Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments
Схема усилителя звука на одном транзисторе своими руками

Усилитель звуковой частоты является важнейшим узлом многих электронных устройств. Это может быть воспроизведение музыкальных файлов, системы оповещения пожарной и охранной сигнализации или звуковые датчики различных игрушек. Бытовая техника оснащена встроенными низкочастотными каналами, но при домашнем конструировании электронных самоделок может потребоваться необходимость сделать это устройство самостоятельно.

Содержание

Схема усилителя звука на транзисторах своими руками

Диапазон звуковых частот, которые воспринимаются человеческим ухом, находится в пределах 20 Гц-20 кГц, но устройство, выполненное на одном полупроводниковом приборе, из-за простоты схемы и минимального количества деталей обеспечивает более узкую полосу частот. В простых устройствах, для прослушивания музыки достаточно частотного диапазона 100 Гц-6 000 Гц. Этого хватит для воспроизведения музыки на миниатюрный динамик или наушник. Качество будет средним, но для мобильного устройства вполне приемлемым.

Схема простого усилителя звука на транзисторах может быть собрана на кремниевых или германиевых изделиях прямой или обратной проводимости (p-n-p, n-p-n). Кремниевые полупроводники менее критичны к напряжению питания и имеют меньшую зависимость характеристик от температуры перехода.

Схема усилителя звука на 1 транзисторе

Схема простого усилителя звука на одном транзисторе

Простейшая схема усилителя звука на одном транзисторе включает в себя следующие элементы:

  • Транзистор КТ 315 Б
  • Резистор R1 – 16 ком
  • Резистор R2 – 1,6 ком
  • Резистор R3 – 150 ом
  • Резистор R4 – 15 ом
  • Конденсатор С1 – 10,0 мкф
  • Конденсатор С2 – 500,0 мкф

Это устройство с фиксированным напряжением смещения базы, которое задаётся делителем R1-R2. В цепь коллектора включен резистор R3, который является нагрузкой каскада. Между контактом Х2 и плюсом источника питания можно подключить миниатюрный динамик или наушник, который должен иметь большое сопротивление. Низкоомную нагрузку на выход каскада подключать нельзя. Правильно собранная схема начинает работать сразу и не нуждается в настройке.

Схема усилителя звуковой частоты

Схема усилителя звуковой частоты

Более качественный УНЧ можно собрать на двух приборах.

Схема усилителя на двух транзисторах включает в себя больше комплектующих элементов, но может работать с низким уровнем входного сигнала, так как первый элемент выполняет функцию предварительного каскада.

Переменный сигнал звуковой частоты подаётся на потенциометр R1, который играет роль регулятора громкости. Далее через разделительный конденсатор сигнал подаётся на базу элемента первой ступени, где усиливается до величины, обеспечивающей нормальную работу второй ступени. В цепь коллектора второго полупроводника включен источник звука, которым может быть малогабаритный наушник. Смещение на базах задают резисторы R2 и R4. Кроме КТ 315 в схеме усилителя звука на двух транзисторах можно использовать любые маломощные кремниевые полупроводники, но в зависимости от типа применяемых изделий может потребоваться подбор резисторов смещения.

Простейшая схема усилителя звука

Если использовать двухтактный выход можно добиться хорошего уровня громкости и неплохой частотной характеристики. Данная схема выполнена на трёх распространённых кремниевых приборах КТ 315, но в устройстве можно использовать и другие полупроводники. Большим плюсом схемы является то, что она может работать на низкоомную нагрузку. В качестве источника звука можно использовать миниатюрные динамики с сопротивлением от 4 до 8 ом.

Устройство можно использовать совместно с плеером, тюнером или другим бытовым прибором. Напряжение питания 9 В можно получить от батарейки типа «Крона». Если в выходном каскаде использовать КТ 815, то на нагрузке 4 ома можно получить мощность до 1 ватта. При этом напряжение питания нужно будет увеличить до 12 вольт, а выходные элементы смонтировать на небольших алюминиевых теплоотводах.

Схема простого усилителя звука на одном транзисторе

Получить хорошие электрические характеристики в усилителе, собранном на одном полупроводнике практически невозможно, поэтому качественные устройства собираются на нескольких полупроводниковых приборах. Такие конструкции дают на низкоомной нагрузке десятки и сотни ватт и предназначены для работы в Hi-Fi комплексах. При выборе устройства может возникнуть вопрос, на каких транзисторах можно сделать усилитель звука. Это могут быть любые кремниевые или германиевые полупроводники. Широкое распространение получили УНЧ, собранные на полевых полупроводниках. Для устройств малой мощности с низковольтным питанием можно применить кремниевые изделия КТ 312, КТ 315, КТ 361, КТ 342 или германиевые старых серий МП 39-МП 42.

Усилитель мощности своими руками на транзисторах можно выполнить на комплементарной паре КТ 818Б-КТ 819Б. Для такой конструкции потребуется предварительный блок, входной каскад и предоконечный блок. Предварительный узел включает в себя регулировку уровня сигнала и регулировку тембра по высоким и низким частотам или многополосный эквалайзер. Напряжение на выходе предварительного блока должно быть не менее 0,5 вольта. Входной узел блока мощности можно собрать на быстродействующем операционном усилителе. Для того чтобы раскачать оконечную часть потребуется предоконечный каскад, который собирается на комплементарной паре приборов средней мощности КТ 816-КТ 817. Конструкции мощных усилителей низкой частоты отличаются сложной схемотехникой и большим количеством комплектующих элементов. Для правильной регулировки и настройки такого блока потребуется не только тестер, но осциллограф, и генератор звуковой частоты.

Усилитель мощности своими руками на транзисторах

Современная элементная база включает в себя мощные MOSFET приборы, позволяющие конструировать УНЧ высокого класса. Они обеспечивают воспроизведение сигналов в полосе частот от 20 Гц до 40 кГц с высокой линейностью, коэффициент нелинейных искажений менее 0,1% и выходную мощность от 50 W и выше. Данная конструкция проста в повторении и регулировке, но требует использования высококачественного двухполярного источника питания.



Усилитель на одном транзисторе - простейшая схема

Усилитель на одном транзисторе-1Усилитель на одном транзисторе-1

Усилитель на одном транзисторе — начинающим радиолюбителям

Усилитель на одном транзисторе — здесь представлена конструкция простого УНЧ на одном транзисторе. Именно с подобных схем многие радиолюбители начинали свой путь. Однажды собрав несложный усилитель мы всегда стремимся изготовить более мощное и качественное устройство. И так все идет по нарастающей, всегда присутствует желание изготовить безупречный усилитель мощности.

Показанная ниже простейшая схема усилителя выполнена на одном биполярном транзисторе и шести электронных компонентах, включая динамик. Эта конструкция прибора усиливающего звук низкой частоты, создана как раз для начинающих радиолюбителей. Основная ее цель, это дать понять простой принцип работы усилителя, поэтому она собрана с использованием минимального количества радиоэлектронных элементов.

Усилитель на одном транзисторе-2Усилитель на одном транзисторе-2

Этот усилитель естественно обладает небольшой мощностью, для начала она большая и не нужна. Однако, если установить более мощный транзистор и поднять немного напряжение питания, то на выходе можно получить примерно 0,5 Вт. А это уже считается довольно приличной мощностью для усилителя имеющего такую конструкцию. На схеме, для наглядности применен биполярный транзистор c проводимостью n-p-n, вы же можете использовать любые и с любой проводимостью.

Чтобы получить 0,5 Вт на выходе, то лучше всего применить мощные биполярные транзисторы типа КТ819 либо их зарубежные аналоги, например 2N6288, 2N5490. Также можно использовать кремневые транзисторы типа КТ805 их зарубежный аналог — BD148, BD149. Конденсатор в цепи выходного тракта можно установить 0,1mF, хотя его номинальное значение не играет большой роли. Тем не менее он формирует чувствительность прибора относительно частоты звукового сигнала.

Если поставить конденсатор имеющий большую емкость, то тогда на выходе будут преимущественно низкие частоты, а высокие будут срезаться. И наоборот, если емкость будет маленькая, то будут резаться низкие частоты, а высокие пропускаться. Поэтому, этот выходной конденсатор подбирается и устанавливается исходя из ваших предпочтений относительно звукового диапазона. Напряжение питания для схемы нужно выбирать в пределах от 3v — до 12v.

