Niet alle transistors zijn specifiek ontworpen voor versterking, maar veel voorkomende typen kunnen inderdaad als versterkers worden gebruikt, afhankelijk van hun specificaties en kenmerken. Bipolaire junctie-transistors (BJT’s), zoals NPN- en PNP-types, worden vaak gebruikt als versterkers in elektronische schakelingen. Veldeffecttransistors (FET’s), inclusief MOSFET’s en JFET’s, dienen ook als versterkers in verschillende toepassingen, vooral in analoge circuits en signaalverwerking.
Het kiezen van de juiste transistor voor versterking hangt af van verschillende factoren, waaronder de circuitvereisten, spannings- en stroomwaarden, frequentierespons en versterkingskarakteristieken. Hoewel niet elke transistor geschikt is voor versterking vanwege verschillen in deze specificaties, is er een breed scala aan transistors beschikbaar die specifiek zijn ontworpen of effectief als versterker kunnen worden gebruikt.
Om van een transistor een versterker te maken, configureert u deze doorgaans in een van de vele gebruikelijke versterkercircuitconfiguraties, zoals een gemeenschappelijke emitter (voor BJT’s), een gemeenschappelijke bron (voor FET’s) of andere configuraties, afhankelijk van de gewenste kenmerken, zoals versterking, invoer impedantie en uitgangsimpedantie. In een versterker met gemeenschappelijke emitter die bijvoorbeeld een NPN-transistor gebruikt, wordt de transistor voorgespannen met een vaste gelijkspanning aan de basis-, emitter- en collectoraansluitingen. Een klein AC-signaal dat op de basis wordt toegepast, zorgt ervoor dat er een groter AC-signaal over de collectorbelastingsweerstand verschijnt, waardoor het ingangssignaal effectief wordt versterkt.
Bepaalde transistors zijn bijzonder geschikt voor versterking vanwege hun inherente kenmerken en ontwerp. Voor BJT’s wordt de common-emitter-configuratie veel gebruikt vanwege de hoge spanningsversterking en de gematigde ingangs- en uitgangsimpedanties. In deze configuratie versterkt de transistor het ingangssignaal door een grotere stroom door het collector-emitterpad te regelen in reactie op een kleine basisstroom. FET’s kunnen daarentegen worden gebruikt als spanningsversterkers in configuraties zoals common-source, waarbij het ingangssignaal de afvoerstroom door de transistor moduleert.
Om een transistor effectief als versterker te laten werken, moeten aan verschillende voorwaarden worden voldaan:
- Biasing: Een goede voorspanning zorgt ervoor dat de transistor binnen zijn lineaire gebied werkt, waar kleine veranderingen in de basis- (of poort-) spanning resulteren in proportionele veranderingen in de collector- (of drain-)stroom. Biasing bepaalt ook het werkpunt of rustpunt van de versterker.
- AC-signaalkoppeling: Versterking houdt in dat een AC-signaal wordt toegepast op de ingang van de transistor (basis of poort), terwijl DC-voorspanning wordt toegepast om ervoor te zorgen dat de transistor in zijn actieve gebied blijft. Capacitieve koppeling of koppeling via resistieve netwerken wordt vaak gebruikt om het AC-signaal te scheiden van de DC-voorspanning.
- Belastingsweerstand: Er wordt een geschikte belastingsweerstand aangesloten op de collector (voor NPN) of drain (voor FET’s) om de variërende collector- (of drain-)stroom om te zetten in een spanningsuitgang. De belastingsweerstand bepaalt de versterking en uitgangsimpedantie van de versterker.
- Stabiliteit en lineariteit: Het versterkercircuit moet worden ontworpen om de stabiliteit (voorkomen van oscillaties) en lineariteit (nauwkeurige versterking van ingangssignalen) over het gewenste frequentiebereik te behouden.
Door transistors zorgvuldig te selecteren en te configureren op basis van deze omstandigheden, kunnen ze effectief functioneren als versterkers in een breed scala aan elektronische toepassingen, van audioversterking tot signaalconditionering en meer.