транзистор - це напівпровідниковий елемент, призначений для посилення електричних сигналів.
Транзистори поділяються на біполярні і польові. Перші керуються сигналом струму, що подається на його вхід, а другі - напругою. Біполярний транзистор має два електронно-доручених, переходу і три висновки - емітер, базу і колектор. Біполярні транзистори можуть бути прямою або зворотною проводимостями, а польові з рабо пканалами. Можливі три схеми включення транзистора: з загальною базою, із загальним колектором і з загальним емітером.
Ланцюг вихідного каскаду
Прімечаніе2: чи використовується слюдяними ізолятор або пластик, так що транзистор термічно з'єднаний з радіатором, силіконова змазка повинна використовуватися між опорними поверхнями транзисторів і радіатора. На малюнку 2 показана найголовніша можлива схема ступені аудіовиходу з позитивним джерелом, підключеним тільки до генератора функцій, готовому для збудження динаміка.
У попередньому випуску ми прийшли до висновку, що коли підсилювач подається з одного позитивного джерела, інше напруга на виході має бути в точності рівним половині напруги джерела, так що, коли він розрізає два напівцикл на виході, він буде навіть.
На рис. 2 показані схеми включення біполярного транзистора прямий провідності їх основні характеристики: а) - із загальною базою; б) із загальним колектором; в) із загальним емітером:
де До i - коефіцієнт посилення по току; K u - коефіцієнт посилення по напрузі; R вх - вхідний опір; R вих - вихідний опір.
Для початку ми поміщаємо дуже малий вхідний сигнал і вимірюємо вихідна напруга, регулюючи його на 6 В, змінюючи напругу зміщення генератора. Але найголовніше, що вихідний імпеданс підсилювача досить малий для харчування 8 Ом динаміка. У той же час і для того, щоб зрозуміти, чому це відбувається, ми збираємося пов'язати інший промінь осцилографа з основами вихідних транзисторів. У зеленому стані ви можете бачити сигнал в базі, а в червоному - вихідний сигнал. Зверніть увагу, що червоний курсор зчитування осцилографа був налаштований на значення вхідної напруги близько 530 мВ позитивним і що тільки в цьому значенні напруга починає з'являтися в емітерах виходу через базового емітерного бар'єру транзистора.
Переважне поширення має схема з загальним емітером (рис. 2, в).
Властивості транзистора в статичному режимі при такій схемі включення визначаються родинами вхідних і вихідних характеристик, показаних на рис. 3, а , Б.Залежність струму колектора від струму бази визначається виразом
Вступ. Основні поняття
Однак очевидно, що це непрактично рішення з двох причин. Рішення повинно бути практичним і має бути компенсовано температурою. Щоб отримати найкращу продуктивність від підсилювача, необхідно, щоб ви могли отримати піковий вихід, рівний джерела, з яким він подається. Але це недосяжний теоретичний максимум. Якщо ми спостерігаємо основну схему рис. 5 можна помітити, що вихід може досягати значення джерела. Ви можете дістатися туди, де дозволяє внутрішній опір транзистора.
I к \u003d β I б + I К.О,
де I до - струм колектора; I б-ток бази; I К.О - зворотний струм колектора; β-коефіцієнт передачі струму бази. Значення коефіцієнта β в залежності від типу транзистора та режиму його роботи може бути від 30 до 300. Біполярний транзистор має мале вхідний і значне вихідний опір. Якщо в ланцюг колектора включити резистор, то при зміні струму бази будуть одночасно змінюватися струм і напруга колектора. При цьому зміна потужності, що виділяється в колекторної ланцюга, буде значно більше зміни потужності на вході транзистора. На цьому заснована робота транзисторного підсилювача.
