Схема мощного унч на двух транзисторах: Схемы усилителей мощности на транзисторах, самодельные УНЧ и УМЗЧ

Качественный усилитель нч на транзисторах. Мощный усилитель на транзисторах. Двухтактный звуковой усилитель

Редакция сайта «Две Схемы» представляет простой, но качественный усилитель НЧ на транзисторах MOSFET. Его схема должна быть хорошо известна радиолюбителям аудиофилам, так как ей уже лет 20. Схема является разработкой знаменитого Энтони Холтона, поэтому её иногда так и называют — УНЧ Holton. Система усиления звука имеет низкие гармонические искажения, не превышающие 0,1%, при мощности на нагрузку порядка 100 Ватт.

Данный усилитель является альтернативой для популярных усилителей серии TDA и подобных попсовых, ведь при чуть большей стоимости можно получить усилитель с явно лучшими характеристиками.

Большим преимуществом системы является простая конструкция и выходной каскад, состоящий из 2-х недорогих МОП-транзисторов. Усилитель может работать с динамиками сопротивлением как 4, так и 8 Ом. Единственной настройкой, которую необходимо выполнить во время запуска — будет установка значения тока покоя выходных транзисторов.

Принципиальная схема УМЗЧ Holton

Усилитель Холтон на MOSFET — схема

Схема является классическим двухступенчатым усилителем, он состоит из дифференциального входного усилителя и симметричного усилителя мощности, в котором работает одна пара силовых транзисторов. Схема системы представлена выше.

Печатная плата

Печатная плата УНЧ — готовый вид

Вот архив с PDF файлами печатной платы — .

Принцип работы усилителя

Транзисторы Т4 (BC546) и T5 (BC546) работают в конфигурации дифференциального усилителя и рассчитаны на питание от источника тока, построенного на основе транзисторов T7 (BC546), T10 (BC546) и резисторах R18 (22 ком), R20 (680 Ом) и R12 (22 ком). Входной сигнал подается на два фильтра: нижних частот, построенный из элементов R6 (470 Ом) и C6 (1 нф) — он ограничивает ВЧ компоненты сигнала и полосовой фильтр, состоящий из C5 (1 мкф), R6 и R10 (47 ком), ограничивающий составляющие сигнала на инфранизких частотах.

Нагрузкой дифференциального усилителя являются резисторы R2 (4,7 ком) и R3 (4,7 ком). Транзисторы T1 (MJE350) и T2 (MJE350) представляют собой еще один каскад усиления, а его нагрузкой являются транзисторы Т8 (MJE340), T9 (MJE340) и T6 (BD139).

Конденсаторы C3 (33 пф) и C4 (33 пф) противодействуют возбуждению усилителя. Конденсатор C8 (10 нф) включенный параллельно R13 (10 ком/1 В), улучшает переходную характеристику УНЧ, что имеет значение для быстро нарастающих входных сигналов.

Транзистор T6 вместе с элементами R9 (4,7 ком), R15 (680 Ом), R16 (82 Ом) и PR1 (5 ком) позволяет установить правильную полярность выходных каскадов усилителя в состоянии покоя. С помощью потенциометра необходимо установить ток покоя выходных транзисторов в пределах 90-110 мА, что соответствует падению напряжения на R8 (0,22 Ом/5 Вт) и R17 (0,22 Ом/5 Вт) в пределах 20-25 мВ. Общее потребление тока в режиме покоя усилителя должен быть в районе 130 мА.

Выходными элементами усилителя являются МОП-транзисторы T3 (IRFP240) и T11 (IRFP9240). Транзисторы эти устанавливаются как повторитель напряжения с большим максимальным выходным током, таким образом, первые 2 каскада должны раскачать достаточно большую амплитуду для выходного сигнала.

Резисторы R8 и R17 были применены, в основном, для быстрого измерения тока покоя транзисторов усилителя мощности без вмешательства в схему. Могут они также пригодиться в случае расширения системы на еще одну пару силовых транзисторов, из-за различий в сопротивлении открытых каналов транзисторов.

Резисторы R5 (470 Ом) и R19 (470 Ом) ограничивают скорость зарядки емкости проходных транзисторов, а, следовательно, ограничивают частотный диапазон усилителя. Диоды D1-D2 (BZX85-C12V) защищают мощные транзисторы. С ними напряжение при запуске относительно источников питания у транзисторов не должно быть больше 12 В.

На плате усилителя предусмотрены места для конденсаторов фильтра питания С2 (4700 мкф/50 в) и C13 (4700 мкф/50 в).

Самодельный транзисторный УНЧ на МОСФЕТ

Управление питается через дополнительный RC фильтр, построенный на элементах R1 (100 Ом/1 В), С1 (220 мкф/50 в) и R23 (100 Ом/1 В) и C12 (220 мкф/50 в).

Источник питания для УМЗЧ

Схема усилителя обеспечивает мощность, которая достигает реальных 100 Вт (эффективное синусоидальная), при входном напряжении в районе 600 мВ и сопротивлением нагрузки 4 Ома.

Усилитель Холтон на плате с деталями

Рекомендуемый трансформатор — тороид 200 Вт с напряжением 2х24 В. После выпрямления и сглаживания должно получиться двух полярное питание усилители мощности в районе +/-33 Вольт. Представленная здесь конструкция является модулем монофонического усилителя с очень хорошими параметрами, построенного на транзисторах MOSFET, который можно использовать как отдельный блок или в составе .

Схема № 1

Выбор класса усилителя . Сразу предупредим радиолюбителя – делать усилитель класса A на транзисторах мы не будем. Причина проста – как было сказано во введении, транзистор усиливает не только полезный сигнал, но и поданное на него смещение. Проще говоря, усиливает постоянный ток. Ток этот вместе с полезным сигналом потечет по акустической системе (АС), а динамики, к сожалению, умеют этот постоянный ток воспроизводить. Делают они это самым очевидным образом – вытолкнув или втянув диффузор из нормального положения в противоестественное.

Попробуйте прижать пальцем диффузор динамика – и вы убедитесь, в какой кошмар превратится при этом издаваемый звук. Постоянный ток по своему действию с успехом заменяет ваши пальцы, поэтому динамической головке он абсолютно противопоказан. Отделить же постоянный ток от переменного сигнала можно только двумя средствами – трансформатором или конденсатором, – и оба варианта, что называется, один хуже другого.

Принципиальная схема

Схема первого усилителя, который мы соберем, приведена на рис. 11.18.

Это усилитель с обратной связью, выходной каскад которого работает в режиме В. Единственное достоинство этой схемы – простота, а также однотипность выходных транзисторов (не требуется специальные комплементарные пары). Тем не менее, она достаточно широко применяется в усилителях небольшой мощности. Еще один плюс схемы – она не требует никакой настройки, и при исправных деталях заработает сразу, а нам это сейчас очень важно.

