Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про предвзятость в электронике . Для использования в других целях, см смещение (значения) .
"Точка смещения" перенаправляется сюда. Информацию о финансовом соглашении см. В разделе Базовая точка .
Графическое представление токовых и вольт-амперных характеристик транзистора; смещение выбирается таким образом, чтобы рабочая точка допускала максимальную амплитуду сигнала без искажений.

В электронике , смещающий является установка начальных условий эксплуатации (тока и напряжения) активного устройства в усилителе. Многие электронные устройства, такие как диоды , транзисторы и электронные лампы , функция которых заключается в обработке изменяющихся во времени ( AC ) сигналов , также требуют постоянного (постоянного) тока или напряжения на их выводах для правильной работы. Этот ток или напряжение является смещением . Подаваемый на них сигнал переменного тока накладывается на этот постоянный ток или напряжение смещения.

Рабочая точка устройства, также известный как точка смещения, точки покоя , или Q-точка , это напряжение постоянного тока или тока на заданном терминале активного устройства (транзистор или вакуумная трубка) без входного сигнала , подаваемого. Цепь смещения представляет собой часть схемы устройства , который подает этот постоянный ток или напряжение.

Обзор [ править ]

В электронике смещение обычно относится к фиксированному постоянному напряжению или току, приложенному к выводу электронного компонента, такого как диод, транзистор или вакуумная лампа в цепи, в которой также присутствуют сигналы переменного тока, чтобы установить надлежащие условия работы для компонент. Например, напряжение смещения прикладывается к транзистору в электронном усилителе, чтобы позволить транзистору работать в определенной области его кривой крутизны . В вакуумных лампах напряжение смещения сетки часто прикладывается к электродам сетки по той же причине.

При записи на магнитную ленту термин смещение также используется для высокочастотного сигнала, добавляемого к звуковому сигналу и прикладываемого к записывающей головке , чтобы улучшить качество записи на ленту. Это называется смещением ленты .

Важность в линейных цепях [ править ]

Линейные схемы, включающие транзисторы, обычно требуют определенных напряжений и токов постоянного тока для правильной работы, что может быть достигнуто с помощью схемы смещения. В качестве примера необходимости осторожного смещения рассмотрим транзисторный усилитель . В линейных усилителях небольшой входной сигнал дает больший выходной сигнал без каких-либо изменений в форме (низкие искажения): 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 искажения, 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 активном режиме и избегать отключения или насыщения. То же требование применяется к усилителю MOSFET , хотя терминология немного отличается: MOSFET должен оставаться в активном режиме и избегать отсечки или омической работы.

Биполярные переходные транзисторы [ править ]

Основная статья: смещение биполярного транзистора

Для транзисторов с биполярным переходом точка смещения выбирается так, чтобы транзистор оставался работающим в активном режиме, с использованием различных схемотехнических схем, устанавливающих постоянное напряжение и ток точки Q. Затем поверх смещения подается слабый сигнал. Точка Q обычно находится около середины линии нагрузки постоянного тока , чтобы получить максимально доступную амплитуду размах сигнала без искажения из-за ограничения, 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 (термоэлектронные клапаны) [ править ]

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 класса A усилителя напряжения и класса А и АВ 1 силовых каскадов из звуковых усилителей мощности , напряжение смещения постоянного тока является отрицательным 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, в которых используются лампы общего назначения, имеют отрицательное смещение к предполагаемой точке отсечки тока пластины. Если требуется работа класса B2, источник напряжения смещения должен иметь низкое сопротивление и обеспечивать ток сети. [3] Когда используются лампы, предназначенные для класса B, смещение может быть всего лишь нулем, что приводит к работе класса B2.
  • 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.

  • Фиксированное смещение : потенциал сети постоянного тока определяется подключением сети к соответствующему сопротивлению, через которое будет проходить постоянный ток от соответствующего источника напряжения. [2] [4]
  • Катодное смещение ( самосмещение , автоматическое смещение ) - 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 сеть: когда сеть приводится в движение положительным напряжением в течение 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 через сеть ) позволяет разрядить конденсатор связи и пропускает постоянный ток сети. Результирующее напряжение смещения равно произведению постоянного тока сети и сопротивления утечки в сети. [5] [4] [6]
  • Bleeder bias : падение напряжения на части сопротивления на пластине источника напряжения определяет смещение сетки. Катод подключается к отводу на сопротивлении. Сеть подключена к соответствующему импедансу, который обеспечивает путь постоянного тока либо к отрицательной стороне источника напряжения пластины, либо к другому отводу на том же сопротивлении. [1] [7] [8]
  • Смещение начальной скорости ( контактное смещение ): 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 [ править ]

Элементы электретного микрофона обычно включают в себя 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, что отличается от интерфейса фантомного питания, который подает 48 вольт для управления задней панелью традиционного конденсаторного микрофона. [12] Электретный микрофон смещения иногда подается на отдельный провод. [13]

См. Также [ править ]

  • Ток холостого хода
  • Модель слабого сигнала

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Велей, Виктор ФК (1987). Справочное руководство по настольной электронике (1-е изд.). Нью-Йорк: Tab Books. С. 450–454.
  2. ^ a b Landee, Davis, Albrecht, Electronic Designers 'Handbook , New York: McGraw-Hill, 1957, p. 2-27.
  3. ^ Landeeдр., 1957, стр. 4-19 .
  4. ^ a b c Орр, Уильям I., изд. (1962). Справочник по радио (16-е изд.). Нью-Огаста, Индиана: редакторы и инженеры, LTD. С. 266–267.
  5. ^ Штаб, Департамент армии (1952). Радиопередатчики и приемники CW и AM . 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. С.  538-539 .
  7. ^ RCA Manufacturing Co. (1940). Руководство по приемной трубке RC-14 . Харрисон, Нью-Джерси: RCA . п. 38.
  8. ^ Ghirardi, Alfred A. (1932). Курс радиофизики (2-е изд.). Нью-Йорк: Книги Райнхарта. С. 505, 770–771.
  9. ^ Джиаколетто, 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 Боббс-Меррилл. п. 28.
  11. ^ a b Landee et al., 1957, стр. 2-28 .
  12. ^ "Фантомное питание и напряжение смещения: есть ли разница?" . 2007-02-05. Архивировано из оригинала на 2009-09-08.
  13. ^ Стандарт МЭК 61938 (требуется подписка)

Дальнейшее чтение [ править ]

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