एम्पलीफायर सर्किट में बूटस्ट्रैपिंग का प्रभाव


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मैं इस "बूटस्ट्रैप पूर्वाग्रह" एम्पलीफायर सर्किट को समझने की कोशिश कर रहा हूं। नीचे दी गई तस्वीर जीजे रिची की पुस्तक "ट्रांजिस्टर तकनीक" से अनुकूलित है:

बूटस्ट्रैप पूर्वाग्रह सर्किट योजनाबद्ध।

यह सर्किट "वोल्टेज विभक्त पूर्वाग्रह" की भिन्नता है, जिसमें "बूटस्ट्रैपिंग घटक" और । लेखक बताते हैं कि उच्च इनपुट प्रतिरोध को प्राप्त करने के लिए और का उपयोग किया जाता है। लेखक इस प्रकार बताते हैं: सी आर 3 सीR3CR3C

बूटस्ट्रैपिंग घटकों ( और ) के और यह मानते हुए कि सिग्नल फ़्रीक्वेंसी पर नगण्य प्रतिक्रिया है, एमिटर प्रतिरोध का AC मान द्वारा दिया गया है: सी सीR3CC

RE=RE||R1||R2

व्यवहार में यह में एक छोटी कमी का प्रतिनिधित्व करता है ।RE

अब, emitter प्रतिरोध के साथ एक emitter अनुयायी की वोल्टेज लाभ है , जो बहुत ही एकता के करीब है। इसलिए, एक इनपुट संकेत के साथ आधार के लिए आवेदन किया, emitter पर प्रकट होता है के साथ संकेत ( ) के निचले सिरे पर लागू होता है । इसलिए, में दिखाई देने वाला सिग्नल वोल्टेज , जो पूर्ण इनपुट सिग्नल से बहुत कम है, और अब एक प्रभावी मान (AC संकेतों के लिए): प्रतीत होता है ।= आर ' RE वीमैंnएकवीमैंएनआर3आर3(1-एक)वीमैंएनआर3आर'3=आर3A=REre+REvinAvinR3R3(1A)vinR3R3=R31AR3

इसे समझने की कोशिश करने के लिए, मैंने सर्किट का एक एसी मॉडल बनाया। यहाँ एसी मॉडल है:

बूटस्ट्रैप पूर्वाग्रह सर्किट का एसी मॉडल।

एसी मॉडल से, मैं लेखक के दावे को सत्यापित कर सकता हूं कि एमिटर प्रतिरोध और कि V के रूप में लेबल किए गए नोड में वोल्टेज इनपुट वोल्टेज से थोड़ा कम है। मैं यह भी देख सकता हूं कि वोल्टेज ड्रॉप ( द्वारा दिया गया ) बहुत छोटा होगा, जिसका अर्थ है कि इनपुट से बहुत कम धारा ।आर 3 वी आई एन - वी आर 3RE||R1||R2R3VinVR3

हालाँकि, 2 चीजें हैं जो अभी भी मुझे उस स्पष्टीकरण से बिल्कुल समझ नहीं हैं:

1) हम यहाँ एमिटर-फॉलोअर वोल्टेज गेन ( ) का क्यों लागू कर सकते हैं, के प्रभाव की उपेक्षा करते ? आर3A=REre+RER3

2) यह कहने का क्या मतलब है कि AC संकेतों के लिए एक अलग "प्रभावी मूल्य" है? मैं यह नहीं देखता कि मान क्यों ।आर 3R3R3

पहले ही, आपका बहुत धन्यवाद।

संपादित करें

इस सर्किट के व्यवहार को और समझने की कोशिश करने के लिए, मैंने इसके एसी इनपुट प्रतिरोध को दो तरीकों से खोजकर इसका विश्लेषण करने की कोशिश की है। मैंने इस प्रश्न के उत्तर के रूप में दोनों प्रयासों को संदर्भ के लिए पोस्ट किया है।

जवाबों:


