Əl ilə Simple gücləndirici tranzistor. bir tranzistor üzərində Gücləndirici: sxemi

Transistorlar üzərində gücləndirici, uzun tarixə baxmayaraq, təcrübəsiz və hörmətli radio amatörlər üçün də sevimli bir mövzu olaraq qalır. Və bu başa düşüləndir. Ən məşhur radio amatör cihazlarının əvəzsiz komponentidir: radio alıcıları və aşağı (səs) tezliklərin gücləndiriciləri. Transistorlar üzərində sadə ən aşağı tezlikli gücləndiricilərin qurulmasını nəzərdən keçirəcəyik.

Gücləndiricinin tezliyin reaksiyası

Hər hansı bir televiziya və ya radio alıcısında, hər bir musiqi mərkəzində və ya audio amplifikatatorda tranzistor səs yüksəlişləri (aşağı tezlik - LF) tapa bilərsiniz. Audio transistorlar gücləndiriciləri və digər növlər arasındakı fərq onların tezlik xüsusiyyətləridir.

Transistorlardakı səs amplifikatoru 15 Hz-dan 20 kHz-ə qədər olan frekans bandında vahid tezlik cavab verir. Bu, amplifikatın bu aralığına daxil olan bir frekansa malik bütün giriş sinyallerinin təxminən eyni şəkildə dəyişdiyini bildirir. Aşağıdakı şəkildəki koordinatlarda "gücləndirici amil Ku - giriş siqnalının tezliyi" səs amplifikatçısı üçün ideal tezlik əmsalı əyri olduğunu göstərir.

Bu əyri praktiki olaraq 15 Hz-dən 20 kHz-ə qədər düzdür. Bu deməkdir ki, belə gücləndirici 15 Hz və 20 kHz arasında olan frekanslı giriş siqnalları üçün istifadə edilməlidir. 20 kHz-dən yuxarı və ya 15 Hz-dan daha yüksək olan giriş sinyalleri üçün işin effektivliyi və keyfiyyəti sürətlə azalır.

Gücləndiricinin tezlik xüsusiyyətinin növü onun dövrünün elektro-radioelements (ERE) və əsasən transistorlar tərəfindən müəyyən edilir. Bir tranzistor audio amplifikator adətən aşağı və orta tezlikli transistorlar üzərində yığılır və onlarla və yüzlərlə Hz-dən 30 kHz-ə qədər olan giriş sinyallerinin ümumi bant genişliyi vardır.

Gücləndirici əməliyyatın sinfi

Məlum olduğu kimi, dövründə cari axının davamlılığının dərəcəsinə əsasən, onun işlərinin aşağıdakı sinifləri tranzistor gücləndirici kaskad (amplifikatör) vasitəsilə fərqlənir: "A", "B", "AB", "C", "D".

Əməliyyat sinifində giriş siqnalının dövrünün 100% -i üçün cascade axını vasitəsilə "A" cari mövcuddur. Bu sinifdə olan kaskadın işi aşağıdakı rəqəmlərlə təsvir olunur.

Yükseltici mərhələsinin "AB" əməliyyat sinifində bu cərəyan axını 50% -dən çox axır, lakin giriş siqnalının dövrünün 100% -dən azdır (aşağıdakı rəqəmə bax).

"B" kaskadının işarəsi sinifində, cari göstərici şəklində göstərildiyi kimi, giriş siqnalının dövrünün tam 50% -i axır.

Və nəhayət, "C" kaskadının işlədilməsi sinifində giriş siqnalının dövründən 50% -dən az axır.

Transistorlardakı aşağı tezlikli gücləndirici: Əsas iş siniflərində təhriflər

İş sahəsindəki "A" sinfi transistor gücləndiricisi qeyri-xətti pozulma səviyyəsinə malikdir. Lakin siqnal transistorların doymalarına gətirib çıxaran impulsun gərginliyinə malik olduqda, yüksək harmoniklər (11-ə qədər) çıxış siqnalının hər bir "müntəzəm" harmoniyasının ətrafında görünür. Bu sözdə tranzistorun və ya metalin səslənməsinə səbəb olur.

