تقویت کننده ترانزیستوری یک نمونه عملی از کار است. شرح عملکرد تقویت کننده قدرت صدا با ترانزیستورهای ماسفت

پس از تسلط بر اصول الکترونیک، یک رادیو آماتور تازه کار آماده است تا اولین طرح های الکترونیکی خود را لحیم کند. تقویت کننده های قدرت صوتی به طور کلی قابل تکرار ترین طرح ها هستند. طرح های زیادی وجود دارد که هر کدام در پارامترها و طراحی متفاوت هستند. این مقاله چندین مورد از ساده ترین و کاملاً کارکرد مدارهای تقویت کننده را بررسی می کند که می توانند با موفقیت توسط هر آماتور رادیویی تکرار شوند. این مقاله از اصطلاحات و محاسبات پیچیده استفاده نمی کند، همه چیز تا حد امکان ساده شده است تا هیچ سوال اضافی ایجاد نشود.

بیایید با یک مدار قدرتمندتر شروع کنیم.
بنابراین، اولین مدار بر روی ریزمدار معروف TDA2003 ساخته شده است. این یک تقویت کننده مونو با حداکثر توان خروجی 7 وات در بار 4 اهم است. من می خواهم بگویم که مدار سوئیچ استاندارد این ریز مدار شامل تعداد کمی از قطعات است، اما یکی دو سال پیش یک مدار دیگر روی این ریز مدار پیدا کردم. در این طرح، تعداد قطعات به حداقل رسیده است، اما تقویت کننده پارامترهای صوتی خود را از دست نداده است. پس از توسعه این مدار، من شروع به ساخت تمام آمپلی فایرهای خود برای بلندگوهای کم مصرف در این مدار کردم.

مدار تقویت کننده ارائه شده دارای طیف گسترده ای از فرکانس های قابل تکرار است، محدوده ولتاژ تغذیه از 4.5 تا 18 ولت (معمولا 12-14 ولت) است. ریز مدار بر روی یک هیت سینک کوچک نصب می شود، زیرا حداکثر توان آن تا 10 وات می رسد.

ریز مدار قابلیت کار بر روی بار 2 اهم را دارد که به این معنی است که 2 هد با مقاومت 4 اهم را می توان به خروجی آمپلی فایر متصل کرد.
خازن ورودی را می توان با هر خازن دیگری با ظرفیت 0.01 تا 4.7 μF (ترجیحاً از 0.1 تا 0.47 μF) جایگزین کرد؛ از هر دو خازن فیلم و سرامیکی می توان استفاده کرد. توصیه می شود همه اجزای دیگر را تعویض نکنید.

کنترل صدا از 10 تا 47 کیلو اهم.
قدرت خروجی ریز مدار امکان استفاده از آن را در بلندگوهای کم مصرف برای رایانه شخصی فراهم می کند. استفاده از میکرو مدار برای بلندگوهای مستقل برای تلفن همراه و غیره بسیار راحت است.
تقویت کننده بلافاصله پس از روشن شدن کار می کند، نیازی به تنظیم اضافی ندارد. توصیه می شود منبع تغذیه منهای را نیز به هیت سینک متصل کنید. تمام خازن های الکترولیتی ترجیحاً 25 ولت هستند.

مدار دوم روی ترانزیستورهای کم مصرف مونتاژ می شود و بیشتر به عنوان تقویت کننده هدفون مناسب است.

این احتمالا بالاترین کیفیت مدار از این نوع است، صدا واضح است، کل طیف فرکانس احساس می شود. با هدفون های خوب، احساس می کنید که یک ساب ووفر کامل دارید.

تقویت کننده فقط روی 3 ترانزیستور رسانش معکوس مونتاژ می شود، زیرا ارزان ترین گزینه، ترانزیستورهای سری KT315 استفاده شده است، اما انتخاب آنها به اندازه کافی گسترده است.

تقویت کننده می تواند بر روی بار کم امپدانس تا 4 اهم کار کند که استفاده از مدار را برای تقویت سیگنال پخش کننده، رادیو و غیره ممکن می سازد. یک باتری 9 ولتی از نوع کرون به عنوان منبع تغذیه استفاده می شود.
در مرحله نهایی از ترانزیستورهای KT315 نیز استفاده می شود. برای افزایش توان خروجی می توانید از ترانزیستورهای KT815 استفاده کنید، اما پس از آن باید ولتاژ تغذیه را به 12 ولت افزایش دهید. در این حالت قدرت آمپلی فایر تا 1 وات می رسد. خازن خروجی می تواند ظرفیتی بین 220 تا 2200 μF داشته باشد.
ترانزیستورهای این مدار گرم نمی شوند، بنابراین نیازی به خنک کننده نیست. هنگام استفاده از ترانزیستورهای خروجی قوی تر، ممکن است برای هر ترانزیستور به هیت سینک های کوچک نیاز داشته باشید.

و در نهایت، طرح سوم. یک نسخه به همان اندازه ساده، اما اثبات شده از ساختار تقویت کننده ارائه شده است. آمپلی فایر قادر است از ولتاژ کاهش یافته تا 5 ولت کار کند که در این صورت توان خروجی PA بیشتر از 0.5 وات نخواهد بود و حداکثر توان با ولتاژ 12 ولت تا 2 وات می رسد.

مرحله خروجی تقویت کننده بر روی یک جفت مکمل داخلی ساخته شده است. تقویت کننده را با انتخاب مقاومت R2 تنظیم کنید. برای این کار، استفاده از دستگاه صاف کننده 1 کیلو اهم توصیه می شود. رگولاتور را به آرامی بچرخانید تا جریان ساکن مرحله خروجی 2-5 میلی آمپر شود.

تقویت کننده حساسیت ورودی بالایی ندارد، بنابراین توصیه می شود قبل از ورودی از یک پیش تقویت کننده استفاده کنید.

