Friday, May 25, 2018

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් IV (Electronics) - 19

එමිටර් බයස්

එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ ෆික්ස්ඩ් බයස් ක්‍රමය emitter bias හෝ emitter stabilized bias ලෙස වෙනම බයස් ක්‍රමයක් ලෙසත් සමහරුන් සලකනවා. එහෙත් ඇත්තෙන්ම එමිටර් බයස් යනු පහත රූපයේ ආකාරයේ බයස් ක්‍රමයයි.






මෙහි එමිටර් රෙසිස්ටරයක් සහිත ෆික්ස්ඩ් බයස් ක්‍රමයට වඩා වෙනස්කම් දෙකක් බැලූබැල්මට ඇත. එකක් නම්, කලෙක්ටරයට සුපුරුදු ලෙසම VCC ධන විදුලි සැපයුමක් ලබා දී තිබියදීම එමිටරයට VEE ඍන විදුලි සැපයුමක් ලබා දී ඇත (එන්පීඑන් ට්‍රාන්සිස්ටරයක එමිටරයට සපයන්නේ කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාවට සාපේක්ෂව හැමවිටම අඩු/ඍන වෝල්ටියතාවක්නෙ). ඒ කියන්නේ මෙහිදී ද්විත්ව විදුලි සැපයුමක් අවශ්‍ය වේ (පහත රූපයෙන් එය තවදුරටත් පැහැදිලි වේ). අනෙක් වෙනස්කම නම්, බේස් රෙසිස්ටරය දැන් බේසය හා භූගතය අතර සම්බන්දව පවතී.




දැන් ඉහත ට්‍රාන්සිස්ටරයේ අවුට්පුට් කොටසට KVL යොදමු. පහත සූත්‍රවලදී ඍන එමිටර් වෝල්ටියතාව දෙපස | | යොදා තිබෙන්නේ ධන ඍන භේදය නොසලකා විශාලත්වය/අගය භාවිතා කරන්න කියා හැඟවීමටයි.

VCC – ICRC – VCE – IERE – (-VEE) = 0
VCC + |VEE| = ICRC + VCE + ICRE (IC IE නිසා)
VCC + |VEE| = ICRC + ½(VCC + |VEE|) + ICRE (VCE සමස්ථ සැපයුම් විභවයෙන් ½ ක් ලෙස තැබීමෙන්)
½(VCC + |VEE|) = ICRC + ICRE
½(VCC + |VEE|) = VRC + VRE

ICRC = VRC හා ICRE = VRE නිසා, දැන් අපට සුපුරුදු ලෙස RC = VRC/IC හා RE = VRE/IC මඟින් කලෙක්ටර් හා එමිටර් රෙසිස්ටර් දෙක සෙවිය හැකිය (කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරය දෙපස හා එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප්වන වෝල්ටියතාවන් අපගේ අභිමතය මතනෙ වෙන වෙනම තීරණය වන්නේ).

දැන් මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ඉන්පුට් කොටසට KVL යොදමු. මෙහිදී GND යනු -VEE ට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක් බැවින් (ඕනෑම ඍන අගයකට වඩා 0 විශාලයිනෙ), GND සිට වෝල්ටියතාවන් ලියා දක්වමු (කෙටි ක්‍රමයෙන්). දක්ෂිණාවර්ත දිශාව සලකමු.

GND – IBRB – VBE - IERE - (-VEE) = 0
-IBRB – VBE - IERE + |VEE| = 0
-IBRB – VBE - IERE = - |VEE|
|VEE| = IBRB + VBE + IERE
|VEE| = (IC/β)RB + VBE + ICRE

ඉහත සූත්‍රය ඇසුරින් RB සොයමු. ඉන්පසුව, IE = (β + 1)IB යන සම්බන්දතාවත් යොදා ගෙන IB උක්ත කරමු (එනම් IB සොයමු).