Рассмотрим работу этой схемы. Усиливаемый сигнал подается на базу транзистора VT1. Усиленный этим транзистором сигнал с резистора R4 подается на базу составного транзистора VT2, VT4, а с него – на резистор R5.

Транзистор VT3 включен в режиме эмиттерного повторителя. Он усиливает положительные полуволны сигнала на резисторе R5 и подает их через конденсатор C4 на АС.

Отрицательные же полуволны усиливает составной транзистор VT2, VT4. При этом падение напряжения на диоде VD1 закрывает транзистор VT3. Сигнал с выхода усилителя подается на делитель цепи обратной связи R3, R6, а с него – на эмиттер входного транзистора VT1. Таким образом, транзистор VT1 у нас и играет роль устройства сравнения в цепи обратной связи.

Постоянный ток он усиливает с коэффициентом усиления, равным единице (потому что сопротивление конденсатора C постоянному току теоретически бесконечно), а полезный сигнал – с коэффициентом, равным соотношению R6/R3.

Как видим, величина емкостного сопротивления конденсатора в этой формуле не учитывается. Частота, начиная с которой конденсатором при расчетах можно пренебречь, называется частотой среза RC-цепочки. Частоту эту можно рассчитать по формуле

F = 1 / (R×C) .

Для нашего примера она будет около 18 Гц, т. е. более низкие частоты усилитель будет усиливать хуже, чем он мог бы.

Плата . Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 45×32.5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать . Видеоролик о работе усилителя в формате MOV скачать для просмотра можно . Хочу сразу предупредить радиолюбителя – звук, воспроизводимый усилителем, записывался в ролике с помощью встроенного в фотоаппарат микрофона, так что говорить о качестве звука, к сожалению, будет не совсем уместно! Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.19.

Элементная база . При изготовлении усилителя транзисторы VT3, VT4 можно заменить любыми, рассчитанными на напряжение не менее напряжения питания усилителя, и допустимым током не менее 2 А. На такой же ток должен быть рассчитан и диод VD1.

Остальные транзисторы – любые с допустимым напряжением не менее напряжение питания, и допустимым током не менее 100 мА. Резисторы – любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0.125 Вт, конденсаторы – электролитические, с емкостью, не менее указанной на схеме, и рабочим напряжением на менее напряжения питания усилителя.

Радиаторы для усилителя . Прежде чем попробовать изготовить нашу вторую конструкцию, давайте, уважаемый радиолюбитель, остановимся на радиаторах для усилителя и приведем здесь весьма упрощенную методику их расчета.

Во-первых, вычисляем максимальную мощность усилителя по формуле:

P = (U × U) / (8 × R), Вт ,

где U – напряжение питания усилителя, В; R – сопротивление АС (обычно оно составляет 4 или 8 Ом, хотя бывают и исключения).

Во-вторых, вычисляем мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов, по формуле:

P рас = 0,25 × P, Вт .

В-третьих, вычисляем площадь радиатора, необходимую для отвода соответствующего количества тепла:

S = 20 × P рас, см 2

В-четвертых, выбираем или изготавливаем радиатор, площадь поверхности которого будет не менее рассчитанной.

Указанный расчет носит весьма приблизительный характер, но для радиолюбительской практики его обычно бывает достаточно. Для нашего усилителя при напряжении питания 12 В и сопротивлении АС, равным 8 Ом, «правильным» радиатором была бы алюминиевая пластина размерами 2×3 см и толщиной не менее 5 мм для каждого транзистора. Имейте ввиду, что более тонкая пластина плохо передает тепло от транзистора к краям пластины. Хочется сразу предупредить – радиаторы во всех остальных усилителях тоже должны быть «нормальных» размеров. Каких именно – посчитайте сами!

Качество звучания . Собрав схему, вы обнаружите, что звук усилителя не совсем чистый.

Причина этого – «чистый» режим класса В в выходном каскаде, характерные искажения которого даже обратная связь полностью скомпенсировать не способна. Ради эксперимента попробуйте заменить в схеме транзистор VT1 на КТ3102ЕМ, а транзистор VT2 – на КТ3107Л. Эти транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления, чем КТ315Б и КТ361Б. И вы обнаружите, что звучание усилителя значительно улучшилось, хотя все равно останутся заметными некоторые искажения.

Причина этого также очевидна – больший коэффициент усиления усилителя в целом обеспечивает большую точность работы обратной связи, и больший ее компенсирующий эффект.

Продолжение читайте

Эта схема усилителя звука была создана всеми любимым британским инженером (электронщик-звуковик) Линсли-Худом. Сам усилитель собран всего на 4-х транзисторах. С виду – обыкновенная схема усилителя НЧ, но это лишь с первого взгляда. Опытный радиолюбитель сразу поймет, что выходной каскад усилителя работает в классе А. Гениально то, что просто и эта схема тому доказательство. Это сверхлинейная схема, где форма выходного сигнала не изменяется, то, есть на выходе мы получаем ту же форму сигнала, что на входе, но уже усиленный. Схема более известна под названием JLH – ультралинейный усилитель класса А , и сегодня я решил представить ее вам, хотя схема далеко не новая. Данный усилитель звука, своими руками собрать может любой рядовой радиолюбитель, благодаря отсутствию в конструкции микросхем, делающей его более доступным.

Как сделать усилитель для колонок

Схема усилителя звука

В моем случае использовались только отечественные транзисторы, поскольку с импортными напряг, да и стандартные транзисторы схемы, найти нелегко. Выходной каскад построен на мощных отечественных транзисторах серии КТ803 – именно с ними звук кажется лучше. Для раскачки выходного каскада использован транзистор средней мощности серии КТ801 (удалось найти с трудом). Все транзисторы можно заменить на другие (в выходном каскаде можно использовать КТ805 или 819). Замены не критичны.

Совет: кто решит попробовать на «вкус» этот самодельный усилитель звука – используйте германиевые транзисторы, они лучше звучат (ИМХО). Было создано несколько версий этого усилителя, все они звучат… божественно, других слов не могу найти.

Мощность представленной схемы не более 15 ватт (плюс минус), ток потребления 2 Ампер (иногда чуть больше). Транзисторы выходного каскада будут греться даже без подачи сигнала на вход усилителя. Странное явление, не правда ли? Но для усилителей класса. А, это вполне нормальное явление, большой ток покоя – визитная карточка буквально всех известных схем этого класса.

В ролике представлена работа самого усилителя, подключенного к колонкам. Обратите внимание, что ролик снят на мобильный телефон, но о качестве звука можно судить и так. Для проверки любого усилителя стоит лишь послушать всего одно мелодию – Бетховен «К Элизе». После включения становится ясно, что за усилитель перед вами.