دیود نقش مهمی در مدار دارد، اینجاست تا حالت مرحله خروجی را تثبیت کند.
ترانزیستورهای مرحله خروجی را می توان با هر جفت مکمل از پارامترهای مربوطه جایگزین کرد، به عنوان مثال، KT816 / 817. تقویت کننده می تواند بلندگوهای مستقل کم مصرف را با امپدانس بار 6-8 اهم هدایت کند.

فهرست عناصر رادیویی

به منظور افزایش قدرت سیگنال، به ویژه در محدوده صوتی، از تقویت کننده های فرکانس پایین (ULF) استفاده می شود. دگرگونی انجام شده با کمک چنین دستگاه هایی ضبط و درک صدایی که از امیتر می آید را آسان تر می کند.

تقویت کننده هایی که تغییر فرکانس تا 10-100 مگاهرتز را ارائه می دهند طبق یک اصل مشابه تکمیل می شوند و تفاوت اصلی مدارهای آنها در سطح ظرفیت خازن مورد استفاده است که بر اساس نسبت سیگنال های کم عرضه شده محاسبه می شود. و فرکانس های بالا تولید کرد. یعنی هر چه سیگنال قوی تر شود، ظرفیت خازن باید کمتر باشد.

استفاده از تقویت کننده های ترانزیستوری با این واقعیت توجیه می شود که آنها قبل از شروع کار (به عنوان مثال، در مقایسه با تقویت کننده های لوله DIY) نیازی به گرمایش ندارند و با دوام، ایمنی و در دسترس بودن آنها متمایز می شوند.

برای ارائه حجم کافی برای بازتولید صدا، به یک تقویت کننده با دو تا سه مرحله نیاز دارید. در این حالت یکی از آنها خروجی (ترمینال) و دیگری (سایر) مراحل پیش تقویت است. مرحله خروجی نتیجه نهایی تقویت سیگنال را ارائه می دهد. از نقطه نظر اقتصادی، می تواند بسیار ساده باشد (به ویژه برای سازه های غیر ثابت). در نمودارها، ترانزیستورها در مراحل تقویت کننده مطابق با ترتیب مرحله به عنوان V1 (V2، V3 ...) تعیین می شوند. در طراحی دو مرحله ای، یک خازن جداکننده بین ترانزیستورها قرار دارد. عملکرد تقویت کننده تک مرحله ای و دو مرحله ای تقریبا یکسان است، با این تفاوت که پیش مرحله از مقاومت بارگذاری می شود و خروجی از بلندگو. یک منبع هر دو مرحله را تغذیه می کند (هم باتری ها و هم یکسو کننده ها می توانند نقش خود را ایفا کنند).

بسته به ساختار ترانزیستورهای مورد استفاده (n-p-n یا p-n-p)، در یک مورد، باید به قطب مثبت باتری و در دیگری به قطب منفی وصل شوید. قطبیت سوئیچینگ نیز بر این اساس متفاوت خواهد بود.

هنگام مونتاژ یک تقویت کننده، ابتدا باید فقط یک مرحله را سوار کنید و آن را به یک خازن وصل کنید. سپس اسپیکر را به سرب خازن و منبع تغذیه متصل به زمین وصل کنید. سپس سعی کنید یک سیگنال ضعیف را به ورودی تقویت کننده اعمال کنید. مقاومت را (با انتخاب مقاومت) طوری تنظیم کنید که ولوم در بالاترین حد خود باشد. اگر سیگنالی که به بلندگو رفت مناسب شماست، می توانید مونتاژ را ادامه دهید. مناسب ترین سطح ولتاژ تغذیه برای این مدار 4.5 ولت است.

هنگامی که مرحله خروجی آماده شد، لازم است که بلندگو را به مدار کلکتور متصل کنید.

مونتاژ تقویت کننده باس روی ترانزیستور برای هدفون

عملکرد چنین طرحی پیچیده نیست، اما بسیار به کیفیت و ویژگی های عناصر موجود در آن بستگی دارد. به علاوه، ممکن است به اندازه کافی جمع و جور به نظر نرسد.

معمولاً برای هدفون تقویت کننده مطابق ساده ترین مدار دو مرحله ای با دو ترانزیستور مونتاژ می شود (KT315 یا آنالوگ های آن مناسب هستند). ضعیف ترین نقطه این دستگاه دقت انتخاب ولتاژ تامین کننده امیتر، بیس و کلکتور می باشد. علاوه بر این، دو نوع ولتاژ به پایه عرضه می شود: مثبت و منفی. اگر مقاومت های انتخاب شده برای طراحی کمترین ولتاژ مورد نیاز برای پایه را فراهم کنند، تقویت کننده به طور معمول کار می کند.

برای عملکرد روان چنین دستگاهی، ولتاژ بیش از 5 ولت مورد نیاز است. هنگام اضافه کردن یک میکرو مدار به طرح (به عنوان مثال TDA 2822)، خروجی به صورت زیر خواهد بود:

• سطح ولتاژ منبع تغذیه: 1.8 - 15 ولت؛
• مقدار توان: از 1.5 وات تجاوز نمی کند.
• اندازه ساختار با مساحت یک PCB کوچک مطابقت دارد.
• اندازه کیس: کمی بزرگتر از واحد منبع تغذیه دو باتری AA.

برای مونتاژ تقویت کننده، کافی است:

• ریز مدارها (TDA 2822 یا مشابه)؛
• مقاومت متغیر برای 10000 اهم؛
• دو مقاومت ثابت برای 4700 اهم و یکی برای 10000 اهم.
• دو خازن الکترولیتی برای 10 میکروفاراد.
• سه خازن فیلم غیر قطبی 100 نانوفاراد.
• دو سوکت 3.5 میلی متری؛
• دو باتری AA؛
• یک تکه فویل؛
• مناسب برای اندازه کیس.

