Как работают простые усилители низкой частоты на транзисторах. Какие существуют схемы самодельных УНЧ и УМЗЧ. Где применяются транзисторные усилители мощности. На что обратить внимание при сборке УНЧ своими руками.
Принцип работы простого УНЧ на транзисторах
Усилитель низкой частоты (УНЧ) на транзисторах — это электронное устройство, которое усиливает слабые звуковые сигналы до уровня, достаточного для воспроизведения через динамик. Как работает такой усилитель?
Основным элементом УНЧ является биполярный транзистор. Принцип его работы заключается в усилении слабого входного сигнала, подаваемого на базу транзистора. При этом в цепи коллектора формируется усиленный выходной сигнал. Коэффициент усиления транзистора может достигать нескольких сотен.
В простейшем УНЧ используется схема с общим эмиттером, где входной сигнал подается на базу транзистора, а выходной снимается с коллектора. Для стабилизации режима работы применяются резисторы в цепях базы и эмиттера. Конденсаторы обеспечивают развязку по постоянному току.
Основные схемы простых УНЧ на транзисторах
Существует несколько базовых схем простых УНЧ на транзисторах, которые часто используются радиолюбителями:
- Однотактный УНЧ на одном транзисторе. Самая простая схема, обеспечивает усиление до 20-30 раз. Подходит для маломощных устройств.
- Двухтактный УНЧ на двух комплементарных транзисторах. Позволяет получить большую выходную мощность при меньших искажениях.
- Трехкаскадный УНЧ. Обеспечивает высокий коэффициент усиления за счет последовательного включения трех усилительных каскадов.
- УНЧ с дифференциальным входным каскадом. Имеет улучшенные параметры по сравнению с однотактной схемой.
При выборе схемы нужно учитывать требуемую выходную мощность, коэффициент усиления, качество звучания и сложность реализации.
Преимущества и недостатки транзисторных УНЧ
Усилители низкой частоты на транзисторах имеют ряд достоинств и ограничений по сравнению с другими типами усилителей. Каковы основные плюсы и минусы транзисторных УНЧ?
Преимущества:
- Простота схемотехники и конструкции
- Низкая стоимость компонентов
- Компактные размеры
- Высокий КПД
- Возможность работы от низковольтных источников питания
Недостатки:
- Относительно высокий уровень нелинейных искажений
- Зависимость параметров от температуры
- Необходимость тщательного подбора режимов работы
- Сложность получения большой выходной мощности
Несмотря на указанные недостатки, простые УНЧ на транзисторах остаются популярными благодаря своей доступности и универсальности применения.
Основные параметры и характеристики УНЧ
При разработке и оценке качества УНЧ учитываются следующие ключевые параметры:
- Коэффициент усиления — во сколько раз усиливается входной сигнал
- Выходная мощность — максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку
- Полоса пропускания — диапазон частот, в котором обеспечивается усиление
- Коэффициент нелинейных искажений — степень искажения формы сигнала
- Входное и выходное сопротивление
- Отношение сигнал/шум
Для простых УНЧ на транзисторах типичные значения этих параметров:
- Коэффициент усиления: 20-100
- Выходная мощность: 0,1-5 Вт
- Полоса пропускания: 20 Гц — 20 кГц
- Коэффициент нелинейных искажений: 0,5-5%
При проектировании УНЧ необходимо найти оптимальный баланс между этими характеристиками с учетом конкретного применения усилителя.
Особенности сборки УНЧ на транзисторах своими руками
Сборка простого УНЧ на транзисторах своими руками — популярный проект среди радиолюбителей. На что стоит обратить внимание при самостоятельном изготовлении усилителя?
- Выбор качественных транзисторов с подходящими параметрами
- Правильный монтаж компонентов на печатной плате
- Обеспечение хорошего теплоотвода для мощных транзисторов
- Экранирование входных цепей для уменьшения наводок
- Подбор оптимальных режимов работы транзисторов
- Использование качественных пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов)
Важно также уделить внимание источнику питания — он должен обеспечивать стабильное напряжение без пульсаций. При настройке УНЧ понадобится генератор звуковых частот и осциллограф для контроля формы сигнала.
Применение простых УНЧ на транзисторах
Несмотря на появление более совершенных схем, простые УНЧ на транзисторах продолжают широко применяться в различных областях. Где можно встретить такие усилители?
- Портативные радиоприемники и плееры
- Игрушки со звуковыми эффектами
- Системы громкой связи
- Активные акустические системы небольшой мощности
- Устройства для прослушивания и звукозаписи
- Измерительные приборы
Простые УНЧ также часто используются в учебных целях для изучения основ усилительной техники. Их невысокая стоимость и доступность компонентов делают их идеальными для экспериментов начинающих радиолюбителей.
