ساده ترین تقویت کننده صدا. تقویت کننده ترانزیستوری: انواع، مدارها، ساده و پیچیده

در این مقاله در مورد تقویت کننده ها صحبت خواهیم کرد. آنها همچنین ULF (تقویت کننده های فرکانس پایین) و همچنین UMZCH (تقویت کننده های قدرت فرکانس صوتی) هستند. این دستگاه ها را می توان هم بر روی ترانزیستورها و هم بر روی ریز مدارها ساخت. اگرچه برخی از آماتورهای رادیویی، با ادای احترام به مد قدیمی، آنها را به روش قدیمی - با استفاده از لامپ ها - تبدیل می کنند. توصیه می کنیم اینجا را ببینید. من می خواهم توجه ویژه مبتدیان را به ریز مدارهای تقویت کننده ماشین با منبع تغذیه 12 ولت جلب کنم. با استفاده از آنها می توانید یک خروجی صدای نسبتاً با کیفیت دریافت کنید و برای مونتاژ، دانش یک دوره فیزیک مدرسه عملاً کافی است. گاهی اوقات از کیت بدنه، یا به عبارت دیگر، آن قسمت های روی نمودار که بدون آنها ریز مدار کار نمی کند، به معنای واقعی کلمه 5 قطعه روی نمودار وجود دارد. یکی از اینها تقویت کننده روی تراشه است TDA1557Qدر شکل نشان داده شده است:

چنین تقویت کننده ای در یک زمان توسط من مونتاژ شد؛ من چندین سال است که از آن همراه با آکوستیک 8 اهم 8 W شوروی و همراه با یک کامپیوتر استفاده می کنم. کیفیت صدا بسیار بالاتر از بلندگوهای پلاستیکی چینی است. درست است، برای اینکه تفاوت قابل توجهی را احساس کنم، مجبور شدم یک کارت صدای خلاقانه بخرم؛ تفاوت با صدای داخلی ناچیز بود.

تقویت کننده را می توان با نصب آویزان مونتاژ کرد

تقویت کننده را می توان با نصب آویزان، مستقیماً روی پایانه های قطعات نیز مونتاژ کرد، اما من مونتاژ با استفاده از این روش را توصیه نمی کنم. بهتر است کمی زمان بیشتری صرف کنید، یک برد مدار چاپی سیمی پیدا کنید (یا خودتان آن را سیم کشی کنید)، طرح را به PCB منتقل کنید، آن را حکاکی کنید و در نهایت به تقویت کننده ای برسید که سال ها کار می کند. همه این فناوری ها بارها در اینترنت توضیح داده شده اند، بنابراین من با جزئیات بیشتر در مورد آنها صحبت نمی کنم.

آمپلی فایر متصل به رادیاتور

فوراً می گویم که تراشه های تقویت کننده در حین کار بسیار داغ می شوند و باید با استفاده از خمیر حرارتی روی رادیاتور محکم شوند. برای کسانی که فقط می خواهند یک آمپلی فایر را جمع آوری کنند و زمان یا تمایلی برای مطالعه برنامه های چیدمان PCB، فناوری های LUT و اچینگ ندارند، می توانم استفاده از تخته های نان مخصوص با سوراخ های لحیم کاری را پیشنهاد کنم. یکی از آنها در عکس زیر نشان داده شده است:

همانطور که در عکس مشاهده می شود، اتصالات نه با تراک های روی برد مدار چاپی، همانطور که در مورد سیم کشی چاپی انجام می شود، بلکه توسط سیم های انعطاف پذیر که به کنتاکت های روی برد لحیم شده اند، انجام می شود. تنها مشکلی که هنگام مونتاژ چنین تقویت کننده هایی وجود دارد منبع تغذیه است که ولتاژ 12-16 ولت تولید می کند و جریان مصرفی تقویت کننده تا 5 آمپر است. البته ، چنین ترانسفورماتور (5 آمپر) ابعاد نسبتاً بزرگی خواهد داشت ، بنابراین برخی از افراد از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند.

ترانسفورماتور برای تقویت کننده - عکس

من فکر می کنم بسیاری از افراد در خانه منابع تغذیه کامپیوتر دارند که اکنون منسوخ شده اند و دیگر به عنوان بخشی از واحدهای سیستم استفاده نمی شوند، اما چنین منبع تغذیه ای قادر به انتقال +12 ولت از طریق مدارها هستند، جریان هایی بسیار بیشتر از 4 آمپر. البته چنین منبع تغذیه ای در بین خبره های صدا بدتر از ترانسفورماتور استاندارد در نظر گرفته می شود ، اما من یک منبع تغذیه سوئیچینگ را برای تغذیه آمپلی فایر خود وصل کردم ، سپس آن را به ترانسفورماتور تغییر دادم - می توان گفت تفاوت صدا نامحسوس است.

البته پس از خروج از ترانسفورماتور، باید یک پل دیودی برای اصلاح جریان نصب کنید که باید طوری طراحی شود که با جریان های زیاد مصرف شده توسط تقویت کننده کار کند.

