ⓘ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की अभिनति. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर से बने प्रवर्धक को समुचित ढंग से अभिनत करना पड़ता है तभी यह अपेक्षित ढंग से कार्य कर सकता है अन्यथा विव ..

                                     

ⓘ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की अभिनति

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर से बने प्रवर्धक को समुचित ढंग से अभिनत करना पड़ता है तभी यह अपेक्षित ढंग से कार्य कर सकता है अन्यथा विविध प्रकार की समस्याएँ आ सकतीं हैं। बीजेटी को अभिनत करने के लिए कई तरह के नेटवर्क प्रयोग किए जाते हैं, जिनकी अपनी-अपने गुणदोष हैं। अलग-अलग बीजेटी से निर्मित प्रवर्धकों में प्रायः प्रतिरोधों के विभिन्न विन्यासों की सहायता से अभिनत किया जाता है जबकि एकीकृत परिपथों में इसकी अपेक्षा अधिक उन्नत अभिनति का उपयोग किया जाता है ।

अभिनति की डिजाइन में इस बात को सुनिश्चित किया जाता है कि ट्रांजिस्टर का ताप बदलने पर, ट्रांजिस्टर का β बदलने पर या थोड़ा अलग β वाला ट्रांजिस्टर लगाने पर, या डीसी सप्लाई के वोल्टेज में थोड़ा परिवर्तन होने पर भी ट्रांजिस्टर का संचालन बिन्दु उतना अधिक न बदले ताकि ट्रांजिस्टर अपने सक्रिय क्षेत्र में ही बना रहे और अपेक्षित ढंग से कार्य कर सके।

ट्रांजिस्टर के संचालन बिन्दु का अर्थ है- जब इन्पुट संकेत न लगा हो उस स्थिति में ट्रांजिस्टर का डीसी कलेक्टर-एमिटर वोल्टता V ce और कलेक्टर धारा I c। इसे बायस-बिन्दु, क्विसेन्ट बिन्दु या क्यू-बिन्दु भी कहते हैं।

                                     

1. अभिनति से सम्बन्धित कुछ ध्यातव्य बातें

  • १ क्लास-ए प्रवर्धक को इस प्रकार अभिनत किया जाता है कि ताप, बीटा, बायस सप्लाई आदि के एक सीमा में बदलने पर भी सक्रिय क्षेत्र में बना रहे।
  • २ बायस बिन्दु को स्थिर रखने में ऋणात्मक प्रतिपूर्ति निगेटिव फीडबैक बहुत उपयोगी सिद्ध होता है।
  • ३ ताप बदलने पर ट्रांजिस्टर की इनपुट अभिलाक्षणिक VBE के साथ IB का परिवर्तन बहुत अधिक बदल जाता है। इससे निपटने का समुचित प्रबन्ध करना चाहिए अन्यथा संचालन-बिन्दु बहुत अधिक बदल सकता है। निगेटिव फीडबैक का उपयोग तथा ट्रांजिस्टर को समुचित हीटसिंक पर लगाने से यह उद्देश्य पूरा किया जा सकता है।
                                     

2. श्रेणी-ए के प्रवर्धकों की अभिनति

ट्रांजिस्टर एम्प्लिफायरों को क्लास-ए में अभिनत करने के लिए मुख्यतः निम्नलिखित अभिनति परिपथों का उपयोग किया जाता है-

  • स्थिर अभिनति Fixed bias
  • वोल्टता-विभाजक अभिनति Voltage divider bias
  • स्थिर अभिनति के साथ एमिटर में प्रतिरोध Fixed bias with emitter resistor
  • कलेक्टर-से-बेस अभिनति Collector-to-base bias
  • एमिटर अभिनति Emitter bias
                                     

2.1. श्रेणी-ए के प्रवर्धकों की अभिनति स्थिर अभिनति या बेस बायस

इस अभिनति को बेस बायस अथवा फिक्स्ड रेजिस्टैन्स बायस भी कहते हैं। सामने के चित्र में कलेक्टर और बेस दोनों के लिए एक ही डीसी सप्लाई जैसे बैटरी का उपयोग किया गया है, किन्तु दो अलग-अलग सप्लाई भी प्रयोग किए जा सकते हैं।

इस चित्र के सन्दर्भ में-

V cc = I b R b + V be

अतः,

I b = V cc − V be/R b

For a given transistor, V be does not vary significantly during use. As V cc is of fixed value, on selection of R b, the base current I b is fixed. Therefore, this type is called fixed bias type of circuit.

