Amplifikatur transisters sempliċi bl-idejn. Amplifikatur fuq transister waħda: l-iskema

L-amplifikatur fuq it-transisters, minkejja l-istorja diġà fit-tul tiegħu, jibqa 'suġġett favorit ta' riċerka kemm għal dawk novizzi kif ukoll għal dawk li jrabbu r-radju. U dan jista 'jinftiehem. Huwa komponent indispensabbli tat-tagħmir tad-dilettanti tar-radju l-aktar popolari: riċevituri tar-radju u amplifikaturi ta 'frekwenza baxxa (tal-ħoss). Aħna ser nikkunsidraw kif nistgħu nibnu l-aktar amplifikaturi ta ' frekwenza baxxa sempliċi fuq it-transisters.

Reazzjoni tal-frekwenza tal-amplifikatur

Fi kwalunkwe riċevitur tat-TV jew tar-radju, f'kull ċentru tal-mużika jew amplifikatur tal-awdjo tista 'ssib amplifikaturi tat-transisters tal-ħoss (frekwenza baxxa - LF). Id-differenza bejn l-amplifikaturi tat-transistor awdjo u tipi oħra hija l-karatteristiċi tal-frekwenza tagħhom.

L-amplifikatur tal-ħoss fuq it-transisters għandu rispons tal-frekwenza uniformi fil-faxxa tal-frekwenza minn 15 Hz sa 20 kHz. Dan ifisser li s-sinjali kollha tal-input bi frekwenza f'din il-medda tal-amplifikatur jikkonverti (amabli) bejn wieħed u ieħor l-istess. Fiċ-ċifra hawn taħt, fil-koordinati "fattur ta 'amplifikazzjoni Ku - frekwenza tas-sinjal tad-dħul" turi l-kurva ta' rispons ta 'frekwenza ideali għall-amplifikatur tal-ħoss.

Din il-kurva hija prattikament ċatta minn 15 Hz sa 20 kHz. Dan ifisser li dan l-amplifikatur għandu jintuża għal sinjali ta 'input bi frekwenzi bejn 15 Hz u 20 kHz. Għal sinjali ta 'input bi frekwenzi' l fuq minn 20 kHz jew inqas minn 15 Hz, l-effiċjenza u l-kwalità tat-tħaddim tagħhom jonqsu malajr.

It-tip ta 'karatteristika tal-frekwenza tal-amplifikatur huwa determinat mill-elettro-radjutelefoni (ERE) taċ-ċirkwit tiegħu, u primarjament mit-transisters infushom. Amplifikatur ta 'l-awdjo transistor huwa ġeneralment immuntat fuq transisters hekk imsejħa ta' frekwenza baxxa u medja b'wisa 'ta' frekwenza totali ta 'sinjali ta' input minn għexieren u mijiet ta 'Hz sa 30 kHz.

Klassi ta 'operazzjoni tal-amplifikatur

Kif inhu magħruf, skond il-grad ta 'kontinwità tal-fluss tal-kurrent matul il-perjodu tiegħu, il-klassijiet li ġejjin tal-ħidma tiegħu huma distinti permezz tal-kaskata li tiffaċilita l-amplifikazzjoni tat-transistor.

Fil-klassi ta 'operazzjoni, il-kurrent "A" mill-flussi tal-kaskata għal 100% tal-perjodu tas-sinjal tad-dħul. Ix-xogħol tal-kaskata f'din il-klassi jidher biċ-ċifra li ġejja.

Fil-klassi ta 'tħaddim tal-istadju tal-amplifikatur "AB" il-kurrent minnu jaqa' aktar minn 50%, iżda inqas minn 100% tal-perjodu tas-sinjal tad-dħul (ara l-figura hawn taħt).

Fil-klassi ta 'tħaddim tal-kaskata "B", il-kurrent jgħaddi eżattament 50% tal-perjodu tas-sinjal tad-dħul, kif muri fil-figura.

