Amplifaya ya transistor, licha ya historia yake ndefu, inasalia kuwa somo linalopendwa zaidi na wanaoanza na mafundi wakongwe wa redio. Na hii inaeleweka. Ni sehemu ya lazima ya vifaa maarufu vya redio vya amateur: vipokezi vya redio na vikuza sauti vya chini (sauti). Tutaangalia jinsi vikuza sauti vya transistor rahisi zaidi vya masafa ya chini hujengwa.
Majibu ya masafa ya amp
Katika televisheni au kipokezi chochote cha redio, katika kila kituo cha muziki au vikuza sauti, unaweza kupata vikuza sauti vya transistor (masafa ya chini - LF). Tofauti kati ya vikuza sauti vya transistor na aina nyingine iko kwenye jibu lao la marudio.
Kikuza sauti cha transistor kina mwitikio sawa wa masafa katika bendi ya masafa kutoka 15 Hz hadi 20 kHz. Hii ina maana kwamba ishara zote za pembejeo zilizo na mzunguko ndani ya safu hii zinabadilishwa (hukuzwa) na amplifier.kuhusu sawa. Kielelezo kilicho hapa chini kinaonyesha mkondo wa mwitikio bora wa masafa ya kipaza sauti katika viwianishi "amplifaya kupata Ku - masafa ya mawimbi ya pembejeo".
Mwingo huu unakaribia kuwa tambarare kutoka 15Hz hadi 20kHz. Hii ina maana kwamba amplifier vile inapaswa kutumika mahsusi kwa ajili ya mawimbi ya pembejeo na masafa kati ya 15 Hz na 20 kHz. Kwa mawimbi ya kuingiza data yenye masafa ya zaidi ya kHz 20 au chini ya 15 Hz, ufanisi na utendakazi wake huzorota kwa kasi.
Aina ya mwitikio wa mzunguko wa amplifier imedhamiriwa na vipengele vya redio vya umeme (ERE) vya mzunguko wake, na juu ya yote na transistors wenyewe. Kikuza sauti kulingana na transistors kawaida hukusanywa kwenye kinachojulikana transistors za masafa ya chini na kati na jumla ya kipimo data cha mawimbi ya ingizo kutoka makumi na mamia ya Hz hadi 30 kHz.
Darasa la vikuza sauti
Kama unavyojua, kulingana na kiwango cha mwendelezo wa mtiririko wa sasa katika kipindi chake chote kupitia hatua ya kukuza transistor (amplifier), madarasa yafuatayo ya uendeshaji wake yanajulikana: "A", "B", "AB", "C", "D ".
Katika darasa la operesheni, "A" ya sasa inapita kwenye hatua kwa 100% ya muda wa mawimbi ya kuingiza data. Mtiririko katika darasa hili umeonyeshwa kwenye mchoro ufuatao.
Katika hatua ya amplifaya ya darasa "AB", mkondo wa maji hutiririka ndani yake kwa zaidi ya 50%, lakini chini ya 100% ya muda wa mawimbi ya kuingiza data (angalia mchoro hapa chini).
Katika darasa la utendakazi la hatua ya "B", mkondo wa sasa unapita ndani yake hasa 50% ya muda wa mawimbi ya kuingiza data, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro.
Mwishowe, katika darasa la operesheni ya hatua ya "C", mkondo wa sasa unapita humo kwa chini ya 50% ya muda wa mawimbi ya kuingiza data.
LF-transistor amplifier: upotoshaji katika madarasa kuu ya kazi
Katika eneo la kazi, amplifaya ya transistor ya darasa "A" ina kiwango cha chini cha upotoshaji usio na mstari. Lakini ikiwa ishara ina kuongezeka kwa msukumo katika voltage, na kusababisha kueneza kwa transistors, basi harmonics ya juu (hadi 11) inaonekana karibu na kila "standard" harmonic ya ishara ya pato. Hii husababisha hali ya kile kinachoitwa sauti ya kubadilika-badilika au ya metali.
Ikiwa vikuza nguvu vya masafa ya chini kwenye transistors vina usambazaji wa umeme ambao haujatulia, basi mawimbi yao ya kutoa hurekebishwa katika amplitude karibu na masafa ya mtandao mkuu. Hii husababisha ukali wa sauti kwenye ukingo wa kushoto wa majibu ya mzunguko. Mbinu mbalimbali za uimarishaji wa voltage hufanya uundaji wa amplifier kuwa tata zaidi.
