ترانزیستور تقویت کننده ساده با دست. تقویت کننده در یک ترانزیستور تک: طرح

ترانزیستور تقویت کننده با وجود تاریخ در حال حاضر طولانی آن، یک موضوع مورد علاقه از مطالعه، هر دو مبتدیان و پای محترم است. و این قابل درک است. گیرنده های رادیویی و تقویت کننده در فرکانس پایین (صوتی): این یک بخش ضروری از اکثر دستگاه های رادیویی آماتور جرم است. ما به نحوه ساخت تقویت کننده ساده نگاه فرکانس پایین ترانزیستور.

پاسخ فرکانسی تقویت کننده

در هر تلویزیون یا رادیو، در هر مرکز موسیقی و یا ترانزیستور تقویت کننده می تواند تقویت کننده های صوتی (- LF فرکانس پایین) پیدا کنید. تفاوت بین این تقویت کننده های ترانزیستوری صوتی و انواع دیگر ویژگی های فرکانس است.

ترانزیستور تقویت کننده های صوتی است پاسخ فرکانسی مسطح در باند فرکانسی از 15 هرتز تا 20 کیلو هرتز است. این به این معنی است که همه سیگنال های ورودی با فرکانس در این محدوده، تقویت کننده تبدیل (افزایش) تقریبا به طور مساوی. شکل زیر نشان مختصات "تقویت کننده با گین کو - فرکانس ورودی" منحنی نشان می دهد یک ویژگی فرکانس ایده آل برای یک تقویت کننده صوتی.

این منحنی تقریبا مسطح از 15 هرتز تا 20 کیلوهرتز است. این به این معنی به کار بردن یک قدرت به سیگنال های ورودی دقیقا با فرکانس بین 15 هرتز و 20 کیلوهرتز. برای سیگنال های ورودی با فرکانس های بالاتر از 20 کیلو هرتز و زیر بهره وری 15 هرتز و کیفیت کار خود را به سرعت در حال کاهش است.

نوع مشخصه فرکانس آمپلی فایر توسط قطعات الکترونیکی (ERE) از مدار آن تعیین، در درجه اول خود ترانزیستور. ترانزیستور تقویت کننده های صوتی معمولا در اصطلاح ترانزیستور فرکانس پایین و متوسط با یک پهنای باند کل سیگنال های ورودی از دهها و صدها هرتز تا 30 کیلو هرتز مونتاژ شده است.

تقویت کننده طبقه کارگر

معلوم است که، بسته به درجه ای از تداوم جریان فعلی در طول دوره آن را از طریق مرحله تقویت کننده ترانزیستور (تقویت کننده) تشخیص طبقات عملیات زیر را دارد: "A"، "B"، "AB"، "ج"، "D".

در عمل کلاس جاری "A" جریان از طریق یک آبشار در طی یک دوره سیگنال ورودی 100٪. کار آبشار در این کلاس بعدی نقاشی نشان می دهد.

در کلاس از بهره برداری از مرحله تقویت کننده "AB" جریان therethrough بیش از 50٪ و کمتر از 100 درصد از دوره های ورودی (دیدن شکل زیر).

در یک کلاس از آبشار "B" جریان therethrough دقیقا 50 درصد از دوره سیگنال ورودی، همانطور که در نقشه نشان داده شده.

و در نهایت در کلاس از آبشار "C" در حال حاضر جریان therethrough در کمتر از 50٪ از دوره سیگنال ورودی.

ترانزیستور تقویت کننده LF: تحریف عمده ای در کار کلاس درس

در زمینه کلاس عامل تقویت کننده ترانزیستور "A" دارای سطح پایینی از اعوجاج هارمونیکی. اما اگر سیگنال است انتشار پالس ولتاژ، منجر به اشباع ترانزیستور، هارمونیک بالاتر (تا دقیقه 11) در اطراف هر "عادی" خروجی هارمونیک ظاهر می شود. این باعث می شود که پدیده به اصطلاح ترانزیستور، یا صدای فلزی.

