Preproste ojačevalnik tranzistorji z roko. Ojačevalnik na enem tranzistor: shema

Ojačevalnik tranzistorji, kljub že dolgo zgodovino, je najljubši predmet študija, tako začetniki in častitljive šunke. In to je razumljivo. Je nepogrešljiv del večine masa amaterskih radijskih naprav: radijskih sprejemnikov in ojačevalnikov v nizki (zvočni) frekvenco. Gledamo, kako graditi enostavne ojačevalniki nizkofrekvenčne tranzistorjev.

Odziv frekvenca ojačevalnika

V vsakem televiziji ali radiu, v vsakem glasbenem centru ali ojačevalnik tranzistor lahko najdete avdio ojačevalniki (nizkofrekvenčne - LF). Razlika med avdio tranzistorskih ojačevalnikov in drugih vrst, je njihova pogostost značilnosti.

Avdio ojačevalec tranzistorji ima ravno frekvenčni odziv v frekvenčnem pasu od 15 Hz do 20 kHz. To pomeni, da so vsi vhodni signali s frekvenco znotraj tega območja, ojačevalnik pretvarja (povečanje) približno enako. Spodnja slika prikazuje koordinate "dobiček ojačevalnik Ku - Vhodna frekvenca" krivulja kaže idealno frekvenčno karakteristiko za avdio ojačevalnik.

Ta krivulja je skoraj ravna od 15 Hz do 20 kHz. To pomeni, da uporablja moč, da se natančno vhodnih signalov s frekvencami med 15 Hz in 20 kHz. Pri vhodnih signalov pri frekvencah nad 20 kHz in pod učinkovitost in kakovost njegovega dela 15 Hz hitro zmanjša.

Vrsta frekvenčno karakteristiko ojačevalnika opredeljujejo elektronskih komponent (ERE) svojega vezja, se predvsem tranzistorjev. Avdio ojačevalnik tranzistorji običajno sestavljeni na tako imenovane nizko in srednje frekvence tranzistor s skupno pasovno širino vhodnih signalov iz deset in sto Hz do 30 kHz.

dneh razred ojačevalnik

Kot je znano, je odvisno od stopnje kontinuitete toka je v tem obdobju skozi fazo tranzistor ojačevalnika (ojačevalnika) razlikuje njegovega delovanja naslednje razrede: "A", "B", "AB", "C", "D".

V operaciji trenutno razred "A" teče skozi kaskado več kot 100% obdobju vhodnega signala. kaskadno delo v tem razredu poleg prikazuje risbo.

V razredu delovanja stopnji ojačevalnika "AB" teče tok skozenj več kot 50%, vendar manj kot 100% vhodne obdobja (glej. Slika spodaj).

V razredu kaskade "B" teče tok skozenj natanko 50% obdobja vhodnega signala, kot je prikazano na sliki.

In končno v razredu kaskade "C" tok teče skozenj v manj kot 50% v obdobju vhodnega signala.

LF ojačevalniki tranzistorji: večjih izkrivljanj na delo v razredu

Na področju tranzistor ojačevalnika operacijskega razreda "A" ima nizko harmonično popačenje. Ampak, če ima signal emisij napetostni impulz, ki vodi do zasičenosti tranzistorjev, višje harmonske (do 11 minut) so okoli vsake "redno" harmonično izhod. To povzroči pojav tako imenovanega tranzistor, ali kovinskim zvokom.

Če ojačevalniki LF imajo tranzistorji nereguliranega moč, so njihovi izhodni signali modulirajo amplitude blizu omrežne frekvence. To vodi k togosti zvok na levem robu frekvenčni odziv. Različne metode za stabilizacijo ojačevalnika napetosti omogoča oblikovanje bolj zapleteno.

Tipični izkoristek enojna končalo razred A ojačevalnik ne presega 20%, ker je stalno odprt tranzistor in neprekinjenim konstantne tekočega dela. Lahko opravljajo razreda A push-pull ojačevalnik, učinkovitost se bo nekoliko povečala, vendar je signal pol val bo bolj neuravnotežen. Prevod v fazi dela razreda "A" v delo v razredu "AB" poveča za štirikrat, harmonsko popačenje, čeprav se poveča učinkovitost svojega sistema, v tem primeru.