Напруга джерела мінус це падіння - це максимальне значення, на яке може досягати вихідна напруга підсилювача. Але ми також відзначаємо, що базовий сигнал не перевищує 10, 2 В, і тому не можна очікувати, що емітент буде рости більше. Але база силового транзистора споживає досить струму, тому що це транзистори, які навряд чи мають бета більше 30 і тому вимагають хорошого струму збудження. Але в цілому цієї напруги не існує, і тому він вдається до його генерації в тій же схемі з використанням того ж вихідного напруги.
За родом підсилюється, сигналу розрізняють транзисторні підсилювачі постійного і змінного струму. Так як за допомогою одного каскаду не вдається вирішити задачу посилення, то підсилювачі зазвичай виконуються багатокаскадного. У багатокаскадних підсилювачах змінного струму зв'язку між каскадами, між джерелом сигналу і входом підсилювача, а також між виходом і навантаженням виконуються за допомогою конденсаторів або трансформаторів. В підсилювачах постійного струму ці зв'язки виконуються безпосередньо. Коефіцієнт посилення многокаскадного підсилювача дорівнює добутку коефіцієнтів посилення окремі каскадів.
На даний момент здається, що схема вже працює правильно, але все ще має кілька проблем. По-перше, він поляризується від зовнішнього джерела, а другий полягає в тому, що сигнал здається досить спотвореним. Існує навіть третя проблема - нестійкість вихідної напруги без сигналу. Вихідна напруга не повинна змінюватися з температурою, і наша схема не має нічого, щоб стабілізувати її.
Всі ці катастрофи вирішуються за допомогою процесу, званого негативним зворотним зв'язком, який вимагає дуже глибокого вивчення, тому що він використовується в незліченних електронних схемах і має ще більше переваг, ніж перераховані. Але це також можна взяти з самого виходу, якщо у вас є обережність фільтрувати змінну напругу, яке він має. Одним словом, формується те, що називається контуром зворотного зв'язку. Поляризаційний резистор, що має меншу напругу, циркулює менше струму через підставу першого транзистора.
каскад(Посилення) - це функціональний вузол пристрою, що містить підсилювальний елемент, пов'язаний з попередніми чи наступними вузлами пристрою.
схема підсилювального каскаду змінного струму з ємнісний зв'язком показана на рис. 4, а.
УНЧ з фазоінвертором на одному першому транзисторі. Численні розрахунки і експерименти зі створення потужного високоякісного підсилювача низької частоти привели мене до думки, що найбільш перспективним шляхом його конструювання може стати використання фазоінвертора на одному першому транзисторі. Цікаво, що такі підсилювачі могли б з'явитися років сорок тому, але цього не сталося в силу ряду причин.
Це має на увазі менший струм через колектор і, отже, підвищення напруги колектора. При підвищенні напруги колектора вихідна напруга також збільшується і компенсує первісне зменшення. Спотворення обумовлено нелінійної характеристикою транзисторів; виробник намагається виготовити їх якомога більше лінійними, але є фізичні міркування, які неможливо заощадити, що змушує нас використовувати рішення, аналогічне тому, яке використовується для стабілізації схеми проти коливань температури.
Перш за все, зі створенням транзисторів з n-р-n-переходом з'явилася можливість розділяти сигнал за рахунок властивостей самих транзисторів, оскільки одні з них відкриваються позитивним імпульсом, а інші - негативним. Підсилювачі на таких транзисторах істотно спростилися, однак на їх виході з'явилися значні спотворення сигналу. Щоб позбутися від них, Радіоконструктори стали ускладнювати схеми підсилювачів, а не шукати інші способи побудови схем УНЧ.
Чи можете ви розробити негативний зворотний зв'язок, яка покращує спотворення? Наслідком цієї негативного зворотного зв'язку є зниження чутливості підсилювача, але ефект зворотного зв'язку значно зменшує спотворення, що можна спостерігати на осциллограмме малюнка. Але вихідний сигнал абсолютно синусоїдальний. Наслідком цього є прагнення, але насправді ми до сих пір не знаємо, чому воно проводиться.
