Hilfe bei der Analyse von BJT-Transistoren. Die verstärkte Wellenform ähnelt eher einer Rechteckwelle und muss sinusförmiger sein

Ich habe BJT-Transistoren untersucht und einen Verstärker mit gemeinsamer Basis implementiert. Ich habe einen Signalgenerator an die Spannungsquelle mit der Bezeichnung V2 im folgenden Schema angeschlossen. Das Oszilloskopbild zeigt den Eingang über der verstärkten Wellenform. Es scheint, dass es tatsächlich funktioniert, 10,8 / 0,288 Verstärkung. Ich möchte es möglicherweise verwenden, um ein dynamisches Mikrofon zu verstärken. Ich plane, die Verstärkung zu reduzieren und/oder über ein Potentiometer zu steuern. Wie auch immer ... meine Frage ist folgende

Warum ist das verstärkte Signal "quadratisch" und keine anständige Replikation des Eingangssignals? Es sieht eher aus wie eine verstärkte Rechteckwelle. Ich habe die Schaltung in LTSpice erstellt und simuliert. Die Simulation ist unten dargestellt. Ich lese Material über BJT-Transistoren und insbesondere über gängige Basisverstärker. Wie kann das behoben werden? Auf welche Widerstandswerte sollte ich achten, um Rc, Re oder Both zu ändern? Soll der Strompegel durch den Emitter verändert werden. Ohne Signalgenerator sind es 205 Mikroampere auf der realen Schaltung. Muss ich die Vorspannung an der Basis anpassen? Danke für nein Rat.