V ojačevalnike isti razred "AB" in popačenja "B" povečanje kot zmanjšanje nivoja signala. Nehote REZA želijo glasnejši amp za dokončanje občutek moči in dinamike glasbe, vendar pogosto ne pomaga.

Vmesne razredi delo

V delavski razred "A" ima neke vrste - razred "A +". Tako nizko napetostjo vhodni tranzistorji tega razreda ojačevalnik deluje v razredu "A" in visokonapetostne izhodni tranzistorji so iz ojačevalnika je presežen, če je njihova vhodna signala iti čez določene ravni v razrede "V" ali "AB". Stroški teh kaskad boljši od čistega razreda "A", medtem ko je nelinearna popačenja manj (0,003%). Vendar pa tudi zvok "kovinsko" zaradi prisotnosti višjih harmonskih v izhodni signal.

V drugem razredu ojačevalnikov - "AA" raven harmonično popačenje je še nižja - okoli 0,0005%, vendar višje harmonike so prisotni tudi.

Nazaj na tranzistor ojačevalnik razreda "A"?

Danes mnogi strokovnjaki s področja visoke kakovosti reprodukcije zvoka zagovarjajo vrnitev k cevnih ojačevalnikov, saj ravni harmonično popačenje in harmonike, ki jih je uvedla v izhodni signal, seveda je nižja od tranzistorjev. Vendar pa so te prednosti izravnajo z veliki meri potrebo transformatorjem med fazo visoka odpornost izhodno cev in nizke impedance zvočnike. Vendar pa lahko preproste in moči tranzistorji biti z močjo transformatorja, kot bo prikazano v nadaljevanju.

Na voljo je tudi stališče, da lahko končni kakovost zvoka zagotavljajo samo hibridno cev-tranzistor ojačevalnik, ki so vse faze enega cikla niso zajete v negativne povratne informacije , in delo v razredu "A". To pomeni, da repetitor je ojačevalnik na enem tranzistor. Vezje lahko doseže svojo maksimalno dosegljivo učinkovitost (v razredu "A") ni več kot 50%. Toda niti moči niti učinkovitost ojačevalnik kažejo na kakovost reprodukcije zvoka. Poseben pomen pripisuje kakovosti in linearnosti ERE v krogu.

Ker so posamezni tipa vezja taka perspektiva, menimo, da je pod svojimi zmožnostmi.

Enojno ojačevalnik na enem tranzistor

Shema je, ki s skupnim oddajnikom in RC-obveznic na vhodnih in izhodnih signalov za razred "A", ki je prikazana spodaj.

Tukaj je prikazana strukturo tranzistor Q1 NPN. Njegova zbiralec preko omejitev toka upor R3 je povezana s pozitivnim polom + Vcc, in oddajnik - do -Vcc. Moč tranzistor PNP struktura bo imel isto vezje, vendar sponke napajanja zamenjali.

C1 - blokiranje kondenzator, pri čemer se vhodni signal AC ločimo od enosmerne napetosti Vcc. V tem primeru, C1 ne preprečuje prehod vhodnega toka AC skozi križišča "podlaga -. Q1 tranzistor onesnaževalec" Upori R1 in R2 skupaj s prehodom odpornostjo "E - B" tvorita napetostni delilnik VCC izbrati delovno točko tranzistorja Q1 v statičnem načinu. Tipično za to vezje je vrednost R2 = 1 kohm in položaj delovno točko - Vcc / 2. R3 je obremenitev upor in kolektor se uporablja za izdelavo kolektorja AC izhodno napetost.

Ob predpostavki, da Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm, in trenutno ojačevalni faktor H = 150. napetosti na oddajnikom izbranih Ve = 9V, in padec napetosti preko stičišča "E - B" se predpostavlja enaka VBE = 0,7 V. Ta vrednost ustreza tako imenovanih silicijevih tranzistorjev. Če bi menila, da je ojačevalec na germanij tranzistorji, padec napetosti na odprtem prehodu - bi "E B" enaka VBE = 0,3 V.

emitor toka približno enaka tokovnim odjemnikom

Tj = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ Ic.

Osnovna tok Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 uA.