وقتی همه مواد آماده شدند، باید نحوه قرارگیری قطعات نسبت به سطح تخته را مشخص کنید و مسیرها را علامت بزنید (باید روی آنها لاک بزنید یا از چاپگر لیزری برای اعمال نمودار استفاده کنید).

وظیفه اصلی هنگام مونتاژ یک تقویت کننده، ساخت برد مدار چاپی خواهد بود. اگر برنامه خاصی برای طراحی تابلو داشته باشید، این کار اصلا سخت نیست. در صورت عدم وجود چنین، می توانید از ویرایشگر گرافیکی معمولی استفاده کنید و تمام اندازه گیری ها را رعایت کنید و محل اتصالات و پین ها را تعیین کنید. نتیجه با استفاده از چاپگر به کاغذ براق منتقل می شود. درشت چاپ حداکثر است. مدار محکم به فویل چسبیده است. پس از آن، باید تخته را با اتوی داغ چندین بار راه بروید تا زمانی که جزء رنگ آمیزی از کاغذ به فویل برود (فراموش نکنید ابتدا تخته را چربی زدایی کنید). کاغذ به آرامی با آب گرم مرطوب شده و برداشته می شود. مدار روی فویل باقی می ماند. در مرحله بعد، باید برد مدار چاپی را در محلولی از کلرید آهن حکاکی کنید تا مس کاملا از بین برود. سپس تنها چیزی که باقی می ماند این است که همه اجزا را مطابق با نمودار سوار کنید. فقط پس از اینکه بررسی شد که همه عناصر به درستی نصب شده اند، برق را می توان وصل کرد.

برای کسانی که می خواهند یک تقویت کننده صدا را روی ترانزیستورها با دست خود جمع کنند، تعدادی توصیه ساده وجود دارد:

• ترانزیستورهای HF باید استفاده شوند.
• بار روی ترانزیستورهای مرحله خروجی نباید از نصف توان نامی آنها تجاوز کند.
• انتخاب ترانزیستورهای خروجی به دلیل نسبت انتقال جریان است.
• فضای رادیاتور نباید در امان بماند.
• عملیات مراحل مقدماتی لزوماً باید با کلاس A مطابقت داشته باشد.
• عناصر رادیویی باید کوتاه ترین سرنخ های ممکن را داشته باشند.
• حتما خازن های مسدود کننده با کیفیت بالا خریداری کنید.
• نصب با استفاده از هادی های سفت و سخت کوتاه انجام می شود.

نظرات، اضافات به مقاله را بنویسید، شاید چیزی را از دست داده ام. نگاهی به آن بیندازید، خوشحال می شوم اگر چیز دیگری برای من مفید باشد.

تقویت‌کننده‌های فرکانس پایین (ULF) برای تبدیل سیگنال‌های ضعیف، عمدتاً در محدوده صوتی، به سیگنال‌های قوی‌تر که برای درک مستقیم از طریق الکترودینامیک یا سایر انتشار دهنده‌های صدا قابل قبول هستند، استفاده می‌شوند.

توجه داشته باشید که تقویت کننده های فرکانس بالا تا فرکانس های 10 ... 100 مگاهرتز طبق طرح های مشابه ساخته می شوند ، همه تفاوت ها اغلب به این واقعیت مربوط می شود که مقادیر خازن خازن های چنین تقویت کننده ها به همان اندازه کاهش می یابد. فرکانس سیگنال فرکانس بالا از فرکانس فرکانس پایین بیشتر است.

تقویت کننده ساده تک ترانزیستوری

ساده ترین ULF، ساخته شده بر اساس طرح با یک امیتر مشترک، در شکل نشان داده شده است. 1. از کپسول تلفن به عنوان بار استفاده می شود. ولتاژ تغذیه مجاز برای این تقویت کننده 3 ... 12 ولت است.

مطلوب است که مقدار مقاومت بایاس R1 (ده ها کیلو اهم) را به صورت تجربی تعیین کنیم، زیرا مقدار بهینه آن به ولتاژ تغذیه تقویت کننده، مقاومت کپسول تلفن و ضریب انتقال یک نمونه ترانزیستور خاص بستگی دارد.

برنج. 1. طرح یک ULF ساده روی یک ترانزیستور + خازن و مقاومت.

برای انتخاب مقدار اولیه مقاومت R1 باید در نظر داشت که مقدار آن باید حدود صد یا بیشتر از مقاومت موجود در مدار بار بیشتر باشد. برای انتخاب یک مقاومت بایاس، توصیه می شود به طور متوالی یک مقاومت ثابت با مقاومت 20 ... 30 کیلو اهم و یک مقاومت متغیر با مقاومت 100 ... 1000 کیلو اهم وارد شود، پس از آن، با اعمال یک سیگنال صوتی با دامنه کوچک. به ورودی تقویت کننده، به عنوان مثال، از یک ضبط صوت یا یک پخش کننده، دستگیره مقاومت متغیر را بچرخانید تا بهترین کیفیت سیگنال در بالاترین میزان صدا را به دست آورید.

مقدار ظرفیت خازن انتقال C1 (شکل 1) می تواند در محدوده 1 تا 100 μF باشد: هر چه مقدار این ظرفیت بیشتر باشد، ULF فرکانس های کمتری را می تواند تقویت کند. برای تسلط بر تکنیک تقویت فرکانس های پایین، توصیه می شود با انتخاب مقادیر اسمی عناصر و حالت های عملکرد تقویت کننده ها آزمایش کنید (شکل 1 - 4).