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Du übersteuerst den Verstärker ernsthaft. Reduzieren Sie den Eingangssignalpegel und/oder verringern Sie die Verstärkung des Verstärkers.
Jeffrey, was versuchst du zu erreichen? Wie haben Sie das gestaltet? Was waren die Ziele? Wir können nicht einfach etwas reparieren oder Änderungen vorschlagen, ohne zu wissen, was für Sie als „Erfolg“ gilt.
@jonk Ich versuche, einen Verstärker herzustellen, um das kleine Signal von einem dynamischen Mikrofon, das im Bereich von einigen Millivolt liegen sollte, zu nehmen und es einem Amateurfunksender zuzuführen. Sobald ich gefüttert bin, möchte ich mit dem Verstärkungspegel experimentieren, um zu sehen, was auf einem anderen Radio "am besten klingt". Das andere Radio empfängt natürlich das gesendete Signal mit seiner entsprechend eingestellten Lautstärke.
@jonkIch möchte ein Potentiometer verwenden und auf der TX-Seite "die Lautstärke einstellen", bis ich die optimale Schaltung gefunden habe. Ich habe diese Schaltung aus dem Internet kopiert und verstanden, wie die Verstärkung und insbesondere der Emitterwiderstand (0,025 mV) funktioniert. Ich habe diese Schaltung mit diesen Parametern aus einer Internetschaltung genommen. Erfolg ist, wenn die verstärkte Wellenform nicht wie eine Rechteckwelle aussieht. Ich werde versuchen, die Verstärkung anzupassen.
@ Peter Bennett Danke, das werde ich versuchen. Das habe ich aus dem Internet kopiert. Es sollte ein dynamisches Mikrofon als Eingang nehmen. Ich fütterte es mit Punkt 4 Volt von Spitze zu Spitze von meinem Signalgenerator. Ich werde die Verstärkung reduzieren/modifizieren oder versuchen, meinen Signalgenerator abzusenken (unwahrscheinlich). Mein Hauptproblem ist die replizierte Welle, die Tatsache, dass die Ober- und Unterseite nicht gleich geformt sind. Ich weiß nicht, wie ich es einstellen soll, damit die Ober- und Unterseite so aussehen, als wären sie gespiegelt, aber ich werde versuchen, die Verstärkung zu verringern.
@Peter Bennett Tatsächlich, als ich Änderungen in LTSpice mit der Verstärkung vornahm, ähnelte die Wellenform immer noch nicht der Sinuswelle, die darin eingespeist wurde.l
Fügen Sie einen Widerstand zwischen Emitter und C2 (z. B. 820R) ein, um die Verstärkung zu verringern, und ersetzen Sie R1 durch z. B. 26 k, um die Symmetrie einzustellen.
@JeffreyEdwardMessikian Ich erinnere mich jetzt. Sie hatten einen Schaltplan mit drei Transistoren und einem 47k-Potentiometer darauf gepostet. Komme jetzt zurück. Dynamische Mikrofone haben normalerweise eine niedrige Ausgangsimpedanz, enthalten aber sehr oft einen Transformator, so dass die Ausgangsimpedanz höher ist: vielleicht 600 Ω aber sie können so viel wie sein 50 k Ω . Und damit die Ausgangsspannung in einem besseren Bereich liegt.
@JeffreyEdwardMessikian Es gibt einen Grund, warum ich nicht für Sie auf dieses Design eingehen möchte. "Es ist kompliziert." Sie sollten sich den Artikel von Douglas Self in Wireless World, Dezember 1987, beginnend auf Seite 1207 (Seite 26 der PDF-Datei) ansehen . Lesen Sie ihn durch. Das Problem sind die Variationen bei dynamischen Mikrofonen (zumindest vor vielen Jahren) und der Wunsch nach rauscharmen Vorverstärkerdesigns. Der Fokus liegt auf dem dynamischen Mikrofonmodell, das das Design vorantreibt.
@JeffreyEdwardMessikian Übrigens, was lässt dich denken, dass a 200 mV Peak Input modelliert eine dynamische Mikrofoneingangsquelle? Soweit ich weiß, könnte dies eher so sein 10 mV RMS für ein typisches Mikrofon dieses Typs. Hast du deine Mikrofonausgänge gemessen? Und was werden Sie mit dem Vorverstärkerausgang fahren?
@jonk Danke, ich werde den verlinkten Artikel überprüfen. Die Schaltung, die ich verwendete, wurde wahrscheinlich vor Jahren hergestellt. Das dynamische Mikrofon, das ich anzubringen versuche, ist ebenfalls ein altes Design. Ich habe mir gerade das Oszilloskop für das neue Mikrofon angesehen und seine Variation beträgt etwa 20 mV von Spitze zu Spitze. Wenn ich hineinspreche, kann diese Variation beträchtlich springen. Ich habe nur eine Amplitude von 200 mV verwendet, weil dies die minimale Variation war, die mein Signalgenerator ohne scheinbare Probleme erzeugen konnte. Ich hatte bei diesem Projekt keine übermäßige Verstärkung und Verzerrung berücksichtigt, ich dachte, was ich bei 400 mV pk2pk-Variation sehen würde, wäre das, was bei 20 mV p2p angezeigt wird.
@jonk Ich werde den Chip ansteuern, den ich im früheren Beitrag verlinkt habe, einen DRA818V-Sender. Ich denke, es hat eine sehr hohe Eingangsimpedanz. Es kann nur sein, dass ich diese Art von Verstärker nicht als Eingang für den Chip benötige und ihn einfach mit dem Mikrofon speisen kann. Auf jeden Fall wollte ich die Gelegenheit nutzen, um mein Verständnis für diese Art von Verstärker mit einem BJT zu vertiefen. Der 200-mV-Signaleingang und insbesondere die Verstärkung sind also nicht realistisch. Vielleicht muss der Gewinn nur 5 oder 10 betragen, ich wollte das nur sehen und vollständig verstehen.
@JeffreyEdwardMessikian Okay. Vielleicht möchten Sie also nur wissen, wie Sie einen CB-Verstärker entwerfen, der gemäß einigen Spezifikationen funktioniert und, wenn Sie ihn bauen und ihm ein generiertes Signal zuführen, auch so funktioniert, wie Sie es erwarten, wenn Sie ihn untersuchen. Wenn ja, könnte sich vielleicht eine Ihrer Fragen (oder eine neue) auf diesen Aspekt konzentrieren. Es ist nicht schwer.

Antworten (1)

Der Strom durch den Basis-Emitter-Übergang eines Transistors wird durch die Diodengleichung bestimmt: ich e = ICH S ( e v B e N   v T − 1 ) . Bei Raumtemperatur, v T ≃ 26 M v . Es sei denn, Ihre Spitze-Spitze-Eingangsspannung ist deutlich kleiner als 26 M v , erhalten Sie Verzerrungen.

