Transistores amplificador simple de man. Amplificador nun único transistor: esquema

transistores amplificadores, a pesar da súa xa longa historia, é un tema favorito de estudo, tanto para principiantes e xamóns venerábeis. E iso é comprensible. É unha parte indispensable da maioría dos dispositivos de radio afeccionados masa: receptores de radio e amplificadores de baixa frecuencia (sonora). Nós miramos para como construír amplificadores simple de baixa frecuencia transistores.

A resposta de frecuencia do amplificador

En calquera televisión ou radio, en cada centro musical ou transistor amplificador pode atopar amplificadores de audio (baixa frecuencia - LF). A diferenza entre os amplificadores de transistores de audio e outros tipos e as súas características de frecuencia.

transistores amplificador de audio ten resposta de frecuencia plana na banda de frecuencias de 15 Hz a 20 kHz. Isto significa que todos os sinais de entrada cunha frecuencia dentro desta gama, o amplificador converte (aumentos) en partes aproximadamente iguais. A figura seguinte mostra as coordenadas "ganancia do amplificador Ku - Frecuencia de entrada" curva mostra unha característica de frecuencia ideal para un amplificador de audio.

Esta curva é case plana a partir de 15 Hz a 20 kHz. Isto significa a aplicación de unha potencia de ser precisamente sinais de entrada con frecuencias entre os 15 Hz e 20 kHz. Para sinais de entrada con frecuencias superiores a 20 kHz e 15 Hz de abaixo eficiencia ea calidade do seu traballo diminúen rapidamente.

Tipo característica do amplificador de frecuencia é determinada polos compoñentes electrónicos (ERE) do seu circuíto, sobre todo transistores si. transistores amplificador de audio normalmente montado sobre o chamado transistor de baixa e media frecuencia cun ancho de banda total dos sinais de entrada a partir de decenas e centos de Hz a 30 kHz.

amplificador clase traballadora

Como é sabido, en función do grao de continuidade do fluxo da corrente durante o período, a través do piso de transistor amplificador (amplificador) distinguir as súas clases de operacións seguinte: "A", "B", "AB", "C", "D".

En marcha, a cadea de clase "A" flúe a través dunha fervenza ao longo dun período do sinal de entrada 100%. traballo fervenza nesta clase seguinte ilustra o debuxo.

Na clase de funcionamento do piso amplificador "AB" a corrente flúe a través do mesmo máis que o 50% pero menos que o 100% do período de entrada (ver. Figura abaixo).

Nunha clase de cascada "B" a corrente flúe a través do mesmo exactamente o 50% do período de sinal de entrada, tal como se explica no deseño.

E, finalmente, na clase de cascada "C" a corrente flúe a través do mesmo, en menos que o 50% do período de sinal de entrada.

transistores amplificadores LF: Grandes distorsións no traballo en clase

No campo da clase operativo transistor amplificador "A" ten un baixo nivel de distorsión harmónica. Pero se o sinal ten unha emisión de pulsos de voltaxe, levando á saturación dos transistores, os harmónicos máis altos (ata 11 minutos) aparecen en torno a cada saída harmónica "regular". Isto fai que o fenómeno do transistor chamado, ou un son metálico.

Se amplificadores de potencia LF transistores teñen poder non regulamentada, os sinais de saída son modulados en amplitude preto da frecuencia da rede. Iso leva á rixidez do son no bordo esquerda da frecuencia de resposta. Varios métodos para a estabilización do amplificador de tensión fai que o deseño máis complexo.

Rendemento típico único ended clase Un amplificador non exceda o 20% debido ao transistor constantemente aberta e un fluxo continuo de un compoñente de corrente constante. Pode realizar unha clase Un amplificador push-pull, a eficiencia aumentará un pouco, pero o sinal de media onda será máis desequilibrado. Tradución do estadio do traballo de clase "A" nos traballos de clase aumenta "AB" quádrupla distorsión harmónica, aínda que a eficiencia do sistema, neste caso, é aumentado.