پس از پل دیود، یک فیلتر روی یک خازن الکترولیتی وجود دارد که باید برای ولتاژ قابل توجهی بالاتر از مدار ما طراحی شود. مثلاً اگر در مدار یک منبع تغذیه 16 ولتی داشته باشیم، خازن باید 25 ولت باشد. علاوه بر این، این خازن باید تا حد امکان بزرگ باشد؛ من 2 خازن 2200 μF را به صورت موازی وصل کرده ام و این محدودیت نیست. به موازات منبع تغذیه (بای پس)، باید یک خازن سرامیکی با ظرفیت 100 نانوفتر وصل کنید. در ورودی تقویت کننده، خازن های جداکننده فیلم با ظرفیت 0.22 تا 1 μF نصب شده است.

خازن های فیلم

اتصال سیگنال به تقویت کننده، به منظور کاهش سطح تداخل القایی، باید با یک کابل محافظ انجام شود؛ برای این منظور استفاده از کابل راحت است. جک 3.5- 2 گل لاله، با سوکت های مربوطه روی آمپلی فایر.

جک کابل 3.5 - 2 گل لاله

سطح سیگنال (صدا روی تقویت کننده) با استفاده از پتانسیومتر تنظیم می شود، اگر تقویت کننده استریو است، دوگانه است. نمودار اتصال مقاومت متغیر در شکل زیر نشان داده شده است:

البته آمپلی فایرها را می توان با استفاده از ترانزیستور نیز ساخت، در حالی که منبع تغذیه، اتصال و کنترل صدا در آنها دقیقاً به همان شکلی که در تقویت کننده های روی ریز مدارها استفاده می شود، استفاده می شود. به عنوان مثال، یک مدار تقویت کننده با استفاده از یک ترانزیستور را در نظر بگیرید:

در اینجا یک خازن جداکننده نیز وجود دارد و منفی سیگنال به منفی منبع تغذیه متصل می شود. در زیر نموداری از تقویت کننده قدرت فشاری با دو ترانزیستور نشان داده شده است:

مدار زیر نیز از دو ترانزیستور استفاده می کند، اما از دو مرحله مونتاژ می شود. در واقع، اگر دقت کنید، به نظر می رسد که از 2 قسمت تقریباً یکسان تشکیل شده است. اولین آبشار ما شامل: C1، R1، R2، V1 است. در مرحله دوم C2، R3، V2، و هدفون بار B1.

تقویت کننده ترانزیستور دو مرحله ای - نمودار مدار

اگر بخواهیم یک تقویت کننده استریو بسازیم، باید دو کانال یکسان را مونتاژ کنیم. به همین ترتیب، می توانیم با مونتاژ دو مدار از هر تقویت کننده مونو، آن را به استریو تبدیل کنیم. در زیر نمودار تقویت کننده قدرت ترانزیستور سه مرحله ای را مشاهده می کنید:

تقویت کننده ترانزیستور سه مرحله ای - نمودار مدار

مدارهای تقویت کننده از نظر ولتاژ تغذیه نیز متفاوت هستند، برخی برای کار به 3-5 ولت نیاز دارند، برخی دیگر به 20 یا بیشتر نیاز دارند. برخی از تقویت کننده ها برای کار کردن به برق دوقطبی نیاز دارند. در زیر 2 مدار تقویت کننده روی یک تراشه وجود دارد TDA2822، اولین اتصال استریو:

در نمودار، اتصالات بلندگو به شکل مقاومت RL نشان داده شده است. تقویت کننده به طور معمول در 4 ولت کار می کند. شکل زیر یک مدار پل دار را نشان می دهد که از یک بلندگو استفاده می کند، اما قدرت بیشتری نسبت به نسخه استریو تولید می کند:

شکل زیر مدارهای تقویت کننده را نشان می دهد که هر دو مدار از دیتاشیت گرفته شده اند. منبع تغذیه 18 ولت، برق 14 وات:

آکوستیک متصل به تقویت کننده می تواند امپدانس های مختلفی داشته باشد، اغلب 4-8 اهم است، گاهی اوقات بلندگوهایی با مقاومت 16 اهم وجود دارد. می توانید با برگرداندن اسپیکر به صورتی که طرف پشتی آن رو به شما باشد، به مقاومت آن پی ببرید؛ قدرت نامی و مقاومت بلندگو معمولاً در آنجا نوشته می شود. در مورد ما 8 اهم، 15 وات است.

اگر بلندگو داخل ستون است و راهی برای دیدن آنچه روی آن نوشته شده وجود ندارد، می توان با انتخاب حد اندازه گیری 200 اهم، اسپیکر را در حالت اهم متر با تستر زنگ زد.

بلندگوها قطبیت دارند. کابل هایی که بلندگوها را به هم وصل می کنند معمولا با رنگ قرمز مشخص می شوند، برای سیمی که به مثبت اسپیکر وصل می شود.

اگر سیم‌ها علامت‌گذاری نشده‌اند، می‌توانید با وصل کردن باتری پلاس با پلاس، منهای با منفی بلندگو (به شرطی)، اتصال صحیح را بررسی کنید، اگر مخروط بلندگو به بیرون حرکت کند، قطبیت را حدس زدیم. مدارهای مختلف ULF، از جمله مدارهای لوله، را می توان در آن یافت. فکر می کنیم این شامل بزرگترین انتخاب طرح ها در اینترنت است.

