Tranzistori amplificator simplu cu mâna. Amplificator pe un singur tranzistor: schema

tranzistori Amplificator, în ciuda istoriei sale deja de mult, este un subiect preferat de studiu, atat pentru incepatori cat si jambon venerabile. Și acest lucru este de înțeles. Este o parte indispensabilă a majorității dispozitivelor de radio amatori de masă: receptoare radio și amplificatoare de joasă frecvență (Sonic). Ne uităm la modul de a construi amplificatoare simple de frecvență joasă tranzistori.

Răspunsul de frecvență a amplificatorului

În orice televizor sau radio, în fiecare centru muzical sau amplificator tranzistor pot găsi amplificatoare audio (frecvență joasă - LF). Diferența dintre amplificatoare tranzistor audio și alte tipuri sunt caracteristicile lor de frecvență.

tranzistori amplificator audio are răspuns de frecvență plat în banda de frecvențe de la 15 Hz la 20 kHz. Aceasta înseamnă că toate semnalele de intrare cu o frecvență în acest interval, amplificatorul convertește (crește) aproximativ egal. Figura de mai jos prezintă coordonatele „câștig amplificator Ku - frecvență de intrare“ curba prezintă o caracteristică de frecvență ideală pentru un amplificator audio.

Această curbă este aproape plat de la 15 Hz la 20 kHz. Acest lucru înseamnă să se aplice o putere de a fi semnale de intrare cu precizie, cu frecvențe cuprinse între 15 Hz și 20 kHz. Pentru semnalele de intrare cu frecvențe mai mari de 20 kHz și sub eficiență de 15 Hz și calitatea muncii sale scad rapid.

Tip caracteristica de frecvență a amplificatorului este determinat de componentele electronice (ERE) din circuitul său, în primul rând ei înșiși tranzistori. tranzistori amplificator audio asamblate, de obicei, pe așa-numitul tranzistor medie și joasă frecvență, cu o lățime de bandă totală de semnale de intrare de la zeci și sute de Hz până la 30 kHz.

amplificator de clasa muncitoare

După cum se știe, în funcție de gradul de continuitate a fluxului de curent în timpul perioadei de ea prin etapa amplificator tranzistor (amplificator) distinge clasele sale operație: „A“, „B“, „AB“, „C“, „D“.

În timpul funcționării clasa curentă „A“ curge printr-o cascadă pe o perioadă de semnal de intrare de 100%. de lucru în cascadă în această clasă ilustrează următoarea desen.

În clasa de funcționare a etapei amplificator „AB“ curge curent mai mult de 50 prin interiorul acestora%, dar mai puțin de 100% din perioada de intrare (vezi. Figura de mai jos).

Într-o clasă de cascadă „B“ curge curent exact 50% prin interiorul acestora din perioada semnalului de intrare, așa cum este ilustrat în desen.

Și, în sfârșit, în clasa cascadă „C“ curent curge în mai puțin prin acesta de 50% din perioada semnalului de intrare.

tranzistori amplificator LF: distorsiuni majore în activitatea la clasă

În domeniul amplificator tranzistor Clasa de operare „A“ are un nivel scăzut de distorsiune armonică. Dar, în cazul în care semnalul are un puls de tensiune de emisii, ceea ce duce la saturația de tranzistori, armonicilor mai mari (până la 11 minute) apar în jurul valorii de fiecare ieșire armonică „obișnuit“. Acest lucru face ca fenomenul așa-numitul tranzistor, sau un sunet metalic.

În cazul în care amplificatoare de putere LF tranzistori au putere nereglementat, semnalele lor de ieșire sunt modulate în amplitudine aproape de frecvența principală. Acest lucru duce la rigiditatea sunetului pe marginea din stânga a răspunsului în frecvență. Diferite metode de stabilizare a amplificatorului de tensiune face design mai complex.

eficiență tipică singur soclu de clasă Un amplificator nu depășește 20% din cauza tranzistorului constant deschis și un flux continuu al unei componente de curent constant. Puteți efectua o clasă Un amplificator push-pull, eficiența va crește oarecum, dar semnalul de jumătate de undă va fi mai dezechilibrat. Traducere stadiul lucrărilor de clasa „A“ în activitatea de clasă crește „AB“ de patru ori distorsiune armonică, cu toate că eficiența sistemului său în acest caz, este crescut.