Aşağı güclü transistorlar güc gücləndiricilərində qeyri-sabitləşdirilmiş enerji varsa, onların çıxış sinyalleri şəbəkə tezliyinə yaxın genlikdə modullaşdırılır. Bu, tezlik cavabının sol hissəsində səsin sərtliyinə səbəb olur. Gərginliyi sabitləşdirmək üçün müxtəlif yollar amplifikatın dizaynını daha mürəkkəb edir.

Birbaşa sinif A gücləndiricisinin tipik səmərəliliyinin davamlı açıq transistor və davamlı cari komponentin davamlı axını səbəbindən 20% -dən artıq olmaması. Push-pull rejimində bir sinif A gücləndiricisi yerinə yetirmək mümkündür, səmərəlilik bir qədər artacaq, lakin siqnalın yarım dalğaları daha asimmetrik olur. Eyni şəlaləni "A" iş sinifindən "AB" işi sinifinə tərcümə edərək, onun sxeminin səmərəliliyinin artırılmasına baxmayaraq, dörd misli qeyri-xətti təhrifləri artırır.

Eyni siniflərin gücləndiricilərində "AB" və "B" siqnal səviyyəsi azaldıqca təhriflər artır. İstər-istəməz ki, bu amplifikatörün gücünü və musiqinin dinamikasının duyğularını dolğunlaşdırmaq istərdim, lakin tez-tez bu bir az kömək edir.

Aralıq iş sinifləri

"A" iş sinfi müxtəlif siniflərə malikdir "A +". Bu halda, bu sinif gücləndiricisinin aşağı gərginlikli keçid tranzistorları "A" sinifində fəaliyyət göstərir və gücləndiricinin yüksək gərginlikli çıxış transistorlar müəyyən səviyyədə giriş sinyalleri ilə aşıldığı zaman "B" və ya "AB" siniflərinə keçəcəklər. Belə kaskadların iqtisadiyyatı "A" saf sinifə nisbətən daha yaxşıdır və qeyri-xəttli təhriflər daha azdır (0,003% -ə qədər). Bununla belə, səs səs sinyasında yüksək harmoniklərin olması səbəbindən də "metal" dir.

Bir daha sinif gücləndiricilərində - "AA" qeyri-xətti təhrifin dərəcəsi daha aşağıdır - təxminən 0.0005%, lakin daha yüksək harmoniklər mövcuddur.

"A" transistor gücləndirici sinifinə qayıdın?

Bu gün keyfiyyətli səs reproduksiyası sahəsində bir çox mütəxəssis qeyri-xətti distortion səviyyəsinin və onların çıxış siqnalına gətirildikdə yüksək harmoniklərin səviyyəsinin tranzistorlara nisbətən daha aşağı olduğundan, boru gücləndiricilərinə qayıtmağı müdafiə edir. Lakin, bu üstünlüklər, yüksək müqavimətli boru çıxış mərhələsi və aşağı empedanslı audio sütunları arasında bir uyğunlaşdırma transformatorunun ehtiyacından asılı olaraq heç bir dərəcədə fərqlənmir. Lakin transformator çıxışı ilə aşağıda göstərildiyi kimi, sadə tranzistor gücləndirici edilə bilər.

Üstün səs keyfiyyətinin yalnız bütün həddən artıq təkmil bir boru transistoru gücləndiricisi tərəfindən verilə biləcəyi, mənfi rəylər ilə əhatə olunmayan və "A" sinifində fəaliyyət göstərən bir nöqtə var. Yəni bir güc təkrarlayıcı bir tranzistorda bir gücləndiricidir. Onun sxemi maksimum əldə olunan məhsuldarlığı ("A" sinifində) 50% -dən çox olmamalıdır. Amma nə güc və nə gücləndiricinin səmərəliliyi səsin təkrar keyfiyyətinin göstəricisidir. Bu halda sxemdə bütün ERE-lərin xüsusiyyətlərinin keyfiyyəti və lineerliyi xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.

Tək dövr sxemləri belə bir perspektivə sahib olduğundan, onların mümkün variantlarını aşağıda nəzərdən keçirəcəyik.

