Tranzistor gücləndiricisi, onsuz da uzun tarixinə baxmayaraq, həm yeni başlayanlar, həm də veteran radio həvəskarları üçün sevimli tədqiqat mövzusu olaraq qalır. Və bu başa düşüləndir. Ən məşhur həvəskar radio cihazlarının əvəzsiz komponentidir: radio qəbulediciləri və aşağı (səs) tezlik gücləndiriciləri. Ən sadə aşağı tezlikli tranzistor gücləndiricilərinin necə qurulduğuna baxacağıq.
Amp tezlik reaksiyası
İstənilən televiziya və ya radio qəbuledicisində, hər musiqi mərkəzində və ya səs gücləndiricisində siz tranzistor səs gücləndiricilərini (aşağı tezlik - LF) tapa bilərsiniz. Audio tranzistor gücləndiriciləri ilə digər növlər arasındakı fərq onların tezlik reaksiyasındadır.
Tranzistor səs gücləndiricisi 15 Hz-dən 20 kHz-ə qədər tezlik diapazonunda vahid tezlik reaksiyasına malikdir. Bu o deməkdir ki, bu diapazonda tezliyə malik bütün giriş siqnalları gücləndirici tərəfindən çevrilir (gücləndirilir).təxminən eyni. Aşağıdakı rəqəm "gücləndirici qazanc Ku - giriş siqnal tezliyi" koordinatlarında audio gücləndirici üçün ideal tezlik cavab əyrisini göstərir.
Bu əyri 15Hz ilə 20kHz arasında demək olar ki, düzdür. Bu o deməkdir ki, belə bir gücləndirici xüsusi olaraq 15 Hz ilə 20 kHz arasında olan giriş siqnalları üçün istifadə edilməlidir. 20 kHz-dən yuxarı və ya 15 Hz-dən aşağı tezlikli giriş siqnalları üçün onun effektivliyi və performansı sürətlə pisləşir.
Gücləndiricinin tezlik reaksiyasının növü onun dövrəsinin elektrik radio elementləri (ERE) və hər şeydən əvvəl tranzistorların özləri tərəfindən müəyyən edilir. Tranzistorlara əsaslanan səs gücləndiricisi adətən onlarla və yüzlərlə Hz-dən 30 kHz-ə qədər olan giriş siqnallarının ümumi genişliyi olan aşağı və orta tezlikli tranzistorlar üzərində yığılır.
Gücləndirici sinfi
Bildiyiniz kimi, tranzistor gücləndirici mərhələdə (gücləndirici) keçən dövr ərzində cərəyan axınının davamlılıq dərəcəsindən asılı olaraq, onun işinin aşağıdakı sinifləri fərqləndirilir: "A", "B", "AB", "C", "D ".
İş sinifində "A" cərəyanı giriş siqnal dövrünün 100%-i üçün mərhələdən keçir. Bu sinifdəki kaskad aşağıdakı şəkildə təsvir edilmişdir.
"AB" sinif gücləndirici mərhələsində cərəyan onun vasitəsilə 50%-dən çox, lakin giriş siqnalının dövrünün 100%-dən az müddətində keçir (aşağıdakı şəklə bax).
"B" mərhələsinin iş sinfində cərəyan şəkildə göstərildiyi kimi, giriş siqnalının dövrünün tam 50%-i ondan keçir.
Nəhayət, "C" mərhələsinin əməliyyat sinfində cərəyan giriş siqnal dövrünün 50%-dən az hissəsi üçün ondan keçir.
LF-tranzistor gücləndiricisi: işin əsas siniflərində təhrif
İş sahəsində "A" sinif tranzistor gücləndiricisi qeyri-xətti təhrifin aşağı səviyyəsinə malikdir. Ancaq siqnalda tranzistorların doymasına səbəb olan gərginlikdə impuls artımları varsa, çıxış siqnalının hər bir "standart" harmonikası ətrafında daha yüksək harmoniklər (11-ə qədər) görünür. Bu, tranzistorlu və ya metal səs fenomeninə səbəb olur.
