Circuit în cascadă folosind tranzistori UHF. Amplificator cu tranzistori: tipuri, circuite, simple și complexe. Stabilizarea circuitului colectorului

Diagramele schematice ale două versiuni ale unui astfel de amplificator sunt prezentate în Fig. 174. Ele sunt în esență o repetare a circuitului amplificatorului tranzistor acum dezasamblat. Doar pe ele sunt indicate detaliile pieselor și se introduc trei elemente suplimentare: R1, C3 și S1. Rezistorul R1 - sarcina sursei de oscilații de frecvență audio (receptor detector sau pickup); C3 este un condensator care blochează capul difuzorului B1 de la frecvențele de sunet mai înalte; S1 - comutator de alimentare. În amplificatorul din fig. 174, iar tranzistorii structurii p-n-p lucrează în amplificatorul din fig. 174, b - n-p-n structuri. În acest sens, polaritatea de comutare a bateriilor care le alimentează este diferită: o tensiune negativă este furnizată colectoarelor de tranzistori ai primei versiuni a amplificatorului și o tensiune pozitivă este furnizată colectoarelor de tranzistori din a doua versiune. Polaritatea pornirii condensatoarelor electrolitice este, de asemenea, diferită. În rest, amplificatoarele sunt exact la fel.

În oricare dintre aceste opțiuni de amplificator, pot funcționa tranzistorii cu un coeficient de transfer de curent static h21E de 20-30 sau mai mult. Un tranzistor cu un coeficient mare h21E trebuie instalat în etapa de pre-amplificare (prima). Rolul sarcinii B1 a etajului de ieșire poate fi îndeplinit de căști, o capsulă telefonică DEM-4m sau un difuzor de abonat. Pentru a alimenta amplificatorul, folosește o baterie 3336L sau o sursă de alimentare AC (despre care am vorbit într-o conversație anterioară).

Preasamblați amplificatorul pe o placă pentru a studia temeinic și a învăța cum să-l setați, după care îi veți transfera părțile pe o placă permanentă.

Mai întâi, montați doar părțile primei trepte și condensatorul C2 pe panou. Între borna dreaptă (conform diagramei) a acestui condensator și conductorul împământat al sursei de alimentare, porniți căștile.

Orez. 174. Amplificatoare AF în două trepte pe tranzistoare din structura p-n-p (a) și pe tranzistoare din structura n-p-n (b)

Dacă acum conectați intrarea amplificatorului la mufele de ieșire ale unui detector receptor reglat la un post de radio sau conectați la acesta un pickup audio și redați o înregistrare, sunetul unei transmisii sau înregistrări radio va apărea în telefoane. Prin selectarea rezistenței rezistorului R2 (la fel ca atunci când reglați modul de funcționare al unui amplificator cu un singur tranzistor, despre care am vorbit în a șaptea conversație), obțineți cel mai mare volum. În acest caz, un miliampermetru conectat la circuitul colector al tranzistorului ar trebui să arate un curent egal cu 0,4-0,6 mA. Cu o tensiune de alimentare de 4,5 V, acesta este cel mai avantajos mod de funcționare a tranzistorului.

Apoi montați părțile celei de-a doua etape (de ieșire) a amplificatorului, conectați telefoanele la circuitul colector al tranzistorului său. Telefoanele ar trebui acum să sune mult mai tare. Poate că vor suna și mai tare după ce curentul de colector al tranzistorului este setat la 0,4-0,6 mA prin selectarea rezistenței R4.

Puteți, totuși, să o faceți diferit: montați toate părțile amplificatorului, selectați rezistențele R2 și R4 pentru a seta modurile recomandate ale tranzistorilor (pe baza curenților circuitelor colectoare sau a tensiunilor de pe colectoarele tranzistoarelor) și numai după aceea verificați funcționarea acestuia pentru reproducerea sunetului. Acest mod este mai tehnic. Și pentru un amplificator mai complex și va trebui să vă ocupați în principal de astfel de amplificatoare, acesta este singurul corect.

Sper că înțelegeți că sfatul meu privind configurarea unui amplificator în două trepte se aplică în mod egal pentru ambele versiuni. Și dacă coeficienții de transfer de curent ai tranzistorilor lor sunt aproximativ aceiași, atunci volumul sunetului al telefoanelor și al sarcinilor amplificatorului ar trebui să fie același. Dar, așa cum am spus deja, sarcina amplificatorului poate fi o capsulă telefonică DEM-4m sau un difuzor de abonat. Modul de funcționare al tranzistorului de ieșire ar trebui să se schimbe. Cu o capsulă DEM-4m, a cărei rezistență este de 60 ohmi, curentul de repaus al tranzistorului în cascadă trebuie crescut (prin scăderea rezistenței rezistenței R4) la 4-6 mA și cu un difuzor de abonat (rezistența înfășurarea primară a transformatorului său de potrivire, folosit ca transformator de ieșire, este chiar mai mică) - crește la 8-10 mA.