Bir tranzistorda təkfunksiyalı gücləndirici

Aşağıdakı şəkildə "A" sinifində fəaliyyət üçün giriş və çıxış sinyalleri üçün ümumi yayıcı və RC-bağlantıları ilə hazırlanmış dövrə göstərilmişdir.

Npn strukturunun tranzistor Q1-ni göstərir. Cari məhdudlaşdıran müqavimət R3 vasitəsilə kollektor müsbət terminal + Vcc və emitter -Vcc-a bağlıdır. Pnp strukturunun tranzistorunda olan gücləndirici eyni dövrə malik olacaq, lakin enerji təchizatı terminləri bir-birinə bölünəcəkdir.

C1 dəyişən giriş siqnalının qaynağı Vcc sabit gərginlik mənbəyindən ayrıldığı bir ayırıcı kondansatördür. Bu halda, C1 tranzistor Q1-in əsas emitter keçidindən alternativ giriş axınının keçməsini maneə törədir. Rezistorlar R1 və R2 keçid "EB" müqaviməti ilə birlikdə statik rejimdə tranzistor Q1 əməliyyat nöqtəsini seçmək üçün Vcc-ni təşkil edirlər. Bu sxem üçün tipik R2 = 1 kΩ dəyəri və əməliyyat nöqtəsinin mövqeyi Vcc / 2'dir. R3, kollektor dövrünün bir pull-up rezistorudur və kollektorda bir çıxış gərginliyi siqnalı yaratmağa xidmət edir.

Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm və cari mənfəət h = 150 olduğunu varsayalım. Verici üçün Ve = 9 V gərginliyini seçirik və "EB" keçidində gərginliyin azalması Vbe = 0,7 V-yə bərabər olduğunu varsayalım. Bu dəyər sözdə silikon tranzistoruna uyğun gəlir. Əgər germanium transistorları ilə gücləndiriciyi nəzərdən keçirsək, açıq "EB" keçidində geriləmə azalması Vbe = 0,3 V olardı.

Təxminən təxminən kollektor cərəyanına bərabər olan emitör cari

Ie = 9 B / 1 kΩ = 9 mA ≈ Ic.

Baza axını Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 mAdır.

Rezistor R1-də gərginlik azalır

V (R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 V - 9.7 V = 10.3 V,

R1 = V (R1) / Ib = 10.3 V / 60 μA = 172 kOhm.

C2 emitter cərəyanının dəyişən komponentinin (əslində kollektor cərəyanının) keçməsi üçün bir dövrə yaratmaq üçün lazımdır. Əgər olmadıqda, müqavimətçi R2 dəyişən komponenti ciddi şəkildə məhdudlaşdırırdı, bipolar transistorda nəzərə alınan gücləndirici isə aşağı cari mənfəətə sahib olmağı bacardı.

Hesaplamalarımızda, İb = İb h, burada İbin emiticidən daxil olan və yanaşma gərginliyi bazaya tətbiq edildikdə ortaya çıxan əsas cərəyan olduğunu düşündük. Lakin, Icb0 kollektorundan çıxan sızma akımı həmişə bazadan axır (həm yerdəyişməsində, həm də olmadan). Buna görə faktiki kollektor cərəyanı Ic = Ib h + Icb0 h, yəni. MA ilə sızma sızması 150 dəfə gücləndirilmişdir. Əgər germanium tranzistorlarını istifadə edərək gücləndirici hesab etsək, bu vəziyyət hesablaşmalarda nəzərə alınmalıdır. Əslində germanium tranzistorlarının bir neçə μA əmrinin əhəmiyyətli bir Icb0 olmasıdır. Silikonda üç bal gücündə kiçik (bir neçə nA haqqında) kiçikdir, buna görə də onlar adətən hesablamalarda nəzərə alınmırlar.

MIS tranzistorlu təkfunksiyalı gücləndirici

Hər hansı bir sahədə effektli gücləndirici kimi, nəzərə alınan dövrə bipolar transistorlar üzrə gücləndiricilər arasında analoqa malikdir . Buna görə də əvvəlki sxemin analoqunu ümumi yayıcı ilə nəzərdən keçirək. "A" sinifində əməliyyat üçün giriş və çıxış siqnalları üçün ümumi qaynaq və RC-əlaqələri ilə tətbiq edilir və aşağıdakı şəkildə göstərilir.

