Транзистор s9018

Где и как мы можем использовать ?

Максимальная нагрузка, которую может выдерживать этот транзистор, составляет около 150 мА, что достаточно для работы многих устройств в цепи, например реле, светодиодов и других элементов схемы. Напряжение насыщения U_кэ.нас. составляет всего 0.3 В, что также удовлетворяет почти все потребности. Как обсуждалось выше, C945 имеет хороший коэффициент усиления постоянного тока h_FE и низкий уровень шума, благодаря чему он идеально подходит для использования в каскадах схем предусилителя, усилителя звука или для усиления других сигналов в электронных цепях. Напряжение насыщения большинства биполярных транзисторов составляет 0,6 В, но у нашего С945 U_кэ.нас. = 0,3 В, поэтому он может работать в цепях низкого напряжения.

Внутренние источники шума

Шум, появляющийся на выходе усилителя, обычно измеряется в виде напряжения. Однако он генерируется как источниками напряжения, так и источниками тока. Все внутренние шумы обычно приводятся к входу, то есть для них используется модель с некоррелированными, или независимыми, генераторами случайного шума, подключенными последовательно или параллельно к входам идеального нешумящего усилителя (рис. 1).

Рис. 1. Шумовая модель операционного усилителя

Эти источники шума считаются случайными и/или имеющими гауссово распределение, и это важно учитывать при их суммировании. Если один и тот же шум появляется в двух или более точках схемы (имеется в виду схема подавления входного тока смещения), то эти два источника шума являются коррелированными и коэффициент корреляции необходимо учитывать при анализе шума

Поскольку обычно шумы коррелированных источников составляют менее 10 или 15%, то ими чаще всего можно пренебречь, поэтому дальнейший анализ коррелированного шума в данной статье ограничен

Если один и тот же шум появляется в двух или более точках схемы (имеется в виду схема подавления входного тока смещения), то эти два источника шума являются коррелированными и коэффициент корреляции необходимо учитывать при анализе шума. Поскольку обычно шумы коррелированных источников составляют менее 10 или 15%, то ими чаще всего можно пренебречь, поэтому дальнейший анализ коррелированного шума в данной статье ограничен.

Внутренний шум усилителя можно разделить на четыре категории:

• приведенное к входу шумовое напряжение;
• приведенный к входу шумовой ток;
• фликкер-шум;
• попкорн-шум (низкочастотные скачкообразные изменения сигнала).

Наиболее распространенные параметры, используемые для анализа шума усилителя, — это приведенное к входу шумовое напряжение и приведенный к входу шумовой ток. Их часто описывают через приведенную к входу спектральную плотность шума или среднеквадратический шум в полосе Df = 1 Гц, как правило, в единицах пА√Гц (для шумового тока) или нВ√Гц (для шумового напряжения). Деление на возникает вследствие того, что мощность шума пропорциональна ширине полосы, а шумовое напряжение и плотность шумового тока пропорциональны корню из ширины полосы (выражения (1) и (2)).

Основные технические характеристики

У транзисторов серии C945 представлены такие технические характеристики (при температуре окружающей среды +25 °C,):

• принцип действия – биполярный;
• корпус ТО-92, SOT-23;
• материал корпуса – пластмасса;
• материал транзистора — аморфный кремний (amorphous silicon) Si;

электрические:

• проводимость – обратная (n-p-n);
• максимально допустимый коллекторный ток (Maximum Collector Current) I_{K макс} (I_{c max}) 0,15 А или 150 мА (mA);
• максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером (Collector-Emitter Voltage) U _{КЭ макс.} (V_CEmax) не более 50 В (V);
• максимально допустимое обратном напряжении на коллекторном переходе, между коллектором и базой (Collector-Base Voltage) U_{КБ макс.} (V_CBmax) не более 60 В (V);
• максимальное допустимое напряжение между эмиттером и базой (Emitter-Base Voltage) U_{ЭБ макс} (V_ЕВmax) не более 5 В (V);
• напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Collector-emitter saturation voltage) U_КЭ.нас. (V_CEsat) не более 0.3 В (V);
• граничная частота передачи тока (Current Gain Bandw >Классификация по H_fe

Точное значение H_fe смотрите в даташите производителя, предварительно посмотрев буквы находящиеся в конце маркировки транзистора. Например у c945O Electronic Manufacturer H_fe характеристика находится в пределах от 70-140, а у С945R Stanson Technology от 90-180.