Це відбувається з простої причини. На практиці ми знаємо, що негативний напівперіод стискається. Це означає, що на негативному піку менше негативного піку, ніж на позитивному, і, отже, менше негативного зворотного зв'язку і пропорційно більше збільшення цього полупериода, ніж позитивне. У цьому уроці ми аналізуємо базовий підсилювач потужності. Ми не робили цього з наміром вказати його як промисловий продукт, але наш елементний підсилювач має всі органи, які мають набагато більш складний характер.
І ще однією, мабуть, головною причиною неприйняття схем з фазоінвертором на першому транзисторі стало значне перегрів вихідних транзисторів таких підсилювачів, що виключає їх скільки-небудь тривалу роботу при великій вихідної потужності.
Всі ці міркування змусили мене, музиканта і композитора, уважно проаналізувати відомі схеми УНЧ з метою знайти причину спотворень. При цьому я йшов своїм шляхом, спираючись на свої знання «лампової» радіоелектроніки. Для цього мені довелося навчитися конструювати і розраховувати схеми, створювати сотні експериментальних макетів, в результаті мені вдалося відшукати причину перегріву і усунути її. В результаті розроблені мною підсилювачі низької частоти працюють при напрузі живлення до 90 В, розвиваючи при цьому на виході потужність близько 300 Вт.
Це дидактичний пристрій, і ми впевнені, що багато техніки, які виготовили більш досконалі звукові підсилювачі, Тільки сьогодні зрозуміли основні концепції посилення потужності. На наступному уроці ми дізнаємося, як виміряти характеристики підсилювачів. Але ми не можемо правильно оцінити його характеристики, не піддаючи його повної серії вимірювань, які судновласник повинен виконувати у всіх своїх підсилювачах. Ми збираємося представити наш простий підсилювач для всіх можливих тестів, і ми збираємося отримати деякі істотні практичні дані для складання підсилювачів.
Пропоную увазі читачів опис конструкції одного з таких підсилювачів з фазоінвертором на одному транзисторі - його вихідна потужність становить 120 Вт.
Фазоинвертор на одному транзисторі, створений за аналогією з ламповим, виробляє чіткий поділ сигналу по фазі для верхнього і нижнього плечей схеми підсилювача, виключаючи при цьому поява «сходинок» і «дзвону». Робота ж каскадів посилення по току в лінійному режимі практично не викликає інших спотворень.
Давайте вимірювати максимальну потужність, яку він може доставити; споживання на джерелі; продуктивність; можливість підключення динаміка 4 Ом; як додати регулятор гучності; яка ваша частотна характеристика; яке його повне гармонійне спотворення; як реакція змінюється на низьких і високих частотах; яка ваша внутрішній опір виведення і все, що ви можете придумати.
Додаток Методологія роботи з віртуальними лабораторіями
Ми також навчимося ремонтувати його за методом роботи, який згодом може бути використаний для ремонту складніших підсилювачів. І ми зробимо це за критеріями ремонтника. І на наступному уроці ми відкриємо дидактичний метод, який до цих пір не використовувався. Ці файли мають схему підсилювача з пошкодженим матеріалом.
В результаті вийшов підсилювач з практично лінійною характеристикою, що не дає спотворень; «Забарвлення» звуку на виході транзисторного УНЧ виходить практично такий же, як у минулого через якісний ламповий підсилювач.
Конструкція УНЧ з вихідною потужністю 120 Вт з фазоінвертором на першому транзисторі
На першому транзисторі VТ-1 виконаний фазоинвертор, що розділяє сигнал по фазі для верхньої і нижньої частин схеми, і підсилювач сигналу по напрузі для нижньої частини схеми УНЧ.
Для мене це найпотужніший інструмент, який може мати ремонтник, і ви не можете пропустити цей унікальний дидактичний досвід. Відповідь з пошкодженими матеріалами не буде опублікований. Якщо ви не можете відремонтувати підсилювач, вивчіть його знову і спробуйте ще раз, поки він не буде працювати. Не варто міняти всі матеріали; повинен знайти помилку по відрахуванню.