معرفی

1. بدون OOS، گزینه به اصطلاح "0-NFB" (بازخورد منفی صفر).
2. کلاس A خالص
3. تک چرخه

Nelson Pass با آمپر Zen خود در این زمینه کار بسیار خوبی انجام داد، اما من تصمیم گرفتم که حتی بیشتر از این پیش بروم! من یک تقویت کننده مولفه صفر (ZCA) خواهم ساخت.

آیا فکر می‌کنید من سعی می‌کردم جام مقدس مدار تقویت‌کننده را پیدا کنم، یک تکه سیم نقره‌ای مستقیم که تقویتی تمیز و بدون اعوجاج ایجاد می‌کند؟

تقویت کننده ماسفت کلاس A 2SK1058

ماسفت تک قطبی یک کاناله مناسب برای صدا، چند مقاومت و خازن و البته منبع تغذیه قدرتمند و با فیلتر مناسب. مدار چنین تقویت کننده ای در شکل نشان داده شده است. 1.

برنج. 1: شماتیک تقویت کننده کلاس A تک سر با استفاده از ماسفت

یک تفنگ صحرایی 2SK1058 از هیتاچی استفاده شد. این ماسفت کانال N است. مدار داخلی و پین اوت 2SK1058 در شکل نشان داده شده است. 2.

برنج. 2: ماسفت N-Channel Hitachi 2SK1058

من از خازن های Sprague Semiconductor Group در مدارهای ورودی و الکترولیت های بزرگ در مدارهای خروجی با یک "ساندویچ" خازن پلی استر 10 mF استفاده کردم. تمام مقاومت ها، مگر اینکه غیر از این ذکر شده باشد، 0.5 وات هستند. چهار مقاومت سیمی 10 وات به عنوان بار عمل می کنند. مراقب باشید، این مقاومت ها حدود 30 وات را از بین می برند و حتی زمانی که آمپلی فایر بیکار است بسیار داغ می شوند. بله، این کلاس A است و راندمان پایین هزینه ای است که باید پرداخت کنید. برای تولید تقریباً 60 وات مصرف می کند. 5 وات من مجبور شدم از یک رادیاتور قدرتمند و با کیفیت با اتلاف گرمای موثر (0.784 درجه سانتیگراد / وات) استفاده کنم.

عکس 1: مجموعه برد مدار چاپی تقویت کننده

منبع تغذیه آمپلی فایر

برنج. 3: نمودار منبع تغذیه

عکس 2: مجموعه آمپلی فایر

عکس 3: مجموعه آمپلی فایر، نمای عقب

راه اندازی آمپلی فایر

صدا

برای کارکرد تقویت کننده، آکوستیک بسیار حساس و کارآمد مورد نیاز است، زیرا حدوداً تولید می کند. 5 وات RMS (و حداکثر 15 وات که من به وضوح روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده کردم). بازتولید باس بسیار بهتر از آن چیزی است که از چنین راه حلی انتظار می رود. آمپلی فایر به راحتی بلندگوهای سه طرفه 12 اینچی من را هدایت می کند.

اسپیکر قابل حمل برای پخش یا گوشی روی تراشه tda2822m عکس تست آمپلی فایر:

شکل زیر لیستی از قطعات مورد نیاز را نشان می دهد:

تقریباً هر یک از ترانزیستورهای دوقطبی با توان متوسط ​​و بالا را می توان در مدار استفاده کرد n - p - n سازه ها، به عنوان مثال KT 817. توصیه می شود یک خازن فیلم در ورودی نصب کنید، با ظرفیت 0.22 - 1 μF. نمونه ای از خازن های فیلم در عکس زیر:

در اینجا یک نقاشی از یک برد مدار چاپی از برنامه است Sprint-Layout:


سیگنال از خروجی mp3 player یا گوشی گرفته می شود، زمین و یکی از کانال ها استفاده می شود. در شکل زیر نمودار سیم کشی دوشاخه جک 3.5 برای اتصال به منبع سیگنال را مشاهده می کنید:


در صورت تمایل می توان این آمپلی فایر را مانند هر تقویت کننده دیگری با اتصال پتانسیومتر 50 KOhm طبق مدار استاندارد و با استفاده از 1 کانال به کنترل صدا مجهز کرد:


به موازات منبع تغذیه، اگر هیچ خازن الکترولیتی با ظرفیت بالا در منبع تغذیه پس از پل دیود وجود نداشته باشد، باید یک الکترولیت 1000 - 2200 μF با ولتاژ کاری بیشتر از ولتاژ تغذیه مدار نصب کنید.
نمونه ای از چنین خازن هایی:

می توانید برد مدار چاپی آمپلی فایر روی یک ترانزیستور را برای برنامه sprint – layout در قسمت فایل های من وب سایت دانلود کنید.

کیفیت صدای این آمپلی فایر را می توانید با تماشای فیلمی از عملکرد آن در کانال ما ارزیابی کنید.

