1. Repetor de tensiune - amplificator colector-comun

Acasă » Aplicaţii practice » 05 - Circuite cu dispozitive semiconductoare discrete (2)

Scopul experimentului

Scopul desemnării unui punct de „masă” într-un circuit, chiar dacă nu există o conexiune directă la „împământare”; utilizarea unui rezistor de şunt pentru măsurarea curentului cu ajutorul unui voltmetru; măsurarea amplificării în tensiune şi curent a unui amplificator; transformarea impedanţei cu ajutorul amplificatorului.

Materiale necesare

Un tranzistor NPN, model 2N2222 sau 2N3403; două baterii de 6 V; doi rezistori de 1 kΩ; un potenţiometru liniar de 10 kΩ, cu o singură înfăşurare.

Din nou, fiţi atenţi la poziţia terminalilor tranzistorului ales pentru acest experiment. Tranzistorul vostru s-ar putea să nu fie identic din acest punct de vedere cu circuitul practic prezentat aici. În circuitul prezentat pe placa de test, terminalii tranzistorului sunt, de la stânga la dreapta: colector, bază şi emitor. Verificaţi fişa tehnică a producătorului, şi, pentru a fi sigur, verificaţi poziţia terminalilor cu ajutorul multimetrului.

Circuitul repetor de tensiune este cel mai simplu şi sigur amplificator cu tranzistori ce poate fi construit. Scopul acestuia este să ofere la ieşire (pe sarcină) o tensiune egală cu tensiunea de intrare a amplificatorului. Valoarea curentului este însă mult mai mare. Cu alte cuvinte, acest timp de amplificator nu are o amplificare în tensiune ci doar o amplificare în curent.

Circuitul realizat arată astfel:

Conectarea unui circuit la „masă”

Observaţi că partea din stânga-jos a circuitului prezentat este conectată la masă, lucru desemnat prin simbolul specific. Acest lucru nu reprezintă neapărat o conexiune reală la pământ (împământare). Această masă înseamnă că punctul din circuit conectat la ea, şi toate punctele electric comune cu acesta, reprezintă punctul de referinţă pentru toate măsurătorile de tensiune din circuit. Din moment ce tensiunea este o cantitate relativă între două puncte, alegerea unui punct de masă într-un circuit ne dă posibilitatea să vorbim (cu sens) despre tensiunea existentă pe un anumit punct din circuit, şi nu neapărat între două puncte distincte.

De exemplu, dacă ar fi să vorbim despre valoarea tensiunii la baza tranzistorului (V_B), acest lucru ar însemna de fapt tensiunea măsurată între terminalul bază al tranzistorului şi borna negativă a sursei de tensiune (masa). Practic, vom atinge cu sonda roşie baza tranzistorului iar cu sonda neagră masa. În mod normal, nu putem vorbi despre tensiunea „pe” un singur punct, ci avem nevoie de un punct de referinţă pentru a conferi acestei afirmaţii un sens:

Utilizarea circuitului repetor de tensiune

Construiţi acest circuit. Măsuraţi tensiunea de intrare şi cea de ieşire şi comparaţi cele două valori obţinute, pentru diferite poziţii ale potenţiometrului. Tensiunea de intrare este tensiunea periei potenţiometrului (tensiunea dintre perie şi masă). Tensiunea de ieşire este tensiunea rezistorului de sarcină (tensiunea la bornele rezistorului sau tensiunea emitorului: între emitor şi masă). Veţi vedea o legătură strânsă între aceste două tensiuni: una dintre ele este puţin mai mare decât cealaltă (cu cât şi de ce?). O variaţie a tensiunii de intrare duce o variaţie aproape identică a tensiunii de ieşire. Întrucât relaţia dintre variaţia intrării şi variaţia ieşirii este foarte aproape de 1:1, spunem că amplificarea în curent alternativ al acestui tip de amplificator este 1.

Amplificarea în curent - măsurarea curentului cu ajutorul voltmetrului

Măsuraţi apoi curentul prin baza tranzistorului (curentul de intrare) şi comparaţi această valoare cu valoarea curentului prin rezistor (curentul de ieşire). Înainte de a întrerupe circuitul şi a introduce ampermetrul în serie pentru efectuarea măsurătorilor, luaţi în calcul o metodă alternativă. Măsuraţi tensiunea la bornele rezistorilor de bază şi de sarcină, ale căror rezistenţe vă sunt cunoscute. Aplicând legea lui Ohm, puteţi calcula direct curentul prin fiecare rezistor: împărţind valoarea tensiunii măsurate la rezistenţa cunoscută (I = E / R).

Aceste calcule sunt mai uşor de realizat cu rezistori de 1 kΩ: pentru fiecare cădere de tensiune adiţională de 1 V pe rezistori, va exista un curent adiţional de 1 mA prin aceştia. Pentru o precizie ridicată, puteţi măsura rezistenţa exactă prin fiecare rezistor. Când rezistorii sunt folosiţi pentru măsurarea curentului şi „traducerea” acestor valori în tensiuni, aceştia poartă numele de rezistori de şunt.

Diferenţa dintre curentul de intrare şi cel de ieşire este foarte mare în cazul acestui circuit de amplificare. S-ar putea chiar ca în unele cazuri să obţineţi o amplificare mai mare de 200. Acesta este rolul principal al unui repetor de tensiune: mărirea curentului unui semnal „slab” fără a-i modifica însă tensiunea.

Transformarea impedanţei cu ajutorul amplificatorului repetor de tensiune

Putem privi circuitul de mai sus dintr-un alt unghi, şi anume, din punctul de vedere al impedanţei. Intrarea amplificatorului acceptă o cădere de tensiune, dar acest semnal de intrare este foarte slab din punct de vedere al valorii curentului permis. Tensiunea de ieşire a amplificatorului este identică cu cea de intrare, dar valoarea curentului este limitată doar de valoarea rezistenţei de sarcină şi de curentul maxim suportat de tranzistorul folosit.

Privind din punctul de vedere al impedanţei, spunem că impedanţa de intrare a amplificatorului de faţă este mare (cădere de tensiune şi curent foarte mic) iar impedanţa de ieşire este mică (aceiaşi cădere de tensiune şi o valoare a curentului aproape nelimitată).