90% микросхемных усилителей не выдержат тест, звук будет «обломанным» могут наблюдаться хрипы и искажения при высоких частотах. Но вышесказанное не касается схемы Джона Линсли, ультралинейность схемы позволяет полностью повторить форму входного сигнала, этим получая только чистое усиление и синусоиду на выходе.

После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.

Начнем с более мощной схемы.
Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.

Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.

Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом.
Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.

Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п.
Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.

Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.

Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.

Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.

Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ.
Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.

И наконец – третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.

Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.

Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.

Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада.
Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Усилитель на микросхеме TDA2003
	Аудио усилитель	TDA2003	1			В блокнот
С1		47 мкФ х 25В	1			В блокнот
С2	Конденсатор	100 нФ	1	Пленочный		В блокнот
С3	Электролитический конденсатор	1 мкФ х 25В	1			В блокнот
С5	Электролитический конденсатор	470 мкФ х 16В	1			В блокнот
R1	Резистор	100 Ом	1			В блокнот
R2	Переменный резистор	50 кОм	1	От 10 кОм до 50 кОм		В блокнот
Ls1	Динамическая головка	2-4 Ом	1			В блокнот
	Усилитель на транзисторах схема №2
VT1-VT3	Биполярный транзистор	КТ315А	3			В блокнот
С1	Электролитический конденсатор	1 мкФ х 16В	1			В блокнот
С2, С3	Электролитический конденсатор	1000 мкФ х 16В	2			В блокнот
R1, R2	Резистор	100 кОм	2			В блокнот
R3	Резистор	47 кОм	1			В блокнот
R4	Резистор	1 кОм	1			В блокнот
R5	Переменный резистор	50 кОм	1			В блокнот
R6	Резистор	3 кОм	1			В блокнот
	Динамическая головка	2-4 Ом	1			В блокнот
	Усилитель на транзисторах схема №3
VT2	Биполярный транзистор	КТ315А	1			В блокнот
VT3	Биполярный транзистор	КТ361А	1			В блокнот
VT4	Биполярный транзистор	КТ815А	1			В блокнот
VT5	Биполярный транзистор	КТ816А	1			В блокнот
VD1	Диод	Д18	1	Или любой маломощный		В блокнот
С1, С2, С5	Электролитический конденсатор	10 мкФ х 16В	3

Время чтения ≈ 6 минут

Усилители – наверное, одни из первых устройств, которые начинают конструировать радиолюбители-новички. Собирая УНЧ на транзисторах своими руками при помощи готовой схемы, многие используют микросхемы.

Транзисторные усилители хоть и отличаются огромным числом , но каждый радиоэлектронщик постоянно стремится сделать что-то новое, более мощное, более сложное, интересное.

Более того, если вам нужен качественный, надежный усилитель, то стоит смотреть в сторону именно транзисторных моделей. Ведь, именно они наиболее дешевые, способны выдавать чистый звук, и их легко сконструирует любой новичок.

Поэтому, давайте разберемся, как сделать самодельный усилитель НЧ класса B.

Примечание! Да-да, усилители класса B тоже могут быть хорошими. Многие говорят, что качественный звук могут выдавать лишь ламповые устройства. Отчасти это правда. Но, взгляните на их стоимость.

Более того, собрать такое устройство дома – задача далеко не из легких. Ведь вам придется долго искать нужные радиолампы, после чего покупать их по довольно высокой цене. Да и сам процесс сборки и пайки требует какого-то опыта.

Поэтому, рассмотрим схему простого, и в то же время качественного усилителя низкой частоты, способного выдавать звук мощность 50 Вт.

Старая, но проверенная годами схема из 90-х

Схема УНЧ, который мы будем собирать, впервые была опубликована в журнала «Радио» за 1991 год. Ее успешно собрали сотни тысяч радиолюбителей. Причем, не только для и улучшения мастерства, но и для использования в своих аудиосистемах.

Итак, знаменитый усилитель низкой частоты Дорофеева:

Уникальность и гениальность этой схемы кроется в ее простоте. В этом УНЧ применяется минимальное количество радиоэлементов, и предельно простой источник питания. Но, устройство способно «брать» нагрузку в 4 Ома, и обеспечивать выходную мощность в 50 Вт, чего вполне достаточно для домашней или автомобильной акустической системы.

Многие электротехники совершенствовали, дорабатывали эту схему. И. для удобства мы взяли самый современный ее вариант, заменив старые компоненты на новые, чтобы вам было проще конструировать УНЧ:

Описание схемы усилителя низких частот

В этом «переработанном» Доровеевском УНЧ были использованы уникальные и наиболее эффективные схематические решения. К примеру, сопротивление R12. Этот резистор ограничивает ток на коллекторе выходного транзистора, тем самым ограничивая максимальную мощность усилителя.

Важно! Не стоит менять номинал R12, чтобы увеличить выходную мощность, так как он подобран именно под те компоненты, что применяются в схеме. Этот резистор защищает всю схему от коротких замыканий .

Выходной каскад транзисторов:

Тот самый R12 «вживую»:

Резистор R12 должен иметь мощность на 1 Вт, если под рукой такого нет – берите на полватта. Он имеет параметры, обеспечивающие коэффициент нелинейных искажений до 0,1% на частоте в 1 кГц, и не более 0,2% при 20 кГц. То есть, на слух никаких изменений вы не заметите. Даже при работе на максимальной мощности.

Блок питания нашего усилителя нужно подобрать двухполярный, с выходными напряжениями в пределах 15-25 В (+- 1 %):

Чтобы «поднять» мощность звука, можно увеличить напряжение. Но, тогда придется параллельно произвести замену транзисторов в оконечном каскаде схемы. Заменить их нужно на более мощные, после чего провести перерасчет нескольких сопротивлений.

Компоненты R9 и R10 должны иметь номинал, в соответствии с подающимся напряжением:

Они, с помощью стабилитрона, ограничивают проходящий ток. В этой же части цепи собирается параметрический стабилизатор, который нужен для стабилизации напряжения и тока перед операционным усилителем:

Пара слов о микросхеме TL071 – «сердце» нашего УНЧ. Ее считают отличным операционным усилителем, которые встречается как в любительских конструкциях, так и в профессиональной аудиоаппаратуре. Если нет подходящего операционника, его можно заменить на TL081:

Вид «в реальности» на плате:

Важно! Если вы решите применять в этой схеме какие-либо другие операционные усилители, внимательно изучайте их распиновку, ведь «ножки» могут иметь другие значения .

Для удобства микросхему TL071 стоит монтировать на предварительно впаянную в плату пластиковую панельку. Так можно будет быстро заменить компонент на другой в случае необходимости.

