Простой транзисторный усилитель класса А
Здравствуйте, аудиофилы-самоделкины! (аудиофилы в хорошем смысле, конечно)
Речь сегодня пойдёт о самом что ни на есть аудиофильском усилителе — класс А, всё-таки. Не хухры-мухры. Спроектирован он был ещё в прошлом веке, но и по сей день его собирают множество радиолюбитей, вот что значит по-настоящему удачная схема. Называется он «JLH 1969» — аббревиатура инициалов автора схемы и год создания. Конечно, база компонентов в те времена была совсем другой, но это не помешает нам собрать этот легендарный усилитель из того, что найдётся сейчас под рукой. Особенностью схемы является её работа в классе А с высоким током покоя выходного каскада. Это обеспечивает минимум нелинейных искажений в выходном сигнале, некую музыкальность, но зато схема потребляет значительный ток и требует для выходных транзисторов приличного размера радиаторов. Некоторые люди считают, что такая схемотехника является наиболее правильной и позволяет слушать музыку с максимальным качеством воспроизведения. Ниже представлена сама схема.
Схема содержит всего 4 транзистора, из них VT3 и VT4 — выходные, должны обладать максимально близкими параметрами, для этого достаточно просто взять два транзистора из одной партии, отлично подойдут КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. При этом их коэффициент усиления должен быть как минимум 120. VT1 — маломощный входной PNP структуры, подойдут 2N3906, BC212, BC546, КТ361, а так же можно поэкспериментировать с различными германиевыми вариантами, благо их PNP структуры много. VT2 образует драйверный каскад, сюда нужно что-то чуть помощнее, например, КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165.
Некоторые номиналы схемы, для пущей академичности, следует варьировать исходя из сопротивления нагрузки и напряжения питания. Напряжение может варьироваться от 12 до 40В, соответственно чем оно больше, тем больше будет выходная мощность, и тем сильнее будет греться оконечный каскад. Ниже представлена таблица для подбора номиналов. Несколько слов о настройке. Первым делом включать усилитель нужно без нагрузки и без подключенного источника сигнала. Включаем сперва на небольшом напряжении, контролируем ток покоя, он должен составлять 0,8 — 1,5А. Параллельно с этим замеряем напряжение в точке соединения VT3 и VT4 — оно должно быть равно половине напряжения питания. Если это не так, то подгоняем его максимально близко с помощью подстроечного резистора R2. Также на схеме можно увидеть нарисованную пунктиром цепь Цобеля — последовательно включенный резистор и конденсатор, они служат для подавления самовозбуждения. Резистор сопротивлением 10 Ом, конденсатор 100 нФ.
Монтаж выполняется на печатной плате, обратите внимание, что она полностью залита землей вокруг дорожек, это способствует лучшей помехозащищённости и в какой-то степени защищает от самовозбуждения. Однако при пайке нужно быть максимально аккуратным, запросто можно случайно посадить «соплю» между земляным полигоном и дорожкой
Если усилитель не заработает с первого раза, рекомендую тщательно прозвонить всё на замыкание, ведь глазом волосинку-перемычку очень сложно увидеть. Удачной сборки!
plata.zip (скачиваний: 100)
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Практика работы составного транзистора
На рис. 3 показаны три варианта построения выходного каскада (эмиттерный повторитель). При подборе транзисторов надо стремится к b1~b2 и b3~b4 . Различие можно компенсировать за счёт подбора пар по равенству коэффициентов усиления СТ b13~b24 (см. табл. 1).
- Схема на рис. 3а имеет наибольшее входное сопротивление, но это худшая из приведённых схем: требует изоляцию фланцев мощных транзисторов (или раздельные радиаторы) и обеспечивает наименьший размах напряжения, поскольку между базами СТ должно падать ~2 В, в противном случае сильно проявятся искажения типа «ступенька».
- Схема на рис. 3б досталась в наследство с тех времён, когда ещё не выпускались комплементарные пары мощных транзисторов. Единственный плюс по сравнению с предыдущим вариантом – меньшее падение напряжения ~1,8 В и больше размах без искажений.
- Схема на рис. 3в наглядно демонстрирует преимущества СТШ: между базами СТ падает минимум напряжения, а мощные транзисторы можно посадить на общий радиатор без изоляционных прокладок.
На рис. 4 показаны два параметрических стабилизатора. Выходное напряжение для варианта с СТД равно:
Поскольку Uбэ гуляет в зависимости от температуры и коллекторного тока, то у схемы с СТД разброс выходного напряжения будет больше, а потому вариант с СТШ предпочтительней.
Рис. 3. Варианты выходных эмиттерных повторителей на СТ
Рис. 4. Применение СТ в качестве регулятора в линейном стабилизаторе
Для коммутации электромеханических приводов и, тем более, в импульсных схемах следует использовать готовые СТ с нормированными параметрами включения и выключения, паразитными ёмкостями. Типичный пример – широко распространённые импортные комплементарные СТД серии TIP12х.
