Транзистордук күчөткүч, анын буга чейин эле узак тарыхына карабастан, үйрөнчүктөр жана ардагер радио ышкыбоздору үчүн сүйүктүү изилдөө предмети бойдон калууда. Жана бул түшүнүктүү. Бул эң популярдуу радио ышкыбоздорунун ажырагыс компоненти: радио кабылдагычтар жана төмөнкү (үн) жыштык күчөткүчтөр. Биз эң жөнөкөй төмөнкү жыштыктагы транзистордук күчөткүчтөр кантип курулаарын карап чыгабыз.
Amp жыштык жооп
Каалаган телекөрсөтүү же радио кабылдагычтан, ар бир музыкалык борбордон же үн күчөткүчтөн транзистордук үн күчөткүчтөрдү (төмөн жыштык - LF) таба аласыз. Аудио транзистордук күчөткүчтөрдүн башка түрлөрүнөн айырмасы алардын жыштык реакциясында.
Транзистордук аудио күчөткүч 15 Гцден 20 кГцге чейинки жыштык тилкесинде бирдей жыштык жоопко ээ. Бул бул диапазондогу жыштыгы бар бардык кириш сигналдары күчөткүч тарабынан өзгөртүлөт (күчөтүлөт) дегенди билдирет.ошол эле. Төмөнкү сүрөттө аудио күчөткүч үчүн идеалдуу жыштык жооп ийри сызыгы "күчөткүчтүн күчөшү Ku - кириш сигналынын жыштыгы" координаттарында көрсөтүлгөн.
Бул ийри сызык 15Гцден 20кГцге чейин дээрлик жалпак. Бул мындай күчөткүч 15 Гц жана 20 кГц ортосундагы жыштыктагы киргизүү сигналдары үчүн атайын колдонулушу керек дегенди билдирет. 20 кГцден жогору же 15 Гцден төмөн жыштыктагы киргизүү сигналдары үчүн анын натыйжалуулугу жана иштеши тез начарлайт.
Күчөткүчтүн жыштык реакциясынын түрү анын чынжырынын электрдик радио элементтери (ERE) жана баарынан мурда транзисторлордун өздөрү менен аныкталат. Транзисторлордун негизиндеги аудио күчөткүч адатта кирүү сигналдарынын жалпы өткөрүү жөндөмдүүлүгү он жана жүздөгөн Гцтен 30 кГцке чейинки төмөнкү жана орто жыштыктагы транзисторлорго чогултулат.
Күчөтүү классы
Белгилүү болгондой, транзистордук күчөтүүчү стадия (күчөтүү) аркылуу токтун агымынын бүткүл мезгилинин үзгүлтүксүздүгүнүн даражасына жараша анын иштөөсүнүн төмөнкү класстары бөлүнөт: «А», «В», «АВ», "C", "D ".
Иштөө классында ток "A" кириш сигнал мезгилинин 100%ы үчүн этап аркылуу өтөт. Бул класстагы каскад төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
"AB" классындагы күчөткүч баскычында ток ал аркылуу 50% ашык, бирок кириш сигналынын мезгилинин 100% азыраак өтөт (төмөндөгү сүрөттү караңыз).
“В” стадиясынын иштөө классында ток ал аркылуу сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кириш сигналынын мезгилинин так 50% өтөт.
Акыры, "C" стадиясынын операция классында ток ал аркылуу кириш сигналынын мезгилинин 50% азыраак убакытында өтөт.
LF-транзистордук күчөткүч: иштин негизги класстарындагы бурмалоо
Жумуш зонасында "А" классындагы транзистордук күчөткүч сызыктуу эмес бурмалоонун төмөн деңгээлине ээ. Бирок эгерде сигналда транзисторлордун каныккандыгына алып келген чыңалуудагы импульстук өсүүлөр болсо, анда чыгуу сигналынын ар бир "стандарттык" гармониясынын айланасында жогорку гармоникалар (11ге чейин) пайда болот. Бул транзисторланган же металлдык үн деп аталган көрүнүштү пайда кылат.