Общее описание

За основу взята схема Эрика Уоллина. В качестве стабильного источника
опорного напряжения (ИОН) для электретного микрофона использован прецизионный
источник напряжения LM385 на 2,5 вольта. Он обладает высокой стабильностью
выходного напряжения при изменении окружающих условий (изменение напряжения
питания, температуры, влажности) и не дает помех как,например, стабилитрон.
Большинство конденсаторных микрофонов (например, WM60 и MCE2000) имеют рабочее
напряжение от 1,5 до 10 В, с номинальным значением в диапазоне Uмик=2÷4
В. При этом их
максимальный потребляемый ток равен 0,5 мА. Поскольку усилитель должен быть
работоспособным при снижении напряжения до 5÷6В (разряд батареи),

то с учетом падения напряжения на выходных транзисторах ОУ (DA1.1) и
сопротивлениях R4,R5 было выбрано Uмик=2 В.
В цепи обратной связи самого усилителя (DA1.2) установлен переменный резистор.
С помощью него можно изменять коэффициент усиления от 2 до 20 раз. Резистор R11
корректирует верхний предел усиления. Конденсатор C10 совместно с параллельными
ему резисторами образует ФВЧ, препятствующий самовозбуждению ОУ и
ограничивающий полосу пропускания усилителя. С номиналами, приведенными на
схеме, полоса пропускания по уровню -3dB: 1Гц — 115кГц; по уровню -0,5dB: 5Гц —
50кГц.
Усилитель с подключенным к нему микрофоном потребляет ток равный 5,95 мА
(Uбат=9 В). При разряде батарее до 4,3 В напряжение на микрофоне начинает
снижаться. Если применить так называемый Rail-to-Rail операционный усилитель
(например, AD823), то батарею можно использовать при снижении ее напряжения до
3,4…3,5 В.
В случае недоступности LM385 и ее аналогов в качестве ИОН можно использовать
несколько p-n переходов :

Рис. ИОН с
p-n переходами.

У разных диодов прямое напряжение Uпр на переходе имеет среднее значение
0,55÷0,65
В и незначительно
зависит от протекающего прямого тока, что и является главным требованием ИОН.
Если учесть, что каждый диод имеет Uпр=0,6 В, то напряжение ИОН, состоящего из
трех p-n переходов, будет равно 1,8 В. в этой конструкции желательно
использовать так называемые Rail-to-Rail операционные усилители, чтобы размах
неискаженного выходного напряжения усилителя был максимально возможным — приближался
к напряжению питания. Таким образом, батарею питания можно будет использовать
дольше — при ее разряде до 3,3÷3,5В.

Тестер оптронов

Форумы радиолюбителей часто содержат такое мнение, что, раз элемент стоит недорого, то зачем нужна pc817 проверка. Достаточно его просто вовремя менять.

На самом деле все не совсем так. Нужно понимать, сгорел оптрон или нет, чтобы сделать вывод, повредилось ли что-нибудь еще. Бывает так, что и новые оптопары горят, так как у них есть заводской брак.

Как проверить pc817? Для этого проводят прозвон светового диода с помощью тестера. Сначала выясните, есть ли короткое замыкание в транзисторе. После — пропустите ток через световой диод и убедитесь в открытии транзистора.

Создать простой прибор для тестирования оптронов можно в домашних условиях. Для этого вам понадобятся:

1. Светодиоды — 2 штуки.
2. Кнопки — 2 штуки
3. Резисторы — 2 штуки.

