في هذه المقالة سوف نستعرض إمكانيات برنامج Rufus لإنشاء ...
يمكن أن يكون أبسط مضخم ترانزستور أداة جيدة لدراسة خصائص الأجهزة. المخططات والتصميمات بسيطة للغاية ، يمكنك تصنيع الجهاز بشكل مستقل والتحقق من تشغيله ، وقياس جميع المعلمات. بفضل الترانزستورات الحديثة ذات التأثير الميداني ، من الممكن صنع مكبر ميكروفون مصغر حرفيًا من ثلاثة عناصر. وقم بتوصيله بجهاز كمبيوتر شخصي لتحسين معلمات تسجيل الصوت. وسيسمع المحاورون أثناء المحادثات خطابك بشكل أفضل وأكثر وضوحًا.
خصائص التردد
تتوفر مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض (الصوت) في جميع الأجهزة المنزلية تقريبًا - مراكز الموسيقى وأجهزة التلفزيون والراديو والراديو وحتى أجهزة الكمبيوتر الشخصية. ولكن هناك أيضًا مكبرات صوت عالية التردد على الترانزستورات والمصابيح والدوائر الدقيقة. الاختلاف بينهما هو أن ULF يسمح لك بتضخيم إشارة التردد الصوتي فقط ، الذي تدركه الأذن البشرية. تسمح لك مكبرات الصوت في الترانزستور بإعادة إنتاج الإشارات بترددات تتراوح من 20 هرتز إلى 20000 هرتز.
لذلك ، حتى أبسط جهاز قادر على تضخيم الإشارة في هذا النطاق. وهي تفعل ذلك بشكل متساوٍ قدر الإمكان. يعتمد الكسب مباشرة على تردد إشارة الدخل. الرسم البياني لاعتماد هذه الكميات يكاد يكون خطًا مستقيمًا. من ناحية أخرى ، إذا تم تطبيق إشارة بتردد خارج النطاق على إدخال مكبر الصوت ، فسوف تنخفض جودة العمل وكفاءة الجهاز بسرعة. يتم تجميع شلالات ULF ، كقاعدة عامة ، على الترانزستورات العاملة في نطاقات التردد المنخفض والمتوسط.
فئات تشغيل مكبرات الصوت
تنقسم جميع أجهزة التضخيم إلى عدة فئات ، اعتمادًا على درجة التدفق الحالي خلال السلسلة المتتالية خلال فترة التشغيل:
- الفئة "أ" - التدفق الحالي دون توقف خلال كامل فترة تشغيل مرحلة التضخيم.
- في فئة العمل "ب" التدفقات الحالية لنصف الفترة.
- تشير الفئة "AB" إلى أن التيار يتدفق عبر مرحلة التضخيم لفترة زمنية تساوي 50-100٪ من الفترة.
- في الوضع "C" ، يتدفق التيار الكهربائي لأقل من نصف وقت التشغيل.
- تم استخدام الوضع "D" ULF في ممارسة راديو الهواة مؤخرًا - ما يزيد قليلاً عن 50 عامًا. في معظم الحالات ، يتم تنفيذ هذه الأجهزة على أساس العناصر الرقمية ولها كفاءة عالية جدًا - أكثر من 90٪.
وجود تشويه في فئات مختلفة من مكبرات الصوت منخفضة التردد
تتميز منطقة عمل مضخم الترانزستور من الفئة "أ" بتشوهات صغيرة غير خطية. إذا أطلقت الإشارة الواردة نبضات جهد أعلى ، فإن هذا يتسبب في تشبع الترانزستورات. في إشارة الخرج ، تبدأ التوافقيات الأعلى (حتى 10 أو 11) في الظهور بالقرب من كل توافقي. وبسبب هذا ، يظهر صوت معدني خاص فقط بمضخمات الترانزستور.
مع إمداد طاقة غير مستقر ، سيتم نمذجة إشارة الخرج بالسعة بالقرب من تردد التيار الكهربائي. سيصبح الصوت أقسى على الجانب الأيسر من استجابة التردد. ولكن كلما كان استقرار طاقة مكبر الصوت أفضل ، كلما أصبح تصميم الجهاز بأكمله أكثر تعقيدًا. تعمل ULF في الفئة "A" بكفاءة منخفضة نسبيًا - أقل من 20٪. والسبب هو أن الترانزستور يعمل باستمرار ويتدفق التيار خلاله باستمرار.
لزيادة الكفاءة (وإن كانت غير مهمة) ، يمكنك استخدام دوائر الدفع والسحب. عيب واحد هو أن نصف موجات إشارة الخرج تصبح غير متناظرة. إذا قمت بالتحويل من الفئة "A" إلى "AB" ، سيزداد التشوه غير الخطي بمقدار 3-4 مرات. لكن كفاءة الدائرة بأكملها للجهاز ستظل تزداد. تميز فئتا ULF "AB" و "B" الزيادة في التشويه مع انخفاض مستوى الإشارة عند الإدخال. ولكن حتى إذا قمت برفع مستوى الصوت ، فلن يساعد ذلك في التخلص تمامًا من أوجه القصور.
العمل في الفصول المتوسطة
كل فئة لديها عدة أصناف. على سبيل المثال ، هناك فئة من مكبرات الصوت "A +". في ذلك ، تعمل الترانزستورات عند الإدخال (الجهد المنخفض) في الوضع "A". لكن الجهد العالي ، المركب في مراحل الإخراج ، يعمل إما في "B" أو في "AB". مكبرات الصوت هذه أكثر اقتصادا من تلك التي تعمل في الفئة "أ". عدد أقل بشكل ملحوظ من التشوهات غير الخطية - لا يزيد عن 0.003٪. يمكن تحقيق نتائج أفضل باستخدام الترانزستورات ثنائية القطب. ستتم مناقشة مبدأ تشغيل مكبرات الصوت على هذه العناصر أدناه.
ولكن لا يزال هناك عدد كبير من التوافقيات الأعلى في إشارة الخرج ، مما يجعل خاصية الصوت معدنية. هناك أيضًا دوائر مكبر للصوت تعمل في فئة "AA". في نفوسهم ، يكون التشويه غير الخطي أقل - حتى 0.0005٪. لكن العيب الرئيسي لمكبرات الصوت الترانزستور لا يزال موجودًا - صوت معدني مميز.
التصاميم "البديلة"
لا يمكن القول أنها بدائل ، فقط بعض المتخصصين المشاركين في تصميم وتجميع مكبرات الصوت لاستنساخ الصوت عالي الجودة يفضلون بشكل متزايد تصميمات الأنابيب. مكبرات الصوت الأنبوبية لها المزايا التالية:
- مستوى منخفض جدًا من التشويه غير الخطي في إشارة الخرج.
- يوجد عدد أقل من التوافقيات أعلى من تصميمات الترانزستور.
ولكن هناك عيب كبير يفوق كل المزايا - يجب عليك بالتأكيد تثبيت جهاز للتنسيق. الحقيقة هي أن شلال الأنبوب يتمتع بمقاومة عالية جدًا - عدة آلاف من الأوم. لكن مقاومة لف السماعة هي 8 أو 4 أوم. لمطابقتهم ، تحتاج إلى تثبيت محول.
بالطبع ، هذا ليس عيبًا كبيرًا - فهناك أيضًا أجهزة ترانزستور تستخدم محولات لتتناسب مع مرحلة الإخراج ونظام السماعات. يجادل بعض الخبراء بأن الدائرة الأكثر فاعلية هي الهجين - حيث يتم استخدام مكبرات الصوت أحادية الطرف التي لا تغطيها ردود الفعل السلبية. علاوة على ذلك ، تعمل كل هذه السلاسل التعاقبية في وضع ULF من الفئة "A". بمعنى آخر ، يتم استخدام مضخم الطاقة الترانزستور كمكرر.
علاوة على ذلك ، فإن كفاءة هذه الأجهزة عالية جدًا - حوالي 50 ٪. لكن لا يجب التركيز فقط على مؤشرات الكفاءة والطاقة - فهم لا يتحدثون عن الجودة العالية لاستنساخ الصوت بواسطة مكبر الصوت. الأهم من ذلك بكثير هو الخطية للخصائص وجودتها. لذلك ، عليك أن تنتبه لهم أولاً ، وليس بالسلطة.