Diagrama schematică a celei de-a treia versiuni a unui amplificator în două trepte este prezentată în Fig. 175. Particularitatea acestui amplificator este că în prima etapă funcționează un tranzistor al structurii p-n-p, iar în a doua - un tranzistor al structurii n-p-n. Mai mult, baza celui de-al doilea tranzistor este conectată la colectorul primului nu printr-un condensator de cuplare, ca în amplificatorul primelor două opțiuni, ci direct sau, după cum se spune, galvanic. Cu o astfel de conexiune, gama de frecvențe ale oscilațiilor amplificate se extinde, iar modul de funcționare al celui de-al doilea tranzistor este determinat în principal de modul de funcționare al primului, care este setat prin selectarea rezistenței R2.

Într-un astfel de amplificator, sarcina tranzistorului primei trepte nu este rezistorul R3, ci joncțiunea emițătorului p-n a celui de-al doilea tranzistor. Rezistorul este necesar doar ca element de polarizare: căderea de tensiune creată peste el deschide al doilea tranzistor. Dacă acest tranzistor este germaniu (MP35-MP38), rezistența rezistorului R3 poate fi de 680-750 ohmi, iar dacă este siliciu (MP111-MP116, KT315) - aproximativ 3 kOhmi. Din păcate, stabilitatea unui astfel de amplificator atunci când tensiunea de alimentare sau temperatura se modifică este scăzută. În rest, pentru acest amplificator se aplică tot ce se spune în legătură cu amplificatoarele primelor două opțiuni.

Amplificatoarele pot fi alimentate de la o sursă de 9 V DC, de exemplu de la două baterii 3336L, sau, dimpotrivă, de la o sursă de 1,5-3 V - de la una sau două celule 332 sau 316?

Orez. 175. Amplificator cu tranzistori de diferite structuri

Orez. 176. Placă de circuite a amplificatorului AF în două trepte

Desigur, este posibil: la o tensiune mai mare a sursei de alimentare, sarcina amplificatorului - capul difuzorului - să sune mai tare, la o tensiune mai mică - mai silentioasă. Dar, în același timp, modurile de funcționare ale tranzistorilor ar trebui să fie oarecum diferite. În plus, cu o tensiune de alimentare de 9 V, tensiunile nominale ale condensatoarelor electrolitice C2 din primele două opțiuni de amplificator trebuie să fie de cel puțin 10 V. Atâta timp cât piesele amplificatorului sunt montate pe o placă, toate acestea pot fi verificate cu ușurință. experimental și se pot trage concluziile adecvate.

Montarea pieselor unui amplificator stabilit pe o placă permanentă nu este o sarcină dificilă. De exemplu în Fig. Figura 176 prezintă placa de circuite a amplificatorului din prima opțiune (conform diagramei din Fig. 174, a). Placa a fost tăiată din foaie getinax sau textolit cu o grosime de 1,5-2 mm. Dimensiunile acestuia prezentate în figură sunt aproximative și depind de dimensiunile pieselor pe care le aveți. De exemplu, în diagramă puterea rezistențelor este indicată ca 0,125 W, capacitatea condensatoarelor electrolitice este de 10 μF fiecare. Dar asta nu înseamnă că numai astfel de piese ar trebui instalate în amplificator. Puterea de disipare a rezistențelor poate fi oricare. În locul condensatoarelor electrolitice K50-3 sau K52-1, prezentate pe placa de circuit, pot exista condensatoare K50-6, de asemenea pentru tensiuni nominale mai mari. În funcție de piesele pe care le aveți, schema de conexiuni a amplificatorului se poate modifica și ea.

Am vorbit deja despre editare în sine în a noua conversație. Dacă ai uitat, uită-te din nou.

Oricare dintre amplificatoarele despre care am vorbit în această parte a conversației vă va fi de folos în viitor, de exemplu pentru un receptor portabil cu tranzistor. Amplificatoare similare pot fi folosite pentru comunicarea telefonică prin cablu cu un prieten care locuiește în apropiere.