U fl-aħħarnett, fil-klassi ta 'tħaddim tal-kaskata "C" il-kurrent minnu jiċċirkola inqas minn 50% tal-perjodu tas-sinjal tad-dħul.

Amplifikatur ta 'frekwenza baxxa fuq transisters: distorsjonijiet fil-klassijiet prinċipali tax-xogħol

Fil-qasam tax-xogħol, l-amplifikatur tat-transistor tal-klassi "A" għandu livell baxx ta 'distorsjoni mhux lineari. Imma jekk is-sinjal għandu vultaġġi ta 'impuls li jwasslu għal saturazzjoni ta' transisters, jidhru armoniċi ogħla (sal-11) madwar kull armoniċi "regolari" tas-sinjal tal-output. Dan jikkawża l-fenomenu tal-hekk imsejjaħ transistor, jew ħoss metalliku.

Jekk l -amplifikaturi tal-qawwa tat - transistor b'enerġija baxxa għandhom qawwa mhux stabbli, is-sinjali tal-ħruġ tagħhom huma modulati f'ammont qrib il-frekwenza tan-netwerk. Dan iwassal għal ebusija ta 'ħoss fuq ix-xifer tax-xellug tar-reazzjoni tal-frekwenza. Modi differenti ta 'stabbilizzazzjoni tal-vultaġġ jagħmlu d-disinn tal-amplifikatur aktar kumpless.

L-effiċjenza tipika ta 'amplifikatur ta' Klassi A unika ma taqbiżx l-20% minħabba t-transistor miftuħ b'mod permanenti u l-fluss kontinwu ta 'komponent kostanti kostanti. Huwa possibbli li jitwettaq amplifikatur ta 'klassi A fil-modalità push-pull, l-effiċjenza se tiżdied kemmxejn, iżda n-nofs mewġ tas-sinjal isir aktar asimmetriku. It-traduzzjoni tal-istess kaskata mill-klassi ta 'xogħol "A" fil-klassi ta' xogħol "AB" żżid distorsjonijiet mhux lineari erba 'darbiet, għalkemm tiżdied l-effiċjenza tal-iskema tagħha.

Fl-amplifikaturi tal-istess klassijiet "AB" u "B", id-distorsjonijiet jiżdiedu hekk kif jonqos il-livell tas-sinjal. Involontarjament nixtieq inqattgħet dan l-amplifikatur aktar b'saħħtu għall-milja tas-sensazzjonijiet tal-qawwa u d-dinamika tal-mużika, iżda ħafna drabi dan jgħin ftit.

Klassijiet ta 'xogħol intermedji

Il-klassi tax-xogħol "A" għandha varjetà - klassi "A +". F'dan il-każ, transisters ta 'input ta' vultaġġ baxx tal-amplifikatur ta 'din il-klassi joperaw fil-klassi "A", u transisters ta' output ta 'vultaġġ għoli tal-amplifikatur imorru għall-klassijiet "B" jew "AB" meta jinqabżu b'sinjali ta' input ta 'ċertu livell. L-ekonomija ta 'kaskati bħal dawn hija aħjar milli fil-klassi pura "A", u d-distorsjonijiet mhux lineari huma inqas (sa 0.003%). Madankollu, il-ħoss huwa wkoll "metalliku" minħabba l-preżenza ta 'armoniċi ogħla fis-sinjal tal-output.

Fl-amplifikaturi ta 'klassi waħda oħra - "AA" il-grad ta' tgħawwiġ mhux lineari huwa saħansitra aktar baxx - madwar 0.0005%, iżda hemm ukoll armoniċi ogħla.

Ritorn għall-klassi tal-amplifikatur tat-transistor "A"?

