Obwód wzmacniacza Bootstrap wykorzystujący tranzystory

Wzmacniacze są integralną częścią Elektroniki, która służy do wzmacniania sygnałów o niskiej amplitudzie. Wzmacniacz odgrywa bardzo ważną rolę we wzmacnianiu sygnału, szczególnie w elektronice audio i mocy. Wcześniej budowaliśmy wiele typów wzmacniaczy, w tym wzmacniacze audio, wzmacniacze mocy, wzmacniacze operacyjne itp. Oprócz nich można poznać wiele innych powszechnie używanych wzmacniaczy, korzystając z poniższych linków:

• Wzmacniacz push-pull
• Wzmacniacz różnicowy
• Wzmacniacz odwracający
• Wzmacniacz oprzyrządowania

Każdy wzmacniacz ma inną klasę i zastosowanie. Generalnie do budowy wzmacniacza używane są tranzystory i wzmacniacze operacyjne. Tutaj, w tym projekcie, dowiadujemy się o wzmacniaczu Bootstrap.

Co to jest Bootstrapping?

Zazwyczaj metoda ładowania początkowego jest techniką, w której część danych wyjściowych jest używana podczas uruchamiania. We wzmacniaczu Bootstrap metoda ładowania początkowego służy do zwiększenia impedancji wejściowej. Dzięki temu zmniejsza się również efekt obciążenia źródła wejściowego. Konstrukcja wygląda podobnie do pary Darlington, z kondensatorem rozruchowym. Kondensator bootstrap służy do dostarczania dodatniego sprzężenia zwrotnego sygnału AC do podstawy tranzystora. Ta pozytywna informacja zwrotna pomaga w poprawie efektywnej wartości oporu podstawy. Ten wzrost rezystancji podstawowej jest również określony przez przyrost napięcia obwodu wzmacniacza.

Dlaczego potrzebujemy wysokiej impedancji wejściowej dla tranzystora wzmacniacza?

Wysoka impedancja wejściowa poprawia wzmocnienie sygnału wejściowego i dlatego jest wymagana w różnych zastosowaniach wzmacniaczy. Jeśli mamy niską impedancję wejściową, uzyskamy niskie wzmocnienie. Ogólnie rzecz biorąc, BJT (Bipolar Junction Transistor) mają niską impedancję wejściową (zwykle 1 om do 50 kiloomów). W tym celu stosuje się technikę ładowania początkowego w celu zwiększenia impedancji wejściowej.

Napięcie na impedancji wejściowej jest obliczane przy użyciu poniższego wzoru:

V = {(V _in.Z _in) / (V _in + ZV _in)}

Stąd, zgodnie ze wzorem, impedancja wejściowa jest proporcjonalna do napięcia na niej. Jeśli impedancja wejściowa zostanie zwiększona, napięcie na niej również wzrośnie i odwrotnie.

Wymagane składniki

• Tranzystor NPN - BC547
• Rezystor - 1k, 10k
• Kondensator - 33pf
• Sygnał wejściowy AC lub impulsowy
• Zasilanie DC - 9V lub 12V
• Płytka prototypowa
• Przewody łączące

Schemat obwodu

Jako wejściowy sygnał impulsowy użyliśmy sygnału AC (za pomocą transformatora), można również użyć wejścia PWM. A dla wejścia Vcc używamy RPS (regulowane zasilanie dodatnie) w obwodzie. Ze względów bezpieczeństwa należy zachować odległość między przewodem AC i DC.

Działanie wzmacniacza Bootstrap

Po podłączeniu obwodu zgodnie ze schematem obwodu, obwód wygląda podobnie do pary Darlingtona. Tutaj zastosowaliśmy technikę ładowania początkowego, aby zwiększyć impedancję wejściową tego obwodu wzmacniacza. Kiedy baza tranzystora Q1 jest wysoka, a punkt B jest niski. Dlatego kondensator ładuje się do wartości napięcia na R2. Kiedy Q1 spada i napięcie zaczyna rosnąć u podstawy Q2, kondensator rozładowuje się powoli. Aby utrzymać ładunek, punkt A jest również przesuwany w górę. Zatem napięcie w punkcie B rośnie, a napięcie w punkcie A również rośnie, aż osiągnie wartość większą niż Vcc.

Ładunek do kondensatora rozruchowego C1 jest odprowadzany przez rezystor R1 i R2. Technika ta nazywana jest bootstrappingiem, ponieważ podniesienie napięcia na jednym końcu kondensatora spowoduje wzrost napięcia na drugim końcu kondensatora.

Uwaga: Technika ładowania początkowego może być stosowana tylko wtedy, gdy stała czasowa RC jest większa w porównaniu z pojedynczym okresem sygnału sterującego.

Poniżej znajduje się symulacja proteusa wzmacniacza bootstrap ze wzmocnionym przebiegiem.

Zaprojektowaliśmy również obwód wzmacniacza bootstrap na płytce stykowej. Przebieg wyjściowy uzyskany za pomocą oscyloskopu przedstawiono poniżej:

Sprawdź więcej obwodów wzmacniacza i ich zastosowań.