اگر تقویت کننده های قدرت LF ترانزیستور قدرت غیر قابل تنظیم، سیگنال های خروجی آنها در نزدیک دامنه به فرکانس برق مدوله شده است. این منجر به سفتی از صدا در لبه سمت چپ از پاسخ فرکانسی است. روش های مختلف برای تثبیت تقویت کننده ولتاژ باعث می شود طراحی پیچیده تر است.

بهره وری تنها نمونه به پایان رسید تقویت کننده کلاس A از 20٪ به دلیل ترانزیستور به طور مداوم باز و یک جریان پیوسته از یک جزء جریان ثابت تجاوز نمی کند. شما می توانید یک کلاس انجام یک تقویت کننده پوش پول، بهره وری تا حدودی افزایش خواهد یافت، اما سیگنال نیم موج خواهد بود نامتعادل است. ترجمه از مرحله از کار از کلاس "A" در کار کلاس "AB" افزایش چهار برابر اعوجاج هارمونیکی، اگر چه بهره وری از طرح آن در این مورد افزایش یافته است.

در تقویت کننده های همان کلاس "AB" و "B" تحریف به عنوان کاهش سطح سیگنال را افزایش دهد. غیر ارادی بریدگی می خواهید یک آمپر بلندتر برای تکمیل احساس قدرت و پویایی موسیقی، اما اغلب آن کمکی نمی کند.

کلاس متوسط کار

در کار کلاس "A" یک نوع - کلاس "A +". بنابراین، کم ولتاژ ترانزیستور ورودی این تقویت کننده کلاس عمل در کلاس "A" و با ولتاژ بالا ترانزیستور خروجی از تقویت کننده فراتر رفته است هنگامی که سیگنال های ورودی خود را بیش از یک سطح خاصی در کلاس "پنجم" و یا "AB" بروید. هزینه چنین آبشار بهتر از کلاس خالص "A"، در حالی که اعوجاج غیر خطی کمتر (0.003٪). با این حال، آنها نیز صدا "فلزی" با توجه به حضور هارمونیک های بالاتری در سیگنال خروجی.

در طبقه دیگری از تقویت کننده - "AA" سطح اعوجاج هارمونیکی و حتی پایین تر - در مورد 0.0005٪ است، اما هارمونیک های بالاتری هم وجود دارند.

بازگشت به تقویت کننده ترانزیستور از کلاس "A"؟

امروز، بسیاری از کارشناسان در زمینه تولید مثل صدا با کیفیت بالا حمایت بازگشت به تقویت کننده های لوله، از آنجا که سطح اعوجاج هارمونیکی و هارمونیک توسط آنها معرفی به یک سیگنال خروجی، بدیهی است پایین تر از ترانزیستور. با این حال، این مزایا توسط حد زیادی جبران نیاز ترانسفورماتور تطبیق بین مرحله مقاومت بالا در برابر خروجی لوله و بلندگو امپدانس کم است. با این حال، ترانزیستور ساده و قدرت را می توان با یک خروجی ترانسفورماتور ساخته شده، به عنوان خواهد شد در زیر نشان داده.

همچنین یک دیدگاه که کیفیت صدای نهایی تنها قادر به ارائه یک تقویت کننده لوله ترانزیستور هیبرید، که همه آنها مراحل تک چرخه ها توسط پوشش داده نمی وجود دارد بازخورد منفی ، و کار در یک کلاس "A". به این معنا که یک تکرار یک تقویت کننده قدرت در یک ترانزیستور تک است. مدار ممکن حداکثر بهره وری قابل دسترسی را (در کلاس "A") است بیش از 50٪ است. اما نه قدرت و نه بهره وری تقویت کننده نشان دهنده کیفیت از تولید مثل صدا می باشد. اهمیت ویژه متصل به کیفیت و خطی از ERE در مدار است.

از آنجا که مدارهای تک به پایان رسید چنین دیدگاهی، ما در زیر امکانات خود در نظر بگیرند.

تقویت کننده تک به پایان رسید در یک ترانزیستور تک

طرح آن ساخته شده، با امیتر مشترک و RC-اوراق قرضه در ورودی و خروجی سیگنال برای کلاس "A" در زیر نشان داده.