Padec napetosti na uporu 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 ohmov.

C2 je potrebna za ustvarjanje verige poteka komponento AC z oddajnikom (zbiralec trenutni dejansko). Če ne bi bilo, potem je upor R2 močno omejena na komponente AC, tako da bi bilo predmet moč bipolarni tranzistor nizko trenutni dobiček.

V naših izračunih smo predpostavili, da Ic = Ib h, kjer je Ib - osnova tok, ki teče v njej iz oddajnika in se pojavi, ko se uporablja za podlago pristranskosti. Toda vedno skozi dno (kot v prisotnosti premikanja, in ne da bi) poteka več in praznilni tok Icb0 kolektorja. Zato pravi zbiralec tok Ic = Ib h + Icb0 ur, t.j. uhajanja toka v tokokrogu z OU pomnožili 150-krat. Če bi menila, da je ojačevalec na germanij tranzistorji, bi to dejstvo je treba upoštevati pri izračunih. Dejstvo, da imajo germanij tranzistorji pomembno Icb0 red nekaj mikroampere. V silicija, se je tri redov velikosti manjši (okoli več nA), zato so navadno prezrti v izračunih.

Enojno ojačevalnik z MOS-tranzistor

Kot pri vsakem ojačevalnika FET, ki velja shema ima kolegom med ojačevalci na bipolarnih tranzistorjev. Zato menimo, da je prejšnja analogna vezja, ki imajo skupno oddajnik. Narejena je iz skupnega vira in RC-obveznic na vhodnih in izhodnih signalov za razred "A", ki je prikazana spodaj.

Tukaj C1 - blokirni kondenzator, pri čemer se vhodni signal AC ločimo od enosmerne napetosti Vdd. Kot je znano, mora vsak ojačevalnik FET imajo vrata potencial svojih MIS tranzistorjev pod njihovimi potencialnimi viri. V tem vezju se vrata ozemljena upor R1, ki imajo običajno visoko odpornost (100 kOhm 1 MOhm), ni premoščeno z vhodnim signalom. Tok skozi R1 je skoraj ne mine, da potencial vrata, ko ni vhodnega signala enaka ozemljitvenega potenciala. Potencial vira nadzemnega potencial zaradi padca napetosti na uporu R2. Tako je potencial vrata nižja od vira potencial, ki je potreben za normalno delovanje Q1. C2 kondenzator in upor R3 imajo enako funkcijo kot v prejšnjem sistemu. Ker je to vezje s skupnim virom, potem vhodni in izhodni signali so faze za 180 ° premaknilo.

Ojačevalnik z transformator izhodom

Tretja enostavne enostopenjski ojačevalnik tranzistorji so prikazane na sliki, je nastavljen tudi skupne-oddajnik za delovanje v razredu "A", vendar z nizko impedanco zvočnik je povezan preko transformatorjem.

Primarno navitje transformatorja T1 je obremenitev kolektorja tranzistorja Q1 in vezje razvija izhodni signal. T1 oddaja izhodni signal zvočnik, in zagotavlja popolno izhodno usklajevanje tranzistor z majhnim uporom (približno nekaj ohmov) impedanca zvočnika.

Delilnik napetosti vira zbiralnik moči VCC zbrani upori R1 in R3, določa izbiro operacijskega točko tranzistorja Q1 (prednapetosti na svojem dnu). Imenovanje drugih elementov ojačevalnika je enaka kot v prejšnjih shemah.

push-pull avdio ojačevalnik

Push-pull ojačevalnik LF dve tranzistorji razdeli vhodni za avdio signala frekvence po dveh Protivfaza pol-val, od katerih je vsak okrepljen s svojim fazi tranzistor. Po izvajanju takega pol-val ojačanja a sta združena v integralni harmonično signala, ki se prenaša na sistem zvočnikov. Takšna konverzija signal nizke frekvence (razdeljeno in ponovno združevanje) naravno povzroči nepopravljive motnje v njem zaradi razlike v pogostosti in dinamičnih lastnosti obeh tranzistor vezja. Ta izkrivljanja se zmanjša kakovost zvoka na izhodu ojačevalnika.