Also for given circuit,

V cc = I c R c + V ce

Therefore,

V ce = V cc − I c R c

The common-emitter current gain of a transistor is an important parameter in circuit design, and is specified on the data sheet for a particular transistor. It is denoted as β on this page.

अतः

I c = βI b

we can obtain I c as well. In this manner, operating point given as V ce,I c can be set for given transistor.

लाभ:

  • It is simple to shift the operating point anywhere in the active region by merely changing the base resistor R b.
  • A very small number of components are required.

अलाभ:

  • The collector current does not remain constant with variation in temperature or power supply voltage. Therefore, the operating point is unstable.
  • Changes in V be will change I B and thus cause I E to change. This in turn will alter the gain of the stage.
  • When the transistor is replaced with another one, considerable change in the value of β can be expected. Due to this change the operating point will shift.
  • For small-signal transistors e.g., not power transistors with relatively high values of β i.e., between 100 and 200, this configuration will be prone to thermal runaway. In particular, the stability factor, which is a measure of the change in collector current with changes in reverse saturation current, is approximately β+1. To ensure absolute stability of the amplifier, a stability factor of less than 25 is preferred, and so small-signal transistors have large stability factors.

उपयोग:

Due to the above inherent drawbacks, fixed bias is rarely used in linear circuits i.e., those circuits which use the transistor as a current source. Instead, it is often used in circuits where transistor is used as a switch. However, one application of fixed bias is to achieve crude automatic gain control in the transistor by feeding the base resistor from a DC signal derived from the AC output of a later stage.

                                     

2.2. श्रेणी-ए के प्रवर्धकों की अभिनति कलेक्टर फीडबैक बायस

This configuration employs negative feedback to prevent thermal runaway and stabilize the operating point. In this form of biasing, the base resistor R b {\displaystyle R_{\text{b}}} is connected to the collector instead of connecting it to the DC source V cc {\displaystyle V_{\text{cc}}}. So any thermal runaway will induce a voltage drop across the R C {\displaystyle R_{\text{C}}} resistor that will throttle the transistors base current.

From Kirchhoffs voltage law, the voltage V R b {\displaystyle V_ without the capacitor.

                                     

2.3. श्रेणी-ए के प्रवर्धकों की अभिनति एमिटर बायस

When a split supply dual power supply is available, this biasing circuit is the most effective, and provides zero bias voltage at the emitter or collector for load. The negative supply V ee is used to forward-bias the emitter junction through R e. The positive supply V cc is used to reverse-bias the collector junction. Only two resistors are necessary for the common collector stage and four resistors for the common emitter or common base stage.

We know that,

V b − V e = V be

If R b is small enough, base voltage will be approximately zero. Therefore, emitter current is,

Ie = V ee − V be/R e

The operating point is independent of β if Re > > R b /β

Advantages:

Disadvantages:

This type can only be used when a split dual power supply is available.

                                     

3.1. क्लास-बी तथा एबी प्रवर्धकों की अभिनति Signal requirements

Class B and AB amplifiers employ 2 active devices to cover the complete 360 deg of input signal flow. Each transistor is therefore biased to perform over approximately 180 deg of the input signal. Class B bias is when the collector current I c with no signal is just conducting about 1% of maximum possible value. Class-AB bias is when the collector current I c is about 1/4 of maximum possible value. The class-AB push–pull output amplifier circuit below could be the basis for a moderate-power audio amplifier.

Q3 is a common emitter stage that provides amplification of the signal and the DC bias current through D1 and D2 to generate a bias voltage for the output devices. The output pair are arranged in class-AB push–pull, also called a complementary pair. The diodes D1 and D2 provide a small amount of constant voltage bias for the output pair, just biasing them into the conducting state so that crossover distortion is minimized. That is, the diodes push the output stage into class-AB mode assuming that the base-emitter drop of the output transistors is reduced by heat dissipation.

This design automatically stabilizes its operating point, since overall feedback internally operates from DC up through the audio range and beyond. The use of fixed diode bias requires the diodes to be both electrically and thermally matched to the output transistors. If the output transistors conduct too much, they can easily overheat and destroy themselves, as the full current from the power supply is not limited at this stage.

A common solution to help stabilize the output device operating point is to include some emitter resistors, typically an ohm or so. Calculating the values of the circuits resistors and capacitors is done based on the components employed and the intended use of the amplifier.

                                     
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