සටහන
පහත වම් රූපය බැලූබැල්මටම ඉහත එමිටර් බයස් පරිපථයම වැනිය. එහෙත් එහි ධන VCC නැත. එහි ක්‍රියාකාරිත්වය සම්පූර්ණයෙන්ම VCC සහිත (VEE නැති) එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ බයස් ක්‍රමයට සමානය. ඒ ගැන මෙසේ තර්ක කර බලන්න. විදුලිය දෛශික ස්වභාවයක් ගන්නා නිසා, ධන හා ඍන යනු සාපේක්ෂ සංකල්ප වේ. සාපෙක්ෂව වඩා වැඩි වෝල්ටියතාව සහිත අග්‍රය/පැත්ත ධන ලෙසත් අනෙක ඉබේම ඍන/භූගතය ලෙසත් සැලකිය හැකිය. මෙම වැදගත් කාරණය අවස්ථා ගණනාවකදීම මා කියා ඇත. විශ්ලේෂනය සඳහා ඉදිරිපත් කළත් පහත වම් රූපයේ ආකාරයේ පරිපථයක් ප්‍රායෝගිකව සෑදීමට කිසිදු අවශ්‍යතාවක් නැත.



ඒ අනුව, යම් ඍන වෝල්ටියතාවකට සාපේක්ෂව 0 V හෙවත් භූගතය යනු වැඩි අගයක් නිසා (උදාහරණයක් ලෙස, -5 ට වඩා 0 විශාල වේ), 0 V යනු ධන අග්‍රය ලෙස සැලකිය හැකිය. එවිට -12 V (එමිටර්) සිට 0 V (කලෙක්ටර්) දක්වා පරාසයම 0 V (එමිටර්) සිට +12 V (කලෙක්ටර්) දක්වා පරාසයක් ලෙස සැලකිය හැකිය (ඉහත දකුණු පස රූපය).

ඉහත පරිපථයේ රෙසිස්ටර් අගයන් RC = 500R, RE = 100R, RB = 102k නම් හා VEE = -12V නම්, වෝල්ටියතාවන් පිහිටන ආකාරය ඉහත වම් රූපයේ දක්වා ඇත. එයම දකුණු රූපයේ ආකාරයටත් විශ්ලේෂනය කළ හැකි අතර, වම් හා දකුනු රූප දෙකෙහි දක්වා ඇති මූලික අගයන් සියල්ල (එනම්, එක් එක් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන විභවයන්, ගලා යන ධාරාවන්, රෙසිස්ටර් අගයන්) සමානය.

VCC හා VEE දෙකම සහිත පරිපථයක් වුවද එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ VCC පමණක් තිබෙන පරිපථයක් ලෙස සැලකීමටද හැකියි. එහිදී VEE අගය (එනම් |VEE| ) ගෙන VCC අගයට එකතු කර ලැබෙන අගය අලුත් VCC අගය ලෙස ගනී; VEE අගය 0 V (GND) මඟින් අදේශ කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, VCC = 5 V හා VEE = -5 V ලෙස ඇති විට, එම පරිපථයම VCC = 10 V හා VEE = 0 V ලෙස සලකා පරිපථ විශ්ලේෂනය සිදු කළ හැකියි.


මේ කරුණුවලින් පෙනෙන්නේ වක්‍රාකාරයෙන් එමිටර් බයස් යන්න එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ ඕනෑම බයස් ක්‍රමයක් ආවරණය කරන බවයි.

ඉහත පරිපථයේ VCC පමණක් තිබුණත් (VEE නැතිව) එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස වෝල්ටියතාවක් පාතනය වන බව අප ඉගෙන ගත්තා. VEE පමණක් තිබුණත් (VCC නැතිව) එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස වෝල්ටියතාවක් පාතනය වන බවත් ඉගෙන ගත්තා. එනිසා VCC හා VEE යන දෙකම එකවර තිබෙන විටත් එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස වෝල්ටියතාවක් පාතනය වේ. ඒ කුමන අයුරකින් වුවද එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන එම වෝල්ටියතාව (VRE) හැමවිටම වැඩි වෝල්ටියතාව රෙසිස්ටරයේ ඉහල අග්‍රයේ පිහිටන ලෙස පවතී.

ඉහත සටහනින්ද විස්තර කළ පරිදි මෙම පරිපථය අප මින් පෙර උගත් එමිටර් රෙසිස්ටරයක් යෙදූ ෆික්ස්ඩ් බයස් ක්‍රමයට ඌණනය කළ හැකි නිසා, වැඩිදුර විස්තර කිරීමට දෙයක් නැත. එමිටර් ඩිජෙනරේෂන් සහිත ෆික්ස්ඩ් බයස් ක්‍රමයේ විස්තර මෙතැනටත් අදාල වේ. එහෙත් ඉතා කෙටියෙන් නැවත එම කරුණු මෙතැනදීත් සොයා බලමු.