مخطط ULF أحادي النهاية على الترانزستور
أبسط مضخم ، مبني وفقًا لدائرة الباعث الشائعة ، يعمل في الفئة "أ". تستخدم الدائرة عنصر أشباه الموصلات بهيكل n-p-n. يتم تثبيت مقاومة R3 في دائرة المجمع ، مما يحد من تدفق التيار. دائرة المجمع متصلة بسلك الطاقة الموجب ، ودائرة الباعث متصلة بالسالب. في حالة استخدام ترانزستورات أشباه الموصلات بهيكل p-n-p ، ستكون الدائرة متماثلة تمامًا ، وستحتاج فقط إلى عكس القطبية.
بمساعدة مكثف اقتران C1 ، من الممكن فصل إشارة دخل التيار المتردد عن مصدر التيار المستمر. في هذه الحالة ، لا يمثل المكثف عقبة أمام تدفق التيار المتردد على طول مسار القاعدة-الباعث. تعتبر المقاومة الداخلية لتقاطع قاعدة الباعث ، جنبًا إلى جنب مع المقاومات R1 و R2 ، أبسط مقسم لجهد الإمداد. عادةً ما يتمتع المقاوم R2 بمقاومة 1-1.5 كيلو أوم - القيم الأكثر شيوعًا لمثل هذه الدوائر. في هذه الحالة ، يتم تقسيم جهد الإمداد إلى النصف تمامًا. وإذا قمت بتشغيل الدائرة بجهد 20 فولت ، يمكنك أن ترى أن قيمة الكسب الحالي h21 ستكون 150. وتجدر الإشارة إلى أن مكبرات الصوت HF على الترانزستورات مصنوعة وفقًا لدوائر مماثلة ، فهي تعمل فقط بشكل مختلف قليلا.
في هذه الحالة ، يكون جهد الباعث 9 فولت ويبلغ الانخفاض في قسم الدائرة "E-B" 0.7 فولت (وهو نموذجي للترانزستورات القائمة على بلورات السيليكون). إذا اعتبرنا مكبرًا يعتمد على ترانزستورات الجرمانيوم ، فسيكون انخفاض الجهد في قسم "EB" في هذه الحالة 0.3 فولت. سيكون التيار في دائرة المجمع مساويًا لتلك التي تتدفق في الباعث. يمكنك الحساب بقسمة جهد الباعث على المقاومة R2 - 9V / 1 kOhm = 9 mA. لحساب قيمة التيار الأساسي ، من الضروري تقسيم 9 مللي أمبير على الكسب h21-9mA / 150 \ u003d 60 μA. عادةً ما تستخدم تصميمات ULF الترانزستورات ثنائية القطب. مبدأ عملها يختلف عن المجال.
على المقاوم R1 ، يمكنك الآن حساب قيمة الإسقاط - وهذا هو الفرق بين الفولتية الأساسية والتزويد. في هذه الحالة ، يمكن إيجاد الجهد الأساسي بواسطة الصيغة - مجموع خصائص الباعث والانتقال "E-B". عند تشغيله بمصدر 20 فولت: 20 - 9.7 \ u003d 10.3. من هنا ، يمكنك حساب قيمة المقاومة R1 = 10.3V / 60 μA = 172 kOhm. تحتوي الدائرة على السعة C2 ، وهو أمر ضروري لتنفيذ الدائرة التي يمكن أن يمر من خلالها المكون المتناوب لتيار المرسل.
إذا لم تقم بتثبيت مكثف C2 ، فسيكون المكون المتغير محدودًا للغاية. لهذا السبب ، سيكون لمكبر الصوت الترانزستور هذا كسب تيار منخفض للغاية h21. من الضروري الانتباه إلى حقيقة أنه في الحسابات المذكورة أعلاه ، تم افتراض أن تيارات القاعدة والمجمع متساوية. علاوة على ذلك ، تم اعتبار التيار الأساسي هو التيار الذي يتدفق إلى الدائرة من الباعث. يحدث فقط عندما يتم تطبيق جهد متحيز على خرج قاعدة الترانزستور.
ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه دائمًا ، بغض النظر عن وجود التحيز ، يتدفق تيار تسرب المجمع بالضرورة عبر الدائرة الأساسية. في الدوائر ذات الباعث المشترك ، يزيد تيار التسرب بمقدار 150 مرة على الأقل. ولكن عادة ما تؤخذ هذه القيمة في الاعتبار فقط عند حساب مكبرات الصوت على أساس ترانزستورات الجرمانيوم. في حالة استخدام السيليكون ، حيث يكون تيار الدائرة "K-B" صغيرًا جدًا ، يتم تجاهل هذه القيمة ببساطة.
مكبرات الصوت الترانزستور MIS
يحتوي مضخم الترانزستور ذو التأثير الميداني الموضح في الرسم البياني على العديد من نظائرها. بما في ذلك استخدام الترانزستورات ثنائية القطب. لذلك ، يمكننا أن نعتبر مثالًا مشابهًا تصميم مضخم صوت تم تجميعه وفقًا لدائرة باعث مشتركة. تُظهر الصورة دائرة مصنوعة وفقًا لدائرة ذات مصدر مشترك. يتم تجميع توصيلات R-C على دارات الإدخال والإخراج بحيث يعمل الجهاز في وضع مكبر الصوت من الفئة "A".
يتم فصل التيار المتردد من مصدر الإشارة عن جهد إمداد التيار المستمر بواسطة مكثف C1. تأكد من أن مكبر ترانزستور تأثير المجال يجب أن يكون لديه جهد بوابة يكون أقل من المصدر. في الرسم البياني الموضح ، يتم توصيل البوابة بسلك مشترك من خلال المقاوم R1. مقاومتها كبيرة جدًا - عادةً ما تستخدم المقاومات 100-1000 كيلو أوم في التصميمات. يتم اختيار هذه المقاومة الكبيرة بحيث لا يتم تحويل الإشارة عند الإدخال.
لا تمر هذه المقاومة تقريبًا بالتيار الكهربائي ، ونتيجة لذلك تكون إمكانات البوابة (في حالة عدم وجود إشارة عند الإدخال) هي نفسها على الأرض. عند المصدر ، تكون الإمكانات أعلى من تلك الموجودة على الأرض ، وذلك فقط بسبب انخفاض الجهد عبر المقاومة R2. من هذا يتضح أن إمكانات البوابة أقل من قدرة المصدر. وبالتحديد ، هذا مطلوب للتشغيل الطبيعي للترانزستور. تجدر الإشارة إلى أن C2 و R3 في دائرة مكبر الصوت هذه لهما نفس الغرض كما في التصميم الذي تمت مناقشته أعلاه. ويتم إزاحة إشارة الدخل بالنسبة لإشارة الخرج بمقدار 180 درجة.
ULF مع محول الإخراج
يمكنك صنع مثل هذا مكبر للصوت بيديك للاستخدام المنزلي. يتم تنفيذه وفقًا للمخطط الذي يعمل في الفئة "أ". التصميم هو نفسه كما تمت مناقشته أعلاه - مع باعث مشترك. ميزة واحدة - من الضروري استخدام محول للمطابقة. هذا هو عيب مثل هذا مكبر الصوت الترانزستور.
يتم تحميل دارة المجمع الخاصة بالترانزستور بملف أولي ، والذي يطور إشارة خرج تنتقل عبر المرحلة الثانوية إلى مكبرات الصوت. يتم تجميع مقسم الجهد على المقاومات R1 و R3 ، مما يسمح لك بتحديد نقطة تشغيل الترانزستور. بمساعدة هذه الدائرة ، يتم توفير جهد التحيز للقاعدة. جميع المكونات الأخرى لها نفس الغرض مثل الدوائر التي تمت مناقشتها أعلاه.