Эгер транзисторлордогу төмөнкү жыштыктагы күч күчөткүчтөр туруксуздандырылбаган электр булагы болсо, анда алардын чыгуу сигналдары негизги жыштыкка жакын амплитудада модуляцияланат. Бул жыштык реакциясынын сол четинде үндүн катуулугуна алып келет. Ар кандай чыңалууларды турукташтыруу ыкмалары күчөткүчтүн дизайнын татаалдаштырат.
Бир жактуу А классындагы күчөткүчтүн типтүү эффективдүүлүгү дайыма күйүп турган транзистордун жана DC компонентинин үзгүлтүксүз агымынын эсебинен 20% ашпайт. Сиз A классындагы күчөткүчтү түртүп-тартып жасай аласыз, эффективдүүлүк бир аз жогорулайт, бирок сигналдын жарым толкундары ассиметриялуу болуп калат. Каскадын "А" жумушчу классынан "АВ" жумушчу классына өтүшү анын схемасынын эффективдүүлүгү жогоруласа да, сызыктуу эмес бурмалоону төрт эсеге көбөйтөт.
Б"АВ" жана "В" класстарындагы күчөткүчтөр сигналдын деңгээли азайган сайын бурмалоо көбөйөт. Музыканын күчүн жана динамикасын толук сезүү үчүн мындай күчөткүчтү катуураак иштеткиңиз келет, бирок бул көп учурда жардам бербейт.
Орто жумуш класстары
Жумушчу класс "А" вариацияга ээ - "A+" классы. Мында бул класстагы күчөткүчтүн төмөнкү вольттуу кириш транзисторлору "А" классында иштейт, ал эми күчөткүчтүн жогорку вольттуу чыгыш транзисторлору, алардын кириш сигналдары белгилүү деңгээлден ашканда, "В" класстарына кирет же "AB". Мындай каскаддардын эффективдүүлүгү таза «А» классына караганда жакшыраак, ал эми сызыктуу эмес бурмалоо азыраак (0,003%ке чейин). Бирок алар чыгыш сигналында жогорку гармоника бар болгондуктан "металлдык" угулат.
Башка класстагы күчөткүчтөр - "AA" сызыктуу эмес бурмалоонун андан да төмөн даражасына ээ - болжол менен 0,0005%, бирок жогорку гармоникалар да бар.
А классындагы транзистордук күчөткүчкө кайтуубу?
Бүгүнкү күндө жогорку сапаттагы үндү чыгаруу чөйрөсүндөгү көптөгөн адистер түтүк күчөткүчтөрүнө кайтып келүүнү жакташат, анткени сызыктуу эмес бурмалоонун деңгээли жана алар тарабынан чыгуу сигналына киргизилген жогорку гармоника транзисторлорго караганда, албетте, төмөн.. Бирок, бул артыкчылыктар негизинен жогорку импеданстуу түтүк чыгаруу баскычы менен төмөн импеданстуу динамиктердин ортосунда дал келген трансформатордун зарылдыгы менен толукталат. Бирок, жөнөкөй транзистордук күчөткүч төмөндө көрсөтүлгөндөй трансформатордун чыгышы менен жасалышы мүмкүн.
Ошондой эле гибриддик түтүк-транзистордук күчөткүч гана эң сонун үн сапатын камсыздай алат деген көз караш бар, анын бардык этаптары бир жактуу, терс пикир менен камтылбайт жана "А" классында иштейт. Башкача айтканда, мындай күч ээрчип бир транзистор боюнча күчөткүч болуп саналат. Анын схемасы максималдуу жетүүгө боло турган эффективдүүлүккө ээ болушу мүмкүн ("А" классында) 50% дан ашык эмес. Бирок күчөткүчтүн күчү да, эффективдүүлүгү да үн чыгаруунун сапатынын көрсөткүчү эмес. Ошол эле учурда схемадагы бардык ЭРЭнин сапаты жана сызыктуулугу өзгөчө мааниге ээ.
Бир жактуу схемалар ушундай көз карашка ээ болгондуктан, биз алардын варианттарын төмөндө карап чыгабыз.