Полезно знать! Для ознакомления представим вам еще одну схему этого УНЧ, но без усиливающей микросхемы. Устройство состоит исключительно из транзисторов, но собирается крайне редко ввиду устаревания и неактуальности.

Чтобы было удобнее, мы постарались сделать печатную плату минимальной по размерам – для компактности и простоты монтажа в аудиосистему:

Все перемычки на плате нужно запаивать сразу же после травления.

Транзисторные блоки (входного и выходного каскада) нужно монтировать на общий радиатор. Разумеется, они тщательно изолируются от теплоотвода.

На схеме они здесь:

А тут на печатной плате:

Если в наличии нет готовых, радиаторы можно изготовить из алюминиевых или медных пластин:

Транзисторы выходного каскада должны иметь рассеиваемую мощность как минимум в 55 Вт, а еще лучше – 70 или целых 100 Вт. Но, этот параметр зависит от подающегося на плату напряжения питания.

Из схемы понятно, что на входном и выходном каскаде применяется по 2 комплементарных транзистора. Нам важно подобрать их по усиливающему коэффициенту. Чтобы определить этот параметр, можно взять любой мультиметр с функцией проверки транзисторов:

Если такого устройства у вас нет, тогда придется одолжить у какого-то мастерам транзисторный тестер:

Стабилитроны стоит подбирать по мощности на полватта. Напряжение стабилизации у них должно составлять 15-20 В:

Блок питания. Если вы планируете смонтировать на свой УНЧ трансформаторный БП, тогда подберите конденсаторы-фильтры с емкостью как минимум 5 000 мкФ. Тут чем больше – тем лучше.

Собранный нами усилитель низких частот относится к B-классу. Работает он стабильно, обеспечивая почти кристально-чистое звучание. Но, БН лучше всего подбирать так, чтобы он мог работать не на всю мощность. Оптимальный вариант – трансформатор габаритной мощностью минимум в 80 Вт.

Вот и все. Мы разобрались, как собрать УНЧ на транзисторах своими руками с помощью простой схемы, и как его в будущем можно усовершенствовать. Все компоненты устройства найдутся , а если их нет – стоит разобрать пару-тройку старых магнитофонов или заказать радиодетали в интернете (стоят они практически копейки).

Простая схема усилителя 1000 Вт

В стать представлена обновленная простая схема усилителя, и в тоже время обладающего очень большой мощностью, которая составляет на выходе 1000 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом, в зависимости от напряжения питания.

Особенность этого усилителя в том, что он прост и удобен в сборке. Он обеспечивает высокую мощность при относительно низком питающем напряжении благодаря мостовому соединению выходного каскада. Динамик видит напряжение, вдвое превышающее напряжение обычного усилителя. Давайте разберемся в этом. Ниже показана обновленная принципиальная схема.

Обновленная принципиальная схема

Содержание

1. Простая схема усилителя от 500 Вт до 1000 Вт
2. Мощность усилителя, трансформаторы и транзисторы
3. Печатная схема усилителя — размеры 16,7 х 7,0 см:
4. Выбор силового трансформатора
5. Выбор силовых транзисторов
6. Транзисторы MJL21194/MJL21193
7. Транзисторы 2SC5200/2SA1943
8. Установка силовых транзисторов на радиатор усилителя
9. Простая схема усилителя — монтаж печатной платы
10. Принцип работы усилителя
11. Тест простой схемы усилителя 1000 Вт

Мощность усилителя зависит в основном от напряжения и мощности используемого трансформатора и ни от чего другого! Конденсаторы фильтра (например, 10000 мкФ 80 В) оказывают незначительное влияние на выходную мощность.

Мощность усилителя, трансформаторы и транзисторы

Что касается силовых транзисторов, они подключены параллельно, чтобы разделять рассеиваемую мощность. Если вы выберете более мощные транзисторы (которые могут рассеивать больше энергии в виде тепла в радиаторе) или поставите большее их количество параллельно, вы не увеличите мощность усилителя. Однако это повышает надежность, поскольку каждый транзистор будет находиться дальше от своего температурного предела. Это, что касается рассеивания температурной составляющей, а в основном это очень простая схема усилителя.

Печатная схема усилителя — размеры 16,7 х 7,0 см:

Оригинальная схема простого усилителя

Когда вы увеличиваете количество транзисторов, то через каждый из них протекает меньший ток, и его остаточное напряжение (Vce sat) при насыщении усилителя немного ниже. Поэтому напряжение, которое можно получить, будет несколько выше. Вот кривая выходного напряжения, когда на вход подается синус и усилитель насыщается (звук слишком громкий):

На диаграмме, усилитель выдает насыщенный сигнал

Видно, что предельное напряжения ограничивает напряжение питания. Усилитель не может генерировать мгновенное напряжение, превышающее его собственное значение: оно на данный момент — «максимальное». В действительности усилитель всегда достигает насыщения на 2 или 3 В раньше напряжением питания из-за падений напряжения на силовых транзисторах и эмиттерных резисторах.

Резюмируя: мощность усилителя — это его трансформатор.

Выбор силового трансформатора

Мощность и выходное напряжение трансформатора всегда связаны между собой. Нет необходимости иметь трансформатор 2 x 24 В с мощностью 1000 ВА, который предполагается установить в усилителе рассчитанного на 50 Вт. При использовании только 2 x 40 Вт среднеквадратичного значения (таким образом, потребляется около 120 Вт с учетом потерь в усилителе) трансформатор явно будет использоваться недостаточно.

С другой стороны, трансформатор 2 x 60 В, который дает только 100 ВА, не подходит для питания обычного аудио усилителя, рассчитанного на 4 или 8 Ом сопротивления нагрузки. Фактически, трансформатор 2 x 60 В обеспечит эффективность усилителю, у которого мощность 2 x 400 Вт.

При одинаковом выходном напряжении, чем больше мощность трансформатора, тем больший ток может выдать трансформатор и, следовательно, тем меньше будет падение напряжения при работе трансформатора под нагрузкой. Это означает, что выходное напряжение может быть немного выше, когда усилитель достигнет предела насыщения.

Вот несколько значений величин трансформаторов (напряжение и минимальная мощность), а также мощности усилителя, которые можно получить здесь:

• трансформатор 2 x 35 В, 300 ВА: 400 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 40 В, 400 ВА: 500 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 45 В, 400 ВА: 650 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 50 В, 500 ВА: 800 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 55 В, 650 ВА: 950 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 60 В, 800 ВА: 1200 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом

Вы получаете большую мощность по сравнению с напряжением трансформатора, благодаря подключению выходного каскада усилителя по мостовой схеме.

Выбор силовых транзисторов

Количество используемых силовых транзисторов зависит от мощности усилителя.

