Nejjednodušší tranzistorový zesilovač může být dobrým nástrojem pro studium vlastností zařízení. Schémata a návrhy jsou poměrně jednoduché, můžete zařízení nezávisle provést a zkontrolovat jeho práci, provést měření všech parametrů. Díky moderním polním tranzistorům můžete doslova vytvořit tři prvky miniaturního zesilovače mikrofonu. A připojte jej k osobnímu počítači, abyste zlepšili parametry nahrávání. A partneři během rozhovorů budou mnohem lépe a jasněji slyšet váš jazyk.

Frekvenční charakteristiky

Nízké (zvukové) frekvenční zesilovače se vyskytují prakticky ve všech domácích spotřebičích - hudebních centrech, televizorech, rozhlasových přijímačích, magnetofonech a dokonce i osobních počítačích. Ale existují také RF zesilovače na tranzistory, lampy a mikroobvody. Rozdíl je v tom, že ULC umožňuje zesílit zvukový signál, který je vnímán lidským uchem. Zvukové zesilovače na tranzistorech umožňují přehrávat signály s frekvencemi v rozmezí od 20 Hz do 20 000 Hz.

Takže i nejjednodušší zařízení je schopno zesilovat signál v tomto rozsahu. A dělá to co nejvíce rovnoměrně. Zisk závisí přímo na frekvenci vstupního signálu. Graf závislosti těchto veličin je prakticky přímý. Pokud však vstup zesilovače s mimořádným kmitočtovým signálem rychle poklesne kvalita práce a účinnost zařízení. Kaskády ULF se obvykle dějena tranzistorech pracujících v pásmech s nízkým a středním kmitočtem.

Třídy zvukových zesilovačů

Všechny zesilovače jsou rozděleny do několika tříd, v závislosti na tom, jaký tok toku v průběhu současného období kaskádou:

Třída "A" - proud proudí nepřetržitě po celou dobu fáze zesilovače.

Ve třídě práce "B" proudí po dobu poloviny období.

Třída "AB" říká, že proud protéká stupněm zesilovače po dobu rovnající se 50-100% doby.

V režimu "Pro" elektrický proud běží méně než polovinu doby provozu.

Režim "D" ULF se používá v rádioamatérské praxi právě nedávno - jen přes 50 let. Ve většině případů jsou tato zařízení implementována na bázi digitálních prvků a mají velmi vysokou účinnost - více než 90%.

Přítomnost zkreslení v různých třídách nízkofrekvenčních zesilovačů

Pracovní oblast tranzistorového zesilovače třídy "A" je charakterizována poměrně malými nelineárními zkresleními. Pokud vstupní signál vysílá impulsy s vyšším napětím, vede k tomu, že tranzistory jsou nasycené. Ve výstupním signálu se každá harmonická začíná objevovat vyšší (až 10 nebo 11). Z tohoto důvodu je kovový zvuk typický pouze pro tranzistorové zesilovače.

Pokud je napájecí zdroj nestabilní, bude výstupní signál simulován v amplitudě na frekvenci sítě. Zvuk se stává v levé části frekvenční charakteristiky tuhší. Alečím lepší je stabilizace výkonu zesilovače, tím tvrdší se stává konstrukce celého zařízení. ULF, pracující ve třídě "A", mají poměrně malou účinnost - méně než 20%. Důvodem je to, že tranzistor je neustále otevřený a proud plynule protéká nepřetržitě.

Pro zvýšení (i když nevýznamné) efektivnosti je možné použít dvoudobé schémata. Jedna nevýhoda - poloviční vlny ve výstupním signálu jsou asymetrické. Pokud překládáte z třídy "A" na "AB", nelineární zkreslení se zvýší 3-4 krát. Účinnost celého schématu zařízení se však stále zvýší. Třídy ULF "AB" a "B" charakterizují zvýšení zkreslení při poklesu úrovně signálu na vstupu. Ale i když přidáte hlasitost, nepomůže se úplně zbavit chyb.