گزینه‌های تقویت‌کننده تک ترانزیستور بهبود یافته

در مقایسه با مدار در شکل 1 پیچیده و بهبود یافته است. مدارهای تقویت کننده 1 در شکل نشان داده شده است. 2 و 3. در نمودار در شکل. 2، مرحله تقویت علاوه بر این شامل زنجیره ای از بازخورد منفی وابسته به فرکانس (مقاومت R2 و خازن C2) است که کیفیت سیگنال را بهبود می بخشد.

برنج. 2. طرح یک ULF تک ترانزیستوری با مدار بازخورد منفی وابسته به فرکانس.

برنج. 3. تقویت کننده تک ترانزیستوری با تقسیم کننده برای تامین ولتاژ بایاس به پایه ترانزیستور.

برنج. 4. تقویت کننده تک ترانزیستور با تنظیم بایاس خودکار برای پایه ترانزیستور.

در نمودار در شکل. 3، بایاس به پایه ترانزیستور با کمک یک تقسیم کننده "سخت تر" تنظیم می شود، که کیفیت تقویت کننده را با تغییر شرایط عملکرد آن بهبود می بخشد. تنظیم "اتوماتیک" بایاس بر اساس ترانزیستور تقویت کننده در مدار در شکل 1 استفاده شده است. 4.

تقویت کننده ترانزیستوری دو مرحله ای

با اتصال سری دو ساده ترین مرحله تقویت (شکل 1)، می توانید یک ULF دو مرحله ای دریافت کنید (شکل 5). بهره چنین تقویت کننده ای برابر است با حاصلضرب حاصل از مراحل جداگانه. با این حال، دستیابی به یک سود پایدار زیاد با افزایش متعاقباً تعداد مراحل آسان نیست: تقویت کننده احتمالاً خود تحریک می شود.

برنج. 5. طرح یک تقویت کننده باس دو مرحله ای ساده.

پیشرفت‌های جدید تقویت‌کننده‌های فرکانس پایین، که مدارهای آنها اغلب در صفحات مجلات در سال‌های اخیر ذکر شده است، با هدف دستیابی به حداقل اعوجاج هارمونیک کل، افزایش توان خروجی، گسترش باند فرکانسی برای تقویت و غیره انجام می‌شود.

در عین حال، هنگام راه اندازی دستگاه های مختلف و انجام آزمایش ها، اغلب به یک ULF ساده نیاز است که می تواند در چند دقیقه مونتاژ شود. چنین تقویت کننده ای باید دارای حداقل تعداد عناصر ناقص باشد و در محدوده وسیعی از تغییرات ولتاژ تغذیه و مقاومت بار کار کند.

مدار ULF روی ترانزیستورهای اثر میدانی و سیلیکونی

نمودار یک تقویت کننده توان LF ساده با اتصال مستقیم بین مراحل در شکل نشان داده شده است. 6 [Rl 3 / 00-14]. امپدانس ورودی تقویت کننده با مقدار پتانسیومتر R1 تعیین می شود و می تواند از صدها اهم تا ده ها مگا اهم متغیر باشد. خروجی تقویت کننده را می توان به بار با مقاومت 2 ... 4 تا 64 اهم و بالاتر متصل کرد.

با یک بار مقاومت بالا، ترانزیستور KT315 را می توان به عنوان VT2 استفاده کرد. تقویت کننده در محدوده ولتاژهای تغذیه از 3 تا 15 ولت کار می کند، اگرچه عملکرد قابل قبول آن حتی زمانی که ولتاژ تغذیه به 0.6 ولت کاهش می یابد، باقی می ماند.

ظرفیت خازن C1 را می توان در محدوده 1 تا 100 μF انتخاب کرد. در مورد دوم (C1 = 100 μF)، ULF می تواند در محدوده فرکانسی از 50 هرتز تا 200 کیلوهرتز و بالاتر کار کند.

برنج. 6. طرح تقویت کننده ساده فرکانس پایین بر روی دو ترانزیستور.

دامنه سیگنال ورودی ULF نباید از 0.5 ... 0.7 ولت تجاوز کند. توان خروجی تقویت کننده می تواند از ده ها مگاوات تا واحد W، بسته به مقاومت بار و بزرگی ولتاژ تغذیه، متفاوت باشد.

تنظیم تقویت کننده شامل انتخاب مقاومت های R2 و R3 است. با کمک آنها، ولتاژ در تخلیه ترانزیستور VT1 برابر با 50 ... 60٪ ولتاژ منبع تغذیه تنظیم می شود. ترانزیستور VT2 باید روی صفحه هیت سینک (هیت سینک) نصب شود.

ULF ردیابی شده با جفت مستقیم

در شکل 7 نمودار دیگری از ULF به ظاهر ساده را با اتصالات مستقیم بین مراحل نشان می دهد. این نوع کوپلینگ پاسخ فرکانس تقویت کننده را در محدوده فرکانس پایین بهبود می بخشد و مدار کلی ساده می شود.

برنج. 7. نمودار شماتیک یک ULF سه مرحله ای با اتصال مستقیم بین مراحل.

در عین حال، تنظیم آمپلی فایر به دلیل این واقعیت پیچیده است که هر امپدانس تقویت کننده باید به صورت جداگانه انتخاب شود. تقریباً نسبت مقاومت‌های R2 و R3، R3 و R4، R4 و R BF باید بین (30 ... 50) به 1 باشد. مقاومت R1 باید 0.1 ... 2 کیلو اهم باشد. محاسبه تقویت کننده نشان داده شده در شکل. 7 را می توان در ادبیات یافت، به عنوان مثال [ص 9 / 70-60].

