Eenvoudige versterker transistors met die hand. Versterker op 'n enkele transistor: die skema

Versterker transistors, ten spyte van sy reeds 'n lang geskiedenis, is 'n gunsteling onderwerp van studie, beide beginners en respek ham. En dit is te verstane. Dit is 'n onontbeerlike deel van die meeste massa amateur radio toestelle: radio-ontvangers en versterkers in lae (sonic) frekwensie. Ons kyk na hoe om eenvoudige versterkers te bou lae frekwensie transistors.

Die frekwensieweergawe van die versterker

In enige televisie of radio, in elke musikale sentrum of versterker transistor kan klankversterkers (- LF lae frekwensie) vind. Die verskil tussen die klank transistor versterkers en ander vorme is hul frekwensie eienskappe.

Klankversterker transistors het plat frekwensieweergawe in die frekwensieband van 15 Hz tot 20 kHz. Dit beteken dat al die insetseine met 'n frekwensie in hierdie reeks, die versterker vat (verhoog) ongeveer ewe. Die onderstaande figuur toon die koördinate "wins versterker ku - Inset frekwensie" kurwe toon 'n ideale frekwensie eienskap vir 'n klankversterker.

Hierdie kurwe is amper plat uit 15 Hz tot 20 kHz. Dit beteken om 'n krag van toepassing op presies insetseine met frekwensies tussen 15 Hz en 20 kHz wees. Vir insetseine met frekwensies bo 20 kHz en onder 15 Hz doeltreffendheid en gehalte van sy werk vinnig afneem.

Tipe frekwensie eienskap van die versterker word bepaal deur die elektroniese komponente (ERE) van sy kring, in die eerste plek transistors hulself. Klankversterker transistors gewoonlik vergader op die sogenaamde lae en medium frekwensie transistor met 'n totale bandwydte van insetseine van tiene en honderde Hz tot 30 kHz.

werkersklas versterker

Soos dit bekend staan, na gelang van die graad van kontinuïteit van stroomvloei in die tydperk deur middel van sy transistorversterker stadium (versterker) onderskei die volgende klasse van sy werk: "A", "B", "AB", "C", "D".

In werking vloei die huidige klas "A" deur 'n waterval oor 'n 100% insetsein tydperk. waterval werk in hierdie klas volgende illustreer die tekening.

In die klas van werking van die versterker stadium "AB" stroom vloei therethrough meer as 50%, maar minder as 100% van die insette tydperk (sien. Figuur hieronder).

In 'n klas van waterval "B" stroom vloei therethrough presies 50% van die insetsein tydperk, soos geïllustreer in die tekening.

En uiteindelik in die klas van waterval "C" stroom vloei therethrough in minder as 50% van die insetsein tydperk.

LF versterker transistors: groot ondergang in die klaskamer werk

In die veld van transistorversterker bedryfstelsel Klas "A" het 'n lae vlak van harmoniese distorsie. Maar as die sein gepols emissie spanning, wat lei tot versadiging van die transistors, dan rondom elke "gewone" harmoniese uitset verskyn hoër harmonieke (tot 11). Dit veroorsaak dat die verskynsel van die sogenaamde transistor, of 'n metaal klank.

As drywingsversterkers LF transistors het ongereguleerde krag, is hul uitset seine gemoduleer in amplitude naby aan die hoofleiding frekwensie. Dit lei tot die rigiditeit van die klank op die linkerkant van die frekwensieweergawe. Verskeie metodes vir die stabilisering van die spanning versterker maak die ontwerp meer kompleks.

Tipiese doeltreffendheid enkele ended klas A-versterker nie meer as 20% as gevolg van die voortdurend oop transistor en 'n deurlopende vloei van 'n konstante stroom komponent. Jy kan 'n klas uit te voer 'n push-pull versterker, die doeltreffendheid sal ietwat verhoog, maar die half-golf sein sal meer ongebalanseerde wees. Vertaling van die stadium van die werk van die klas "A" in die klas werk "AB" verhogings viervoudig harmoniese distorsie, hoewel die doeltreffendheid van sy skema in hierdie geval verhoog.