Транзисторы MJL21194/MJL21193

Если используются транзисторы MJL21194 и MJL21193 (предназначенные для рассеивания 200 Вт при Tc = 25°C), в этом случае можно ожидать до 200 Вт (среднеквадратичное значение) на пару MJ21194/MJL21193. Разумно ограничиться до 150 Вт на пару силовых ключей.

Таким образом, эта простая схема усилителя (с удвоением каждой пары) подходит для мощности до 800 Вт (среднеквадратичное значение). Если вы хотите сделать больше, вам нужно добавить третью пару транзисторов MJL21194/MJL21193, что, таким образом, составит 12 силовых транзисторов.

Транзисторы 2SC5200/2SA1943

Если вы планируете использовать транзисторы 2SC5200 и 2SA1943 (предназначенные для рассеивания мощности 150 Вт при Tc = 25°C), то можем рассчитать 150 Вт RMS значения на пару 2SC5200/2SA1943. Кроме того, транзисторы в опасности.

Вместо удвоения MJL21194 и MJL21193 утройте количество 2SC5200 и 2SA1943, чтобы получить выходную мощность 800 Вт (среднеквадратичное значение).
Вместо того чтобы удваивать количество транзисторов MJL21194 и MJL21193, утройте 2SC5200 и 2SA1943, дабы получить выходной сигнал 800 Вт/rms.

Эти данные являются приблизительными и зависят от качества охлаждения (размера радиатора и вентиляции). Чтобы получить практическое представление, необходимо посмотреть на существующие коммерческие усилители сопоставимой мощности.

Установка силовых транзисторов на радиатор усилителя

Силовые транзисторы могут быть установлены на одном большом теплоотводе:

Здесь есть некое решение, которое позволит улучшить эффективность теплоотвода, тем самым повысить рассеивание тепла исходящего от выходных транзисторов. К тому же, в этом случае можно обойтись без использования изоляционных прокладок (слюдяных, силиконовых или любых других), которые устанавливаются между транзисторами и радиатором.

В таком варианте, радиатор подключается непосредственно к коллектору каждого транзистора. Поэтому необходимо использовать два радиатора электрически изолированных. Один будет иметь потенциал +Vcc, а другой — потенциал -Vcc. Однако, не забывайте при установке выходных транзисторов на теплоотвод, наносить на них теплопроводную пасту.

Будьте осторожны, между двумя радиаторами имеется напряжение более 100 В! Никогда не прикасайтесь к ним одновременно с включенным усилителем.

Простая схема усилителя — монтаж печатной платы

Чтобы собрать плату для этого усилителя, необходимо учесть несколько моментов:

Управляющие транзисторы Q3 и Q4 задействованные в предвыходном каскаде (и их аналоги в нижней половине схемы), должны быть установлены на небольших радиаторах. Для этого можно использовать алюминиевую пластину, на которой все они будут крепиться.

При этом, как транзисторы так и крепежные винты, необходимо изолировать. Винты через изоляционную шайбу, а транзисторы через слюдяные прокладки, также необходимо использовать теплопроводную пасту.

Резистор R6 и его аналог в нижней половине должны иметь значение, отрегулированное в соответствии с напряжением питания. Эта необходимость состоит в том, чтобы получить от 1,8 В до 2,0 В через резистор R7 (270 Ом). Данное напряжение важно, поскольку оно подает питание на базы управляющих транзисторов.

Если напряжение ниже, опасности нет, но увеличиваются кроссоверные искажения (шипение при очень низкой громкости). Если напряжение слишком высокое, может появиться ток покоя и, в худшем случае, быстрый тепловой пробой! Никогда не превышайте 2В на его выводах.

Принцип работы усилителя

Как работает простая схема усилителя? Дифференциальный входной каскад образован только на одном транзисторе Q1. Эмиттер Q1 соответствует обратной связи. Именно ток на резисторе R4 обеспечивает проводимость транзистора Q1. Таким образом, коэффициент усиления усилителя определяется:

коэффициент усиления = 1+R4/R3=31,

При необходимости можно немного подрегулировать R3. Конденсатор C2 снижает это усиление на низких частотах. Цепочка C3 и R5 образуют входной фильтр верхних частот. Резистор R5 обеспечивает входное сопротивление.

Транзистор Q2 служит каскадом усилителя напряжения. Диоды D1, D2 и резистор R8 ограничивают ток, который может протекать через Q2. Фактически, на выводах узла D1 и D2 не может быть больше 1,2 В. Таким образом, напряжение на R8 ограничено примерно 0,6 В, что устанавливает максимальный ток примерно на уровне 15-20 мА.

Конденсаторы C6 и C7 используются для эффективной стабилизации усилителя. Емкость C4 — это конденсатор в цепи вольтдобавки, который создает источник тока на резисторе R6. R7 создает напряжение от 1,8 В до 2 В, которое выполняет смещение базы Q3 и Q4.

Емкость C5 стабилизирует это напряжение. Следует избегать тока покоя, поскольку напряжение на выводах R7 фиксировано и не зависит от температуры (управление смещением, как в схеме Vbe multiply).

Выходной каскад основан на паре силовых транзисторов, включенных параллельно в соответствии с мощностью усилителя. D3 и D4 защищают выходной каскад усилителя от перенапряжений, которые могут возникнуть в случае сильного насыщения усилителя на индуктивной нагрузке (громкоговоритель и т.д.). Эти диоды должны выдерживать напряжение не менее 200 В и силу тока 3 А.

Нижняя половина усилителя создает напряжение в противофазе, как и любой усилитель в мостовом режиме. Здесь входной каскад используется как инвертор с коэффициентом усиления -1. Конденсатор C8 блокирует составляющую постоянного тока с выхода первой половины усилителя.(ред)

Работа усилителя в режиме ожидания может показаться странной. Каждая выходная клемма действительно имеет приблизительно +1,2 В постоянного тока по отношению к земле. Это напряжение Vbe на транзисторе Q1, добавленное к напряжению на выводах R4 (10 кОм), через которое проходит постоянный ток из-за смещения Q1. Коллекторный ток Q1 переходит в базу Q2.

Тест простой схемы усилителя 1000 Вт

Перед первым включением усилителя наиболее было бы разумно подключить галогенную лампу или обычную лампу накаливания мощностью от 30 до 60 Вт последовательно с первичной обмоткой трансформатора и переключателем, чтобы ограничить потребляемый ток в случае ошибки в монтаже конструкции.

