טרנזיסטורים מגבר פשוט ביד. מגבר על טרנזיסטור בודד: הערכה

טרנזיסטורים מגבר, למרות ההיסטוריה שלו כבר זמן רב, הם אחד נושאים אהובים על מחקר, הוא למתחילים והן כרעיים נערצות. וזה מובן. זהו חלק חיוני של מכשירי רדיו חובבים ביותר מונית: מקלטי רדיו ומגברים בתדירות נמוכה (סוניק). אנחנו מסתכלים על איך לבנות מגברים פשוט בתדר נמוך טרנזיסטורים.

תגובת התדר של המגבר

בכל טלוויזיה או רדיו, בכל טרנזיסטור מרכז או מגבר מוסיקלי יכול למצוא מגברי אודיו (תדירות נמוכה - LF). ההבדל בין המגברים טרנזיסטורים אודיו וסוגים אחרים הוא מאפייני התדר שלהם.

טרנזיסטורים מגבר אודיו יש תגובת תדר שטוחה בטווח התדרים מ 15 הרץ עד 20 קילוהרץ. משמעות הדבר היא כי כל האותות קלט עם תדירות בטווח הזה, המגבר ממיר (עליות) כ באותה מידה. האיור שלהלן מציג את הקואורדינטות "Ku מגבר רווח - תדר קלט" עקומת מראה אופייני תדירות אידיאלית עבור מגבר אודיו.

עקומה זו היא כמעט שטוחה מ 15 הרץ עד 20 קילוהרץ. משמעות הדבר היא להחיל כוח להיות אותות קלט בדיוק עם תדרים בין 15 הרץ ו 20 kHz. עבור אותות קלט עם תדרים מעל 20 kHz ומתחת 15 הרץ יעיל ואיכות עבודתו יורד במהירות.

מאפיין תדר סוג של המגבר נקבע על ידי הרכיבים האלקטרוניים (אלקטרה נדל"ן) של המעגל שלה, טרנזיסטורים עצמם בעיקר. טרנזיסטורים מגבר אודיו לרוב התאספו על טרנזיסטור בתדר שנקרא הנמוך והבינוני עם רוחב פס כולל של אותות קלט עשרות ומאות ההרץ עד 30 קילוהרץ.

מגבר מעמד הפועלים

כידוע, בהתאם למידת ההמשכיות של זרימה הנוכחית במהלך התקופה בה דרך במת מגבר טרנזיסטורי (מגבר) להבדיל המחלקות באות פעולתו: "A", "B", "AB", "C", "D".

במבצע המעמד הנוכחי "A" זורם דרך מפל פני תקופת אות קלט 100%. עבודת מפל בכיתה זו באה ממחישה את הציור.

בכיתה של הפעלת שלב המגבר "AB" זורם זרם therethrough יותר מ -50% אך פחות מ 100% של תקופת הקלט (ראה. באיור למטה).

בכיתה של מפל "B" זורם זרם therethrough בדיוק 50% תקופת אות קלט, כפי שמודגם בציור.

ולבסוף בכיתה של מפל "C" נוכחי זורם therethrough בפחות מ 50% של תקופת אות קלט.

טרנזיסטורים מגבר LF: עיוותים מרכזיות בעבודת הכיתה

בתחום של מח' הפעלת מגבר טרנזיסטורי "A" יש רמה נמוכה של עיוותים הרמוניות. אבל אם האות יש פליטת דופק מתח, שמוביל את הרוויה של טרנזיסטורים, ההרמוניות הגבוהות (עד 11 דקות) מסביב לכל אחד פלט הרמוני "רגיל". מצב זה גורם לתופעה של הטרנזיסטור שנקרא, או צליל מתכתי.

אם LF מגבר הספק טרנזיסטורי יש כוח בלתי מבוקר, אותות הפלט שלהם הם מווסתים קרוב משרעת לתדר החשמל. זה מוביל את הנוקשות של הקול על הקצה השמאלי של תגובת התדר. שיטות שונות עבור הייצוב של מגבר המתח הופכות את העיצוב מורכב יותר.

יעילות אופיינית מחלקה אחת הסתיימה מגבר אינו עולה 20% בגלל טרנזיסטור פתוח כל הזמן זרימה רציפה של רכיב זרם קבוע. ניתן לבצע בכיתה מגבר שכיבות למשוך, את היעילות תגדל מעט, אך האות חצי גל יהיה יותר מאוזן. תרגום של השלב של העבודה של המעמד "A" בעבודת הכיתה "AB" עולה פי ארבעה עיוותים הרמוניות, למרות היעילות של התכנית שלה במקרה הזה גדלה.