مضخم صوت دفع وسحب
هذا لا يعني أن هذا مضخم ترانزستور بسيط ، لأن تشغيله أكثر تعقيدًا بقليل من تلك التي تمت مناقشتها سابقًا. في الدفع والسحب ULF ، يتم تقسيم إشارة الإدخال إلى موجتين نصف موجتين ، مختلفة في المرحلة. ويتم تضخيم كل من هذه الموجات النصفية من خلال سلسلتها الخاصة المصنوعة من الترانزستور. بعد تضخيم كل نصف موجة ، يتم دمج كلتا الإشارتين وإرسالهما إلى مكبرات الصوت. يمكن أن تتسبب مثل هذه التحويلات المعقدة في تشويه الإشارة ، نظرًا لأن الخصائص الديناميكية والترددية لاثنين ، حتى من نفس النوع ، ستكون مختلفة.
نتيجة لذلك ، تقل جودة الصوت عند خرج مكبر الصوت بشكل كبير. عندما يعمل مضخم دفع وسحب من الفئة "A" ، لا يمكن إعادة إنتاج إشارة معقدة بجودة عالية. والسبب هو أن التيار المتزايد يتدفق باستمرار عبر أذرع مكبر الصوت ، وأن الموجات النصفية غير متماثلة ، وتحدث تشوهات الطور. يصبح الصوت أقل وضوحًا ، وعند تسخينه ، يزداد تشوه الإشارة بشكل أكبر ، خاصةً عند الترددات المنخفضة والمنخفضة جدًا.
ULF غير المحولات
مضخم التردد المنخفض على الترانزستور ، المصنوع باستخدام محول ، على الرغم من حقيقة أن التصميم قد يكون له أبعاد صغيرة ، لا يزال غير مثالي. لا تزال المحولات ثقيلة وضخمة ، لذا من الأفضل التخلص منها. يتم إجراء دارة أكثر كفاءة على عناصر أشباه الموصلات التكميلية بأنواع مختلفة من الموصلية. يتم تنفيذ معظم ULFs الحديثة وفقًا لمثل هذه المخططات تمامًا وتعمل في الفئة "B".
اثنان من الترانزستورات القوية المستخدمة في أعمال التصميم وفقًا لدائرة تابع الباعث (المجمع المشترك). في هذه الحالة ، ينتقل جهد الدخل إلى الخرج دون خسارة وتضخيم. إذا لم تكن هناك إشارة عند الإدخال ، فإن الترانزستورات على وشك التشغيل ، لكنها لا تزال متوقفة عن التشغيل. عندما يتم تطبيق إشارة توافقية على الإدخال ، يفتح الترانزستور الأول بنصف موجة موجبة ، ويكون الثاني في وضع القطع في هذا الوقت.
لذلك ، يمكن فقط لموجات نصف موجبة أن تمر عبر الحمل. لكن السالبة تفتح الترانزستور الثاني وتحجب الأول تمامًا. في هذه الحالة ، يتم تحميل نصف موجات سالبة فقط. نتيجة لذلك ، تكون الإشارة التي يتم تضخيمها في الطاقة عند خرج الجهاز. تعتبر دائرة مكبر الصوت الترانزستور هذه فعالة للغاية وقادرة على توفير تشغيل مستقر واستنساخ صوت عالي الجودة.
دارة ULF على ترانزستور واحد
بعد دراسة جميع الميزات المذكورة أعلاه ، يمكنك تجميع مكبر للصوت بيديك على قاعدة عنصر بسيطة. يمكن استخدام الترانزستور محليًا KT315 أو أي من نظائره الأجنبية - على سبيل المثال BC107. كحمولة ، تحتاج إلى استخدام سماعات الرأس التي تبلغ مقاومتها 2000-3000 أوم. يجب تطبيق جهد التحيز على قاعدة الترانزستور من خلال مقاوم 1 MΩ ومكثف فصل 10 µF. يمكن تشغيل الدائرة من مصدر بجهد 4.5-9 فولت ، تيار - 0.3-0.5 أ.
إذا لم تكن المقاومة R1 متصلة ، فلن يكون هناك تيار في القاعدة والمجمع. ولكن عند التوصيل ، يصل الجهد إلى مستوى 0.7 فولت ويسمح بتدفق تيار يبلغ حوالي 4 ميكرو أمبير. في هذه الحالة ، سيكون الكسب الحالي حوالي 250. من هنا ، يمكنك إجراء حساب بسيط لمضخم الترانزستور ومعرفة تيار المجمع - اتضح أنه 1 مللي أمبير. بعد تجميع دائرة مضخم الترانزستور هذه ، يمكنك اختبارها. قم بتوصيل الحمل - سماعات الرأس بالإخراج.
المس إدخال مكبر الصوت بإصبعك - يجب أن تظهر ضوضاء مميزة. إذا لم يكن موجودًا ، فمن المرجح أن التصميم قد تم تجميعه بشكل غير صحيح. أعد فحص جميع الاتصالات وتصنيفات العناصر. لجعل العرض أكثر وضوحًا ، قم بتوصيل مصدر صوت بإدخال ULF - الإخراج من المشغل أو الهاتف. استمع إلى الموسيقى وقدر جودة الصوت.
تستخدم مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض (ULF) لتحويل الإشارات الضعيفة لنطاق الصوت السائد إلى إشارات أكثر قوة مقبولة للإدراك المباشر من خلال الديناميكية الكهربية أو بواعث الصوت الأخرى.
لاحظ أن مكبرات الصوت عالية التردد حتى ترددات 10 ... 100 ميجاهرتز مبنية وفقًا لمخططات مماثلة ، غالبًا ما يرجع الاختلاف الكامل إلى حقيقة أن قيم مكثفات مكثفات هذه المضخمات تنخفض عدد المرات الذي يتجاوز فيه تردد إشارة التردد العالي تردد إشارة التردد المنخفض.
مضخم ترانزستور واحد بسيط
أبسط ULF ، المصنوع وفقًا للمخطط مع باعث مشترك ، يظهر في الشكل. 1. تم استخدام كبسولة الهاتف كحمل. جهد الإمداد المسموح به لهذا مكبر الصوت هو 3 ... 12 فولت.
من المستحسن تحديد قيمة المقاوم التحيز R1 (عشرات kΩ) تجريبيًا ، نظرًا لأن قيمته المثلى تعتمد على جهد إمداد مكبر الصوت ، ومقاومة كبسولة الهاتف ، ومعامل الإرسال لمثيل معين من الترانزستور .
أرز. 1. مخطط ULF بسيط على ترانزستور + مكثف ومقاوم.
لتحديد القيمة الأولية للمقاوم R1 ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن قيمته يجب أن تكون حوالي مائة مرة أو أكثر من المقاومة المضمنة في دائرة التحميل. لتحديد مقاوم التحيز ، يوصى بتوصيل مقاوم ثابت على التوالي بمقاومة 20 ... 30 كيلو أوم ومتغير بمقاومة 100 ... 1000 كيلو أوم ، وبعد ذلك ، من خلال تطبيق إشارة صوتية ذات سعة صغيرة إلى إدخال مكبر الصوت ، على سبيل المثال ، من مسجل الشريط أو المشغل ، عن طريق تدوير مقبض المقاوم المتغير لتحقيق أفضل جودة إشارة بأعلى مستوى صوت.
يمكن أن تكون قيمة سعة مكثف الانتقال C1 (الشكل 1) في النطاق من 1 إلى 100 ميكروفاراد: كلما زادت قيمة هذه السعة ، يمكن أن تضخم الترددات المنخفضة لـ ULF. لإتقان تقنية تضخيم الترددات المنخفضة ، يوصى بتجربة اختيار قيم العناصر وأنماط تشغيل المضخمات (الشكل 1-4).
تحسين خيارات مكبر الصوت الترانزستور الأحادي
معقد ومحسن بالمقارنة مع المخطط في الشكل. 1 دارات مكبر للصوت موضحة في الشكل. 2 و 3. في الرسم التخطيطي في التين. في الشكل 2 ، تحتوي مرحلة التضخيم أيضًا على دائرة ردود فعل سلبية تعتمد على التردد (المقاوم R2 والمكثف C2) ، مما يحسن جودة الإشارة.
أرز. 2. مخطط ULF أحادي الترانزستور مع سلسلة من ردود الفعل السلبية المعتمدة على التردد.