Fig.3.1

Acesta este cel mai simplu design care vă permite să demonstrați capacitățile de amplificare ale unui tranzistor. Adevărat, câștigul de tensiune este mic - nu depășește 6, astfel încât domeniul de aplicare al unui astfel de dispozitiv este limitat. Cu toate acestea, îl puteți conecta, de exemplu, la un detector radio (ar trebui să fie încărcat cu o rezistență de 10 kΩ) și să utilizați căștile BF1 pentru a asculta emisiunile de la un post de radio local.

Semnalul amplificat este furnizat mufelor de intrare X1, X2, iar tensiunea de alimentare (ca și în toate celelalte modele ale acestui autor, este de 6 V - patru elemente galvanice cu o tensiune de 1,5 V fiecare conectată în serie) este furnizată mufelor X3 , X4. Divizorul R1 R2 stabilește tensiunea de polarizare la baza tranzistorului, iar rezistența R3 oferă feedback de curent, ceea ce ajută la stabilizarea temperaturii amplificatorului.

Cum are loc stabilizarea? Să presupunem că curentul de colector al tranzistorului crește sub influența temperaturii. În consecință, căderea de tensiune la rezistorul R3 va crește. Ca urmare, curentul emițătorului va scădea și, prin urmare, curentul colectorului va scădea - își va atinge valoarea inițială.

Sarcina etajului amplificatorului este o casti cu o rezistenta de 60...100 Ohmi.

Nu este dificil să verificați funcționarea amplificatorului; trebuie să atingeți mufa de intrare X1, de exemplu, cu o pensetă - ar trebui să se audă un bâzâit slab în telefon, ca urmare a curentului alternativ. Curentul de colector al tranzistorului este de aproximativ 3 mA.

Fig.3.2

Este proiectat cu cuplare directă între etape și feedback negativ profund DC, ceea ce face modul său independent de temperatura ambiantă. Baza pentru stabilizarea temperaturii este rezistorul R4, care „funcționează” în mod similar cu rezistorul R3 din designul anterior.

Amplificatorul este mai „sensibil” în comparație cu un amplificator cu o singură treaptă - câștigul de tensiune ajunge la 20. La mufele de intrare poate fi furnizată o tensiune alternativă cu o amplitudine de cel mult 30 mV, altfel va apărea o distorsiune, care poate fi auzită în căști.

Ei verifică amplificatorul atingând mufa de intrare X1 cu o pensetă (sau doar un deget) - se va auzi un sunet puternic în telefon. Amplificatorul consumă un curent de aproximativ 8 mA.

Acest design poate fi folosit pentru a amplifica semnale slabe, cum ar fi cele de la un microfon. Și, desigur, va îmbunătăți semnificativ semnalul AF preluat de la sarcina receptorului detectorului.

La implementarea amplificatoarelor cu tranzistori, trebuie rezolvate o serie de probleme specifice. În primul rând, trebuie să oferiți. Am luat în considerare deja tipurile de moduri de funcționare ale tranzistorului, cum ar fi modul de amplificare liniară A, modurile B, C, modurile cheie D și F, mai devreme. Cel mai adesea, circuitele treptelor de amplificare care utilizează tranzistoare sunt considerate în raport cu modul A. Cele mai comune circuite ale treptelor de amplificare sunt:

• Circuit de stabilizare a emițătorului
• Amplificator diferential
• Amplificator push-pull

Circuit cu curent de bază fix

Circuit de bază cu tensiune fixă

Circuit de stabilizare a colectorului

Circuit de stabilizare a emițătorului

Amplificator diferential

Un alt circuit comun de etapă a amplificatorului este. Circuitul amplificator diferenţial a devenit larg răspândit datorită imunităţii ridicate la zgomot a semnalului diferenţial de intrare. Un alt avantaj al acestui circuit de etapă a amplificatorului este capacitatea de a utiliza surse de alimentare de joasă tensiune. Un amplificator diferenţial este format prin conectarea emiţătorilor a două tranzistoare la un singur generator de rezistenţă sau curent. O versiune a etajului de amplificator, implementată ca amplificator diferenţial, este prezentată în Figura 6.

Etapele amplificatoarelor bazate pe un circuit amplificator diferenţial sunt utilizate pe scară largă în circuitele integrate moderne, cum ar fi amplificatoare operaţionale, amplificatoare de frecvenţă intermediară şi chiar unităţi complet funcţionale, cum ar fi un receptor de semnal FM, o cale radio pentru telefonul mobil, mixere de frecvenţă de înaltă calitate etc. .