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आपने कुछ अच्छे प्रश्नों को तैयार किया है और मैंने आपको इसके लिए तैयार किया है।

(1) और (2) को संबोधित करने के लिए, मुझे लघु-संकेत रेखीयकरण मॉडल से बचना चाहिए और जैसे ही आप खड़े होते हैं, तो आप स्वयं सर्किट को देखते हैं। मैंने योजनाबद्ध को थोड़ा छोटा किया है। इतना नहीं क्योंकि मुझे लगता है कि यह चीजों को आपके स्वयं के योजनाबद्ध से अधिक स्पष्ट कर देगा। लेकिन क्योंकि शायद इसे थोड़ा अलग तरह से चित्रित करना एक अलग सोच को ट्रिगर कर सकता है:

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

अब, आप आसानी से देख सकते हैं कि AC सिग्नल को सीधे के आधार पर रखा गया है । तो एमिटर उस सिग्नल का पालन करेगा , सामान्य एमिटर-फॉलोअर व्यवहार में जिसे आप अच्छी तरह से जानते हैं, एसी-सिग्नल की कम-प्रतिबाधा, इन-फेज कॉपी को एमिटर पर 1 से थोड़ा कम लाभ प्रदान करने के लिए। यह वास्तव में देखने के लिए बहुत आसान है।Q1

अब, उस सिग्नल को स्थानांतरित करता है (जैसा कि आप कहते हैं कि एमिटर से मूल्य ब्याज की एसी संकेतों के लिए कम प्रतिबाधा है), जो कि कैपेसिटर को काफी अच्छी तरह से ड्राइव करने में सक्षम है, बेस डिवाइडर तक, जहां, धन्यवाद और जोड़ी के अपेक्षाकृत उच्च प्रतिबाधा , उस नोड को भी अब एसी सिग्नल की एक प्रति मिलती है। (पूर्वाग्रह जोड़ी प्रतिबाधा अधिक है, इसलिए प्रभावी और विभक्त स्वयं सिग्नल को बहुत कम नहीं करता है।)CBOOTR1R2CBOOTRTH

इसलिए, BJT के आधार पर प्रदान किए गए AC सिग्नल को चरण में और के बाईं ओर, रास्ते में केवल कुछ मामूली नुकसान के साथ । लेकिन के दाईं ओर के माध्यम से मूल एसी संकेत द्वारा संचालित की जा रही है ! तो, दोनों किनारों पर समान AC सिग्नल मौजूद है, जो इसके दोनों किनारों पर मौजूद है।R3R3C1R3

सोच। यदि किसी प्रतिरोधक के एक तरफ एक वोल्टेज परिवर्तन दिखाई देता है, तो उस प्रतिरोधक के दूसरी तरफ दिखने वाले एक ही वोल्टेज परिवर्तन से मेल खाता है, तो वर्तमान परिवर्तन कितना होता है? शून्य, सही? इसका कोई असर नहीं हुआ।

यह इस बूटस्ट्रैप का जादू है!

अब, वास्तविकता यह है कि एसी सिग्नल थोड़ा कम हो जाता है, इसलिए हां में कुछ वास्तविक वर्तमान परिवर्तन है । लेकिन आधार को अलग करने का एक का काम करता है, क्योंकि अभी तक, उसके मुकाबले कम वर्तमान परिवर्तन है, अन्यथा इसके अंकित मूल्य से उम्मीद की जाएगी। (वास्तव में, यह AC पर बेस और बायसिंग पेयर के बीच एक 'अनंत' प्रतिबाधा प्रदान करता है , जबकि एक ही समय में पेयर (और के DC ड्रॉप ) को उचित DC प्रदान करने की ।R3R3Q1R3Q1

यह वास्तव में अच्छा सामान है। मैं इस तरह के बूटस्ट्रैप के बिना इस तरह के वोल्टेज एम्पलीफायर का उपयोग करने पर कभी विचार नहीं करूंगा । (हालांकि मैं शायद एमिटर पर एक एसी लाभ पैर भी शामिल करूंगा।) बहुत कम प्रयास के लिए बहुत अच्छा।