Усилитель на одном транзисторе-3Усилитель на одном транзисторе-3

Хотелось бы еще пояснить — данный усилитель мощности представлен вам только в демонстрационных целях, показать принцип работы такого устройства. Звучание этого аппарата конечно будет на низком уровне и не идет ни в какое сравнение с высококачественными устройствами. При усилении громкости воспроизведения, в динамике будут возникать искажения в виде хрипов.

Усилитель звука на транзисторах #1 ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

Усилитель звука относится к одному из наиболее интересных электронных устройств для начинающих электронщиков или радиолюбителей. И это не удивительно, ведь если устройство собрано правильно, то достаточно подключить динамик и сразу же раздастся звук, оповещающий о том, что усилитель мощности работает. Наличие звука приносить радость успешного завершения сборки усилителя звука своими руками, а его отсутствие – разочарование. Поэтому цель данной статьи – принести радость начинающему электронщику. Но сначала все по порядку…

Усилитель мощности на транзисторах. Базовые положения

Усилитель мощности на транзисторах присутствует в том или ином виде во многих электронных устройствах. Особенно ярко выделено его применение в звуковой технике.

Современный мир электроники полностью опутан различными запоминающими устройствами: флешки, жесткие диски и т.п. Для воспроизведения информации, хранящейся в памяти накопителей, нужно, прежде всего, преобразовать и усилить ее сигналы.

Главное назначение любого усилителя состоит в преобразовании маломощного сигнала в более мощный. При этом форма его должна сохраняться и не искажаться в процессе преобразования. Иначе произойдет частичная или полная утеря информации.

Начинающим электронщикам следует помнить очень важный момент. Усиление происходит не за счет каких-либо магических свойств транзистора, а за счет энергии блока питания. Транзистор лишь управляет потоком мощности от источника питания к нагрузке. Причем он выполняет свою работу в нужные моменты времени. Отсюда становится понятно, что мощность на нагрузке ограничена лишь мощностью блока питания. Если нагрузка, например динамик, имеет мощность 10 Вт, а источник тока способен выдать только 5 Вт, то нагрузка будет способна развить только 5 Вт.

Структура усилителя состоит из источника и узла, согласующего входной сигнал с источником тока. Такое согласование позволяет получить выходной сигнал.

Структура усилителя

Устройство транзистора

Поскольку главным элементом усилителя является транзистор, то рассмотрим вкратце устройство и принцип работы это полупроводникового прибора.

Среди довольно обширного выбора полупроводниковых приборов, как по характеристикам, так и по принципу действия, в данной статье мы рассмотрим, и будем применять исключительно биполярные транзисторы (БТ).

Биполярные транзисторы

Такой электронный прибор состоит из полупроводникового кристалла и трех, подсоединенных к нему электродов. Вся конструкция помещается в корпус, который защищает прибор от разных внешних воздействий (пыль, влага и т.п.). От корпуса отходят три вывода: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э).

Существуют принципиально два типа БТ n-p-n и p-n-p структуры. Принцип работы их аналогичен, а отличие состоит лишь в полярности подключения к их выводам источника питания и радиоэлектронных элементов, имеющих полярность, например электролитических конденсаторов.

Биполярный транзистор имеет два pn-перехода, поэтому конструктивно его можно рассматривать, как два последовательно встречно соединенных диода. Точка соединения диодов аналогична базе. Но если взять два любых диода и соединить их соответствующим образом, то в такой конструкции не будут проявляться усилительные свойства. Причина в том, что у «настоящего» транзистора слишком малое расстояние между различными полупроводниковыми структурами (база-эмиттер, база-коллектор). Расстояние равно единицам микрометра, то есть несколько тысячных миллиметра (1мкм = 0,001 мм = 0,000001 м). Именно за счет малого расстояния получается транзисторный эффект.

Структура биполярного транзистора

Как работает биполярный транзистор (БТ)

Принцип работы БТ упрощенно рассмотрим на примере ниже приведенной схемы.

Режим отсечки биполярного транзистора

Базу оставим не подключенной либо соединим ее с минусом источника питания. Последний вариант более предпочтительный, поскольку исключает появление наводок на выводе.

Чтобы исключить короткое замыкание в цепь коллектора следует установить резистор Rн, он же будет служить нагрузкой. Однако при подключении источника питания Uип, ток в цепи VT и Rн протекать не будет (обратный ток мы не берем в счет, поскольку его значение слишком мало и не превышает единиц микроампер). Отсутствие тока в цепи поясняется тем, что транзистор закрыт. И если вернуться к аналогии с диодом, то мы заметим, что один из них находится под обратным напряжением, поэтому он заперт.

Схема замещения транзистора в режиме отсечки

Открыть БТ не составит большого труда. Следует на базу относительно эмиттера (для n-p-n структуры) приложить положительный потенциал, то есть подать напряжение, например от другого источника питания – батарейки. Величина напряжения должна быть порядка 0,6 В, чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе. Резистор Rб служит для ограничения тока, протекающего в цепи базы.

Принцип работы транзистора

Таким образом, если подать небольшое напряжение на базу, то в цепи нагрузки Rн будет протекать ток коллектора Iк. При смене полярности блока питания VT закроется. Чтобы не запутаться и правильно подключать источник питания следует обратить внимание на направление стрелки эмиттера. Она указывает на направление протекания токов Iк и Iб. Для БТ n-p-n типа Iк и Iб входят в эмиттер, а для p-n-p – выходят.

Схема включения транзистора

Коэффициент усиления транзистора

Токи базы Iб и коллектора Iк находятся в тесной взаимосвязи. Более того, величина тока, протекающего в цепи коллектора помимо параметров Uип и Rн определяются величиной Iб в прямопропорциональной зависимости. Отношение Iк к Iб называется коэффициентом усиления транзистора по току и обозначается буквой β («бета»):

Формула коэффициента усиления по току биполярного транзистора

Коэффициент усиления является одним из важнейших параметров БТ и всегда приводится в справочниках. Для большинства маломощных БТ он находится в диапазоне 50…550 единиц. В общем, β показывает во сколько раз ток коллектора больше тока базы.

Усилитель звука на транзисторах

Усилитель звука на транзисторах предназначен для повышения мощности сигнала звуковой частоты, поэтому его еще называют усилитель мощности звуковой частоты или сокращенно УМЗЧ. Источником звука, подлежащего усилению, чаще всего служит микрофон или выход звуковой карты компьютера, ноутбука, смартфона и т.п. Мощность таких источников довольно низкая и составляет микроватты, а для нормальной работы динамика (громкоговорителя) необходимо обеспечить мощность единицы и десятки ватт, а то и сотни ватт. Поэтому главной задачей УМЗЧ является повышение мощности слабого входного сигнала в тысячи и десятки тысяч раз.

Упрощенная схема усилителя звука на транзисторе

Звуки раздающейся мелодии или речи имеют сложный характер. Однако любой из них, даже самой сложной формы можно разложить в ряд сигналов синусоидальной формы, отличающихся как по частоте, так и по амплитуде.

Упрощенная схема усилителя звука на транзисторе

Поэтому с целью упростить пояснение принципа работы схемы УМЗЧ будем применять входной сигнал синусоидальной формы uc. Нагрузкой на первых порах вместо динамика буде служить резистор Rн.

Схема усилителя переменного тока на транзисторе

Однако приведенная выше схема применяется лишь для работы БТ в ключевом режиме, то есть когда полупроводниковый прибор VT находится в двух фиксированных состояниях – открытом и закрытом. Для усиления переменного сигнала данная схема непригодна, поскольку будет усиливаться только положительная полуволна входного сигнала. Для отрицательной полуволны транзистор будет закрыт. Кроме того, амплитуда входного сигнала должна быть не меньше 0,6 В, иначе просто останется незамеченным, поскольку не откроется эмиттерный переход.