مدارهای ULF آبشاری روی ترانزیستورهای دوقطبی

در شکل 8 و 9 نمودارهای ترانزیستورهای دوقطبی ULF را نشان می دهد. چنین تقویت کننده هایی دارای بهره نسبتاً بالایی Ku هستند. تقویت کننده در شکل. 8 دارای Ku = 5 در محدوده فرکانس از 30 هرتز تا 120 کیلوهرتز [MK 2 / 86-15] است. ULF مطابق طرح در شکل. 9 با ضریب هارمونیک کمتر از 1٪ دارای بهره 100 [RL 3 / 99-10] است.

برنج. 8. آبشار ULF روی دو ترانزیستور با بهره = 5.

برنج. 9. آبشار ULF روی دو ترانزیستور با بهره = 100.

ULF اقتصادی در سه ترانزیستور

برای تجهیزات الکترونیکی قابل حمل، یک پارامتر مهم کارایی ULF است. نمودار چنین ULF در شکل نشان داده شده است. 10 [RL 3 / 00-14]. در اینجا از اتصال آبشاری ترانزیستور اثر میدان VT1 و ترانزیستور دوقطبی VT3 استفاده می شود و ترانزیستور VT2 به گونه ای روشن می شود که نقطه کار VT1 و VT3 را تثبیت می کند.

با افزایش ولتاژ ورودی، این ترانزیستور انتقال امیتر-پایه VT3 را قطع می کند و مقدار جریان عبوری از ترانزیستورهای VT1 و VT3 را کاهش می دهد.

برنج. 10. طرح تقویت کننده باس ساده اقتصادی روی سه ترانزیستور.

مانند مدار فوق (شکل 6 را ببینید)، امپدانس ورودی این ULF را می توان در محدوده ای از ده ها اهم تا ده ها مگا اهم تنظیم کرد. یک کپسول تلفن به عنوان بار استفاده شد، به عنوان مثال، TK-67 یا TM-2V. کپسول تلفن که از طریق یک دوشاخه متصل می شود، می تواند به طور همزمان به عنوان کلید برق برای مدار عمل کند.

ولتاژ تغذیه ULF از 1.5 تا 15 ولت است، اگرچه دستگاه حتی زمانی که ولتاژ منبع تغذیه به 0.6 ولت کاهش می یابد، فعال می ماند. در محدوده ولتاژ تغذیه 2 ... 15 ولت، جریان مصرف شده توسط تقویت کننده با شرح داده شده است. بیان:

1 (μA) = 52 + 13 * (Upit) * (Upit)،

که در آن Usup ولتاژ تغذیه بر حسب ولت (V) است.

اگر ترانزیستور VT2 را خاموش کنید، جریان مصرف شده توسط دستگاه با یک مرتبه افزایش می یابد.

ULF دو مرحله ای با اتصال مستقیم بین مراحل

نمونه هایی از ULF با اتصالات مستقیم و حداقل انتخاب حالت عملکرد مدارهای نشان داده شده در شکل 1 هستند. 11 - 14. بهره بالا و پایداری خوبی دارند.

برنج. 11. ULF دو مرحله ای ساده برای میکروفون (نویز کم، KU بالا).

برنج. 12. تقویت کننده دو مرحله ای فرکانس پایین روی ترانزیستور KT315.

برنج. 13. تقویت کننده فرکانس پایین دو مرحله ای در ترانزیستورهای KT315 - گزینه 2.

تقویت کننده میکروفون (شکل 11) با سطح کم نویز ذاتی و بهره بالا مشخص می شود [MK 5/83-XIV]. میکروفون نوع الکترودینامیک به عنوان میکروفون VM1 استفاده می شود.

یک کپسول تلفن می تواند به عنوان یک میکروفون نیز عمل کند. تثبیت نقطه کار (بایاس اولیه بر اساس ترانزیستور ورودی) تقویت کننده ها در شکل. 11 - 13 به دلیل افت ولتاژ در مقاومت امیتر مرحله تقویت دوم انجام می شود.

برنج. 14. ULF دو مرحله ای با ترانزیستور اثر میدان.

تقویت کننده (شکل 14)، که دارای امپدانس ورودی بالا (حدود 1 MΩ) است، بر روی یک ترانزیستور اثر میدان VT1 (پیرو منبع) و دو قطبی - VT2 (با یک مشترک) ساخته شده است.

یک تقویت کننده ترانزیستور اثر میدانی با فرکانس پایین آبشاری، همچنین دارای امپدانس ورودی بالا، در شکل نشان داده شده است. 15.

برنج. 15. مدار یک ULF دو مرحله ای ساده روی دو ترانزیستور اثر میدانی.

مدارهای ULF برای کار با بار اهم کم

ULF های معمولی طراحی شده برای کار بر روی یک بار امپدانس کم و دارای توان خروجی ده ها میلی وات و بالاتر در شکل نشان داده شده است. 16، 17.

برنج. 16. ULF ساده برای کار با گنجاندن بار با مقاومت کم.

همانطور که در شکل نشان داده شده است، سر الکترودینامیک VA1 را می توان به خروجی تقویت کننده متصل کرد. 16، یا در مورب پل (شکل 17). اگر منبع تغذیه از دو باتری (باطری) متصل به سری ساخته شده باشد، خروجی سمت راست سر BA1 طبق این طرح می تواند مستقیماً به نقطه میانی آنها وصل شود، بدون خازن СЗ، С4.

برنج. 17. مدار تقویت کننده فرکانس پایین با گنجاندن بار کم امپدانس در مورب پل.

اگر به مدار یک لوله ساده ULF نیاز دارید، پس چنین تقویت کننده ای را می توان حتی روی یک لامپ مونتاژ کرد، به وب سایت الکترونیک ما در بخش مربوطه نگاه کنید.

ادبیات: شوستوف M.A. مدار عملی (کتاب 1)، 2003.

اصلاحات در نشریه:در شکل 16 و 17 به جای دیود D9 زنجیره ای از دیودها نصب شده است.