In versterkers toeneem dieselfde klas "AB" en "B" ondergang as die vermindering sein vlak. Onwillekeurig kerf wil 'n harder amp van die sensasie van krag en dinamika van die musiek te voltooi, maar dikwels is dit nie help nie.

Intermediêre klasse werk

In 'n werkende klas "A" het 'n soort van - klas "A +". Dus, 'n lae-spanning insette transistors van hierdie klas versterker bedryf in die klas "A" en die hoë-spanning uitset transistors van die versterker oorskry wanneer hulle insetseine go oor 'n sekere vlak in die klasse "V" of "AB". Koste van sodanige cascades beter as suiwer klas "A", terwyl nie-lineêre distorsie minder (0,003%). Hulle het egter ook klink "metaal" te danke aan die teenwoordigheid van hoër harmonieke in die uittreesein.

In 'n ander klas van versterkers - "AA" vlak van harmoniese distorsie is selfs laer - sowat 0,0005%, maar hoër harmonieke is ook teenwoordig.

Terug te keer na die transistorversterker van die klas "A"?

Vandag, baie kenners op die gebied van hoë-gehalte klank voortplanting advokaat 'n terugkeer na tube versterkers, aangesien die vlak van harmoniese distorsie en harmonieke bekendgestel deur hulle in 'n uitset sein, natuurlik laer as dié van transistors. Tog is hierdie voordele geneutraliseer deur 'n groot mate die behoefte van die bypassende transformator tussen die hoë weerstand buis uitset stadium en 'n lae impedansie luidsprekers. Tog kan eenvoudig en krag transistors word met 'n transformator uitset, soos hieronder aangetoon sal word.

Daar is ook 'n siening dat die uiteindelike klank kwaliteit net kan voorsien 'n hibriede buis-transistorversterker, wat almal enkel-siklus stadiums word nie gedek deur die negatiewe terugvoer , en werk in 'n klas "A". Dit is, 'n herhaler is 'n kragversterker op 'n enkele transistor. Die kring kan die maksimum haalbare doeltreffendheid (in die klas "A") het nie meer as 50%. Maar nie die krag of die versterker doeltreffendheid is 'n aanduiding van die kwaliteit van die klank voortplanting. Besondere belang heg aan die gehalte en lineariteit van ERE in die kring.

Sedert enkel-geëindig kringe is so 'n perspektief, oorweeg ons onder hul moontlikhede.

Enkel-ended versterker op 'n enkele transistor

Skema nie, gemaak met 'n gemeenskaplike emittor en RC-effekte op die toevoer en afvoer seine vir die klas "A" word hieronder getoon.

Daar is getoon dat 'n transistor Q1 npn struktuur. Sy versamelaar via 'n huidige beperking van resistor R3 gekoppel aan die positiewe terminaal + Vcc, en 'n emittor - om -Vcc. Power transistor pnp struktuur sal dieselfde kring te hê, maar die kragtoevoer terminale verruil.

C1 - blokkeer kapasitor, waardeur die AC insetsein word geskei van die DC spanning Vcc. In hierdie geval, beteken C1 nie verhoed dat die verloop van die AC insette stroom deur die aansluiting "basis -. Q1 transistor emittor" Weerstande R1 en R2 saam met die oorgang weerstand "E - B" vorm 'n spanningsverdeler Vcc om die bedryfstelsel punt van die transistor Q1 in die statiese af te kies. Tipies vir hierdie kring is die waarde van R2 = 1 kOhm, en die posisie van die bedryfstelsel punt - Vcc / 2. R3 is die lasweerstand en die versamelaar kring gebruik word om die versamelaar AC uitsetspanning te skep.

Veronderstel dat Vcc = 20 V, R2 = 1 ohm, en die wins van die huidige h = 150. Die spanning op die emittor kies Ve = 9, en die spanningsval oor die aansluiting "E - B" is gelyk aan VBE = 0,7 V. aanvaar hierdie waarde ooreenstem met die sogenaamde silikontransistors. As ons die versterker op germanium transistors beskou, die spanningsval by die oop oorgang - sou "E B" gelyk aan VBE = 0,3 V. wees

emittorstroom is ongeveer gelyk aan die huidige versamelaar

Dws = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ Ic.

Basisstroom Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 faA.

