Najjednostavniji tranzistorsko pojačalo može biti dobar alat za proučavanje svojstava uređaja. Sheme i dizajni su vrlo jednostavni, možete samostalno napraviti uređaj i provjeriti njegov rad, napraviti mjerenja svih parametara. Zahvaljujući modernim terenskim tranzistorima možete napraviti doslovno tri elementa minijaturnog mikrofonskog pojačala. I povežite ga s osobnim računalom kako biste poboljšali parametre snimanja. A sugovornici će tijekom razgovora biti puno bolje i jasnije čuti vaš jezik.
Frekvencijske karakteristike
Niska (zvučna) pojačala frekvencije nalaze se u gotovo svim kućanskim aparatima - glazbenim centrima, televizorima, radio prijemnicima, magnetofonima, pa čak i osobnim računalima. No, tu su i RF pojačala na tranzistorima, svjetiljkama i mikrokontrolerima. Razlika je u tome što vam ULC omogućuje pojačavanje signala frekvencije zvuka koje ljudsko uho percipira. Pojačala zvuka na tranzistorima omogućuju reprodukciju signala s frekvencijama u rasponu od 20 Hz do 20 000 Hz.
Tako, čak i najjednostavniji uređaj može pojačati signal u tom području. I čini što je moguće više ravnomjerno. Dobitak izravno ovisi o frekvenciji ulaznog signala. Graf ovisnosti tih veličina praktički je pravac. Ako se, međutim, ulaz pojačala s signalom izvan frekvencijskog opsega, kvaliteta rada i učinkovitost uređaja brzo smanji. Kaskade ULF-a obično će ićina tranzistorima koji rade u niskim i srednjim frekvencijama.
Klase pojačala zvuka
Sva pojačala su podijeljena u nekoliko klasa, ovisno o tome koji stupanj protoka tijekom tekućeg razdoblja kroz kaskadu:
Klasa "A" - struja teče kontinuirano tijekom razdoblja pojačala. U klasi rada struja "B" teče pola razdoblja. Klasa "AB" kaže da struja teče kroz fazu pojačala za vrijeme jednako 50-100% razdoblja. U načinu rada "Za", električna struja radi manje od polovice vremenskog razdoblja rada. Način rada "D" ULF koristi se u radioamaterskoj praksi tek nedavno - nešto više od 50 godina. U većini slučajeva, ovi uređaji se implementiraju na temelju digitalnih elemenata i imaju vrlo visoku učinkovitost - više od 90%.
Prisutnost distorzija u različitim klasama niskofrekventnih pojačala
Radno područje klase tranzistorskog pojačala "A" karakteriziraju relativno male nelinearne distorzije. Ako ulazni signal emitira impulse s višim naponom, to dovodi do činjenice da su tranzistori zasićeni. U izlaznom signalu, svaki harmonik počinje se pojavljivati viši (do 10 ili 11). Zbog toga postoji metalni zvuk, tipičan samo za tranzistorska pojačala.
Ako je napajanje nestabilno, izlazni signal će biti simuliran amplitudom na frekvenciji mreže. Zvuk će postati kruti u lijevom dijelu frekvencijske karakteristike. ališto je bolja stabilizacija snage pojačala, to postaje teže dizajn cijelog uređaja. ULF-ovi, koji rade u klasi "A", imaju relativno malu učinkovitost - manje od 20%. Razlog tome je što je tranzistor stalno otvoren i struja teče kroz njega kontinuirano. Kako bi se povećala (iako beznačajna) učinkovitost, moguće je koristiti dvotaktne sheme. Jedan nedostatak - polu-valovi u izlaznom signalu postaju asimetrični. Ako prevedete iz klase "A" u "AB", nelinearna izobličenja će se povećati 3-4 puta. No, učinkovitost cjelokupne sheme uređaja i dalje će se povećavati. ULF klase "AB" i "B" karakteriziraju povećanje izobličenja kada se razina signala spusti na ulaz. Ali čak i ako dodate volumen, to neće pomoći u potpunosti riješiti nedostatke.Rad u srednjim razredima
U svakoj klasi postoji nekoliko varijanti. Na primjer, postoji klasa pojačala "A +". U njemu tranzistori na ulazu (niski napon) rade u "A" modu. No, visoki napon, koji su instalirani u izlaznim stupnjevima, rade ili "B" ili "AB". Takva pojačala su mnogo ekonomičnija od rada u klasi "A". Vidljivo manje nelinearnih izobličenja - ne više od 0003%. Moguće je postići još veće rezultate pomoću bipolarnih tranzistora. Princip rada pojačala na tim elementima će biti objašnjen u nastavku.
