Tranzystor - jest to element półprzewodnikowy przeznaczony do wzmacniania sygnałów elektrycznych.
Tranzystory są podzielone na bipolarne i polowe. Te pierwsze są sterowane sygnałem prądowym podawanym na jego wejście, a drugie napięciem. Tranzystor bipolarny ma dwie dziury elektronowe, przejścia i trzy wyprowadzenia - emiter, podstawę i kolektor. Tranzystory bipolarne mogą być przewodzącymi w przód lub w tył oraz tranzystorami polowymi rlub p.kanały. Istnieją trzy możliwe schematy przełączania tranzystorów: ze wspólną podstawą, ze wspólnym kolektorem i ze wspólnym emiterem.
Obwód stopnia wyjściowego
Uwaga 2: Niezależnie od tego, czy zastosowano izolator mikowy, czy plastik, aby tranzystor był termicznie połączony z radiatorem, pomiędzy powierzchniami gniazd tranzystorów a radiatorem należy użyć smaru silikonowego. Rysunek 2 przedstawia najbardziej podstawowy możliwy obwód dla stopnia wyjściowego audio z dodatnim źródłem podłączonym tylko do generatora funkcyjnego gotowego do sterowania głośnikiem.
W poprzedniej odsłonie doszliśmy do wniosku, że gdy wzmacniacz jest zasilany z jednego dodatniego źródła, to reszta napięcia wyjściowego powinna być dokładnie o połowę niższa od napięcia źródła, tak aby po odcięciu dwóch pół cykli na wyjściu była nawet.
Na rys. 2 przedstawia schematy włączania tranzystora bipolarnego bezpośredniego przewodzenia, ich główne cechy: a) - ze wspólną podstawą; b) ze wspólnym kolektorem; c) ze wspólnym emiterem:
gdzie DO i jest bieżącym zyskiem; K. u jest wzrostem napięcia; R w - rezystancja wejściowa; R out - impedancja wyjściowa.
Na początek umieszczamy bardzo mały sygnał wejściowy i mierzymy napięcie wyjściowe, dostosowując je do 6 V, zmieniając napięcie polaryzacji generatora. Co najważniejsze, impedancja wyjściowa wzmacniacza jest wystarczająco niska, aby wysterować 8-omowy głośnik. W tym samym czasie, aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, połączymy kolejną wiązkę oscyloskopu z podstawami tranzystorów wyjściowych. W stanie zielonym widać sygnał w bazie, aw stanie czerwonym sygnał wyjściowy. Zauważ, że czerwony kursor odczytu oscyloskopu został ustawiony na wartość napięcia wejściowego około 530 mV dodatnią i tylko przy tej wartości napięcie zaczyna pojawiać się na emiterach wyjścia z powodu bariery bazowej emitera tranzystora.
Schemat ze wspólnym emiterem ma dominujący rozkład (ryc. 2, w).
Właściwości tranzystora w trybie statycznym z takim schematem przełączania są określone przez rodziny charakterystyk wejściowych i wyjściowych pokazane na rys. 3, a , b.Zależność prądu kolektora od prądu podstawowego jest określona przez wyrażenie
Wprowadzenie. Podstawowe koncepcje
Jednak z dwóch powodów nie jest to praktyczne rozwiązanie. Rozwiązanie musi być praktyczne i musi być kompensowane temperaturowo. Aby uzyskać najlepszą możliwą wydajność wzmacniacza, konieczne jest uzyskanie maksymalnej mocy wyjściowej równej źródłu, z którego jest zasilany. Ale to jest nieosiągalne teoretyczne maksimum. Jeśli zaobserwujemy obwód główny na ryc. 5 widać, że dane wyjściowe mogą osiągnąć wartość źródłową. Możesz dostać się tam, gdzie pozwala na to wewnętrzna rezystancja tranzystora.
