Skjevhet - Biasing

Denne artikkelen handler om skjevhet i elektronikk . For annen bruk, se Biasing (disambiguation) .
"Bias point" omdirigerer her. For det økonomiske begrepet, se Grunnpunkt .
En grafisk fremstilling av strøm- og spenningsegenskapene til en transistor; skjevheten velges slik at driftspunktet tillater maksimal signalamplitude uten forvrengning.

I elektronikk er forspenning innstillingen av de første driftsbetingelsene (strøm og spenning) for en aktiv enhet i en forsterker. Mange elektroniske enheter, for eksempel dioder , transistorer og vakuumrør , hvis funksjon er å behandle tidsvarierende ( AC ) signaler , krever også en jevn (DC) strøm eller spenning på terminalene for å fungere korrekt. Denne strømmen eller spenningen er en skjevhet . AC -signalet som sendes til dem er superposisjonert på denne DC -forspenningsstrømmen eller spenningen.

Den arbeidspunktet til en enhet, også kjent som forspenningspunkt, stillestående punkt , eller Q-punkt , er den likespenning eller strøm ved en spesifisert terminal av en aktiv enhet (en transistor eller vakuumrør) med noe inngangssignal som tilføres. En forspenningskrets er en del av enhetens krets som leverer denne jevne strømmen eller spenningen.

Oversikt

I elektronikk refererer 'forspenning' vanligvis til en fast likspenning eller strøm som tilføres en terminal på en elektronisk komponent, for eksempel en diode, transistor eller vakuumrør i en krets der det også er vekselstrømssignaler for å etablere riktige driftsforhold for komponenten. For eksempel påføres en forspenning på en transistor i en elektronisk forsterker for å la transistoren operere i et bestemt område av dens transkonduktansekurve . For vakuumrør, et gitterforspenningen blir spenningen ofte påført på gitterelektrodene av samme grunn.

I magnetbåndopptak brukes begrepet bias også for et høyfrekvent signal som legges til lydsignalet og brukes på opptakshodet for å forbedre kvaliteten på opptaket på båndet. Dette kalles tape bias .

Viktigheten i lineære kretser

Lineære kretser som involverer transistorer krever vanligvis spesifikke DC -spenninger og strømmer for korrekt drift, noe som kan oppnås ved å bruke en forspenningskrets. Som et eksempel på behovet for nøye forspenning, bør du vurdere en transistorforsterker . I lineære forsterkere gir et lite inngangssignal større utgangssignal uten noen formendring (lav forvrengning): inngangssignalet får utgangssignalet til å variere opp og ned om Q-punktet på en måte som er strengt proporsjonal med inngangen. Fordi forholdet mellom inngang og utgang for en transistor ikke er lineært over hele driftsområdet, tilnærmer transistorforsterkeren imidlertid bare lineær drift. For lav forvrengning må transistoren være forspent, slik at utgangssignalsvingningen ikke driver transistoren inn i et område med ekstremt ikke -lineær drift. For en bipolar kryss transistorforsterker betyr dette kravet at transistoren må forbli i aktiv modus , og unngå avbrudd eller metning. Det samme kravet gjelder for en MOSFET -forsterker, selv om terminologien er litt forskjellig: MOSFET må forbli i aktiv modus og unngå avbrudd eller ohmisk drift.

Bipolare kryssstransistorer

Hovedartikkel: Bipolar transistor forspenning

For bipolare kryssstransistorer er forspenningspunktet valgt for å holde transistoren i aktiv modus, ved hjelp av en rekke kretsteknikker, for å etablere Q-punkts DC spenning og strøm. Et lite signal blir deretter påført på toppen av skjevheten. Q-punktet er vanligvis nær midten av DC- belastningslinjen , for å oppnå maksimal tilgjengelig topp-til-topp-signalamplitude uten forvrengning på grunn av klipping når transistoren når metning eller cut-off. Prosessen med å skaffe en passende DC -kollektorstrøm ved en viss DC -kollektorspenning ved å sette opp driftspunktet kalles forspenning.

