Смещение - Biasing

Эта статья о смещении электроника. Для использования в других целях см. Смещение (значения).
"Точка смещения" перенаправляется сюда. Финансовое соглашение см. Базовая точка.
Графическое представление свойств тока и напряжения транзистора; смещение выбирается таким образом, чтобы рабочая точка допускала максимальную амплитуду сигнала без искажений.

В электроника, смещение - установка начальных рабочих условий (тока и напряжения) активного устройства в усилителе. Многие электронные устройства, такие как диоды, транзисторы и вакуумные трубки, функция которого обработка изменяющийся во времени (AC ) сигналы, также для правильной работы требуются постоянный ток или напряжение на их клеммах. Этот ток или напряжение - это предвзятость. На них подается сигнал переменного тока. наложенный на этом постоянном токе смещения или напряжении.

В рабочая точка устройства, также называемого точкой смещения, точка покоя, или же Q-точка, является постоянным напряжением или током на заданном выводе активного устройства (транзистора или вакуумной лампы) при отсутствии входного сигнала. А цепь смещения является частью схемы устройства, которая обеспечивает этот постоянный ток или напряжение.

Обзор

В электронике предвзятость обычно относится к фиксированному постоянному напряжению или току, приложенному к клемме электронный компонент например, диод, транзистор или электронная лампа в цепи, в которой также присутствуют сигналы переменного тока, для создания надлежащих условий работы для компонента. Например, на транзистор в цепи питания подается напряжение смещения. электронный усилитель чтобы транзистор мог работать в определенной области его крутизна изгиб. Для электронных ламп смещение сетки по той же причине часто подается напряжение на электроды сетки.

В запись на магнитную ленту, период, термин предвзятость также используется для высокочастотного сигнала, добавляемого к звуковой сигнал и применяется к записывающая головка, чтобы улучшить качество записи на ленту. Это называется смещение ленты.

Важность в линейных цепях

Линейные схемы с участием транзисторы Обычно для правильной работы требуются определенные напряжения и токи постоянного тока, чего можно добиться с помощью схемы смещения. В качестве примера необходимости осторожного смещения рассмотрим транзисторный усилитель. В линейном усилители, небольшой входной сигнал дает больший выходной сигнал без каких-либо изменений в форме (низкий уровень искажений): входной сигнал заставляет выходной сигнал изменяться вверх и вниз относительно точки Q строго пропорционально входному. Однако, поскольку соотношение между входом и выходом для транзистора не является линейным во всем его рабочем диапазоне, транзисторный усилитель работает только приблизительно в линейном режиме. Для низкого искажение, транзистор должен быть смещен, чтобы размах выходного сигнала не загонял транзистор в область чрезвычайно нелинейной работы. Для усилителя с биполярным переходом транзистора это требование означает, что транзистор должен оставаться в активный режим и избегайте обрезания или насыщения. То же требование применяется к МОП-транзистор усилитель, хотя терминология немного отличается: MOSFET должен оставаться в активный режим, и избегайте отключения или омической работы.

Биполярные переходные транзисторы

Основная статья: Смещение биполярного транзистора

За биполярные переходные транзисторы точка смещения выбрана так, чтобы транзистор работал в активный режим, используя различные схемы, устанавливая постоянное напряжение и ток точки Q. Затем поверх смещения подается слабый сигнал. Q-точка обычно находится около середины постоянного тока. линия нагрузки, чтобы получить максимально доступную размах сигнала без искажений из-за вырезка когда транзистор достигает насыщения или отсечки. Процесс получения соответствующего постоянного тока коллектора при определенном напряжении коллектора постоянного тока путем настройки рабочей точки называется смещением.

Вакуумные трубки (термоэмиссионные клапаны)

Смещение сетки - это постоянное напряжение, подаваемое на управляющую сетку вакуумной лампы относительно катода с целью установления нулевого входного сигнала или установившегося рабочего состояния лампы.[1][2]

  • В типичном Класс А усилитель напряжения, а класс A и AB1 силовые каскады усилители мощности звука, напряжение смещения постоянного тока отрицательно по отношению к потенциалу катода. Мгновенное напряжение сети (сумма смещения постоянного тока и входного сигнала переменного тока) не достигает точки, где начинается ток сети.
  • Усилители класса B с помощью трубок общего назначения смещены отрицательно к проекции точки отсечки тока пластины. Источник напряжения смещения должен иметь низкое сопротивление и обеспечивать сетевой ток.[3] Когда используются лампы, предназначенные для класса B, смещение может быть всего лишь нулем.
  • Усилители класса C имеют отрицательное смещение в точке, намного превышающей отсечку тока пластины. Сетевой ток возникает в течение значительно менее 180 градусов цикла входной частоты.