Tranzistorlardakı aşağı tezlikli güc gücləndiricilərinin qeyri-sabit enerji təchizatı varsa, o zaman onların çıxış siqnalları şəbəkə tezliyinə yaxın amplituda modulyasiya edilir. Bu, tezlik reaksiyasının sol kənarında səsin sərtliyinə gətirib çıxarır. Müxtəlif gərginlik sabitləşdirmə üsulları gücləndiricinin dizaynını daha mürəkkəb edir.
Birtərəfli A sinfi gücləndiricinin tipik səmərəliliyi həmişə işləyən tranzistor və DC komponentinin davamlı axını səbəbindən 20%-dən çox deyil. A sinif gücləndiricisini təkan çəkə bilərsiniz, səmərəlilik bir qədər artacaq, lakin siqnalın yarım dalğaları daha asimmetrik olacaq. Kaskadın "A" iş sinfindən "AB" işçi sinfinə köçürülməsi onun dövrəsinin səmərəliliyi artsa da, qeyri-xətti təhrifi dörd dəfə artırır.
B"AB" və "B" siniflərinin gücləndiriciləri siqnal səviyyəsinin azalması ilə təhrif artır. Siz istər-istəməz musiqinin gücünü və dinamikasını tam hiss etmək üçün belə gücləndiricini daha yüksək səslə yandırmaq istəyirsiniz, lakin çox vaxt bu o qədər də kömək etmir.
Orta iş sinifləri
İş sinfinin "A" variasiyası var - "A+" sinfi. Bu halda, bu sinif gücləndiricisinin aşağı gərginlikli giriş tranzistorları "A" sinifində işləyir və gücləndiricinin yüksək gərginlikli çıxış tranzistorları, giriş siqnalları müəyyən bir səviyyədən artıq olduqda, "B" siniflərinə keçir və ya "AB". Belə kaskadların səmərəliliyi təmiz sinif "A" ilə müqayisədə daha yaxşıdır və qeyri-xətti təhrif daha azdır (0,003% -ə qədər). Bununla belə, onlar çıxış siqnalında daha yüksək harmoniklərin olması səbəbindən "metal" səslənir.
Başqa sinfin gücləndiriciləri - "AA" daha da aşağı qeyri-xətti təhrif dərəcəsinə malikdir - təxminən 0,0005%, lakin daha yüksək harmoniklər də mövcuddur.
A Sinif tranzistor gücləndiricisinə qayıdırsınız?
Bu gün yüksək keyfiyyətli səsin bərpası sahəsində bir çox mütəxəssis boru gücləndiricilərinə qayıtmağın tərəfdarıdır, çünki onların çıxış siqnalına gətirdiyi qeyri-xətti təhrif və daha yüksək harmoniklərin səviyyəsi açıq şəkildə tranzistorlardan daha aşağıdır.. Bununla belə, bu üstünlüklər əsasən yüksək empedanslı boru çıxış mərhələsi və aşağı empedanslı dinamiklər arasında uyğun bir transformator ehtiyacı ilə kompensasiya edilir. Bununla belə, sadə tranzistorlu gücləndirici aşağıda göstərildiyi kimi transformator çıxışı ilə hazırlana bilər.
Yalnız bir hibrid boru-tranzistor gücləndiricisinin bütün mərhələləri birtərəfli, mənfi rəylə əhatə olunmayan və "A" sinfində işləyən ən yüksək səs keyfiyyətini təmin edə biləcəyinə dair bir fikir var. Yəni, belə bir güc izləyicisi tək bir tranzistorda gücləndiricidir. Onun sxemi maksimum əldə edilə bilən səmərəliliyə ("A" sinfində) 50% -dən çox olmaya bilər. Ancaq gücləndiricinin nə gücü, nə də səmərəliliyi səsin bərpası keyfiyyətinin göstəriciləri deyil. Eyni zamanda, dövrədəki bütün ERE-lərin xüsusiyyətlərinin keyfiyyəti və xətti olması xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.
Birtərəfli sxemlər bu perspektivi əldə etdikcə, aşağıda onların seçimlərinə baxacağıq.
Tək uçlu tək tranzistorlu gücləndirici
Onun "A" sinfində işləmək üçün giriş və çıxış siqnalları üçün ümumi emitent və R-C birləşmələri ilə hazırlanmış sxemi aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.