Burada C1, dəyişən giriş siqnalının mənbəyi DC gərginlikli qaynaq Vdd-dan ayrılmış olan eyni ayırma kondansatöridir. Bildiyiniz kimi, FET gücləndiricisi MIS tranzistorlarının giriş potensialına mənbələrin potensialından aşağı olmalıdır. Bu dövrədə, giriş siqnalını maneə törətməmək üçün adətən böyük bir müqavimətə (100 kΩ-dan 1 MΩ-dək) olan bir direnç R1 ilə toplanır. R1 vasitəsi ilə cari yol praktiki olaraq keçmir, buna görə bir giriş siqnalının olmadığı yerdəki potensial yerin potensialına bərabərdir. Mənbənin potensialı müqavimət edən R2-də gərginliyin azalması səbəbindən yer potensialından daha yüksəkdir. Beləliklə, qapı potensialı Q1-nin normal fəaliyyətində zəruri olan mənbə potensialının altındadır. Kondansatör C2 və direnç R3 əvvəlki sxemdə olduğu kimi eyni funksiyaya sahibdir. Bu dövrənin ümumi bir qaynağı olduğundan, giriş və çıxış sinyalleri 180 ° -ci faza keçid edilir.

Transformator çıxışı olan gücləndirici

Aşağıdakı şəkildə göstərilən üçüncü bir mərhələli sadə tranzistor gücləndiricisi də "A" sinifində əməliyyat üçün ümumi yayıcı ilə hazırlanır, lakin aşağı impedanslı bir dinamik ilə uyğun bir transformator vasitəsilə bağlanır.

Transformator T1-in əsas qaynağı tranzistor Q1-nin kollektor dövrünün yüküdür və bir çıxış siqnalını inkişaf etdirir. T1 çıxış siqnalını spikerə ötürür və transistorun çıxış empedansının aşağı (bir neçə Ohm) spikeri impedansının sırasına uyğunlaşmasını təmin edir.

Kütləvi enerji təchizatı Vcc-in geriləmə bölücü, R1 və R3 müqavimətlərinə yığılmış, tranzistorun Q1 işarəsinin seçilməsini təmin edir. Könüllünün qalan elementlərinin təyin edilməsi əvvəlki sxemlərdə olduğu kimi eynidır.

İki vuruşlu audio gücləndirici

İki keçişli aşağı keçid gücləndiricisi iki tranzistorda səs sinyalinin girişini iki trans-fazalı yarım dalğaya ayırır, hər biri öz tranzistor kaskadından gücləndirir. Bu gücləndirməni yerinə yetirdikdən sonra, yarım dalğalar akustik sistemə ötürülən integral harmonik siqnal halına gətirilir. Aşağı siqnal siqnalının (parçalanma və yenidən füzyon) bu cür çevrilməsi, təbii olaraq, dövrənin iki tranzistorunun tezlik və dinamik xüsusiyyətləri arasındakı fərqlər səbəbindən geri dönüşümsüz bir təhrif yaratmasına səbəb olur. Bu təhriflər gücləndirici çıxışında səs keyfiyyətini azaldır.

"A" sinifində fəaliyyət göstərən push-pull amplifikatörlər kompleks səs siqnallarını yetərincə əks etdirmirlər, çünki daimi artım qüvvəsi davamlı şəkildə çiyinlərində axır. Bu, siqnalın yarım dalğalarının asimetriyasına, mərhələ çarpışmalarına və son nəticədə səsin anlaşılmazlığına səbəb olur. Isıtıldığında, iki güclü tranzistor aşağı və aşağı tezliklərdə siqnal təhrifini ikiqat artırdı. Ancaq push-pull dövrünün əsas üstünlüyü onun məqbul səmərəliliyi və çıxış gücünü artırır.

Transistorlardakı güc amplifikatının təkan çekmə sxemi rəqəmlə göstərilir.

Bu, "A" sinifində işləmək üçün gücləndiricidir, ancaq "AB" və hətta "B" tipli istifadə edilə bilər.