Базовая схема входного каскада УМЗЧ

Чтобы схема УМЗЧ работала правильно, а это означает, усиливала без искажений положительные и отрицательные полуволны, изначально следует приоткрыть VT наполовину. Тогда положительная полуволна будет еще больше открывать БТ, а отрицательная – призакрывать его.

Приоткрыть БТ можно небольшим напряжением, поданным на базу, оно же называется напряжением смещения. Сам процесс называют установкой рабочей точки транзистора по постоянному току. Напряжение смещения зачастую подается от общего источника питания через токоограничивающий резистор Rб, согласно схемы, приведенной ниже.

Схема усилителя на транзисторе

Чтобы постоянное напряжение не воздействовало на источник переменного сигнала, а также не нарушался режим работы схемы по постоянному току, переменная составляющая отделяется конденсатором С1, а нагрузка подключается к коллектору через разделительный конденсатор C2 к клеммам uвых.

Правильная установка или настройка рабочей точки транзисторного усилителя звука имеет ключевое значение, поскольку если ее установить неверно, то выходной сигнал будет иметь искажения либо вовсе отсутствовать. Чтобы установить рабочую точку пользуются выходной статической характеристикой биполярного транзистора. Она характеризует зависимость тока в цепи коллектора от приложенного напряжения между выводами коллектор-эмиттер при разных значениях тока базы. На данной характеристике располагается нагрузочная прямая, на которой выделяют три участка: 1-2, 2-3 и 3-4. Участок 1-2 называется областью отсечки – здесь БТ полностью закрыт; 3-4 – область насыщения – БТ полностью открыт; 2-3 – активная область – здесь БТ находится в приоткрытом состоянии. Участки 1-2 и 3-4 используются для работы транзистора в ключевом режиме. Активный участок 2-3 соответствует работе БТ в режиме усиления. Именного на него ориентируются при настройке рабочей точки.

Выходная статическая характеристика биполярного транзистора

Расчет параметров элементов усилителя мощности

Расчет основных параметров усилителя мощности начинается с определения сопротивления резистора, который находится в цепи коллектора Rк. Чтобы его посчитать, согласно закону Ома понадобится прежде определить падение напряжения на нем URк и ток Iк:

Формула сопротивления коллектора транзисторного усилителя

Напряжение URк принимают из таких соображений, чтобы на полуоткрытом транзисторе оно было, равное половине напряжения источника питания Uип. Это соответствует половине нагрузочной прямой на выходной статической характеристике – точке А.

Режим работы транзистора по постоянному току

Если рабочая точка будет находится значительно выше или ниже точки А, например А1 или А2, то выходной сигнал с усилителя будет искажаться. Произойдет срез его нижних или верхних полуволн, что отразится на ухудшении качества звука. Поэтому стоит придерживаться средней точки – т. А. Однако это не всегда оправдано, особенно для сигналов очень низкой мощности. В таком случае рабочую точку принимают насколько ниже т. А, что позволяет снизить потребление электроэнергии без искажения формы выходного сигнала.

Выбор рабочей точки биполярного транзистора

В нашем случае будем опираться на точку А. Примем напряжение источника питания Uип = 9 В (батарейка «крона»). Тогда напряжение на резисторе Rк равно:

Формула падения напряжения на сопротивлении резистора в цепи коллектора

Коллекторный ток, называемый током покоя коллектора, принимают для расчетов 0,8…1,2 мА. Возьмем среднее значение 1 мА = 0,001 А.

Сопротивление Rк равно:

Формула определения сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора

Примем ближайший стандартный номинал резистора 4,7 кОм.

Теперь определит сопротивление в цепи базы Rб:

Формула определение базового резистора биполярного транзистора

Коэффициент усиления БТ легко и с достаточной точность можно определить мультиметром. Для pn2222 я определил значение 170 единиц.

Сопротивление резистора базы транзистора

Более точную установку тока покоя коллектора устанавливают переменным резистором, включенным в цепь базы и изменяют его до тех пока, пока значение Iк станет равным 1мА. При этом ориентируются на показания миллиамперметра, установленного в цепь коллектора.

Усилитель звука на транзисторах

Ниже приведены схемы входных каскадов усилителей с полупроводниковыми приборами разной структуры.

Схема усилителя звука на транзисторах

Расчет емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ)

При расчете УМЗЧ следует обратить внимание на емкость развязывающих конденсаторов С1 и С2. Если их принять слишком малыми, то плохо будут проходить токи низкой частоты. Поэтому емкость можно определить по следующему выражению:

Формула емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты

где fн – нижняя граница частоты сигнала, Гц. Для УНЧ как правило принимают 20 Гц – нижний порог слышимости человеческого уха;

Расчет емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты

Rвх – входное сопротивление следующего каскада или нагрузки. Для усилителей, в которых применяется БТ, включенный по схеме с общим эмиттером это сопротивление равняется нескольким килоом. Примем Rвх = 4,7 кОм = 4700 Ом.

Таким образом емкости конденсаторов С1 и С2 следует принимать не менее 10 мкФ.

Однако рассмотренная выше схема усилителя звука имеет недостаток, который исключает применение ее в таком виде в электронных устройствах. В схеме отсутствует температурная стабилизация, поэтому любые изменение температуры могут привести к искажению формы выходного сигнала. Устранение данного недостатка и причины его возникновения подробно рассмотрено в следующей статье.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

 

Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

 

Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

 

Каскадный УНЧ на

Простой усилитель на транзисторах своими руками. Усилитель на одном транзисторе: схема

Усилитель на транзисторах, несмотря на свою уже долгую историю, остается излюбленным предметом исследования как начинающих, так и маститых радиолюбителей. И это понятно. Он является непременной составной частью самых массовых радиолюбительских устройств: радиоприемников и усилителей низкой (звуковой) частоты. Мы рассмотрим, как строятся простейшие усилители низкой частоты на транзисторах.

Частотная характеристика усилителя

В любом теле- или радиоприемнике, в каждом музыкальном центре или усилителе звука можно найти транзисторные усилители звука (низкой частоты – НЧ). Разница между звуковыми транзисторными усилителями и другими видами заключается в их частотных характеристиках.

Звуковой усилитель на транзисторах имеет равномерную частотную характеристику в полосе частот от 15 Гц до 20 кГц. Это означает, что все входные сигналы с частотой внутри этого диапазона усилитель преобразует (усиливает) примерно одинаково. На рисунке ниже в координатах «коэффициент усиления усилителя Ку – частота входного сигнала» показана идеальная кривая частотной характеристики для звукового усилителя.

усилитель на транзисторах

Эта кривая практически плоская с 15 Гц по 20 кГц. Это означает, применять такой усилитель следует именно для входных сигналов с частотами между 15 Гц и 20 кГц. Для входных сигналов с частотами выше 20 кГц или ниже 15 Гц эффективность и качество его работы быстро уменьшаются.

Вид частотной характеристики усилителя определяется электрорадиоэлементами (ЭРЭ) его схемы, и прежде всего самими транзисторами. Звуковой усилитель на транзисторах обычно собран на так называемых низко- и среднечастотных транзисторах с суммарной полосой пропускания входных сигналов от десятков и сотен Гц до 30 кГц.

Класс работы усилителя

Как известно, в зависимости от степени непрерывности протекания тока на протяжении его периода через транзисторный усилительный каскад (усилитель) различают следующие классы его работы: "А", "B", "AB", "C", "D".

В классе работы ток "А" через каскад протекает на протяжении 100 % периода входного сигнала. Работу каскада в этом классе иллюстрирует следующий рисунок.

усилитель на германиевых транзисторах

В классе работы усилительного каскада "AB" ток через него протекает более чем 50 %, но менее чем 100 % периода входного сигнала (см. рисунок ниже).

усилитель на одном транзисторе схема

В классе работы каскада "В" ток через него протекает ровно 50 % периода входного сигнала, как это иллюстрирует рисунок.

усилитель на транзисторах своими руками

И наконец в классе работы каскада "C" ток через него протекает менее чем 50 % периода входного сигнала.