Ali još uvijek postoji velik broj viših harmonika u izlaznom signalu, zašto zvuk postaje karakterističan metal. Tu su i sheme pojačala koja rade u klasi "AA". Imaju nelinearna izobličenja čak i manje - do 00005%. aliglavni nedostatak tranzistorskih pojačala je još uvijek tu - karakterističan metalni zvuk."Alternativne" strukture
Ne može se reći da su oni alternativni, samo neki od stručnjaka uključenih u projektiranje i montažu pojačala za visokokvalitetnu reprodukciju zvuka, sve više preferiraju svjetlosne konstrukcije. Svjetlosna pojačala imaju sljedeće prednosti:Vrlo niska razina nelinearnog izobličenja u izlaznom signalu. Viši harmonici su manji nego u tranzistorskim strukturama.Ali postoji jedan ogroman nedostatak koji nadmašuje sve zasluge - imperativ je da uređaj uredite. Činjenica je da cijevna kaskada ima vrlo visok otpor - nekoliko tisuća ohma. No, otpor navijanje zvučnika - 8 ili 4 ohma. Da biste ih popravili, morate instalirati transformator.
Naravno, to nije veliki nedostatak - postoje tranzistorski uređaji koji koriste transformatore za usklađivanje izlaznog stupnja i akustičnog sustava. Neki stručnjaci tvrde da je najučinkovitija shema hibrid - u kojoj jednofazna pojačala nisu pokrivena negativnim povratnim informacijama. Štoviše, sve te kaskade rade u načinu rada ULF klase "A". Drugim riječima, koristi se kao pojačalo pojačala na tranzistoru.
Štoviše, učinkovitost takvih uređaja je prilično visoka - oko 50%. No, ne biste se trebali usredotočiti samo na performanse i snagu - oni ne govore o visokoj kvaliteti reprodukcije zvuka od strane pojačala. Mnogo viševeću važnost imaju linearnost karakteristika i njihova kvaliteta. Stoga je potrebno najprije obratiti pozornost na njih, a ne na vlast.
Shema jednofaznog ULF-a na tranzistoru
Najjednostavniji amp, izgrađen prema shemi općeg odašiljača, radi u klasi "A". Shema koristi poluvodički element sa strukturom n-p-n. U krugu kolektora otpor R3 je ograničen strujom koja teče. Krug kolektora spojen je na pozitivno napajanje, a odašiljač je negativan. U slučaju korištenja poluvodičkih tranzistora sa strukturom p-n-p shema će biti potpuno ista, samo trebamo promijeniti polaritet. S odvojivim kondenzatorom C1 moguće je odvojiti varijabilni ulazni signal od istosmjernog izvora. U ovom slučaju, kondenzator nije prepreka za prolaz izmjenične struje duž emitera baze ceste. Unutarnji otpor prijelaza na bazi emitera, zajedno s otpornicima R1 i R2, predstavljaju jednostavni djelitelj napona. Tipično, otpornik R2 ima otpor od 1-15 kOhm - najtipičnije vrijednosti za takve krugove. U tom slučaju, napon napajanja podijeljen je podjednako. A ako hraniti napon kruga od 20 Volta, onda možete vidjeti da je vrijednost dobitka struje h21 će biti 150. Treba napomenuti da su KV pojačala na tranzistorima se izvode prema sličnim shemama, samo rade malo drugačije.