Есть много способов добиться смещения сетки. На одной и той же пробирке можно использовать комбинации методов смещения.

  • Фиксированный уклон: Потенциал сети постоянного тока определяется подключением сети к соответствующему сопротивлению, через которое будет проходить постоянный ток от соответствующего источника напряжения.[2][4]
  • Катодное смещение (предубеждение, автоматическая предвзятость) - Используется падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с катодом. Возврат постоянного тока схемы сетки соединен с другим концом резистора, в результате чего напряжение сети постоянного тока становится отрицательным по отношению к катоду.[4]
  • Смещение утечки в сети: Когда сеть приводится в движение положительной полярностью во время части цикла входной частоты, например, в режиме работы класса C, выпрямление в цепи сети в сочетании с емкостной связью входного сигнала с сетью создает отрицательное постоянное напряжение в сети. Резистор ( утечка в сети) позволяет разрядить конденсатор связи и пропускает постоянный ток сети. Результирующее напряжение смещения равно произведению постоянного тока сети и сопротивления утечки сети.[5][4][6]
  • Предубеждение Bleeder: Падение напряжения на части сопротивления на пластине источника напряжения определяет смещение сетки. Катод подключен к отводу на сопротивлении. Сеть подключена к соответствующему импедансу, который обеспечивает путь постоянного тока либо к отрицательной стороне источника напряжения пластины, либо к другому ответвлению на том же сопротивлении.[1][7][8]
  • Смещение начальной скорости (контактная предвзятость): Сеточный ток начальной скорости пропускается через резистор между сеткой и катодом, обычно в диапазоне от 1 до 10 МОм, что делает потенциал сетки около одного вольт отрицательным по отношению к катоду.[9][10][11] Смещение начальной скорости используется только для малых напряжений входного сигнала.[11]

Микрофоны

Электретный микрофон элементы обычно включают переходной полевой транзистор в качестве преобразователя импеданса для управления другой электроникой в ​​пределах нескольких метров от микрофона. Рабочий ток этого полевого транзистора обычно составляет от 0,1 до 0,5 мА и часто называется смещением, которое отличается от фантомное питание интерфейс, который подает 48 вольт для управления задней панелью традиционного конденсаторного микрофона.[12] Электретное микрофонное смещение иногда подводится по отдельному проводнику.[13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Велей, Виктор Ф. С. (1987). Справочное руководство по настольной электронике (1-е изд.). Нью-Йорк: Tab Books. С. 450–454.
  2. ^ а б Лэнди, Дэвис, Альбрехт, Справочник конструкторов электроники, Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1957, стр. 2-27.
  3. ^ Landee et al., 1957, п. 4-19.
  4. ^ а б c Орр, Уильям I., изд. (1962). Справочник по радио (16-е изд.). Нью-Огаста, Индиана: редакторы и инженеры, LTD. С. 266–267.
  5. ^ Штаб, Управление армии (1952). Радиопередатчики и приемники C-W и A-M. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство правительства США. п. 97. TM 11-665.
  6. ^ Эверит, Уильям Литтел (1937). Коммуникационная техника (2-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. стр.538-539.
  7. ^ RCA Manufacturing Co. (1940). Руководство по приемной трубке RC-14. Харрисон, штат Нью-Джерси: RCA. п. 38.
  8. ^ Гирарди, Альфред А. (1932). Курс радиофизики (2-е изд.). Нью-Йорк: Книги Райнхарта. С. 505, 770–771.
  9. ^ Джаколетто, Лоуренс Джозеф (1977). Справочник конструкторов электроники. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 9-27.
  10. ^ Томер, Роберт Б. (1960). Получение максимальной отдачи от вакуумных трубок. Индианаполис: Ховард В. Сэмс и Ко. / Компания Bobbs-Merrill. п. 28.
  11. ^ а б Landee et al., 1957, п. 2–28.
  12. ^ «Фантомное питание и напряжение смещения: есть ли разница?». 2007-02-05. Архивировано из оригинал на 2009-09-08.
  13. ^ IEC Стандарт 61938(требуется подписка)

дальнейшее чтение

  • Бойлестад, Роберт Л .; Нашельский, Луи (2005). Электронные устройства и теория схем. Карьера и технологии Prentice-Hall.
  • Патил, П. К .; Читнис, М. М. (2005). Основные электрические и полупроводниковые приборы. Phadke Prakashan.
  • Седра, Адель; Смит, Кеннет (2004). Микроэлектронные схемы. Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-514251-9.