Tranzistora jednostavno pojačalo rukom. Pojačalo na jednom tranzistor: šemu

tranzistora pojačalo, bez obzira na svoju već dugu povijest, omiljeno je predmet proučavanja, početnike i poštovani šunke. I to je razumljivo. To je neizostavni dio većine masovnih amaterskih radio uređaja: radio prijemnika i pojačala u niskim (sonic) frekvencija. Gledamo kako izgraditi jednostavan pojačala niskih frekvencija tranzistora.

Učestalost odgovor pojačala

U svakom televiziju ili radio, u svakom muzički centru ili tranzistor pojačalo možete pronaći audio pojačala (niske frekvencije - LF). Razlika između audio tranzistora pojačala i druge vrste je njihova učestalost karakteristika.

tranzistora audio pojačalo ima odgovor stan frekvencija u frekvencijskom opsegu od 15 Hz do 20 kHz. To znači da su sve ulazne signale s frekvencijom u ovom opsegu, pojačala pretvara (povećanja) približno jednako. Slika u nastavku prikazuje koordinate "pojačanje pojačala Ku - Ulazna frekvencija" kriva prikazuje idealno frekvencija karakterističan za audio pojačalo.

Ovo kriva je gotovo ravna od 15 Hz do 20 kHz. To znači da se prijave moć da se precizno ulazne signale s frekvencijama između 15 Hz i 20 kHz. Za ulazne signale frekvencije iznad 20 kHz i ispod efikasnost i kvalitet njegovog rada 15 Hz brzo smanjiti.

Frekvenciju karakteristika pojačala određuje elektronske komponente (ERE) njegovog kruga, sami prvenstveno tranzistora. tranzistora audio pojačalo obično okupili na tzv niske i srednje frekvencije tranzistor sa ukupno propusnost od ulaznih signala iz desetine i stotine Hz do 30 kHz.

radnička klasa pojačalo

Kao što je poznato, u zavisnosti od stepena kontinuiteta toka struje u periodu kroz fazu tranzistor pojačala (pojačalo) razlikovati sledeće klase njegovog rada: "A", "B", "AB", "C", "D".

U radu trenutne klase "A" teče kroz kaskadu u periodu signal 100%. kaskadni rad u ovoj klasi narednih pokazuje crtež.

U klasi rada pozornici pojačala "AB" struja teče preko njih više od 50%, ali manje od 100% od ulaznog perioda (vidi. Sliku ispod).

U klasi kaskade "B" struja teče preko njih tačno 50% u periodu od ulaznog signala, kao što je prikazano na crtežu.

I na kraju, u klasi kaskade "C" struja teče preko njih u manje od 50% u periodu ulaznog signala.

tranzistora LF pojačalo: velike poremećaje u radu učionici

U oblasti tranzistora pojačala operativnog klase "A" ima nizak nivo harmonijska distorzija. Ali, ako je signal ima napon impulsa emisije, što je dovelo do zasićenja tranzistora, viši harmonici (do 11 minuta) pojaviti oko svake "obične" harmonika izlaz. Ovo uzrokuje fenomen tzv tranzistor ili metalni zvuk.

Ako pojačala LF tranzistora imaju neuređenih moć, njihov izlazni signali su modulirani u amplitudi blizu frekvencije mreže. To dovodi do krutosti zvuk na lijevi rub frekvencijski odziv. Različite metode za stabilizaciju napona pojačala čini dizajn složeniji.

Tipična efikasnost single ended klase A pojačalo ne prelazi 20% zbog stalno otvorenih tranzistora i kontinuirani protok konstantne struje komponentu. Možete izvršiti klase A push-pull pojačalo, efikasnost će se povećati malo, ali poluvalom signal će biti neuravnotežen. Prevođenje u fazi rada klase "A" u klasi rada "AB" povećava četverostruko harmoničke distorzije, iako je povećana efikasnost svoje sheme u ovom slučaju.