පලමුවෙන්ම එමිටර්/කලෙක්ටර් ධාරාව කොපමණදැයි අප තීරණය කරනවා සුපුරුදු ලෙසම. එලෙසම VCC හා VEE අගයන්ද තීරණය කරනවා. VCC ධනද VEE ඍනද වුවත්, විශාලත්වයෙන් මෙම සැපයුම් දෙකම සමාන වන පරිදි ගනී (උදාහරණයක් ලෙස, VCC = +10 V විට VEE = -10 V වේවි; මෙවිට 10-0-10 වෝල්ටියතාවක් සහිත ද්විත්ව සැපයුමක් යැයි ඊට කියයි).

අපට අවශ්‍ය පරිදි කලෙක්ටර් අග්‍රය මත එමිටර් අග්‍රයට සාපේක්ෂව තිබිය යුතු වෝල්ටියතාවත් තීරණය කරනවා ඉන්පසුව. එය සැපයුම් වෝල්ටියතාවෙන් අඩක් ලෙසනෙ මෙතෙක් කල් අප තැබුවේ. තවත් විදියකින් කියතොත් දළ වශයෙන් VCE = VRc වන පරිදි පවත්වා ගනී; මෙමඟින් අවුට්පුට් සංඥාව ක්ලිප් නොවී උපරිම විස්තාර විචලනයට ඉඩ සැලසෙන බව අප ඉගෙන ගත්තා. මෙහිදීත් එසේම කරමු (නැවත මතක් කර ගන්න මෙසේම කළ යුතු යැයි නියමයක් නැති බව).

එහෙත් මෙහිදී සැපයුම් වෝල්ටියතා දෙකක්ම තිබේ. එනිසා, එම දෙකම එකතු කර (වෝල්ටියතාවල ධන ඍන භේදය නොසලකා), එම අගයෙන් අඩක් ගත හැකිය VCE සඳහා (එනම්, VCE = (VCC + |VEE|)/2 ). යම් අගයක් දෙපසින් | | ලෙස බාර් දෙකක් ඇන්ද විට එහි තේරුම වනුයේ එම අගයේ විශාලත්වය පමනක් ගන්නා ලෙසයි.

දැන් එම (VCC + |VEE|) අගයෙන් 1/8 ක් පමන සුපුරුදු ලෙසම එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, VCC = 12 V හා VEE = -12 V නම්, එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් කිරීමට සලස්වන වෝල්ටියතා ප්‍රමාණය වන්නේ (12+12) x 1/8 = 3 V වේ. කලෙක්ටර්/එමිටර් ධාරාවද 10 mA ලෙස ගත් විට, ඒ අනුව එමිටර් රෙසිස්ටර් අගය වනුයේ RE = VRE/IE = 3V/0.01mA = 300R වේ.

තවද, එමිටරය මත තිබෙන වෝල්ටියතාවට වඩා 0.7 V ප්‍රමාණයක් බේසය මත තිබිය යුතුය. ඒ කියන්නේ මෙම උදාහරණයේදී, එමිටර් රෙසිස්ටරයේ යට අග්‍රය කෙලින්ම -12 V ට සම්බන්ද නිසා, රෙසිස්ටරයේ යට අග්‍රයේ වෝල්ටියතාවද -12 V වේ. එවිට, රෙසිස්ටරය දෙපස 3 V ඩ්‍රොප් විය යුතු නිසා, එහි ඉහල අග්‍රය මත වෝල්ටියතාව -9 V විය යුතුය. ඉහත විස්තර කළ පරිදි බේසය මත පවතින වෝල්ටියතාව -9 + 0.7 = -8.3 V වේවි. දැන් බේසය මත භූගතයට සාපේක්ෂව -8.3 V වෝල්ටියතාවක් ඇත. එනිසා, බේස් රෙසිස්ටරයේ එක් අග්‍රයක් බේසය මතට කනෙක්ට් වෙද්දී අනෙක් අග්‍රය කනෙක්ට් විය යුත්තේ භූගතයට නේද? ට්‍රාන්සිස්ටරයේ β අගය 100 නම්, බේස් ධාරාව වන්නේ IC/β = 10mA/100 = 100μA වේ. එවිට බේස් රෙසිස්ටර් අගය වන්නේ RB = VB/IB = 8.3V/100μA = 83k වේ.