Световые диоды должны соответствовать силе тока от 5 до 20 мА и напряжению примерно 2 В. При этом на двух резисторах должно быть сопротивление в районе 300 В.

Источником питания тестера является Usb-порт с напряжением 5 В. Но можно использовать и 3-4 батарейки 2А. Подойдут и батарейки 9-12 В, или источник питания с таким же напряжением. Только здесь придется сделать пересчет сопротивлений двух резисторов.

Теперь рассмотрим, как работает оптопара, основываясь на разных экспериментах.

Питание электретного микрофона

Почему-то в интернетах очень мало информации о том, как правильно включать электретные микрофоны. Обычно используется стандартный вариант, при котором напряжение подается через токоограничивающий резистор, а далее для отсечения постоянного напряжения устанавливается конденсатор.

При этом в большинстве схем ни слова не говорится о подборе этого резистора и просто указывается конкретное значение. Хотя в целом это не совсем верно. Величину этого резистора следует выбирать не с потолка, а подбирать для каждого конкретного микрофонного капсуля.

Но как же его подобрать?

К счастью была найдена очень интересная статья, в которой автор провел ряд измерений и сделал очень полезное, с практической точки зрения, заключение.

Помимо оптимального режима работы микрофона эта фишка удобна еще и тем, что бонусом мы получаем смещение для операционного усилителя при питании от однополярного источника. Это означает, что можно выкинуть из схемы лишний конденсатор и два резистора.

Выбор ОУ

Выбор ОУ в предусилитель для микрофона сильно зависит от источника питания. Если предполагается питание от 9 вольтовой кроны, то в таком случае подойдет большинство распространенных ОУ. Но мне с самого начала хотелось использовать литиевый аккумулятор формата 18650. Во-первых у них хорошая емкость, во вторых их легко заряжать при помощи готовых модулей.

Поэтому на роль ОУ в предусилителе был выбран AD8616. Отличные, недорогие и доступные сдвоенные ОУ. Но главное это то, что работают они в диапазоне напряжений питания от 2.5 до 5 Вольт, что просто идеально для литиевого аккумулятора и портатива в целом.

Единственным минусом может стать то, что они не выпускаются в dip корпусе. Но тут мне на помощь пришли переходники SO-8 в DIP8, которые я когда-то заказывал с АлиЭксперсс. Заказывал в этом магазине.

Детали

Полевые транзисторы следует подобрать в пары по начальному току стока. У транзисторов VT1, VT2 он должен быть около 0,8-1,8 мА, у VT3, VT4 — не менее 5-6 мА. VT1 можно взять с индексами Б, А, VT2 — с индексами И, Е, Ж, К, VT3, VT4 — с индексами Д, Г, Е, КТ3107 — с индексами Б или И, КТ3102 — соответственно А или Б, В, Д, VT5-VT8 можно не подбирать

Конденсаторы С5, С7 — типов КТ, КД, С1-С4 — К73-16, К73-17, К71-4, К76-5 и т.п. В качестве С3, С4 можно использовать электролитические конденсаторы, например, К50-16, К50-6 либо импортные.

Питание усилителя — от любого стабилизированного двуполярного источника напряжения ±15 В.

Изготовления платы ЛУТом.

Говоря, что лучше всего платы получаются при печати на страницах плейбоя. Раньше я так и делал, но в последнее время перешел на глянцевую с одной стороны бумагу. Жалко переводить интересные статьи на непонятно что….

В целом технология ЛУТ итак всем известна, и в ролике она показана, поэтому остановлюсь только на двух моментах.

• Прожарку утюгом я делаю в течении минуты, а после закидываю плату в ближайшую книжку и встаю на книжку всем весом на 1-2 минуты.
• Широкие места и дефекты переноса или печати я всегда промазывал перманентным маркером. В этот раз вместо перманентного маркера я воспользовался акриловым. При этом я ждал высыхания минут 10-15. Тем не менее он отлично справился и под ним ничего не травилось.

