Działanie jako zamknięty lub otwarty przełącznik jest tylko jego przedłużeniem, działającym jak wzmacniacz na swoich granicach. Wyobraź sobie, że używasz swoich słabych małych palców do naciskania przycisków, aby sterować ogromną bramą przeciwpowodziową. Wszystko pomiędzy pełnym zamknięciem a całkowitym otwarciem w jakiś sposób dławi przepływ wody, ale gdy jest całkowicie otwarty lub całkowicie zamknięty, działa po prostu jako przełącznik blokujący lub przepuszczający wodę.

Działając jako otwarty (nieprzewodzący) przełącznik działa jak wzmacniacz wzmacniający sygnał zerowy. Działając jako zamknięty przełącznik (przewodzący) działa jak wzmacniacz, próbując wzmocnić jak największy sygnał. Wzmacnia się tak mocno, że nie może już dalej wzmacniać. W ten sam sposób możesz otworzyć śluzy, ale to nie znaczy, że możesz przepuścić nieskończoną ilość wody przez śluzy. Natężenie przepływu jest ograniczone wielkością śluzy. Jeśli przez śluzę chce przepłynąć więcej wody niż w jednej chwili, niż pozwala na to wielkość śluzy, po prostu nie może (nie chcesz tego, bo to znaczy, że przełącznik jest wąskim gardłem, które powinien być dobry wyłącznik nie być). Jeśli natężenie przepływu jest mniejsze niż rozmiar wrót przeciwpowodziowych, wówczas przepływ jest nieograniczony przez śluzę przeciwpowodziową, a śluza jest niewidoczna dla przepływu (tego chcesz).

Gdzie jest część wzmacniająca? Nie zapominaj, że nie możesz bezpośrednio kontrolować całej tej wody za pomocą małego przycisku wciskającego palce.

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Wiemy, że w przypadku BJT prąd kolektora rośnie wraz ze wzrostem prądu podstawowego. Na przykład wzrost prądu bazowego o 0,01 mA spowodował wzrost prądu kolektora o 10 mA.

Teraz załóżmy, że podłączyłeś kolektor i emiter przewodem miedzianym (czyli zwartym). Wtedy prąd płynący przez „RL” będzie: \ begin {equation} i_L = \ frac {VCC} {R_L} \ end {equation}

Jest to maksymalna wartość prądu, który może przepłynąć przez rezystancję, jeśli emiter kolektora & działa jako zwarcie. A stan, w którym emiter kolektora & działa jak zwarcie, nazywany jest stanem nasycenia . A prąd w tym stanie nazywa się prądem nasycenia, który definiuje się jako: \ begin {equation} i_c (sat) = \ frac {VCC} {R_L}; kiedy V_ {CE} = 0 \ end {equation}

Ale w rzeczywistości napięcie kolektor-emiter nigdy nie będzie wynosić zero. Zatem równanie będzie wyglądać następująco: \ begin {equation} i_c (sat) = \ frac {VCC-V_ {CE}} {R_L} \ end {equation}

Zatem wraz ze wzrostem prądu bazowego prąd kolektora będzie wzrastał, aż osiągnie nasycenie. Gdy tylko tranzystor osiągnie nasycenie, jest w pełni włączony.

Podobnie, jeśli zmniejszysz prąd bazowy, prąd kolektora zmniejszy się. Dla pewnego prądu bazowego prąd kolektora będzie prawie równy zeru. Ten punkt nazywa się cutoff. W tym momencie twój tranzystor jest całkowicie wyłączony.

Zakres między odcięciem a nasyceniem może być użyty jako amplifier. Ponieważ w tym regionie prąd kolektora zmienia się wraz z prądem bazowym.

A stan odcięcia i nasycenia działają jako switch.

_{Źródło obrazu: Krzywe charakterystyki wyjściowej typowego tranzystora bipolarnego z samouczków dotyczących elektroniki}

Tranzystor można „włączyć” lub „wyłączyć”.Ale ma również nieskończoną liczbę pozycji pomiędzy „włączeniem” i „wyłączeniem”.To właśnie te pozycje pośrednie pozwalają mu działać jako wzmacniacz.