În amplificatoare aceeași clasă „AB“ și distorsiunile „B“ crește pe măsură ce reducerea nivelului de semnal. Involuntar tăieturii doresc un amperi mai tare pentru a completa senzatia de putere si dinamica muzicii, dar de multe ori nu ajută.

clase intermediare de lucru

În lucru clasa „A“ are un fel de - clasa „A +“. Astfel, de joasă tensiune tranzistori de intrare ale acestui amplificator de clasă operează în clasa „A“ și tranzistori de ieșire de înaltă tensiune ale amplificatorului este depășită atunci când semnalele de intrare trece peste un anumit nivel în clase „V“ sau „AB“. Costul acestor cascadelor mai bune decât cele din clasa pura „A“, în timp ce distorsiuni neliniare mai puțin (0,003%). Cu toate acestea, ele, de asemenea, sunet „metalic“, datorită prezenței armonicilor superioare în semnalul de ieșire.

Într-o altă clasă de amplificatoare - „AA“ nivel de distorsiune armonică este chiar mai mică - aproximativ 0,0005%, dar armonici mai mari sunt de asemenea prezente.

Înapoi la amplificator tranzistor de clasa „A“?

Astăzi, mulți experți în domeniul de reproducere a sunetului de înaltă calitate susțin o revenire la amplificatoare de tub, deoarece nivelul de distorsiune armonică și armonici introduse de acestea într-un semnal de ieșire, în mod evident mai mică decât cea a tranzistori. Cu toate acestea, aceste avantaje sunt compensate printr-o mare măsură, necesitatea transformatorului de potrivire între stadiul de tub de ieșire de înaltă rezistență și difuzoare audio impedanță scăzută. Cu toate acestea, tranzistori simple și putere pot fi realizate cu o ieșire transformator, așa cum va fi prezentat mai jos.

Există , de asemenea , o vedere că calitatea sunetului final poate oferi doar un amplificator hibrid tub-tranzistor, toate acestea sunt etape de un singur ciclu care nu sunt acoperite de feedback - ul negativ , și care lucrează într - o clasă „A“. Adică, un repetor este un amplificator de putere pe un singur tranzistor. Circuitul poate avea eficiență maximă realizabilă (în clasa „A“) nu este mai mare de 50%. Dar nici puterea, nici eficiența amplificatorului sunt un indicator al calității reproducerii sunetului. O importanță deosebită o acordă calitatea și linearitatea ERE în circuit.

Deoarece circuitele la un singur capăt sunt o astfel de perspectivă, considerăm mai jos posibilitățile lor.

amplificator cu un singur capăt pe un singur tranzistor

Schema aceasta, făcută cu un emițător comun și RC-obligațiuni pe semnalele de intrare și de ieșire pentru clasa „A“ este prezentată mai jos.

Se prezintă o structură de tranzistor Q1 npn. colector său printr-o rezistență de limitare a curentului R3 este conectat la borna pozitivă + Vcc și un emițător - la -Vcc. Structura de putere tranzistor pnp va avea același circuit, dar terminalele de alimentare cu energie schimbate.

C1 - blocarea condensator, în care semnalul de intrare de curent alternativ este separat de tensiune DC Vcc. În acest caz, C1 nu împiedică trecerea curentului de intrare de curent alternativ prin joncțiunea „bază. - Q1 tranzistor emițător“ Rezistoare R1 și R2 , împreună cu o rezistență de tranziție „E - B“ formează un divizor de tensiune Vcc pentru a selecta punctul de funcționare al tranzistorului Q1 în modul static. Tipic pentru acest circuit este valoarea R2 = 1 kohm și poziția punctului de funcționare - Vcc / 2. R3 este rezistor de sarcină și circuitul colector este utilizat pentru a crea colector de curent alternativ tensiunea de ieșire.

Presupunând că Vcc = 20 V, R2 = 1 kohm, iar curentul factorului de amplificare h = 150. Tensiunea emitorul select Ve = 9 V, iar căderea de tensiune pe joncțiunea "E - B" se presupune egal cu Vbe = 0,7 V. această valoare corespunde așa-numitele tranzistori de siliciu. Dacă am considerat amplificator pe tranzistori cu germaniu, căderea de tensiune la tranziția deschisă „E - B“ ar fi egal cu Vbe = 0,3 V.

emițător curent este aproximativ egal cu colectorul de curent

Ie = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ Ic.