یک تقویت کننده ساده ترانزیستوری می تواند ابزار خوبی برای بررسی خواص دستگاه ها باشد. مدارها و طرح ها بسیار ساده هستند؛ می توانید دستگاه را خودتان بسازید و عملکرد آن را بررسی کنید، تمام پارامترها را اندازه گیری کنید. به لطف ترانزیستورهای اثر میدان مدرن، می توان یک تقویت کننده میکروفون مینیاتوری از سه عنصر درست کرد. و برای بهبود پارامترهای ضبط صدا آن را به رایانه شخصی متصل کنید. و مخاطبین در حین مکالمه صحبت شما را بسیار بهتر و واضح تر خواهند شنید.

ویژگی های فرکانس

تقویت کننده های فرکانس پایین (صوتی) تقریباً در تمام لوازم خانگی یافت می شوند - سیستم های استریو، تلویزیون ها، رادیوها، ضبط صوت ها و حتی رایانه های شخصی. اما تقویت کننده های RF نیز بر پایه ترانزیستورها، لامپ ها و میکرو مدارها وجود دارد. تفاوت بین آنها در این است که ULF به شما امکان می دهد سیگنال را فقط در فرکانس صوتی که توسط گوش انسان درک می شود تقویت کنید. تقویت کننده های صوتی ترانزیستوری به شما امکان می دهند سیگنال هایی را با فرکانس هایی در محدوده 20 هرتز تا 20000 هرتز تولید کنید.

در نتیجه، حتی ساده ترین دستگاه می تواند سیگنال را در این محدوده تقویت کند. و این کار را تا حد امکان یکنواخت انجام می دهد. بهره مستقیماً به فرکانس سیگنال ورودی بستگی دارد. نمودار این مقادیر تقریباً یک خط مستقیم است. اگر سیگنالی با فرکانس خارج از محدوده به ورودی تقویت کننده اعمال شود، کیفیت عملکرد و کارایی دستگاه به سرعت کاهش می یابد. آبشارهای ULF معمولاً با استفاده از ترانزیستورهایی که در محدوده فرکانس پایین و متوسط ​​کار می کنند مونتاژ می شوند.

کلاس های عملکرد تقویت کننده های صوتی

تمام دستگاه های تقویت کننده بسته به درجه جریان جریان از طریق آبشار در طول دوره عملیات به چندین کلاس تقسیم می شوند:

1. کلاس "A" - جریان بدون توقف در طول کل دوره عملکرد مرحله تقویت کننده جریان می یابد.
2. در کلاس کاری "B" جریان برای نیم دوره جریان دارد.
3. کلاس "AB" نشان می دهد که جریان از مرحله تقویت کننده برای مدت زمانی برابر با 50-100٪ از دوره عبور می کند.
4. در حالت "C"، جریان الکتریکی کمتر از نیمی از زمان کار جریان دارد.
5. حالت ULF "D" اخیراً - کمی بیش از 50 سال - در تمرینات رادیویی آماتور استفاده شده است. در بیشتر موارد، این دستگاه ها بر اساس عناصر دیجیتال اجرا می شوند و دارای راندمان بسیار بالایی هستند - بیش از 90٪.

وجود اعوجاج در کلاس های مختلف تقویت کننده های فرکانس پایین

منطقه کار تقویت کننده ترانزیستور کلاس "A" با اعوجاج های غیر خطی نسبتاً کوچک مشخص می شود. اگر سیگنال دریافتی پالس های ولتاژ بالاتر را بیرون بیاورد، این باعث اشباع ترانزیستورها می شود. در سیگنال خروجی، سیگنال های بالاتر در نزدیکی هر هارمونیک ظاهر می شوند (تا 10 یا 11). به همین دلیل، صدای فلزی ظاهر می شود که مشخصه فقط تقویت کننده های ترانزیستوری است.

اگر منبع تغذیه ناپایدار باشد، سیگنال خروجی در دامنه نزدیک به فرکانس شبکه مدل‌سازی می‌شود. صدا در سمت چپ پاسخ فرکانسی تندتر می شود. اما هرچه تثبیت منبع تغذیه تقویت کننده بهتر باشد، طراحی کل دستگاه پیچیده تر می شود. ULFهایی که در کلاس "A" کار می کنند راندمان نسبتاً پایینی دارند - کمتر از 20٪. دلیل آن این است که ترانزیستور دائماً باز است و جریان دائماً از آن عبور می کند.

برای افزایش (البته اندکی) راندمان، می توانید از مدارهای فشار کش استفاده کنید. یکی از اشکالات این است که نیم امواج سیگنال خروجی نامتقارن می شوند. اگر از کلاس "A" به "AB" منتقل شوید، اعوجاج غیرخطی 3-4 برابر افزایش می یابد. اما راندمان کل مدار دستگاه همچنان افزایش می یابد. کلاس های ULF "AB" و "B" افزایش اعوجاج را با کاهش سطح سیگنال در ورودی مشخص می کنند. اما حتی اگر صدا را زیاد کنید، این به خلاص شدن کامل از کاستی ها کمک نمی کند.