Amplificator push-pull

Într-un amplificator push-pull, poate fi utilizat oricare dintre modurile de funcționare a tranzistorului, dar cel mai adesea în acest circuit de etapă a amplificatorului este utilizat modul de operare B. Acest lucru se datorează faptului că etapele push-pull sunt utilizate la ieșirea amplificator, unde este necesară o eficiență crescută de funcționare (eficiență ridicată) .etapă amplificator). sunt implementate atât pe tranzistoare cu aceeași conductivitate, cât și cu conductivitate diferită a tranzistorilor. Diagrama unuia dintre cele mai comune tipuri de amplificatoare push-pull este prezentată în Figura 7.

Circuitele amplificatoare push-pull pot reduce semnificativ nivelul armonicilor egale ale semnalului de intrare, astfel încât acest circuit de etapă amplificator a devenit larg răspândit, dar circuitul amplificator push-pull este, de asemenea, utilizat pe scară largă în tehnologia digitală. Un exemplu sunt cipurile CMOS.

Literatură:

Împreună cu articolul „Circuite ale etajelor de amplificare folosind tranzistori” citiți:

Această carte discută caracteristicile soluțiilor de circuit utilizate în crearea dispozitivelor de transmisie radio cu tranzistori miniatural. Capitolele relevante oferă informații despre principiile de funcționare și caracteristicile funcționării unităților și cascadelor individuale, schemele de circuit, precum și alte informații necesare pentru construirea independentă a emițătoarelor radio simple și a microfoanelor radio. Un capitol separat este dedicat luării în considerare a proiectelor practice de microtransmițătoare cu tranzistori pentru sistemele de comunicații cu rază scurtă.

Cartea este destinată radioamatorilor începători interesați de caracteristicile soluțiilor de proiectare a circuitelor pentru unități și cascade de dispozitive de transmisie radio cu tranzistori miniatural.

În dispozitivele de transmisie radio cu tranzistori miniatural, este adesea necesar să se obțină un câștig mare al unui semnal de frecvență joasă, care necesită utilizarea a două sau mai multe trepte de amplificare. În acest caz, utilizarea amplificatoarelor de microfon cuplate capacitiv în mai multe etape, fiecare dintre etapele cărora este realizată pe baza circuitelor luate în considerare, nu duce întotdeauna la rezultate satisfăcătoare. Prin urmare, soluțiile de circuite pentru amplificatoare de microfon cu cuplare directă între cascade au devenit larg răspândite în dispozitivele de transmisie radio miniaturale.

Astfel de amplificatoare conțin mai puține piese, au un consum mai mic de energie, sunt ușor de configurat și sunt mai puțin critice pentru modificările tensiunii de alimentare. În plus, amplificatoarele cu cuplare directă între etape au o lățime de bandă mai uniformă, iar distorsiunile neliniare ale acestora pot fi minimizate. Unul dintre principalele avantaje ale unor astfel de amplificatoare este stabilitatea lor relativ ridicată la temperatură.

Cu toate acestea, stabilitatea la temperatură ridicată, la fel ca și celelalte avantaje ale amplificatoarelor cu cuplare directă între trepte enumerate mai sus, poate fi realizată numai prin utilizarea feedbackului DC negativ profund furnizat de la ieșire la prima treaptă a amplificatorului. Atunci când se utilizează designul de circuit adecvat, orice modificări de curent cauzate atât de fluctuațiile de temperatură, cât și de alte motive sunt amplificate de etapele ulterioare și alimentate la intrarea amplificatorului în această polaritate. Ca urmare, amplificatorul revine la starea inițială.

În Fig. 2.11. Cu o tensiune de alimentare de 9 până la 12 V și o tensiune de intrare maximă de 25 mV, nivelul tensiunii de ieșire în intervalul de frecvență de la 10 Hz la 40 kHz poate ajunge la 5 V. În acest caz, consumul de curent nu depășește 2 mA.

Orez. 2.11. Schema schematică a unui amplificator de microfon cu cuplare directă între trepte (opțiunea 1)

Semnalul de joasă frecvență generat de microfonul VM1 este alimentat prin condensatorul de izolare C2 la intrarea primului etaj de amplificare, realizat pe tranzistorul VT1. Condensatorul C1 filtrează componentele de înaltă frecvență nedorite ale semnalului de intrare. Prin rezistorul R1, tensiunea de alimentare este furnizată microfonului electret VM1.

Semnalul amplificat de la sarcina colectorului tranzistorului VT1 (rezistorul R2) este furnizat direct la baza tranzistorului VT2, pe care este realizată a doua etapă de amplificare. De la sarcina colectorului acestui tranzistor, semnalul trece la ieșirea amplificatorului prin condensatorul de izolare C4.