במגברים באותה כיתה "AB" ו "B" עיוותים להגדיל את הפחתת רמת אות. ניסור המשים רוצה מגבר חזק כדי להשלים את תחושת כוח הדינמיקה של המוזיקה, אבל לעתים קרובות זה לא עוזר.

עבודת כיתות ביניים

בעבודת המעמד "A" יש סוג של - מעמד "A +". לפיכך, טרנזיסטורים קלט מתח נמוך של מגבר בכיתה זו פועלים בכיתה "A" ו הטרנזיסטורים פלט המתח הגבוה של המגבר חריג כאשר אותות הקלט שלהם לעבור על רמה מסוימת של הכיתות "V" או "AB". עלות מפלים כזה טובים יותר מאשר בכיתה הטהורה "A", תוך עיוות לינארית פחות (0.003%). עם זאת, הם גם נשמעים "מתכתיים" בשל נוכחותם של הרמוניות גבוהות ב אות המוצא.

בכיתה אחרת של מגברים - "AA" ברמת העיוות ההרמוני הוא אפילו נמוך - כ 0.0005%, אך הרמוניות גבוהות גם בהווה.

חזור אל מגבר טרנזיסטורי של הכיתה "A"?

היום, מומחים רבים בתחום הפקת צליל באיכות גבוהה תומכים חזרה ומגברי שפופרות, שכן רמת העיוות הרמונית ההרמוניות הציגה אותם לתוך אות פלט, מן הסתם נמוך מזה של טרנזיסטורים. עם זאת, היתרונות הללו מתקזזים במידה רבה את הצורך של שנאי ההתאמה בין במת צינור פלט התנגדות הגבוהה ורמקולי אודיו עכבה נמוכים. עם זאת, טרנזיסטורים פשוט כוח יכול להתבצע עם פלט שנאי, כפי שיפורט להלן.

יש גם דעה כי איכות הצליל האולטימטיבית יכולה לספק רק מגבר צינור-טרנזיסטור היברידית, שכולן הם בשלבים חד מחזור אינם מכוסים על ידי המשוב השלילי , ופועלים מעמד "A". כלומר, מהדר הוא מגבר כוח על טרנזיסטור בודד. המעגל יכול להיות יעיל ההשגה המקסימלית שלה (בכיתה "A") הוא לא יותר מ 50%. אבל לא את הכח ולא את יעילות המגבר מעיד על איכות קול הרבייה. חשיבות מיוחדת מייחס לאיכות הליניאריות של אלקטרה נדל"ן במעגל.

מאז מעגלים חד הסתיים הם כאלה פרספקטיבה, אנו רואים בהמשך האפשרויות שלהם.

מגבר מוארק על טרנזיסטור יחיד

תכנית זאת, עשי עם פולט משותף RC-אג"ח על אותות קלט ופלט עבור המעמד "A" מוצגת למטה.

יש מוצג מבנה npn Q1 טרנזיסטור. האספן שלה באמצעות נגד הגבלה נוכחית R3 מחובר להדק החיובי + Vcc, ו פולט - כדי -Vcc. מבנה כוח טרנזיסטור PNP תהיה אותה במעגל, אבל מסופי אספקת החשמל החליפו.

C1 - חסימת קבלים, לפיו אות קלט AC מופרד מתח DC VCC. במקרה זה, C1 אינו מונע מעבר של זרם קלט AC דרך צומת "בסיס -. פולט טרנזיסטור Q1" R1 נגדים ו R2 ביחד עם התנגדות המעבר "E - B" יוצרים מחלק מתח Vcc כדי לבחור את נקודת ההפעלה של Q1 הטרנזיסטור במצב סטטי. אופייני עבור מעגל זה הוא הערך של R2 = 1 kOhm, ואת המיקום של נקודת ההפעלה - Vcc / 2. R3 הוא נגד העומס ואת מעגל האספן משמש ליצירת מתח מוצא אספן AC.

בהנחת Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm, ואת h גורם הגברה הנוכחית = 150. המתח על הפולט של נבחרות Ve = 9 V, ומפל המתח על פני צומת "E - B" הנחה הוא שווה VBE = 0,7 V. ערך זה תואם את טרנזיסטורי הסיליקון שנקרא. אם שקלנו את המגבר על טרנזיסטורים גרמניום, נפילת המתח על המעבר הפתוח "E - B" תהיה שווה VBE = 0,3 V.

הנוכחי פולט הוא שווה בערך האספן הנוכחי

Ie = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ IC.

Ib = משולב / h הנוכחי Base = 9 mA / 150 = 60 UA.