در کلاس های متوسط ​​کار کنید

هر کلاس دارای چندین نوع است. به عنوان مثال، یک کلاس تقویت کننده "A+" وجود دارد. در آن، ترانزیستورهای ورودی (ولتاژ پایین) در حالت "A" کار می کنند. اما ولتاژ بالا نصب شده در مراحل خروجی یا در "B" یا "AB" کار می کنند. چنین تقویت کننده هایی بسیار مقرون به صرفه تر از آنهایی هستند که در کلاس "A" کار می کنند. تعداد اعوجاج غیرخطی به میزان قابل توجهی کمتر است - نه بیشتر از 0.003٪. با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی می توان به نتایج بهتری دست یافت. اصل عملکرد تقویت کننده های مبتنی بر این عناصر در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

اما هنوز تعداد زیادی هارمونیک بالاتر در سیگنال خروجی وجود دارد که باعث می شود صدا به طور مشخص فلزی شود. مدارهای تقویت کننده نیز در کلاس "AA" کار می کنند. در آنها، اعوجاج غیرخطی حتی کمتر است - تا 0.0005٪. اما نقطه ضعف اصلی تقویت کننده های ترانزیستوری هنوز وجود دارد - صدای فلزی مشخصه.

طرح های "جایگزین".

این بدان معنا نیست که آنها جایگزین هستند، اما برخی از متخصصان درگیر در طراحی و مونتاژ تقویت کننده ها برای تولید صدای با کیفیت بالا به طور فزاینده ای طرح های لوله را ترجیح می دهند. تقویت کننده های لوله دارای مزایای زیر هستند:

1. سطح بسیار پایین اعوجاج غیرخطی در سیگنال خروجی.
2. هارمونیک های بالاتر نسبت به طرح های ترانزیستوری کمتر است.

اما یک نقطه ضعف بزرگ وجود دارد که بر همه مزایا برتری دارد - شما قطعاً باید یک دستگاه را برای هماهنگی نصب کنید. واقعیت این است که مرحله لوله دارای مقاومت بسیار بالایی است - چندین هزار اهم. اما مقاومت سیم پیچی بلندگو 8 یا 4 اهم است. برای هماهنگ کردن آنها، باید یک ترانسفورماتور نصب کنید.

البته، این یک ایراد خیلی بزرگ نیست - دستگاه های ترانزیستوری نیز وجود دارند که از ترانسفورماتور برای مطابقت با مرحله خروجی و سیستم بلندگو استفاده می کنند. برخی از کارشناسان استدلال می کنند که موثرترین مدار یک مدار ترکیبی است - که از تقویت کننده های تک سر استفاده می کند که تحت تأثیر بازخورد منفی قرار نمی گیرند. علاوه بر این، تمام این آبشارها در حالت ULF کلاس "A" کار می کنند. به عبارت دیگر، یک تقویت کننده قدرت روی ترانزیستور به عنوان یک تکرار کننده استفاده می شود.

علاوه بر این، راندمان چنین دستگاه هایی بسیار بالا است - حدود 50٪. اما نباید فقط بر روی شاخص های کارایی و قدرت تمرکز کنید - آنها کیفیت بالای بازتولید صدا توسط تقویت کننده را نشان نمی دهند. خطی بودن ویژگی ها و کیفیت آنها بسیار مهمتر است. بنابراین، شما باید در درجه اول به آنها توجه کنید، نه به قدرت.

مدار ULF تک سر روی یک ترانزیستور

ساده ترین تقویت کننده، ساخته شده بر اساس مدار امیتر مشترک، در کلاس "A" کار می کند. مدار از یک عنصر نیمه هادی با ساختار n-p-n استفاده می کند. یک مقاومت R3 در مدار کلکتور نصب شده است که جریان جریان را محدود می کند. مدار کلکتور به سیم برق مثبت و مدار امیتر به سیم منفی وصل می شود. اگر از ترانزیستورهای نیمه هادی با ساختار p-n-p استفاده می کنید، مدار دقیقاً یکسان خواهد بود، فقط باید قطبیت را تغییر دهید.

با استفاده از یک خازن جداکننده C1، می توان سیگنال ورودی متناوب را از منبع جریان مستقیم جدا کرد. در این حالت، خازن مانعی برای جریان جریان متناوب در طول مسیر بیس-امیتر نیست. مقاومت داخلی اتصال امیتر-پایه همراه با مقاومت های R1 و R2 ساده ترین تقسیم کننده ولتاژ تغذیه را نشان می دهد. به طور معمول، مقاومت R2 دارای مقاومت 1-1.5 کیلو اهم است - معمول ترین مقادیر برای چنین مدارهایی. در این مورد، ولتاژ تغذیه دقیقا به نصف تقسیم می شود. و اگر مدار را با ولتاژ 20 ولت تغذیه کنید، می بینید که مقدار بهره جریان h21 برابر با 150 خواهد بود. لازم به ذکر است که تقویت کننده های HF در ترانزیستورها مطابق مدارهای مشابه ساخته می شوند، فقط آنها یک کار می کنند. کمی متفاوت

در این حالت، ولتاژ امیتر 9 ولت و افت در بخش "E-B" مدار 0.7 ولت است (که برای ترانزیستورهای روی کریستال های سیلیکون معمول است). اگر تقویت کننده ای مبتنی بر ترانزیستورهای ژرمانیومی را در نظر بگیریم، در این حالت افت ولتاژ در بخش "E-B" برابر با 0.3 ولت خواهد بود. جریان در مدار کلکتور برابر با جریان در امیتر خواهد بود. می توانید آن را با تقسیم ولتاژ امیتر بر مقاومت R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA محاسبه کنید. برای محاسبه مقدار جریان پایه، باید 9 میلی آمپر را بر بهره h21 - 9 mA/150 = 60 μA تقسیم کنید. در طرح های ULF معمولا از ترانزیستورهای دوقطبی استفاده می شود. اصل عملکرد آن با موارد میدانی متفاوت است.

