- Bootstrapping คืออะไร?
- ทำไมเราถึงต้องการ High Input Impedance สำหรับ Amplifier Transistor?
- ส่วนประกอบที่จำเป็น
- แผนภูมิวงจรรวม
- การทำงานของ Bootstrap Amplifier
แอมพลิฟายเออร์เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ขยายสัญญาณแอมพลิจูดต่ำ แอมพลิฟายเออร์มีบทบาทสำคัญมากในการเพิ่มสัญญาณโดยเฉพาะในระบบเสียงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ก่อนหน้านี้เราได้สร้างเครื่องขยายเสียงหลายประเภทรวมถึงเครื่องขยายเสียงเครื่องขยายเสียงเครื่องขยายเสียงสำหรับการทำงานเป็นต้นนอกจากนี้คุณยังสามารถเรียนรู้เครื่องขยายเสียงอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไปได้โดยไปที่ลิงค์ด้านล่าง:
- Push-pull Amplifier
- แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล
- Inverting Amplifier
- เครื่องขยายเสียงเครื่องมือวัด
เครื่องขยายเสียงทุกเครื่องมีคลาสและการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์และออปแอมป์จะใช้ในการสร้างเครื่องขยายเสียง ที่นี่ในโครงการนี้เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับเงินทุน Amplifier
Bootstrapping คืออะไร?
โดยปกติ Bootstrapping เป็นเทคนิคที่ใช้บางส่วนของเอาต์พุตเมื่อเริ่มต้นระบบ ในแอมพลิฟายเออร์ Bootstrap จะใช้ bootstrapping เพื่อเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุต เนื่องจากผลการโหลดในแหล่งอินพุตจึงลดลงด้วย การออกแบบมีลักษณะคล้ายกับคู่ดาร์ลิงตันโดยมีตัวเก็บประจุแบบบูตสแตรป ตัวเก็บประจุ Bootstrap ใช้เพื่อให้สัญญาณตอบรับเชิงบวกของสัญญาณ AC ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ ข้อเสนอแนะเชิงบวกนี้ช่วยในการปรับปรุงค่าประสิทธิภาพของความต้านทานพื้นฐาน การเพิ่มขึ้นของความต้านทานพื้นฐานนี้กำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของวงจรเครื่องขยายเสียง
ทำไมเราถึงต้องการ High Input Impedance สำหรับ Amplifier Transistor?
อิมพีแดนซ์อินพุตสูงช่วยเพิ่มการขยายสัญญาณอินพุตจึงจำเป็นในแอพพลิเคชั่นเครื่องขยายเสียงต่างๆ หากเรามีอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำเราจะได้แอมพลิฟายเออร์ต่ำ โดยทั่วไป BJT (Bipolar Junction Transistor) มีอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำ (โดยทั่วไปคือ 1 โอห์มถึง 50 กิโลโอห์ม) ดังนั้นจึงใช้เทคนิค bootstrapping เพื่อเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุต
แรงดันไฟฟ้าของอิมพีแดนซ์อินพุตคำนวณโดยใช้สูตรด้านล่าง:
V = {(V ใน. Z ใน) / (V ใน + ZV ใน)}
ดังนั้นตามสูตรความต้านทานอินพุตจึงเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ข้าม หากอิมพีแดนซ์อินพุตเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเช่นกันและในทางกลับกัน
ส่วนประกอบที่จำเป็น
- ทรานซิสเตอร์ NPN - BC547
- ตัวต้านทาน - 1k, 10k
- ตัวเก็บประจุ - 33pf
- สัญญาณอินพุต AC หรือพัลส์
- แหล่งจ่ายไฟ DC - 9V หรือ 12V
- เขียงหั่นขนม
- การเชื่อมต่อสายไฟ
แผนภูมิวงจรรวม
สำหรับสัญญาณพัลส์อินพุตเราใช้สัญญาณ AC (โดยใช้หม้อแปลง) คุณยังสามารถใช้อินพุต PWM และสำหรับอินพุต Vcc เรากำลังใช้ RPS (Regulated positive supply) ในวงจร รักษาระยะห่างระหว่างสายไฟ AC และ DC เพื่อความปลอดภัย
การทำงานของ Bootstrap Amplifier
หลังจากเชื่อมต่อวงจรตามแผนภาพวงจรแล้ววงจรจะมีลักษณะคล้ายกับคู่ดาร์ลิงตัน ที่นี่เราได้ใช้เทคนิค bootstrapping เพื่อเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรแอมพลิฟายเออร์นี้ เมื่อฐานของทรานซิสเตอร์ Q1 สูงและจุด B ต่ำ ดังนั้นตัวเก็บประจุจะชาร์จไม่เกินค่าของแรงดันไฟฟ้าข้าม R2 เมื่อ Q1 ลดลงและแรงดันไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้นที่ฐานของ Q2 ตัวเก็บประจุจะคายประจุอย่างช้าๆ และเพื่อรักษาประจุจุด A จะถูกดันขึ้นด้วย ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่จุด B จึงเพิ่มขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่จุด A จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าจะมากกว่า Vcc
ประจุเข้าไปในตัวเก็บประจุบูตสแตรป C1ถูกระบายออกโดยตัวต้านทาน R1 และ R2 เทคนิคนี้เรียกว่า bootstrapping เนื่องจากการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านหนึ่งของตัวเก็บประจุจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ปลายอีกด้านของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น
หมายเหตุ:สามารถใช้เทคนิค Bootstrapping ได้ก็ต่อเมื่อค่าคงที่ของเวลา RC มากกว่าเมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวของสัญญาณไดรฟ์
ด้านล่างนี้เป็นการจำลองโปรตีอุสของเครื่องขยายเสียงบูตสแตรปด้วยรูปคลื่นขยาย
นอกจากนี้เราได้ออกแบบวงจรขยายเสียง bootstrapบนเขียงหั่นขนม รูปคลื่นเอาต์พุตที่ได้รับโดยใช้ออสซิลโลสโคปแสดงไว้ด้านล่าง:
ตรวจสอบวงจรเครื่องขยายเสียงและการใช้งานเพิ่มเติม