Ufanisi wa kawaida wa amplifaya yenye ncha moja ya Daraja A hauzidi 20% kutokana na transistor inayowashwa kila wakati na utiririshaji endelevu wa kipengele cha DC. Unaweza kufanya amplifier ya darasa A kusukuma-kuvuta, ufanisi utaongezeka kidogo, lakini mawimbi ya nusu ya ishara yatakuwa asymmetric zaidi. Uhamisho wa cascade kutoka kwa darasa la kazi "A" hadi darasa la kazi "AB" huongeza upotovu usio na mstari mara nne, ingawa ufanisi wa mzunguko wake huongezeka.
Bamplifiers ya madarasa "AB" na "B" upotoshaji huongezeka kama kiwango cha ishara kinapungua. Bila hiari, ungependa kuinua kipaza sauti kama hicho kwa sauti zaidi ili upate hisia kamili za nguvu na mienendo ya muziki, lakini mara nyingi hii haisaidii sana.
Madarasa ya kati ya kazi
Darasa la kazini "A" lina tofauti - darasa "A+". Katika kesi hiyo, transistors ya pembejeo ya chini ya voltage ya amplifier ya darasa hili hufanya kazi katika darasa "A", na transistors ya pato la juu-voltage ya amplifier, wakati ishara zao za pembejeo zinazidi kiwango fulani, kwenda kwenye madarasa "B" au "AB". Ufanisi wa cascades vile ni bora zaidi kuliko katika darasa safi "A", na upotovu usio na mstari ni mdogo (hadi 0.003%). Hata hivyo, zinasikika pia "za chuma" kutokana na kuwepo kwa sauti za juu zaidi katika mawimbi ya kutoa sauti.
Amplifaya za darasa lingine - "AA" zina kiwango cha chini zaidi cha upotoshaji usio na mstari - takriban 0.0005%, lakini vikuza sauti vya juu zaidi vipo pia.
Rudi kwenye amplifier ya Daraja A?
Leo, wataalamu wengi katika uwanja wa uenezaji sauti wa hali ya juu wanatetea kurejeshwa kwa vikuza sauti vya bomba, kwa kuwa kiwango cha upotoshaji usio na mstari na sauti za juu zinazoletwa nao kwenye mawimbi ya pato ni dhahiri kuwa chini kuliko ile ya transistors.. Hata hivyo, faida hizi kwa kiasi kikubwa zinakabiliwa na haja ya transformer inayofanana kati ya hatua ya pato ya tube ya juu-impedance na wasemaji wa chini wa impedance. Hata hivyo, amplifier rahisi ya transistorized inaweza kufanywa kwa pato la transfoma kama inavyoonyeshwa hapa chini.
Pia kuna maoni kwamba ni amplifier ya mseto ya tube-transistor pekee inayoweza kutoa ubora wa mwisho wa sauti, hatua zote ambazo ni za mwisho, hazijafunikwa na maoni hasi na hufanya kazi katika darasa "A". Hiyo ni, mfuasi wa nguvu kama huyo ni amplifier kwenye transistor moja. Mpango wake unaweza kuwa na ufanisi wa juu unaoweza kupatikana (katika darasa "A") si zaidi ya 50%. Lakini wala nguvu wala ufanisi wa amplifier ni viashiria vya ubora wa uzazi wa sauti. Wakati huo huo, ubora na usawa wa sifa za ERE zote kwenye saketi ni muhimu sana.
Mizunguko yenye kikomo kimoja inapopata mtazamo huu, tutaangalia chaguo zao hapa chini.
Amplifaya ya transistor yenye mwisho mmoja
Mzunguko wake, uliotengenezwa kwa kitoa umeme cha kawaida na viunganishi vya R-C kwa mawimbi ya kuingiza na kutoa kwa ajili ya uendeshaji katika darasa "A", umeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Inaonyesha transistor ya n-p-n Q1. Mtozaji wake ameunganishwa na terminal + Vcc chanya kupitia upinzani wa sasa wa kikomo R3, na mtoaji wake ameunganishwa na -Vcc. Kikuza sauti cha p-n-p kitakuwa na sakiti sawa, lakini njia za usambazaji wa nishati zitabadilishwa.