Усилитель звука на TEA2025B

TEA2025B питается в широком диапазоне однополярного напряжения: 3…15 В. Выходная мощность в режиме стерео 2 по 2,3 Вт. Нагрузкой являются два динамика, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом. Также на микросхему можно подавать и моно сигнал. Тогда нагрузкой будет служить один динамик.

Важно!!! Приучите себя проверять схемы, найденные в интернете, с типовыми схемами включения, приведенными в даташите соответствующей микросхемы. Очень часто встречают ошибки

Поэтому не лишним будет заглянуть в первоисточник. Поскольку производители микросхем в технической документации ошибок не допускают, в отличие от сайтов радиолюбителей.

Мы будем делать стерео усилитель.

Прежде всего, для подключения к выходу звуковой карты компьютера или смартфона или просто к аудиовыходу другого устройства, например приемника или тюнера, нам понадобится аудио штекер.

Аудио штекеры бывают для моно сигнала (однопиновый), стереосигнала (2-х пиновый), стерео с микрофоном (4-х пиновый). В нашем случае необходимо использовать аудио штекер 2-х пиновый и без микрофона.

Один пин – это левый канал. Второй пин – правый канал. Третий контакт – это общий провод для двух каналов.

Во избежание ошибки, место пайки проводов проще всего прозвонить с соответствующими пинами.

И так, штекер готов, но пока что мы его никуда не припаиваем.

Также нам понадобятся два самых простых, но одинаковых по характеристикам динамика. Вполне подойдут динамики, мощность по 3 Вт, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом.

Обратите внимание, динамики также имеют полярность, которая обозначает начало и конец звуковой катушки. В дальнейшем нам ее также необходимо придерживаться

Я буду применять блок питания с регулировкой выходного напряжения, который я показывал, как сделать в своем курсе для начинающих электронщиков.

Другие приложения

Упомянутый выше как наиболее представительный режим наземного телевидения, антенный предусилитель также доступен для других приложений и, следовательно, для других диапазонов частот: 433  МГц , 868  МГц , 1,2  ГГц , 2,4  ГГц , 3,5, 7,10 и 24  ГГц и  т. Д. и особенно в так называемых диапазонах ISM . Чем выше частоты, тем полезнее и эффективнее становится предусилитель. Принцип и правила работы предусилителя остаются прежними, только часто бывает разным импеданс, 50 ​​Ом, при определенных подключениях, SMA, N и т. Д. Предварительный усилитель прозрачен для используемой антенны, Яги , спутниковой антенны , патча , рупора , квадроцикла и т. Д. На более высоких частотах настоятельно рекомендуется подключать его напрямую к приемной антенне, то есть без коаксиальной линии. При необходимости используйте фитинг (например, SMA / N). Некоторые линейные усилители BIS могут быть использованы в качестве 2 в  стадии амплификации в спектре 2,3 / 2,4  ГГц , особенно если коаксиальной линии длиной.

Чехол для Wi-Fi

В Wi-Fi 2,4 или 5  ГГц предусилитель не может «нормально» использоваться, учитывая временный чередующийся или двунаправленный характер сигналов. Он должен быть укомплектован реактивной (быстрой) системой переключения (реле), позволяющей передаваемым сигналам передачи возвращаться к антенне, которая преобразуется в передающую антенну, учитывая ее обратный характер. Однако рынок предлагает гибридные продукты, то есть подходящие антенные предусилители WiFi 13  см или усилители / усилители мощности (TX), которые всегда устанавливаются как можно ближе к внешней антенне (RX-TX) на расстоянии не менее 10 м , независимо от того  , являются ли они всенаправленными ( стержень, хлыст, коллинеарность) или направленный (предпочитаю pol V). Модуль двунаправленного усиления (немного) улучшает скорость передачи данных между пользователями и внутри сети, например, с веб-камерой Wi-Fi, которая значительно удалена от маршрутизатора или док-станции.