در مقاومت R1، اکنون می توانید مقدار افت را محاسبه کنید - این تفاوت بین ولتاژ پایه و منبع تغذیه است. در این مورد، ولتاژ پایه را می توان با استفاده از فرمول یافت - مجموع ویژگی های امیتر و انتقال "E-B". وقتی از منبع 20 ولت تغذیه می شود: 20 - 9.7 = 10.3. از اینجا می توانید مقدار مقاومت R1 = 10.3 V / 60 μA = 172 kOhm را محاسبه کنید. مدار حاوی خازن C2 است که برای اجرای مداری لازم است که جزء متناوب جریان امیتر می تواند از آن عبور کند.

اگر خازن C2 را نصب نکنید، جزء متغیر بسیار محدود خواهد بود. به همین دلیل، چنین تقویت کننده صوتی مبتنی بر ترانزیستور دارای بهره جریان بسیار کم h21 خواهد بود. توجه به این نکته ضروری است که در محاسبات فوق جریان پایه و کلکتور برابر فرض شده است. علاوه بر این، جریان پایه جریانی است که از امیتر به مدار می ریزد. این تنها زمانی اتفاق می افتد که یک ولتاژ بایاس به خروجی پایه ترانزیستور اعمال شود.

اما باید در نظر گرفت که جریان نشتی کلکتور کاملاً همیشه بدون توجه به وجود بایاس از مدار پایه عبور می کند. در مدارهای امیتر رایج، جریان نشتی حداقل 150 برابر تقویت می شود. اما معمولاً این مقدار فقط هنگام محاسبه تقویت کننده های مبتنی بر ترانزیستورهای ژرمانیوم در نظر گرفته می شود. در مورد استفاده از سیلیکون، که در آن جریان مدار "K-B" بسیار کم است، این مقدار به سادگی نادیده گرفته می شود.

تقویت کننده های مبتنی بر ترانزیستور MOS

تقویت کننده ترانزیستور اثر میدانی نشان داده شده در نمودار دارای آنالوگ های زیادی است. از جمله استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی. بنابراین، می‌توانیم به‌عنوان مثال مشابه، طراحی تقویت‌کننده صوتی مونتاژ شده بر اساس مداری با یک امیتر مشترک را در نظر بگیریم. عکس مداری را نشان می دهد که طبق یک مدار منبع مشترک ساخته شده است. اتصالات R-C روی مدارهای ورودی و خروجی مونتاژ می شوند تا دستگاه در حالت تقویت کننده کلاس "A" کار کند.

جریان متناوب از منبع سیگنال توسط خازن C1 از ولتاژ تغذیه مستقیم جدا می شود. تقویت کننده ترانزیستور اثر میدان لزوماً باید دارای پتانسیل دروازه ای باشد که کمتر از مشخصه منبع مشابه باشد. در نمودار نشان داده شده، گیت از طریق مقاومت R1 به سیم مشترک متصل می شود. مقاومت آن بسیار بالا است - معمولاً از مقاومت های 100-1000 کیلو اهم در طراحی ها استفاده می شود. چنین مقاومت بزرگی انتخاب می شود تا سیگنال ورودی شنت نشود.

این مقاومت تقریباً اجازه عبور جریان الکتریکی را نمی دهد ، در نتیجه پتانسیل دروازه (در صورت عدم وجود سیگنال در ورودی) با زمین یکسان است. در منبع، تنها به دلیل افت ولتاژ در مقاومت R2، پتانسیل بالاتر از زمین است. از اینجا مشخص می شود که دروازه پتانسیل کمتری نسبت به منبع دارد. و این دقیقا همان چیزی است که برای عملکرد عادی ترانزیستور مورد نیاز است. توجه به این نکته ضروری است که C2 و R3 در این مدار تقویت کننده همان هدفی را دارند که در طراحی مورد بحث در بالا ذکر شد. و سیگنال ورودی نسبت به سیگنال خروجی 180 درجه جابجا می شود.

ULF با ترانسفورماتور در خروجی

شما می توانید چنین تقویت کننده ای را با دستان خود برای مصارف خانگی بسازید. طبق طرحی که در کلاس "A" کار می کند انجام می شود. طراحی همان است که در بالا مورد بحث قرار گرفت - با یک قطره چکان مشترک. یک ویژگی این است که برای تطبیق باید از ترانسفورماتور استفاده کنید. این یک نقطه ضعف چنین تقویت کننده صوتی مبتنی بر ترانزیستور است.