Конечно, не обязательно сразу использовать всю мощность усилителя, но поначалу это и не является целью. Задача состоит в том, чтобы прежде всего включить усилитель и измерить напряжение постоянного тока с помощью вольтметра, установленного в положение измерения постоянного тока. Измерять мы должны следующее:

Напряжение от +1 В до +1,5 В на каждом выходе (выход + и выход -) относительно земли. Напряжение на клеммах динамика меньше +/- 0,2 В постоянного тока (смещение, которое очень незначительно сдвигает мембрану)

Примерное напряжение 1,8 В на резисторе R7. Будьте осторожны, когда вы включаете усилитель без использования лампочки, напряжение будет немного выше, так как силовая цепь усилителя в действительности будет иметь 220 В, без падения напряжения на лампе.

Теперь, если все собрано правильно, вы можете подключить динамик и подать на вход усилителя звуковой сигнал или подключить источник музыки. Если музыка есть (возможны небольшие искажения при очень низкой громкости), можно подключить усилитель к электрической розетки уже без лампы накаливания и провести несколько реальных испытаний!

Техническая документация транзисторов 2SC5200 — 2SA1943

Datasheet: 2SC5200

Datasheet: 2SA1943

Скачать печатные платы и оригинальную принципиальную схему: —> Печатные платы и схема

Одномерный материал обладает мощным потенциалом для электроники нового поколения

Инженеры из Калифорнийского университета в Риверсайде продемонстрировали прототипы устройств, изготовленных из экзотического материала, который может проводить ток с плотностью, в 50 раз превышающей плотность традиционного медного соединения.

Плотность тока — это количество электрического тока на площадь поперечного сечения в данной точке. Поскольку транзисторы в интегральных схемах становятся все меньше и меньше, им требуется все более и более высокая плотность тока, чтобы работать на желаемом уровне. Большинство обычных электрических проводников, таких как медь, имеют тенденцию к разрыву из-за перегрева или других факторов при высокой плотности тока, что создает барьер для создания все более мелких компонентов

Электронной промышленности нужны альтернативы кремнию и меди, способные выдерживать чрезвычайно высокие плотности тока при размерах всего в несколько нанометров.

Появление графена привело к масштабным всемирным усилиям, направленным на исследование других двумерных или двумерных слоистых материалов, которые могли бы удовлетворить потребность в наноразмерных электронных компонентах, способных выдерживать высокую плотность тока. В то время как 2D-материалы состоят из одного слоя атомов, 1D-материалы состоят из отдельных цепочек атомов, слабо связанных друг с другом, но их потенциал для электроники не так широко изучен.

2D-материалы можно представить как тонкие ломтики хлеба, а 1D-материалы — как спагетти. По сравнению с 1D-материалами 2D-материалы кажутся огромными.

Микроскопическое изображение электронного устройства
изготовленного из одномерных нанолент ZrTe3

Группа исследователей под руководством Александра А. Баландина, выдающегося профессора электротехники и вычислительной техники в Инженерном колледже Марлана и Розмари Борнс в Калифорнийском университете в Риверсайде, обнаружила, что трителлурид циркония или ZrTe ₃ , наноленты имеют исключительно высокую плотность тока, которая намного превышает плотность любого обычного металла, такого как медь.

Новая стратегия, предпринятая командой Калифорнийского университета в Риверсайде, переводит исследования с двумерных на одномерные материалы — важный шаг вперед для будущего поколения электроники.

«Обычные металлы являются поликристаллическими. У них есть границы зерен и шероховатость поверхности, которые рассеивают электроны», — сказал Баландин. «Квазиодномерные материалы, такие как ZrTe ₃ состоят из монокристаллических цепочек атомов в одном направлении. Они не имеют границ зерен и часто после расслаивания имеют атомарно гладкую поверхность. Мы объяснили исключительно высокую плотность тока в ZrTe ₃ монокристаллической природой квазиодномерных материалов».

В принципе, такие квазиодномерные материалы могут быть выращены непосредственно в нанопроволоки с поперечным сечением, соответствующим отдельной атомной нити или цепи. В настоящем исследовании уровень тока, поддерживаемого ZrTe ₃ квантовых нитей было выше, чем сообщалось для любых металлов или других одномерных материалов. Она почти достигает плотности тока в углеродных нанотрубках и графене.

Электронные устройства зависят от специальной проводки для передачи информации между различными частями схемы или системы. По мере того, как разработчики миниатюризируют устройства, их внутренние части также должны становиться меньше, а межсоединения, передающие информацию между частями, должны становиться наименьшими из всех. В зависимости от того, как они настроены, ZrTe ₃ наноленты могут быть превращены либо в локальные межсоединения нанометрового масштаба, либо в каналы для компонентов мельчайших устройств.

Эксперименты группы Калифорнийского университета в Риверсайде проводились с нанолентами, которые были вырезаны из заранее изготовленного листа материала. Промышленные приложения должны выращивать наноленту непосредственно на пластине. Этот производственный процесс уже находится в стадии разработки, и Баландин считает, что одномерные наноматериалы могут найти применение в электронике будущего.

«Самое интересное в квазиодномерных материалах — это то, что они могут быть действительно синтезированы в каналы или межсоединения с предельно малым поперечным сечением одной атомной нити — примерно один нанометр на один нанометр», — сказал Баландин.

Результаты этого исследования опубликованы в этом месяце в IEEE Electron Device Letters [см. A. Geremew, M.A. Bloodgood, E. Aytan, B. W.K. Woo, S.R. Corber, G. Liu, K. Bozhilov, T.T. Salguero, S. Rumyantsev, M.P. Рао, А.А. Баландин. Текущая пропускная способность квази-1DZrTe 9.0015 3 Ван-дер-Ваальсовые наноленты», IEEE, Electron. Device Lett., 39, 735 (2018).

Адане Джеремью, первый автор статьи, доктор философии. ученица группы Баландина. Профессор Тина Сальгеро из Университета Джорджии синтезировала объемные материалы, которые использовались для отслаивания нанолент.

Исследование проводилось при поддержке Корпорации исследований полупроводников и Национального научного фонда.

Каковы правила объединения транзисторов для формирования цифровых схем?

спросил 8 лет, 4 месяца назад

Изменено 8 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

Я только что прочитал книгу Harris/Harris – Digital Design and Computer Architecture, и в ней они описали, как вентили И/ИЛИ/и т. д. сделаны из транзисторов. Я прочитал книгу для развлечения (я не специалист по EE, мой опыт анализа схем минимален), поэтому, хотя я могу понять, как работают их схемы для создания указанных ворот, я хотел бы иметь возможность сделать свои собственные, как упражнение.

В моем воображении я представляю, что вентиль НЕ должен быть таким же простым, как вход, соединенный с вентилем, и выход, соединенный со стоком транзистора P-типа. Он «по умолчанию» включен, и когда напряжение на затворе повышается, он отключает напряжение на стоке. Но книга иллюстрирует оба типа P и N последовательно, с входом, подключенным к обоим вентилям, и с выходом между стоком P и истоком N. Так что это наводит меня на мысль, что существуют некоторые правила относительно того, что затвор, исток и сток могут быть соединены, чтобы иметь работающий транзистор.