Baza de curent Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 uA.

Căderea de tensiune pe rezistorul R1

V (R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 V - 9,7 V = 10,3 V,

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

C2 este necesar pentru a crea un lanț care trece componenta AC a emițător (colector de curent, de fapt). Dacă nu a fost, atunci rezistorul R2 este puternic limitată la componenta de curent alternativ, astfel încât subiectul tranzistor bipolar de putere ar avea un câștig de curent scăzut.

În calculele noastre am presupus că Ic = Ib h, unde Ib - curentul de bază care se varsă în ea de emițător și are loc atunci când este aplicat la baza prejudecată. Cu toate acestea, întotdeauna prin baza (ca în prezența deplasării, și fără ea) are loc mai mare și un curent de scurgere a colectorului Icb0. Prin urmare, curentul real de colector este Ic = Ib h + Icb0 h, adică scurgere de curent într-un circuit cu MA amplificat de 150 de ori. Dacă am considerat amplificator pe tranzistori cu germaniu, acest fapt ar trebui să fie luate în considerare în calcule. Faptul că tranzistori cu germaniu au o ordine semnificativă Icb0 de câteva microamps. În siliciu, el a trei ordine de mărime mai mică (aproximativ de mai multe nA), astfel încât acestea sunt de obicei ignorate în calcule.

amplificator cu un singur capăt cu MOS-tranzistor

Ca și în cazul oricărui amplificator FET, considerat schema are omologul său printre amplificatoare de pe tranzistoare bipolare. De aceea, considerăm circuitele analogice anterioare cu un emițător comun. Este fabricat dintr-o sursă comună și RC-obligațiuni pe semnalele de intrare și de ieșire pentru clasa „A“ și este prezentată mai jos.

Există C1 - un condensator de blocare, în care semnalul de intrare de curent alternativ este separat de tensiune DC Vdd. După cum se știe, orice amplificator FET trebuie să aibă un potențial de poarta de tranzistori sale MIS sub sursele potențiale ale acestora. În acest circuit poarta este împământat rezistor R1, având de obicei o rezistență ridicată (100 kOhm la 1 Mohm), nu este șuntat la semnalul de intrare. Curentul prin R1 este aproape nu trece, astfel încât potențialul poarta atunci când nici un semnal de intrare este egală cu potențialul pământului. Potențialul sursei de mai sus potențial la sol din cauza căderii de tensiune pe rezistorul R2. Astfel, potențialul de poarta este mai mic decât potențialul sursă, care este necesară pentru funcționarea normală a Q1. Condensatorul C2 și rezistorul R3 au aceeași funcție ca și în schema anterioară. Deoarece acest circuit cu o sursă comună, atunci semnalele de intrare și de ieșire sunt defazate cu 180 °.

Amplificator cu ieșire transformator

Un al treilea simplu tranzistori amplificator-o singură etapă prezentată în figura de mai jos, este de asemenea configurată de common-emițător pentru a opera în clasa „A“, dar cu un difuzor impedanță redusă este conectat printr-un transformator de potrivire.

înfășurarea transformatorului T1 primar este sarcina colectorului tranzistorului Q1 și circuitul dezvoltă un semnal de ieșire. T1 transmite un semnal de ieșire la un difuzor, și oferă complet ieșire tranzistor coordonare cu rezistență scăzută (aproximativ de mai multe ohmi) difuzor impedanță.

divizor de tensiune sursă de alimentare colector Vcc rezistoare colectate R1 și R3, asigură selectarea punctului de funcționare al tranzistorului Q1 (tensiunea de polarizare la baza). Numirea elementelor rămase ale amplificatorului este aceeași ca în schemele anterioare.

Amplificatorul audio push-pull

Push-pull amplificator LF doi tranzistori despică intrare semnal audio frecvență de două antifază jumătate de undă, fiecare dintre acestea fiind îmbunătățită prin propria etapă tranzistor. După efectuarea o astfel de amplificare semiundă sunt combinate într-un semnal armonic integral, care se transmite la sistemul de difuzoare. O astfel de conversie a semnalelor de frecvență joasă (divizare și re-fuzionare) provoacă în mod natural denaturări ireversibile în acesta, datorită diferenței de frecvență și proprietățile dinamice ale celor două circuite tranzistor. Aceste distorsiuni sunt reduse calitate audio la ieșire amplificator.

amplificator push-pull care operează în clasa „A“ nu sunt bine reproduce semnale sonore complexe, ca o valoare de curent constant crește continuu curge în umerii lor. Acest lucru duce la un dezechilibru de semnal de valuri și jumătate, distorsiuni de fază și în cele din urmă la pierderea de inteligibilitate a sunetului. Prin încălzire, cele două tranzistoare de putere este crescut de două ori în distorsiune redusă și semnalul de frecvență subsonic. Cu toate acestea, principalul avantaj al circuitului push-pull este eficiența acceptabilă și puterea crescută.