Бир учтуу бир транзисторлуу күчөткүч
Анын схемасы, жалпы эмитент жана "А" классында иштөө үчүн киргизүү жана чыгаруу сигналдары үчүн R-C туташуулары менен жасалган, төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Ал n-p-n транзистор Q1 көрсөтөт. Анын коллектору +Vcc позитивдүү терминалына ток чектөөчү резистор R3 аркылуу, ал эми эмиттери -Vcc менен туташтырылган. p-n-p транзистордук күчөткүчтүн чынжырчасы бирдей болот, бирок кубат менен жабдуунун өткөргүчтөрү тескери болот.
C1 – бул AC кириш булагын DC чыңалуу булагынан ажыратуучу ажыратуучу конденсатор. Ошол эле учурда, C1 транзистор Q1дин базалык-эмиттердик түйүнү аркылуу өзгөрмө кирүүчү токтун өтүшүнө тоскоолдук кылбайт. Резистор R1 жана R2 каршылык менен биргеөтүү "E - B" статикалык режимде Q1 транзисторунун иштөө чекитинин тандоо үчүн Vcc чыңалуу бөлгүчтү түзөт. Бул схема үчүн мүнөздүү R2=1 кОм мааниси, ал эми иштөө чекитинин абалы Vcc / 2 болуп саналат. R3 коллектордук чынжырдын жүктөө резистору жана коллектордо өзгөрүлмө чыңалуу чыгуу сигналын түзүү үчүн колдонулат.
Vcc=20 В, R2=1 кОм, ал эми токтун жогорулашы h=150 деп эсептейли. Эмитенттеги чыңалуу Ve=9 В тандайбыз, ал эми "А - В" өтүүдө чыңалуунун түшүүсү Vbe=0,7 V барабар кабыл алынган Бул маани кремний транзистор деп аталган туура келет. Эгерде биз германий транзисторлорунун негизиндеги күчөткүчтү карап жаткан болсок, анда "E - B" ачык түйүнүндөгү чыңалуу төмөндөшү Vbe=0,3 В болмок.
Эмитатордук ток, болжол менен коллектордук токко барабар
Ie=9 V/1 kΩ=9 мА ≈ Ic.
Незалык ток Ib=Ic/h=9mA/150=60uA.
R1 резисторундагы чыңалуу төмөндөшү
V(R1)=Vcc - Vb=Vcc - (Vbe + Ve)=20V - 9.7V=10.3V
R1=V(R1)/Ib=10, 3 V/60 uA=172 кОм.
C2 эмитенттик токтун өзгөрмө компонентинин (чынында коллектордук ток) өтүү схемасын түзүү үчүн керек. Эгерде ал жок болсо, анда R2 резистору өзгөрүлмө компонентти катуу чектеп, андагы биполярдык транзистордук күчөткүчтө токтун аз жогорулашына ээ болмок.
Эсептөөлөрүбүздө Ic=Ib h деп ойлогонбуз, мында Ib – эмитенттен ага агып жаткан жана базага кыйшаюулуу чыңалуу колдонулганда пайда болгон базалык ток. Бирок, база аркылуу ар дайым (офсет менен жана жок)коллектордон Icb0 агып чыгуу да бар. Демек, чыныгы коллектордук ток Ic=Ib h + Icb0 h, б.а. OE менен чынжырдагы агып кетүү агымы 150 эсеге көбөйөт. Эгерде германий транзисторлорунун негизиндеги күчөткүчтү карап жаткан болсок, анда бул жагдайды эсептөөдө эске алуу керек болчу. Чындыгында, германий транзисторлорунун бир нече мкА даражасындагы олуттуу Icb0 бар. Кремнийде ал үч даражага азыраак (болжол менен бир нече nA), андыктан эсептөөдө адатта ага көңүл бурулбайт.