Bu n-p-n tranzistor Q1 göstərir. Onun kollektoru cərəyanı məhdudlaşdıran R3 rezistoru vasitəsilə +Vcc müsbət terminalına, emitteri isə -Vcc-ə qoşulur. p-n-p tranzistor gücləndiricisi eyni dövrəyə malik olacaq, lakin enerji təchizatı naqilləri tərsinə çevriləcək.
C1 AC giriş mənbəyini DC gərginlik mənbəyi Vcc-dən ayıran ayırıcı kondansatördür. Eyni zamanda, C1 tranzistor Q1-in baza-emitter qovşağından alternativ giriş cərəyanının keçməsinə mane olmur. R1 və R2 rezistorları müqavimətlə birlikdəkeçid "E - B" statik rejimdə tranzistor Q1 iş nöqtəsini seçmək üçün bir gərginlik bölücü Vcc təşkil edir. Bu dövrə üçün tipik R2=1 kOhm dəyəridir və əməliyyat nöqtəsinin mövqeyi Vcc / 2-dir. R3 kollektor dövrəsinin yük rezistorudur və kollektorda dəyişən gərginlikli çıxış siqnalı yaratmaq üçün istifadə olunur.
Fərz edək ki, Vcc=20 V, R2=1 kOm və cərəyan qazancı h=150. Emitentdəki gərginliyi Ve=9 V seçirik və "A - B" keçidində gərginliyin azalması Vbe=0,7 V-ə bərabər qəbul edilmişdir. Bu dəyər sözdə silikon tranzistoruna uyğundur. Əgər biz germanium tranzistorlarına əsaslanan gücləndiricini nəzərdən keçirsək, onda "E - B" açıq qovşağında gərginliyin düşməsi Vbe=0,3 V olacaqdır.
Emitter cərəyanı, təxminən kollektor cərəyanına bərabərdir
Ie=9 V/1 kΩ=9 mA ≈ Ic.
Əsas cərəyan Ib=Ic/h=9mA/150=60uA.
Rezistor R1 üzərində gərginlik düşməsi
V(R1)=Vcc - Vb=Vcc - (Vbe + Ve)=20V - 9.7V=10.3V
R1=V(R1)/Ib=10, 3 V/60 uA=172 kOhm.
C2 emitter cərəyanının dəyişən komponentinin (əslində kollektor cərəyanı) keçməsi üçün dövrə yaratmaq üçün lazımdır. Əgər orada olmasaydı, o zaman R2 rezistoru dəyişən komponenti ciddi şəkildə məhdudlaşdıracaq, beləliklə, sözügedən bipolyar tranzistor gücləndiricisi aşağı cərəyan qazanc əldə edəcək.
Hesablamalarımızda biz fərz etdik ki, Ic=Ib h, burada Ib emitentdən ona axan və bazaya əyilmə gərginliyi tətbiq edildikdə yaranan əsas cərəyandır. Bununla belə, həmişə baza vasitəsilə (həm ofsetlə, həm də ofsetsiz)Icb0 kollektorundan sızma cərəyanı da var. Buna görə də, real kollektor cərəyanı Ic=Ib h + Icb0 h, yəni. OE ilə dövrədə sızma cərəyanı 150 dəfə gücləndirilir. Germanium tranzistorlarına əsaslanan gücləndiricini nəzərdən keçirsək, hesablamalarda bu hal nəzərə alınmalı idi. Fakt budur ki, germanium tranzistorları bir neçə μA sırasının əhəmiyyətli Icb0-a malikdir. Silikonda o, üç dərəcə kiçikdir (təxminən bir neçə nA), ona görə də hesablamalarda adətən ona əhəmiyyət verilmir.
Tək uçlu MIS tranzistor gücləndiricisi
Hər hansı sahə effektli tranzistor gücləndiricisi kimi, sözügedən dövrənin də bipolyar tranzistor gücləndiriciləri arasında analoqu var. Buna görə də, ümumi emitentlə əvvəlki dövrənin analoqunu nəzərdən keçirin. O, ümumi mənbə və "A" sinfində işləmək üçün giriş və çıxış siqnalları üçün R-C birləşmələri ilə hazırlanır və aşağıdakı şəkildə göstərilir.