أرز. 3. مضخم أحادي الترانزستور مع مقسم لتزويد قاعدة الترانزستور بجهد متحيز.
أرز. 4. مكبر ترانزستور مفرد مع إعداد تلقائي للانحياز لقاعدة الترانزستور.
في الرسم التخطيطي في التين. في الشكل 3 ، يتم تعيين الانحياز لقاعدة الترانزستور بشكل أكثر "صلابة" باستخدام مقسم ، مما يحسن جودة مكبر الصوت عندما تتغير ظروف التشغيل. يتم استخدام إعداد انحياز "تلقائي" يعتمد على ترانزستور مضخم في الدائرة في الشكل. أربعة.
مكبر للصوت الترانزستور على مرحلتين
من خلال توصيل مرحلتين بسيطتين من مراحل التضخيم (الشكل 1) ، يمكنك الحصول على مرحلتين ULF (الشكل 5). إن ربح مكبر الصوت هذا يساوي ناتج مكاسب المراحل الفردية. ومع ذلك ، ليس من السهل الحصول على ربح ثابت كبير مع زيادة لاحقة في عدد المراحل: من المرجح أن يثير مكبر الصوت ذاتيًا.
أرز. 5. مخطط بسيط لمكبر الصوت الجهير ذي المرحلتين.
تهدف التطورات الجديدة لمضخمات التردد المنخفض ، والتي غالبًا ما يتم الاستشهاد بدوائرها على صفحات المجلات في السنوات الأخيرة ، إلى تحقيق الحد الأدنى من معامل التشويه غير الخطي ، وزيادة طاقة الخرج ، وتوسيع عرض النطاق الترددي للترددات المضخمة ، وما إلى ذلك.
في الوقت نفسه ، عند إعداد العديد من الأجهزة وإجراء التجارب ، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى ULF بسيط ، والذي يمكن تجميعه في بضع دقائق. يجب أن يحتوي مكبر الصوت هذا على أقل عدد من العناصر المعيبة وأن يعمل في نطاق واسع من جهد الإمداد ومقاومة الحمل.
دارة ULF على تأثير المجال والترانزستورات السليكونية
يظهر في الشكل رسم تخطيطي لمضخم طاقة بسيط منخفض التردد مع اتصال مباشر بين الشلالات. 6 [Rl 3 / 00-14]. يتم تحديد مقاومة الإدخال لمكبر الصوت من خلال قيمة مقياس الجهد R1 ويمكن أن تختلف من مئات الأوم إلى عشرات الميغا أوم. يمكن توصيل خرج مكبر الصوت بحمل بمقاومة 2 ... 4 إلى 64 أوم وأعلى.
مع حمل عالي المقاومة ، يمكن استخدام الترانزستور KT315 كـ VT2. مكبر الصوت قابل للتشغيل في نطاق جهد الإمداد من 3 إلى 15 فولت ، على الرغم من الحفاظ على أدائه المقبول حتى عندما ينخفض جهد الإمداد إلى 0.6 فولت.
يمكن اختيار مكثف C1 من 1 إلى 100 ميكروفاراد. في الحالة الأخيرة (C1 \ u003d 100 μF) ، يمكن أن تعمل ULF في نطاق التردد من 50 هرتز إلى 200 كيلو هرتز وما فوق.
أرز. 6. مخطط بسيط لمضخم التردد المنخفض على اثنين من الترانزستورات.
يجب ألا يتجاوز اتساع إشارة إدخال ULF 0.5 ... 0.7 فولت.يمكن أن تختلف طاقة خرج مكبر الصوت من عشرات ميغاواط إلى وحدات واط ، اعتمادًا على مقاومة الحمل وحجم جهد الإمداد.
يتكون إعداد مكبر الصوت من اختيار المقاومات R2 و R3. بمساعدتهم ، يتم ضبط الجهد عند استنزاف الترانزستور VT1 ، بما يعادل 50 ... 60 ٪ من جهد مصدر الطاقة. يجب تثبيت الترانزستور VT2 على لوحة بالوعة الحرارة (المبرد).
Track-cascade ULF مع اتصال مباشر
على التين. يُظهر الشكل 7 رسمًا تخطيطيًا لمخطط ULF بسيط خارجيًا آخر مع وصلات مباشرة بين السلاسل التعاقبية. يعمل هذا النوع من الاتصال على تحسين استجابة التردد لمكبر الصوت في منطقة التردد المنخفض ، حيث يتم تبسيط الدائرة ككل.
أرز. 7. رسم تخطيطي لثلاث مراحل ULF مع اتصال مباشر بين المراحل.
في الوقت نفسه ، يكون ضبط مكبر الصوت معقدًا بسبب حقيقة أنه يجب تحديد كل مقاومة لمكبر الصوت على حدة. تقريبًا ، يجب أن تكون نسبة المقاومات R2 و R3 و R3 و R4 و R4 و R BF ضمن (30 ... 50) إلى 1. يجب أن تكون المقاومة R1 0.1 ... 2 كيلو أوم. حساب مكبر الصوت الموضح في الشكل. 7 يمكن العثور عليها في الأدبيات ، على سبيل المثال [P 9 / 70-60].
مخططات تتالي ULF على الترانزستورات ثنائية القطب
على التين. يعرض الشكلان 8 و 9 دارات ULF ذات كود cascode على الترانزستورات ثنائية القطب. مكبرات الصوت هذه لها مكاسب عالية إلى حد ما Ku. مكبر الصوت في الشكل. يحتوي الرقم 8 على Ku = 5 في نطاق التردد من 30 هرتز إلى 120 كيلو هرتز [MK 2 / 86-15]. ULF وفقًا للمخطط في الشكل. 9 بمعامل توافقي أقل من 1٪ له ربح 100 [RL 3 / 99-10].
أرز. 8. تتالي ULF على اثنين من الترانزستورات مع كسب = 5.
أرز. 9. تتالي ULF على اثنين من الترانزستورات مع كسب = 100.
اقتصادية ULF على ثلاثة ترانزستورات
بالنسبة للمعدات الإلكترونية المحمولة ، تعتبر كفاءة VLF من المعلمات المهمة. يظهر مخطط مثل ULF في الشكل. 10 [RL 3 / 00-14]. هنا ، يتم استخدام اتصال متسلسل للترانزستور ذي التأثير الميداني VT1 والترانزستور ثنائي القطب VT3 ، ويتم تشغيل الترانزستور VT2 بطريقة تعمل على استقرار نقطة التشغيل في VT1 و VT3.
مع زيادة جهد الدخل ، يقوم هذا الترانزستور بتحويل تقاطع قاعدة الباعث VT3 ويقلل من قيمة التيار المتدفق عبر الترانزستورات VT1 و VT3.
أرز. 10. مخطط بسيط لمضخم اقتصادي منخفض التردد على ثلاثة ترانزستورات.
كما هو الحال في الدائرة أعلاه (انظر الشكل 6) ، يمكن ضبط مقاومة الإدخال لهذا ULF في النطاق من عشرات أوم إلى عشرات الميغا أوم. تم استخدام أساس الهاتف ، على سبيل المثال ، TK-67 أو TM-2V كحمل. يمكن أن تعمل كبسولة الهاتف المتصلة بمقبس في نفس الوقت كمفتاح طاقة للدائرة.
يتراوح جهد إمداد ULF من 1.5 إلى 15 فولت ، على الرغم من أن الجهاز يظل قيد التشغيل حتى عندما ينخفض جهد الإمداد إلى 0.6 فولت. :
1 (µA) = 52 + 13 * (Upit) * (Upit) ،
حيث Upit هو جهد الإمداد بالفولت (V).
إذا قمت بإيقاف تشغيل الترانزستور VT2 ، فإن التيار الذي يستهلكه الجهاز يزداد بترتيب من حيث الحجم.
شلالان ULF مع اتصال مباشر بين السلاسل التعاقبية
أمثلة على ULF مع التوصيلات المباشرة والحد الأدنى من تحديد وضع التشغيل هي الدوائر الموضحة في الشكل. 11 - 14. لديهم مكاسب عالية واستقرار جيد.