НЧ-усилитель на транзисторах: искажения в основных классах работы

В рабочей области транзисторный усилитель класса "А" обладает малым уровнем нелинейных искажений. Но если сигнал имеет импульсные выбросы по напряжению, приводящие к насыщению транзисторов, то вокруг каждой «штатной» гармоники выходного сигнала появляются высшие гармоники (вплоть до 11-й). Это вызывает феномен так называемого транзисторного, или металлического, звука.

Если НЧ-усилители мощности на транзисторах имеют нестабилизированное питание, то их выходные сигналы модулируются по амплитуде вблизи частоты сети. Это ведет к жёсткости звука на левом краю частотной характеристики. Различные же способы стабилизации напряжения делают конструкцию усилителя более сложной.

Типовой КПД однотактного усилителя класса А не превышает 20 % из-за постоянно открытого транзистора и непрерывного протекания постоянной составляющей тока. Можно выполнить усилитель класса А двухтактным, КПД несколько повысится, но полуволны сигнала станут более несимметричными. Перевод же каскада из класса работы "А" в класс работы "АВ" повышает вчетверо нелинейные искажения, хотя КПД его схемы при этом повышается.

В усилителях же классов "АВ" и "В" искажения нарастают по мере снижения уровня сигнала. Невольно хочется врубить такой усилитель погромче для полноты ощущений мощи и динамики музыки, но зачастую это мало помогает.

Промежуточные классы работы

У класса работы "А" имеется разновидность – класс "А+". При этом низковольтные входные транзисторы усилителя этого класса работают в классе "А", а высоковольтные выходные транзисторы усилителя при превышении их входными сигналами определенного уровня переходят в классы "В" или "АВ". Экономичность таких каскадов лучше, чем в чистом классе "А", а нелинейные искажения меньше (до 0,003 %). Однако звук у них также "металлический" из-за наличия высших гармоник в выходном сигнале.

У усилителей еще одного класса - "АА" степень нелинейных искажений еще ниже – около 0,0005 %, но высшие гармоники также присутствуют.

Возврат к транзисторному усилителю класса "А"?

Сегодня многие специалисты в области качественного звуковоспроизведения ратуют за возврат к ламповым усилителям, поскольку уровень нелинейных искажений и высших гармоник, вносимых ими в выходной сигнал, заведомо ниже, чем у транзисторов. Однако эти достоинства в немалой степени нивелируются необходимостью согласующего трансформатора между высокоомным ламповым выходным каскадом и низкоомными звуковыми колонками. Впрочем, с трансформаторным выходом может быть сделан и простой усилитель на транзисторах, что будет показано ниже.

Существует и точка зрения, что предельное качество звучания может обеспечить только гибридный лампово-транзисторный усилитель, все каскады которого являются однотактными, не охвачены отрицательными обратными связями и работают в классе "А". То есть такой повторитель мощности представляет собой усилитель на одном транзисторе. Схема его может иметь предельно достижимый КПД (в классе "А") не более 50 %. Но ни мощность, ни КПД усилителя не являются показателями качества звуковоспроизведения. При этом особое значение приобретают качество и линейность характеристик всех ЭРЭ в схеме.

Поскольку однотактные схемы получают такую перспективу, мы рассмотрим ниже их возможные варианты.

Однотактный усилитель на одном транзисторе

Схема его, выполненная с общим эмиттером и R-C-связями по входному и выходному сигналам для работы в классе "А", приведена на рисунке ниже.

простой усилитель на транзисторах

На ней показан транзистор Q1 структуры n-p-n. Его коллектор через токоограничивающий резистор R3 присоединен к положительному выводу +Vcc, а эмиттер - к -Vcc. Усилитель на транзисторе структуры p-n-p будет иметь такую же схему, но выводы источника питания поменяются местами.

C1 – разделительный конденсатор, посредством которого источник переменного входного сигнала отделяется от источника постоянного напряжения Vcc. При этом С1 не препятствует прохождению переменного входного тока через переход "база - эмиттер транзистора Q1". Резисторы R1 и R2 совместно с сопротивлением перехода «Э - Б» образуют делитель напряжения Vcc для выбора рабочей точки транзистора Q1 в статическом режиме. Типичной для этой схемы является величина R2 = 1 кОм, а положение рабочей точки - Vcc/2. R3 является нагрузочным резистором коллекторной цепи и служит для создания на коллекторе переменного напряжения выходного сигнала.

Предположим, что Vcc = 20 В, R2 = 1 кОм, а коэффициент усиления по току h = 150. Напряжение на эмиттере выбираем Ve = 9 В, а падение напряжения на переходе «Э - Б» принимаем равным Vbe = 0,7 В. Эта величина соответствует так называемому кремниевому транзистору. Если бы мы рассматривали усилитель на германиевых транзисторах, то падение напряжения на открытом переходе «Э - Б» было бы равно Vbe = 0,3 В.

Ток эмиттера, примерно равный току коллектора

Ie = 9 B/1 кОм = 9 мА ≈ Ic.

Ток базы Ib = Ic/h = 9 мА/150 = 60 мкА.

Падение напряжения на резисторе R1

V(R1) = Vcc - Vb = Vcc – (Vbe + Ve) = 20 В – 9,7 В = 10,3 В,

R1 = V(R1)/Ib = 10,3 В/60 мкА = 172 кОм.

С2 нужен для создания цепи прохождения переменной составляющей тока эмиттера (фактически тока коллектора). Если бы его не было, то резистор R2 сильно ограничивал бы переменную составляющую, так что рассматриваемый усилитель на биполярном транзисторе имел бы низкий коэффициент усиления по току.

В наших расчетах мы принимали, что Ic = Ib h, где Ib – ток базы, втекающий в нее из эмиттера и возникающий при подаче на базу напряжения смещения. Однако через базу всегда (как при наличии смещения, так и без него) протекает еще и ток утечки из коллектора Icb0. Поэтому реальный ток коллектора равен Ic = Ib h + Icb0 h, т.е. ток утечки в схеме с ОЭ усиливается в 150 раз. Если бы мы рассматривали усилитель на германиевых транзисторах, то это обстоятельство нужно было бы учитывать при расчетах. Дело в том, что германиевые транзисторы имеют существенный Icb0 порядка нескольких мкА. У кремниевых же он на три порядка меньше (около нескольких нА), так что в расчетах им обычно пренебрегают.

Однотактный усилитель с МДП-транзистором

Как и любой усилитель на полевых транзисторах, рассматриваемая схема имеет свой аналог среди усилителей на биполярных транзисторах. Поэтому рассмотрим аналог предыдущей схемы с общим эмиттером. Она выполнена с общим истоком и R-C-связями по входному и выходному сигналам для работы в классе "А" и приведена на рисунке ниже.

усилитель на полевых транзисторах

Здесь C1 – такой же разделительный конденсатор, посредством которого источник переменного входного сигнала отделяется от источника постоянного напряжения Vdd. Как известно, любой усилитель на полевых транзисторах должен иметь потенциал затвора своих МДП-транзисторов ниже потенциалов их истоков. В данной схеме затвор заземлен резистором R1, имеющим, как правило, большое сопротивление (от 100 кОм до 1 Мом), чтобы он не шунтировал входной сигнал. Ток через R1 практически не проходит, поэтому потенциал затвора при отсутствии входного сигнала равен потенциалу земли. Потенциал же истока выше потенциала земли за счет падения напряжения на резисторе R2. Таким образом, потенциал затвора оказывается ниже потенциала истока, что и нужно для нормальной работы Q1. Конденсатор C2 и резистор R3 имеют такое же назначение, как и в предыдущей схеме. Поскольку эта схема с общим истоком, то входной и выходной сигналы сдвинуты по фазе на 180°.

Усилитель с трансформаторным выходом

Третий одноступенчатый простой усилитель на транзисторах, показанный на рисунке ниже, также выполнен по схеме с общим эмиттером для работы в классе "А", но с низкоомным динамиком он связан через согласующий трансформатор.

усилитель на биполярном транзисторе

Первичная обмотка трансформатора T1 является нагрузкой коллекторной цепи транзистора Q1 и развивает выходной сигнал. T1 передает выходной сигнал на динамик и обеспечивает согласование выходного полного сопротивления транзистора с низким (порядка нескольких Ом) сопротивлением динамика.