Práce ve středních třídách

V každé třídě existuje několik odrůd. Existuje například skupina zesilovačů "A +". Tranzistory na vstupu (nízké napětí) pracují v režimu "A". Ale vysokonapěťové, které jsou instalovány ve výstupních stupních, fungují buď "B" nebo "AB". Takové zesilovače jsou mnohem ekonomičtější než práce ve třídě "A". Znatelně méně nelineárních zkreslení - ne vyšší než 0003%. Pomocí bipolárních tranzistorů je možné dosáhnout ještě vyšších výsledků. Princip fungování zesilovačů na těchto prvcích bude popsán níže.
Ale stále existuje velké množství vyšších harmonických ve výstupním signálu, proč se zvuk stává charakteristickým kovem. Existují také schémata zesilovačů pracujících v třídě "AA". Mají nelineární zkreslení ještě méně - až do 00005%. Alehlavní nedostatek tranzistorových zesilovačů stále existuje - charakteristický kovový zvuk.

"Alternativní" struktury

Nelze říci, že jsou alternativní, jen někteří odborníci, kteří se zabývají konstrukcí a montáží zesilovačů pro vysoce kvalitní reprodukci zvuku, stále preferují konstrukce lampy. Zesilovače lampy mají následující výhody:

Velmi nízká úroveň nelineárního zkreslení výstupního signálu.

Vyšší harmonické jsou menší než v tranzistorových strukturách.

Existuje však jedna obrovská nevýhoda, která převažuje nad všemi zásluhami - je naprosto nezbytné, abyste přístroj dal do pořádku. Faktem je, že trubková kaskáda má velmi vysoký odpor - několik tisíc ohmů. Ale odpor vinutí reproduktorů - 8 nebo 4 ohmy. Chcete-li je opravit, musíte nainstalovat transformátor.

Samozřejmě to není velká nevýhoda - existují tranzistorová zařízení, která používají transformátory, aby odpovídaly výstupnímu stupni a akustickému systému. Někteří experti tvrdí, že nejúčinnějším schématem je hybrid - ve kterém nejsou jednostupňové zesilovače pokryty negativní zpětnou vazbou. Navíc všechny tyto kaskády pracují v režimu třídy ULF "A". Jinými slovy, používá se jako zesilovač zesilovače na tranzistoru. Účinnost těchto zařízení je navíc spíše vysoká - asi 50%. Ale neměli byste se soustředit výhradně na výkon a výkon - neříká o vysoké kvalitě reprodukce zvuku zesilovačem. Mnohem vícedůležitější je linearita vlastností a jejich kvalita. Proto je nutné věnovat jim nejdříve pozornost a nikoli moc.