U ovom slučaju napon odašiljača je 9 V, a pad u dijelu kruga "E-B" 07 V (što je tipično za tranzistore na silicijumskim kristalima). Ako uzmete u obzir pojačalo na tranzistorima germanija, ondau ovom slučaju pad napona na "E-B" će biti jednak 03 Art. Struja u krugu kolektora bit će jednaka onoj koja teče u izdavatelju. Moguće je izračunati podjelu napona odašiljača na otpor R2 - 9V /1 kΩ = 9 mA. Za izračun vrijednosti struje baze potrebno je podijeliti 9 mA na pojačanje h21 - 9mA /150 = 60 μA. U ULF dizajnu obično se koriste bipolarni tranzistori. Načelo njegova rada razlikuje se od polja. Na otporniku R1 sada možete izračunati vrijednost pada - to je razlika između napona i napajanja. U tom slučaju, napon baze može se pronaći po formuli - zbroj karakteristika emitera i prijelaz "E-B". Kada se napaja iz izvora od 20 V: 20 - 97 = 103. Odavde možete izračunati vrijednost otpora R1 = 103/60 μA = 172 kΩ. U shemi postoji kapacitet C2 potreban za provedbu kruga, koji može proći varijabilnu komponentu struje odašiljača. Ako ne instalirate kondenzator C2, varijabla će biti vrlo ograničena. Zbog toga će takvo pojačalo tranzistorskog zvuka imati vrlo nisku strujnu dobit h21. Potrebno je obratiti pozornost na činjenicu da su u gornjim izračunima uzeti jednake struje baze i kolektora. Štoviše, struja baze je preuzeta od one koja teče u lanac od emitera. To se javlja samo kada se primjenjuje baza napona tranzistora.
Ali treba imati na umu da je baza lanca uvijek uvijek, bez obzira na prisutnost pomaka, nužna je struja curenja kolektora. U krugovima sa zajedničkim odašiljačem, struja curenja se pojačava za najmanje 150 puta.No, obično se ta vrijednost uzima u obzir samo pri izračunavanju pojačala na germanijskim tranzistorima. U slučaju korištenja silicija, u kojem je struja kruga "K-B" vrlo mala, ova vrijednost je jednostavno zanemarena.
Pojačala na TIR-tranzistorima
Pojačalo na poljskim tranzistorima, prikazano u krugu, ima mnogo analoga. Uključujući i bipolarne tranzistore. Stoga možemo kao sličan primjer uzeti u obzir dizajn pojačala zvuka, prikupljenog prema shemi općeg odašiljača. Na slici je prikazan dijagram koji se izvodi prema shemi s općim curenjem. Na ulaznim i izlaznim krugovima, R-C spojevi se sastavljaju kako bi se omogućilo da uređaj radi u "A" modu pojačala. Izmjenična struja iz izvora signala odvojena je od konstantnog napona kondenzatorom C1. Budite sigurni da imate pojačalo na polju tranzistora da ima potencijal zatvarača koji će biti manji od slične karakteristike curenja. U prikazanoj shemi, vrata su spojena na zajedničku žicu pomoću otpornika R1. Njegova otpornost je vrlo velika - obično se koristi u dizajnu otpornika 100-1000 kOhm. Takav veliki otpor odabran je kako ne bi presjekao signal na ulazu.
Ovaj otpor gotovo ne prolazi kroz električnu struju, što rezultira potencijalom kapije (u odsutnosti signala na ulazu) kao što je u tlu. U početku je isti potencijal veći nego u tlu, samo zbog pada napona na nosaču R2. Stoga je jasno da je potencijal vrata manji nego u curenju. A to je ono što je potrebno za normalno funkcioniranjetranzistor. Treba napomenuti da C2 i R3 u ovom krugu pojačala imaju istu svrhu kao u gornjem dizajnu. A ulazni signal pomaknut je u odnosu na izlaz za 180 stupnjeva.
ULF s izlaznim transformatorom
Takvo pojačalo možete napraviti vlastitim rukama za kućnu uporabu. Izvodi se prema shemi, koja radi u klasi "A". Dizajn je isti kao što je gore opisano - s općim odašiljačem. Jedna značajka - morate koristiti transformator za odobrenje. To je nedostatak takvog pojačala zvuka na tranzistorima.
Krug kolektora tranzistora je napunjen primarnim namotom, koji razvija izlazni signal koji se prenosi kroz sekundarne zvučnike. Na otpornicima R1 i R3 je sastavljen djelitelj napona koji omogućuje odabir radne točke tranzistora. S ovim lancem se osigurava pristranost napona napajanja prema bazi. Sve ostale komponente imaju istu svrhu kao u gornjim shemama.