C1 ni capacitor ya kuunganisha ambayo hutenganisha chanzo cha uingizaji wa AC kutoka chanzo cha voltage ya DC Vcc. Wakati huo huo, C1 haizuii kifungu cha sasa cha pembejeo mbadala kupitia makutano ya msingi-emitter ya transistor Q1. Resistors R1 na R2 pamoja na upinzanimpito "E - B" huunda mgawanyiko wa voltage Vcc ili kuchagua hatua ya uendeshaji ya transistor Q1 katika hali ya tuli. Kawaida kwa mzunguko huu ni thamani ya R2=1 kOhm, na nafasi ya hatua ya uendeshaji ni Vcc / 2. R3 ni kipingamizi cha mzigo wa mzunguko wa mkusanyaji na hutumika kuunda mawimbi ya kutoa sauti tofauti kwenye kikusanyaji.
Fikiria kuwa Vcc=20 V, R2=1 kOhm, na faida ya sasa h=150. Tunachagua voltage kwenye emitter Ve=9 V, na kushuka kwa voltage kwenye mpito "A - B" ni kuchukuliwa sawa na Vbe=0.7 V. Thamani hii inafanana na kinachojulikana transistor ya silicon. Ikiwa tulikuwa tunazingatia amplifier kulingana na transistors za germanium, basi kushuka kwa voltage kwenye makutano ya wazi "E - B" itakuwa Vbe=0.3 V.
Emitter current, takriban sawa na mkusanyaji wa sasa
Yaani=9 V/1 kΩ=9 mA ≈ Ic.
Base current Ib=Ic/h=9mA/150=60uA.
Kushuka kwa voltage kwenye kipingamizi R1
V(R1)=Vcc - Vb=Vcc - (Vbe + Ve)=20V - 9.7V=10.3V
R1=V(R1)/Ib=10, 3 V/60 uA=172 kOhm.
C2 inahitajika ili kuunda saketi kwa ajili ya kupitisha kijenzi badilifu cha mkondo wa emitter (hakika mkondo wa mkusanyaji). Ikiwa haikuwepo, basi upinzani wa R2 ungeweka kikomo kwa ukali sehemu ya kutofautiana, ili amplifier ya transistor ya bipolar inayohusika iwe na faida ya chini ya sasa.
Katika hesabu zetu, tulichukulia kuwa Ic=Ib h, ambapo Ib ni mkondo wa msingi unaopita ndani yake kutoka kwa kitoa umeme na kutokea wakati voltage ya upendeleo inatumiwa kwenye msingi. Walakini, kupitia msingi kila wakati (wote pamoja na bila kukabiliana)pia kuna uvujaji wa sasa kutoka kwa mtoza Icb0. Kwa hiyo, mtoza halisi wa sasa ni Ic=Ib h + Icb0 h, i.e. sasa ya uvujaji katika mzunguko na OE inakuzwa na mara 150. Ikiwa tulikuwa tukizingatia amplifier kulingana na transistors ya germanium, basi hali hii ingepaswa kuzingatiwa katika mahesabu. Ukweli ni kwamba transistors za germanium zina Icb0 muhimu ya utaratibu wa μA kadhaa. Katika silikoni, ni oda tatu za ukubwa ndogo (takriban nA chache), kwa hivyo kwa kawaida hupuuzwa katika hesabu.