Push-pull circuit amplificator de putere cu tranzistoare este prezentat în Fig.

Acest amplificator funcționează în clasa „A“, dar pot fi utilizate și clasa „AB“, și chiar și „B“.

Amplificator de putere tranzistor transformator

Transformatoare, în ciuda progresului în miniaturizarea lor sunt toate la fel ERE voluminoase, grele și costisitoare. Prin urmare, sa găsit o modalitate de a elimina transformator de circuit push-pull executându-l pe două tranzistoare complementare puternice de tipuri diferite (npn și pnp). Cele mai multe amplificatoare de putere moderne folosind acest principiu și sunt proiectate să funcționeze în clasa „B“. Schema unui astfel de amplificator de putere este prezentată mai jos.

Ambele tranzistor ei sunt aranjate ca comună colector (emițător adept). Prin urmare, circuitul transferă tensiunea de intrare la ieșire, fără amplificare. În cazul în care semnalul de intrare nu este prezent, ambele tranzistori sunt la limita de la stat, dar acestea sunt oprite.

Atunci când semnalul armonic este introdus, se deschide pozitiv jumătate de val TR1, dar are nevoie pe deplin tranzistor TR2 pnp în modul de tăiere. Astfel, numai pozitiv jumătate de undă este amplificat fluxurile de curent prin sarcină. Semnalul de intrare negativ jumătate de undă se deschide doar se închide TR2 și TR1, astfel încât puterea de încărcare furnizate negativ curent jumătate de undă. Ca urmare, sarcina este eliberată câștigul de putere maximă (datorită curent de amplificare) semnalului sinusoidal.

Amplificator pe un singur tranzistor

Pentru asimilarea celor de mai sus aduna tranzistori simplu amplificator cu mâinile lor și să se uite la modul în care funcționează.

În incluse în T. circuitul de bază Pentru a alimenta circuitul de joasă putere ca sarcină tranzistor BC107 tip T incluzând căști cu o rezistență de 2-3 ohmi, o tensiune de polarizare a bazei va oferi o rezistență ridicată valoare rezistor R * 1 Mohm, decuplarea capacitance electrolitic condensator C de 10 microfarazi la 100 microfarazi va baterie 4,5V / 0,3 AA

În cazul în care rezistorul R * nu este conectat, nici o bază Ib curent sau Ic a colectorului de curent. Dacă rezistența este conectat, tensiunea pe bază se ridică la 0,7 V, iar prin ea curge un curent Ib = 4 mA. Câștigul actual al tranzistorului 250 este egal cu care dă Ic = 250Ib = 1 mA.

Prin aducerea un simplu tranzistori amplificator cu propriile lor mâini, acum putem experimenta. Conectați căștile și a pus degetul pe punctul 1 al circuitului. Veți auzi un zgomot. Corpul tău percepe rețeaua de alimentare de radiații la o frecvență de 50 Hz. Zgomotul ai auzit de la căști, iar această radiație este doar tranzistor de putere. Să explicăm acest proces mai detaliat. tensiune de curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz este conectat la baza tranzistorului printr-un condensator C. Tensiunea pe baza este acum egal cu suma tensiunii de polarizare de CC (aproximativ 0,7 V), care vine din rezistorul R *, și o tensiune de curent alternativ „cu degetul“. Ca rezultat, curentul de colector primit de la componenta de frecvență AC de 50 Hz. Acest curent alternativ este folosit pentru a schimba diafragma difuzorului înainte și înapoi, cu aceeași frecvență, ceea ce înseamnă că vom putea auzi tonul de 50 Hz ieșire.

Joaca 50 Hz de zgomot nu este foarte interesant, așa că poate fi conectat la punctele 1 și 2, sursa de semnal de joasă frecvență (CD-player sau microfon) și vorbire aud îmbunătățită sau muzica.