یک ساختار ترانزیستور Q1 NPN نشان داده شده است وجود دارد. به -Vcc - کلکتور آن از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان R3 است به ترمینال مثبت + VCC و امیتر متصل شده است. ترانزیستور قدرت ساختار PNP خواهد همان مدار داشته باشد، اما پایانه منبع تغذیه عوض میکنه.

C1 - مسدود کردن خازن، به موجب آن سیگنال ورودی AC از ولتاژ DC VCC جدا شده است. در این مورد، C1 کند عبور از جریان ورودی AC از طریق محل اتصال جلوگیری نمی "بر اساس - ترانزیستور Q1 امیتر" مقاومت R1 و R2 همراه با مقاومت گذار "E - B" به صورت یک تقسیم ولتاژ VCC برای انتخاب نقطه عامل ترانزیستور Q1 در حالت استاتیک می باشد. VCC / 2 - معمولی برای این مدار مقدار R2 = 1 kohm و موقعیت نقطه عامل است. R3 مقاومت بار است و مدار کلکتور استفاده می شود برای ایجاد کلکتور ولتاژ خروجی AC.

با فرض این که VCC = 20 V، R2 = 1 kohm، و عامل تقویت فعلی 150. ساعت = ولتاژ امیتر را انتخاب کنید VE = 9 V، و افت ولتاژ در سراسر محل اتصال "E - B" وجود دارد و Vbe = 0،7 V. برابر این مقدار مربوط به اصطلاح ترانزیستورهای سیلیکونی. اگر ما تقویت کننده ترانزیستور ژرمانیم در نظر گرفته، افت ولتاژ در انتقال باز "E - B" خواهد بود به Vbe را = 0،3 V. برابر

جریان امیتر تقریبا به جمع فعلی برابر است

یعنی = 9 B / 1 = K 9 میلی آمپر ≈ آی سی

جریان بیس Ib = IC / ساعت = 9 میلی آمپر / 150 = 60 میکرو.

افت ولتاژ در سراسر مقاومت R1

V (R1) = VCC - VB = VCC - (VBE + VE) = 20 V - 9.7 V = 10.3 V،

R1 = V (R1) / IB = 10،3 V / 60 میلی آمپر = 172 اهم.

C2 مورد نیاز است برای ایجاد یک زنجیره عبور جزء AC از امیتر (مجموعه فعلی در واقع). اگر آن نبود، و سپس مقاومت R2 به شدت به جزء AC محدود شده است، به طوری که موضوع ترانزیستور دو قطبی قدرت بهره در حال حاضر کم است.

در محاسبات ما فرض کردیم که IC = Ib را ساعت، که در آن IB - در حال حاضر پایه جریان را به آن را از امیتر و زمانی رخ می دهد به پایگاه تعصب اعمال می شود. با این حال، همیشه از طریق این پایگاه (به عنوان در حضور جابجایی، و بدون آن) درآمد حاصل بیشتر و نشت جریان کلکتور Icb0. بنابراین، جریان کلکتور واقعی IC = Ib را ساعت + Icb0 ساعت، به عنوان مثال است جریان نشتی در یک مدار با MA 150 بار تقویت شده است. اگر ما تقویت کننده ترانزیستور ژرمانیم در نظر گرفته، این واقعیت باید در محاسبات در نظر گرفته شود. واقعیت این است که ترانزیستور ژرمانیم یک نظم Icb0 قابل توجهی از چند میکروآمپر. در سیلیکون، او سه مرتبه کوچکتر (در حدود چند NA)، بنابراین آنها معمولا در محاسبات استفاده کنه.

تقویت کننده تک به پایان رسید با MOS-ترانزیستور

همانطور که با هر FET تقویت کننده، در نظر گرفته این طرح است همتای خود را در میان آمپر در ترانزیستور دو قطبی. بنابراین، ما از مدارات آنالوگ قبلی با یک امیتر مشترک در نظر بگیرید. این است که از یک منبع مشترک و RC-اوراق قرضه در ورودی و خروجی سیگنال برای کلاس "A" ساخته شده است و در زیر نشان داده.