Burada C1 eyni ayırıcı kondansatördür, onun vasitəsilə AC giriş mənbəyi DC gərginlik mənbəyi Vdd-dən ayrılır. Bildiyiniz kimi, hər hansı bir sahə effektli tranzistor gücləndiricisi, MOS tranzistorlarının qapı potensialına onların mənbələrinin potensialından aşağı olmalıdır. Bu dövrədə qapı giriş siqnalını söndürməməsi üçün adətən yüksək müqavimət göstərən (100 kΩ - 1 MΩ) olan R1 ilə torpaqlanır. R1 vasitəsilə praktiki olaraq heç bir cərəyan yoxdur, buna görə də giriş siqnalı olmadıqda qapı potensialı yer potensialına bərabərdir. Rezistor R2 üzərindəki gərginliyin düşməsi səbəbindən mənbə potensialı torpaq potensialından yüksəkdir. Belə kiBeləliklə, qapının potensialı Q1-in normal işləməsi üçün zəruri olan mənbə potensialından aşağıdır. Kondansatör C2 və rezistor R3 əvvəlki dövrədə olduğu kimi eyni məqsədə malikdir. Bu ümumi mənbəli dövrə olduğundan, giriş və çıxış siqnalları 180° fazadan kənardır.
Transformator Çıxış Gücləndiricisi
Aşağıdakı şəkildə göstərilən üçüncü birpilləli sadə tranzistor gücləndiricisi də "A" sinfində işləmək üçün ümumi emitent sxeminə uyğun olaraq hazırlanmışdır, lakin o, uyğunluq vasitəsilə aşağı empedanslı dinamikə qoşulmuşdur. transformator.
T1 transformatorunun ilkin sarğı Q1 tranzistorunun kollektor dövrə yüküdür və çıxış siqnalı yaradır. T1 çıxış siqnalını dinamikə göndərir və tranzistorun çıxış empedansının aşağı (bir neçə ohm sıra ilə) dinamik empedansına uyğun olmasını təmin edir.
R1 və R3 rezistorlarında yığılmış Vcc kollektor enerji təchizatının gərginlik bölücü Q1 tranzistorunun işləmə nöqtəsinin seçimini təmin edir (bazasına əyilmə gərginliyi verir). Gücləndiricinin qalan elementlərinin məqsədi əvvəlki sxemlərdə olduğu kimidir.
Push-pull audio gücləndirici
İki tranzistorlu təkan-çəkmə aşağı tezlikli gücləndirici giriş audio siqnalını iki fazadankənar yarımdalğaya bölür, onların hər biri öz tranzistor mərhələsi ilə gücləndirilir. Belə gücləndirmə həyata keçirildikdən sonra yarım dalğalar dinamik sistemə ötürülən tam harmonik siqnala birləşdirilir. Aşağı tezlikli belə bir transformasiyasiqnal (parçalanma və yenidən birləşmə), əlbəttə ki, dövrənin iki tranzistorunun tezlik və dinamik xüsusiyyətlərindəki fərq səbəbindən geri dönməz təhrifə səbəb olur. Bu təhrif gücləndiricinin çıxışında səs keyfiyyətini azaldır.
"A" sinifində işləyən təkan-çəkmə gücləndiriciləri mürəkkəb səs siqnallarını kifayət qədər yaxşı təkrarlamır, çünki onların qollarında artan sabit cərəyan daima axır. Bu, siqnalın yarım dalğalarının asimmetriyasına, faza təhriflərinə və son nəticədə səsin başa düşülməsinin itirilməsinə gətirib çıxarır. Qızdırıldıqda, iki güclü tranzistor aşağı və infra-aşağı tezliklərdə siqnal təhrifini ikiqat artırır. Bununla belə, təkan çəkmə dövrəsinin əsas üstünlüyü onun məqbul səmərəliliyi və artan çıxış gücüdür.
Push-pull tranzistor güc gücləndiricisi sxemi şəkildə göstərilmişdir.
Bu, "A" sinfi gücləndiricidir, lakin "AB" sinfi və hətta "B" də istifadə edilə bilər.