එලෙසම එමිටරයට සාපේක්ෂව දැන් වෝල්ට් 12ක් (මුලු සැපයුම් වෝල්ටියතාවෙන් අඩක්) කලෙක්ටරය මත තිබිය යුතුය. ඒ කියන්නේ VC = VE + VCE = -9 + 12 = 3 V පමණ වෝල්ටියතාවක් කලෙක්ටරය මත පවතීවි භූගතයට සාපේක්ෂව. එවිට, කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටියතාව වන්නේ VRC = VCC – VC = 12 – 3 = 9 V වේ. ඒ අනුව, කලෙක්ටර් රෙසිස්ටර් අගය වන්නේ RC = VRC/IC = 9V/0.01A = 900R වේ.

මෙවිට, අවුට්පුට් වෝල්ටියතා සංඥාවට කලෙක්ටරය මත දළ වශයෙන් ඉහල පැත්තට 9 V කුත්, යට පැත්තට 12 V කුත් දක්වා විස්තාරය විහිදිය හැකිය. උඩ විස්තාරය යට විස්තාරයට සමාන වන පරිදි සමමිතික වන අයුරින් ගන්නා විට ඒ දෙක අතරින් අවම විස්තාරය සමස්ථ සංඥාවේම විස්තාරය ලෙස ගත යුතු බැවින්, උඩට හා යටට 9 V දක්වා බැඟින් සංඥා විචලනයක් ක්ලිප් නොවී (හා ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාවට බාධාවක් සිදු නොවී) සිදු විය හැකිය. පහත වම් පැත්තේ රූපය බලන්න.


අප උත්සහ කරන්නේ VCE = VRc වන පරිදි නිවාත අගයන් සකස් කිරීමටනෙ (එවිටනෙ සමමිතිකව සංඥා විස්තාරයට උපරිමව විචලනය විය හැක්කේ ඉහත විස්තර කළ පරිදි). එහෙත් මෙම උදාහරණයේදී VCE = 12 V වුවද, VRC = 9 V විය. එනිසා VCE අගයෙන් 1 V ක් හෝ 1.5 V ක් පමන අඩු කර එය VRC වෙතට ලබා දිය හැකිය. දැන් VCE = 11V (හෝ 10.5V) වන අතර, VRC = 10V (හෝ 10.5V) වනු අැත. එවිට දළ වශයෙන් VCE හා VRC සමාන වේවි (ඉහත දකුනු රූපය). මෙමඟින් අවුට්පුට් වෝල්ටියතා සංඥාවට කලෙක්ටරය මත දළ වශයෙන් 10.5 Vක උපරිම සංඥා විචලනයක් ක්ලිප් නොවී (හා ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාවට බාධාවක් සිදු නොවී) සිදු විය හැකිය.

ඉහත උදාහරණයට ගත් අගයන් හා ඉන් ගණනය කර ලබා ගත් අගයන් සැලකීමේදී, කලෙක්ටරය මත අවුට්පුට් සංඥාවේ විස්තාරයට විචලනය විය හැකි පරාසය තවත් පොඩ්ඩක් විශාල කර ගත හැකියි එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටියතාව තවත් ටිකක් අඩු කිරීමෙන් (කෙසේ වෙතත් එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස පාතනය වන වෝල්ටියතා අගය 1 V ට වඩා අඩු නොකරන්න). උදාහරණයක් ලෙස, 3 V සිට 1 V දක්වා එය අඩු කළොත් ඉන් ඉතිරි වන වෝල්ට් 2ක ප්‍රමාණය VCE හා VRC අතරේ 1 V බැඟින් බෙදා දිය හැකිය. VRE අගය 3 V සිට 1 V දක්වා අඩු කෙරේ නම්, එවිට ඊට අනුගාමීව බේස් වෝල්ටියතාවත් වෝල්ට් 2කින් අඩු වේ (එනම් භූගතයට සාපෙක්ෂව බේසයේ වෝල්ටියතාව -8.3 සිට -10.3V දක්වා වෙනස් වේ).