schéma s jedním cyklem ULF tranzistor

Nejjednodušší zesilovač, postavený v rámci systému se společným emitorem, je ve třídě „A“. Schéma používá polovodičový prvek se strukturou n-p-n. V kolektorovém obvodu je odpor R3 omezen proudem proudu. Cirkulační kolektor je připojen k kladnému napájení a emitor je záporný. Při použití polovodičových tranzistorů se strukturou p-n-p režimu bude přesně stejný, jen je třeba změnit polaritu. S oddělovacím kondenzátorem C1 je možné oddělit variabilní vstupní signál ze stejnosměrného zdroje. Tento kondenzátor není překážkou průtoku střídavého proudu přes báze-emitor silnici. Vnitřní odpor přepínání emitor-báze s odpory R1 a R2 jsou jednoduché napájecího napětí děliče. Typicky rezistor R2 má odpor 1-15 khm - nejtypičtější hodnoty těchto obvodů. V tomto případě je napájecí napětí rovnoměrně rozděleno na polovinu. Pokud zdroj napětí naprázdno 20 V, můžeme vidět, že hodnota aktuálního zisku H21 bude 150. Je třeba poznamenat, že HF zesilovač tranzistory provedené na podobné systémy fungují jen trochu jinak. V tomto případě je emitor napětí 9 V a spadnout na části řetězu „E-B“ 07 B (což je typické křemíkových tranzistorů na čipu). Pokud považujete zesilovač na germanium tranzistory, pakv tomto případě se pokles napětí na "E-B" rovná 03. Proud v kolektorovém obvodu bude stejný jako proud, který proudí v emitenci. Je možné vypočítat rozdělení napětí emitoru na odpor R2 - 9V /1 kΩ = 9 mA. Pro výpočet hodnoty základního proudu musíte rozdělit 9 mA na zisk h21 - 9mA /150 = 60 μA. V konstrukcích ULF se běžně používají bipolární tranzistory. Princip práce se liší od pole. Na rezistoru R1 nyní můžete vypočítat hodnotu pádu - to je rozdíl mezi napětím a napájením. V tomto případě lze napětí základny nalézt pomocí vzorce - součtem charakteristik emitoru a přechodu "E-B". Pokud je napájen zdrojem 20 V: 20 - 97 = 103. Zde můžete vypočítat hodnotu odporu R1 = 103/60 μA = 172 kΩ. V schématu je kapacita C2 nezbytná pro realizaci obvodu, který může procházet variabilní složkou emitorového proudu. Pokud nenainstalujete kondenzátor C2, bude variabilní součást velmi omezená. Z tohoto důvodu bude takový zesilovač tranzistorového zvuku mít velmi nízký proudový zisk h21. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že ve výše uvedených výpočtech byly brány stejné proudy základny a kolektoru. Navíc byl proud základny odebírán proudem, který proudí do řetězce od emitoru. Vzniká pouze tehdy, když je aplikováno napětí tranzistorového zkreslení. Mělo by však mít na paměti, že základna řetězce je vždy vždy, bez ohledu na přítomnost posunutí, nutně dochází ke svodovému proudu kolektoru. U obvodů se společným emitorem se svodový proud zesiluje nejméně 150krát.Tato hodnota je obvykle zohledněna pouze při výpočtu zesilovačů na germaniových tranzistorech. V případě použití křemíku, u kterého je proud obvodu "K-B" velmi malý, je tato hodnota jednoduše zanedbána.

Zesilovače na TIR-tranzistorech

Zesilovač na polních tranzistorů, reprezentovaný na obvodu, má mnoho analogů. Včetně použití bipolárních tranzistorů. Proto můžeme považovat za podobný příklad návrh zesilovače zvuku shromážděného podle schématu obecného emitoru. Na fotografii je znázorněn diagram, provedený podle schématu s obecnou netěsností. Na vstupních a výstupních obvodech jsou sestavy R-C sestaveny tak, aby umožňovaly zařízení pracovat v režimu zesilovače "A". Střídavý proud ze zdroje signálu je oddělený konstantním napětím kondenzátorem C1. Ujistěte se, že máte na tranzistorech pole zesilovač, který má potenciál uzávěru, který bude nižší než podobná charakteristika netěsností. V zobrazeném schématu je brána připojena ke společnému vodiči pomocí odporu R1. Jeho odpor je velmi velký - obvykle se používá v konstrukčních odporech 100-1000 kOhm. Takový velký odpor je vybrán tak, aby se nerozlišoval signál na vstupu. Tento odpor téměř neprochází elektrickým proudem, což má za následek potenciál brány (při absenci signálu na vstupu) je stejný jako v zemi. Na začátku je stejný potenciál vyšší než v zemi, pouze kvůli poklesu napětí na podpěře R2. Proto je zřejmé, že potenciál brány je nižší než v případě úniku. A to je to, co je zapotřebí pro normální fungovánítranzistor Je třeba poznamenat, že C2 a R3 v tomto zesilovači obvodu mají stejný účel jako ve výše uvedeném návrhu. Vstupní signál se posune o 180 stupňů vzhledem k výstupu.

ULF s výstupním transformátorem

Takový zesilovač můžete vyrobit vlastním rukama pro domácí použití. Provádí se podle schématu, který pracuje ve třídě "A". Návrh je stejný jako výše popsaný - s obecným emitorem. Jedna funkce - pro schválení musíte použít transformátor. To je nevýhoda takového zesilovače zvuku na tranzistory. Obvod kolektoru tranzistoru je naplněn primárním vinutím, který vyvíjí výstupní signál přenášený sekundárně k reproduktorům. Na odporech R1 a R3 je sestaven dělič napětí, který umožňuje vybrat provozní bod tranzistoru. S tímto řetězcem je zajištěno zkreslení napájecího napětí do základny. Všechny ostatní komponenty mají stejný účel jako ve výše uvedených schématech.