وجود دارد C1 - یک خازن مسدود شده است، به موجب آن سیگنال ورودی AC از ولتاژ DC VDD جدا شده است. عنوان شناخته شده است، هر FET تقویت کننده باید یک پتانسیل دروازه ترانزیستور MIS خود را در زیر منابع بالقوه خود را دارند. در این مدار از دروازه مبتنی است مقاومت R1، داشتن معمولا یک مقاومت بالا (100 kOhm تا 1 MOHM)، آن را به سیگنال ورودی سوق نمی شود. در حال حاضر از طریق R1 است که تقریبا به عبور نمی کند، بنابراین پتانسیل دروازه زمانی که هیچ سیگنال ورودی را به پتانسیل زمین برابر است. پتانسیل منبع مذکور پتانسیل زمین به دلیل افت ولتاژ در سراسر مقاومت R2. بنابراین، پتانسیل دروازه کمتر از پتانسیل منبع، که برای عملکرد طبیعی Q1 ضروری است. C2 خازن و مقاومت R3 باید تابع همان است که در طرح های قبلی است. از آنجا که این مدار با یک منبع مشترک، سپس سیگنال های ورودی و خروجی فاز تغییر داده شده به 180 درجه می باشد.

تقویت کننده با خروجی ترانسفورماتور

یک سوم ساده ترانزیستور تقویت کننده یک مرحله نشان داده شده در شکل زیر، نیز توسط مشترک امیتر به پیکربندی در کلاس "A" عمل می کنند، اما با یک سخنران امپدانس کم آن را از طریق یک ترانسفورماتور تطبیق متصل می شود.

اولیه سیم پیچ از T1 ترانسفورماتور بار از کلکتور ترانزیستور Q1 و مدار توسعه یک سیگنال خروجی. T1 انتقال یک سیگنال خروجی به یک سخنران، فراهم می کند کامل ترانزیستور خروجی هماهنگی با مقاومت کم (در حدود چند اهم) امپدانس بلندگو.

تقسیم ولتاژ منبع قدرت جمع آوری VCC مقاومت جمع آوری R1 و R3، انتخاب نقطه کار از ترانزیستور Q1 (ولتاژ بایاس در پایه آن) فراهم می کند. روزانه از عناصر باقی مانده از تقویت کننده همان است که در طرح های قبلی است.

تقویت کننده های صوتی فشار کشش

فشار کشش تقویت کننده LF دو ترانزیستور تجزیه ورودی سیگنال های صوتی با فرکانس توسط دو antiphase نیم موج، هر کدام از آنها به مرحله ترانزیستور خود را افزایش یافته است. پس از انجام چنین تقویت نیم موج را به یک سیگنال هارمونیک جدایی ناپذیر است که به سیستم بلندگوی منتقل ترکیب شده است. چنین تبدیل سیگنال با فرکانس پایین (تقسیم و دوباره ادغام) به طور طبیعی باعث تحریفات غیر قابل برگشت آن به دلیل تفاوت فرکانس و خواص پویا از دو مدار ترانزیستور. این انحراف ها می کیفیت صدا را به خروجی آمپلی فایر کاهش می یابد.

تقویت کننده پوش پول های فعال در کلاس "A" به خوبی تکثیر نمی سیگنال صدا پیچیده، به عنوان یک ارزش در حال حاضر ثابت افزایش یافته است به طور مداوم به شانه های خود را جریان می یابد. این منجر به عدم تعادل امواج نیمه سیگنال، اعوجاج فاز و در نهایت به از دست دادن وضوح صدا. با حرارت دادن، دو ترانزیستور قدرت دو بار در اعوجاج کم و سیگنال فرکانس مافوق صوت افزایش یافته است. با این حال، مزیت اصلی از مدار فشار کشش بهره وری قابل قبول آن و افزایش توان خروجی است.

فشار کشش قدرت مدار تقویت کننده با ترانزیستور است که در شکل نشان داده شده است.

این تقویت کننده کار می کند در کلاس "A"، اما می تواند مورد استفاده قرار گیرد و طبقه "AB"، و حتی "B".