Бир жактуу MIS транзистордук күчөткүч
Ар кандай талаа эффективдүү транзистордук күчөткүч сыяктуу эле, каралып жаткан схеманын биполярдык транзистордук күчөткүчтөрдүн арасында аналогу бар. Ошондуктан, жалпы эмитент менен мурунку схеманын аналогун карап көрөлү. Ал жалпы булак жана "A" классында иштөө үчүн киргизүү жана чыгаруу сигналдары үчүн RC байланыштары менен жасалган жана төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Бул жерде C1 - ошол эле ажыратуу конденсатору, анын жардамы менен AC кириш булагы Vdd туруктуу чыңалуу булагынан бөлүнгөн. Белгилүү болгондой, ар кандай талаа эффективдүү транзистордук күчөткүч өзүнүн MOS транзисторлорунун дарбаза потенциалы алардын булактарынын потенциалынан төмөн болушу керек. Бул схемада дарбаза R1 тарабынан жерге туташтырылган, ал адатта жогорку каршылыкка ээ (100 кОмдон 1 МΩ чейин), ал кириш сигналын шунт кылбайт. R1 аркылуу ток дээрлик жок, ошондуктан кириш сигналы жок болгон учурда дарбаза потенциалы жердин потенциалына барабар. Булак потенциалы R2 резисторундагы чыңалуунун төмөндөшүнөн улам жердин потенциалынан жогору. ОшентипОшентип, дарбаза потенциалы Q1 нормалдуу иштеши үчүн зарыл болгон булак потенциалынан төмөн. Конденсатор C2 жана резистор R3 мурунку схемадагыдай эле максатка ээ. Бул жалпы булак схемасы болгондуктан, кириш жана чыгуу сигналдары 180° фазадан тышкары.
Трансформатордун чыгыш күчөткүчү
Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн үчүнчү бир баскычтуу жөнөкөй транзистордук күчөткүч да "А" классында иштөө үчүн жалпы эмитенттик схемага ылайык жасалган, бирок ал төмөнкү импеданстуу динамикке дал келген түзүлүш аркылуу туташтырылган трансформатор.
Т1 трансформаторунун баштапкы орамасы Q1 транзисторунун коллектордук чынжырынын жүгү болуп саналат жана чыгуу сигналын иштеп чыгат. T1 чыгуу сигналын динамикке жөнөтөт жана транзистордун чыгыш импедансы төмөнкү (бир нече Ом тартиби боюнча) динамиктин импедансына дал келишин камсыздайт.
R1 жана R3 резисторлоруна чогулган Vcc коллектордук электр булагынын чыңалуу бөлгүчү Q1 транзисторунун иштөө чекитинин тандоосун камсыздайт (анын базасына чыңалууну камсыз кылуу). Күчөткүчтүн калган элементтеринин максаты мурунку схемалардагыдай эле.
Түртүү-тартуу аудио күчөткүч
Эки транзисторлуу түртүү-тартуу төмөнкү жыштыктагы күчөткүч кириш аудио сигналын фазадан тышкаркы эки жарым толкунга бөлөт, алардын ар бири өзүнүн транзистордук баскычы менен күчөтүлөт. Мындай күчөтүү аткарылгандан кийин, жарым толкундар толук гармоникалык сигналга бириктирилет, ал динамик системасына берилет. Төмөн жыштыктын мындай трансформациясысигнал (бөлүнүү жана кайра биригүү), албетте, чынжырдын эки транзисторунун жыштык жана динамикалык касиеттериндеги айырмачылыктан улам андагы кайтарылгыс бурмалоону пайда кылат. Бул бурмалоо күчөткүчтүн чыгышындагы үн сапатын төмөндөтөт.
"А" классында иштеген түртүү-тартуу күчөткүчтөрү татаал аудиосигналдарды жакшы чыгара албайт, анткени алардын колдорунда жогорулатылган туруктуу ток тынымсыз агып турат. Бул сигналдын жарым толкундарынын асимметриясына, фазалык бурмалоого жана акырында үн түшүнүктүүлүгүнүн жоголушуна алып келет. Жылытылганда эки күчтүү транзистор төмөнкү жана инфра-төмөн жыштыктарда сигналдын бурмаланышын эки эсеге көбөйтөт. Бирок, ошентсе да, түртүү схемасынын негизги артыкчылыгы анын алгылыктуу натыйжалуулугу жана көбөйгөн чыгаруу кубаттуулугу.
Push-pull транзисторунун күч күчөткүч чынжырчасы сүрөттө көрсөтүлгөн.
Бул "A" классындагы күчөткүч, бирок "AB" классын жана ал тургай "B" классын да колдонсо болот.