Jeśli masz zasilacz +15 V i zasilacz -15 V, możesz użyć dwóch tranzystorów, aby przyłożyć dowolne napięcie z zakresu od +15 do -15 do głośnika.Sygnał, który kontroluje to wszystko, to znacznie niższe napięcie (powiedzmy wejście liniowe).

Mamy nadzieję, że będzie to miało jakiś sens.

Jest to również koncepcyjny zarys działania wzmacniacza.Jest wiele, wiele szczegółów, które całkowicie przemilżyłem.Prawdziwe wzmacniacze wymagają znacznie więcej tranzystorów (lub układów scalonych, które zawierają tranzystory).

Tranzystor działa jako wzmacniacz w oparciu o jego charakterystykę polegającą na niewielkim wzroście prądu bazowego, co powoduje większy wzrost prądu kolektora.Stosunek prądu kolektora do prądu bazowego jest znany jako wzmocnienie prądowe tranzystora.

Przy zerowym prądzie bazowym, prąd kolektora byłby zerowy, a tranzystor byłby „odcięty”.Kiedy wraz ze wzrostem prądu bazowego tranzystor w pełni przewodzi i nie ma dalszego wzrostu prądu kolektora, mówi się, że tranzystor jest „nasycony”.

Tranzystor działa jako przełącznik, gdy jest przełączany z „odcięcia” na „nasycenie” i odwrotnie, z chwilową zmianą prądu bazowego.

Tranzystor działa jak przełącznik, jeśli upewnisz się, że wejścia są zawsze na tyle niskie, że na wyjściu zostanie odczytane jako zero, albo na tyle wysokie, że zostanie wykryte jako jedynka, ale zabrania wszelkich stanów „pośrednich” .

I odwrotnie, działa jak wzmacniacz, jeśli upewnisz się, że wejścia są zawsze w tym „pomiędzy zakresem”, gdzie wyjście normalnie nie znajduje się na (lub nawet bardzo blisko) jednej lub drugiej szyny.

Na przykład, jeśli spojrzymy na arkusz danych czcigodnego inwertera hex 7404, zobaczymy, że maksymalny poziom wejściowy dla logiki 0 wynosi 0,8 V, a minimalny poziom wejściowy dla logiki 1 wynosi 2,0 V.

Więc gdzieś w zakresie od 0,8 do 2,0 V falownik będzie działał jak wzmacniacz odwracający. Nie jest zaprojektowany pod kątem liniowości ani niskich zniekształceń, więc prawdopodobnie będzie to dość kiepski wzmacniacz, ale mimo to wzmacniacz. Aha, i 0,8 i 2,0 to znamionowe minimum / maksimum, które ma spełniać. Może działać jak wzmacniacz tylko w jeszcze mniejszym zakresie.

Oprócz tego, że jest kiepskim wzmacniaczem, typowy układ cyfrowy miałby dość poważny problem z ciepłem, gdybyś próbował go używać w zakresie liniowym. Kiedy są używane zgodnie z przeznaczeniem, tranzystory w bramkach rozpraszają stosunkowo mało mocy, ponieważ są prawie całkowicie włączone lub całkowicie wyłączone. Mają tylko znaleźć się w przedziale pośrednim (gdzie rozproszyłyby się znacznie bardziej) przez krótki czas, gdy wejście zmienia się z niskiego na wysoki lub odwrotnie. Przy wejściu „w środku” przez bardzo długi czas istnieje duża szansa na toast.

TL; DR

Inwerter jest tak naprawdę wzmacniaczem odwracającym, ale nie jest przeznaczony do użytku w zakresie, w którym byłby w ogóle liniowy. Ale gdybyś wystrzelił go w odpowiednim zakresie, byłby to (naprawdę kiepski) wzmacniacz.