ja k \u003d β ja b + ja k.o,
gdzie ja k - prąd kolektora; ja b - prąd bazowy; ja k.o - prąd wsteczny kolektora; β jest podstawowym współczynnikiem transferu prądu. Wartość współczynnika β w zależności od typu tranzystora i sposobu jego pracy może wynosić od 30 do 300. Tranzystor bipolarny ma niską wartość wejściową i znaczną rezystancję wyjściową. Jeśli w obwodzie kolektora znajduje się rezystor, to przy zmianie prądu bazowego prąd i napięcie kolektora będą się zmieniać jednocześnie. W takim przypadku zmiana mocy uwalnianej w obwodzie kolektora będzie znacznie większa niż zmiana mocy na wejściu tranzystora. Na tym opiera się działanie wzmacniacza tranzystorowego.
Napięcie źródła minus ten spadek to maksymalna wartość, jaką może osiągnąć napięcie wyjściowe wzmacniacza. Ale zauważamy również, że sygnał bazowy nie przekracza 10,2 V, a zatem nie można oczekiwać, że emitent wzrośnie bardziej. Ale baza tranzystora mocy pobiera wystarczającą ilość prądu, ponieważ są to tranzystory, które prawie nie mają współczynnika beta większego niż 30, a zatem wymagają dobrego prądu sterującego. Ale ogólnie to napięcie nie istnieje, dlatego ucieka się do jego generowania w tym samym obwodzie przy użyciu tego samego napięcia wyjściowego.
Ze względu na charakter wzmacnianego sygnału wyróżnia się wzmacniacze tranzystorowe prądu stałego i przemiennego. Ponieważ nie jest możliwe rozwiązanie problemu wzmocnienia za pomocą jednego stopnia, wzmacniacze są zwykle wykonywane wieloetapowo. W wielostopniowych wzmacniaczach prądu przemiennego połączenia między stopniami, między źródłem sygnału a wejściem wzmacniacza oraz między wyjściem a obciążeniem są realizowane za pomocą kondensatorów lub transformatorów. We wzmacniaczach prądu stałego połączenia te są wykonywane bezpośrednio. Wzmocnienie wzmacniacza wielostopniowego jest równe iloczynowi wzmocnień poszczególnych stopni.
W tym momencie wydaje się, że obwód już działa poprawnie, ale nadal ma kilka problemów. Po pierwsze, jest spolaryzowany z zewnętrznego źródła, po drugie, sygnał wydaje się być dość zniekształcony. Jest jeszcze trzeci problem - niestabilność napięcia wyjściowego bez sygnału. Napięcie wyjściowe nie powinno zmieniać się wraz z temperaturą, a nasz układ nie ma nic do stabilizacji.
Wszystkie te katastrofy są rozwiązywane w procesie zwanym negatywnym sprzężeniem zwrotnym, który wymaga bardzo dogłębnych badań, ponieważ jest używany w niezliczonych obwodach elektronicznych i ma jeszcze więcej korzyści niż wymienione. Ale można to również pobrać z samego wyjścia, jeśli masz środki ostrożności w postaci filtrowania napięcia AC, które ma. Jednym słowem powstaje tak zwana pętla sprzężenia zwrotnego. Rezystor polaryzujący o niższym napięciu przepuszcza mniej prądu przez podstawę pierwszego tranzystora.
Kaskada(wzmocnienie) jest jednostką funkcjonalną urządzenia zawierającą element wzmacniający powiązany z poprzednimi lub kolejnymi jednostkami urządzenia.
Schemat stopień wzmacniacza prąd przemienny sprzężony pojemnościowo pokazano na ryc. 4, za.
ULF z inwerterem fazy na jednym pierwszym tranzystorze. Liczne obliczenia i eksperymenty w celu stworzenia potężnego wysokiej jakości wzmacniacz niska częstotliwość doprowadziła mnie do pomysłu, że najbardziej obiecującym sposobem jego zaprojektowania może być zastosowanie falownika fazowego na jednym pierwszym tranzystorze. Ciekawe, że takie wzmacniacze mogły pojawić się czterdzieści lat temu, ale nie stało się to z wielu powodów.