En amplificadores mesma clase "AB" e "B" distorsións aumentar a medida que a redución do nivel de sinal. Involuntariamente kerf quere un amplificador máis alto para completar a sensación de poder e dinámica da música, pero moitas veces iso non axuda.

clases intermedias de traballo

Ao traballar clase "A" ten unha especie de - clase "A". Así, transistores de entrada de baixa tensión deste amplificador clase opera na clase "A" e os transistores de saída de alta tensión do amplificador é excedido cando os seus sinais de entrada superar un certo nivel no clases de "V" ou de "AB". Custo de tales fervenzas mellor que pura clase "A", mentres que a distorsión non lineal menos (0,003%). Con todo, eles tamén son "metálico", debido á presenza de harmónicos máis elevados no sinal de saída.

En outra clase de amplificadores - nivel "AA" de distorsión harmónica é aínda menor - preto de 0,0005%, pero harmónicos máis altos tamén están presentes.

Voltar o amplificador de transistor de clase "A"?

Hoxe, moitos especialistas na área de reprodución de son de alta calidade defenden un retorno ao amplificadores valvulados, xa que o nivel de distorsión harmónica e harmónicos introducidas por eles en un sinal de saída, obviamente, inferior ao de transistores. Con todo, estas vantaxes son compensados por un gran medida a necesidade do transformador de adaptación entre a fase de tubo de saída de alta resistencia e de altofalantes de son de baixa impedancia. Con todo, os transistores de potencia simple e pode ser feito con unha saída do transformador, como será demostrado a continuación.

Hai tamén unha visión de que a calidade do son final só pode proporcionar un amplificador de tubo-híbrido transistor, as cales son fases de ciclo único non son cubertos polo feedback negativo , e traballando nunha clase "A". É dicir, un repetidor é un amplificador de potencia nun único transistor. O circuíto tamén pode ter a eficacia máxima atinxible (na clase "A") non é máis que o 50%. Pero non o poder nin a eficiencia do amplificador son indicativos da calidade de reprodución de son. Particular importancia atribúe á calidade e linearidade do ERE no circuíto.

Desde circuítos single-ended son unha tal perspectiva, consideramos baixo das súas posibilidades.

amplificador single-ended nun único transistor

Esquema iso, faise cun emisor común e RC-ligazóns nos sinais de entrada e de saída para a clase "A" é o seguinte.

Non se amosa unha estrutura de transistor Q1 NPN. O seu colector a través dun resistor limitador de corrente R3 está conectado ao terminal positivo + Vcc, e un emisor - a -Vcc. estrutura PNP transistor de potencia terá a mesma circuíto, pero os terminais de alimentación trocadas.

C1 - bloqueando condensador, a través do cal o sinal de entrada de corrente alterna está separada da tensión DC VCC. Neste caso, C1 non impedir o paso da corrente de entrada de CA través da unión "base - emisor transistor Q1." Resistencias R1 e R2, conxuntamente coa resistencia de transición "E - B" forman un divisor de tensión Vcc para seleccionar o punto operativo do transistor Q1 en modo estático. Típico para este circuíto é o valor de R2 = 1 kohm, ea posición do punto de funcionamento - Vcc / 2. R3 é a resistencia de carga eo circuíto do colector é usado para crear a tensión de CA de saída do colector.

Asumindo que Vcc = 20 V, R2 = 1 kohm, ea corrente de factor de amplificación h = 150. A tensión no emisor do select Ve = 9 V, ea caída de tensión a través da unión de "E - B" presúmese ser igual ao VBE = 0,7 V. este valor corresponde aos chamados transistores de silicio. Se consideramos o amplificador transistores de xermanio, a caída de tensión na transición aberta "E - B" sería igual ao Vbe = 0,3 V.

corrente do emisor é aproximadamente igual ao colector de corrente

Ie = 9 B / 1 k = 9 mA ≈ IC.

Base de datos de corrente Ib = IC / h = 9 mA / 150 = 60 UA.