Dvoudobý zesilovač zvuku

Nemůže být řečeno, že jde o jednoduchý tranzistorový zesilovač, neboť jeho práce je trochu komplikovanější než to, co bylo popsáno dříve. V dvoudobém ULF se vstupní signál rozdělí na dvě poloviny, různé fáze. A každá z těchto polovin vln je zesílena svou kaskádou, provedenou na tranzistoru. Po zesílení každé poloviny vlny jsou na reproduktorech připojeny a přijaty oba signály. Takové složité transformace mohou způsobit zkreslení signálu, protože dynamické a kmitočtové vlastnosti obou, dokoncestejného typu budou tranzistory vynikající. Výstup zesilovače výrazně snižuje kvalitu zvuku. Při práci s dvoudobým zesilovačem ve třídě "A" nelze kvalitní komplexní signál reprodukovat. Důvod - zvýšené proudové toky na ramenech zesilovače neustále, poloviny jsou asymetrické, dochází k fázovým deformacím. Zvuk je méně čitelný a při zahřátí je zkreslení signálu ještě zesíleno, zejména při nízkých a ultra nízkých frekvencích.

Transformátor ULF

Transistorový zesilovač na tranzistoru, vyrobený pomocí transformátoru, přestože design může mít malé rozměry, je stále nedokonalý. Transformátory jsou stále těžké a objemné, takže je nejlepší se je zbavit. Mnohem efektivnější je schéma, provedená na doplňkových polovodičových prvcích s různými typy vodivosti. Většina moderních ULF se provádí přesně podle takových schémat a pracují ve třídě "B". Dva výkonné tranzistory používané v návrhu, pracující pod schématem emitorového zesilovače (společného kolektoru). V tomto případě se vstupní napětí přenáší na výstup bez ztráty a zesílení. Pokud na vstupu není žádný signál, pak jsou tranzistory na limitu zařazení, ale stále ještě mimo. Když je vstup harmonického signálu na vstupu, první polovina vlny je otevřena prvním tranzistorem a druhá je v tomto okamžiku v režimu odpojení. V důsledku toho mohou zátěž projít jen pozitivní poloviční vlny. Ale negativní otevírá druhoutranzistor a úplně zamknout první. Zároveň jsou v zátěži zjištěny pouze záporné poloviční vlny. V důsledku zesílení výkonu je signál detekován na výstupu zařízení. Podobná schéma zesilovače na tranzistorech je docela efektivní a může zajistit stabilní práci, vysokou kvalitu reprodukce zvuku.

Schéma ULF na jediném tranzistoru

Po vyzkoušení všech výše uvedených funkcí můžete zesilovač sbírat vlastním rukama na jednoduché základně. Tento tranzistor lze použít s domácími KT315 nebo s některými z jejich cizích analogů - např. BC107. Jako zatížení je třeba používat sluchátka s odporem 2000-3000 ohmů. Na základně tranzistoru je nutné napájet předpětí přes odpor s odporem 1 MΩ a oddělovacím kondenzátorem 10 μF. Napájení lze provádět ze zdroje napětí 45-9 voltů, proud - 03-05 A. Pokud není připojen odpor R1, v základně a kolektoru nebude proud. Při připojení však napětí dosahuje hodnoty 07 a umožňuje tok proudů asi 4 μA. V tomto případě bude zisk na proudu asi 250. Odtud můžete udělat jednoduchý výpočet zesilovače na tranzistory a zjistit kolektorový proud - ukazuje se, že se rovná 1 mA. Sběr těchto obvodů zesilovače na tranzistoru můžete otestovat. Zapojte výstup zátěže - sluchátka. Klepněte na vstup zesilovače prstem - měl by být charakteristický šum. V opačném případě bude návrh pravděpodobně nesprávný. Zkontrolujte všechna připojení a označení položek. Chcete-li jasněji prokázatPřipojte vstupní zdroj ULF ke vstupu - výstup z přehrávače nebo telefonu. Poslouchejte hudbu a oceníte kvalitu zvuku.