Die spanningsval oor die resistor 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 is nodig om 'n ketting verby die AC komponent van die emittor (kollektorstroom eintlik) te skep. As dit nie was, is die weerstand R2 sterk beperk tot die veranderlike komponent, sodat die onderwerp krag bipolêre transistor 'n lae koëffisiënt van huidige versterking sou hê.

In ons berekeninge aanvaar ons dat Ic = Ib h, waar Ib - basis stroom in dit uit die emittor en vind plaas wanneer toegepas op die vooroordeel basis. Maar altyd deur die basis (soos in die teenwoordigheid van verplasing, en sonder dit) opbrengs meer en 'n lekstroom van Icb0 versamelaar. Daarom is die ware versamelaar huidige is Ic = Ib h + Icb0 h, dit wil sê lekstroom in 'n kring met die MA versterk 150 keer. As ons die versterker op germanium transistors beskou, sou hierdie feit het in die berekeninge in ag geneem moet word. Die feit dat die germanium transistors 'n beduidende Icb0 einde van 'n paar microamps. In silikon, is hy drie ordes kleiner (ongeveer 'n paar nA), sodat hulle gewoonlik geïgnoreer in die berekeninge.

Enkel-ended versterker met MOS-transistor

Soos met enige versterker VOO, beskou die skema het sy eweknie onder die versterkers op bipolêre transistors. Daarom, ons kyk na die vorige analoog stroombane met 'n gemeenskaplike emittor. Dit is gemaak van 'n gemeenskaplike bron en RC-effekte op die toevoer en afvoer seine vir die klas "A" en word hieronder getoon.

Daar C1 - 'n blokkeer kapasitor, waardeur die AC insetsein word geskei van die DC spanning Vdd. Soos bekend is, moet enige versterker VOO n hek potensiaal van sy MIS transistors onder hul potensiaal bronne het. In hierdie kring die hek is gegrond resistor R1, wat gewoonlik 'n hoë weerstand (100 kOhm tot 1 MOhm), is dit nie gerangeerd aan die insetsein. Die stroom deur R1 is byna nie slaag nie, so die hek potensiaal wanneer geen insetsein gelyk aan die grond potensiaal is. Die potensiaal van die bron bo die grond potensiaal as gevolg van die spanningsval oor die resistor R2. So, die hek potensiaal is laer as die bron potensiaal, wat nodig is vir die normale werking van Q1 is. Die kapasitor C2 en die weerstand R3 dieselfde funksie as in die vorige skema. Aangesien hierdie kring met 'n gemeenskaplike bron, dan is die toevoer en afvoer seine fase verskuif deur 180 °.

Versterker met transformator uitset

'N Derde eenvoudige een-stadium versterker transistors word in die onderstaande figuur, is ook opgestel deur die gemene-emittor om in die klas "A", maar met 'n lae impedansie spreker dit verbind is deur middel van 'n bypassende transformator.

Die primêre winding transformator T1 is die las van die versamelaar van transistor Q1 en kring ontwikkel 'n uitset sein. T1 stuur 'n uitset sein na 'n spreker, en bied 'n volledige koördinasie uitset transistor met 'n lae weerstand (oor verskeie ohm) impedansie spreker.

Spanningsverdeler versamelaar kragbron Vcc ingesamel resistors R1 en R3, bied die keuse van die bedryfstelsel punt van die transistor Q1 (die voorspanning by sy basis). Aanstelling van die oorblywende elemente van die versterker is dieselfde as in die vorige skemas.

Die push-pull klankversterker

Stoot-trek versterker LF twee transistors split die insette klank-sein frekwensie deur twee antiphase half-golf, wat elkeen is versterk deur sy eie transistor stadium. Na die uitvoering van so 'n half-golf versterking gekombineer in 'n integrale harmoniese sein, wat aan die speaker stelsel oorgedra word. So 'n lae-frekwensie sein omskakeling (verdeel en weer samesmelting) veroorsaak natuurlik onomkeerbaar verdraaiings daarin as gevolg van die verskil van die frekwensie en dinamiese eienskappe van die twee transistor stroombane. Hierdie ondergang verminder klank kwaliteit op die versterker uitset.