Transformersiz Transistor Güc Gücləndiricisi
Transformatorlar, onların miniatürləşməsində irəliləyişlərə baxmayaraq, hələ də ən həcmli, ağır və bahalı ERE-dir. Buna görə də, transformatoru müxtəlif tipli iki güclü tamamlayıcı tranzistorda (n-p-n və p-n-p) işlətməklə onu itələyici dövrədən çıxarmaq üçün bir yol tapıldı. Müasir güc gücləndiricilərinin əksəriyyəti bu prinsipdən istifadə edir və "B" sinfində işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Belə güc gücləndiricisinin sxemi aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.
Onun hər iki tranzistoru ümumi kollektor (emitter izləyicisi) sxeminə uyğun olaraq birləşdirilir. Buna görə də dövrə giriş gərginliyini gücləndirmədən çıxışa ötürür. Əgər giriş siqnalı yoxdursa, hər iki tranzistor açıq vəziyyətin sərhədindədir, lakin onlar söndürülür.
Harmonik siqnal daxil edildikdə, onun müsbət yarım dalğası TR1-i açır, lakin p-n-p tranzistor TR2-ni tam kəsmə rejiminə qoyur. Beləliklə, gücləndirilmiş cərəyanın yalnız müsbət yarım dalğası yükdən keçir. Giriş siqnalının mənfi yarım dalğası yalnız TR2-ni açır və TR1-i söndürür, beləliklə, gücləndirilmiş cərəyanın mənfi yarım dalğası yükə verilir. Nəticədə yükə tam güclə gücləndirilmiş (cari gücləndirmə hesabına) sinusoidal siqnal verilir.
Tək tranzistor gücləndirici
Yuxarıdakıları mənimsəmək üçün biz öz əlimizlə sadə tranzistor gücləndiricisini yığacağıq və onun necə işlədiyini anlayacağıq.
BC107 tipli aşağı güclü tranzistor T yükü olaraq, 2-3 kOhm müqaviməti olan qulaqlıqları işə salırıq, 1 yüksək müqavimətli R rezistorundan bazaya əyilmə gərginliyini tətbiq edirik. MΩ, əsas dövrə T-də tutumu 10 μF ilə 100 μF arasında olan ayırıcı elektrolitik kondansatör C-ni işə salırıq. Dövrəni 4,5 V / 0,3 A batareyadan gücləndirəcəyik.
Rezistor R qoşulmayıbsa, onda nə əsas cərəyan Ib, nə də kollektor cərəyanı Ic yoxdur. Rezistor qoşulubsa, bazadakı gərginlik 0,7 V-ə yüksəlir və ondan Ib \u003d 4 μA cərəyan keçir. Əms altranzistorun cari qazancı 250-dir ki, bu da Ic=250Ib=1 mA verir.
Sadə bir tranzistor gücləndiricisini öz əlimizlə yığdıqdan sonra indi onu sınaqdan keçirə bilərik. Qulaqlıqları birləşdirin və barmağınızı diaqramın 1-ci nöqtəsinə qoyun. Bir səs-küy eşidəcəksiniz. Bədəniniz şəbəkənin radiasiyasını 50 Hz tezliyində qəbul edir. Qulaqlıqlardan eşitdiyiniz səs-küy bu radiasiyadır, yalnız tranzistor tərəfindən gücləndirilir. Bu prosesi daha ətraflı izah edək. 50 Hz dəyişən cərəyan gərginliyi C kondansatoru vasitəsilə tranzistorun bazasına birləşdirilir. Bazadakı gərginlik indi R rezistorundan gələn DC meyl gərginliyinin (təxminən 0,7 V) və AC barmaq gərginliyinin cəminə bərabərdir. Nəticədə, kollektor cərəyanı 50 Hz tezliyi ilə alternativ komponent alır. Bu alternativ cərəyan dinamiklərin membranını eyni tezlikdə irəli və geri hərəkət etdirmək üçün istifadə olunur, yəni çıxışda 50Hz tonu eşidə bilərik.
50 Hz səs-küy səviyyəsini eşitmək çox maraqlı deyil, ona görə də siz aşağı tezlikli mənbələri (CD pleyer və ya mikrofon) 1 və 2-ci nöqtələrə qoşa və gücləndirilmiş nitq və ya musiqi dinləyə bilərsiniz.