Иллюстрация модуляции FM

перед

после

Ниже, слева, необработанное аналоговое композитное изображение PAL, полученное на стандартный FM-приемник 2,4  ГГц (Fb: 4,5 дБ) с сигналом на уровне черно-белого / цветного предела. Справа, после установки предусилителя с низким уровнем шума, <1 дБ, мы замечаем явное улучшение сигнала, более заметное здесь при частотной модуляции (FM), чем при модуляции амплитуды (AM).

Применение в биомедицине

Если к вам в больнице когда-либо подключали какое-либо электронное оборудование для снятия с вас показаний, то вы были подключены к датчикам, управляемым инструментальным усилителем. Схемы инструментальных усилителей находят широкое применение почти в каждом медицинском устройстве, как из-за вышеупомянутых преимуществ, так и из-за того, что инструментальные усилители также являются прецизионными усилительными устройствами.

Для инструментальных усилителей не требуются внешние резисторы обратной связи; вместо этого они содержат резисторы, изготовленные в самой микросхеме с использованием лазерной подгонки, и используют только один внешний настроечный резистор для настройки коэффициента усиления, что избавляет от несовпадения номиналов резисторов. Это позволяет устройству устанавливать точное значение коэффициента усиления в зависимости от требований схемы. Большинство биомедицинских датчиков, такие как датчики артериального давления, ультразвуковые преобразователи, поляризованные и неполяризованные электроды и датчики радиационной термометрии, имеют очень высокий импеданс и генерируют очень слабые сигналы.

Эти датчики требуют очень высокого импеданса, обеспечиваемого инструментальным усилителем, поскольку характеристики биопотенциальных электродов могут подвергаться воздействию нагрузки, что может вызвать искажение сигнала. Кроме того, усилители должны иметь высокий уровень подавления шума; больницы – одна из самых шумных сред, в которых датчик должен будет работать, с сотнями беспроводных устройств, работающих поблизости, и постоянно присутствующим фоном 50 Гц от света и электросети. Эти неустойчивые шумовые сигналы часто на несколько порядков больше, чем сигнал от биопотенциального электрода, который сам по себе составляет всего несколько милливольт. Легко узнаваемое медицинское применение таких усилителей – это электрокардиографы или аппараты ЭКГ, которые отслеживают изменения в дипольном электрическом поле сердца. Ниже приведен пример применения инструментального усилителя Analog Device серии AD82X в ЭКГ из руководства по применению.

Рисунок 4 – Применение инструментального усилителя Analog Device серии AD82X в ЭКГ

Все три инструментальных усилителя снимают разность сигналов с электродов датчиков, а последний электрод «F» действует как земля. Для этого устройства используются измерительные усилители, поскольку биопотенциальные электроды улавливают огромное количество шума от линий электросети, который необходимо ослаблять, чтобы устройство могло давать точные показания.

Источники внешнего шума

Внешний шум включает любые типы внешних воздействий, таких как влияние внешних компонентов и помех, вызванных электрическими и электромагнитными полями. Помеха может представлять собой сигнал в виде коротких импульсов, ступенчатых скачков, синусоидальных колебаний или случайного шума. Источником помех может быть что угодно: работающие механизмы, линии электропитания, которые расположены поблизости, радиоприемники или радиопередатчики, компьютеры и даже схемы, входящие в состав того же оборудования, что и элемент, на который воздействует помеха (цифровые схемы или импульсные источники питания). Даже если можно было бы исключить все помехи путем грамотного проектирования и/или разводки печатной платы, то все равно останется случайный шум самого усилителя и компонентов его схемы.

Необходимо учитывать также шум от окружающих компонентов схемы. При температурах выше абсолютного нуля любое сопротивление представляет собой источник шума, который обусловлен тепловым движением носителей заряда и называется шумом Джонсона, или тепловым шумом. Этот шум возрастает при увеличении сопротивления, температуры и полосы частот. Шумовые напряжение и ток описываются выражениями:

где V_n — шумовое напряжение (В); k — постоянная Больцмана (1,38*10-23 Дж/К); T — температура в градусах Кельвина (K); B — ширина полосы в герцах (Гц); R — сопротивление в омах (Ом); I_n — шумовой ток в амперах (А).

