Penguat Multi-Tahap

BAGIAN DAN BAHAN

• Tiga transistor NPN—disarankan model 2N2222 atau 2N3403 (Katalog Radio Shack # 276-1617 adalah paket lima belas transistor NPN yang ideal untuk eksperimen ini dan eksperimen lainnya)
• Dua baterai 6 volt
• Satu potensiometer 10 kΩ, putaran tunggal, lancip linier (katalog Radio Shack # 271-1715)
• Satu resistor 1 MΩ
• Tiga resistor 100 kΩ
• Tiga resistor 10 kΩ

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 4:“Transistor Sambungan Bipolar”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Desain rangkaian penguat emitor-bersama multi-tahap yang digabungkan langsung
• Efek umpan balik negatif pada rangkaian penguat

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Dengan menghubungkan tiga rangkaian penguat common-emitter bersama-sama — terminal kolektor dari transistor sebelumnya ke basis (resistor) dari transistor berikutnya — penguatan tegangan dari setiap senyawa tahap untuk memberikan penguatan tegangan keseluruhan yang sangat tinggi. Saya sarankan membangun sirkuit ini tanpa resistor umpan balik 1 MΩ, untuk memulai, untuk melihat sendiri seberapa tinggi penguatan tegangan tidak terbatas.

Anda mungkin merasa tidak mungkin untuk menyesuaikan potensiometer untuk tegangan keluaran yang stabil (yang tidak jenuh pada tegangan suplai penuh atau nol), penguatannya sangat tinggi. Bahkan jika Anda tidak dapat mengatur tegangan input dengan cukup baik untuk menstabilkan tegangan output dalam rentang aktif transistor terakhir, Anda harus dapat mengetahui bahwa hubungan output-ke-input terbalik; yaitu, output cenderung mengarah ke tegangan tinggi saat input rendah, dan sebaliknya.

Karena salah satu dari "tahap" emitor-bersama adalah pembalik dalam dirinya sendiri, jumlah penguat emitor-bertahap yang genap memberikan respons non-pembalik, sementara jumlah tahap yang ganjil memberikan pembalik. Anda mungkin mengalami hubungan ini dengan mengukur tegangan kolektor-ke-tanah di setiap transistor sambil mengatur potensiometer tegangan input, perhatikan apakah tegangan output naik atau turun dengan kenaikan tegangan input.

Hubungkan resistor umpan balik 1 MΩ ke dalam rangkaian, sambungkan kolektor transistor terakhir ke basis yang pertama. Karena respons keseluruhan dari penguat tiga tahap ini adalah pembalik, sinyal umpan balik yang diberikan melalui resistor 1 MΩ dari output transistor terakhir ke input transistor pertama harus negatif di alam.

Dengan demikian, ia akan bertindak untuk menstabilkan respons penguat dan meminimalkan penguatan tegangan. Anda harus segera melihat pengurangan penguatan dengan penurunan sensitivitas sinyal output pada perubahan sinyal input (perubahan posisi potensiometer).

Sederhananya, amplifier hampir tidak "menyentuh" ​​seperti tanpa resistor umpan balik di tempatnya. Seperti penguat emitor umum sederhana yang dibahas dalam percobaan sebelumnya, ada baiknya di sini untuk membuat tabel angka tegangan input versus output yang dapat digunakan untuk menghitung penguatan tegangan.

Bereksperimenlah dengan nilai resistansi umpan balik yang berbeda. Menurut Anda apa efek penurunan dalam resistansi umpan balik memiliki gain tegangan? Bagaimana dengan peningkatan dalam resistensi umpan balik? Cobalah dan temukan!

Keuntungan menggunakan umpan balik negatif untuk "menjinakkan" rangkaian penguat gain tinggi adalah bahwa penguatan tegangan yang dihasilkan menjadi lebih bergantung pada nilai resistor dan kurang bergantung pada karakteristik transistor penyusunnya. Ini bagus karena jauh lebih mudah untuk membuat resistor yang konsisten daripada transistor yang konsisten.

Dengan demikian, lebih mudah untuk merancang penguat dengan penguatan yang dapat diprediksi dengan membangun jaringan transistor bertahap dengan penguatan tegangan tinggi yang sewenang-wenang, kemudian mengurangi penguatan itu secara tepat melalui umpan balik negatif. Prinsip yang sama inilah yang digunakan untuk membuat penguat operasional sirkuit berperilaku begitu dapat diprediksi.

Sirkuit amplifier ini sedikit disederhanakan dari apa yang biasanya Anda temui di sirkuit multi-tahap praktis. Jarang yang menggunakan konfigurasi emitor-bersama murni (yaitu tanpa resistor emitor-ke-tanah) yang digunakan, dan jika layanan penguat adalah untuk sinyal AC, kopling antar-tahap sering kali kapasitif dengan jaringan pembagi tegangan yang terhubung ke setiap basis transistor untuk keperluan yang tepat. bias dari setiap tahap.

Sirkuit penguat frekuensi radio sering digabungkan dengan transformator, dengan kapasitor dihubungkan secara paralel dengan belitan transformator untuk penyetelan resonansi.

SIMULASI KOMPUTER

Skematis dengan nomor node SPICE:

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

Penguat multi-tahap vsupply 1 0 dc 12 vin 2 0 r1 2 3 100k r2 1 4 10k q1 4 3 0 mod1 r3 4 7 100k r4 1 5 10k q2 5 7 0 mod1 r5 5 8 100k r6 1 6 10k q3 6 8 0 mod1 rf 3 6 1meg .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2.5 0.1 .plot dc v(6,0) v(2,0) .end 

Simulasi ini memplot tegangan keluaran terhadap tegangan masukan dan memungkinkan perbandingan antara variabel-variabel tersebut dalam bentuk numerik:daftar angka tegangan yang dicetak di sebelah kiri plot. Anda dapat menghitung penguatan tegangan dengan mengambil dua titik analisis dan membagi perbedaan tegangan keluaran dengan perbedaan tegangan masukan, seperti yang Anda lakukan untuk rangkaian sebenarnya.

Bereksperimenlah dengan nilai resistansi umpan balik yang berbeda (rf ) dan lihat dampaknya pada penguatan tegangan secara keseluruhan. Apakah Anda memperhatikan sebuah pola? Berikut petunjuknya:penguatan tegangan keseluruhan dapat didekati dengan menggunakan angka resistansi r1 dan rf , tanpa mengacu pada komponen sirkuit lainnya!

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Penguat Transistor Multi-Tahap