طرح شماره 1

انتخاب کلاس تقویت کننده ... ما بلافاصله به آماتور رادیویی هشدار می دهیم - با استفاده از ترانزیستورها تقویت کننده کلاس A را نمی سازیم. دلیل آن ساده است - همانطور که در مقدمه ذکر شد، ترانزیستور نه تنها سیگنال مفید، بلکه بایاس اعمال شده به آن را نیز تقویت می کند. به عبارت ساده، جریان مستقیم را تقویت می کند. این جریان همراه با سیگنال مفید از طریق سیستم صوتی (AC) جریان می یابد و متأسفانه بلندگوها قادر به بازتولید این جریان ثابت هستند. آنها این کار را به واضح ترین روش انجام می دهند - با فشار دادن یا کشیدن دیفیوزر از موقعیت عادی خود به حالت غیر طبیعی.

سعی کنید مخروط بلندگو را با انگشت خود فشار دهید - و خواهید دید که صدا به چه کابوس تبدیل می شود. جریان مستقیم در عمل خود با موفقیت جایگزین انگشتان شما می شود، بنابراین در سر پویا کاملاً منع مصرف دارد. جدا کردن جریان مستقیم از سیگنال متناوب فقط با دو روش - ترانسفورماتور یا خازن - امکان پذیر است و همانطور که می گویند هر دو گزینه یکی بدتر از دیگری هستند.

نمودار شماتیک

نمودار اولین تقویت کننده ای که ما مونتاژ خواهیم کرد در شکل نشان داده شده است. 11.18.

این یک تقویت کننده فیدبک است که مرحله خروجی آن در حالت B کار می کند.تنها مزیت این مدار سادگی آن و همچنین یکنواختی ترانزیستورهای خروجی است (نیاز به جفت مکمل خاصی نیست). با این وجود، به طور گسترده ای در تقویت کننده های کم توان استفاده می شود. مزیت دیگر این طرح این است که نیازی به پیکربندی ندارد و اگر قطعات سالم باشند فوراً کار می کند و این اکنون برای ما بسیار مهم است.

بیایید در نظر بگیریم که این طرح چگونه کار می کند. سیگنال تقویت شده به پایه ترانزیستور VT1 تغذیه می شود. سیگنال تقویت شده توسط این ترانزیستور از مقاومت R4 به پایه ترانزیستور کامپوزیت VT2، VT4 و از آن به مقاومت R5 تغذیه می شود.

ترانزیستور VT3 در حالت دنبال کننده امیتر روشن می شود. این نیمه امواج مثبت سیگنال را در مقاومت R5 تقویت می کند و آنها را از طریق خازن C4 به AC تغذیه می کند.

نیمه موج های منفی توسط ترانزیستور کامپوزیت VT2، VT4 تقویت می شوند. در این حالت، افت ولتاژ در دیود VD1 ترانزیستور VT3 را می بندد. سیگنال خروجی تقویت کننده به تقسیم کننده حلقه بازخورد R3، R6 و از آن به امیتر ترانزیستور ورودی VT1 تغذیه می شود. بنابراین ترانزیستور VT1 ما در اختیار داریم و نقش یک دستگاه مقایسه را در مدار بازخورد ایفا می کند.

جریان مستقیم را با بهره ای برابر با واحد تقویت می کند (زیرا مقاومت خازن C در برابر جریان مستقیم از نظر تئوری بی نهایت است) و سیگنال مفید را با ضریب برابر با نسبت R6 / R3 تقویت می کند.

همانطور که می بینید، مقدار مقاومت خازنی خازن در این فرمول در نظر گرفته نشده است. فرکانس، که از آن می توان خازن را در محاسبات نادیده گرفت، فرکانس قطع زنجیره RC نامیده می شود. این فرکانس را می توان با فرمول محاسبه کرد

F = 1 / (R × C).

برای مثال ما، حدود 18 هرتز خواهد بود، یعنی تقویت کننده فرکانس های پایین تر را بدتر از آنچه می تواند تقویت می کند.

پرداخت ... آمپلی فایر بر روی تخته فایبرگلاس یک طرفه به ضخامت 1.5 میلی متر و ابعاد 45 × 32.5 میلی متر مونتاژ می شود. طرح و طرح PCB آینه ای برای دانلود در دسترس است. برای مشاهده می توانید ویدیویی در مورد تقویت کننده با فرمت MOV دانلود کنید. من می خواهم فوراً به آماتور رادیو هشدار دهم - صدای بازتولید شده توسط تقویت کننده در فیلم با استفاده از میکروفون تعبیه شده در دوربین ضبط شده است، بنابراین صحبت در مورد کیفیت صدا، متأسفانه، کاملاً مناسب نخواهد بود! نمای خارجی تقویت کننده در شکل نشان داده شده است. 11.19.

پایه عنصر ... در ساخت تقویت کننده، ترانزیستورهای VT3، VT4 را می توان با هر ترانزیستور طراحی شده برای ولتاژ حداقل ولتاژ تغذیه تقویت کننده و با جریان مجاز حداقل 2 A جایگزین کرد. دیود VD1 باید برای همان جریان محاسبه شود. .

بقیه ترانزیستورها - هر کدام با ولتاژ مجاز حداقل ولتاژ تغذیه و جریان مجاز حداقل 100 میلی آمپر. مقاومت ها - هر کدام با توان اتلاف مجاز حداقل 0.125 وات، خازن ها - الکترولیتی، با ظرفیت کمتر از آنچه در نمودار نشان داده شده است و ولتاژ کاری کمتر از ولتاژ تغذیه تقویت کننده.

رادیاتورهای تقویت کننده ... قبل از تلاش برای ساختن طرح دوم خود، بیایید، رادیو آماتور عزیز، در مورد رادیاتورهای تقویت کننده صحبت کنیم و در اینجا یک روش بسیار ساده برای محاسبه آنها ارائه دهیم.