Vakuumrør (termioniske ventiler)

Nettforspenning er likestrømsspenningen som tilveiebringes ved kontrollgitteret i et vakuumrør i forhold til katoden med det formål å etablere nullinngangssignalet eller steady state driftstilstand for røret.

  • I en typisk klasse A spenningsforsterker , og klasse A og AB 1 effekttrinn av lyd effektforsterkere , er DC forspenning negativ i forhold til katodepotensialet. Den øyeblikkelige nettspenningen (summen av DC -forspenning og AC -inngangssignal) når ikke punktet der nettstrømmen begynner.
  • Klasse B-forsterkere som bruker rør til generelle formål, er forspent negativt til det projiserte plate-strømavbruddspunktet. Vakuumrørforsterkere i klasse B drives vanligvis med nettstrøm (klasse B 2 ). Forspenningskilden må ha lav motstand og kunne levere nettstrømmen. Når rør designet for klasse B brukes, kan skjevheten være så lite som null.
  • Klasse C -forsterkere er forspent negativt på et punkt langt utenfor plate strømavbrudd. Nettstrøm oppstår under betydelig mindre enn 180 grader av inngangsfrekvenssyklusen.

Det er mange metoder for å oppnå nettskjevhet. Kombinasjoner av forspenningsmetoder kan brukes på samme rør.

  • Fast skjevhet : DC -nettpotensialet bestemmes ved tilkobling av nettet til en passende impedans som vil passere DC fra en passende spenningskilde.
  • Katodeforspenning ( selvforspenning , automatisk skjevhet ) - Spenningsfallet over en motstand i serie med katoden brukes. Nettkretsens DC -retur er koblet til den andre enden av motstanden, noe som får DC -nettspenningen til å være negativ i forhold til katoden.
  • Nettlekkasjeforskjell : Når nettet drives positivt under en del av inngangsfrekvenssyklusen, for eksempel i klasse C -drift, gir utbedring i nettkretsen i forbindelse med kapasitiv kobling av inngangssignalet til nettet negativ DC -spenning ved nettet. En motstand ( nettlekkasjen ) tillater utladning av koblingskondensatoren og passerer likestrømnettstrømmen. Den resulterende forspenningen er lik produktet av likestrømnettstrømmen og nettlekkasjemotstanden.
  • Bleeder -forspenning : Spenningsfallet over en del av en motstand over platespenningstilførselen bestemmer nettspenningen. Katoden er koblet til et trykk på motstanden. Rutenettet er koblet til en passende impedans som gir en likestrømningsbane enten til den negative siden av platespenningstilførselen eller til et annet trykk på den samme motstanden.
  • Starthastighetsspenning ( kontaktskjevhet ): Startstrømnettstrøm passeres gjennom en grid-til-katodemotstand, vanligvis i området 1 til 10 megohms, noe som gjør nettpotensialet rundt en volt negativt i forhold til katoden. Initial speed bias brukes bare for små inngangssignalspenninger.

Mikrofoner

Elektretmikrofonelementer inkluderer vanligvis en kryssfelt-effekt-transistor som en impedansomformer for å drive annen elektronikk innen få meter fra mikrofonen. Driftsstrømmen til denne JFET er vanligvis 0,1 til 0,5 mA og blir ofte referert til som forspenning, som er forskjellig fra fantomkraftgrensesnittet som leverer 48 volt for å betjene bakplaten til en tradisjonell kondensatormikrofon. Noen ganger leveres forspenning av elektretmikrofon på en separat leder.

Se også

Referanser

Videre lesning

  • Boylestad, Robert L .; Nashelsky, Louis (2005). Elektroniske enheter og kretsteori . Prentice-Hall Karriere og teknologi.
  • Patil, PK; Chitnis, MM (2005). Grunnleggende strøm- og halvlederutstyr . Phadke Prakashan.
  • Sedra, Adel; Smith, Kenneth (2004). Mikroelektroniske kretser . Oxford University Press. ISBN 0-19-514251-9.