Перспективы развития транзисторных УНЧ
Хотя простые УНЧ на дискретных транзисторах во многом уступают более современным решениям, они продолжают совершенствоваться. Каковы основные направления развития таких усилителей?
- Применение новых типов транзисторов с улучшенными параметрами
- Использование цифровых методов коррекции искажений
- Интеграция с микроконтроллерами для расширения функциональности
- Разработка гибридных схем, сочетающих транзисторы и операционные усилители
- Создание программируемых УНЧ с настраиваемыми характеристиками
Простые УНЧ на транзисторах по-прежнему находят применение там, где важны низкая стоимость, простота конструкции и ремонтопригодность. Поэтому работа над их совершенствованием продолжается, позволяя создавать все более качественные и функциональные устройства.
Простой УНЧ на транзисторах для начинающего
Среди схем для начинающих очень популярна схема УНЧ на одном транзисторе, при чём «пихают» её повсюду. Да, она простая , но это же класс А , а значит низкий КПД ==> высокий нагрев и нарушение работы транзистора , что не есть хорошо. В этой ситуации раздражает ещё то , что почему то некоторые самоделкины применяют в этой схеме КТ315 или другие маломощные транзисторы, что никак не вяжется с 20% КПД в лучшем случае. Поэтому я предлагаю схему простого УНЧ , но в классе АБ.
Да, это классическая схема, но с напряжением питания 4В ( Зависит от применяемых компонентов и выставленного режима работы (Я поставил те , что попались под руку , поэтому хрип появился при напряжении 3,9В (Питал от аккумулятора 18650)), что позволяет питать эту схему от квадратной батарейки или литий-ионного аккумулятора. Несмотря на малую выходную мощность звук достаточно громкий и для комнаты этого вполне достаточно.
Сборка
Монтаж желательно производить на печатной плате, которую можно изготовить методом ЛУТа или нарисовать маркером (корректором/лаком для ногтей и тд). Пара VT2 и VT3 подбирается по коэффициенту усиления (Далее hfe) так , чтобы они были как можно ближе. VT1 ставится с наибольшим hfe. R2 не нужен, не знаю даже зачем его поставили в схему… R3 желательно поставить подстроечный на 20-30 кОм, чтобы ни мучить потом плату при настройке. Особых требований к другим деталям нет.
Вот такая плата у меня получилась в итоге.
Настройка
Здесь всё достаточно просто. Подбираем значение сопротивления резистора R3 так, чтобы в средней точке ( Соединение эмиттеров VT2 и VT3 ) была ровно половина напряжения питания. От точности этой процедуры будет зависеть качество звука (Если плохо выставить, то будет большое кол-во искажений).
Советы
1. Динамик надо ставить чувствительный, то есть пищалка от «китайского кинескопа» не подойдёт , работать то оно будет , но громкость и качество звучания будет не очень.
2. Корпус. Так как выходная мощность всего 0,2Вт, то от этого пункта будет очень многое зависеть.
Я делал на «абум» , лишь бы динамик влез (Поставил 3ГДШ-1 — доволен) , а так желательно его рассчитать , хотя можно и просто коробку «сляпать» достаточно объёмную и её то же вполне себе хватит.
Итоги
Это простой маломощный УНЧ и поэтому ждать от него чего-то эдакого не стоит. Его можно применить для различных портативных самоделок. Огромным плюсом данного УНЧ является низкое энергопотребление: моя колонка отработала на одном 18650 полтора месяца и только после этого начала хрипеть, а так же отсутствие ВЧ преобразователей , что позволяет установить его в карманный радиоприёмник.
Для особо ленивых оставлю печатную плату. АХТУНГ! Моя внимательность оставляет желать лучшего, поэтому могут быть мелкие ошибки , хотя я вроде все исправил. Плату делал для себя, поэтому подписей элементов нет, хотя думаю и так всё понятно будет.
Ответы на банальные вопросы.
1. Транзисторы любые, главное чтобы это была комплиментарная пара.
2. Диоды: можно и 1N4007 поставить или его аналоги.
3. В этой схеме можно применить германиевые транзисторы и диоды (Даже желательно , так как у германиевых полупроводников падение напряжения на pn переходе 0,2В , а у кремниевых — 0,6В , но тогда придётся самому подбирать режимы работы транзисторов, что потребует время).
Теги:
- УНЧ
- Sprint-Layout
Простой усилитель НЧ для приемника прямого преобразования.