ابتدا حداکثر توان تقویت کننده را با استفاده از فرمول محاسبه می کنیم:

P = (U × U) / (8 × R)، W,

جایی که U- ولتاژ تغذیه تقویت کننده، V؛ آر- مقاومت بلندگو (معمولاً 4 یا 8 اهم است، اگرچه استثنائاتی وجود دارد).

در مرحله دوم، ما توان تلف شده در کلکتورهای ترانزیستور را با استفاده از فرمول محاسبه می کنیم:

P مسابقه = 0.25 × P، W.

سوم، ما مساحت رادیاتور مورد نیاز برای حذف مقدار مربوطه گرما را محاسبه می کنیم:

S = 20 × P مسابقه، سانتی متر 2

چهارم اینکه ما رادیاتوری را انتخاب یا تولید می کنیم که سطح آن کمتر از مقدار محاسبه شده نباشد.

محاسبه نشان داده شده بسیار تقریبی است، اما برای تمرین رادیویی آماتور معمولاً کافی است. برای تقویت کننده ما با ولتاژ تغذیه 12 ولت و مقاومت AC 8 اهم، هیت سینک "صحیح" یک صفحه آلومینیومی به اندازه 2 × 3 سانتی متر و حداقل ضخامت 5 میلی متر برای هر ترانزیستور خواهد بود. توجه داشته باشید که صفحه نازکتر گرما را به خوبی از ترانزیستور به لبه های صفحه منتقل نمی کند. من می خواهم بلافاصله به شما هشدار دهم - رادیاتورها در تمام تقویت کننده های دیگر نیز باید از نظر اندازه "عادی" باشند. کدام یک - خودتان حساب کنید!

کیفیت صدا ... هنگامی که مدار را مونتاژ کردید، متوجه خواهید شد که صدای آمپلی فایر کاملا واضح نیست.

دلیل این حالت حالت "خالص" کلاس B در مرحله خروجی است که اعوجاج مشخصه آن حتی بازخورد نیز قادر به جبران کامل آن نیست. برای آزمایش، ترانزیستور VT1 در مدار را با KT3102EM و ترانزیستور VT2 را با KT3107L جایگزین کنید. این ترانزیستورها دارای بهره قابل توجهی بالاتر از KT315B و KT361B هستند. و متوجه خواهید شد که صدای آمپلی فایر به میزان قابل توجهی بهبود یافته است، اگرچه مقداری اعوجاج همچنان قابل توجه خواهد بود.

دلیل این امر نیز واضح است - افزایش بیشتر تقویت کننده به طور کلی بازخورد دقیق تری و اثر جبرانی بیشتری را ارائه می دهد.

به خواندن ادامه دهید

صفحه 1 از 2

اصل عملکرد تقویت کننده ترانزیستور بر این اساس است که با کمک تغییرات کوچک ولتاژ یا جریان در مدار ورودی ترانزیستور، می توان تغییرات بسیار بزرگتری در ولتاژ یا جریان در مدار خروجی آن به دست آورد.
تغییر در ولتاژ اتصال امیتر باعث تغییر در جریان ترانزیستور می شود. از این خاصیت ترانزیستور برای تقویت سیگنال های الکتریکی استفاده می شود.
برای تبدیل تغییرات در جریان کلکتور ناشی از عمل سیگنال های ورودی به ولتاژ متغیر، یک بار در مدار کلکتور ترانزیستور روشن می شود. بار اغلب یک مقاومت یا یک مدار نوسانی است. علاوه بر این، هنگام تقویت سیگنال های الکتریکی متناوب بین پایه و امیتر ترانزیستور، لازم است یک منبع ولتاژ ثابت، که معمولاً منبع بایاس نامیده می شود، روشن شود، که با آن حالت کار ترانزیستور تنظیم می شود. این حالت با جریان از طریق الکترودهای آن در غیاب سیگنال الکتریکی ورودی برخی از جریان های مستقیم امیتر، کلکتور و پایه مشخص می شود. با استفاده از منبع اضافی، ابعاد کل دستگاه افزایش می یابد، وزن آن، طراحی پیچیده تر می شود و دو منبع گرانتر از یک منبع هستند. در عین حال، می توانید با یک منبع که برای تغذیه مدار کلکتور ترانزیستور استفاده می شود، از پس آن بر بیایید. یکی از این مدارهای تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.