Oznacza to mniejszy prąd płynący przez kolektor, a zatem wyższe napięcie kolektora. Wraz ze wzrostem napięcia kolektora wzrasta również napięcie wyjściowe i kompensuje początkowy spadek. Zniekształcenie jest spowodowane nieliniową odpowiedzią tranzystorów; producent stara się, aby były jak najbardziej liniowe, ale są względy fizyczne, których nie da się uratować, co zmusza nas do zastosowania rozwiązania podobnego do tego, które zastosowano do stabilizacji układu przed wahaniami temperatury.
Przede wszystkim dzięki stworzeniu tranzystorów ze złączem n-p-n stało się możliwe oddzielenie sygnału ze względu na właściwości samych tranzystorów, ponieważ niektóre z nich otwierają się dodatnim impulsem, a inne ujemnym. Wzmacniacze oparte na takich tranzystorach zostały znacznie uproszczone, jednak na ich wyjściu pojawiły się znaczne zniekształcenia sygnału. Aby się ich pozbyć, projektanci radia zaczęli komplikować obwody wzmacniacza, a nie szukać innych sposobów budowy obwodów ULF.
Czy potrafisz zaprojektować negatywne sprzężenie zwrotne, które poprawi zniekształcenia? Efektem tego ujemnego sprzężenia zwrotnego jest zmniejszenie czułości wzmacniacza, ale efekt sprzężenia zwrotnego znacznie zmniejsza zniekształcenia, co widać na oscylogramie figury. Ale sygnał wyjściowy jest absolutnie sinusoidalny. Konsekwencją tego jest aspiracja, ale tak naprawdę nadal nie wiemy, dlaczego jest produkowana.
Dzieje się tak z prostego powodu. W praktyce wiemy, że ujemny półcykl jest kompresowany. Oznacza to, że na piku ujemnym jest mniej piku ujemnego niż na dodatnim, a zatem jest mniej sprzężenia zwrotnego ujemnego i proporcjonalnie większy wzrost w tym półcyklu niż na dodatnim. W tym samouczku analizujemy podstawowy wzmacniacz mocy. Nie zrobiliśmy tego z zamiarem umieszczenia go na liście produktów przemysłowych, ale nasz wzmacniacz elementarny ma wszystkie organy o znacznie bardziej złożonym charakterze.
I być może jeszcze jednym głównym powodem odrzucenia obwodów z falownikiem fazy na pierwszym tranzystorze było znaczne przegrzanie tranzystorów wyjściowych takich wzmacniaczy, co wyklucza je z jakiejkolwiek długotrwałej pracy z dużą mocą wyjściową.
Wszystkie te rozważania skłoniły mnie, muzyka i kompozytora, do dokładnej analizy znanych obwodów ULF, aby znaleźć przyczynę zniekształceń. Jednocześnie poszedłem własną drogą, opierając się na znajomości elektroniki „lampowej” radiowej. Aby to zrobić, musiałem nauczyć się projektować i obliczać obwody, tworzyć setki eksperymentalnych układów, w końcu udało mi się znaleźć przyczynę przegrzania i wyeliminować ją. W rezultacie opracowane przeze mnie wzmacniacze niskich częstotliwości pracują przy napięciu zasilania do 90 V, rozwijając przy tym moc około 300 watów na wyjściu.
Jest to narzędzie dydaktyczne i jesteśmy pewni, że wiele technik stało się bardziej zaawansowanych wzmacniacze dźwięku, dopiero dzisiaj zrozumieli podstawowe pojęcia dotyczące wzmocnienia mocy. W następnej lekcji nauczymy się mierzyć charakterystykę wzmacniaczy. Nie możemy jednak właściwie ocenić jego działania bez poddania go pełnej serii pomiarów, które armator musi wykonać we wszystkich swoich wzmacniaczach. Przedstawimy nasz prosty wzmacniacz do wszystkich możliwych testów i otrzymamy kilka podstawowych danych praktycznych dotyczących budowy wzmacniaczy.