Усилитель НЧ (УНЧ) для приемника прямого преобразования-вещь довольно своеобразная. Он должен иметь очень большой коэффициент усиления-не менее 2000, а зачастую и много больше. Иметь малый уровень шумов. Потому как от этого напрямую зависит такой параметр приемника прямого преобразования, как чувствительность. Кроме того, должен работать устойчиво, без самовозбудов.
Эти же требования в значительной мере касаются и регенеративных приемников.
В собранных мною конструкциях приемников, как прямого преобразования, так и регенеративных, использовались разные УНЧ.
Схожие по схемотехнике, но на разных компонентах.
Например, в «Приемнике прямого преобразования на 2ТС613Б» применен усилитель НЧ на транзисторе 2N3904 с оконечным каскадом на TDA2003.
В «Приемнике прямого преобразования на SA612AN» применен подобный усилитель НЧ, но на транзисторе BC238 и микросхеме LM386.
В тех случаях, когда не было необходимости в обеспечении громкоговорящего приема, применялись усилители НЧ на транзисторе 2N3904 и микросхеме КР140УД7 (импортный аналог uA741)-например, в « Приемнике прямого преобразования на SA612AN v 2.0 »
Это было вступление… Теперь по делу.
Однажды, несколько лет тому назад, попытался опробовать еще один довольно интересный усилитель НЧ для приемников прямого преобразования на микросхеме NE5534 и транзисторах КТ814 и КТ815.
Схема была заимствована из публикация С. Беленецкого. Вот о чем идет речь:
Усилители НЧ по такой схемотехнике известны.
Есть даже варианты очень мощных-с выходной мощностью до 25 Вт.
Но не так часто встречаются такие усилители. Схема довольно своеобразная-сигнал на базы транзисторов оконечной ступени подаются не с выхода операционногог усилителя (либо просто усилителя), а с выводов, куда подается питание микросхемы. Тогда, в году 2017, у меня этот усилитель не заработал как положено-сигнал на выходе просто хрипел, и ничего сделать не смог. Поэтому сделал другой усилитель. А причина неудовлетворительной работы была простая- просто попутаны местами выходные транзисторы. Тогда сразу не разобрался, и эту схему забраковал.
Но об этой изящной схемке я помнил. И буквально в октябре уже 2020 года опять сделал УНЧ по этой схеме, но уже с учетом исправлений. Этот УНЧ мною был успешно применен в «Регенеративном приемнике с управлением на варикапе», видео его работы есть на Ютубе. Мне работа этого усилителя настолько понравилась, что решил даже написать отдельную статью.
Усилитель был собран по этой схеме:
Как видно, никаких изменений по сравнению с оригинальной схемой от US5MSQ внесено не было, за исключением того, что выходные транзисторы поставлены в правильные позиции.
Входной сигнал через конденсатор С2 подается на вывод 3 микросхемы NE5532 (используется один канал). Номинал этого конденсатора (0,68 мкФ) указан для случая применения в приемнике прямого преобразования, либо в регенеративном. Для других применений емкость этого конденсатора можно и нужно увеличить вплоть до нескольких микрофарад.
Делитель R1R4 задает на неинвертирующем входе микросхемы напряжение, равное половине напряжения питания. Конденсатор С4 в цепи отрицательной обратной связи ограничивает диапазон воспроизводимых частот примерно на уровне 3,5 кГц.
Коэффициент усиления этого усилителя НЧ равен соотношению сопротивлений резисторов R6 и R3, и в данном случае составляет примерно 2700 раз.
Налаживание.
Собственно, налаживать практически ничего не пришлось.
Напряжение в точке соединения коллекторов транзисторов VT1 и VT2 должно составлять примерно половину напряжения питания-около 6 В.
При проверке усилителя синусоидальным сигналом обнаружились небольшие искажения выходного сигнала в виде так называемой «ступеньки» Эта проблема решилась путем увеличения номиналов резисторов R5 и R7 со 100 до 180 Ом. При этом несколько возрос ток покоя. Он составил 25 мА. Но это не критично при питании от сетевого источника. Коэффициент усиления выставил на уровне около 2700 раз, больше не потребовалось. На этом налаживание закончилось.
Как уже указывалось, этот усилитель НЧ мною был успешно испытан в «Регенеративном приемнике с управлением на варикапе». Работа усилителя очень понравилась. Работает абсолютно устойчиво, без возбудов. При этом имеет низкий уровень собственных шумов. Поэтому, после опробования этого усилителя в составе регенератора решил протестировать его отдельно, чтобы выяснить, на что он способен.
Путем изменения номинала резистора R3 от 22 Ом до 2,2 кОм выставлял коэффициент усиления от 4500 до 45.