أرز. 11. ULF بسيط على مرحلتين للميكروفون (مستوى ضوضاء منخفض ، كسب مرتفع).
أرز. 12. مضخم منخفض التردد ثنائي المرحلة يعتمد على الترانزستورات KT315.
أرز. 13. مضخم منخفض التردد ثنائي المرحلة يعتمد على الترانزستورات KT315 - الخيار 2.
يتميز مضخم الميكروفون (الشكل 11) بمستوى منخفض من الضوضاء الداخلية وكسب مرتفع [MK 5/83-XIV]. تم استخدام ميكروفون من النوع الكهروديناميكي كميكروفون BM1.
يمكن أن تعمل كبسولة الهاتف أيضًا كميكروفون. استقرار نقطة التشغيل (التحيز الأولي بناءً على ترانزستور الإدخال) لمكبرات الصوت في الشكل. 11-13 يتم إجراؤها بسبب انخفاض الجهد عبر مقاومة المرسل لمرحلة التضخيم الثانية.
أرز. 14. ذو مرحلتين ULF مع ترانزستور ذو تأثير ميداني.
مكبر الصوت (الشكل 14) ، الذي يتمتع بمقاومة عالية للمدخلات (حوالي 1 MΩ) ، مصنوع على ترانزستور تأثير المجال VT1 (تابع المصدر) وثنائي القطب - VT2 (مع واحد مشترك).
يظهر في الشكل مضخم ترانزستور ذو تأثير منخفض التردد ، والذي له أيضًا مقاومة عالية للإدخال. خمسة عشر.
أرز. 15. رسم تخطيطي لمرحلة ULF بسيطة من مرحلتين على ترانزستورات ذات تأثير ميداني.
دوائر ULF للعمل مع حمولة منخفضة أوم
ULF النموذجي ، المصمم للعمل على حمل منخفض المقاومة وله قدرة خرج تبلغ عشرات ميغاواط أو أكثر ، موضحة في الشكل. 16 ، 17.
أرز. 16. ULF بسيط للعمل مع حمولة منخفضة المقاومة.
يمكن توصيل الرأس الكهروديناميكي BA1 بإخراج مكبر الصوت ، كما هو موضح في الشكل. 16 ، أو في الجسر المائل (الشكل 17). إذا كان مصدر الطاقة مصنوعًا من بطاريتين (مركمان) متصلتين في سلسلة ، فيمكن توصيل خرج رأس BA1 ، وفقًا للرسم التخطيطي ، بنقطة المنتصف مباشرة ، بدون المكثفات C3 ، C4.
أرز. 17. دارة مكبر للصوت بتردد منخفض بإدراج حمل منخفض المقاومة في قطري الجسر.
إذا كنت بحاجة إلى دائرة لأنبوب ULF بسيط ، فيمكن تجميع مثل هذا مكبر الصوت حتى على أنبوب واحد ، راجع موقع الإلكترونيات الخاص بنا في القسم المناسب.
الأدب: شوستوف م. الدارات العملية (الكتاب الأول) ، 2003.
تصحيحات المنشور:في التين. 16 و 17 بدلاً من الصمام الثنائي D9 ، يتم تثبيت سلسلة من الثنائيات.
يحتوي مشروع الدورة التدريبية على 37 ورقة و 23 رسمًا توضيحيًا وجدولًا واحدًا.
الغرض: - لتعميق معرفة الطلاب في الدورات المتعلقة بموضوع مشروع الدورة.
لغرس مهارات العمل المستقل بالأدب التقني ؛
لتعليم كيفية تكوين وحساب وتحليل الدوائر الإلكترونية.
تعلم كيفية كتابة الوثائق الفنية بشكل صحيح.
يحتوي مشروع الدورة على وصف موجز لمضخمات التردد المنخفض ، وتصنيفها ، وتطبيقها ، والحلول التقنية الأساسية. كما تم تطوير مخطط هيكلي وكهربائي للمضخم ، وتم حسابه.
مكبر الصوت ، الترانزستور ، خصائص المدخلات ،
تشويه غير خطي ، مرحلة الإخراج
1. مقدمة ……………………………………………………… .. 3
2. الجسم الرئيسي
5
2.2 رسم مخطط هيكلي لمضخم ... 9
2.3 تطوير المبدأ الكهربائي
دوائر مكبر الصوت ………………………………………………… .. 11
2.4 الحساب الكهربائي ……………………………. ……… أربعة عشرة
2.5 تحليل مكبر الصوت المصمم …………. ...... ... 29
3. الخلاصة …………………………………………………………… ... 30
4. قائمة المراجع ………………………………………………… .. 31
5. الملحق ……………………………………………………… .. 32
1 المقدمة
السمة المميزة لمكبرات الصوت الإلكترونية الحديثة هي التنوع الاستثنائي للدوائر التي يمكن بناؤها فيها.
تختلف المضخمات في طبيعة الإشارات المكبرة: مضخمات الإشارة التوافقية ، ومضخمات النبض ، وما إلى ذلك ، كما أنها تختلف في الغرض وعدد المراحل ونوع مصدر الطاقة ومؤشرات أخرى.
ومع ذلك ، فإن إحدى أهم ميزات التصنيف هي مدى تردد الإشارات الكهربائية التي يمكن أن يعمل ضمنها مكبر صوت معين بشكل مرض. على هذا الأساس ، يتم تمييز الأنواع الرئيسية التالية من مكبرات الصوت:
مكبرات الصوت منخفضة التردد مصممة لتضخيم الإشارات الدورية المستمرة ، والتي يقع نطاق ترددها في النطاق من عشرات هرتز إلى عشرات كيلوهرتز. الميزة المميزة لـ ULF هي أن نسبة التردد العلوي المضخم إلى التردد السفلي كبيرة وعادة ما تصل إلى عدة عشرات على الأقل.
مضخمات التيار المستمر - تضخيم الإشارات الكهربائية في مدى التردد من صفر إلى أعلى تردد تشغيل. إنها تسمح لك بتضخيم كل من المكونات المتغيرة للإشارة ومكوناتها الثابتة.
مكبرات الصوت الانتقائية - تضخيم الإشارات في نطاق تردد ضيق للغاية. تتميز بقيمة صغيرة لنسبة التردد العلوي إلى التردد السفلي. يمكن استخدام هذه المضخمات في كل من الترددات المنخفضة والعالية وتعمل كنوع من مرشحات التردد التي تسمح لك بتحديد نطاق تردد معين من التذبذبات الكهربائية. يتم توفير عرض النطاق الترددي الضيق لنطاق التردد في كثير من الحالات من خلال استخدام مضخمات دارة الرنين مثل الحمل. في هذا الصدد ، غالبًا ما تسمى المضخمات الانتقائية بالرنين.
مضخمات النطاق العريض التي تضخم نطاق تردد عريض للغاية. تم تصميم مكبرات الصوت هذه لتضخيم الإشارات في أجهزة الاتصال النبضي والرادار والتلفزيون. غالبًا ما يشار إلى مضخمات النطاق العريض بمضخمات الفيديو. بالإضافة إلى الغرض الرئيسي منها ، تُستخدم هذه المضخمات في الأتمتة وأجهزة تكنولوجيا الكمبيوتر.
2.1 المراجعة المكتبية
يتم تصنيع مكبرات الصوت الحديثة ذات التردد المنخفض بشكل أساسي على الترانزستورات ثنائية القطب وذات التأثير الميداني في تصميم منفصل أو متكامل ، وتختلف مكبرات الصوت ذات التصميم الصغير عن نظيراتها المنفصلة ، خاصة في التصميم والميزات التقنية.
كمصدر إشارة دخل في مضخمات التردد المنخفض ، يمكن تضمين ميكروفون ، التقاط ، مكبر صوت سابق. تطور معظم مصادر إشارة الإدخال جهدًا منخفضًا للغاية. ليس من المنطقي إطعامها مباشرة إلى مرحلة تضخيم القدرة ، لأنه مع جهد تحكم ضعيف يستحيل الحصول على تغييرات كبيرة في تيار الخرج ، وبالتالي طاقة الخرج. لذلك ، بالإضافة إلى مرحلة الإخراج التي توفر الطاقة المطلوبة ، يتضمن هيكل مخطط كتلة مكبر الصوت أيضًا مراحل التضخيم المسبق.