מפל המתח על פני הנגד 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 אוהם.

C2 נדרש כדי ליצור שרשרת העברת רכיב AC של פולט (הנוכחי אספן בעצם). אם זה לא היה, אז הנגד R2 מוגבל מאוד רכיב AC, כך טרנזיסטור דו קוטבי הנושא הכח יצטרך רווח נוכחי נמוך.

בחישובים שלנו הנחנו כי IC = Ib h, שבו איב - נוכחי בסיס זורם לתוכו מן הפולט מתרחש כאשר מוחלים על בסיס ההטיה. עם זאת, תמיד דרך הבסיס (כפי בנוכחות עקירה, ובלעדיו) ממשיך יותר זרם זליגה של אספן Icb0. לכן, זרם האספן האמיתי הוא IC = Ib h + Icb0 h, דהיינו זרם זליגה במעגל עם MA מוגבר 150 פעמים. אם שקלנו את המגבר על טרנזיסטורים גרמניום, עובדה זו תצטרך להילקח בחשבון בחישובים. העובדה טרנזיסטורים גרמניום יש צו Icb0 משמעותי של כמה microamps. בשנת סיליקון, שהוא שלושה סדרי גודל קטן יותר (כ מספר Na), ולכן הם בדרך כלל מתעלמים בחישובים.

מגבר מוארק עם MOS-טרנזיסטור

כמו בכל FET מגבר, הנחשב לתכנית יש מקבילה בין המגברים על טרנזיסטורים דו קוטביים. לכן, אנו רואים המעגלים האנלוגיים הקודמים עם פולט משותף. היא מורכבת ממקור משותף ו RC-אג"ח על אותות הקלט והפלט עבור מעמד "A" ו מוצג למטה.

יש C1 - קבל חסימה, לפיו אות קלט AC מופרד מתח DC Vdd. כידוע, כל FET מגבר צריך להיות בעל פוטנציאל שער של הטרנזיסטורים שלו MIS מתחת המקורות הפוטנציאליים שלהם. במעגל זה השער מעוגן R1 נגד, שיש בדרך כלל עמידות גבוהה (100 kOhm כדי 1 mOhm), הוא לא נדחק אות הקלט. הזרם דרך R1 הוא כמעט לא עובר, כך פוטנציאל השער כאשר אין אות קלט שווה פוטנציאל הקרקע. הפוטנציאל של המקור מעל פוטנציאל קרקע עקב נפילת המתח על פני הנגד R2. לפיכך, פוטנציאל השער נמוך ביחס לפוטנציאל המקור, אשר הכרחי לפעילות תקינה של Q1. ה- C2 קבלי הנגד R3 יש את אותו התפקיד כמו בתכנית הקודמת. מאז המעגל הזה עם מקור נפוץ, אז אותות הקלט והפלט הם השלב מוזז על ידי 180 מעלות.

מגבר עם פלט שנאי

טרנזיסטורים מגבר חד-שלבים פשוט שלישיים באיור למטה, מוגדרים גם על ידי הפולט-המשותף לפעול בכיתה "A", אך עם רמקול בעל עכבה נמוכה הוא מחובר באמצעות שנאי תואם.

בפריימריס המתפתלים של T1 השנאי הוא העומס של האספן של Q1 הטרנזיסטור במעגל מפתחת אות פלט. T1 מעביר אות פלט לרמקול, ומספק טרנזיסטור פלט בתיאום מלא עם התנגדות נמוכה (כ מספר אוהם) רמקול עכבה.

אספן כוח מחלק מתח מקור Vcc שנאספו נגדים R1 ו- R3, מספק את הבחירה של נקודת ההפעלה של Q1 טרנזיסטור (מתח הטיה בבסיסו). מינוי של האלמנטים הנותרים של המגבר זהה של התוכניות הקודמות.

מגבר אודיו שכיבות למשוך

Push-pull LF מגבר טרנזיסטורי השנייה מפצלת קלט אות אודיו התדיר על ידי שני antiphase חצי גל, שכל אחת מהן הוא משופר על ידי שלב טרנזיסטור משלה. לאחר ביצוע הגברה חצי גל כזה משולב לתוך אות הרמונית נפרדת, אשר מועברת אל מערכת הרמקולים. כזה המרה אות בתדר נמוך (פיצול מחדש התמזגות) טבעי גורמת לעיוותים בלתי הפיכים בו בשל חילוקי התדירות התכונות הדינמיות של שני מעגלי טרנזיסטור. עיוותים אלה מופחתות איכות שמע במוצא המגבר.