Amplifaya ya transistor ya MIS yenye mwisho mmoja
Kama vile amplifier yoyote ya transistor yenye athari ya shambani, saketi inayozungumziwa ina analogi yake kati ya vikuza vya transistor vya bipolar. Kwa hiyo, fikiria analog ya mzunguko uliopita na emitter ya kawaida. Imetengenezwa kwa chanzo cha kawaida na miunganisho ya R-C kwa mawimbi ya kuingiza na kutoa kwa ajili ya uendeshaji katika darasa "A" na imeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Hapa C1 ni capacitor sawa ya kuunganisha, ambayo kwayo chanzo cha ingizo la AC hutenganishwa na chanzo cha voltage ya DC Vdd. Kama unavyojua, amplifier yoyote ya athari ya shamba lazima iwe na uwezo wa lango la transistors zake za MOS chini ya uwezo wa vyanzo vyao. Katika mzunguko huu, lango limewekwa na R1, ambayo kwa kawaida ni upinzani wa juu (100 kΩ hadi 1 MΩ) ili haina shunt ishara ya pembejeo. Kuna kivitendo hakuna sasa kwa njia ya R1, hivyo uwezo wa lango kwa kutokuwepo kwa ishara ya pembejeo ni sawa na uwezo wa ardhi. Uwezo wa chanzo ni wa juu kuliko uwezo wa ardhini kwa sababu ya kushuka kwa voltage kwenye kipingamizi R2. Kwa hiyoKwa hivyo, uwezo wa lango ni wa chini kuliko uwezo wa chanzo, ambayo ni muhimu kwa uendeshaji wa kawaida wa Q1. Capacitor C2 na resistor R3 zina madhumuni sawa na katika mzunguko uliopita. Kwa kuwa huu ni saketi ya chanzo cha kawaida, mawimbi ya pembejeo na matokeo yako nje ya awamu kwa 180°.
Kikuza Kikuza sauti cha Transformer
Amplifaya ya tatu ya hatua moja rahisi ya transistor, iliyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini, pia inafanywa kulingana na mzunguko wa emitter ya kawaida kwa ajili ya uendeshaji katika darasa "A", lakini imeunganishwa kwa spika ya chini ya impedance kupitia vinavyolingana. kibadilishaji umeme.
Mzunguko msingi wa kibadilishaji T1 ni mzigo wa mzunguko wa mkusanyaji wa transistor Q1 na hutengeneza mawimbi ya kutoa sauti. T1 hutuma mawimbi ya kutoa sauti kwa spika na kuhakikisha kwamba kizuizi cha kutoa sauti cha transistor kinalingana na kizuizi cha chini (kwa mpangilio wa ohm chache) ya spika.
Kigawanyiko cha volteji cha usambazaji wa nishati ya mkusanyaji wa Vcc, iliyokusanywa kwenye vipingamizi R1 na R3, hutoa chaguo la sehemu ya uendeshaji ya transistor Q1 (kusambaza voltage ya upendeleo kwa msingi wake). Madhumuni ya vipengee vilivyobaki vya amplifier ni sawa na katika mizunguko ya awali.
Kikuza sauti cha push-pull
Kikuza cha amplifier chenye transistor-mbili cha masafa ya chini hugawanya mawimbi ya sauti ya pembejeo katika mawimbi mawili ya nje ya awamu, ambayo kila moja inakuzwa na hatua yake ya transistor. Baada ya ukuzaji kama huo kufanywa, mawimbi ya nusu yanajumuishwa kuwa ishara kamili ya harmonic, ambayo hupitishwa kwa mfumo wa msemaji. Mabadiliko kama haya ya masafa ya chiniishara (mgawanyiko na re-fusion), bila shaka, husababisha upotovu usioweza kurekebishwa ndani yake, kutokana na tofauti ya mzunguko na mali ya nguvu ya transistors mbili za mzunguko. Upotoshaji huu hupunguza ubora wa sauti katika utoaji wa amplifaya.
Vikuza sauti vya "Push-pull" vinavyofanya kazi katika darasa "A" havitoi tena mawimbi changamano changamano vya kutosha, kwa kuwa mkondo wa umeme unaoongezeka mara kwa mara hutiririka mikononi mwao. Hii inasababisha asymmetry ya mawimbi ya nusu ya ishara, upotovu wa awamu na, hatimaye, kupoteza ufahamu wa sauti. Inapokanzwa, transistors mbili zenye nguvu mara mbili ya upotoshaji wa mawimbi katika masafa ya chini na infra-chini. Lakini bado, faida kuu ya mzunguko wa kusukuma-vuta ni ufanisi wake unaokubalika na kuongezeka kwa nguvu ya pato.
Saketi ya amplifier ya nguvu ya transistor ya push-pull inaonyeshwa kwenye mchoro.
Hii ni amplifaya ya darasa "A", lakini darasa "AB" na hata "B" pia inaweza kutumika.