ඉහත ඡේද තුනෙන් විස්තර කළ පරිදි උපරිම අවුට්පුට් සංඥා විස්තාර විචලනයක් ලබා ගැනීමට සීරුමාරු කිරීම් (adjustment) කිරීමට වූයේ එමිටර් රෙසිස්ටරයක් නැති අවස්ථාවේදී අනුගමනය කළ ක්‍රමය එලෙසම යොදා ගෙන, ඉන්පසු එමිටර් රෙසිස්ටරය සහිත අවස්ථාවට ගැලපෙන ලෙස සකසන්නට යෑම නිසාය. එහෙත් එලෙස නිකරුණේ සීරුමාරු කිරීම් කර කර ඉන්නෙ නැතිව කෙලින්ම කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාව එකපාරින් තීරණය කළ හැකිය. සිතන්නේ හෝ තර්ක කරන්නේ නැතිව, එකපාරට රොබෝවරු වගේ සූත්‍ර අනුගමනය කරමින් පරිපථ සැලසුම් කරන්නේ නැතිව, තර්ක බුද්ධියෙන් එය කිරීමට පෙළඹවීමටයි මා නිරන්තරයෙන්ම මෙලෙස විස්තර කරන්නේ. එමිටර් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන වෝල්ටියතාව තීරණය කර, එය VCC + |VEE| වලින් අඩු කර, ඉතිරි වන අගයෙන් හරි අඩක් VCE ලෙස ගත හැකිය.

ස්මෝල් සිග්නල් වර්ධකයක ඇත්තෙන්ම කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාව එහා මෙහා ගියාට ගැටලුවක් නැති බව දැන් ඔබ දන්නවා. සියලු රෙසිස්ටර් අගයන් හා නිවාත අගයන් සොයන අයුරු මොහොතකට පෙර ඔබ දුටුවා. එහිදී RB සොයා ගැනීමට RE අගය මුලින් සොයා ගෙන තිබිය යුතු වූවා. එහෙත් එහි විලෝමයද අපට කළ හැකියි. එනම්, පලමුව RB දන්නේ නම්, ඒ ඇසුරින් RE සොයා ගත හැකියි. ඒ සඳහා මින් පෙර ඔබ දුටු RB සොයන සූත්‍රයම ගෙන එහි RE උක්ත කර ගන්න.


එමිටර් බයස් ක්‍රමයේ ඇති අවාසිය වන්නේ ද්විත්ව ජව සැපයුමක් අවශ්‍ය වීමයි. VEE සැපයුමක් (එනම්, ද්විත්ව ජව සැපයුමක්) සහිත එමිටර් බයස් ක්‍රමය කොමන් එමිටර් වින්‍යාසය තුල එතරම් භාවිතා නොවේ. එමිටර් ඩිජෙනරේෂන් (එනම්, නෙගටිව් ෆීඩ්බැක්) තිබෙන නිසා මෙම බයස් කිරීම ස්ථායි විය යුතු බව අපට සිතේ. එලෙස ස්ථායි විය හැක්කේ β අගය මත නිවාත අගයන් යැපෙන්නේ නැතිනම් පමණි. එහෙත් ඉහත තද අකුරින් දක්වා ඇති සූත්‍රයේ β සාධකයක් ලෙස තවමත් පවතී. එනිසා මෙම කොන්දේසිය සැපිරීමට නම්, එම β වල බලපෑම අවම විය යුතුය. එය විය හැක්කේ RBඅගය (VEE – VBE)/IC ට වඩා ඉතා කුඩා වීමෙනි. එයම තවත් විදියකින් කියන්නේ නම්, RBඅගය RE අගයෙන් 1/10 ක් හෝ ඊටත් අඩු විය යුතුය (මෙම අනුපාතය පවතින පරිදි RB හා RE අගයන් තීරණය කළ යුතුය).

උදාහරණයක් ආශ්‍රයෙන් මෙම ස්ථායි බව කෙටියෙන් සොයා බලමු. ඉහත RB සොයන සූත්‍රයම ගෙන, එහි IE (හෙවත් IC) උක්ත කළ විට, IE = (VEE – VBE)/(RE + RB/β) ලැබේ. තවද, VCE = VC – VE වන බවද ඔබ දන්නවා. ඒ අනුව පහත පරිපථය සැලකිල්ලට ගෙන, β 100 හා 200 වන විට IC හා VCE වෙන වෙනම සොයමු.


මුලින්ම β = 100 අවස්ථාව ගමු. එවිට, IE = (12 – 0.7)/(300+83000/100) = 10mA වේ. මෙවිට, VE = VEE + (RE x IE) = (-12V) + 300 x 10mA = -12 + 3 = -9V වේ. එසේම, VC = VCC – ICRC = 12 – (10mA x 900 Ω) = 3V වේ. එවිට, VCE = VC – VE = 3V - (-9V) = 3 +9 = 12V වේ. මෙලෙසම β = 200 වන විට, IE = 15.8mA , VCE = 5V ද ලැබේ. මේ අනුව β 100 සිට 200 දක්වා වෙනස් වන විට, එමිටර් ධාරාවේ වෙනස්වීම හා VCE වෝල්ටියතාවන් වෙනස්වීම ප්‍රතිශත වශයෙන් පහත ආකාරයට වේ.