Pojačalima iste klase "AB" i distorzije "B" povećati i smanjenje nivoa signala. Nehotice rez žele glasnije pojačalo za završetak osjećaj moći i dinamike muzike, ali često to ne pomaže.

Srednje klase koji rad

U radničke klase "A" ima neku vrstu - klase "A +". Dakle, ulaz tranzistora niskonaponske ove klase pojačalo radi u klasi "A" i izlaz tranzistora visokog napona pojačala je premašio kada je njihov ulazni signali idu u određenom nivou u klasama "V" ili "AB". Troškovi takvih kaskada bolje od čiste klase "A", dok je nelinearna izobličenja manje (0,003%). Međutim, oni također zvuči "metalik" zbog prisustva viših harmonika u izlazni signal.

U drugoj klasi pojačala - "AA" nivo harmonijska distorzija je još manji - oko 0,0005%, ali viši harmonici su prisutne.

Povratak na tranzistor pojačalo klase "A"?

Danas, mnogi stručnjaci u području reprodukcije zvuka visoke kvalitete zagovaraju povratak cijev pojačala, jer je nivo harmonijska distorzija i harmonici uveo ih u izlazni signal, očito niža od tranzistora. Međutim, ove prednosti se prebijaju po velikoj mjeri potrebu odgovarajući transformator između visoke otpornosti cijevi izlazna faza i niske impedancije zvučnike. Međutim, jednostavan i snage tranzistora može biti sa izlaznog transformatora, kao što će biti prikazano u nastavku.

Tu je i stav da je krajnji kvalitet zvuka može dati samo hibrid cijevi tranzistor pojačalo, koje su sve faze jednog ciklusa nisu pokriveni negativne povratne informacije , i rad u klasi "A". To jest, repetitor je pojačalo na jednom tranzistor. Krug može imati maksimalno ostvariva efikasnost (u klasi "A") nije više od 50%. Ali, ni snage ni efikasnost pojačala ukazuju na kvalitetu reprodukcije zvuka. Poseban značaj pridaje kvalitetu i linearnost ERE u krug.

Od single-ended kola takvi perspektive, smatramo ispod svojih mogućnosti.

Single-ended pojačala na jedan tranzistor

Shema je, Made sa zajedničkim emiterom i RC-obveznica na ulazne i izlazne signale za klasu "A" prikazan je ispod.

Prikazan je tranzistor Q1 npn strukture. Njegova kolektor preko ograničenje struje otpornika R3 je povezan na pozitivan pol + VCC, i emiter - da -Vcc. Snaga tranzistor pnp struktura će imati isti krug, ali terminalima napajanje zamijenili.

C1 - blokiranje kondenzator, pri čemu je ulazni signal AC odvojen od DC napona VCC. U ovom slučaju, C1 ne sprečava prolaz AC ulazna struja kroz raskrsnice "osnovi -. Q1 tranzistor emiter" "E - B" otpornici R1 i R2 zajedno sa otporom tranzicije čine djelitelja napona VCC za odabir radna tačka tranzistora Q1 u statičkom režimu. Tipično za ovo kolo je vrijednost R2 = 1 kohm, i položaj operativnog point - VCC / 2. R3 je otpornik opterećenja i kruga kolektora se koristi za stvaranje kolektora AC izlazni napon.

Pod pretpostavkom da VCC = 20 V, R2 = 1 kohm, a trenutna faktor pojačanja h = 150. napona na emiter izaberite Ve = 9 V, a pad napona na spoju - pretpostavlja se "E B" jednaka Vbe = 0,7 V. Ova vrijednost odgovara tzv silicija tranzistora. Ako smo smatrali pojačalo na tranzistora germanij, pad napona na otvorenom tranzicije "E - B" bi bila jednaka Vbe = 0,3 V.

emiter struja je približno jednaka trenutnoj kolektor

Ie = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ Ic.

Struja baze Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 uA.

Pad napona preko otpornika R1

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

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

C2 je potrebno da se stvori lanac prolazi AC komponenta emitera (kolektor struja zapravo). Ako nije, onda je otpornik R2 je jako ograničena na AC komponentu, tako da bi predmet moć bipolarni tranzistor imaju nizak trenutni dobitak.