यह इंगित करना चाहिए कि बूटस्ट्रैपिंग सकारात्मक प्रतिक्रिया में है। इससे सिस्टम में शोर और विकृति बढ़ सकती है। इसलिए ऐसे मामले हैं जहां आप इसका इस्तेमाल नहीं करेंगे।
user110971

साफ जवाब ... उल्टा!
niki_t1

अच्छा जवाब! वास्तव में समझने में आसान :) अप!
साइमन मघियार

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चूंकि यह बूटस्ट्रैप सर्किट का उपयोग किया जाता है, जहां एक एम्पलीफायर को एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है (जैसा कि LvW बताते हैं), इसका उपयोग अक्सर तब किया जाता है जब वोल्टेज स्रोत में अपेक्षाकृत उच्च स्रोत प्रतिबाधा भी होती है। इसलिए "विन" अक्सर महत्व के बराबर थेवेनिन प्रतिरोध के साथ होता है।
ऐसे मामले में, आपके पास एक "बास बूस्ट" हो सकता है जहां संधारित्र के माध्यम से सकारात्मक प्रतिक्रिया कम आवृत्ति के अंत में आवृत्ति प्रतिक्रिया को संशोधित करने की साजिश करती है जहां आप बूटस्ट्रैपिंग प्रभाव को कम करने की उम्मीद करेंगे। आपका "एसी मॉडल" इस प्रभाव के लिए जिम्मेदार नहीं है, क्योंकि यह संधारित्र को समाप्त करता है।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध यहाँ छवि विवरण दर्ज करें


1

1) आर 3 की उपेक्षा की जा सकती है क्योंकि - बूटस्ट्रैप प्रभाव के कारण - यह तीन अन्य समानांतर प्रतिरोधों के समानांतर एक बहुत बड़े प्रतिरोधक R3 threein का प्रतिनिधित्व करता है।

२) सही। आर 3 अपने मूल्य को नहीं बदलता है - हालांकि, जैसा कि इनपुट से देखा गया है - यह गतिशील रूप से बढ़े हुए दिखाई देता है (केवल संकेतों के लिए लागू किया जाता है, डीसी के लिए नहीं)। यह R3´ = R3 / (1-A) के अभिव्यक्ति में "1" के बहुत करीब के साथ देखा जा सकता है।

यहां हमारे पास सकारात्मक प्रतिक्रिया (प्रतिक्रिया कारक <1) है, जो मुख्य रूप से इनपुट प्रतिबाधा को बदलता है। समग्र लाभ केवल थोड़ा बदल जाता है।


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मैं ओपी हूं और नीचे इस सर्किट का विश्लेषण करके (इसके इनपुट प्रतिरोध को खोजकर) मेरा अपना प्रयास है।

इस पुस्तक में मुझे यह प्रश्न मिला है, इस बूटस्ट्रैप पूर्वाग्रह सर्किट के ने एसी प्रतिरोध ( , या ) के लिए दो भाव दिए हैं । नीचे दो भाव दिए गए हैं:rinviniin

  1. viniin=R31A(rπ+(β+1)(R2R1RE))

  2. viniin=(β+1)RER3+rπ(R3+RE)R3+rπ

एक्सप्रेशन 2 सर्किट के एसी मॉडल के गहन विश्लेषण से प्राप्त किया जाता है (जो मैंने प्रश्न में रखा है)। अभिव्यक्ति 1 अधिक सरल मान्यताओं का उपयोग करता है, लेकिन यह सर्किट के व्यवहार के बारे में अधिक अंतर्ज्ञान देता है (नीचे समाधान 1 देखें)।

संदर्भ के लिए, इनपुट प्रतिरोध के लिए दोनों अभिव्यक्ति खोजने के लिए नीचे मेरे प्रयास हैं।