Продовжуйте вивчати повну електроніку
Яка критична точка? що малий струм, який циркулює через силові транзистори. Помістивши послідовно полімеризацію з джерелом живлення, вимірюючи інтенсивність і працюючи з підсилювачем, можна буде перевірити, скільки часу буде потрібно для досягнення залишкової вартості, і якщо воно залишається стабільним, в іншому випадку страшна термічна лавина і руйнування фінал. Тема цікава, і зусилля, докладені в його поясненні його розуміння, великі. . Як змінюється напруга або струм підсилювача в залежності від частоти?
На транзисторі VТ-2 зібраний підсилювач по напрузі емітерний імпульсів від VТ-1. Для верхньої частини схеми сигнал знімається з емітера VT-1 і посилюється по напрузі транзистором VT-2, включеним по схемі із загальною базою. На VT-4 - VT-13 проводиться посилення сигналу по струму. На транзисторах VT-4 - VT-5 зібрані фазоінвертори, які використовувалися для того, щоб на виході можна було застосувати транзистори типу КТ808А, КТ808БМ, КТ-819Г або інші п-р-п-транзистори такої ж потужності.
Посилення підсилювача обмежена частотами
Чи може вплив байпасного конденсатора? Як щодо конденсатора зв'язку? Це ще один зміст в серії для швидкої довідки і застосування. Типовий коефіцієнт посилення струму або напруги підсилювача залежить від частоти. Цей коефіцієнт посилення зменшується на низьких і високих частотах через двох типів ємності.
На високих частотах все транзисторні підсилювачі мають обмеження через внутрішні ємностей. На цих частотах опір цих ємностей зменшується, що призводить до зниження коефіцієнта посилення підсилювача. на низьких частотах відповідальними за зниження коефіцієнта посилення є.
В підсилювачі використовуються три каскаду посилення по току -як показала практика, двох каскадів для нормальної роботи підсилювача явно недостатньо.
(VT-1, VT-2, VT-3 - КТ-815Г; VT-4, VT-5 Кт-814Г; VT-6, VT-7 - КТ-315Б; VT-8, VT-9 - КТ -817 Г; VT10, VT-11, VT-12, VT-13 - КТ-808А; VT-14 - КТ-808А; VD-1, VD-2 - Д-814В- VD-3 VD-4-Д -220)
Харчування баз транзисторів VT-2 і VT-4 - від стабілітрона, що забезпечує досить «рівну» роботу підсилювача. Транзисторні фільтри на VT-3 і VT-14 практично повністю прибирають фон змінного струму.
Сполучні конденсатори, використовувані між багатоступінчатими підсилювачами; Байпасні конденсатори з'єднані паралельно з емітерним резистором. Примітка: оскільки на цих низьких частотах ці імпеданс збільшуються, низькочастотний відгук підсилювача зменшується. Для аналізу частотних характеристик частотний спектр ділиться на області низьких, середніх і високих частот.
Невеликі ємності транзисторів і паразитних ємностей поводяться як розімкнена ланцюг; Середній: великі конденсатори поводяться як короткі замикання і малі ємності як розімкнуті ланцюга. При визначенні частотного відгуку враховуються тільки внутрішні і розподілені ємності.
- Низький: важливі великі байпасні й сполучні конденсатори.
- Таким чином, в моделі цієї області не виникає ємності.
- Високий: великі зовнішні конденсатори замінюються короткими замиканнями.
Транзистори VT-6 і VT-7 забезпечують захист від перевантажень, що виникають в момент включення УНЧ в мережу; на якість сигналу вони не впливають. Динаміки підключені до виходу підсилювача через конденсатори по полумостовой схемою.
Між емітером VT-8 і базами VT-10 і VT-11 (так само як і між VT-9 і VT-12 - VT-13) включені RC ланцюжка R30, С5 і R31.C6, за допомогою яких зміщення на базах VT- 10 - VT-13 при максимальному сигналі зменшується і транзистори ми перегріваються. Відсутність таких ланцюжків призводить до перегріву вихідних транзисторів.