Illum ħafna esperti fil-qasam tar-riproduzzjoni tal-ħoss ta 'kwalità jirrakkomandaw ritorn għall-amplifikaturi tat-tubi, minħabba li l-livell ta' distorsjoni mhux lineari u armoniċi ogħla introdotti minnhom fis-sinjal tal-output huwa ċertament inqas minn dak tat-transisters. Madankollu, dawn il-vantaġġi huma sa ċertu punt imnaqqsa mill-ħtieġa għal transformer li jaqbel bejn l-istadju ta 'produzzjoni ta' tubi ta 'reżistenza għolja u kolonni ta' awdjo b'impedenza baxxa. Madankollu, bi produzzjoni ta 'transformer, jista' jsir amplifikatur tat-transistor sempliċi, kif se jintwera hawn taħt.

Hemm ukoll il-perspettiva li l-kwalità tal-ħoss aħħarija tista 'tiġi pprovduta biss minn amplifikatur ta' tubu-transistru ibridu, li l-kaskati kollha tiegħu huma uniċi, mhux koperti b'feedbacks negattivi u joperaw fil-klassi "A". Jiġifieri, tali ripetitur tal-qawwa huwa amplifikatur fuq transistor wieħed. L-iskema tagħha jista 'jkollha l-ogħla effiċjenza li tista' tintlaħaq (fil-klassi "A") mhux aktar minn 50%. Imma la l-qawwa u lanqas l-effiċjenza tal-amplifikatur ma huma indikatur tal-kwalità tar-riproduzzjoni tal-ħoss. F'dan il-każ, il-kwalità u l-linearità tal-karatteristiċi tal-EREs kollha fl-iskema jakkwistaw sinifikat speċjali.

Peress li skemi ta 'ċiklu wieħed jirċievu perspettiva bħal din, aħna ser nikkunsidraw hawn taħt l-għażliet possibbli tagħhom.

Amplifikatur ta 'singolu wieħed fuq transistor wieħed

Iċ-ċirkwit tiegħu, magħmul b'emitter komuni u konnessjonijiet RC għal sinjali ta 'input u output għal operazzjoni fil-klassi "A", jidher fid-dijagramma hawn taħt.

Juri t-transistor Q1 ta 'l-istruttura npn. Il-kollettur tiegħu permezz tar-reżistenza li tillimita l-kurrent R3 huwa konness mat-terminal pożittiv + Vcc, u l-emittent għal -Vcc. L-amplifikatur fuq is-transistor ta 'l-istruttura pnp ikollu l-istess ċirkwit, iżda t-terminals tal-provvista ta' l-enerġija se jiġu skambjati.

C1 huwa kapaċitur li jissepara li permezz tiegħu s-sors tas-sinjal tad-dħul varjabbli huwa sseparat mis-sors tal-vultaġġ kostanti Vcc. F'dan il-każ, C1 ma jipprevjenix il-passaġġ tal-kurrent tad-dħul li jalterna permezz tat-tranżizzjoni emitter tal-bażi tat-transistor Q1. Ir-reżisters R1 u R2 flimkien mar-reżistenza tat-transizzjoni "EB" jiffurmaw diviżjoni tal-vultaġġ VCC għall-għażla tal-punt operattiv tat-transistor Q1 fil-modalità statika. Tipiku għal din l-iskema huwa l-valur R2 = 1 kOhm, u l-pożizzjoni tal-punt tat-tħaddim hija Vcc / 2. R3 huwa reżistenza pull-up taċ-ċirkwit tal-kollettur u sservi biex toħloq sinjal tal-vultaġġ tal-ħruġ fuq il-kollettur.

Ejja ngħidu li Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm, u l-qligħ attwali huwa h = 150. Aħna nagħżlu vultaġġ fuq l-emittent Ve = 9 V, u nassumu li l-waqgħa tal-vultaġġ fit-transizzjoni "EB" hija ugwali għal Vbe = 0,7 V. Dan il-valur jikkorrispondi għall-hekk imsejjaħ transistur tas-silikon. Jekk konna qed nikkunsidraw amplifikatur fuq transisturi tal-ġermanju, allura l-waqgħa tal-vultaġġ fit-transizzjoni miftuħa "EB" tkun Vbe = 0.3 V.

L-emittent attwali, bejn wieħed u ieħor ugwali għall-kollettur attwali

Ie = 9 B / 1 kΩ = 9 mA ≈ Ic.