ඉහත ගණනය කර ලබා ගත් ප්‍රතිශතයන් ඉතා ඉහල වේ. ඒ කියන්නේ β වල බලපෑම උපරිමයෙන් එහි තිබේ. ඊට හේතුව RBකුඩා නොවීමයි. එම අගය 83000 Ω / 100 = 830 Ω වන අතර, එම අගය RE ට වඩා විශාල වේ. ඉහත පෙන්වා දුන් කොන්දේසිය සපුරන විට මෙම ප්‍රතිශත අගයන් 1%ටත් අඩුවෙන් තැබිය හැකියි. අභ්‍යාසයක් ලෙස RE = 12k, RC = 5.1k, RB = 36k, VCC = 15V, VEE = -15V යන අගයන්ගෙන් ඉහත රූපයේ අගයන් ආදේශ වන විට ස්ථායිතාව (එනම්, ප්‍රතිශතයන්) මා දැන් පෙන්වා දුන් ආකාරයට සොයා බලන්න (ස්ථායි බව පෙනේවි).

IE අගය කුඩා වන විට හෝ RE අගය කුඩා වන විට, ඉහත ගණනය කිරීම්වලදී අප නොසලකා හැර තිබූ re ප්‍රතිරෝධය සැලකිල්ලට ගැනීමට සිදු වේ (re = 25/IE (mA) ) . මෙම ප්‍රතිරෝධය RE සමඟ ශ්‍රේණිගතව පවතී. ඉහත RE පදය ඇති හැම තැනම (RE + re) ලෙස ආදේශ කරගනිමින් ගණනය කිරීම් සිදු කරන්න.


මෙහි වෝල්ටියතා වර්ධනය පෙර සේම AV = -RC/(re + RE) -RC/RE වේ. එනිසා, කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරයේ අගය සොයා ගත් පසු, අපට අවශ්‍ය කරන වෝල්ටියතා වර්ධන ප්‍රමාණය අනුව එමිටර් රෙසිස්ටර් අගය තීරණය කළ හැකියි (මීට පෙර අප සලකා බලපු ක්‍රමය වූයේ එම රෙසිස්ටර් අගයන් එකිනෙකට ස්වාධීනව සූත්‍ර ඔස්සේ සෙවීමයි; එවිට ලැබෙන වෝල්ටියතා වර්ධනය සමහරවිට අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට නොතිබේවි). උදාහරණයක් ලෙස, කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරය ඔම් 2000ක් වූයේ නම් හා වෝල්ටියතා වර්ධනය 10ක් අවශ්‍ය නම්, එමිටර් රෙසිස්ටර් අගය වනු ඇත්තේ 2000/10 = ඕම් 200 වේ.

ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය හා අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් අගයත් එමිටර් ඩිජෙනරේෂන් යෙදූ ෆික්ස්ඩ් බයස් ක්‍රමයේදී ලැබුණු අගයන්ම වේ. එනම්, ඉන්පුට් ඉම්පිඩන්ස් අගය (1 + β)RE වන අතර, අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් අගය RC වේ.

  

ඩීසී විදුලියට මෙන්ම ඒසී/සංඥා විදුලියටද ඍන ප්‍රතිපෝෂණය සිදු වේ සුපුරුදු ලෙසම. එහෙත් සංඥා ප්‍රතිපෝෂණය වැලැක්විය හැකියි ඩිකප්ලිං කැපෑසිටරයක් මීට පෙර උගත් ක්‍රමයට යෙදීමෙන්. මීට පෙර එමිටර් රෙසිසටරයක් ඩිකප්ල් කරන එක් ක්‍රමයක් අප ඉගෙන ගත්තා. එවිට වෝල්ටියතා වර්ධනය තවත් ඉහල යන අතර, එම අගය AV = - RC/re මඟින් සෙවිය හැකිය. මෙම වෝල්ටියතා වර්ධනය තමයි ලබා ගත හැකි උපරිම අගය වන්නේ. එහෙත්, තවත් ක්‍රමයක්ද තිබෙනවා ඩිකප්ලිං කැපෑසිටරයක් යොදන, පහත ආකාරයට. මෙහි කැපෑසිටරය RE2 ට උඩින් සවි කළත් කමක් නැත.
 


