Прости усилвател транзистори с ръка. Усилвател на един транзистор: схемата

Усилвател транзистори, въпреки вече своята дълга история, е любима тема на изследване, както за начинаещи и вековни шунки. И това е разбираемо. Той е неизменна част от повечето масови радиолюбители устройства: радиоприемници и усилватели в ниско (звуков) честота. Ние разглеждаме как да се изгради проста усилватели нискочестотни транзистори.

Отговорът на честота на усилвателя

Във всеки телевизор или радио, във всеки музикален център или усилвател транзистор да намерите аудио усилватели (ниска честота - ЛФ). Разликата между аудио усилватели транзисторни и други видове е техните честотни характеристики.

Аудио усилвател транзистори има плосък честота отговор в честотната лента от 15 Hz до 20 кХц. Това означава, че всички входни сигнали с честота в рамките на този диапазон, усилвателя преобразува (увеличава) приблизително еднакво. Фигурата по-долу показва координатите "печалба усилвател Ку - входна честота" крива показва идеална честота характеристика за аудио усилвател.

Тази крива е почти плоска от 15 Hz до 20 кХц. Това означава, че да прилага сила да бъде точно входни сигнали с честоти между 15 Hz и 20 кХц. За входни сигнали с честоти над 20 кХц и под ефективността и качеството на неговата работа 15 Hz бързо намалява.

Тип честота характеристика на усилвателя се определя от електронните компоненти (ERE) на своята верига, предимно се транзистори. Аудио усилвател транзистори обикновено монтирани на т.нар ниска и средна честота транзистор с обща честотна лента на входни сигнали от десетки и стотици Hz до 30 кХц.

усилвател работен клас

Както е известно, в зависимост от степента на непрекъснатост на тока през него период през етап транзистор усилвател (усилвател) разграничи неговото функциониране следните класове: "А", "В", "AB", "С", "D".

При работа на текущия клас "А" протича през каскада в продължение на 100% входния сигнал. каскада работа в този клас следващата илюстрира чертежа.

В класа на експлоатация на етапа на усилвател "АВ" текущата потоци през него повече от 50%, но по-малко от 100% от входния период (вж. Фигура долу).

В един клас на каскада "Б" текущата потоци през него точно 50% от периода на входния сигнал, както е показано на чертежа.

И накрая, в класа на каскада "С" ток тече през него в по-малко от 50% от периода на входния сигнал.

LF усилвател транзистори: значими нарушения в работата на класна стая

В областта на транзистор усилвател операционна клас "А" има ниско ниво на хармонично изкривяване. Но ако сигналът е с емисиите на напрежение импулсни, което води до насищане на транзисторите, хармоници (до 11 минути) се появяват около всяка "нормална" хармонична продукция. Това води до феномена на т.нар транзистора, или метален звук.

Ако мощни усилватели LF транзистори имат нерегулиран власт, техните изходни сигнали са модулирани по амплитуда в близост до главната честота. Това води до липса на гъвкавост на звука на левия край на честотната характеристика. Различни методи за стабилизиране на усилвателя на напрежение прави дизайна по-сложна.

Типично ефективност единствен тип клас А усилвател не надвишава 20%, защото на постоянно отворен транзистора и непрекъснат поток от постоянен ток компонент. Можете да извършите клас лицеви издърпайте усилвател, ефективността ще се увеличи до известна степен, но сигналът половин вълна ще бъде по-балансирана. Превод на сцената на работата на клас "А" в клас работата "АБ" се увеличава четирикратно хармонично изкривяване, въпреки че ефективността на своята схема в този случай се увеличава.

В усилватели същия клас "AB" и нарушения "Б" се увеличи, намаляване на нивото на сигнала. Неволно подкоп искат по-силно усилвател за завършване на усещането за мощ и динамика на музиката, но често това не помогне.

Междинните класове работа

В работен клас "А" е един вид - клас "А +". По този начин, ниско напрежение входни транзистори на този клас усилвател работи в клас "А" и високо напрежение изходните транзистори на усилвателя е превишени, когато техните входни сигнали излизат над определено ниво в класове "V" или "AB". Разходите за тези каскади по-добре от чист клас "А", а по-малко нелинейни изкривявания (0.003%). Въпреки това, те също звучи "металик" поради наличието на по-високи хармоници в изходния сигнал.

В друг клас на усилватели - "АА" ниво на хармонично изкривяване е дори по-ниска - около 0.0005%, но по-високи хармоници също присъстват.

Върнете се на транзистор усилвател на клас "А"?

Днес, много експерти в областта на висококачествено възпроизвеждане на звука привърженици на идеята за завръщане към лампови усилватели, тъй като нивото на хармоничните изкривявания и хармоници, въведени от тях в изходен сигнал, очевидно по-ниска от тази на транзистори. Въпреки това, тези предимства се компенсират от голяма степен необходимостта от съвпадение трансформатор между етапа на висока устойчивост тръба изход и ниско съпротивление аудио високоговорители. Въпреки това, прости и мощност транзистори могат да бъдат направени с изходна трансформатор, както ще бъде показано по-долу.