Зарождение нового мира
В то время как Бардин бросил Bell Labs, чтобы стать академиком (он продолжил изучение германиевых транзисторов и сверхпроводников в Иллинойском университете), Браттэйн поработал еще некоторое время, а после ушел в педагогику. Шокли основал свою собственную компанию по производству транзисторов и создал уникальное место — Силиконовую долину. Это процветающий район в Калифорнии вокруг Пало-Альто, где находятся крупные корпорации электроники. Двое из его сотрудников, Роберт Нойс и Гордон Мур, основали компанию Intel — крупнейшего в мире производителя микросхем.
Бардин, Браттэйн и Шокли ненадолго воссоединились в 1956 году: за свое открытие они получили высшую в мире научную награду — Нобелевскую премию по физике.
Советская «силиконовая долина»
В советское время, в начале 60-х годов, город Зеленоград стал плацдармом для организации в нем Центра микроэлектроники. Советский инженер Щиголь Ф. А. разрабатывает транзистор 2Т312 и его аналог 2Т319, который в последующем стал главным компонентом гибридных цепей. Именно этот человек заложил основу для выпуска в СССР германиевых транзисторов.
В 1964 году на базе Научно-исследовательского института точных технологий создал первую интегральную микросхему IC-Path с 20 элементами на кристалле, выполняющую задачу совокупности транзисторов с резистивными соединениями. В это же время появилась другая технология: были запущены первые плоские транзисторы «Плоскость».
В 1966 году в Пульсарском научно-исследовательском институте начала действовать первая экспериментальная станция по производству плоских интегральных микросхем. В NIIME группа доктора Валиева начала производство линейных резисторов с логическими интегральными схемами.
В 1968 году Исследовательский институт Пульсар произвел первую часть тонкопленочных гибридных ИС с плоскими транзисторами с открытой рамой типов KD910, KD911, KT318, которые предназначены для связи, телевидения, радиовещания.
Линейные транзисторы с цифровыми ИС массового использования (типа 155) были разработаны в Научно-исследовательском институте МЭ. В 1969 году советский физик Алферов Ж. И. открыл миру теорию по управлению электронными и световыми потоками в гетероструктурах на базе арсенид-галлиевой системы.
Схема NPN транзистора
Когда NPN транзистор связан с ресурсами напряжения, базовый ток будет проходить через транзистор. Даже небольшое количество базы контролирует циркуляцию большого количества тока через эмиттер к коллектору. Напряжение базы выше, чем напряжение на эмиттере.
Когда VB базовое напряжение не -ve по сравнению с VE напряжение эмиттера, ток не может проходить в цепи. Таким образом, необходимо обеспечить подачу напряжения обратного смещения> 0.72 Вольт.
Резисторы RL и RB включены в цепь. Это ограничивает ток, проходящий через максимально возможную высоту транзистора.
Напряжение эмиттера VEB как входная сторона. Здесь ток эмиттера (IE) течет со стороны входа и течет в двух направлениях; один яB а другое это яC.
IE= ЯB+ ЯC
Что такое NPN транзистор?
Транзисторы вытеснили электролампы, позволили уменьшить количество реле, переключателей в устройствах. Это полупроводниковые триоды — радиоэлектронные компоненты из полупроводников, стандартно имеют 3 вывода.
Транзисторы, предназначенные для управления током, то есть основным силовым фактором электросхем, именно его удар (не напряжения) несет опасность для человека.
Элемент способен контролировать чрезвычайно высокие величины в выходных цепях при подаче слабого входного сигнала. Транзисторы повышают, генерируют, коммутируют, преобразовывают электросигналы, это основа микроэлектроники, электроустройств.
Разновидности по принципу действия:
- биполярный транзистор из 2 типов проводников, в основе функционирования – взаимодействие на кристалле соседних p-n участков. Состоят из эмиттера/коллектора/базы (далее, эти термины будем сокращать): на последнюю идет слабый ток, вызывающий модификацию сопротивления (дальше по тексту «сопр.») в линии, состоящей из первых 2 элементов. Таким образом, протекающая величина меняется, сторона ее однонаправленности (n-p-n или p-n-p) определяется характеристиками переходов (участков) в соответствии с полярностью подключения (обратно, прямо). Управление осуществляется модулированием тока на сегменте база/эмит., вывод последнего всегда общий для сигналов управления и выхода;
- полевой. Тип проводника один — узкий канал, подпадающий под электрополе обособленного затворного прохода. Контроль основывается на модуляции количества Вольт между ним и истоком. А между последним и стоком течет электроток (2 рабочие контакты). Величина имеет силу, зависящую от сигналов, формируемых между затвором (контакт контроля) и одной из указанных частей. Есть изделия с p-n участком управления (рабочие контакты подключаются к p- или n-полупроводнику) или с обособленными затворами.