U našim proračunima pretpostavili smo da Ic = Ib h, gdje IB - baza struja koja teče u nju iz emitera i javlja se kada se primjenjuje na pristranost bazu. Međutim, uvijek kroz baze (kao što je u prisustvu raseljavanja, i bez njega) nastavlja još i struja curenja od Icb0 kolektora. Dakle, pravi kolektor struja je Ic = Ib h + Icb0 h, i.e. struje curenja u kolo sa MA pojačan 150 puta. Ako smo smatrali pojačalo na tranzistora germanij, ta činjenica bi se moralo uzeti u obzir u proračunima. Činjenica da germanij tranzistora imaju značajan Icb0 nalogu nekoliko mikroampera. U silicij, on je tri reda veličine manji (oko nekoliko nA), tako da se obično zanemariti u proračunima.

Single-ended pojačalo sa MOS-tranzistor

Kao i kod svakog FET pojačalo, smatra šema ima svoje kolege među pojačala na bipolarnim tranzistorima. Stoga, smatramo da je prethodni analogna kola sa zajedničkim emiterom. Napravljena je od zajedničkog izvora i RC-obveznica na ulazne i izlazne signale za klasu "A" i prikazan je ispod.

Postoji C1 - blokiranje kondenzator, pri čemu je ulazni signal AC odvojen od DC napon Vdd. Kao što je poznato, bilo FET pojačalo mora imati vrata potencijal svoje MIS tranzistora ispod svojih potencijalnih izvora. U ovom spoju vrata se temelji otpornika R1, što obično visoku otpornost (100 kOhm do 1 MOhm), to se ne gurnuti u ulazni signal. Struje kroz R1 se gotovo ne prođe, tako da potencijalni vrata kada nema ulaznog signala jednaka potencijala zemlje. Potencijal izvora iznad zemlje potencijal zbog pada napona preko otpornika R2. Dakle, vrata potencijal je niži od potencijalnog izvora, koji je neophodan za normalan rad Q1. Kondenzatora C2 i otpornik R3 imaju istu funkciju kao u prethodnom shemu. Pošto je ovo kolo sa zajedničkog izvora, onda ulaznih i izlaznih signala su fazi pomak za 180 °.

Pojačalo sa transformatorom izlaz

jednostavan tranzistora pojačalo treće faze, kao što je prikazano na slici ispod, također pruža u krug sa zajedničkim emiterom za upotrebu u klasi "A", ali sa niske impedanse zvučnik je spojen preko odgovarajući transformator.

Primarnom namotaju transformatora T1 je opterećenje kolektora tranzistora Q1 i spoja razvija izlazni signal. T1 šalje izlazni signal na zvučnik, te pruža kompletnu koordinaciju izlaz tranzistor sa malim otporom (oko nekoliko oma) impedancija zvučnika.

Djelitelja napona izvor kolekcionar napajanja VCC prikupljaju otpornika R1 i R3, daje izbor radna tačka tranzistora Q1 (bias napon na svoju bazu). Imenovanje preostalih elemenata pojačala je isti kao u prethodnom sheme.

Push-pull audio pojačalo

Push-pull pojačalo LF dva tranzistora špagu ulazni audio signal frekvencije dva protivfazi polutalasni, svaki od kojih je pojačana sopstvenim tranzistor fazi. Nakon obavljanje tih polutalasni pojačanje se kombiniraju u jedinstvenu harmonika signala, koji se prenosi sa sistemom zvučnika. Takav signal konverziju niskih frekvencija (cijepanje i ponovno spajanje) prirodno izaziva ireverzibilne distorzije u njoj zbog razlike u učestalosti i dinamičke osobine dva tranzistora kola. Ove deformacije se smanjuju kvalitetu zvuka na izlazu pojačala.