Zwracam uwagę Czytelników na opis budowy jednego z tych wzmacniaczy z przemiennikiem fazy na jednym tranzystorze - jego moc wyjściowa wynosi 120 watów.
Inwerter fazy na jednym tranzystorze, utworzony analogicznie do tranzystora lampowego, zapewnia dokładną separację faz sygnału dla górnego i dolnego ramienia układu wzmacniacza, eliminując pojawianie się „kroków” i „dzwonienia”. Praca obecnych stopni wzmocnienia w trybie liniowym praktycznie nie powoduje innych zniekształceń.
Zmierzmy maksymalną moc, jaką może dostarczyć; konsumpcja u źródła; wydajność; możliwość podłączenia głośnika 4 omowego; jak dodać regulator głośności; jaka jest twoja odpowiedź częstotliwościowa; jakie jest jego całkowite zniekształcenie harmoniczne; jak reakcja zmienia się na niskie i wysokie częstotliwości; jaki jest twój wewnętrzny opór wnioskowania i cokolwiek możesz pomyśleć.
Metodologia aplikacji do pracy z wirtualnymi laboratoriami
Dowiemy się również, jak go naprawić w sposób roboczy, który można później wykorzystać do naprawy bardziej złożonych wzmacniaczy. I zrobimy to według kryteriów mechanika. W następnej lekcji odkryjemy metodę dydaktyczną, która nie została jeszcze zastosowana. Pliki te zawierają schemat wzmacniacza z uszkodzonym materiałem.
Rezultatem jest wzmacniacz o prawie liniowej odpowiedzi, który nie powoduje zniekształceń; „Kolor” dźwięku na wyjściu tranzystora ULF jest prawie taki sam, jak w wysokiej jakości wzmacniaczu lampowym.
Konstrukcja ULF o mocy wyjściowej 120 W z bas-refleksem na pierwszym tranzystorze
Na pierwszym tranzystorze VT-1 wykonany jest falownik fazowy, który rozdziela sygnał w fazie dla górnej i dolnej części obwodu oraz wzmacniacz sygnału napięciowego dla dolnej części obwodu ULF.
Dla mnie jest to najpotężniejsze narzędzie, jakie może mieć mechanik i nie możesz przegapić tego wyjątkowego doświadczenia dydaktycznego. Odpowiedź zawierająca uszkodzone materiały nie zostanie opublikowana. Jeśli nie możesz naprawić wzmacniacza, przestudiuj go ponownie i spróbuj ponownie, aż zadziała. Nie zmieniaj wszystkich materiałów; musi znaleźć błąd odliczenia.
Ucz się całej elektroniki
Jaki jest punkt zwrotny? że mały prąd krążący przez tranzystory mocy. Ustawiając polimeryzację szeregowo ze źródłem zasilania, mierząc natężenie i współpracując ze wzmacniaczem, będzie można sprawdzić, ile czasu zajmie osiągnięcie wartości rezydualnej i czy pozostanie ona stabilna, inaczej straszna lawina termiczna i zniszczenie finału. Temat jest interesujący, a wysiłek włożony w wyjaśnienie jego zrozumienia jest ogromny. ... Jak zmienia się napięcie lub prąd wzmacniacza wraz z częstotliwością?
Wzmacniacz napięcia impulsów emitera z VT-1 jest montowany na tranzystorze VT-2. W górnej części obwodu sygnał jest usuwany z emitera VT-1 i wzmacniany napięciem przez tranzystor VT-2, połączony zgodnie z obwodem ze wspólną podstawą. Na VT-4 - VT-13 sygnał prądowy jest wzmacniany. Na tranzystorach montowane są falowniki faz VT-4 - VT-5, które zastosowano tak, aby na wyjściu można było zastosować tranzystory takie jak KT808A, KT808BM, KT-819G lub inne p-p-p-tranzystory o tej samej mocy.
