클래스가 있습니다. 출력 신호는 입력 신호와 동일하지만 증폭됩니다.
기초
일반 실리콘 트랜지스터가 활성 모드 (대부분의 증폭기 회로에서 사용됨)에서 작동하려면베이스가 이미 터보다 최소 0.7V (실리콘 장치의 경우) 높은 전압에 연결되어야합니다. 이 전압을 적용한 후 트랜지스터가 켜지고 콜렉터 전류가 흐르기 시작하며 콜렉터와 이미 터 사이에 0.2V ~ 0.5V가 떨어집니다. 액티브 모드에서 콜렉터 전류는베이스 전류에 트랜지스터의 전류 이득 (hfe, β)을 곱한 값과 거의 같습니다.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
이 과정은 PNP 트랜지스터에서 역전되며 특정 전압을베이스에 적용하면 전도가 중지됩니다. 여기에서 NPN 트랜지스터 및 PNP 트랜지스터에 대해 자세히 알아보십시오.
고정 바이어스
BJT를 바이어스하는 가장 간단한 방법은 아래 그림에 나와 있습니다. R1은베이스 바이어스를 제공하고 출력은 DC 차단 커패시터를 통해 R2와 콜렉터 사이에서 취해지는 반면 입력은 DC 차단 커패시터를 통해베이스로 공급됩니다. 이 구성은 단순한 프리 앰프에서만 사용해야하며 출력 단계에 전원을 공급하지 않아야합니다. 특히 R2 대신 스피커를 사용하는 경우에는 더욱 그렇습니다.
트랜지스터를 바이어스하려면 공급 전압 (Ucc),베이스 이미 터 전압 (Ube, 실리콘의 경우 0.7V, 게르마늄 트랜지스터의 경우 0.3), 필요한베이스 전류 (Ib) 또는 콜렉터 전류 (Ic) 및 트랜지스터의 전류 이득 (hfe, β).
R1 = (Ucc-Ube) / Ib R1 = (Ucc-Ube) / (Ic / hfe)
최적의 이득 및 왜곡을위한 R2 값은 공급 전압을 콜렉터 전류로 나누어 추정 할 수 있습니다. 이 값이 R2 인 증폭기의 이득은 트랜지스터의 전류 이득 값 (hfe, β) 근처에서 높습니다. 스피커 또는 다음 증폭 단계와 같은 부하를 출력에 추가하면 R2로 인해 출력 전압이 떨어지고 부하가 전압 분배기 역할을합니다. 부하 임피던스 또는 다음 단계의 입력 임피던스는 R2보다 4 배 이상 큰 것이 좋습니다. 커플 링 커패시터는 최저 작동 주파수에서 다음 단계의 부하 임피던스 또는 입력 임피던스의 1/8 미만을 제공해야합니다.
전압 분배기 바이어스 / 자체 바이어스
아래 그림은 가장 널리 사용되는 바이어스 구성이며 온도에 안정적이며 매우 우수한 이득과 선형성을 제공합니다. RF 증폭기에서 R3는 RF 초크로 대체 될 수 있습니다. 단일베이스 저항 (R1) 및 콜렉터 저항 (R3) 외에도 추가베이스 저항 (R2) 및 이미 터 저항 (R4)이 있습니다. R1과 R2는 전압 분배기를 형성하고 R4의 전압 강하와 함께 회로의 기본 전압 (Ub)으로 설정됩니다. 설명 할 구성 요소와 변수가 더 많기 때문에 계산이 더 복잡합니다.
먼저 아래에 표시된 공식에 따라 기본 전압 분배기의 저항 비율을 계산합니다. 계산을 시작하려면 콜렉터 전류와 저항 R2 및 R4의 값을 추정해야합니다. 저항 R4는 원하는 콜렉터 전류에서 0.5V에서 2V로 떨어지도록 계산할 수 있으며 R2는 R4보다 10-20 배 더 크게 설정됩니다. 프리 앰프의 경우 R4는 일반적으로 1k-2k ohm 범위입니다.
분리되지 않은 R4는 음의 피드백을 발생시켜 이득을 감소시키면서 왜곡을 줄이고 선형성을 개선합니다. 커패시터와의 디커플링은 게인을 증가 시키므로 직렬로 연결된 작은 저항과 함께 큰 값의 커패시터를 사용하는 것이 좋습니다.