Il-kurrent tal-bażi huwa Ib = Ic / h = 9 mA / 150 = 60 μA.

Qatra tal-vultaġġ fir-reżistenza R1

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 hija meħtieġa biex jinħoloq ċirkwit għall-passaġġ tal-komponent varjabbli tal-kurrent emittent (attwalment il-kollettur attwali). Jekk ma kienx hekk, ir-reżistenza R2 kienet tirrestrinġi severament il-komponent varjabbli, sabiex l-amplifikatur ikkunsidrat fuq it-transistor bipolari jkollu qligħ ta 'kurrent baxx.

Fil-kalkoli tagħna, aħna nassumu li Ic = Ib h, fejn Ib hija l-kurrent bażi li toħroġ minnha mill-emitter u li tinħoloq meta l-vultaġġ tal-vireg jiġi applikat fuq il-bażi. Madankollu, it-tnixxija kurrenti mill-kollettur Icb0 dejjem tgħaddi mill-bażi (kemm fil-preżenza ta 'spostament kif ukoll mingħajrha). Għalhekk, il-kurrent attwali tal-kollettur huwa Ic = Ib h + Icb0 h, i.e. It-tnixxija kurrenti fiċ-ċirkwit ma 'l-MA hija amplifikata 150 darba. Jekk ikkunsidrat amplifikatur li juża transisters tal-ġermanju, din iċ-ċirkostanza għandha titqies fil-kalkoli. Il-fatt hu li t-transisters tal-ġermanju għandhom Icb0 sostanzjali ta 'l-ordni ta' diversi μA. Fis-silikon, huma tliet ordnijiet ta 'kobor iżgħar (madwar ftit NA), għalhekk huma s-soltu jiġu traskurati fil-kalkoli.

Amplifikatur ta 'singolu b'trasistorur MIS

Bħal kull amplifikatur ta 'effett fuq il-post, iċ-ċirkwit ikkunsidrat għandu analogu fost l-amplifikaturi fuq transisters bipolari. Għalhekk, ejjew nikkunsidraw l-Analog tal-iskema preċedenti b'emitter komuni. Huwa implimentat b'sors komuni u konnessjonijiet RC għas-sinjali tal-input u tal-ħruġ għall-operazzjoni fil-klassi "A" u jidher fil-figura t'hawn taħt.

Hawnhekk, C1 huwa l-istess kapaċitatur ta 'separazzjoni li bih is-sors tas-sinjal tad-dħul varjabbli huwa sseparat mis-sors ta' vultaġġ DC Vdd. Kif tafu, kwalunkwe amplifikatur FET għandu jkollu l-potenzjal ta 'xibka tat-transisters MIS tiegħu taħt il-potenzjali tas-sorsi tagħhom. F'dan iċ-ċirkwit, il-bieb huwa mtajjar minn reżistur R1, li ġeneralment għandu reżistenza kbira (minn 100 kΩ sa 1 MΩ) sabiex ma jixgħelx is-sinjal tad-dħul. Il-kurrent permezz tar-R1 ma jgħaddix b'mod prattiku, għalhekk il-potenzjal tal-bieb fin-nuqqas ta 'sinjal ta' input huwa ugwali għall-potenzjal tad-dinja. Il-potenzjal tas-sors huwa ogħla mill-potenzjal ta 'l-art minħabba l-waqgħa tal-vultaġġ fir-reżistenza R2. Għalhekk, il-potenzjal tal-bieb huwa taħt il-potenzjal tas-sors, li huwa meħtieġ għall-operat normali ta 'Q1. Il-capacitor C2 u r-resistor R3 għandhom l-istess funzjoni bħal fl-iskema preċedenti. Peress li dan iċ-ċirkwit għandu sors komuni, is-sinjali ta 'l-input u tal-ħruġ huma ttrasferiti b'fażi ta' 180 °.