A caída de tensión na resistencia R1

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

R1 = V (R1) / lb = 10,3 V / 60 mA = 172 Ohm.

C2 é necesaria para crear unha corrente que pasa a compoñente AC do emisor (corrente de colector, en realidade,). Se non fose, entón o resistor R2 é fortemente restrinxido á compoñente AC, para que o motivo de enerxía bipolar transistor tería unha ganancia de corrente baixa.

Nos nosos cálculos asumiuse que Ic = h Ib, en que Ib - corrente de base que flúe en que a partir do emisor e ocorre cando aplicada a base de polarización. Con todo, sempre a través da base (como en presenza de desprazamento, e sen el) prosegue máis e unha corrente de fuga de colector Icb0. Polo tanto, a cadea real, colector e IC = Ib H Icb0 h, isto é, corrente de fuga nun circuíto co MA amplificados 150 veces. Se consideramos o amplificador transistores de xermanio, este feito tería que ser tidos en conta nos cálculos. O feito de que os transistores de xermanio ten unha orde Icb0 significativa dalgúns microampères. No silicio, el tres ordes de magnitude menor (aproximadamente varios na), para que eles xeralmente son ignorados nos cálculos.

amplificador single-ended con MOS-transistor

Como ocorre con calquera FET amplificador, considerado o esquema ten a súa contraparte entre os amplificadores de transistores bipolares. Polo tanto, consideramos os circuítos analóxicos anteriores cun emisor común. É feita a partir dunha fonte común e RC-ligazóns nos sinais de entrada e de saída para a clase "A" e móstrase a continuación.

Hai C1 - un condensador de bloqueo, polo que o sinal de entrada de corrente alterna está separada da tensión DC vdd. Como é sabido, calquera FET amplificador que ter un potencial de porta dos seus transistores MIS abaixo das súas fontes potenciais. Neste circuíto a porta está ligado á terra resistencia R1, posuíndo xeralmente unha elevada resistencia (100 kOhm a un MOhm), non é desviado para o sinal de entrada. A corrente mediante R1 é case non pasa, de xeito que o potencial de porta cando ningún sinal de entrada é igual ao potencial de terra. O potencial da fonte anterior potencial de terra debido á caída de tensión a través da resistencia R2. Así, o potencial de porta é menor que o potencial fonte, a cal é necesaria para o funcionamento normal de Q1. O condensador C2 e da resistencia R3 ten a mesma función como no esquema anterior. Xa que este circuíto cunha fonte común, a continuación, os sinais de entrada e de saída están desfasadas de 180 °.

Amplificador con saída do transformador

Un terceiro transistores de amplificación dunha etapa simples mostrados na imaxe seguinte, tamén está configurado polo emisor común para operar na clase "A", pero cun altofalante de baixa impedancia que está conectado a través dun transformador de adaptación.

O enrolamento primario do transformador T1 é a carga do colector do transistor Q1 e un circuíto desenvólvese un sinal de saída. T1 transmite un sinal de saída a un altofalante, e ofrece transistor de saída completa coordinación con baixa resistencia (uns varios ohms) orador impedancia.

divisor de tensión da fonte de alimentación Vcc colector resistencias recollidas R1 e R3, proporciona a selección do punto operativo do transistor Q1 (a tensión de polarización na súa base). Nomeamento dos restantes elementos do amplificador é a mesma que nos esquemas anteriores.

O amplificador de audio push-pull

Amplificador push-pull LF dous transistores divide a entrada do sinal de audio da frecuencia por dous antifase media onda, cada un dos cales é reforzada pola súa propia fase do transistor. Tras a realización dunha tal amplificación de media onda son combinados nun sinal harmónico completo, que se transmite ao sistema de altofalantes. Tal conversión de sinal de baixa frecuencia (división e re-fusión) naturalmente fai que as distorsións irreversíbeis aí debido á diferenza de frecuencia e propiedades dinámicas dos dous circuítos do transistor. Estas distorsións son reducidos calidade de audio na saída do amplificador.

amplificador push-pull operando na clase "A" non son ben reproducir os sinais sonoros complexos, como un valor de corrente constante é aumentado flúe continuamente nos seus ombreiros. Isto leva a un desequilibrio de sinal de media onda, a distorsión de fase e, finalmente, para a perda de intelixibilidade de son. Por calefacción, os dous transistores de potencia é aumentada dúas veces na baixa distorsión eo sinal de frecuencia subsónico. Con todo, a principal vantaxe do circuíto de push-pull é a súa eficiencia aceptable e un aumento de potencia.