У полевиков есть варианты полярности, для управления требуется низкий вольтаж, из-за экономичности их ставят в радиосхемы с маломощными БП. Биполярные варианты активируются токами. В аналоговых сборках превалируют вторые (БТ, BJT), в цифровых (процессоры, компьютеры) — первые. Есть также гибриды — IGBT, применяются в силовых схемах.
Германий
В конце XIX века германий был впервые выделен и идентифицирован немецким химиком Клеменсом Винклером. Этот материал, названный в честь родины Винклера, долгое время считался малопроводящим металлом. Это утверждение было пересмотрено в период Второй мировой войны, так как именно тогда были обнаружены полупроводниковые свойства германия. Приборы, состоящие из германия, широко распространились в послевоенные годы. В это время нужно было удовлетворить потребность в производстве германиевых транзисторов и подобных устройств. Так, производство германия в США выросло с нескольких сотен килограммов в 1946 году до 45 тонн к 1960 году.
Зарождение элемента
Германий был обнаружен Клеменсом и Винклером в немецком городе Фрайберг в 1886 году. Существование этого элемента предсказывал Менделеев, установив заранее его атомный вес, равный 71, и плотность 5,5 г/см3.
Вам будет интересно:Как выбирать ЖК-телевизор: описание, характеристики
В начале осени 1885 года шахтер, работавший на серебряном руднике Химмельсфюрст близ Фрайберга, наткнулся на необычную руду. Она была передана Альбину Вейсбаху из близлежащей Горной академии, который подтвердил, что это новый минерал. Он в свою очередь попросил своего коллегу Винклера проанализировать добычу. Винклер обнаружил, что в составе найденного химического элемента находится 75 % серебра, 18 % серы, состав остального 7 %-ного объема находки ученый определить не смог.
Вам будет интересно:Схемы электродвигателя звезда и треугольник: виды подключения, особенности и отличия
К февралю 1886 года он понял, что это новый металлоподобный элемент. Когда были протестированы его свойства, стало ясно, что это недостающий элемент в таблице Менделеева, который располагается ниже кремния. Минерал, из которого он произошел, известен как аргиродит – Ag 8 GeS 6. Спустя несколько десятилетий этот элемент будет выступать основой германиевых транзисторов для звука.
Усилитель на КТ315
Для создания усилителя, представленного на схеме, нужен один КТ315, один конденсатор (1 мкФ), один резистор и mini Jack.
На схеме видно, что отрицательное питание и один из двух ходов mini Jack надо припаять к эмиттеру (левая ножка).
Ко второму ходу mini Jack присоединяем “плюсом” конденсатор, а его “минус” припаиваем к базе. Дальше мы переходим к резистору. Одна его сторона должна быть прикреплена к первому колоночному проводу (другой ход колоночного провода — к коллектору), а второй — к отрицательному ходу конденсатора. К соединению провода от колонки и резистора добавляется плюсовой провод.
Теперь можно вставлять разъем в колонку и наслаждаться улучшенным и громким звуком.
Пошаговая инструкция проверки мультимером
Перед началом проверки, прежде всего определяется структура триодного устройства, которая обозначается стрелкой эмиттерного перехода. Когда направление стрелки указывает на базу, то это вариант PNP, направление в сторону, противоположную базе, обозначает NPN проводимость.
Проверка мультимером NPN транзистора состоит из таких последовательных операций:
- Проверяем обратное сопротивление, для этого присоединяем «плюсовой» щуп прибора к его базе.
- Тестируется эмиттерный переход, для этого «минусовой» щуп подключаем к эмиттеру.
- Для проверки коллектора перемещаем на него «минусовой» щуп.
Результаты этих измерений должны показать сопротивление в пределах значения «1».
Для проверки прямого сопротивления меняем щупы местами:
- «Минусовой» щуп прибора присоединяем к базе.
- «Плюсовой» щуп поочередно перемещаем от эмиттера к коллектору.
- На экране мультиметра показатели сопротивления должны составить от 500 до 1200 Ом.
Данные показания свидетельствуют о том, что переходы не нарушены, транзистор технически исправен.
Многие любители имеют сложности с определением базы, и соответственно коллектора или эмиттера. Некоторые советуют начинать определение базы независимо от типа структуры таким способом: попеременно подключая черный щуп мультиметра к первому электроду, а красный – поочередно ко второму и третьему.
База обнаружится тогда, когда на приборе начнет падать напряжение. Это означает, что найдена одна из пар транзистора – «база – эмиттер» или «база – коллектор». Далее необходимо определить расположение второй пары таким же образом. Общий электрод у этих пар и будет база.