Налице е също така, че крайната цел на качеството на звука може да предостави само хибриден тръба транзисторен усилвател, всички от които са етапи единичен цикъл, не са обхванати от отрицателна обратна връзка , както и работещи в клас "А". Това означава, че ретранслатор е усилвател на един транзистор. Схемата може да има максимално постижим ефективност (в клас "А") е не повече от 50%. Но нито силата, нито ефективността на усилвател са показателни за качеството на възпроизвеждане на звука. От особена важност е качеството и линейността на ERE във веригата.

От еднотактови вериги са такава гледна точка, ние считаме, под техните възможности.

Единична тип усилвател на един транзистор

Схема това, направен с общ емитер и RC-връзки на входните и изходните сигнали за клас "А" е показано по-долу.

Там е показано структура транзистор Q1 NPN. колектор му чрез ограничаване на текущата резистор R3 е свързан към положителния полюс + Vcc, и емитер - да -Vcc. Мощни транзистори PNP структура ще имат една и съща верига, но захранващите изводи разменят.

С1 - блокиране кондензатор, при което входният сигнал AC се отделя от DC напрежение Vcc. В този случай, C1 не пречи на преминаването на AC вход ток през кръстовището "основа -. Q1 транзистор емитер" Резистори R1 и R2 заедно с преходно съпротивление на "Е - Б" образуват делител на напрежение Vcc за избор на работната точка на Q1 транзистор в статичен режим. Характерно за тази схема е стойността на R2 = 1 Kohm, и позицията на работната точка - Vcc / 2. R3 е товарния резистор и кръгът на колектора се използва за създаване на колектор AC изходното напрежение.

Ако приемем, че Vcc = 20 V, R2 = 1 Kohm, и текущата усилване фактор Н = 150. Напрежението на емитера на избраната Ve = 9 V, и на напрежението в кръстовището - Предполага се, равна на Vbe = 0,7 V. "Е В" Тази стойност съответства на така наречените силициеви транзистори. Ако се счита за усилвателя на германиевите транзистори, спадане на напрежението в отворена прехода "E - B" ще бъде равна на Vbe = 0,3 V.

емитер ток е приблизително равна на текущата колектор

Т.е. = 9 Б / 1 К = 9 mA ≈ Ic.

База ток Ib = Ic / ч = 9 mA / 150 = 60 иА.

на напрежението в резистор R1

V (R1) = Vcc - Vb = Vcc - (ВБЕ + Ve) = 20 V - 9.7 V = 10,3 V,

R1 = V (R1) / Ib = 10,3 V / 60 mA = 172 ома.

С2 е необходимо да се създаде верига преминаване на AC компонент на излъчвателя (колектор ток всъщност). Ако не беше, след резистора R2 е силно ограничено до AC компонент, така че подлежи мощност биполярно транзистор ще има ниска текущата печалба.

В нашите изчисления ние приехме, че Ic = Ib ч, където Ib - база ток, протичащ в него от емитера и се появява, когато се прилага към базата пристрастия. Въпреки това, винаги през основата (както в присъствието на изместване, и без него) продължава повече и ток на утечка на Icb0 колектор. Следователно, настоящите реалната колектор е Ic = Ib Н + Icb0 часа, т.е. изтичане на ток в схема с УО амплифицира 150 пъти. Ако се счита за усилвателя на германиевите транзистори, този факт трябва да бъде взето предвид при изчисленията. Фактът, че германиевите транзистори имат значително Icb0 поръчка на няколко микроампера. В силиций, той три порядъка по-малък (около няколко Na), така че те обикновено са пренебрегнати в изчисленията.

Единична тип усилвател с MOS-транзистор

Както при всеки усилвател БНТ, смята схемата има колега му сред усилвателите на биполярни транзистори. Ето защо, ние смятаме предишните аналогови схеми с общ емитер. Тя се състои от общ източник и RC-връзки на входните и изходните сигнали за клас "А" и е показано по-долу.

Има С1 - блокиращо кондензатор, при което входният сигнал AC се отделя от DC напрежение Vdd. Както е известно, всеки усилвател БНТ трябва да има врата потенциал на своите MIS транзистори под техните потенциални източници. В тази схема на порта е заземен резистор R1, като обикновено висока устойчивост (100 Kohm 1 MOhm), не е преместен на входния сигнал. Токът през R1 е почти не минава, така че потенциалът на врата, когато няма входен сигнал е равен на потенциала на земята. Потенциалът на източника над земята потенциал поради спадане на напрежението през резистора R2. По този начин потенциала на порта е по-нисък от потенциала източник, който е необходим за нормалното функциониране на Q1. C2 на кондензатор и резистор R3 имат същата функция като в предишната схема. Тъй като тази схема с общ източник, след това входните и изходните сигнали са фазово изместен на 180 °.

Усилвател с трансформатор изход

А трети прости един етап усилвател транзистори показани на фигурата по-долу, също е конфигуриран с общ емитер да работят в клас "А", но с ниско съпротивление говорител е свързан чрез съвпадение на трансформатор.