Trebuie remarcat faptul că rezistența R2, utilizată ca rezistență de sarcină în circuitul colector al tranzistorului VT1, are o rezistență relativ mare. Ca rezultat, tensiunea la colectorul tranzistorului VT1 va fi destul de scăzută, ceea ce vă permite să conectați baza tranzistorului VT2 direct la colectorul tranzistorului VT1. Valoarea rezistenței rezistorului R6 joacă, de asemenea, un rol semnificativ în alegerea modului de funcționare al tranzistorului VT2.

Un rezistor R4 este conectat între emițătorul tranzistorului VT2 și baza tranzistorului VT1, ceea ce asigură apariția unui feedback negativ de curent continuu între cascade. Ca urmare, tensiunea de la baza tranzistorului VT1 se formează folosind rezistorul R4 din tensiunea prezentă la emițătorul tranzistorului VT2, care la rândul său se formează atunci când curentul de colector al acestui tranzistor trece prin rezistorul R6. Pentru curent alternativ, rezistorul R6 este manevrat de condensatorul C3.

Dacă din anumite motive, curentul care trece prin tranzistorul VT2 crește, atunci tensiunea la rezistențele R5 și R6 va crește în mod corespunzător. Ca urmare, datorită rezistorului R4, tensiunea de la baza tranzistorului VT1 va crește, ceea ce va duce la o creștere a curentului colectorului său și o creștere corespunzătoare a căderii de tensiune pe rezistorul R2, iar acest lucru va determina o scădere a tensiune la colectorul tranzistorului VT1, la care este conectată direct baza tranzistorului VT2. Reducerea valorii tensiunii la baza tranzistorului VT2 va duce la o scădere a curentului de colector al acestui tranzistor și la o scădere corespunzătoare a tensiunii între rezistențele R5 și R6. În același timp, tensiunea de la baza tranzistorului VT1 va scădea, acest tranzistor se va opri și va funcționa din nou în modul normal, setat inițial. Astfel, curenții și punctele de funcționare ale tranzistoarelor VT1 și VT2 vor fi stabilizate. Circuitul de stabilizare funcționează în mod similar atunci când curentul de colector al tranzistorului VT2 poate scădea, de exemplu, când temperatura ambiantă scade.

Pentru amplificatoarele cu cuplare directă între trepte, pentru a seta modul este de obicei suficient să selectați valoarea rezistenței unui singur rezistor. În circuitul considerat, modul de funcționare este setat prin selectarea rezistenței rezistenței R6 sau a rezistenței R2.

Datorită faptului că rezistența R3 nu este ocolită de un condensator, feedback-ul AC are loc în acest amplificator, oferind o reducere bruscă a distorsiunii.

Trebuie remarcat faptul că, la orice modificare a valorii rezistorului R4 sau a valorii tensiunii de alimentare a amplificatorului, este necesară ajustarea poziției punctului de funcționare. Un rol important în acest proces îl joacă rezistența R6, în locul căruia, în timpul procesului de stabilire a designului, este instalat de obicei un rezistor de tăiere, care asigură selectarea corectă a punctului de funcționare a tranzistorilor VT1 și VT2.

În Fig. 2.12. O caracteristică distinctivă a acestei soluții de circuit, în comparație cu cea anterioară, este aceea că pentru a stabiliza modul de funcționare, circuitul propus utilizează două circuite de feedback de la ieșire la intrare.

Orez. 2.12. Schema schematică a unui amplificator de microfon cu cuplare directă între trepte (opțiunea 2)

Este ușor de observat că, pe lângă transmiterea tensiunii îndepărtate de la emițătorul tranzistorului VT2 la baza tranzistorului VT1 prin rezistorul R4, acest design asigură, de asemenea, că tensiunea emițătorului tranzistorului din prima etapă se modifică în funcție de cantitatea de curent care trece prin sarcina colectorului tranzistorului VT2 (rezistor R6). Al doilea circuit de feedback, conectat între colectorul tranzistorului VT2 și emițătorul tranzistorului VT1, este format din rezistența R5 și condensatorul C3 conectate în paralel. Trebuie remarcat faptul că valoarea frecvenței limită superioară a benzii de trecere a unui anumit amplificator de microfon depinde de valoarea capacității condensatorului C3.

Cu o tensiune de alimentare de 9 până la 15 V și o tensiune de intrare maximă de 25 mV, nivelul tensiunii de ieșire a amplificatorului în două trepte considerat în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 20 kHz poate ajunge la 2,5 V. În acest caz, curentul consumul nu depășește 2 mA.