Amplifaya ya Nguvu ya Transformerless Transistor
Transfoma, licha ya maendeleo katika uboreshaji wao mdogo, bado ndizo ERE zenye wingi, nzito na ghali zaidi. Kwa hiyo, njia ilipatikana kuondokana na transformer kutoka kwa mzunguko wa kushinikiza-kuvuta kwa kukimbia kwenye transistors mbili za nguvu za ziada za aina tofauti (n-p-n na p-n-p). Wengi wa kisasa wa amplifiers hutumia kanuni hii na wameundwa kufanya kazi katika darasa "B". Mzunguko wa amplifier kama hiyo umeonyeshwa kwenye takwimu hapa chini.
Transistors zake zote mbili zimeunganishwa kulingana na mzunguko wa kawaida wa mtoza (emitter follower). Kwa hiyo, mzunguko huhamisha voltage ya pembejeo kwa pato bila amplification. Ikiwa hakuna mawimbi ya kuingiza sauti, basi transistors zote mbili ziko kwenye mpaka wa hali, lakini zimezimwa.
Mawimbi ya sauti yanapoingizwa, nusu-wimbi yake chanya hufungua TR1, lakini huweka transistor ya p-n-p TR2 katika hali kamili ya kukatika. Kwa hivyo, tu nusu-wimbi nzuri ya sasa iliyoimarishwa inapita kupitia mzigo. Nusu-wimbi hasi ya ishara ya pembejeo inafungua TR2 tu na kuzima TR1, ili nusu-wimbi hasi ya sasa iliyoimarishwa hutolewa kwa mzigo. Kwa hivyo, nguvu kamili iliyoimarishwa (kutokana na ukuzaji wa sasa) mawimbi ya sinusoidal huletwa kwenye mzigo.
Amplifaya ya transistor moja
Ili kuiga yaliyo hapo juu, tutakusanya amplifier rahisi ya transistor kwa mikono yetu wenyewe na kufahamu jinsi inavyofanya kazi.
Kama mzigo wa transistor T yenye nguvu ya chini ya aina ya BC107, tunawasha vipokea sauti vinavyobanwa kichwani vilivyo na ukinzani wa 2-3 kOhm, tunaweka volteji ya upendeleo kwenye msingi kutoka kwa kinzani ya juu cha R ya 1. MΩ, tunawasha capacitor ya elektroliti ya kutenganisha C yenye uwezo wa 10 μF hadi 100 μF katika mzunguko wa msingi T. Tutawasha mzunguko kutoka kwa betri ya 4.5 V / 0.3 A.
Ikiwa kipingamizi R hakijaunganishwa, basi hakuna Ib ya sasa ya msingi wala Ic ya sasa ya kikusanyaji. Ikiwa upinzani umeunganishwa, basi voltage kwenye msingi huongezeka hadi 0.7 V na sasa Ib \u003d 4 μA inapita ndani yake. Mgawofaida ya sasa ya transistor ni 250, ambayo inatoa Ic=250Ib=1 mA.
Baada ya kukusanya amplifier rahisi ya transistor kwa mikono yetu wenyewe, sasa tunaweza kuijaribu. Unganisha vipokea sauti vya masikioni na uweke kidole chako kwenye sehemu ya 1 ya mchoro. Utasikia kelele. Mwili wako huona mionzi ya mains kwa mzunguko wa 50 Hz. Kelele unazosikia kutoka kwa vichwa vya sauti ni mionzi hii, iliyokuzwa tu na transistor. Wacha tueleze mchakato huu kwa undani zaidi. Voltage ya AC ya 50 Hz imeunganishwa kwenye msingi wa transistor kupitia capacitor C. Voltage kwenye msingi sasa ni sawa na jumla ya voltage ya upendeleo ya DC (takriban 0.7 V) inayotoka kwa resistor Rna voltage ya kidole cha AC. Matokeo yake, sasa mtoza hupokea sehemu ya mbadala na mzunguko wa 50 Hz. Mkondo huu unaopishana hutumika kusogeza utando wa spika na kurudi kwa masafa sawa, kumaanisha kuwa tunaweza kusikia toni ya 50Hz kwenye utoaji.
Kusikia kiwango cha kelele cha Hz 50 hakuvutii sana, kwa hivyo unaweza kuunganisha vyanzo vya masafa ya chini (kicheza CD au maikrofoni) hadi pointi 1 na 2 na usikie hotuba au muziki ulioimarishwa.