Amplifikatur bil-produzzjoni tat-transformer

It-tielet amplifikatur ta 'transistur sempliċi ta' stadju wieħed, muri fil-figura t'hawn taħt, huwa wkoll magħmul bl-użu ta 'ċirkwit emittent komuni biex jaħdem fil-klassi "A", iżda b'kelliem b'impedenza baxxa huwa konness permezz ta' transformer li jaqbel.

L-istralċ primarju tat-transformer T1 huwa t-tagħbija taċ-ċirkwit tal-kollettur tat-transistor Q1 u tiżviluppa sinjal tal-ħruġ. T1 tittrasmetti s-sinjal tal-ħruġ lill-kelliem u tipprovdi t-tqabbil tal-impedenza tal-ħruġ tat-transistor b'impedenza baxxa (tal-ordni ta 'diversi Ohm) kelliem.

Id-diviżjoni tal-vultaġġ tal-provvista tal-enerġija tal-kollettur Vcc, immuntata fuq ir-reżisters R1 u R3, tipprovdi l-għażla tal-punt tax-xogħol tat-transistor Q1 (provvista ta 'vultaġġ ta' preġudizzju lejn il-bażi tiegħu). L-assenjazzjoni tal-elementi li jifdal tal-amplifikatur hija l-istess bħal fl-iskemi ta 'qabel.

Amplifikatur tal-awdjo ta 'żewġ stroke

L-amplifikatur tal-passaġġ ta 'żewġ stroke fuq iż-żewġ transisters jaqsam l - input tas - sinjal tal-awdjo f'żewġ nofs fażijiet ta' fażi opposta, kull amplifikat bil-kaskata tat-transistor tagħha stess. Wara li twettaq din l-amplifikazzjoni, in-nofs waves huma magħqudin f'sinjal armoniku integrali, li huwa trasmess lis-sistema akustika. Tali konverżjoni tas-sinjal ta 'frekwenza baxxa (diviżjoni u fużjoni mill-ġdid), naturalment, tikkawża tgħawwiġ irreversibbli fiha, minħabba d-differenza fil-frekwenza u l-proprjetajiet dinamiċi taż-żewġ transisters taċ-ċirkwit. Dawn id-distorsjonijiet inaqqsu l-kwalità tal-ħoss fl-output tal-amplifikatur.

Amplifikaturi push-pull li joperaw fil-klassi "A" ma jirriproduċux biżżejjed sinjali tal-awdjo kumplessi, peress li kurrent kostanti ta 'kobor miżjud kontinwament joħroġ fl-ispallejn tagħhom. Dan iwassal għal nuqqas ta 'simetrija tan-nofs mewġ tas-sinjal, distorsjonijiet tal-fażijiet u, fl-aħħarnett, telf ta' intelliġibbiltà tal-ħoss. Meta msaħħan, żewġ transisters qawwija jirdoppjaw id-distorzjoni tas-sinjal fi frekwenzi baxxi u infra-baxxi. Iżda xorta, il-vantaġġ ewlieni taċ-ċirkwit push-pull huwa l-effiċjenza aċċettabbli u l-qawwa tal-ħruġ miżjuda.

Iċ-ċirkwit push-pull tal-amplifikatur tal-qawwa fuq it-transisters jidher fil-figura.

Dan huwa amplifikatur għax-xogħol fil-klassi "A", iżda jista 'jintuża u l-klassi "AB", u saħansitra "B".

Amplifikatur tal-Poter tat-Transistor Transformerless

It-trasformaturi, minkejja s-suċċessi fil-minjaturizzazzjoni tagħhom, għadhom l-ERE l-aktar ikkumplikat, tqil u għali. Għalhekk, instab mod ta 'eliminazzjoni tat-transformer miċ-ċirkwit b'żewġ stroke billi twettaqha fuq żewġ transisters komplimentari b'saħħithom ta' tipi differenti (npn u pnp). Ħafna amplifikaturi tal-qawwa moderni jużaw dan il-prinċipju u huma ddisinjati biex jaħdmu fil-klassi "B". Iċ-ċirkwit ta 'tali amplifikatur tal-qawwa huwa muri fid-dijagramma t'hawn taħt.