මෙම නව ක්‍රමයේ පදනම වන්නේ ඒසී සංඥාවටද යම් කිසි ප්‍රමාණයක නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එකක් සිදු වීමට සැලැස්වීමයි. ඩිකප්ලිං කිරීමේ පලමු ක්‍රමයේදී කිසිදු ප්‍රතිපෝෂණයක් සංඥා සඳහා සිදු නොවුණි. එහෙත් ඉදිරි පාඩමකදී වඩාත් හොඳින් අප ඉගෙන ගන්නවා සංඥාවට නෙගටිව් ෆීඩ්බැක් එකෙන් ඇති වන වාසිය (සංඥා වර්ධනය රේඛීය වීම). එම වාසිය අත්කර ගැනීමට අපට අවශ්‍ය නම්, කිසිදු ඩිකප්ලිං කැපෑසිටරයක් නොයොදා සිටිය හැකි වුවත්, එවිට අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයටත් වඩා ෆීඩ්බැක් වීමක් (විශාල ලෙස) සිදු වේවි. එවිට වෝල්ටියතා වර්ධන ප්‍රමාණය ඉහත පෙන්වා දුන් පරිදි RC/RE අනුපාතයෙන් ලැබේ.

ඩිකප්ලිං කිරීමේ දෙවැනි ක්‍රමය ගැන මෙසේ පැහැදිලි කළ හැකිය. ඩිසී විදුලියට කැපෑසිටර් හරහා ගමන් කළ නොහැකි නිසා, ඉහත රතුපාට වලල්ල තුල ඇති ඩිකප්ලිං කොටස ට්‍රාන්සිස්ටරයේ නිවාත/ඩීසී අගයන්ට කිසිදු බලපෑමක් ඇති නොකරයි; එනම්, නිවාත අගයන්ට එම කොටස දැනෙන්නේ නැත. එමඟින් බයස් එක අවුල් නොවේ. එහෙත් ඒසී විදුලියට සාමාන්‍ය RE කොටසත් ඩිකප්ලිං කොටසත් යන දෙකම දැනේ. ඒ කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයේ එමිටරයේ සිට එන සංඥාවට RE, RE2 යන රෙසිස්ටර් දෙක සමාන්තරගතව තිබෙන සේ දැනේ. එවිට ඒ දෙකේ සමක ප්‍රතිරෝධය (RE, RE2 හි සමක ප්‍රතිරෝධය RE´ ලෙස සංඛේතවත් කරමු) සැලකීමට සිදු වේ. සමක ප්‍රතිරෝධය හැමවිටම RE හා RE2 යන අගයන්ට වඩා කුඩා වේ. සුදුසු අගයකින් RE2 තැබීමෙන් අපට අවශ්‍ය ඕම් ගණනක් සමක ප්‍රතිරෝධය සේ ලැබෙන සේ සකස් කළ හැකිය. මෙම සමක ප්‍රතිරෝධය re සමඟ ශ්‍රේණිගත වේ.


උදාහරණයක් ගෙන බලමු. RC = 800 Ω නම්, හා RE = 400 Ω හා RE2 = 400 Ω නම්, හා re = 10 Ω නම් පරිපථය විශ්ලේෂනය කරමු.

කප්ලිං කොටස තිබුණත් නැතත්, නිවාත/ඩීසී පරිපථයට දැනෙන්නේ ඕම් 400 ක එමිටර් රෙසිස්ටරයක් පමනි. ඩිකප්ලිං කොටස නැතිනම්, සංඥා වර්ධනය වනු ඇත්තේ RC/RE = 800/400 = 2 කි (re අගය 400ට සාපෙක්ෂව කුඩා නිසා එම අගය නොසලකා හරිමු; re අගය නොසලකා හැරීමට අකැමැති නම්, වර්ධනය පෙර දැක් වූ ලෙසම RC/(RE + re) මඟින් සොයන්න).