مدار جمع کننده ترانزیستور توسط سیم پیچ اولیه بارگذاری می شود که یک سیگنال خروجی ایجاد می کند که از طریق ثانویه به بلندگوها منتقل می شود. یک تقسیم کننده ولتاژ روی مقاومت های R1 و R3 مونتاژ شده است که به شما امکان می دهد نقطه کار ترانزیستور را انتخاب کنید. این مدار ولتاژ بایاس را به پایه تامین می کند. تمام اجزای دیگر همان هدفی را دارند که مدارهای مورد بحث در بالا ذکر شد.

تقویت کننده صوتی فشاری

نمی توان گفت که این یک تقویت کننده ترانزیستوری ساده است، زیرا عملکرد آن کمی پیچیده تر از مواردی است که قبلاً مورد بحث قرار گرفت. در ULF های فشاری، سیگنال ورودی به دو نیمه موج تقسیم می شود که در فاز متفاوت هستند. و هر یک از این نیم موج ها توسط آبشار خود که بر روی یک ترانزیستور ساخته شده است تقویت می شوند. پس از تقویت هر نیم موج، هر دو سیگنال ترکیب شده و به بلندگوها ارسال می شوند. چنین تحولات پیچیده ای می تواند باعث اعوجاج سیگنال شود، زیرا خواص دینامیکی و فرکانس دو ترانزیستور، حتی از یک نوع، متفاوت خواهد بود.

در نتیجه کیفیت صدا در خروجی تقویت کننده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. هنگامی که یک تقویت کننده فشار کش در کلاس "A" کار می کند، امکان بازتولید سیگنال پیچیده با کیفیت بالا وجود ندارد. دلیل آن این است که جریان افزایش یافته به طور مداوم از شانه های تقویت کننده عبور می کند، امواج نیمه نامتقارن هستند و اعوجاج فاز رخ می دهد. صدا کمتر قابل درک می شود و با گرم شدن، اعوجاج سیگنال حتی بیشتر می شود، به خصوص در فرکانس های پایین و فوق العاده پایین.

ULF بدون ترانسفورماتور

یک تقویت کننده باس مبتنی بر ترانزیستور که با استفاده از ترانسفورماتور ساخته شده است، علیرغم این واقعیت که طراحی ممکن است ابعاد کوچکی داشته باشد، هنوز ناقص است. ترانسفورماتورها هنوز سنگین و حجیم هستند، بنابراین بهتر است از شر آنها خلاص شوید. مدار ساخته شده بر روی عناصر نیمه هادی مکمل با انواع مختلف رسانایی بسیار مؤثرتر است. اکثر ULF های مدرن دقیقاً طبق چنین طرح هایی ساخته می شوند و در کلاس "B" کار می کنند.

دو ترانزیستور قدرتمند مورد استفاده در طراحی بر اساس مدار پیرو امیتر (کلکتور مشترک) عمل می کنند. در این حالت ولتاژ ورودی بدون افت یا افزایش به خروجی منتقل می شود. اگر سیگنالی در ورودی وجود نداشته باشد، ترانزیستورها در آستانه روشن شدن هستند، اما همچنان خاموش هستند. هنگامی که یک سیگنال هارمونیک به ورودی اعمال می شود، ترانزیستور اول با نیم موج مثبت باز می شود و ترانزیستور دوم در این زمان در حالت قطع است.

در نتیجه، تنها نیمه موج های مثبت می توانند از بار عبور کنند. اما منفی ها ترانزیستور دوم را باز می کنند و اولی را کاملا خاموش می کنند. در این حالت فقط نیم موج های منفی در بار ظاهر می شوند. در نتیجه، سیگنال تقویت شده در قدرت در خروجی دستگاه ظاهر می شود. چنین مدار تقویت کننده ای با استفاده از ترانزیستورها کاملاً مؤثر است و می تواند عملکرد پایدار و تولید صدای با کیفیت بالا را ارائه دهد.

مدار ULF روی یک ترانزیستور

با مطالعه تمام ویژگی های شرح داده شده در بالا، می توانید با استفاده از یک پایه عنصر ساده، تقویت کننده را با دستان خود مونتاژ کنید. ترانزیستور را می توان از KT315 داخلی یا هر یک از آنالوگ های خارجی آن - به عنوان مثال BC107 استفاده کرد. به عنوان بار، شما باید از هدفون با مقاومت 2000-3000 اهم استفاده کنید. یک ولتاژ بایاس باید از طریق یک مقاومت 1 MΩ و یک خازن جداکننده 10 μF به پایه ترانزیستور اعمال شود. مدار را می توان از منبعی با ولتاژ 4.5-9 ولت، جریان 0.3-0.5 آمپر تغذیه کرد.

اگر مقاومت R1 متصل نباشد، جریانی در پایه و کلکتور وجود نخواهد داشت. اما هنگام اتصال، ولتاژ به سطح 0.7 ولت می رسد و جریانی در حدود 4 μA را می دهد. در این مورد، بهره جریان حدود 250 خواهد بود. از اینجا می توانید با استفاده از ترانزیستورها یک محاسبه ساده تقویت کننده انجام دهید و جریان کلکتور را پیدا کنید - معلوم می شود که برابر با 1 میلی آمپر است. با مونتاژ این مدار تقویت کننده ترانزیستور، می توانید آن را آزمایش کنید. یک بار را به خروجی - هدفون وصل کنید.