Wzmocnienie wzmacniacza jest ograniczone częstotliwościowo
Czy kondensator obejściowy może mieć wpływ? A co z kondensatorem sprzęgającym? To kolejna treść z serii do szybkiego odniesienia i zastosowania. Typowe wzmocnienie prądu lub napięcia wzmacniacza zależy od częstotliwości. Wzmocnienie to maleje przy niskich i wysokich częstotliwościach ze względu na dwa rodzaje pojemności.
Przy wysokich częstotliwościach wszystkie wzmacniacze tranzystorowe są ograniczone wewnętrznymi pojemnościami. Przy tych częstotliwościach rezystancja tych kondensatorów maleje, co prowadzi do zmniejszenia wzmocnienia wzmacniacza. Na niskie częstotliwości są odpowiedzialne za zmniejszenie zysku.
We wzmacniaczu zastosowano trzy stopnie wzmocnienia prądu - jak pokazuje praktyka, dwa stopnie do normalnej pracy wzmacniacza to zdecydowanie za mało.
(VT-1, VT-2, VT-3 - CT-815G; VT-4, VT-5 -KT-814G; VT-6, VT-7 - CT-315B; VT-8, VT-9 - CT -817 G; VT10, VT-11, VT-12, VT-13 - KT-808A; VT-14 - KT-808A; VD-1, VD-2 - D-814V- VD-3 VD-4-D -220)
Zasilanie baz tranzystorów VT-2 i VT-4 - z diody Zenera, co zapewnia bardzo „płynną” pracę wzmacniacza. Filtry tranzystorowe na VT-3 i VT-14 prawie całkowicie usuwają tło AC.
Kondensatory sprzęgające stosowane między wielostopniowymi wzmacniaczami; Kondensatory obejściowe są połączone równolegle z rezystorem emiterowym. Uwaga: Ponieważ impedancje te rosną przy tych niskich częstotliwościach, zmniejsza się odpowiedź wzmacniacza w zakresie niskich częstotliwości. W przypadku analizy odpowiedzi częstotliwościowej widmo częstotliwości jest podzielone na regiony o niskiej, średniej i wysokiej częstotliwości.
Małe pojemności tranzystorów i pojemności pasożytnicze zachowują się jak otwarty obwód; Średni: duże kondensatory zachowują się jak zwarcia, a małe kondensatory jak otwarte obwody. Przy określaniu odpowiedzi częstotliwościowej brane są pod uwagę tylko pojemności wewnętrzne i rozproszone.
- Niski: duże kondensatory obejściowe i sprzęgające są ważne.
- Zatem w modelu tego regionu nie ma możliwości.
- Wysoki: duże kondensatory zewnętrzne są zastępowane przez zwarcia.
Tranzystory VT-6 i VT-7 zapewniają ochronę przed przeciążeniami, które występują, gdy ULF jest podłączony do sieci; nie wpływają na jakość sygnału. Głośniki podłączone są do wyjścia wzmacniacza poprzez kondensatory w układzie półmostkowym.
Pomiędzy emiterem VT-8 a podstawami VT-10 i VT-11 (a także między VT-9 i VT-12 - VT-13) połączone są obwody RC R30, C5 i R31.C6, za pomocą których przesunięcie na VT- 10 - VT-13 przy maksymalnym sygnale maleje i tranzystory się nie przegrzewają. Brak takich łańcuchów prowadzi do przegrzania tranzystorów wyjściowych.
Zakres roboczy jest wskazywany w zależności od zastosowania. W pewnych sytuacjach chcemy poznać dokładny kształt wzmocnienia i pasmo przenoszenia. Pasmo składające się ze środkowego pasma jest znane jako szerokość pasma lub szerokość pasma B, która jest również szerokością pasma o połowie mocy.