දැන් ඩිකප්ලිං කොටස සවි කළේ නම්, සංඥාවට එමිටර් රෙසිස්ටරය සේ දැනෙන්නේ RE´ = 400 // 400 = 200 Ω යන සමක අගයයි (re අගය 200ට සාපෙක්ෂව කුඩා නිසා එම අගය නැවතත් නොසලකා හරිමු; re අගය නොසලකා හැරීමට කැමැති නැතිනම්, වර්ධනය RC/(RE´ + re) මඟින් සොයන්න). ඒ අනුව, නව සංඥා වර්ධනය වනු ඇත්තේ 800/200 = 4 වේ. ඒ කියන්නේ ඩිකප්ලිං කොටස නිසා වර්ධනය වැඩි වී ඇත.

ඉතිං, දැනටමත් RE අගය නිශ්චිත වී ඇති නම්, ඔබට අවශ්‍ය වර්ධන ප්‍රමාණය ලැබෙන ලෙස RE2 ට සුදුසු අගයක් සොයා ගත හැකිය. වර්ධනය = RC/(RE´ + re) නිසාත්, අප පිටින් යොදන RE හා RE2 ඉවත් කළද re අගය කිසිදා ශූන්‍ය නොවන නිසාත් උපරිම වර්ධනය වනු ඇත්තේ අප මීට පෙර දුටු RC/re වේ. එනිසා ඔබට පුලුවන් වන්නේ මෙම උපරිම වර්ධන අගයට වඩා අඩු අගයක් සඳහා RE2 අගය සොයන්නයි (එනිසා අපට දැන් සිදු වෙනවා වර්ධනය සොයන සූත්‍රයෙන් re ඉවත් නොකර තබා ගන්නට). අපට අවශ්‍ය වර්ධනය a නම්, a = RC/(RE //RE2 + re) යන සූත්‍රයෙන් RE2 අගය සොයන්න.

ඉහත උදාහරණයේදී උපරිම වර්ධනය වන්නේ RC/re = 800/10 = 80 වේ. සිතමු අපට අවශ්‍ය වන්නේ 40ක වර්ධනයක් කියා. එවිට 40 = 800/(400//RE2 + 10) යන්න පහත ආකාරයට සුලු කරමු.


තුන්වැනි ආකාරයකිනුත් ඩිකප්ලිං සිදු කළ හැකිය. පහත රූපය බලන්න. මෙයත් දෙවැනි ආකාරයට බොහෝ සෙයින් සමාන වන අතර අරමුණද දෙවැනි ක්‍රමයට සමානය. එනම්, අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයක නෙගටිව් ප්‍රතිපෝෂණයක් ලබා දීම මෙහිත් අරමුණ වේ.


ඩීසී විදුලියට RE1 හා RE2 (හා re ) ශ්‍රේණිගතව පවතී. එනිසා එම රෙසිස්ටර් දෙකේ එකතුව සාමාන්‍ය RE අගයට සමාන වන සේ ගත යුතුය. එහෙත් ඒසී/සංඥා විදුලියට RE1 (re සමඟ ශ්‍රේණිගතව) පමණි දැනෙන්නේ. උදාහරණයක් ඇසුරින් මෙය තවදුරටත් බලමු. එමිටර් ප්‍රතිරෝධය ලෙස ඩීසී සඳහා ඔම් 400ක් තිබිය යුතු යැයි සිතමු. එහෙත් සංඥා සඳහා අවශ්‍ය වන්නේ ඕම් 100 ක් යැයිද සිතමු. ඉතිං මේ අවශ්‍යතා දෙකම තෘප්ත වෙනවා RE1 = 100 Ω හා RE2 = 300 Ω ලෙස රෙසිස්ටර් අගයන් දෙක තීරණය කළොත්. ඒ කියන්නේ ඒසී/සංඥාව සඳහා දැනිය යුතු ඕම් ගණන RE1 ට ලබා දී ඩීසී සඳහා අවශ්‍ය වන ඕම් ගණන සම්පූර්ණ වීම සඳහා තිබිය යුතු ඉතිරි ඕම් ගණන RE2 ට ලබා දිය යුතුය.

ඉහත ආකාරයට තුන් ආකාරයකින් එමිටර් රෙසිස්ටරයක් බයිපාස් කළ හැකිය. ඒ සෑම අවස්ථාවකදීම කැපෑසිටරයේ අගය සොයන විදියේ වෙනසක් නැත. එමිටර් රෙසිස්ටරයක් පමණක් නොව, සංඥාවක් බයිපාස් කිරීමට අවශ්‍ය ඕනෑම තැනකට මෙම උපක්‍රම යෙදිය හැකිය.

No comments:

Post a Comment