Делитель напряжения коллекторного источника питания Vcc, собранный на резисторах R1 и R3, обеспечивает выбор рабочей точки транзистора Q1 (подачу напряжения смещения на его базу). Назначение остальных элементов усилителя такое же, как и в предыдущих схемах.

Двухтактный звуковой усилитель

Двухтактный НЧ-усилитель на двух транзисторах расщепляет входной сигнал звуковой частоты на две противофазные полуволны, каждая из которых усиливается своим собственным транзисторным каскадом. После выполнения такого усиления полуволны объединяются в целостный гармонический сигнал, который и передается на акустическую систему. Подобное преобразование НЧ-сигнала (расщепление и повторное слияние), естественно, вызывает в нем необратимые искажения, обусловленные различием частотных и динамических свойств двух транзисторов схемы. Эти искажения снижают качество звука на выходе усилителя.

Двухтактные усилители, работающие в классе "А", недостаточно хорошо воспроизводят сложные звуковые сигналы, так как в их плечах непрерывно протекает постоянный ток повышенной величины. Это приводит к несимметрии полуволн сигнала, фазовым искажениям и в конечном итоге к потере разборчивости звука. Нагреваясь, два мощных транзистора увеличивают вдвое искажения сигнала в области низких и инфранизких частот. Но все же основным достоинством двухтактной схемы является ее приемлемый КПД и повышенная выходная мощность.

Двухтактная схема усилителя мощности на транзисторах показана на рисунке.

усилители мощности на транзисторах

Это усилитель для работы в классе "А", но может быть использован и класс "АВ", и даже "В".

Бестрансформаторный транзисторный усилитель мощности

Трансформаторы, несмотря на успехи в их миниатюризации, остаются все же самыми громоздкими, тяжелыми и дорогими ЭРЭ. Поэтому был найден путь устранения трансформатора из двухтактной схемы путем выполнения ее на двух мощных комплементарных транзисторах разных типов (n-p-n и p-n-p). Большинство современных усилителей мощности используют именно этот принцип и предназначены для работы в классе "В". Схема такого усилителя мощности показана на рисунке ниже.

выходные транзисторы усилителя

Оба ее транзистора включены по схеме с общим коллектором (эмиттерного повторителя). Поэтому схема передает входное напряжение на выход без усиления. Если входного сигнала нет, то оба транзистора находятся на границе включенного состояния, но при этом они выключены.

Когда гармонический сигнал подан на вход, его положительная полуволна открывает TR1, но переводит p-n-p транзистор TR2 полностью в режим отсечки. Таким образом, только положительная полуволна усиленного тока протекает через нагрузку. Отрицательная полуволна входного сигнала открывает только TR2 и запирает TR1, так что в нагрузку подается отрицательная полуволна усиленного тока. В результате на нагрузке выделяется полный усиленный по мощности (за счет усиления по току) синусоидальный сигнал.

Усилитель на одном транзисторе

Для усвоения вышеизложенного соберем простой усилитель на транзисторах своими руками и разберемся, как он работает.

В качестве нагрузки маломощного транзистора Т типа BC107 включим наушники с сопротивлением 2-3 кОм, напряжение смещения на базу подадим с высокоомного резистора R* величиной 1 МОм, развязывающий электролитический конденсатор C емкостью от 10 мкФ до 100 мкФ включим в базовую цепь Т. Питать схему будем от батареи 4,5 В/0,3 А.

усилители низкой частоты на транзисторах

Если резистор R* не подключен, то нет ни тока базы Ib, ни тока коллектора Ic. Если резистор подключен, то напряжение на базе поднимается до 0,7 В и через нее протекает ток Ib = 4 мкА. Коэффициент усиления транзистора по току равен 250, что дает Ic = 250Ib = 1 мА.

Собрав простой усилитель на транзисторах своими руками, можем теперь его испытать. Подключите наушники и поставьте палец на точку 1 схемы. Вы услышите шум. Ваше тело воспринимает излучение питающей сети на частоте 50 Гц. Шум, услышанный вами из наушников, и является этим излучением, только усиленным транзистором. Поясним этот процесс подробнее. Напряжение переменного тока с частотой 50 Гц подключено к базе транзистора через конденсатор С. Напряжение на базе теперь равно сумме постоянного напряжения смещения (приблизительно 0,7 В), приходящего с резистора R*, и напряжения переменного тока "от пальца". В результате ток коллектора получает переменную составляющую с частотой 50 Гц. Этот переменный ток используется для сдвига мембраны динамиков вперед-назад с той же частотой, а это означает, что мы сможем услышать тон 50 Гц на выходе.

Слушать уровень шума 50 Гц не очень интересно, поэтому можно подключить к точкам 1 и 2 низкочастотные источника сигнала (CD-плеер или микрофон) и слышать усиленную речь или музыку.

УНЧ на одном транзисторе

   Усилитель мощности низкой частоты - наверное все радиолюбители начинали с него. Собирая простые схемы усилителей, в какой то миг нам хочется чего - то большего и с каждым разом мы чем - то не довольны и стремимся к качеству и большой мощности. Практика, которая дается не легко, процесс продолжается годами и бывает моменты, когда радиомастер с большим стажем собирает простейшие схемы, как бы вспоминая молодость. Мы чуть отошли от нашей темы, но это не так уж и важно, поскольку речь сегодня пойдет именно о простейшем усилителе мощности низкой частоты. 

   Данная схема усилителя содержит всего один транзистор и несколько радиодеталей, схема упрощена до минимума, чтобы с ней мог справиться человек , который только начал познавать для себя мир радиоэлектроники. 

   Усилитель конечно не такой уж и мощный, но при мощном транзисторе можно выжимать до 0,5 ватт, неплохо для усилителя с такой схематической развязкой ни правда ли? Транзисторы подойдут буквально любые, ставьте то, что есть под рукой, можно использовать транзисторы прямой или же обратной проводимости, хотя в схеме использован транзистор обратной проводимости. Для получения обещанных пол ватт, желательно использовать мощные низкочастотные транзисторы серии кт819 или кт805 , также их импортные аналоги типа 13007. Входной конденсатор можно применить с емкостью 0,1 микрофарад (маркировка 104), его номинал не так уж и важен, но от него зависит чувствительность усилителя к определенной частоте, он своего рода темброблок, если заменить на конденсатор с большой емкостью, то он будет хорошо пропускать низкие частоты и срезать высокие, если же снизить, то будет срез низких частот и пропускание высоких, этот конденсатор подбирается по вкусу. Питать схему можно от 3-х до 12 вольт.

   Напоминаю - этот усилитель собран только с целем демонстрации, и качество звука не может тягаться с специализированными микросхемами или же схемами высококачественных усилителей, при максимальной громкости возможны искажения и хрипы.


Понравилась схема - лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

 

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

 

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

 

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

 

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2... 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит - напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 - 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

 

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 - вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 - 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой

Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.

 

Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.

Простейшие усилители низкой частоты

Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.

Если вам нужна то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.

Схема однотранзисторного усилителя

- envirementalb.com

Single Transistor Amplifier Single Transistor Amplifier

Аудиоусилитель - это устройство, которое умножает приложенную амплитуду входного сигнала до уровня, который может быть намного выше, чем входной сигнал. Вход дан в форме аудио или музыки. Усилители подразделяются на классы, такие как класс A, класс B, класс AB, класс C и класс D. Здесь мы собираемся обсудить первый тип усилителя, то есть усилитель класса A, а также узнать, как построить однотранзисторную схему усилителя класса A ,

Усилители

, как правило, очень эффективны, потому что эти усилители работают только при наличии входного сигнала и только усиливают входные сигналы. Одиночный транзисторный усилитель представляет собой очень маломощный ципионат тестостерона для продажи и потребляет очень низкую энергию, даже одна батарея с низким током может использоваться для его работы в течение многих часов.

Мы хотим прояснить, что эти типы усилителей очень легко построить, но качество схемы мини-усилителя не очень хорошее.

Усилители с одним транзистором также известны как усилитель с общим эмиттером , широко используемый благодаря очень простой конструкции.Простой однотранзисторный усилитель значительно увеличивает входной и выходной аудиосигналы.