Wpływ kondensatorów obejściowych i sprzęgających
Kiedy określamy odpowiedź niskich częstotliwości wzmacniacza bipolarnego, to kondensator obejściowy emitera ogranicza odpowiedź niskich częstotliwości. Podczas opracowywania obliczeń obwodu wpływ każdego kondensatora jest przetwarzany osobno. Na przykład: gdy chcesz skupić się na działaniu kondensatora obejściowego, można pominąć kondensatory styku wejściowego i wyjściowego.
Kondensatory C8, C-9, C-10 i C-11 muszą być przystosowane do napięcia roboczego 100 V. Nawiasem mówiąc, w latach 70. kondensatory elektrolityczne o dużej pojemności były bardzo drogie i rzadkie, co zmusiło konstruktorów do opracowania sposobu włączania głośników bez tych elementów elektrycznych, ale taki system zabezpieczeń był czasami droższy niż same wzmacniacze i nie różnił się niezawodnością.
W praktycznych projektach analizy niskich częstotliwości ważne jest, aby wziąć pod uwagę połączony efekt obejścia i kondensatorów komunikacyjnych. Użycie tych kondensatorów w większości zastosowań może utrudnić analizę. Dlatego dobrze jest jak najbardziej upraszczać.
W normalnych sytuacjach analizy niskich częstotliwości kształt krzywej poniżej częstotliwości odcięcia nie jest ważny, o ile wzmocnienie zmniejsza się wraz ze spadkiem częstotliwości. Dzięki tej właściwości obwód jest tak zaprojektowany, aby kondensator odchylający odpowiadał za zadaną częstotliwość odcięcia.
Wzmacniacz ustawia się bardzo łatwo, w zaledwie kilka minut. Pierwsze włączenie jest pożądane przez podłączoną szeregowo żarówkę o mocy od 40 do 75 W. Jeśli wzmacniacz jest zmontowany prawidłowo, podłączona lampa jasno miga, a następnie gaśnie. Podczas pracy możliwa jest słaba poświata żarnika.
Silnik rezystora R14 jest ustawiony w dolnym położeniu, R15 w górnym położeniu, R9 i R10 w środkowym położeniu.
Do podstawy tranzystora VT12 należy podłączyć woltomierz o wysokiej rezystancji na napięcie 1 - 3 V, a rezystorem R15 ustawić napięcie 0,4 - 0,5 V. Rezystor R10 ustawić na napięcie w połowie napięcia równe połowie napięcia zasilania. Rezystor R14 na kolektorze VT-2 ustawia takie samo napięcie jak na kolektorze VT1. Rezystor R9 wyrównuje sygnały docierające do górnej i dolnej części obwodu - łatwo to zrobić na ucho.
Następnie należy włączyć wzmacniacz, odłączając żarówkę i powtórzyć wszystkie ustawienia. Jeśli ULF został poprawnie zmontowany iz nadających się do naprawy elementów elektrycznych, można od razu podłączyć do niego głośniki.
Tranzystory wyjściowe montowane są na radiatorach o powierzchni chłodzącej 1200 cm2, VT8 i VT9 - na grzejnikach o powierzchni 80 cm2 i VT-14 - 500 cm2.
Diody w zasilaczu muszą być przystosowane do prądu co najmniej 20 A, a dla reszty - do prądu powyżej 50 A.
Rezystancja obciążenia wzmacniacza wynosi 3-8 omów. Aktualny współczynnik wzmocnienia tranzystorów wyjściowych powinien wynosić co najmniej 20 jednostek, a dla reszty - ponad 50 jednostek.
Wzmacniacz ma dobrą stabilność termiczną i może pracować w nieskończoność, aw tym czasie tryby pracy tranzystorów nie zmieniają się. Dźwięk na wyjściu ULF jest czysty, naturalny, niewiele różni się od tego, co odtwarzają głośniki wysokiej jakości wzmacniacza lampowego.
V. SMIRNOV, region Woroneż, osada Talovaya
Znalazłeś błąd? Podświetl go i naciśnij Ctrl + Enter powiedzieć nam.