عادة ما يتم تصنيف هذه الشلالات وفقًا لطبيعة مقاومة الحمل في دائرة خرج الترانزستور. الأكثر استخدامًا هي مراحل التضخيم المقاومة ، حيث تكون مقاومة الحمل هي المقاوم. يمكن أيضًا استخدام المحول كحمل للترانزستور. هذه الشلالات تسمى المحولات. ومع ذلك ، نظرًا للتكلفة العالية والحجم والوزن الكبير للمحول ، وأيضًا بسبب خصائص تردد السعة غير المتساوية ، نادرًا ما يتم استخدام مراحل المحولات من التضخيم المسبق.
غالبًا ما تُستخدم مراحل التضخيم المسبق للترانزستور ثنائي القطب مع دائرة باعث مشتركة ، والتي لها جهد عالٍ وكسب طاقة ، ومقاومة عالية نسبيًا للمدخلات ، وتسمح باستخدام مصدر طاقة واحد مشترك لدوائر الباعث والمجمع.
أبسط دائرة لمرحلة تضخيم مقاومة مع باعث مشترك ومدعومة بمصدر واحد موضحة في الشكل 1.
الصورة 1
تسمى هذه الدائرة بدائرة تيار القاعدة الثابتة. يتميز انحياز تيار القاعدة الثابت بأدنى عدد من الأجزاء واستهلاك تيار منخفض من مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المقاومة الكبيرة نسبيًا للمقاوم R b عمليًا لا تؤثر على قيمة مقاومة الإدخال للتتالي. ومع ذلك ، فإن طريقة التحيز هذه مفيدة فقط عندما تعمل المرحلة بتقلبات صغيرة في درجة حرارة الترانزستور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الانتشار الكبير وعدم الاستقرار للمعلمات b حتى بالنسبة للترانزستورات من نفس النوع يجعل وضع تشغيل الشلال غير مستقر عند تغيير الترانزستور ، وكذلك بمرور الوقت.
أكثر كفاءة هي الدائرة ذات الجهد التحيز الثابت على القاعدة ، كما هو موضح في الشكل 2.
في هذه الدائرة ، المقاومات
ومتصلة بالتوازي مع مصدر الطاقة E لتشكيل مقسم جهد. يجب أن يكون للمقسم الذي تشكله المقاومات مقاومة كبيرة بما فيه الكفاية ، وإلا فإن مقاومة المدخلات للشلال ستكون صغيرة.عند إنشاء دارات مضخم الترانزستور ، يجب اتخاذ تدابير لتحقيق الاستقرار في موضع نقطة التشغيل على الخصائص. عامل زعزعة الاستقرار الرئيسي هو تأثير درجة الحرارة. يوجد
أ. بيبسكي
RM. HF-VHF. 1/2002
عند تصميم مضخمات طاقة الترانزستور ، لا يقوم هواة الراديو في كثير من الأحيان بإجراء حساب كامل للدائرة بسبب التعقيد وكمية الحسابات الكبيرة. لا شك أن طرق الكمبيوتر لنمذجة أجهزة الهندسة الراديوية تسهل عملية التصميم ، ولكن الحصول على مثل هذه البرامج وتطويرها يسبب أيضًا مشاكل معينة ، لذلك قد تكون طرق الحساب الرسومية لبعض هواة الراديو هي الأكثر قبولًا ويمكن الوصول إليها ، على سبيل المثال ، الطريقة الموضحة في.
أحد الأهداف الرئيسية لتصميم مضخمات الطاقة هو الحصول على أقصى طاقة خرج. ومع ذلك ، عند اختيار جهد مصدر الطاقة للمضخم ، يجب مراعاة الحالة - يجب ألا يتجاوز Uke max لترانزستور الإخراج بأكثر من 10 ٪ من القيمة المعطاة له في الكتاب المرجعي. عند التصميم ، من الضروري أيضًا مراعاة القيم المرجعية لـ Ik max و Pk max للترانزستور ، بالإضافة إلى معرفة قيمة المعامل c.
يوضح الشكل 1 معنى الرموز المستخدمة. باستخدام المعلمات المرجعية للترانزستور ، نظام الإحداثيات UK ، تم بناء Ik على ورق رسم بياني ، ويتم رسم الخطوط المستقيمة Ik max و Uke max ومنحنى حد الطاقة Pk max (الشكل 2). داخل المنطقة التي تحدها الخطوط المستقيمة Ik max و Uke max والقطع الزائد Pk max هي نقطة تشغيل الترانزستور.
رسم بياني 1
ستكون طاقة الخرج للشلال أكبر ، وكلما اقتربنا من القطع الزائد Pk max يمر خط الحمل المستقيم.
يتم الوصول إلى الطاقة القصوى عندما يلمس القطع الزائد الخط المستقيم. يتم ضمان أقصى جهد ناتج إذا ترك خط التحميل نقطة Uke max. من أجل الوفاء المتزامن بالشرطين المذكورين أعلاه ، يجب أن يلمس الخط المستقيم الخارج من نقطة Uke max القطع الزائد Рк max.
في بعض الأحيان يصبح من الضروري الحصول على تيار كبير من خلال الترانزستور الناتج. في هذه الحالة ، من الضروري رسم خط تحميل من النقطة Ik max tangent إلى القطع الزائد Pk max. سيعمل الترانزستور في وضع الفئة أ.
نختار نقطة التشغيل Mp للترانزستور بحيث يكون جهد الخرج أعظميًا ومتماثلًا. من نقطة العمل ، نرسم خطوطًا مستقيمة موازية للمحاور Uk و Ik. عند نقطة التقاطع مع محور المملكة المتحدة ، نحصل على قيمة جهد الإمداد للشلال ، وعند نقطة التقاطع مع محور Ik - قيمة التيار الهادئ للترانزستور (Iko). بعد ذلك ، بمعرفة المعامل في الترانزستور ، يمكنك تحديد تيار القاعدة Ibo لنقطة التشغيل المحددة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن حساب معلمات التسلسل الأخرى المهمة للمطور. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن مقاومة المقاوم Re يجب أن يتم اختياره بأقل قدر ممكن (في الحالة المحددة ، يساوي الصفر).
لتوضيح الطريقة الموصوفة لحساب المعلمات المحددة لمضخمات القدرة ، دعنا نفكر في خوارزمية لتطوير مرحلة خرج بناءً على ترانزستور 2N3632 (التناظرية التقريبية هي KT907).
لهذا الترانزستور: Uke max = 40V ؛ Рк max = 23 واط ؛ إيك ماكس = 3 أ ؛ ب = 50 ... 110 (للحسابات نقبل ب = 100) ؛ قدم = 400 ميغا هرتز.
بيانياً ، نحصل على البيانات التالية: Up = 16 V ؛ إيكو = 1.36 أ ؛ Uout = 30 V: Ikm = 2.8A.
تحديد تيار القاعدة:
التيار من خلال الحاجز:
مقاومة المقاومات الفاصلة.
استعراض تحليلي
تعتمد مكبرات الصوت منخفضة التردد على الترانزستورات ثنائية القطب والتأثير الميداني في تصميمات منفصلة أو متكاملة. يمكن استخدام أي إشارة (جهاز استشعار ، ومضخم سابق ، وميكروفون ، وما إلى ذلك) كمصدر إشارة دخل في مكبرات الصوت منخفضة التردد. معظم المدخلات تطور مصادر الإشارة جهدًا منخفضًا جدًا. ليس من المنطقي إطعامها مباشرة إلى مرحلة تضخيم القدرة ، لأنه مع جهد تحكم ضعيف يستحيل الحصول على تغييرات كبيرة في تيار الخرج ، وبالتالي طاقة الخرج. بالإضافة إلى مرحلة الإخراج التي توفر الطاقة المطلوبة ، يتضمن هيكل مخطط كتلة مكبر الصوت أيضًا مراحل التضخيم المسبق.