Типовой шум, генерируемый резистором номиналом 1 кОм при комнатной температуре, составляет примерно 4 нВ√Гц. При проведении более глубокого анализа необходимо также учитывать и другие источники шума резистора, такие как шум контактов, дробовой шум и паразитные эффекты, присущие конкретному типу резистора. В статье мы ограничим возможные источники шума резистора только шумом Джонсона и будем считать, что шум резистора пропорционален квадратному корню его номинала.

Реактивные сопротивления не генерируют шум, однако протекающие через них шумовые токи приводят к появлению шумового напряжения, а также других паразитных эффектов.

Выходной шум схемы можно понизить, уменьшив суммарное сопротивление компонентов или ограничив ширину полосы схемы. Снижение температуры особого эффекта обычно не дает, если только вам не удастся очень сильно охладить резистор, поскольку мощность шума пропорциональна абсолютной температуре:

Все резисторы, входящие в состав схемы, генерируют шум, и его влияние всегда нужно учитывать. На практике ощутимый вклад в полный шум схемы, скорее всего, будут вносить только резисторы во входной цепи и в цепи обратной связи (обычно при больших коэффициентах усиления). При проведении анализа можно считать, что шум поступает от источника тока или от источника напряжения (в зависимости от того, какой из вариантов более удобен для конкретной схемы).

Применение в измерениях

Одно из применений этих схем – измерение сигналов датчиков и преобразователей. Инструментальные усилители превосходно извлекают очень слабые сигналы из шумной среды; поэтому они часто используются в схемах, в которых используются датчики, измеряющие физические параметры. Для измерения давления тензодатчики часто используются с инструментальными усилителями, поскольку тензодатчики обычно «висят в воздухе», то есть они не имеют прямого соединения с землей. А инструментальный усилитель может усиливать сигналы без привязки к земле, потому что он усиливает только разницу между двумя входами. Тензодатчики часто используются в схеме моста Уитстона, который является очень распространенным примером формирования дифференциального сигнала без привязки к земле; данная схема изображена ниже, где R2 – изменяющийся элемент, создающий дифференциальное напряжение между узлами C и B.

Рисунок 3 – Мост Уитстона

Со схемой инструментального усилителя можно работать практически с любым датчиком; термопары, фотодиоды, термисторы, даже обычный кремниевый диод можно использовать в качестве простого датчика температуры, поместив его в схему моста, создающую входной сигнал для инструментального усилителя. Когда диод нагревается, прямое напряжение падает, создавая дифференциальный сигнал, который можно усилить. Причина, по которой схема моста так важна для датчиков и приборов, – это синфазный шум; схема с обычным операционным усилителем и датчиком на его входах будет работать как усилитель, но будет очень шумной. По этой причине инструментальные усилители так часто используются перед входами АЦП. Любой PIC-контроллер или Arduino имеет входы, которые можно настроить как аналоговые входы, но это несимметричные входы, которые не могут ослаблять синфазные сигналы. Инструментальный усилитель может извлекать и усиливать слабые сигналы датчиков из зашумленной среды и подавать чистый несимметричный выходной сигнал на АЦП

Это важно при работе с микроконтроллерами, так как любой дополнительный шум вызовет неустойчивое преобразование в дополнение к потере ценных битов АЦП

Заключение

Использование усилителя по приведённым здесь схемам позволило значительно повысить качество воспроизведения фонограмм даже с использованием акустики среднего уровня и качества. При этом колонки PHILIPS никак не переделывались, а в S-30 были отключены все внутренние пассивные фильтры и СЧ-ВЧ-головка 6ГДВ-1, а НЧ сигнал подавался напрямую на НЧ динамик (25ГДН-1-4). Регулировка уровня НЧ составляющей позволяет сбалансировать общую частотную характеристику всей системы в зависимости от размеров помещения и расстояния слушателя до акустики. Специально для сайта Радиосхемы – А. Барышев.