Push-pull versterker wat in die klas "A" is nie goed reproduseer die komplekse klank seine, as 'n konstante stroom waarde verhoog vloei voortdurend in hul skouers. Dit lei tot 'n wanbalans van die helfte golwe sein, fase vervorming en uiteindelik tot die verlies van verstaanbaarheid van klank. Deur verhitting, is die twee krag transistors twee keer verhoog in die lae vervorming en die subsoniese frekwensie sein. Maar die grootste voordeel van die push-pull kring is sy aanvaarbaar doeltreffendheid en verhoogde kraglewering.

Stoot-trek krag versterkerkring met transistors word getoon in Fig.

Hierdie versterker werk in die klas "A", maar kan gebruik word en die klas "AB", en selfs "B".

Transformerless drywingsversterker transistor

Transformators, ten spyte van die vooruitgang in hul miniaturisatie is almal dieselfde lywige, swaar en duur ERE. Daarom is dit 'n manier gevind om die transformator van die push-pull kring uit te skakel deur die uitvoering van dit op twee kragtige aanvullende transistors van verskillende tipes (npn en pnp). Die meeste moderne drywingsversterkers die gebruik van hierdie beginsel en is ontwerp om te werk in die klas "B". Die diagram van so 'n drywingsversterker word hieronder getoon.

Beide haar transistor gerangskik as algemene-versamelaar (emittor volger). Daarom is die kring dra die insetspanning na die uitset sonder versterking. As die insetsein nie teenwoordig is nie, beide transistors is op die grens van die on-staat, maar hulle is afgeskakel.

Wanneer die harmoniese sein ingevoer, dit maak die positiewe half-golf TR1, maar moet pnp TR2 transistor ten volle in donker af. Dus, net die positiewe half-golf is versterk stroom vloei deur die vrag. Die negatiewe half-golf insetsein open net sluit TR2 en TR1, sodat die vrag mag om die negatiewe half-golf huidige verskaf. As gevolg hiervan, is die las vrygestel die volle krag wins (as gevolg van die huidige versterking) sinusvormige sein.

Versterker op 'n enkele transistor

Vir die opname van die voorafgaande versamel eenvoudige versterker transistors met hul hande en kyk hoe dit werk.

In ingesluit in die basiese kring T. Om 'n lae krag kring wei soos 'n vrag transistor BC107 tipe T insluitend kopstukke met 'n weerstand van 2-3 ohm, sal 'n voorspanning om die basis 'n hoë weerstand waarde resistor R * 1 MOhm, die ontkoppeling kapasitansie elektrolitiese kapasitor C van 10 mikrofarad 100 mikrofarad verskaf sal battery 4.5V / 0,3 AA

As die weerstand R * nie gekoppel is, geen basisstroom Ib of Ic van die huidige versamelaar. As die weerstand verbind, die spanning op die basis styg tot 0,7 V, en daardeur vloei 'n stroom Ib = 4 mA. Die huidige wins van transistor 250 is gelyk aan dié gee Ic = 250Ib = 1 mA.

Deur te bring 'n eenvoudige versterker transistors met hul eie hande, kan ons nou ervaar dit. Prop in jou oorfone en sit jou vinger op die punt 1 van die kring. Jy sal 'n geluid hoor. Jou liggaam waarneem lig aanbod teen 'n frekwensie van 50 Hz. Die geraas wat jy hoor van die koptelefoon, en hierdie bestraling is slegs krag transistor. Laat ons hierdie proses verduidelik in meer detail. AC spanning met 'n frekwensie van 50 Hz is verbonde aan die basis van die transistor deur 'n kapasitor C. Die spanning by die basis is nou gelyk aan die som van die DC voorspanning (ongeveer 0,7 V), afkomstig van die resistor R *, en AC spanning "uit die vinger." As gevolg hiervan, die kollektorstroom ontvang vanaf die AC komponent frekwensie van 50 Hz. Dit wisselstroom word gebruik om die spreker diafragma heen en weer te skuif met dieselfde frekwensie, wat beteken dat ons in staat is om die toon van 50 Hz uitset hoor sal wees.

Speel 50 Hz geraas is nie baie opwindend, so kan gekoppel word aan die punte 1 en 2, die lae-frekwensie sein bron (CD-speler of mikrofoon) en verbeterde hoor spraak of musiek.