Необходимые компоненты

  • Транзистор 1 любой тип NPN
  • А резистор 4.7k
  • Динамик 3 Вт 4 Ом
  • Конденсатор 10 мкФ 16 В

Принципиальная схема 1

single transistor amplifier single transistor amplifier

Вычисления

В R2 * R1 + R2 * Vin

Переставить формулу

R1 = R2 (Vin * Vout - 1)

Здесь динамик R2, то есть 8 Ом, Вольт в (VIN) 5 В, а Vout 2 ,83V. Поэтому чередуем значения, и мы имеем:

R1 = 8 (52,83 - 1)


12 вольт Усилитель


Приведенная ниже принципиальная схема идеально подходит для 12 вольт. Качество и мощность этой схемы намного лучше, чем схема, приведенная выше для 4 вольт. Таким образом, вы можете заменить динамик тестостерона ундеканоат 250, а также резисторы в соответствии с формулой. single Transistor amplifier circuit single Transistor amplifier circuit

Принципиальная электрическая схема

Приведенная ниже принципиальная схема представляет собой схему 12-вольтового усилителя с одним транзистором.

simple audio amplifier simple audio amplifier


Принципиальная схема 9 вольт


Приведенная ниже принципиальная схема рассчитана в виде однотранзисторного усилителя для 9-вольтовой батареи. Это также усилитель с низким энергопотреблением и низким энергопотреблением.


audio amplifier simple audio amplifier simple

Количество просмотров: 28 699

.
одноступенчатый транзисторный усилитель - Электроника пост

Одноступенчатый Транзисторный Усилитель

Когда в схеме усилителя только один транзистор используется для усиления слабого сигнала, схема называется одноступенчатым усилителем.

Однако практический усилитель состоит из ряда одноступенчатых усилителей и, следовательно, сложной схемы. Следовательно, такая сложная схема может быть удобно разбита на несколько отдельных этапов и может быть эффективно проанализирована.

1

Вышеуказанный рис. показан одноступенчатый транзисторный усилитель.

Когда слабый Сигнал подается на базу транзистора, небольшой ток базы начинает течь во входной цепи.

Из-за действия транзистора, намного больше (в β раз больше тока базы) ток протекает через нагрузку Rc в выходной цепи.

Поскольку значение сопротивления нагрузки Rc очень высокое, на него будет падать большое напряжение.

Таким образом, слабый сигнал, подаваемый в базовую цепь, появляется в усиленном виде в схеме коллектора.Таким образом, транзистор действует как усилитель.

Практическая схема транзисторного усилителя

Чтобы добиться точного усиления в транзисторном усилителе, мы должны использовать соответствующие схемы с транзистором.

Практическая схема одноступенчатого транзисторного усилителя показана на рис. ниже.

2

Различные элементы схемы и их функции описаны следующим образом:

(i) Схема смещения

Сопротивления R 1 , R 2 и R E обеспечивают смещение и стабилизацию.

Схема смещения должна устанавливать правильную рабочую точку, в противном случае часть отрицательного полупериода сигнала может быть обрезана на выходе, и вы получите точное усиление.

(ii) Входной конденсатор (C в )

Электролитический конденсатор величиной 10 мкФ используется для подключения сигнала к базе транзистора.

В противном случае сопротивление источника сигнала встретится с R 2 и, таким образом, может изменить смещение.

Этот конденсатор позволяет только.с. сигнал для передачи, но изолирует источник сигнала от R 2 .

(iii) конденсатор байпаса эмиттера (C E )

Конденсатор обхода эмиттера со значением 100 мкФ используется параллельно с R E для обеспечения пути с низким реактивным сопротивлением для усиленного a.c. сигнал.

Если этот конденсатор не подключен в выходной цепи, то усиленный Сигнал будет проходить через R E и вызывать падение напряжения на нем, тем самым уменьшая выходное напряжение.

(iv) Соединительный конденсатор (C C )

Конденсатор связи со значением 10 мкФ используется для подключения одной ступени усиления к следующей ступени.

Если он не используется, состояние смещения следующей ступени будет радикально изменено из-за эффекта шунтирования R C . Это связано с тем, что R C будет идти параллельно с сопротивлением R 1 цепи смещения схемы усилителя следующего каскада и, следовательно, изменит условие смещения следующего каскада.

Поэтому конденсатор связи используется для изоляции постоянного тока. одного этапа из следующего этапа и позволяет только сигнал.

Различные токи цепи
(i) Базовый ток

Когда сигнал не подается в базовую цепь, d.c. базовый ток I B, также известен как нулевой сигнал базового тока, протекающего из-за цепи смещения.

Когда a.c. сигнал подается, а.с. базовый ток i b протекает по базовой цепи.

Следовательно, общий базовый ток i B определяется как:

3

(ii) Ток коллектора

Когда сигнал не подается, a d.с. ток коллектора I C, также известен как нулевой ток коллектора, протекающий из-за цепи смещения.

Когда a.c. сигнал подается, а.с. ток коллектора i c также протекает в цепи коллектора.

Следовательно, общий ток коллектора i C определяется как:

4

(iii) Ток эмиттера

Когда сигнал не подается, d.c. Ток эмиттера I E, протекает за счет цепи смещения.

Когда а.с. сигнал подается, а.с. Ток эмиттера I E также течет.

Следовательно, общий ток эмиттера i E определяется как:

5

Полезно иметь в виду, что:

6

Теперь базовый ток обычно очень мал, поэтому мы можем взять приближение:

7

D.C. и A.C. Эквивалентные схемы

Чтобы проанализировать действие транзистора простым способом, анализ разделен на две части, такие как; д.с. анализ и а.с. анализ.

в день Анализ, мы рассмотрим все d.c. Источники одновременно и отрабатывают д.с. токи напряжения в цепи.

Точно так же в Анализ, мы рассмотрим все Источники одновременно и отработать токи и напряжения.

Для этого анализа рассмотрим схему усилителя, показанную на рис. ниже

8

(1) D.C. Эквивалентная схема

в д.д. эквивалентная схема транзисторного усилителя, только d.с. условия должны быть рассмотрены.

Итак, давайте предположим, что на схему не подается сигнал.

С, д.д. токи не могут проходить через конденсаторы, следовательно, все конденсаторы выглядят как разомкнутые цепи в постоянном токе. эквивалентная схема.

Поэтому рисовать д.с. эквивалентная схема, следующие два шага применяются к схеме транзисторного усилителя:

  1. Сделай все источники ноль / удалить все источники a.c
  2. Открыть все конденсаторы

Применение этих двух шагов к схеме, показанной на рис.3, мы получим d.c. эквивалентная схема, как показано на рис. ниже.

9

Теперь мы можем легко рассчитать d.c. токи и напряжения от этой цепи.

(2) AC. Эквивалентная схема

В день эквивалентная схема транзисторного усилителя, только условия должны быть рассмотрены.

В этом случае, д.п. Напряжение не так важно, следовательно, можно считать равным нулю.

Конденсаторы используются в цепи для соединения или обхода a.с. сигнал.

Конденсаторы, как правило, взяты с большими значениями, чтобы выглядеть как короткие замыкания в a.c. сигнал.

Поэтому, чтобы нарисовать эквивалентная схема, следующие два шага применяются к схеме транзисторного усилителя:

  1. Сделай все д.д. Источники ноль / Удалить все d.c. источники
  2. Коротко все конденсаторы

Применив эти два шага к схеме, показанной на рис.3, мы получим a.c. эквивалентная схема, как показано на рис.ниже.

10

Теперь мы можем легко рассчитать токи и напряжения от этой цепи.

Усиление напряжения одноступенчатого транзисторного усилителя

Коэффициент усиления напряжения одноступенчатого транзисторного усилителя - это отношение выходное напряжение до а.с. напряжение входного сигнала.

Следовательно, для определения усиления по напряжению следует учитывать только токи и напряжения в цепи. Другими словами, вы должны рассмотреть эквивалентная схема транзисторного усилителя.

г.в. Схема замещения транзисторного усилителя показана на рис. ниже.

11

Насколько до. Что касается сигнала, нагрузка R C появляется параллельно с R L .