Робочий діапазон зазначений згідно з додатком. У певних ситуаціях ми хочемо знати точну форму характеристики посилення і частоти. Діапазон, що складається з середнього діапазону, відомий як смуга пропускання або смуга пропускання В, яка також є шириною полумощной смуги.
Ефекти байпасних і сполучних конденсаторів
Коли ми визначаємо низькочастотний відгук біполярного підсилювача, це байпасний конденсатор емітера обмежує низькочастотний відгук. При розробці схемних розрахунків вплив кожного конденсатора обробляється окремо. Наприклад: коли ви хочете зосередити увагу на вплив байпасного конденсатора, конденсатори вхідних і вихідних контактів можна опустити.
Конденсатори С8, С-9, С-10 і С-11 повинні бути розраховані на робочу напругу в 100В. До речі, в 1970-і роки електролітичні конденсатори великої ємності були досить дорогі і дефіцитні, що змушувало конструкторів розробити спосіб включення динаміків без цих електроелементів, проте така система захисту виявлялася часом дорожче самих підсилювачів і не відрізнялася надійністю.
У практичних проектах при низькочастотному аналізі важливо враховувати комбінований ефект конденсаторів байпаса і зв'язку. Використання цих конденсаторів в більшості додатків може зробити аналіз більш складним. Тому добре зробити, наскільки це можливо, спрощення.
У звичайних ситуаціях низькочастотного аналізу форма кривої нижче частоти відсічення не важлива, поки коефіцієнт посилення продовжує зменшуватися при зменшенні частоти. Завдяки цій функції схема сконструйована таким чином, що конденсатор відхилення відповідає за задану частоту зрізу.
Налаштовується підсилювач дуже легко, всього за кілька хвилин. Перше включення бажано провести через послідовно приєднаний лампу розжарювання потужністю від 40 до 75 Вт. Якщо підсилювач зібраний правильно, лампа при підключенні яскраво спалахує, а потім гасне. В процесі роботи можливо неяскраве світіння нитки напруження лампи.
Движок резистора R14 встановлюється в нижнє положення, R15 - у верхнє, R9 і R10 - в середнє.
До бази транзистора VT12 слід під'єднати високоомний вольтметр на напругу 1 - 3 В і резистором R15 виставити напругу 0,4 - 0,5 В. Резистором R10 слід виставити напругу на середній точці, рівну половині напруги живлення. Резистором R14 на колекторі VT-2 встановлюється таке ж напруга, як на колекторі VT1. Резистором R9 зрівнюються сигнали, що йдуть на верхню і нижню частини схеми - це нескладно зробити і на слух.
Потім слід включити підсилювач, від'єднавши лампу розжарювання, і всі налаштування повторити. Якщо УНЧ був зібраний правильно і з справних електроелементів, можна відразу підключати до нього динаміки.
Вихідні транзистори змонтовані на радіаторах з поверхнею охолодження 1200 см2, VT8 і VT9 - на радіаторах площею 80 см2 і VT-14 - 500 см2.
Діоди в блоці живлення повинні бути розраховані на струм не менше 20 А, а у інших - на струм більше 50 А.
Опір навантаження підсилювача складає 3-8 Ом. Коефіцієнт посилення по струму вихідних транзисторів повинен бути не менше 20 одиниць, а у інших - більше 50 одиниць.
Підсилювач має гарну термостабильностью і може працювати необмежено довго, причому за цей час режими роботи транзисторів не змінюються. Звук на виході УНЧ виходить чистим, природним, мало відрізняється від того, що відтворюють динаміки якісного лампового підсилювача.
В. СМИРНОВ, Воронезька область, р.п. Таловая
Помітили помилку? Виділіть її та натисніть Ctrl + Enter , Щоб повідомити нам.