Итак, есть ли какой-нибудь общий/простой набор правил для начинающих о том, как соединять транзисторы в работающие комбинационные логические устройства? Я хотел бы сделать это как занятие с кем-то, кто почти ничего не знает о проектировании схем (не знает KVL / KCL и т. Д.), И, поскольку я не буду проектировать какие-либо настоящие схемы, я бы предпочел избегать серьезного изучения анализа схемы. Можно ли свести его к списку правил, которые я мог бы объяснить, скажем, бабушке?

• транзисторы
• цифровая логика

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

В моем воображении я представляю, что затвор НЕ должен быть таким же простым, как вход, подключенный к затвору, и выход, подключенный к стоку транзистора P-типа. Он «по умолчанию» включен, и когда напряжение на затворе повышается, он отключает напряжение на стоке. Но книга иллюстрирует оба типа P и N последовательно, с входом, подключенным к обоим вентилям, и с выходом между стоком P и истоком N. Так что это наводит меня на мысль, что существуют некоторые правила относительно того, что затвор, исток и сток могут быть соединены, чтобы иметь работающий транзистор.

В вашем уме вы не проводите различие между НИЗКИМ и Неподключенным.

Когда ваше теоретическое устройство находится в состоянии «HIGH» (его «по умолчанию»), выход подключается к Vcc. При достаточно высоком напряжении на базе транзистор отключается. К чему тогда подключен выход? Вообще ничего. На самом деле он находится в неопределенном состоянии, также известном как HiZ или High Impedance. Это одно из трех состояний логики трех состояний.

Логический уровень “НИЗКИЙ” означает не “отключен от Vcc”, а вместо этого “подключен к GND”. У вас должен быть какой-то механизм для подключения выхода к шине заземления, чтобы он потреблял ток и буквально был «низким напряжением».

То, что вы описываете, в основном является инверсией обычного логического элемента с открытым коллектором:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

Чтобы логика имела какой-либо смысл, внешний подтягивающий резистор на Vcc требуется для установки логического уровня по умолчанию для выхода, когда транзистор выключен.

Если вы переместите резистор внутрь логического элемента (пунктирная линия), то вы получите то, что называется RTL – Резисторно-транзисторная логика .

Это, пожалуй, самая простая для понимания логика, поскольку выход либо соединяется с землей под действием транзисторов, либо по умолчанию подключается к Vcc резистором.

Однако это не особо эффективная система. Гораздо лучше было бы устройство, при котором вы можете переключать выход между прямым подключением к Vcc или прямым подключением к GND, чтобы не сбрасывать напряжение и не тратить мощность на резистор. Что-то вроде двухстороннего переключателя:

^{смоделируйте эту схему}

Вот почему родился тотемный столб, или Push Pull . Два транзистора, один подключает выход к Vcc, а другой к GND, и только один из них включен одновременно. Используя тип P для Vcc и тип N для GND, вам больше ничего не нужно для управления ими, поскольку они, естественно, противоположны друг другу:

^{смоделируйте эту схему транзистор включен, поэтому !Q подключен к Vcc. Когда D достигает достаточно высокого напряжения, PNP выключается, а NPN включается. Таким образом, !Q подключается к GND.}

Обычно существует «мертвая» зона между выключением одного транзистора и включением другого. Это одновременно предотвращает прострелы (когда оба транзистора включаются одновременно, вызывая короткое замыкание), а также действует как запас по шуму, которого вы не получаете с RTL. Например, возьмем следующую маленькую диаграмму:

Красный — это места, где входное напряжение считается отключенным, зеленый — там, где оно считается включенным, а желтый — неопределенным. С RTL, если вы подадите напряжение в точку переключения или около нее, скажем, 0,7 В, то в каком состоянии она будет? Будет ли он ВЫСОКИМ или будет НИЗКИМ? Малейший шум на линии заставит ее переключаться между HIGH и LOW. Не очень хорошо на самом деле. С TTL выходной сигнал будет переключаться между LOW и HiZ, а емкость на линии или в других местах этой части схемы будет удерживать затвор следующей ступени в одном и том же состоянии некоторое время, эффективно уничтожая шум.

Это особенно хорошо, когда транзисторы представляют собой МОП-транзисторы (т. е. КМОП-логику), поскольку затворы действуют точно так же, как небольшие конденсаторы и некоторое время удерживают свой заряд, если они специально не заряжаются или не разряжаются путем подключения к Vcc (через выходной P-канальный МОП-транзистор) или к GND (через выходной N-канальный МОП-транзистор).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Можно ли свести это к списку правил, которые я мог бы объяснить, скажем, бабушке?

Зависит от твоей бабушки.
И ты. 🙂 .

Цель данного семейства логических

• Реализация ряда математических и/или логических абстракций в контексте реального мира

• при соблюдении набора предопределенных правил, которые практически не зависят от логической/математической реализации, но влияют на практичность и экономическую эффективность реализации в реальных условиях.

Это может звучать несколько расплывчато и расплывчато (и это действительно так) НО это также справедливое описание того, что достигается.

Сами по себе транзисторы практически не зависят от выполняемых функций, но играют определенную роль в соблюдении правил.

Правила использования транзисторов в этом контексте сводятся к следующему: «должны обеспечивать желаемую логическую функцию и соответствовать любому уровню и условиям нагрузки, которые были определены для строящейся системы, при скоростях и уровнях мощности, которые соответствуют поставленным задачам».

Если на выходе используются части каналов N и P, работающие в унисон, вы можете быть практически уверены, что это позволило лучше удовлетворить некоторые конструктивные ограничения, чем это было бы возможно при использовании только части каналов N или P плюс резистор.

Найдите в контексте логических схем и электроники термины

• “RTL” (также R. T.L.)

• “ДТЛ”, (также ДТЛ)

• “ТТЛ”, (также Т.Т.Л.)

• “ECL” (также E.C.L.)

• “МОС”,

• “КМОП”,

• “Открытый коллектор”,

• “тотемный столб”,

• “двухтактный”,

• “дифференциальная пара”,

• “длиннохвостая пара”

, затем отчитайтесь.

Это должно сильно помочь:

Обратите внимание, что КАЖДЫЙ результат является ссылкой на веб-страницу – полезность может сильно различаться, но вы можете сразу увидеть, что может иметь значение.

Несколько минут их изучения заставят глаза вашей бабушки загореться. И ваш.

RTL, DTL, TTL в порядке исторического развития и сложности. Преимущество RTL заключается в низкой сложности за счет снижения производительности оболочки рисового пудинга.