Dvotaktno pojačalo zvuka
Ne može se reći da je to jednostavno tranzistorsko pojačalo, jer je njegov rad malo kompliciraniji od onog o kojem smo ranije govorili. U dvotaktnom ULF-u, ulazni signal se dijeli na dva poluvalova, različita u fazi. I svaki od tih poluvalova pojačan je svojom kaskadom, izvedenom na tranzistoru. Nakon što je došlo do pojačanja svakog poluvalova, oba signala su spojena i prihvaćena na zvučnicima. Takve složene transformacije mogu uzrokovati izobličenje signala, budući da su dinamička i frekvencijska svojstva tih dvajuistog tipa, tranzistori će biti izvrsni.
Kao rezultat, izlaz pojačala značajno smanjuje kvalitetu zvuka. Kod rada s dvotaktnim pojačalom u klasi "A" nije moguće kvalitetno reproducirati složeni signal. Razlog - povećana struja teče na ramenima pojačala konstantno, poluvalovi su asimetrični, postoje fazne distorzije. Zvuk postaje manje čitljiv, a kada se zagrije, izobličenje signala je još pojačano, osobito na niskim i ultra niskim frekvencijama.
Transformator ULF
Transistorsko pojačalo na tranzistoru, napravljeno pomoću transformatora, unatoč činjenici da dizajn može imati male dimenzije, još je uvijek nesavršeno. Transformatori su još uvijek teški i glomazni pa ih je najbolje riješiti. Mnogo učinkovitija je shema izvedena na komplementarnim poluvodičkim elementima s različitim vrstama provodljivosti. Većina modernih ULF-ova izvodi se točno po takvim shemama i oni rade u klasi "B". Dva moćna tranzistora koji se koriste u dizajnu, rade pod shemom odašiljača (zajednički kolektor). U tom slučaju ulazni napon se prenosi na izlaz bez gubitka i pojačanja. Ako nema signala na ulazu, onda su tranzistori na granici uključenja, ali još uvijek isključeni. Kada se harmonijski signal unosi na ulaz, prvi polu-val otvara prvi tranzistor, a drugi u ovom trenutku je u graničnom modu.
Prema tome, samo pozitivni poluvalovi mogu proći kroz opterećenje. Ali negativno otvara drugitranzistor i potpuno zaključati prvi. Istodobno se u opterećenju otkrivaju samo negativni poluvalovi. Kao rezultat pojačanja snage, signal se detektira na izlazu uređaja. Slična shema pojačala na tranzistorima je vrlo učinkovita i može osigurati stabilan rad, visokokvalitetnu reprodukciju zvuka.
ULF shema na jednom tranzistoru
Proučavajući sve gore navedene značajke, pojačalo možete prikupiti vlastitim rukama na jednostavnoj bazi elemenata. Tranzistor se može koristiti s domaćim KT315 ili bilo kojim njegovim stranim analogima - kao što je BC107. Kao opterećenje, morate koristiti slušalice s otporom od 2000-3000 ohma. U podnožju tranzistora potrebno je napajati napon na otporniku otporom 1 MΩ i razdvojnim kondenzatorom 10 μF. Napajanje može biti izvedeno iz izvora napona od 45-9 volti, struja - 03-05 A.
Ako otpor R1 nije spojen, u bazi i kolektoru neće biti struje. Ali kada je spojen, napon dostiže 07 i omogućuje struji da teče oko 4 μA. U ovom slučaju, dobitak na struji će biti oko 250. Odavde možete napraviti jednostavan izračun pojačala na tranzistorima i saznati struju kolektora - ispada da je jednaka 1 mA. Prikupljanjem ovog kruga pojačala na tranzistoru, možete ga testirati. Uključite izlaz opterećenja - slušalice. Prstom dodirnite ulaz pojačala - trebao bi postojati karakterističan šum. Ako se to ne dogodi, dizajn će vjerojatno biti netočan. Provjerite sve veze i apoene stavki. Pokazati jasnijeSpojite ULF ulazni ulaz na ulaz - izlaz iz uređaja ili telefona. Slušajte glazbu i cijenite kvalitetu zvuka.