În Fig. 2.13.

Orez. 2.13. Schema schematică a unui amplificator de microfon cu cuplare directă între trepte (opțiunea 3)

În acest proiect, semnalul generat de microfonul VM1 trece prin condensatorul de izolare C1 și rezistorul R2 la baza tranzistorului VT1, pe care este asamblată prima treaptă de amplificare. Semnalul amplificat de la colectorul tranzistorului VT1 este furnizat direct la baza tranzistorului VT2 a celui de-al doilea etaj de amplificare.

Un rezistor R4 este conectat între emițătorul tranzistorului VT2 și baza tranzistorului VT1, ceea ce asigură apariția unui feedback negativ de curent continuu între cascade. Ca urmare, tensiunea de la baza tranzistorului VT1 se formează folosind rezistorul R4 din tensiunea de la emițătorul tranzistorului VT2, care, la rândul său, se formează atunci când curentul de colector al acestui tranzistor trece prin rezistorul R6. Pentru curent alternativ, rezistorul R6 este manevrat de condensatorul C3.

Semnalul generat la colectorul tranzistorului VT2 este alimentat prin condensatorul de izolare C4 și potențiometrul R8 la ieșirea amplificatorului de microfon. Pentru a reduce distorsiunea de frecvență în regiunea de joasă frecvență, capacitatea condensatorului de izolare C4 este crescută la 20 μF. Potențiometrul R8 îndeplinește funcția de reglare a nivelului semnalului de joasă frecvență de ieșire și are o caracteristică logaritmică (tip B).

În etapele de amplificare convenționale, în care tranzistorul este conectat într-un circuit cu un emițător comun, câștigul etajului este determinat în primul rând de caracteristicile tranzistorului însuși. În acest circuit, câștigul depinde în mare măsură de parametrii celui de-al doilea circuit de feedback conectat între ieșirea amplificatorului și emițătorul tranzistorului VT1. În circuitul luat în considerare, acest circuit de feedback este format din rezistența R7. Teoretic, câștigul K al unei etape de amplificator în două trepte cu cuplare directă este determinat de raportul valorilor rezistenței rezistențelor R7 și R3, adică este calculat prin formula:

KUS = R7/R3.

Pentru cascada luată în considerare, coeficientul KUS = 10000/180 = 55,55. Formula de mai sus este valabilă pentru valorile câștigului cuprinse între 10 și 100. Pentru alte rapoarte, intră în vigoare factori suplimentari care afectează valoarea câștigului. Metode speciale de calcul trebuie utilizate în cazurile în care circuitele RC în serie sau paralele sunt incluse în circuitul de feedback.

Având în vedere circuitele clasice ale amplificatoarelor de microfon bazate pe tranzistoare bipolare, nu se poate să nu amintim de un amplificator în două trepte realizat pe două tranzistoare bipolare de conductivitate diferită. În Fig. 2.14.

Orez. 2.14. Schema schematică a unui amplificator de microfon folosind tranzistori bipolari de diferite conductivitati

În ciuda simplității sale, acest amplificator, care poate fi folosit pentru a amplifica semnale preluate de la ieșirea unui microfon cu condensator, are parametri foarte acceptabili. Cu o tensiune de alimentare de 6 până la 12 V și o tensiune de intrare maximă de 100 mV, nivelul tensiunii de ieșire în intervalul de frecvență de la 70 Hz la 45 kHz ajunge la 2,5 V.

Semnalul generat la ieșirea microfonului VM1 este alimentat prin condensatorul de izolare C1 la baza tranzistorului VT1, care are conductivitate n-p-n, pe care este realizată prima treaptă de amplificare. Tensiunea de polarizare furnizată bazei tranzistorului VT1 este generată de un divizor, care este format din rezistențele R2 și R3.

Mărimea declinului răspunsului în frecvență a unui anumit amplificator de microfon în regiunea de frecvență joasă depinde în mare măsură de capacitatea condensatorului de cuplare C1. Cu cât capacitatea acestui condensator este mai mică, cu atât scăderea răspunsului în frecvență este mai mare. Prin urmare, cu valoarea capacității condensatorului C1 indicată în diagramă, limita inferioară a gamei de frecvențe reproduse de amplificator este la o frecvență de aproximativ 70 Hz.