Трансформатору жок транзистордук күч күчөткүч
Трансформаторлор, алардын кичирейтүүдөгү прогрессине карабастан, дагы эле эң көлөмдүү, оор жана кымбат ERE. Ошондуктан, трансформаторду ар кандай типтеги (n-p-n жана p-n-p) эки күчтүү кошумча транзисторлордо иштетип, аны түртүү схемасынан жок кылуунун жолу табылган. Көпчүлүк заманбап күч күчөткүчтөр ушул принципти колдонушат жана "В" классында иштөөгө ылайыкталган. Мындай кубаттуулукту күчөткүчтүн схемасы төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Анын эки транзистору тең жалпы коллектордук (эмиттердин жолдоочусу) схемасы боюнча туташтырылган. Демек, схема кириш чыңалууну күчөтүүсүз чыгышка өткөрүп берет. Эгер кирүүчү сигнал жок болсо, анда эки транзистор тең күйгүзүлгөн абалдын чегинде, бирок алар өчүрүлгөн.
Гармоникалык сигнал киргизилгенде, анын оң жарым толкуну TR1ди ачат, бирок p-n-p транзистор TR2ди толук өчүрүү режимине коет. Ошентип, жүк аркылуу күчөтүлгөн токтун оң жарым толкуну гана өтөт. Киргизүүчү сигналдын терс жарым толкуну TR2ди гана ачып, TR1ди өчүрөт, ошону менен күчөтүлгөн токтун терс жарым толкуну жүккө берилет. Натыйжада, жүккө толук кубаттуулук күчөтүлгөн (учурдун күчөшүнөн улам) синусоидалдык сигнал жеткирилет.
Бир транзистордук күчөткүч
Жогорудагыларды өздөштүрүү үчүн биз өз колубуз менен жөнөкөй транзистордук күчөткүчтү чогултуп, анын кантип иштээрин аныктайбыз.
BC107 тибиндеги Т аз кубаттуу транзистордун жүгү катары биз каршылыгы 2-3 кОм болгон кулакчындарды күйгүзөбүз, биз R 1 жогорку каршылыктагы резистордон базага кыйшаюу чыңалуусун колдонобуз MΩ, биз T базалык чынжырында сыйымдуулугу 10 мкФтен 100 мкФ болгон ажыратуучу электролиттик C конденсаторун күйгүзөбүз. Схеманы 4,5 В / 0,3 А батарейкасынан кубаттайбыз.
Эгер резистор R туташтырылбаса, анда Ib базалык ток да, Ic коллектордук ток да болбойт. Эгерде резистор туташтырылган болсо, анда базадагы чыңалуу 0,7 В чейин көтөрүлөт жана ал аркылуу Ib \u003d 4 мкА ток өтөт. Коэффиценттранзистордун учурдагы күчөшү 250, бул Ic=250Ib=1 мА берет.
Жөнөкөй транзистордук күчөткүчтү өз колубуз менен чогултуп, эми аны сынай алабыз. Наушниктерди туташтырыңыз жана манжаңызды диаграмманын 1-пунктуна коюңуз. Сиз ызы-чуу угасыз. Сиздин денеңиз 50 Гц жыштыктагы электр энергиясынын нурлануусун кабыл алат. Наушниктен уккан ызы-чуу бул радиация, транзистор тарабынан гана күчөтүлөт. Бул процессти кененирээк түшүндүрүп берели. 50 Гц өзгөрүлмө чыңалуу транзистордун негизине C конденсатору аркылуу туташтырылган. Базадагы чыңалуу азыр R резисторунан келген туруктуу токтун чыңалуусунун (болжол менен 0,7 В) жана өзгөрмө ток манжасынын чыңалуусунун суммасына барабар. Натыйжада коллектордук ток 50 Гц жыштыгы менен алмашуучу компонентти алат. Бул өзгөрмө ток динамиктердин мембранасын бир жыштыкта алдыга жана артка жылдыруу үчүн колдонулат, бул биз чыгууда 50 Гц тонду уга алабыз дегенди билдирет.
50 Гц ызы-чуу деңгээлин угуу анча кызык эмес, андыктан төмөнкү жыштыктагы булактарды (CD ойноткучту же микрофонду) 1 жана 2-пункттарга туташтырып, күчөтүлгөн кепти же музыканы уга аласыз.