Р.Т.Л. логика

Д.Т.Л. логика

T.T.L. логика

Они будут знакомы в контексте ваших первоначальных вопросов:

MOS
NMOS
PMOS
CMOS <- современная материнская нагрузка для практических целей.

Затем полезное отступление от дороги, которое в конечном итоге не стало мейнстримом
Schottky aka Schottky TTL

И, конечно же, ECL и друзья — параллельная вселенная — среди самых первых и до сих пор набирающих популярность в современных версиях для сверхвысокопроизводительной ниши Приложения.
Э.С.Л. логика – ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ – это несколько необычная система. Очень быстрый, энергоемкий, изворотливый. В более старых версиях используются несколько необычных уровней питания. Более новые используют меньше расходных материалов и находятся на переднем крае сверхскоростной логики.

---

Сначала я написал следующее, но решил, что, хотя это и ценно, но и “несколько сложно” [tm]. Я добавил поиски выше как более простой путь.

Ради интереса я убил горгулью на ряду из вышеперечисленных и получил один “хит”.

Это было https://archive.org/stream/CircuitDesigns2CollectedCircards/WilliamsCarruthersEvansKinsler-CircuitDesigns2CollectedCircards_djvu.txt
Это текстовая версия полной коллекции Wireless Worlds Circuit Designs 2 “CIRCARDS” 1972 года. Выполнив поиск в этом файле по приведенным выше ключевым словам (возможно, с добавлением «.», где это уместно, вы найдете много полезных фрагментов.

Оригинальные CIRCARDS содержат диаграммы, которых, увы, нет в этих файлах, но они дают много подсказок, которые могут оказаться ценными для вашей бабушки.

например, только этот абзац указателя дает намёки на то, что будет дальше:

• C.m.o.s. усилитель/усилитель с шунтирующим пиком/усилитель с высоким коэффициентом усиления/повторители напряжения/биполярный каскодный усилитель/e.c.l. усилитель / f.e.t. каскодные усилители/усилители с использованием t.t.l., r.t.l., d.t.l./d.c. пара обратной связи/затвор видеоусилитель/быстродействующие операционные усилители/c.b. схемы усилителя/обновления.

А это для вас “грязь”, хотя поначалу может и не быть так явно:

• Простой р.т.л.

  Простейший резистор-транзистор логический (r.t.l.) вентиль, который выполняет положительная логика ИЛИ функция, показана слева. будет только слегка смещен вперед (FcEsat » от 0,1 до 0,4 В) и Pout ~ + Kcc. Для полезной логики функции, которые ворота должны обслуживать некоторую нагрузку, вызывающую дополнительную ток II течь в Re и следовательно, уменьшение логической 1 значение Vout ниже Fee. ворота также являются отрицательной логикой Ворота И-НЕ.

  Улучшенный р.т.л.

  Включение базового резистора смещения, Rk в средней цепи, возвращенный к отрицательному источнику питания гарантирует, что Tr t определенно выключен, когда все входы ниже входа логической 1 порог и снижает время выключения транзисторов. Ускорительные конденсаторы могут быть параллельно каждому входу i?B для производства резисторно-конденсаторных транзисторная логика. Однако, если все входы находятся под напряжением логической 1 и один из них быстро переключается в 0-состояние, его ускорение конденсатор соединяет минус- переход на базу- эмиттерный переход Tr x, который может привести к тому, что транзистор временно отключить. Для этого причина р.т.л. ворота в норме используется только при довольно низком переключении скорости.

  Показан фиксирующий диод

  A D b правильно, можно подключить питания + Vv> < + Kcc сделать выходное напряжение логической 1 меньше зависит от тока нагрузки, при условии, что падение на Re не вызывает Д,. становиться с обратным смещением.

---

Обратите внимание, что в данном контексте правильный термин «комбинаторный», а не комбинационный (не вините меня :-))

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Рассел дал отличный обзор различных логических семейств, и вам следует изучить множество ссылок в его ответе.

С точки зрения фактического создания некоторых схем и экспериментов с ними, я предлагаю использовать DTL (диодно-транзисторная логика), которые наряду с RTL (резисторно-транзисторная логика) были двумя из первых семейств логики, которые успешно применялись в нескольких крупных проектах в 1960-х годов, таких как компьютер управления Apollo (RTL), IBM 360 (DTL) и компьютер управления Minuteman II (DTL).

DTL имеет некоторые улучшения в производительности по сравнению с RTL (например, большее разветвление). С другой стороны, это проще, чем схемы TTL (транзисторно-транзисторная логика) для той же функции. (Разработчики логики быстро переключились на использование TTL для интегральных схем, потому что транзисторы легко реализовать на ИС.) Все они (RTL, DTL, TTL) использовали BJT (транзисторы с биполярным переходом). Позже они были заменены CMOS с использованием FET (полевых транзисторов), которые потребляют гораздо меньше энергии.

Двумя строительными блоками логических схем являются вентиль НЕ-И и вентиль ИЛИ-НЕ. Все остальные логические функции могут быть составлены из любой из этих двух. (Например, управляющий компьютер Apollo использовал 5600 логических элементов ИЛИ-НЕ с тремя входами и ничего больше для реализации всей его логики.)

Таблицы истинности для логических элементов НЕ-И и ИЛИ-НЕ:

  А Б Выход А Б Выход
  ------------ -----------
  0 0 1 0 0 1
  0 1 1 0 1 0
  1 0 1 1 0 0
  1 1 0 1 1 0
 

Вот упрощенный вентиль И-НЕ:

Если один или оба входа являются логическим 0, т. е. земля, один или оба диода будут проводить, поэтому база транзистора будет находиться на V\$_{f} \$ диодов, или около 0,7в. Этого будет недостаточно, чтобы включить транзистор (ну, очень близко к V\$_{BE}\$, см. ниже), поэтому выход транзистора будет около +5 или логической 1, как показано на таблица истинности выше.

Если и A, и B равны логической 1 (+5), то ни один из диодов не проводит, и на базу транзистора подается 5 В, открывая его. Затем это помещает землю (на самом деле V\$_{CE}\$ или около 0,2 В) на выходе, представляя логический 0,

На практике один или несколько диодов помещаются между входными диодами и базой транзистора, чтобы установить более высокий порог, гарантирующий, что транзистор не включится, когда любой из входов низкий. Кроме того, между базой и землей можно поставить резистор, чтобы транзистор быстрее выключался при снятии тока базы.

Вот несколько схем DTL для реализации НЕ-И, ИЛИ, И, ИЛИ и НЕ:

Вы можете использовать вездесущий IN4148 для всех диодов и любой NPN-транзистор общего назначения, такой как 2N39.