Push-pull circuíto amplificador de potencia con transistores aparece na Fig.

Este amplificador funciona na clase "A", pero pode ser usado ea clase "AB", e ata "B".

Transformerless transistor de potencia do amplificador

Transformadores, a pesar dos avances na súa miniaturización son todos iguais ERE volumes, pesados e caros. Polo tanto, verificouse unha forma de eliminar o transformador de circuíto de push-pull, executando-lo en dous poderosos transistores complementarias de distintos tipos (NPN e PNP). A maioría dos amplificadores de potencia modernos utilizan este principio e están deseñados para traballar na clase "B". O diagrama de un tal amplificador de potencia é o seguinte.

Ambos seu transistor están dispostos como colector común (seguidor de emisor). Polo tanto, o circuíto de descarga a tensión de entrada á saída sen amplificación. Se o sinal de entrada non está presente, ambos os transistores están na fronteira do estado-on, pero eles están desconectados.

Cando o sinal harmónico é introducido, abre o positivo media onda TR1, pero precisa transistor TR2 PNP totalmente en modo de corte. Así, só a media onda positiva é amplificada fluxos de corrente a través da carga. O sinal de entrada de media onda negativa abre só pecha TR2 e TR1, de xeito que a potencia da carga proporcionada para a cadea de unha media onda negativa. Como resultado, a carga é liberada a ganancia de potencia total (debido á corrente de amplificación) sinal sinusoidal.

Amplificador dun único transistor

Para a asimilación dos anteriores reunir transistores amplificador simple coas mans e ver como funciona.

En incluído no T. básico circuíto para alimentar o circuíto de baixa potencia como BC107 transistor de carga tipo T incluíndo auriculares cunha resistencia de 2-3 ohms, unha tensión de polarización da base proporcionará unha resistencia elevada valor da resistencia R * 1 MOhm, a disociación capacitancia electrolítico condensador C de 10 microfarads de 100 microfarads vai 4.5V batería / 0,3 AA

Se a resistencia R * Non está conectado, ningunha corrente de base Ib ou Ic do colector de corrente. Se o resistor é ligado, a tensión na base sobe a 0,7 V, e por iso flúe unha corrente Ib = 4 mA. A ganancia de corrente do transistor 250 é igual ao que dá Ic = 250Ib = 1 mA.

Ao traer un simple transistores de amplificador con súas propias mans, podemos agora probar. Póñase seus auriculares e poñer o dedo sobre o punto 1 do circuíto. Vai escoitar un ruído. O seu corpo entende alimentación eléctrica de radiación a unha frecuencia de 50 Hz. O ruído que escoitou dos auriculares, e esa radiación é de só transistor de potencia. Imos explicar este proceso en máis detalle. tensión CA cunha frecuencia de 50 Hz é conectado á base do transistor través dun condensador C. A voltaxe na base é agora igual á suma da tensión de polarización DC (aproximadamente 0,7 V), que vén da resistencia R *, e unha tensión alterna "polo dedo." Como resultado, a cadea de colector recibido desde a frecuencia compoñente AC de 50 Hz. Esta corrente alterna se usa para desprazarse o diafragma altofalante e atrás coa mesma frecuencia, o que significa que será capaz de escoitar o ton de 50 Hz saída.

Xogar 50 ruído Hz non é moi emocionante, polo que pode ser conectado a puntos 1 e 2, a fonte de sinal de baixa frecuencia (CD-player ou un micrófono) e discurso escoitar reforzada ou música.