Push-pull pojačalo radi u klasi "A" nisu dobro reprodukciju kompleksa zvučne signale, kao što je povećana konstantne struje vrijednost stalno ulijeva u ramenima. To dovodi do neuravnoteženosti pola valova signala, fazni distorziju i na kraju do gubitka razumljivost zvuka. Do grijanje, dvije snage tranzistora se povećava dva puta u niskom distorzijom i podzvučne signalu. Međutim, glavna prednost push-pull spoja je njegova prihvatljiva efikasnost i povećanje snage.

Push-pull sklop pojačalo snage sa tranzistora je prikazan na slici.

Ovo pojačalo radi u klasi "A", ali se mogu koristiti i klase "AB", pa čak i "B".

Transformatora pojačalo tranzistor

Transformatori, bez obzira na napredak u minijaturizacija su svi isti glomazni, teški i skupi ERE. Stoga je pronašao način da eliminiše transformatora push-pull krug izvršavajući ga na dva moćna komplementarna tranzistora različitih vrsta (npn i pnp). Većina modernih pojačala koriste ovaj princip i su dizajnirani da rade u klasi "B". Dijagram takvog pojačalo je prikazan ispod.

Oba njena tranzistora su raspoređeni kao common-kolektora (emiter sljedbenik). Stoga, kolo prenosi ulazni napon na izlaz bez pojačanja. Ako je ulazni signal nije prisutan, oba tranzistora su na granici na državu, ali oni se isključuju.

Kada se unese harmonijskog signala, otvara pozitivni poluvalom TR1, ali je potrebno pnp TR2 tranzistor u potpunosti cutoff mode. Dakle, samo pozitivne poluvalom je pojačan struja teče kroz opterećenja. Negativni polutalasni ulazni signal se otvara samo zatvara TR2 i TR1, tako da moć opterećenje isporučuje negativne trenutni polu-vala. Kao rezultat toga, opterećenje se oslobađa punu snagu dobit (zbog trenutne pojačanje) sinusoidalni signal.

Pojačalo na jedan tranzistor

Za asimilaciju navedenog okupiti tranzistora jednostavno pojačalo sa svojim rukama i pogledajte kako se to radi.

U uključene u osnovnu kolo T. Da nahrani mali strujni krug kao teret tranzistor tip BC107 T uključujući slušalice sa otpor 2-3 oma, prednapon na osnovnu će pružiti visoku vrijednost otpora otpornika R * 1 MOhm, razdvajanja kapaciteta elektrolitički kondenzator C 10 microfarads do 100 microfarads će 4.5V baterija / 0,3 AA

Ako je otpornik R * nije povezan, nema struja baze Ib ili Ic trenutne kolektora. Ako je otpornik spojen, napon na bazi raste na 0,7 V, a kroz njega teče struja Ib = 4 mA. Trenutna dobit od tranzistora 250 jednaka koji daje Ic = 250iB = 1 mA.

Donoseći jednostavan tranzistora pojačalo sa svoje ruke, ne možemo sada doživljavamo. Priključite slušalice i stavi prst na točke 1. kola. Ćete čuti buku. Vaše tijelo doživljava zračenja mrežnog napajanja na frekvenciji od 50 Hz. Buka ste čuli u slušalicama, i to zračenje je samo moć tranzistor. Neka nam objasniti ovaj proces u više detalja. AC napon sa frekvencijom od 50 Hz je spojen na bazu tranzistora preko kondenzatora C. napona na bazi je sada jednak zbiru DC bias napon (oko 0,7 V), koji dolazi iz otpornika R *, i AC napon "od strane prst." Kao rezultat toga, trenutni kolektor dobija varijabilne komponente sa frekvencijom od 50 Hz. Ovaj naizmjenična struja se koristi za prebacivanje dijafragme zvučnik i nazad sa istim frekvencijama, što znači da ćemo biti u mogućnosti da čujete ton 50 Hz izlaz.

Igrati 50 Hz buka nije baš tako uzbudljivo, tako da se može povezati na tačke 1 i 2, izvor signala niskih frekvencija (CD-om ili mikrofon) i poboljšane čuti govor ili glazba.