מגבר Push-pull הפועלים מעמד "A" לא טוב לשחזר את אותות הקול מורכב, כערך הנוכחי מתמיד גדל זורם ברציפות לתוך הכתפיים שלהם. זה מוביל לחוסר איזון של אותות גליים וחצי, עיוות שלב ובסופו של דבר לאובדן המובנות של קול. על ידי חימום, שני טרנזיסטורי הספק גדל פעמי העיוות הנמוכה האות בתדר תת הקולית. עם זאת, היתרון העיקרי של מעגל שכיבות למשוך הוא היעילות שלה מקובל על תפוקה מוגברת.

Push-pull מעגל מגבר כוח עם טרנזיסטורים מוצג באיור.

מגבר זה עובד בכיתה "A", אך יכול לשמש ואת המעמד "AB", ואפילו "B".

טרנזיסטור מגבר כוח transformerless

רובוטריקים, למרות ההתקדמות במזעור שלהם הם היינו הך אלקטרה נדל"ן מגושם, כבד ויקר. לכן, נמצא דרך לחסל את השנאי של מעגל שכיבות למשוך שהרצתו על שני טרנזיסטורים משלימים עצמה מסוגים שונים (NPN ו PNP). רוב מגברי ספק המודרניים באמצעות העיקרון הזה מתוכננים לעבוד בכיתה "B". התרשים של כוח מגבר כזה מוצג להלן.

שניהם הטרנזיסטור שלה מסודרים במשרת גובה משותף (חסיד פולט). לכן, המעגל מעביר מתח הכניסה אל הפלט בלי הגברה. אם אות הקלט אינה נוכחת, הן הטרנזיסטורים על הגבול של המדינה על, אבל הם כבויים.

כאשר האות ההרמונית היא שהוזנה, זה מפותח את TR1 חצי הגל החיובי, אבל צריך טרנזיסטור PNP TR2 במלואו במצב חיתוך. לפיכך, רק חצי הגל החיובי מוגבר זורם זרם דרך העומס. האות קלטה חצי הגל השלילית נפתחה רק סוגרת TR2 ו- TR1, כך כוח העומס שסופק הנוכחי חצי הגל השלילי. כתוצאה מכך, העומס משתחרר הרווח מלוא העוצמה (בשל הנוכחית הגברה) אות סינוסי.

מגבר על טרנזיסטור יחיד

להטמעת האמור לאסוף טרנזיסטורים מגבר פשוט בידיים שלהם ולהסתכל איך זה עובד.

בשנת כלולי ט המעגל הבסיסי כדי להאכיל מעגל חשמל נמוך כמו T מסוג BC107 טרנזיסטור העומס כולל אוזניות עם התנגדות של 2-3 אוהם, מתח הטיה לבסיס יספק R נגד ערך התנגדות גבוהה * 1 mOhm, ה- C קבל אלקטרוליטי קיבול decoupling של 10 מיקח--פרד כדי 100 מיקח--פרד יהיה 4.5V סוללה / 0.3 AA

אם * R הנגד אינו מחובר, לא Ib הנוכחית הבסיס או IC של האספן הנוכחי. אם הנגד מחובר, המתח על הבסיס עולה ל 0.7 V, ודרכה זורם mA Ib = 4 נוכחי. הרווח הנוכחי של טרנזיסטור 250 שווה שנותן IC = 250Ib = 1 mA.

על ידי הבאת טרנזיסטורים מגבר פשוט במו ידיהם, עכשיו אנחנו יכולים לחוות אותו. לחבר את האוזניות שלך ולשים את האצבע על הנקודה 1 של המעגל. אתם תשמעו רעש. הגוף שלך תופס אספקת קרינת חשמל בתדר של 50 רץ. הרעש ששמע את האוזניות, וקרינה זו היא כוח טרנזיסטור בלבד. תנו לנו להסביר תהליך זה ביתר פירוט. מתח AC עם תדר של 50 הרץ מחובר לבסיס של הטרנזיסטור באמצעות ג קבלי המתח על הבסיס כיום שווה לסכום של מתח ההטיה DC (כ 0.7 V), מאגף * R נגד מתח AC "על ידי האצבע." כתוצאה מכך, זרם האספן קבל מתדירות רכיב AC של 50 רץ. זרם חילופין זה משמש להעביר את סרעפת הרמקול הלוך ושוב עם אותו התדר, מה שאומר כי נוכל לשמוע את הטון של 50 פלט רץ.

שחק 50 רעש הרץ הוא לא מאוד מרגש, כך שניתן לחבר את הנקודות 1 ו 2, מקור האות בתדר נמוך (שחקן-CD או מיקרופון) והדיבור לשמוע משופרת או מוסיקה.