Следовательно, эффективное сопротивление нагрузки для а.с. предоставляется:

12

Между прочим, увеличение мощности определяется как:

13

,Схема усилителя

с использованием транзистора - Gadgetronicx

amplifier-circuit-using-transistor-design-calculations amplifier-circuit-using-transistor-design-calculations
Одиночный транзисторный усилитель
Усилители

играют важную роль в повышении уровня сигнала до необходимого уровня и широко используются в аудиоприложениях. Транзисторные усилители могут быть с легкостью построены, а также экономически эффективны, чем другие типы. Для того, чтобы построить один, все, что вам нужно, это транзистор, блок питания, некоторые резисторы и конденсаторы.Для сложных схем усилителя используйте этот 200-ваттный усилитель сабвуфера. Давайте перейдем к работе схемы усилителя с помощью транзистора.

Конструкция усилителя требует рассмотрения нескольких параметров, таких как усиление, ток и напряжение, полученное из него. Необходимые параметры могут быть достигнуты путем тщательного выбора компонентов и простой математики. В этой статье вы узнаете, как разработать усилитель с использованием одного транзистора.

РАБОТАЕТ:

Приведенная выше схема использует простой NPN-транзистор Q1 2N4401 и питается от источника питания 12 В.Значения резисторов R1, R2, R3, R4 и значения конденсаторов C1, C2 играют основную роль в усилении входных сигналов. Таким образом, исправление этих значений требует некоторой простой математики для удовлетворения наших требований к усилению. Сначала нам нужно зафиксировать значение резистора коллектора R3 на основе требуемого тока и напряжения коллектора.

Так как нам нужен транзистор для усиления как отрицательной, так и положительной составляющей сигнала, рекомендуется давать напряжение коллектора Vc, равное 1 / 2Vcc, то есть 4,5 В. Таким образом, используя ом мы получаем значение R3

R3 = (Vcc - Vc) / Ic

R3 = (9v - 4.5 В) / 1 мА = 4500 Ом

4.7K - это стандартное значение резистора, поэтому в цепи используется 4.7K.

Ток, протекающий через клемму коллектора, будет равен току, протекающему через клемму эмиттера Ic = Ie. Сопротивление в эмиттере уже встроено в транзистор и называется сопротивлением, которое рассчитывается как.

R4 = 0,026 В / т. Е.

R4 = 0,026 В / 1 мА = 26 Ом

Коэффициент усиления схемы усилителя можно рассчитать по формуле

Gain = Rc / Re = R3 / R4

Так как малое сопротивление создаст проблему стабильности в цепи, поэтому нам нужно добавить собственное сопротивление в выводе эмиттера.Мы собираемся использовать резистор 1К в эмиттере, чтобы обеспечить стабильность в цепи усилителя. Но увеличение сопротивления уменьшит полученный коэффициент усиления, и мы собираемся скомпрометировать его, добавив конденсатор параллельно R4, образуя фильтр верхних частот.

Используя фильтр верхних частот, мы можем передавать сигналы заданной частоты. Здесь значения RC выбираются таким образом, чтобы разрешать сигналы с частотой 300 Гц. Это можно рассчитать по

f = 1 / (2 x pi x R x C)

Подставляя значения R, f мы можем получить значение C

300 Гц = 1 / (2 х 3.14 х 1000 х С)

C = 0,000020F или 20 мкФ

Теперь компоненты на клеммах коллектора и эмиттера зафиксированы, но нам нужно установить значения R1 и R2 для смещающего транзистора.

Транзистор

включится только в том случае, если мы подадим напряжение на его базу, а для кремниевого транзистора оно составит 0,6 В Напряжение на базе транзистора на 0,6 В выше, чем напряжение на эмиттере, поэтому

Vb = Ve + 0,6 В

Vb = 1 В + 0,6 В = 1,6 В

Итак, мы собираемся использовать делитель напряжения для подачи напряжения на базу транзистора.Значения резисторов R1 и R2 можно рассчитать по формуле

Vout = R2 x Vin / (R1 + R2)

Перестановка этих уравнений,

R1 / R2 = (Vin - Vout) / Vout

R1 / R2 = (9 В - 1,6 В) / 1,6 В = 4,6

Таким образом, R1 должно быть в 4,6 раза больше, чем R2, а аппроксимация значений дает R1 = 4,7K и R2 = 1K.

Конденсатор C2 1 мкФ был добавлен, чтобы удалить смещение постоянного тока во входном сигнале и сохранить нашу цепь стабильной.

И на этом наша схема с одним транзисторным усилителем готова.Вы можете изменить значения RC, выполнив некоторую математику, чтобы удовлетворить ваши потребности.

,Транзисторный усилитель с общим эмиттером

»Electronics Notes

Общая конфигурация усилителя эмиттера обеспечивает усиление напряжения и является одной из наиболее широко используемых конфигураций транзисторов для проектирования электронных схем.


Учебное пособие по проектированию схем транзисторов Включает в себя: Проектирование схем транзисторов
Конфигурации цепей Общий эмиттер Общая схема излучателя Последователь эмитента Общая база

Смотри также: Типы транзисторных цепей


Общая схема эмиттерного транзисторного усилителя является одной из основных цепей для использования в конструкции электронных схем, предлагающей множество преимуществ.

Конфигурация общей схемы эмиттера используется во многих областях проектирования электронных схем: в качестве усилителя звука, в качестве базового переключателя для логических схем, в качестве общего аналогового усилителя и во многих других применениях.

Конфигурация общей схемы эмиттера обеспечивает усиление напряжения в сочетании с умеренным усилением тока, а также средний входной и средний выходной импеданс. Таким образом, общая конфигурация излучателя является хорошей универсальной схемой для использования во многих приложениях.

На этом этапе также стоит отметить, что транзисторный усилитель с общим эмиттером инвертирует сигнал на входе. Поэтому, если сигнал, который растет, поступает на вход усилителя общего эмиттера, это приведет к падению выходного напряжения. Другими словами, он имеет изменение фазы на 180 ° по всей цепи.

В зависимости от фактической конструкции электронных схем общий эмиттер не использует слишком много электронных компонентов, иногда всего два резистора, хотя, если для смещения требуется настройка для аналоговых цепей, то можно использовать четыре резистора и три конденсатора.

Circuit of a basic common emitter transistor amplifier showing the associated electronic components including resistors an capacitors

Основы эмиттерного транзисторного усилителя Основы

Из трех типов конфигурации транзисторов, используемых в конструкции электронных схем, общий эмиттер является наиболее широко используемым из-за его ключевых атрибутов.

Усилитель общего эмиттера имеет сигнал, подаваемый на базу, и затем вывод берется из схемы коллектора. Однако, как следует из названия этой схемы, ключевым атрибутом является то, что схема эмиттера является общей как для входа, так и для выхода.

Common emitter transistor configuration is widely used in electronic circuit design and has the key attribute that the emitter connection common to both input and output circuits Конфигурация схемы общего эмиттера транзистора

Общая конфигурация эмиттера одинаково применима как к NPN-транзистору, так и к PNP-транзистору. Тем не менее, разновидность NPN чаще используется из-за более широкого использования NPN-транзисторов.

Общие характеристики транзисторного усилителя эмиттера

При выборе конфигурации транзистора для использования в конструкции электронной схемы необходимо учитывать различные атрибуты трех типов: общий эмиттер, общий коллектор и общая база, и выбрать тот, который наиболее подходит.

В приведенной ниже таблице приведены основные характеристики конфигурации общего эмиттерного транзистора.


Общие характеристики эмиттерного транзисторного усилителя
Параметр Характеристики
Повышение напряжения Средний
Ток усиления Средний
Прирост мощности Высокий
Соотношение фаз входа / выхода 180 °
Входное сопротивление Средний
Выходное сопротивление Средний

Из этих характеристик видно, что общая конфигурация излучателя обеспечивает хорошую всестороннюю производительность.Одним из ключевых факторов является то, что он обеспечивает хороший уровень усиления по напряжению, что является обязательным атрибутом при разработке электронных схем для многих приложений.

Схема также является относительно простой, требующей нескольких электронных компонентов, в зависимости от того, как выполняются требования к дизайну электронной схемы.