Referencje

https://www.futurlec.com/74/IC7404.shtml

Zasadniczo ...

Jeśli sygnał wejściowy zmienia się od 0 do 1 V i skonfigurujesz wzmacniacz tranzystorowy tak, aby pomnożył go przez 5, otrzymasz wyjście, które zmienia się od 0 do 5 V.

Jeśli sygnał wejściowy waha się od 0 do 1 V i konfigurujesz wzmacniacz tranzystorowy tak, aby pomnożył go przez 1000 ... ale masz tylko 5-woltowe zasilanie, to otrzymujesz wyjście, które przełącza się między 0 a 5 woltów.

Nadal nie rozumiem how możesz użyć tego samego tranzystora do na przykład do wzmocnienia sygnału audio lub do działania jako przełącznik do obracania włączanie i wyłączanie prądu silnika

Bardzo prosta odpowiedź na twoje pytanie («jak») jest taka, że ​​physics tranzystora można zaprojektować w taki sposób, aby osiągnąć obie rzeczy, o których wspomniałeś - tranzystor nie musi się zmieniać, ponieważ krzywe IV (a mianowicie widok fizyki z wyższego poziomu) mają różne obszary działania, takie jak 3 lub 4 z nich. Następnie, zastanawiając się, co urządzenie może osiągnąć w takich regionach, ale zawsze biorąc pod uwagę fizykę pod nimi, można zasadniczo sprawić, by to samo urządzenie działało inaczej, a następnie zaprojektować najlepsze z nich. IOW fizyka tranzystora uosabia, jeśli chcesz, różne postacie tego samego urządzenia, pod warunkiem, że jesteś w stanie je ekstrapolować.

Proszę zauważyć, że nie jest to prosta rzecz: jeśli weźmiesz rezystor, może się to nie zdarzyć: bez względu na to, jak to rozumujesz, nigdy nie uzyskasz takiego zachowania, ponieważ charakterystyka rezystora zawsze będzie prostą linią - to nie pozwala jej na wzmocnienie lub przełączenie czegoś. To samo dotyczy nasadki lub diody.

Uważam, że z tych dwóch łatwiej jest postrzegać tranzystor jako przełącznik z jego charakterystyk - zasadniczo zależy to od tego, czy prąd zmienia się od 0 do wartości niezerowej, gdy zmienia się napięcie „wejściowe”.Działanie jako wzmacniacz jest jednak nieco trudniejsze: jak mówiłem powyżej, okazuje się, że region nadaje się do uzyskania urządzenia, które ma właściwości idealnego wzmacniacza (i zauważ: wzmacniacz jest nie określony na podstawie jego zysku) jest jeden.Nazywamy to „aktywnym regionem”.Więc w tym przypadku musisz również upewnić się, że tranzystor nie opuszcza obszaru aktywnego, gdzie znowu fizyka jest odpowiednia do uzyskania tych ładnych właściwości.

Tak, możesz użyć różnych typów tranzystorów do wzmocnienia sygnału analogowego i przełączania silnika.W przypadku sygnałów analogowych chciałbyś mieć duży współczynnik wzmocnienia, np.tranzystor bipolarny.Do przełączania silnika chciałbyś mieć niską rezystancję załączenia, np.moc fet.

ten obwód tranzystora 2N3604 podał, że może być używany jako wzmacniacz, ponieważ jego pojemność wynosi 200 mA, więc nie może być używany jako przełącznik. a także jego wartość wzmocnienia wynosi 300. więc może być używany jako wzmacniaczstosując sygnały do jego podstawy.

Moja odpowiedź jest w formie pytania:

Skrzynka z dwoma zaciskami jest zasilana przez rezystor ze źródła napięcia.Woltomierz, amperomierz i watomierz są podłączone (odpowiednio równolegle, szeregowo i oba) do zacisków skrzynkowych.

Woltomierz pokazuje pewne napięcie ... amperomierz pokazuje prąd ... ale watomierz pokazuje zerową moc.

Jak to możliwe?Co jest w pudełku?