De la colectorul tranzistorului VT1, semnalul amplificat este furnizat direct la baza tranzistorului VT2, care are conductivitate p-n-p, pe care este realizată a doua etapă a amplificatorului. Acest amplificator, ca și în modelele discutate anterior, utilizează un circuit cu cuplare directă între etape. Rezistorul R4, care are o rezistență ridicată, este utilizat ca rezistor de sarcină în circuitul colector al tranzistorului VT1. Ca rezultat, tensiunea la colectorul tranzistorului VT1 va fi relativ mică, ceea ce permite ca baza tranzistorului VT2 să fie conectată direct la colectorul tranzistorului VT1. Valoarea rezistenței rezistorului R7 joacă, de asemenea, un rol semnificativ în alegerea modului de funcționare al tranzistorului VT2.

Semnalul generat la colectorul tranzistorului VT2 este alimentat prin condensatorul de izolare C4 la ieșirea amplificatorului de microfon. Pentru a reduce distorsiunea de frecvență în regiunea de joasă frecvență, capacitatea condensatorului de izolare C4 este crescută la 10 μF. Mărimea scăderii în regiunea de înaltă frecvență a gamei reproduse de amplificator poate fi realizată prin reducerea rezistenței de sarcină, precum și prin utilizarea tranzistoarelor cu o frecvență de limitare mai mare.

Câștigul acestui amplificator este determinat de raportul dintre rezistențele rezistențelor R5 și R6 din circuitul de feedback. Condensatorul C3 limitează câștigul la frecvențe mai mari, împiedicând autoexcitarea amplificatorului.

Când utilizați un microfon cu condensator, tensiunea necesară pentru alimentarea acestuia va trebui să fie furnizată circuitului său de comutare. În acest scop, în circuit este instalat rezistența R1, care este și o rezistență de sarcină pentru ieșirea microfonului. Când se utilizează amplificatorul de microfon în cauză cu un microfon electrodinamic, rezistența R1 poate fi exclusă din circuit.

Deosebit de remarcabile sunt soluțiile de circuit ale amplificatoarelor de microfon în două trepte, în care treapta de intrare este realizată dintr-un tranzistor cu efect de câmp, iar etapa de ieșire este realizată dintr-un tranzistor bipolar. În Fig. 2.15. Acest design se caracterizează nu numai printr-un nivel scăzut de zgomot și o impedanță de intrare relativ mare, ci și printr-un domeniu semnificativ de frecvență a semnalului amplificat. Cu o tensiune de alimentare de 9 până la 12 V și o tensiune de intrare maximă de 25 mV, nivelul tensiunii de ieșire în intervalul de frecvență de la 10 Hz la 100 kHz poate ajunge la 2,5 V. În acest caz, consumul de curent nu depășește 1 mA, iar rezistența de intrare este de 1 MOhm.

Orez. 2.15. Schema schematică a unui amplificator de microfon folosind tranzistori cu efect de câmp și bipolari de conductivitate diferită

Semnalul preluat de la ieșirea microfonului VM1 este alimentat prin condensatorul de izolare C1 și rezistența R1 la poarta tranzistorului cu efect de câmp VT1, pe care este realizată treapta amplificatorului de intrare. Rezistorul R2, a cărui valoare determină valoarea rezistenței de intrare a întregii structuri, asigură o conexiune în curent continuu între poarta tranzistorului VT1 și magistrala carcasei. Pentru curent continuu, poziția punctului de funcționare al tranzistorului VT1 este determinată de valorile rezistenței rezistențelor R3, R4 și R5. Pentru curent alternativ, rezistorul R5 este manevrat de condensatoarele C2 și C3. Capacitatea relativ mare a condensatorului C2 asigură un câștig suficient în partea inferioară a gamei de frecvență a semnalului amplificat. La rândul său, valoarea capacității condensatorului C3 oferă un câștig suficient în partea superioară a intervalului de frecvență.

Semnalul amplificat este îndepărtat din rezistența de sarcină R3 și furnizat direct la baza tranzistorului VT2, care are conductivitate p-n-p, pe care se realizează a doua etapă de amplificare. Rezistorul R6, inclus în circuitul colector al tranzistorului VT2, nu este doar un rezistor de sarcină în a doua etapă a amplificatorului, ci face și parte din circuitul de feedback al tranzistorului VT1. Raportul dintre valorile rezistențelor R6 și R4 determină câștigul întregii structuri. Dacă este necesar, câștigul poate fi redus prin selectarea valorii rezistenței rezistorului R4. Semnalul generat la colectorul tranzistorului VT2 este alimentat prin rezistorul R7 și condensatorul de separare C4 la ieșirea amplificatorului de microfon.