ترانس ترانزیستور تقویت کننده قدرت

ترانسفورماتور، با وجود پیشرفت در کوچک سازی خود همه یکسان حجیم، سنگین و گران قیمت ERE. بنابراین، این یک راه برای از بین بردن ترانسفورماتور از مدار فشار کشش با اجرای آن در دو ترانزیستور مکمل قدرتمند از انواع مختلف (NPN و PNP) پیدا شد. ترین تقویت کننده های قدرت مدرن با استفاده از این اصل و طراحی شده برای کار در کلاس "B". نمودار چنین تقویت کننده قدرت در زیر نشان داده.

هر دو ترانزیستور های او به عنوان مشترک جمع آوری (پیرو ساتع کننده) مرتب شده اند. بنابراین، مدار انتقال ولتاژ ورودی به خروجی بدون تقویت. اگر سیگنال ورودی وجود ندارد، هر دو ترانزیستور روی مرز در دولت هستند، اما آنها تبدیل شده است.

هنگامی که سیگنال هارمونیک وارد شده است، آن باز می شود مثبت نیم موج TR1، اما نیاز به ترانزیستور PNP TR2 به طور کامل در حالت قطع. بنابراین، تنها مثبت نیم موج است جریان از طریق بار تقویت شده است. سیگنال ورودی نیم موج منفی تنها باز می شود بسته TR2 و TR1، به طوری که قدرت بار عرضه شده به جریان نیم موج منفی است. به عنوان یک نتیجه، بار (با توجه به در حال حاضر تقویت) سیگنال سینوسی منتشر شده است به دست آوردن قدرت کامل است.

تقویت کننده در یک ترانزیستور تک

برای جذب یک از موارد فوق جمع آوری ترانزیستور تقویت کننده ساده را با دست خود و در چگونه کار می کند است.

در در T. مدار اولیه شامل برای تغذیه مدار قدرت کم یک بار ترانزیستور BC107 نوع T از جمله هدست با یک مقاومت 2/3 اهم، ولتاژ بایاس به پایه یک R مقاومت بالا در برابر مقدار مقاومت * 1 MOHM، جدایی خازن الکترولیتی خازن C از 10 میکرو فاراد تا 100 میکرو فاراد ارائه خواهد شد 4.5V باتری / 0.3 AA

اگر مقاومت R * متصل نیست، هیچ فعلی پوند پایه یا آی سی از جمع فعلی. اگر مقاومت متصل است، ولتاژ در پایه بالا می رود به 0.7 V، و از طریق آن جریان یک جریان ها Ib = 4 میلی آمپر. بهره جریان ترانزیستور 250 برابر است با که به IC = 250Ib = 1 میلی آمپر است.

با آوردن یک ترانزیستور تقویت کننده ساده را با دست خود، ما در حال حاضر می توانید آن را تجربه می کنند. هدفون خود را قرار داده و انگشت خود را بر روی نقطه 1 از مدار است. شما یک سر و صدا را بشنوند. بدن خود را درک تامین برق تابش در فرکانس 50 هرتز. سر و صدا شما را از هدفون شنیده می شود، و این تابش تنها ترانزیستور قدرت است. اجازه دهید ما این فرایند را با جزئیات بیشتر توضیح دهد. ولتاژ AC با فرکانس 50 هرتز به بیس ترانزیستور از طریق یک سی خازن وصل ولتاژ بر اساس در حال حاضر به مجموع ولتاژ بایاس DC (حدود 0.7 V)، که از مقاومت R *، و یک ولتاژ AC برابر "توسط انگشت." در نتیجه، جریان کلکتور را از فرکانس جزء AC 50 هرتز دریافت کرده است. این جریان متناوب استفاده می شود برای تغییر دیافراگم بلندگو جلو و عقب با فرکانس مشابه، به این معنی که ما قادر به شنیدن لحن 50 خروجی هرتز خواهد بود.

بازی سر و صدا 50 هرتز است خیلی هیجان انگیز نیست، بنابراین می توان به نقاط 1 و 2، فرکانس پایین منبع سیگنال (CD-بازیکن و یا میکروفون) و گفتار شنیدن افزایش یافته و یا موسیقی متصل می شود.