عادة ما يتم تصنيف هذه الشلالات وفقًا لطبيعة مقاومة الحمل في دائرة خرج الترانزستور. الأكثر استخدامًا هي مراحل التضخيم المقاومة ، حيث تكون مقاومة الحمل هي المقاوم. يمكن أيضًا استخدام المحول كحمل للترانزستور. هذه الشلالات تسمى المحولات.
غالبًا ما تُستخدم مراحل التضخيم المسبق للترانزستور ثنائي القطب مع دائرة باعث مشتركة ، والتي لها جهد عالٍ وكسب طاقة ، ومقاومة عالية نسبيًا للمدخلات ، وتسمح باستخدام مصدر طاقة واحد مشترك لدوائر الباعث والمجمع.
أبسط دائرة لمرحلة تضخيم مقاومة مع باعث مشترك ومدعومة بمصدر واحد موضحة في الشكل 1.
الشكل 1 - أبسط مخطط لمرحلة مكبر مقاوم
تسمى هذه الدائرة بدائرة تيار القاعدة الثابتة. يتميز انحياز تيار القاعدة الثابت بأدنى عدد من الأجزاء واستهلاك تيار منخفض من مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، المقاومة الكبيرة نسبيًا للمقاوم R.ب عمليا لا يؤثر على قيمة مقاومة المدخلات للتتالي. ومع ذلك ، فإن طريقة التحيز هذه مفيدة فقط عندما تعمل المرحلة بتقلبات صغيرة في درجة حرارة الترانزستور. بالإضافة إلى ذلك ، الانتشار الكبير وعدم استقرار المعلماتب حتى بالنسبة للترانزستورات من نفس النوع ، فإنها تجعل وضع تشغيل الشلال غير مستقر عند تغيير الترانزستور ، وكذلك بمرور الوقت.
أكثر كفاءة هي الدائرة ذات الجهد التحيز الثابت على القاعدة ، كما هو موضح في الشكل 2.
الشكل 2 - مخطط مع مقسم جهد
في هذه الدائرة ، المقاوماتو متصل بالتوازي مع مصدر الطاقة Eإلى، وبالتالي تشكيل مقسم الجهد. يتكون المقسم من المقاوماتو يجب أن تتمتع بمقاومة كبيرة بدرجة كافية ، وإلا ستكون مقاومة مدخلات المرحلة صغيرة.
عند إنشاء دارات مضخم الترانزستور ، من الضروري اتخاذ تدابير لتحقيق الاستقرار في موضع نقطة التشغيل على الخصائص. سبب اللجوء إلى هذه الإجراءات هو تأثير درجة الحرارة. هناك عدة خيارات لما يسمى بالتثبيت الحراري لأنماط تشغيل شلالات الترانزستور. الخيارات الأكثر شيوعًا موضحة في الأشكال 3 ، 4 ، 5.
في الدائرة (انظر الشكل 3) ، يتم تضمين الثرمستور NTC في الدائرة الأساسية بطريقة أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، ينخفض الجهد السالب عند القاعدة بسبب انخفاض مقاومة الثرمستور. في هذه الحالة ، ينخفض تيار القاعدة ، وبالتالي ينخفض تيار المجمع.
الشكل 3 - الدائرة مع الثرمستور
يظهر الشكل 4 أحد المخططات الممكنة للاستقرار الحراري باستخدام الصمام الثنائي أشباه الموصلات.
الشكل 4 - مخطط التثبيت الحراري باستخدام الصمام الثنائي أشباه الموصلات
في هذه الدائرة ، يتم توصيل الصمام الثنائي في الاتجاه العكسي ، ويجب أن تكون استجابة درجة الحرارة للتيار العكسي للديود مماثلة لاستجابة درجة الحرارة لتيار العودة لمجمع الترانزستور. عند تغيير الترانزستور ، يتدهور الاستقرار بسبب التباين في قيمة تيار المجمع العكسي.
المخطط الأكثر استخدامًا هو التثبيت الحراري للنظام ، كما هو موضح في الشكل 5.
الشكل 5 - مخطط مع دائرة استقرار الباعث ReSe
في هذه الدائرة ، باتجاه جهد انحياز أمامي ثابت مأخوذ من المقاومالجهد عبر المقاوم R قيد التشغيلأوه عندما يمر تيار المرسل من خلاله. دعنا ، على سبيل المثال ، مع زيادة درجة الحرارة ، سيزداد المكون الثابت لتيار المجمع. ستؤدي زيادة تيار المجمع إلى زيادة تيار المرسل وإسقاط الجهد عبر المقاوم Rأوه . نتيجة لذلك ، سينخفض الجهد بين الباعث والقاعدة ، مما سيؤدي إلى انخفاض في تيار القاعدة ، وبالتالي تيار المجمع. في معظم الحالات ، المقاومة Rأوه مع مكثف كبير. يتم ذلك لتحويل المكون المتغير لتيار المرسل من المقاوم R.ه.
3 تطوير المخطط الهيكلي
بالنسبة للمضخم المصمم ، يُنصح باستخدام دائرة تتضمن مقسم جهد ، تفصل العناصر السعوية (المكثفات).
تم تصميم مقسم الجهد لتحيز الجهد عند القاعدة. يتكون الحاجز من مقاومات Rب 1و ر ب 2. المقاومة Rب 1يتصل اتصال إيجابي لمصدر جهد التيار المستمر Ek بالتوازي مع مقاومة المجمع Rإلى و R. ب 2بين الفرع الأساسي والتلامس السلبي لمصدر الجهد الثابت Ek.
تعمل المكثفات العازلة على قطع المكون الثابت للإشارة الحالية (أي أن وظيفة هذه العناصر ليست تمرير التيار المباشر). تقع بين مراحل مكبر الصوت ، وبين مصدر الإشارة والمراحل ، وكذلك بين المرحلة الأخيرة من مكبر الصوت والحمل (مستهلك الإشارة المضخمة).
بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام المكثفات في دائرة تثبيت الباعث. وهي متصلة بالتوازي مع مقاومة الباعث Re.
تخدم لتحويل المكون المتغير للإشارة من مقاومة الباعث.
يظهر مبدأ تشغيل مكبر الصوت على مرحلتين في الشكل 6.
الشكل 6 - رسم تخطيطي لمكبر صوت ذي مرحلتين
من مصدر الإشارة ، يتم توفير إشارة ضعيفة للمرحلة الأولى من مكبر الصوت ، والتي يتم تضخيمها على الترانزستور بسبب جهد الإمداد الثابت المتلقى من مصدر الطاقة. علاوة على ذلك ، تدخل الإشارة المضخمة عدة مرات بالفعل في مدخلات المرحلة الثانية ، حيث
أيضًا ، عن طريق جهد الإمداد ، يتم تضخيمه إلى مستوى الإشارة المطلوب ، وبعد ذلك يتم نقله إلى المستهلك (في هذه الحالة ، الحمل).
ممارسه الرياضه:
قم بتطوير دائرة مضخم مسبق بجهد منخفض التردد للقدرة المتوسطة مع المعلمات المعينة:
قيمة اتساع الجهد عند خرج مكبر الصوت Uout = 6 فولت ؛
قيمة سعة إشارة المصدر Uin = 0.15 فولت ؛
جهد مصدر جهد التيار المستمر في دائرة المجمع Ek = 20 فولت ؛
المقاومة في دائرة تحميل مكبر الصوت Rn = 3.3 كيلو أوم ؛
نطاق الترددات المضخمة F n F in \ u003d 20 Hz - 20000 Hz ؛
عامل تشويه التردد مج = 1.18 ؛
المقاومة الداخلية لمصدر الإشارة Ri = 130 أوم.
دعونا نحدد الحد الأقصى لجهد الباعث والمجمع Uke ، يجب أن يفي بالشرط:
Ukemax ≥ 1.2 × مكافئ.
Ukemax ≥ 1.2 × 20 \ u003d 24 فولت.
بواسطة الترانزستور المناسب GT 404A (الملحق أ)
ح 21 هـ = 30 80
الشكل 7 - مخطط لمرحلة مكبر ترانزستور مع باعث مشترك
4 حساب مكبر للصوت الترانزستور
4.1 أول سلسلة.