در این مدار بار تقویت کننده مقاومت R K است و با استفاده از مقاومت R b جریان پایه مورد نیاز ترانزیستور تنظیم می شود. اگر حالت کار ترانزیستور تنظیم شود (اغلب گفته می شود که نقطه کار بر روی ویژگی های ترانزیستور تنظیم می شود)، جریان پایه و ولتاژ UBE مشخص می شود و مقاومت مقاومت Rb که این امر را فراهم می کند. جریان را می توان با فرمول تعیین کرد:
R b = (G K -U BE) / I B.
از آنجایی که UBE معمولاً برای ترانزیستورهای ژرمانیومی بیش از 0.2 ... 0.3 ولت و برای ترانزیستورهای سیلیکونی 0.6 ... 0.8 ولت نیست و ولتاژ G K بر حسب واحد یا حتی ده ها ولت اندازه گیری می شود، پس U BE<و می توانید بنویسید:
Rb ≈G K / I B.
از عبارات به دست می آید که صرف نظر از نوع ترانزیستور VT، جریان پایه آن ثابت خواهد بود: IB = G K / R b. بنابراین، این طرح نامگذاری شد مدارهای امیتر مشترک (گسترش کننده مشترک).و یک جریان پایه ثابت.
حالت کار ترانزیستور در مرحله تقویت کننده در جریان ها و ولتاژهای ثابت الکترودهای آن را حالت اولیه یا حالت استراحت می گویند.
گنجاندن بار در مدار کلکتور ترانزیستور منجر به افت ولتاژ در مقاومت بار برابر با حاصلضرب IKR K می شود.
در نتیجه، ولتاژ بین کلکتور و امیتر Uke ترانزیستور کمتر از ولتاژ G K منبع تغذیه با مقدار افت ولتاژ در مقاومت بار است، یعنی:
U CE = G K -I K R K.
اگر این وابستگی به صورت گرافیکی بر روی خانواده ویژگی های خروجی استاتیک ترانزیستور نمایش داده شود، آنگاه مانند یک خط مستقیم به نظر می رسد. برای ساختن آن کافی است فقط دو نقطه متعلق به آن را تعریف کنیم (زیرا فقط یک خط مستقیم را می توان از دو نقطه ترسیم کرد). هر نقطه باید با دو مختصات مشخص شود: I K و U FE.
با دادن مقدار مشخصی از یکی از مختصات، مختصات دوم با حل معادله U FE = G K -I K R K تعیین می شود. خط مستقیمی که مطابق با معادله روی خانواده مشخصه های خروجی استاتیک ترانزیستور ساخته شده است، خط بار نامیده می شود.
خط بار نشان داده شده در شکل (الف) برای مواردی ساخته شده است که GK = 10 ولت و RK = 200 اهم.

نقطه 1: = 0؛ U FE = G K —0R K = G K = 10 V.
نقطه 2: I K = 30 میلی آمپر. U CE = 10-30-10 ^ 3-200 = 10-6 = 4 ولت.

اگر در حالت اولیه (حالت استراحت) جریان پایه 2 میلی آمپر باشد، این حالت با نقطه A تعیین می شود که روی خط بار در نقطه تقاطع آن با مشخصه خروجی استاتیک به دست آمده در I BO = 2 میلی آمپر قرار دارد. در این مورد، I KO = 20 میلی آمپر؛ U FEO = 5.8 V. اگر نقطه A را به خانواده مشخصات ورودی (شکل، B) منتقل کنید، می توانید U BEO را پیدا کنید. برابر با 0.25 ولت است.
هنگامی که یک ولتاژ متناوب با دامنه 50 میلی ولت (0.05 ولت) به ورودی تقویت کننده اعمال می شود، در محور ولتاژ مشخصات ورودی نسبت به ولتاژ U BEO = 0.25 ولت، بخش های مربوط به ولتاژ 0.05 ولت هستند. در هر دو طرف گذاشته شده و عمودها از انتهای آنها به محور EB U تا تقاطع با مشخصه استاتیکی که نقطه A در آن قرار دارد بازیابی می شود و حالت خاموش تقویت کننده را نشان می دهد. در نقاط تقاطع عمودها با مشخصه، حروف B و C چسبانده می شوند. بنابراین، هنگامی که یک ولتاژ متناوب به ورودی می رسد، حالت کار از قبل نه با نقطه A، بلکه با حرکت آن بین نقاط B تعیین می شود. و C. در این حالت جریان پایه از 1 تا 3 میلی آمپر تغییر می کند. به عبارت دیگر، ولتاژ AC در ورودی تقویت کننده منجر به ظاهر شدن یک جزء AC در جریان ورودی آن - جریان پایه می شود. در این مثال، دامنه مولفه AC جریان پایه، همانطور که از شکل مشخص است، 1 میلی آمپر است.
نقاط B و C را می توان به خانواده خروجی منتقل کرد. آنها در تقاطع مشخصه های بار با استاتیک به دست آمده در جریان های پایه برابر با 1 و 3 میلی آمپر قرار خواهند گرفت. از این شکل می توان دریافت که در حالت بار، یک جزء متناوب از ولتاژ کلکتور ظاهر می شود. در غیر این صورت، ولتاژ کلکتور دیگر ثابت نمی ماند، بلکه به طور همزمان تغییر می کند
با تغییرات ولتاژ ورودی علاوه بر این، تغییر ولتاژ کلکتور ΔU CE = 7.5-4.3 = 3.2V 32 برابر بیشتر از تغییر ولتاژ ورودی ΔU BE = 0.3-0.2 = 0.1V است. یعنی بهره ولتاژ ورودی با ضریب 32 به دست آمد.
از آنجایی که ولتاژ منبع تغذیه GK ثابت است، تغییر ولتاژ کلکتور برابر با تغییر ولتاژ در مقاومت بار کلکتور است، یعنی بهره بیشتر خواهد بود. با این حال، افزایش مقاومت مقاومت R K فقط تا حد معینی امکان پذیر است که فراتر از آن حتی ممکن است منجر به کاهش بهره و ظهور اعوجاج های بزرگ سیگنال تقویت شده شود.
در تقویت کننده ای که مدار آن در شکل بالا نشان داده شده است، حالت عملکرد ترانزیستور توسط جریان پایه تعیین می شود که توسط مقاومت Rb تنظیم می شود. حالت کار ترانزیستور را نیز می توان با اعمال ولتاژ از تقسیم کننده R1R2 به محل اتصال امیتر آن تنظیم کرد.

جریان تقسیم کننده I D که از مقاومت های R1 و R2 عبور می کند، باعث افت ولتاژ در مقاومت مقاومت R2 می شود که به محل اتصال امیتر ترانزیستور عرضه می شود و آن را در جهت رو به جلو بایاس می کند. این ولتاژ عمدتاً توسط نسبت مقاومت مقاومت‌های R1، R2 و جریان I D که از آنها می‌گذرد تعیین می‌شود و تقریباً به نوع ترانزیستور بستگی ندارد. بنابراین، گاهی اوقات از چنین مداری به عنوان مدار بایاس ثابت یاد می شود.