Auf der positiven Seite haben Sie viel überschüssige Verstärkung in dieser Schaltung. Der schnellste Weg, mehr Linearität zu erreichen, besteht darin, einen Widerstand in Reihe mit dem Emitter zwischen den Emitter und den Schnittpunkt von R4 und C2 zu schalten. Ich denke, ich würde mit einem Wert irgendwo dazwischen beginnen 200 Ω Und 1000 Ω und sehen, wie die Dinge aussehen.

Und - denken Sie nicht eine Sekunde lang, dass Ihre Widerstandswerte realistisch sind. 1%-Widerstände sind heutzutage Standard, aber für eine solche Transistorstufe immer noch etwas absurd, da jeder echte Transistor, den Sie dort anschließen, viel mehr Variationen hinzufügt als ein 5%-Widerstand.

Nun, die 1%-Widerstände bedeuten nur, dass das Design nicht noch weiter kompromittiert werden muss, um große unbekannte Widerstandsvariationen sowie alles andere zu bewältigen, was das Design ansonsten kompromittieren muss, um es zu bewältigen (z. B. Teileparametervariationen, Temperatur. ..) Eine Sache weniger, um die man sich kümmern muss, ist ein Nice-to-have, denke ich.
Ich habe diese Schaltung aus einem Schaltplan implementiert. Die Widerstandswerte wurden in Standardgrößen wie 10k, 47k beschrieben. Ich sah, was ich auf dem Oszilloskop-Bild angehängt hatte, und beschloss, es in LTSpice zu implementieren. Ich habe ein LCR-Messgerät mit 20000 Zählern verwendet, um die tatsächlichen Widerstandswerte in meiner Schaltung zu erhalten. Ich habe diese Werte in LTSpice verwendet. Ich habe die Kappen weggelassen. Leider stimmte die LTSpice-Simulation nicht genau mit dem Oszilloskop überein, obwohl ich sagen würde, dass es nah dran ist. Ich muss mir LTSpice und seine Sim noch genauer ansehen. Ich habe die Diodengleichung (Strom) im Zusammenhang mit BJTs nie gesehen, daher werde ich dies und seine Anwendung hier untersuchen
Was ich über BJTs gelesen / weiß, stammt hauptsächlich von der Website allaboutcircuits.com. Ich werde mehr graben, um das Problem mit der übermäßigen Verstärkung zu verstehen, von dem Sie sagen, dass ich es habe. Ich werde insbesondere versuchen zu verstehen, wie sich die Diodengleichung bei niedrigen Eingangswerten verhält
Wenn Sie mehr als genug Verstärkung und viel Verzerrung haben, ist die Verstärkung kein Problem – sie ist ein Lebensretter.
Der zweitwichtigste Grund, warum Ihre LTSpice-Simulation nicht genau zu Ihrer Schaltung passen würde, ist, dass Transistoren von Einheit zu Einheit sehr unterschiedlich sind . Das Größte ist, dass es ein Simulator ist, nicht das Original - Sie sollten das verstehen und die Transistortheorie verstehen und verstehen, was Sie von der Simulation lernen können und was nicht. Denken Sie auf Ihrer Ebene daran, dass es sich um eine ungefähre Angabe handelt.
@TimWescott Danke Tim, ich weiß, dass Transistoren sehr unterschiedlich sind. Als Simulator dachte ich, LTSpice hätte mehr Kraft. Wenn Sie oben eine Gleichung auflisten können, sollte sie im Simulator/Code enthalten sein. Ltspice kann es mir ermöglichen, Beta und wahrscheinlich andere Parameter der Simulation zu variieren. Es scheint ziemlich gut zu sein. Ich bin neu. Mein Niveau ist das eines Computerprogrammierers, der zu einem Finanzfachmann geworden ist. All dies ist ein Hobby, das ich mir selbst bei Beiträgen auf dieser Website und gelesenen Artikeln angeeignet habe. Ich habe auf anderen Websites nach Beiträgen gesucht. Mein Fokus liegt nun darauf, wie Ihre Gleichungen in die anderen Artikel/Websites passen
Die Schokley-Diodengleichung ist in das Transistormodell von Spice eingebaut; Deshalb sehen Sie die Übereinstimmung zwischen Realität und Simulation. Ich sollte anmerken, dass, während Sie die Übereinstimmung als schlecht ansehen, ich die Übereinstimmung als sehr gut ansehe , und obwohl der größte Teil meines Einkommens aus Codezeilen, durch Training und gelegentliche Erfahrung stammt, bin ich ein Analogschaltungsdesigner .
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