4.1.1 حساب مضخم التيار المباشر
عند حساب مكبر الصوت ، نستخدم طريقة الحساب التحليلي الرسومي.
أولاً: نختار نقطة تشغيل الترانزستور على خاصية إدخال فولت أمبير لخاصية الجهد الحالي (انظر الملحق أ). من نقطة على فرع Ubep ، نرسم عموديًا على التقاطع مع الرسم البياني لمنحنى الإدخال. هذه النقطة هي النقطة المتبقية من القاعدة. بخفضها عموديًا على المحور Ib ، نجد التيار الثابت للقاعدة Ibp ، mA
على محور الجهد Ube ، نحدد الحد الأدنى من Ubeدقيقة وأقصى Ubeالأعلى قيم الجهد ، مع وضع جانبا شرائح تساوي Umin على كلا الجانبين. من القيم التي تم الحصول عليها ، نرسم الخطوط العمودية على التقاطع مع منحنى الرسم البياني ، ومن نقاط التقاطع مع الرسم البياني ، إلى محور تيار القاعدة Ib.
في الرسم البياني لعائلة خصائص المخرجات ، نحدد موضع نقطة التشغيل برسم خط مستقيم أفقي من النقطة Ikp على المحور Ik حتى يتقاطع مع بعض الفروع من عائلة التيارات الأساسية (انظر الملحق ب). ستكون هذه نقطة الراحة P لدائرة المجمع. نقوم بخفض عمودي على محور الإجهاد Ucap ، حيث نحصل على نقطة الراحة لجهد التشغيل.
دعونا نبني خطًا ثابتًا للحمل الثابت بنقطتين ، إحداهما P والثانية على محور Uke تساوي Ek. بعد بناء خط الحمل المستقيم ، عندما يتقاطع مع محور تيار المجمع ، يتم الحصول على النقطة Ikz - هذه نقطة وهمية ، لها معنى التيار الذي سيتدفق مع ترانزستور قصير الدائرة (العبور).
حساب مقاومات المقاومات R b1 و R b2 (أوم) مقسم الجهد
نختار تيار الفاصل داخل (8 ÷ 10) :
4.1.2 الحساب الديناميكي للتتالي.
احسب كسب الجهد باستخدام الصيغة:
تتمثل الخطوة الأولى في هذه المرحلة في توصيل جهد مصدر الإشارة ومقاومته الداخلية "لمدخل" المرحلة الأولى ، أي أوجد الجهد المكافئ والمقاومة التي تعمل على قاعدة الترانزستور الأول. للقيام بذلك ، نجد قيمة المقاومة المتوازية للدائرة الأساسية للمكون المتغير لمدخل الدخل Rب حسب الصيغة:
بالتوازي مع المقاومة Rb ، سيتم توصيل مقاومة الإدخال للتيار المتناوب (الديناميكي) للترانزستور ، والذي يتم تحديده من خلال خاصية الإدخال I-V ، حيث تزداد نسبة جهد الدخل إلى التيار ، أي:
تيارات الإدخال الديناميكية:
نظرًا لأن المقاومة في دائرة المجمع قد تغيرت وفقًا لإشارة متناوبة ، فمن الضروري إعادة حساب وبناء خط تحميل ديناميكي يمر عبر نقطتين على خاصية الإخراج (الملحق أ).
النطاق الديناميكي للحمل الفعلي ، على النحو التالي من الملحق أ ، سيكون ضمن حدود فرعين من قاعدة التيار الأساسي Ibd 1 و Ibd 2 1 و Ukd 2
7,5<40
يجب إضافة سلسلة ثانية.
للقيام بذلك ، نحسب:
4.2 الشلال الثاني
4.2.1 حساب مضخم التيار المباشر
بالنسبة للمرحلة الثانية ، سنختار ترانزستور طاقة متوسطة. مناسب لجميع المعلمات GT 404V h 21 هـ = 30 ÷ 80.
لان المدخلات VAC هي نفسها ل GT 404A و GT 404V ، فإن القيم الأولية ستكون هي نفسها. وبالمثل ، فإننا نبني رسمًا بيانيًا ونأخذ القيم.
سنختار أيضًا نقطة عمل (انظر الملحق د).
تم تصميم Resistance Re للتعويض الحراري لنمط التشغيل الخاص بالسلسلة ويتم تحديدها ضمن (0.1.-0.3) Rk.
يجب تحديد التيار المقسم للترانزستور ذو القدرة المتوسطة (2 ÷ 3) Ibp
احسب مقاومة المقاومات R b3 و R b4 ، أوم مقسم الجهد
4.2.2 الحساب الديناميكي للتتالي.
أوجد قيمة المقاومة المكافئة للدائرة الأساسية للمكون المتغير لتيار الإدخال Rب حسب الصيغة
مقاومة مدخلات التيار المتردد (ديناميكي) للترانزستور هي:
سيكون الاتصال الموازي للمقاومات Rin و Rb مساويًا لـ:
ثم ستكون الإشارة المتغيرة المكافئة عند دخل الترانزستور مساوية لـ:
دعنا نحدد الحد الأدنى والحد الأقصى للقيمة الديناميكية لجهد الدخل بالصيغة:
تيارات الإدخال الديناميكية:
دعنا نحسب مقاومة الحمل ، والتي سنجدها من التعبير:
نظرًا لأن المقاومة في دائرة المجمع قد تغيرت وفقًا لإشارة متناوبة ، فمن الضروري إعادة حساب وبناء خط تحميل ديناميكي يمر عبر نقطتين على خاصية الإخراج (الملحق د).
ستبقى النقطة الأولى ، بالنسبة للوضع الثابت - النقطة P. يجب أن تقع النقطة الثانية (الوهمية) على التنسيق Ik وتحسب بالصيغة:
سيكون النطاق الديناميكي للحمل الفعلي ، على النحو التالي من الشكل 2.14 ، ضمن فرعين للقاعدة الحالية Ibd 1 والمرجع 2 . سيتغير نطاق تغير جهد الخرج أيضًا وسيكون ، وفقًا لخط الحمل الديناميكي ، Ukd 1 و UCD 2 . بعد ذلك ، يتم تحديد المكسب الفعلي للتتالي من التعبير:
دعنا نحسب المكسب الحقيقي:
4.3 حساب مكثفات العزل وقدرة مكثف التحويلة
الشلال الأول:
الشلال الثاني:
للمرحلة الثانية (بنفس الصيغ الخاصة بالمرحلة الأولى):
5. الخلاصة
عند إجراء هذا العمل بالطبع ، تم تطوير مكبر للصوت يعتمد على ترانزستورات GT404A و GT404V (تم حساب مرحلتين في دائرة مكبر الصوت). تم الحصول على مخطط دائرة مكبر للصوت. كسب الجهد 40 ، وهو ما يفي بالشرط.
المؤلفات
1 Bocharov L.I.، Zhebryakov S.K.، Kolesnikov I.F. حساب الأجهزة الإلكترونية على الترانزستورات. - م: الطاقة ، 1978.
2 فينوغرادوف يو. أساسيات التكنولوجيا الإلكترونية وأشباه الموصلات. - م: الطاقة ، 1972.
3 جيراسيموف ف.ج. ، كنيازيف أوم. إلخ. أساسيات الإلكترونيات الصناعية. - م: المدرسة العليا ، 1986.
4 كاربوف ف. الجهد تعويض أشباه الموصلات والمثبتات الحالية. - م: الطاقة ، 1967.
5 تسيكين جي. أجهزة تضخيم. - م: الاتصالات ، 1971.
6 مالينين آر إم. كتيب دوائر الترانزستور. - م: الطاقة ، 1974.
7 نزاروف س. منظمات الجهد الترانزستور. - م: الطاقة ، 1980.
8 تسيكينا ل.ف. مكبرات الصوت الإلكترونية. - م: الإذاعة والاتصالات ، 1982.
9 رودينكو في. أساسيات تحويل التكنولوجيا. - م: المدرسة العليا ، 1980.
10 جوريونوف ن. الترانزستورات أشباه الموصلات. كتيب - م: Energoatomizdat ، 1983