Iż-żewġ transisters tagħha huma inklużi fl-iskema bi kollettur komuni (emitter follower). Għalhekk, iċ-ċirkwit jittrasmetti l-vultaġġ ta 'l-input għall-output mingħajr l-amplifikazzjoni. Jekk ma jkun hemm l-ebda sinjal tal-input, iż-żewġ transisters jinsabu fuq il-fruntiera fuq l-istat, iżda huma mitfija.

Meta jiġi applikat sinjal armoniku għad-dħul, il-half-wave pożittiv tiegħu jiftaħ TR1, iżda dawriet transponder pnp TR2 kompletament fil-modalità cut-off. Għalhekk, biss half-wave pożittiv tal-kurrent amplifikat joħroġ mit-tagħbija. Il-half-wave negattiv tas-sinjal tad-dħul jiftaħ biss TR2 u jissakkar TR1, sabiex half-wave negattiv ta 'kurrent amplifikat jiġi mitmugħ fit-tagħbija. Bħala riżultat, sinjal sinusojdali sħiħ huwa amplifikat fuq it-tagħbija (minħabba l-amplifikazzjoni tal-kurrent).

Amplifikatur fuq transistor wieħed

Biex tassimila dak li ntqal hawn fuq, nġabru amplifikatur sempliċi fuq transisters bl-idejn tagħna stess u nifhmu kif taħdem.

Bħala tagħbija ta 'transistor T ta' qawwa baxxa tat-tip BC107, aħna nġorru l-headphones b'reżistenza ta '2-3 kOhm, iċċaqlaq il-vultaġġ ta' preġudizzju għal bażi minn reżistenza ta 'reżistenza għolja R * ta' 1 MΩ, iddiżakkoppja l-kapaċitatur elettrolitiku C minn 10 μF sa 100 μF fiċ-ċirkwit bażi ta ' Se nkunu 4.5 V / 0.3 A.

Jekk ir-reżistenza R * ma tkunx imqabbda, allura la jkun hemm bażi kurrenti Ib u lanqas kollettur attwali Ic. Jekk ir-resistor ikun imqabbad, il-vultaġġ fuq il-bażi jogħla għal 0.7 V u l-kurrent Ib = 4 μA jgħaddi minnha. Il-qligħ attwali tat-transistor huwa ta '250, li jagħti Ic = 250Ib = 1 mA.

Wara li wettqet amplifikatur sempliċi fuq transisters bl-idejn tagħna stess, issa nistgħu nittestjawh. Qabbad il-headphones u poġġi s-saba 'fuq il-punt 1 taċ-ċirkwit. Tisma ħoss. Il-ġisem tiegħek jipperċepixxi r-radjazzjoni mill-mejns f'50 Hz. Il-ħoss jinstema minnek mill-headphones, u hija din ir-radjazzjoni, biss transistor amplifikat. Ejjew nispjegaw dan il-proċess f'aktar dettall. Il-vultaġġ AC bi frekwenza ta '50 Hz huwa mqabbad mal-bażi tat-transistor permezz tal-kapaċitatur C. Il-vultaġġ fuq il-bażi issa huwa ugwali għas-somma tal-vultaġġ tal-vultaġġ DC (madwar 0.7 V) li ġej mir-resistor R * u l-vultaġġ AC mis-saba'. Bħala riżultat, il-kurrent tal-kollettur jirċievi komponent li jalterna bi frekwenza ta '50 Hz. Din il-kurrent alternanti jintuża biex iċaqlaq il-membrana tal-kelliema 'l quddiem u' l quddiem bl-istess frekwenza, li jfisser li nistgħu nisimgħu ton ta '50 Hz fl-output.

Play 50 istorbju Hz mhuwiex eċċitanti ħafna, sabiex jista 'jiġi konness mal-punti 1 u 2, is-sinjal sors ta' frekwenza baxxa (CD player jew mikrofonu) u diskors tisma imsaħħa jew mużika.