Първичната намотка на трансформатора Т1 е натоварването на колектора на транзистор Q1 и схема развива изходен сигнал. T1 предава изходен сигнал към високоговорителите, и осигурява пълна координация транзисторен изход с ниско съпротивление (около няколко ома) съпротивление говорител.

Делител на напрежение колектор захранващ източник Vcc събрани резистори R1 и R3, осигурява избор на работната точка на Q1 транзистор (напрежението пристрастия в основата си). Назначаване на останалите елементи на усилвателя е същият, както в предишните схеми.

аудио усилвател лицеви издърпайте

Лицеви издърпайте усилвател LF два транзистора разделя входа на аудио сигнал честота от два antiphase половин вълна, всяка от които е засилено от собствен етап транзистор. След извършване на такава амплификация половин вълна са комбинирани в неразделна хармоничен сигнал, който се предава към системата на високоговорителите. Такова превръщане сигнал с ниска честота (разделяне и отново сливане) естествено причинява необратими деформации в него поради разликата в честотата и динамични свойства на двата транзистора вериги. Тези нарушения са намалени качество на звука на изхода на усилвател.

Лицеви издърпайте усилвател, работещи в този клас "А", не са добре възпроизвежда сложните звукови сигнали, както постоянна стойност на тока се увеличава постепенно се влива в раменете си. Това води до дебаланс на половина вълни сигнал, фазовото изкривяване и в крайна сметка до загуба на разбираемост на звука. Чрез нагряване, двете мощност транзистори се повишава два пъти в ниско изкривяване и дозвукови честотен сигнал. Въпреки това, основното предимство на механизма за изтегляне верига е приемливата му ефективност и повишена мощност.

Пуш-пул усилвател схема с транзистори е показано на фиг.

Този усилвател работи в клас "А", но може да се използва и за клас "АБ", а дори и "Б".

Трансформатор усилвател транзистор

Трансформатори, въпреки напредъка в тяхната миниатюризация са едни и същи обемисти, тежки и скъпи Ей. Поради това се намери начин за премахване на трансформатора на механизма за изтегляне верига чрез извършване на два мощни допълнителни транзистори от различни видове (NPN и PNP). Повечето съвременни усилватели на мощност, с помощта на този принцип и са предназначени за работа в клас "Б". Диаграмата на такъв усилвател на мощност е показано по-долу.

И двете й транзистор са подредени като общ колектор (емитерен повторител). Ето защо, веригата прехвърля на входното напрежение към изхода, без усилване. Ако входния сигнал не е налице, и двете транзистори са на границата на по-държавата, но те са изключени.

Когато хармоничен сигнал се въвежда, той се отваря положителната половин вълна TR1, но се нуждае от PNP транзистор TR2 напълно в режим на изключване. По този начин, само положителната полувълна се усилва протича ток през товара. отрицателно половин вълна Входният сигнал се отваря само затваря TR2 и TR1, така че мощността на натоварване подава към отрицателния половин вълна ток. В резултат на това товарът се освобождава пълната печалба мощност (поради настоящата усилване) синусоидална сигнал.

Усилвател на един транзистор

За усвояването на изложеното по-горе се съберат прости усилвател транзистори с ръцете си и погледнете как работи.

В включени в основния Т. верига да се хранят ниска мощност верига като натоварване транзистор BC107 тип Т, включващ слушалки с устойчивост на 2-3 ома, пристрастие напрежение на база ще осигури висока устойчивост стойност резистор R * 1 MOhm, отделянето капацитет електролитен кондензатор С на 10 microfarads 100 microfarads ще 4.5V батерия / 0.3 АА

Ако резистор R * не е свързан, не база ток Ib или Ic на текущата колектора. Ако резистор е свързан, напрежението на базата повишава до 0.7 V, и през него протича ток Ib = 4 mA. Текущата печалба на транзистора 250 е равен, която дава Ic = 250Ib = 1 mA.

Чрез събирането на прост усилвател транзистори със собствените си ръце, сега може да го преживее. Включете слушалките си и сложи пръста си върху точката 1 на веригата. Ще чуете шум. Вашето тяло се възприема доставка радиационни мрежа с честота от 50 Hz. Шумът сте чували през слушалките, и това излъчване е само транзистор мощност. Нека обясним този процес по-подробно. Променливо напрежение с честота 50 Hz е свързан към базата на транзистора чрез кондензатор С напрежение на базата сега е равен на сумата на DC пристрастия напрежение (около 0,7 V), идващи от резистор R * на, и променливо напрежение "от пръст." В резултат на това токът колектор, получена от компонент честота AC 50 Hz. Това променлив ток се използва за смяна мембраната на говорителя назад и напред със същата честота, което означава, че ние ще бъдем в състояние да чуете тона на 50 Hz изход.

Слушането на нивото на шума от 50 Hz не е много интересно, затова можете да свържете нискочестотни източници (CD плейър или микрофон) към точки 1 и 2 и да чуете усилена реч или музика.