Уровни полного сопротивления усилителя эмиттера

Одним из ключевых атрибутов, которые необходимо учитывать при разработке любого электронного устройства, являются уровни импеданса.

Входной импеданс обычно составляет около 1 кОм, хотя он может значительно варьироваться в зависимости от значений и условий цепи. Низкое входное сопротивление является следствием того факта, что вход подается на базу и эмиттер, где имеется прямое смещение,

Также выходное сопротивление может быть относительно высоким. Опять же, это значительно зависит от выбранных значений электронных компонентов и допустимых текущих уровней. Выходное сопротивление может достигать 10 кОм или даже больше.Однако, если утечка тока позволяет получать более высокие уровни тока, выходное сопротивление может быть значительно уменьшено. Уровень сопротивления или импеданса обусловлен тем фактом, что выходной сигнал берется с коллектора, в котором имеется обратное смещение.

Усилитель на транзисторном усилителе с общим эмиттером

Еще одним важным фактором, который следует учитывать в начале проектирования электронных схем, является уровень усиления, который может быть достигнут. Можно определить две формы усиления: усиление по току и усиление по напряжению.

Коэффициент усиления по току для общей схемы усилителя эмиттера обозначается греческим символом β. Это отношение тока коллектора к базовому току. Это можно рассматривать как отношение выходного тока к входному току. Чтобы получить точную величину усиления для сигнала, часто используется усиление тока для небольших входных изменений тока. Используя это, коэффициент усиления по току β и изменения входного и выходного тока связаны следующим образом:

Где
β = усиление тока
ΔIc = изменение тока коллектора
ΔIb = изменение базового тока

Для того, чтобы посмотреть на усиление напряжения общей схемы усилителя эмиттера, необходимо посмотреть на сопротивления или импедансы для входа и выхода.

β знак равно Δ я с Δ я б знак равно Δ В с р с Δ В б р б

A v = Δ V c Δ V b

Следовательно:

v знак равно β р с р б

Где
Av = усиление напряжения
Rc = выходное сопротивление цепи коллектора
Rb = входное сопротивление базовой цепи

Соотношение фаз входа-выхода общего эмиттера

Транзисторный усилитель с общим эмиттером является единственной конфигурацией, которая дает инверсию на 180 ° между входным и выходным сигналами.

Причину этого можно увидеть из того факта, что с ростом входного напряжения ток увеличивается через базовую цепь. Это, в свою очередь, увеличивает ток в цепи коллектора, то есть имеет тенденцию включать транзистор. Это приводит к падению напряжения между клеммами коллектора и эмиттера.

Таким образом, увеличение напряжения между базой и эмиттером привело к падению напряжения между клеммами коллектора и эмиттера, иными словами, фаза двух сигналов была инвертирована.

Практические общие схемы усилителя излучателя

При разработке электронных схем для различных применений и для удовлетворения различных требований можно использовать один из множества вариантов общей схемы эмиттерного транзистора.

В то время как основные теоретические схемы, показанные выше, могут в общих чертах описать основные операции усилителя с общим эмиттером.

Однако, чтобы схема могла работать в реальной системе, необходимо добавить другие элементы, такие как смещение, развязка и тому подобное.В результате общая схема усилителя с общим эмиттером использует несколько компонентов, чтобы обеспечить его работу в требуемом режиме.

Простой логический усилитель с общим эмиттером

Первый пример - это самая простая форма общей схемы эмиттера, использующая очень мало электронных компонентов. Обычно он используется для управления нагрузкой от цифрового выхода предыдущего этапа.

Circuit of a basic common emitter transistor amplifier Схема базового эмиттерного транзисторного усилителя
R1 R1 ограничивает ток базы и предотвращает повреждение соединения эмиттера базы.Он должен быть рассчитан, чтобы дать достаточный ток коллектора с минимальным усилением тока для транзистора, и включить некоторый запас для обеспечения его правильного включения.
R2 Этот резистор обеспечивает путь к земле и помогает с переключением скорости транзистора.
R3 Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера.

При управлении небольшим транзистором общего назначения от логического выхода 5 В типичные значения могут быть 2 к2 для R1 и 22 к для R2.

Простой усилитель с общим излучателем для управления реле

Часто полезно использовать простую общую схему эмиттера для управления реле. Простая схема, показанная выше, может быть адаптирована для управления реле.

Необходимо учитывать ток, необходимый для переключения и удержания реле, и в базовой цепи должен протекать ток, достаточный для того, чтобы требуемый ток протекал в цепи коллектора.

Для многих реле резистор R1 может составлять около 2 кОм, а R2 - 22 кОм, но они должны быть рассчитаны в схеме электронных схем для обеспечения требуемого тока.

Relay circuit for transistor common emitter operation Простая общая схема привода реле эмиттерного транзистора

Следует отметить, что при высоком входном напряжении реле активируется. Это когда коллектор включен и напряжение коллектора снижается.

Включен диод для подавления обратной ЭДС, возникающей при отключении тока, протекающего через катушку реле.Важно предотвратить повреждение транзистора.

Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения

Common emitter transistor amplifier using single base bias resistor - circuit used in electronic circuit designs where the number of electronic components needs to be minimised Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения
R1 R1 ограничивает ток базы и предотвращает повреждение соединения эмиттера базы. Он должен быть рассчитан, чтобы дать достаточный ток коллектора с минимальным усилением тока для транзистора, и включить некоторый запас для обеспечения его правильного включения.
R1 Этот резистор обеспечивает смещение для транзистора. Его значение должно быть рассчитано, чтобы дать требуемый ток коллектора.
R3 Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера. Его значение рассчитывается таким образом, чтобы при токе покоящегося коллектора оно уменьшилось бы на половину напряжения на шине, при условии, что конструкция электронной схемы используется в качестве линейного усилителя.

Этот тип общей схемы эмиттера очень прост, сводит к минимуму количество электронных компонентов и использует один резистор для смещения базы. Он не обеспечивает производительность, требуемую многими цепями, так как коэффициент усиления транзистора будет отличаться от одного устройства к следующему, и это изменит работу схемы.

Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения (2)

Эта версия повторителя-эмиттера с одним базовым резистором обеспечивает немного большую предсказуемость схемы.

Подключив резистор смещения между коллектором и базой, это обеспечивает дополнительную стабильность для условий постоянного тока.

Common emitter transistor amplifier using single base bias resistor - circuit used in electronic circuit designs where the number of electronic components needs to be minimised Общая схема эмиттера с использованием транзистора с одним основанием между коллектором и базой

Транзисторный усилитель с общим эмиттером с постоянным напряжением и соединением переменного тока

Приведенная ниже схема показывает схему электронной схемы для общего усилителя эмиттера с резисторами, чтобы обеспечить требуемый ток смещения для линейной работы, а также конденсаторов связи и развязки для работы от переменного тока.

Circuit of a basic common emitter transistor amplifier Схема базового эмиттерного транзисторного усилителя

Внутри схемы имеется ряд компонентов, которые предоставляют различные функции для обеспечения работы всей схемы требуемым образом:


R1, R2 Эти резисторы обеспечивают смещение базы транзистора.
R3 Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера.
R4 Этот резистор в усилителе общего эмиттера обеспечивает меру обратной связи по постоянному току, чтобы обеспечить поддержание условий постоянного тока в цепи.
С1, С2 Эти конденсаторы обеспечивают связь переменного тока между ступенями. Их нужно выбирать так, чтобы обеспечить незначительное реактивное сопротивление на частотах работы.
C3 Это конденсатор байпаса. Эффект R4 заключается в уменьшении усиления цепи. Обход резистора позволяет достичь более высоких уровней усиления переменного тока.

Схема, показанная выше, заключается в том, что если основной усилитель переменного тока связан с общим эмиттером.

Общая схема эмиттера может использоваться в различных формах.- иногда в качестве транзисторного логического выхода, усилителя с прямой связью и во многих областях. Он широко используется, обеспечивая хороший компромисс между усилением напряжения и тока, а также входным и выходным сопротивлением.

Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя Операционные усилители Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтон Транзисторные схемы Полевые схемы Схема символов
Вернуться в меню «Схема»., ,

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о