Un amplificator cu două trepte cu cuplare RC între trepte este prezentat în Fig. 11. Cuplarea rezistență-capacitate este cel mai comun tip la amplificatoarele de curent alternativ. Dezavantajul său este limitarea frecvențelor joase. Dacă amplificatorul trebuie să sporească frecvențele joase, capacitatea condensatoarelor de cuplare este mare. Schema unui amplificator cu două trepte cu cuplare RC între trepte. Tranzistoarele Q1 și Q2 funcționează în modul clasa A, specificat de circuitele de polarizare R1-R9 și, respectiv, R2-R7. Aceste două trepte sunt izolate una de cealaltă folosind un condensator de decuplare

Orez. unsprezece. Amplificator cu două trepte

Câștigul total al unui amplificator este aproximativ egal cu produsul câștigurilor fiecărei trepte înmulțit cu câștigul etajului adiacent. În cazul nostru, dispozitivul conține două trepte asamblate conform unui circuit emițător comun (CE), iar fiecare dintre ele asigură amplificarea în putere, tensiune și curent.

Pe oscilogramă (Fig. 10), luată în timp ce amplificatorul funcționa în laboratorul electronic pe un PC IBM în mediul automatizat N1.Multisim 10.1.1. puteți vedea că impulsurile alternative de tensiune de intrare și ieșire sunt în fază. Acest lucru se explică simplu, a doua etapă rotește impulsul de tensiune al primei trepte în fază cu 180 de grade.

Astfel, într-un amplificator cu două trepte am obținut coincidența de fază a impulsurilor de tensiune de intrare și de ieșire. Modelarea amplificatorului realizată în programul automat Multisim 10.1.1 este prezentată în oscilograma din Fig. 12. Rezultatele experimentului coincid complet cu premisele teoretice, aici se observă o amplificare a semnalului de intrare în coincidență de tensiune și fază după funcționarea celui de-al doilea etaj de amplificator.

Orez. 12. Oscilograma de tensiune

Amplificator cu două trepte bazat pe tranzistoare cu efect de câmp

Orez. 13. Amplificator cu două trepte bazat pe tranzistoare cu efect de câmp

Coeficientul total de transmisie al amplificatorului prezentat în Fig. 13, ca și în cazul precedent, este egal cu produsul factorilor de câștig ai fiecărei trepte înmulțit cu coeficientul etajului adiacent. În cazul nostru, dispozitivul conține și două etape. Simularea amplificatorului, realizată în programul automat Multisim 10.1.1, este prezentată în oscilograma din Fig. 14. Se observă că câștigul este puțin mai mic decât într-un amplificator bazat pe tranzistori bipolari, dar cu toate acestea, utilizarea unui tranzistor cu efect de câmp are avantajele sale, cum ar fi o impedanță de intrare semnificativ mai mare, care este o condiție importantă la cascada. dispozitive electronice.

.

Orez. 14. Oscilograma de tensiune

Amplificator cu tranzistor cu efect de câmp cu sursă comună

Orez. 15. Amplificator cu tranzistor cu efect de câmp cu sursă comună

O cascadă de amplificator asamblată pe un tranzistor cu efect de câmp folosind un circuit cu sursă comună (CS). Funcționarea circuitului este similară cu funcționarea unui amplificator cu OE și poate oferi un câștig de putere mare, dar, în contrast, tranzistorul cu efect de câmp are o rezistență de intrare semnificativ mai mare în comparație cu una bipolară. Caracteristicile circuitului sunt următoarele: prin rezistorul de scurgere R2, un curent de scurgere de poartă foarte mic este deviat către șasiu. Rezistorul R3 oferă polarizarea inversă necesară, ridicând potențialul sursei peste potențialul de poartă. În plus, acest rezistor asigură și stabilitatea modului DC al amplificatorului. Rezistorul de sarcină este R3. Poate avea o rezistență foarte mare (mai mult de 1,5 MOhm). Condensatorul de decuplare a sursei C2 elimină feedback-ul negativ AC prin rezistorul R1. Atunci când un semnal este aplicat la intrarea amplificatorului, curentul de scurgere se modifică, provocând, la rândul său, o modificare a tensiunii de ieșire la drenul tranzistorului. În timpul semiciclului pozitiv al semnalului de intrare, tensiunea porții crește în direcția pozitivă, tensiunea de polarizare inversă a joncțiunii poartă-sursă scade și, prin urmare, curentul I-drain al FET-ului crește. O creștere a I-drainului duce la o scădere a tensiunii de ieșire (drain), iar semiciclul negativ al semnalului amplificat este reprodus la ieșire. În schimb, un semiciclu negativ al semnalului de intrare corespunde unui semiciclu pozitiv al semnalului de ieșire.