समाधान 1

इस समाधान में, मैं उस ।viniin=R31A(rπ+(β+1)(R2R1RE))

सर्किट का व्यवहार एक एमिटर फॉलोअर के रूप में (जैसा कि जोंक के उत्तर में बताया गया है) के कारण, नोड V में लगभग का वोल्टेज होता है , जहां ए एमिटर फॉलोअर का लाभ होता है (इसलिए A बहुत करीब है 1)।AVin

इसलिए, शाखा के माध्यम से । चूँकि A, 1 के बहुत करीब है, 0 के बहुत करीब है।R3vinAvinR3=(1A)vinR3(1A)vinR3

अब, ( शाखा के माध्यम से वर्तमान के संदर्भ को व्यक्त करते हैं । चूंकि माध्यम से माध्यम से वर्तमान की तुलना में बहुत छोटा है , इसलिए मैं निम्नलिखित गणना के लिए शाखा की उपेक्षा , और मान लें कि सभी emitter करंट ( ) जाता है। के माध्यम से संयोजन। इस प्रकार, को (जो कि ) के पार वोल्टेज के रूप में गणना की जा सकती है, साथ ही (जो है ) के पार वोल्टेजvinibrπR3R2R1RER3(β+1)ibR2R1REvinrπibrπR2R1RE(β+1)ib(R2R1RE) ):

vin=ibrπ+(β+1)ib(R2R1RE)

तो, माध्यम से वर्तमान के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:rπ

ib=vinrπ+(β+1)(R2R1RE)

अब, आइए की गणना । इसकी गणना और माध्यम से धाराओं के योग के रूप में की जा सकती है :iinR3rπ

iin=(1A)vinR3+vinrπ+(β+1)(R2R1RE)

अब, हम की गणना करते हैं :viniin

viniin=vin(1A)vinR3+vinrπ+(β+1)(R2R1RE)

viniin=1(1A)R3+1rπ+(β+1)(R2R1RE)

viniin=11R31A+1rπ+(β+1)(R2R1RE)

viniin=R31A(rπ+(β+1)(R2R1RE))

इस अनुमानित अभिव्यक्ति में, हम स्पष्ट रूप से पहचान सकते हैं कि समानांतर घटकों में से एक, , स्पष्ट रूप से बहुत बड़ा "प्रभावी प्रतिरोध" है जिसे लेखक ने संदर्भित किया है।R31A

समाधान २

इस समाधान में, मैं उस ।viniin=(β+1)RER3+rπ(R3+RE)R3+rπ

V लेबल वाले नोड पर KCL को लागू करना (ट्रांजिस्टर उत्सर्जक से इस नोड में वर्तमान है ):(β+1)ib

(β+1)ib=VR1+VR2+VRE+VvinR3

(β+1)ib=V(1R1+1R2+1RE)+VvinR3

बनाना :1R1+1R2+1RE=RE

(β+1)ib=VRE+VvinR3

अब, और संदर्भ में व्यक्त करते हैं :Vvinib

V=vinibrπ

नोड समीकरण में बनाना :V=vinibrπ

(β+1)ib=vinibrπRE+vinibrπvinR3

vin=ib[(β+1)RE+rπ+rπRER3]

इस एक्सप्रेशन को वापस सूत्र :vinV=vinibrπ

V=vinibrπ=ib[(β+1)RE+rπRER3]

अब, और माध्यम से धाराओं के योग के रूप :iinrπR3

iin=ib+vinVR3

संदर्भ और लिए पाए गए भावों में :Vvinib

iin=ib+ibrπR3=ib(R3+rπR3)

iin=ib+ibrπR3=ib(R3+rπR3)

अंत में, इनपुट प्रतिरोध ( ) की :viniin

viniin=ib[(β+1)RE+rπ+rπRER3]ib(R3+rπR3)

viniin=((β+1)RER3+rπR3+rπRER3)(R3R3+rπ)

viniin=(β+1)RER3+rπ(R3+RE)R3+rπ

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