ورودی تقویت کننده را با انگشت خود لمس کنید - باید یک نویز مشخص ظاهر شود. اگر آنجا نباشد، به احتمال زیاد ساختار نادرست مونتاژ شده است. همه اتصالات و رتبه بندی عناصر را دوباره بررسی کنید. برای شفاف‌تر کردن نمایش، یک منبع صدا را به ورودی ULF وصل کنید - خروجی پخش‌کننده یا تلفن. به موسیقی گوش دهید و کیفیت صدا را ارزیابی کنید.

در طرح های مختلف رادیو آماتورها در اروپای غربی، تقویت کننده نسبتا ساده سه مرحله ای فرکانس پایین به طور گسترده ای استفاده می شود. یک نمودار شماتیک از یکی از انواع چنین تقویت کننده ای در شکل نشان داده شده است. 3.

تقویت کننده شامل چهار ترانزیستور و تعداد کمی خازن و مقاومت است. طبق مدار بدون ترانسفورماتور ساخته شده است. با ولتاژ تغذیه 9 ولت، این تقویت کننده در فرکانس 1 کیلوهرتز حداکثر توان خروجی 1.2 وات را با اعوجاج هارمونیک 10 درصد تولید می کند. در این حالت، باند فرکانس های ارسالی با تضعیف تا 3 دسی بل در لبه های آن از 70 هرتز تا 8 کیلوهرتز متغیر است. با توان خروجی 1 وات، تقویت کننده دارای اعوجاج هارمونیک 6.5٪ در 100 هرتز، 4٪ در 1 کیلوهرتز و 4.6٪ در 8 کیلوهرتز است. برای به دست آوردن توان خروجی 1 وات، ولتاژ ورودی باید 22 میلی ولت و 50 میلی وات فقط باید 4 میلی ولت باشد. مقاومت بار بهینه سیم پیچ صوتی هد پویا 8 اهم است. تقویت کننده در حداکثر دمای محیط 45 درجه سانتیگراد کار می کند.

ویژگی های الکتریکی و عملیاتی نسبتاً بالای تقویت کننده در نتیجه استفاده از ترانزیستورهای مدرن و ارتباط مستقیم بین آنها به دست می آید. بازخورد ولتاژ منفی که تقویت کننده را می پوشاند و با اتصال امیتر ترانزیستور T1 با امیترهای ترانزیستور T3 و T4 از طریق زنجیره R5C4R6 انجام می شود، نه تنها حالت کار DC همه ترانزیستورها را تثبیت می کند، بلکه به کاهش اعوجاج سیگنال نیز کمک می کند.

آزمایش های متعددی که نویسنده با چنین تقویت کننده ای انجام داده است نشان داده است که بهترین نتایج در هنگام استفاده از ترانزیستورهای خانگی از انواع GT402B (T2 و T3) و GT404B (T1 و T4) به دست می آید. در این حالت، مقادیر اعوجاج هارمونیک فوق زمانی حاصل می شود که مقادیر Vst ترانزیستورهای T3 و T4 با یکدیگر بیش از 10 ± تفاوت نداشته باشند. از آنجایی که گستردگی پارامترهای ترانزیستورهای انواع مختلف می تواند بیشتر از مقدار تعیین شده باشد، باید آنها را به صورت آبشاری قرار داد تا ترانزیستورهایی با نزدیک ترین مقادیر Vst در انتهای آن قرار گیرند.

راه‌اندازی تقویت‌کننده به تنظیم ولتاژ ثابت در امیترهای ترانزیستورهای T3 و T4 برابر با نصف ولتاژ تغذیه (که برای آن باید مقدار مقاومت R2 را انتخاب کنید) و جریان ساکن آمپلی‌فایر در محدوده 8-12 میلی آمپر با مقاومت R10. گسترش حد پایین باند عبور به 40-50 هرتز با افزایش ظرفیت خازن C6 به 1000 μF و حد بالاتر به 10-14 کیلوهرتز با کاهش ظرفیت خازن C4 به 3300-5100 pF امکان پذیر است. هنگام تغذیه تقویت کننده از عناصر گالوانیکی (شش 373 عنصر متصل به صورت سری)، لازم است منبع تغذیه را با یک خازن با ظرفیت 500-1000 μF دور بزنید.

عملکرد طولانی مدت این تقویت کننده نشان داده است که بهترین نتایج در هنگام استفاده از هدهای دینامیکی داخلی انواع 1GD-4A، 1GD-4B، 1GD-40، 4GD-8E به دست می آید. هنگام نصب هدهای نوع دوم، لازم است دو سر را به صورت سری به هم وصل کنید تا مقاومت بار تقویت کننده برابر با 8 اهم باشد.

Vasilyev V. A. طراحی های رادیویی آماتور خارجی. م.، "انرژی"، 1977.