Transformatorsuz Transistorlar Gücləndiricisi

Transformers, miniatürləşmələrindəki müvəffəqiyyətlərə baxmayaraq hələ ən çətin, ağır və bahalı ERE olaraq qalır. Buna görə, iki dövrəli dövrədən transformatoru aradan qaldırmanın bir yolu onu müxtəlif növ (npn və pnp) iki güclü tamamlayıcı tranzistorda yerinə yetirməklə aşkar edilmişdir. Ən müasir güc amplifikatörleri bu prinsipi istifadə edir və "B" sinifində işləmək üçün nəzərdə tutulub. Belə bir güc amplifikatının dövrəsi aşağıdakı şəkildə göstərilir.

Hər iki tranzistor sxemdə ümumi kollektor (emitter izləyicisi) ilə daxil edilir. Buna görə, dövrə giriş gücünü amplifikasiya etmədən çıxışa ötürür. Heç bir giriş siqnalı olmadıqda, həm tranzistorlar həm dövlət sərhədindədirlər, həm də onlar off.

Girişə bir harmonik siqnal tətbiq edildikdə, onun müsbət yarım dalğası TR1 açır, lakin pnp transistor TR2-ni tamamilə kəsmə rejiminə çevirir. Beləliklə, güclənmiş cərəyanın yalnız bir müsbət yarım dalğası yükdən axır. Giriş siqnalının mənfi yarım dalğası yalnız TR2-i açır və TR1-yə kilidlənir ki, güclənmiş cərəyanın yarım dalğası yükə yüklənsin. Nəticədə tam sinusoidal siqnal yükün üzərindəki gücə malikdir (cari amplifikasiyaya görə).

Bir tranzistorda gücləndirici

Yuxarıda göstərilənləri assimilyasiya etmək üçün, öz əlləri ilə tranzistorlarda sadə bir gücləndirici toplayır və bunun necə işlədiyini anlayırıq.

BC107 tipli aşağı güclü transistorlu bir yük kimi, biz 2-3 kOhm müqavimət ilə qulaqlıqları açacağıq, elektromaqnit kondansatörünün C-dən 10 μF-dən 100 μF-ə qədər olan T-nin əsas dövrəsinə ayrılması, yüksək müqavimətli R * -dən 1 MΩ-a qədər bias gərginliyini bazaya köçürəcəyik. Biz 4.5 V / 0.3 A olacaq.

Rezistor R * birləşməsə, onda nə bir əsas cərəyan ucunda, nə də kollektor cari Ic yoxdur. Rezistor bağlı olduqda, bazdakı gərginlik 0.7 V-ə çatır və cari İb = 4 mA axır. Transistorun cari qazancı 250, Ic = 250Ib = 1 mA verir.

Öz əllərimizlə tranzistorlarda sadə bir gücləndirici quraraq, indi onu test edə bilərik. Qulaqları qoşun və barmağınızı dövrün 1 nöqtəsinə qoyun. Bir səs eşidəcəksiniz. Bədəniniz 50 əzzədəki şüalanma radiasiyasını qəbul edir. Kulağınızdan eşitmiş səs-küy və bu radiasiya, yalnız gücləndirilmiş bir tranzistordur. Bu prosesi daha ətraflı izah edək. 50 Hz tezliyi olan AC gərginliyi kondansatör C-dən tranzistorun baza bağlıdır. Baza üzərində olan gərginlik, direnç R * -dən və AC-lərin barmaqdan gələn DC yanlışlıq voltajının (təxminən 0,7 V) məbləğinə bərabərdir. Nəticədə, kollektor cari 50 Hz tezliyi ilə alternativ komponent alır. Bu alternativ cərəyan, eyni zamanda, eyni spiker ilə hoparlörlerin membranını geri və irəliləmək üçün istifadə olunur, yəni çıxışda 50 Hz səsi eşitmək olar.

50 Hz səs-küy səviyyəsini dinləmək çox maraqlı deyildir, beləliklə, aşağı və ya aşağı nöqtəli mənbələrə (CD çalar və ya mikrofon) 1 və 2-ci bəndlərə qoşula və gücləndirilmiş söz və ya musiqini dinləyə bilərsiniz.