Push-pull ojačevalnik, ki deluje v razredu "A" se ni dobro reprodukcijo kompleksne zvočne signale, saj se poveča konstantna trenutna vrednost nenehno teče v svojih ramenih. To vodi do neuravnoteženosti pol valov signala, fazne distorzije in končno do izgube razumljivost zvoka. S segrevanjem, je dve moči tranzistorji dvakrat povečala na nizko stopnjo popačenja in podzvočnih frekvence signala. Vendar pa je glavna prednost push-pull vezje dopustni učinkovitost in povečali izhodno moč.

Push-pull močnostni ojačevalnik vezje z je tranzistorji so prikazani na sl.

Ta ojačevalnik deluje v razredu "A", ki pa se lahko uporablja, in razred "AB", in tudi "B".

Transformerless ojačevalnik tranzistor

Transformatorji, kljub napredku v njihovem miniaturizacije so vsi enako debeli, težka in draga ERE EU. Zato je bilo ugotovljeno, način za odpravo transformator za push-pull vezje ki bi mogla na dveh močnih komplementarnih tranzistorjev različnih vrst (NPN in PNP). Večina sodobnih ojačevalniki, ki uporabljajo to načelo in so namenjeni za delo v razredu "B". Diagram takega močnostnega ojačevalnika je prikazan spodaj.

Oba njena tranzistor razporejena kot preko skupnega zbiralnika (emitor spremljevalec). Zato je vezje prenese vhodno napetost na izhodu brez ojačanja. Če je vhodni signal ni prisoten, tako tranzistorji so na meji o stanju, vendar so izklopili.

Ko je harmonična signala vnaša, se odpre pozitivni pol val TR1, vendar v celoti potrebuje pnp TR2 tranzistor v načinu mejno. Tako je, samo, da je pozitivni pol val ojačan trenutne tokove skozi breme. Negativni pol-val vhodni signal odpre samo zapre TR2 in TR1, tako da je obremenitev napaja na negativni pol vala toka. Kot rezultat, je obremenitev sprosti polno moč dobiček (zaradi trenutne ojačanje) sinusnim signalom.

Ojačevalnik na enem tranzistor

Za asimilacijo na navedeno zbirajo preprostih ojačevalnik tranzistorji z rokami in si oglejte, kako deluje.

V vključeno v T. osnovno vezje za krmo nizko napajalni tokokrog kot obremenitev tranzistor BC107 tipa T, vključno slušalke z uporom 2-3 ohmov, bo pristranskosti napetost na ohišje zagotavlja visoko odpornost vrednost upora Ra * 1 MOhm, ločitev kapacitivnosti elektrolitski kondenzator C 10 JlF do 100 p.F. bo 4.5V baterije / 0,3 AA

Če je upor R * ni povezan, ni lokaciji tok Ib ali Ic med tokovnim odjemnikom. Če je priključen upor, napetost na bazi naraste na 0,7 V in po njej teče tekoči Ib = 4 mA. Sedanji dobiček tranzistor 250 je enak tistemu, ki daje Ic = 250Ib = 1 mA.

Z združitvijo preprost ojačevalnik tranzistorje z lastnimi rokami, lahko sedaj to izkušnjo. Priključite slušalke in dal prst na 1. točke tokokroga. Boste slišali hrup. Vaše telo zaznava sevanje omrežno oskrbo s frekvenco 50 Hz. Hrup ste slišali iz slušalk, in to sevanje je le moč tranzistor. Naj nam pojasni ta proces podrobneje. AC napetost s frekvenco 50 Hz je povezan z bazo tranzistorja preko kondenzatorja C napetost na bazi je sedaj enaka vsoti enosmerne prednapetosti (približno 0,7 V), ki prihaja iz upora R * in AC napetosti "za prste." Kot rezultat, zbiralec tok prejetih od sestavnega frekvence AC 50 Hz. To izmenični tok se uporabljajo za premik membrane zvočnika in nazaj z isto frekvenco, kar pomeni, da bomo lahko slišali ton 50 Hz izhod.

Igraj 50 Hz hrup ni zelo razburljivo, tako da se lahko priključi na točki 1 in 2, vir signala nizke frekvence (CD-predvajalnik ali mikrofon) in izboljšano strižne govora ali glasbe.