Усилитель работал абсолютно устойчиво и без самовозбуждения. И это выгодно отличает именно этот усилитель от других, где для обеспечения требуемого коэффициента усиления приходится применять дополнительные каскады, в силу чего такие усилители очень склонны к самовозбуждению. С этой проблемой сталкивались все, кто строит приемники прямого преобразования.
Об уровне собственных шумов можно судить по осциллограмме. При коэффициенте усиления около 2000 раз и закороченном входе, размах напряжения шумов на выходе был около 10 мВ!
На слух шумы едва слышны, и лично меня это очень порадовало.
Проверил также выходную мощность. Получились такие цифры.
При напряжении питания 12 В, ток покоя составил 25 мА. Максимальный ток (при максимальной громкости) около 210 мА. Размах напряжения частотой 1 кГц на выходе составил около 5,8 В на нагрузке 5,1 Ом. Что дает выходную мощность около 0,65 Вт.
Форма выходного сигнала при максимальной мощности ( еще не наблюдаются искажения синусоиды).
При напряжении питания 9 В ток покоя составил 10 мА. Максимальный ток (при максимальной громкости) около 140 мА. Размах напряжения частотой 1 кГц на выходе составил около 3,2 В на нагрузке 5,1 Ом. Что дает выходную мощность около 0,25 Вт.
Безусловно, цифры выходной мощности носят оценочный характер, потому как напряжение измерялось не точным вольтметром, а осциллографом. Но эти цифры где-то плюс/минус рядом.
Ради интереса, испытал этот же усилитель и при прослушивании музыкальных передач, подключив его к линейному выходу FM тюнера Sony. Конечно, коэффициент усиления при этом уменьшил до 45 единиц путем увеличения номинала резистора R3 до 2,2 кОм. Конденсатор С4 при этом вообще отключил. И в этом случае усилитель продемонстрировал вполне достойное звучание.
Сделал планшетом запись звучания при прослушивании FM радиостанции.
Чуть ниже-это аудио-проигрыватель. Для старта нажимаем на треугольничек слева.
Благодаря минимуму деталей, печатная плата получается небольшой.
Вот так выглядит узел усилителя НЧ в регенеративном приемнике:
Печатная плата со стороны проводников:
Область применения описанного усилителя НЧ.
Считаю, что данный усилитель прекрасно подходит для применения в радиоприемной аппаратуре-это и приемники прямого преобразования, и регенеративные приемники, и супергетеродины. Уменьшив в 2-3 раза номинал конденсатора С4, и тем самым расширив полосу воспроизводимых частот, данный усилитель будет очень хорошо работать при приеме АМ или FM радиовещательных станций.
Транзисторы | Сеансы ланчбоксов
Справка
- Определить основную функцию транзистора
- Изучить типы транзисторов
- Обсудить методы поиска и устранения неисправностей транзисторов
По сути, транзистор — это полупроводниковое устройство, которое используется для управления или усиления электрического тока .
Транзисторы делятся на группы:
Биполярные переходные транзисторы (BJT)
Полевые транзисторы (FET)
Разница между двумя группами заключается в том, как они контролируют электрический ток.
Биполярный переходной транзистор (BJT) представляет собой два диода, объединенных вместе.
Это делается путем помещения полупроводникового материала P-типа между двумя полупроводниковыми материалами N-типа для создания NPN-транзистора.
(Тип NPN является наиболее распространенным типом транзистора с биполярным переходом.)
Попеременно помещая полупроводниковый материал N-типа между двумя полупроводниковыми материалами P-типа, можно получить PNP-транзистор.
Коллектор
База
Эмиттер
Биполярный транзистор имеет три вывода: коллектор, эмиттер и базу.
В NPN BJT ток течет от коллектора к эмиттеру.
Управляется током база-эмиттер.
В PNP BJT ток течет от эмиттера к коллектору.
Схематическое обозначение транзистора NPN.
Коллектор
База
Излучатель
Схематическое обозначение транзистора PNP.
Коллектор
База
Эмиттер
Схематический символ биполярного транзистора призван напомнить читателю, что база управляет током, протекающим через устройство.
Линия со стрелкой на ней всегда является излучателем.
Направление стрелки позволяет узнать, имеете ли вы дело с транзистором NPN или транзистором PNP.
Маленькая хитрость, которая поможет вам запомнить:
NPN означает «Не указывает iN».
Транзистор действует как кран для подачи электрического тока.
Основание
Коллектор
Эмиттер
Основание действует как регулирующий клапан, ограничивая прохождение потока.
Давайте посмотрим, как это работает на простой схеме.
В CE
R C
R B
Коллектор
База
Переключатель
30003
V BE
Земля
Когда переключатель замкнут, создается путь для прохождения тока от источника сигнала (V BE ) через переход база-эмиттер к земле.
Коллектор
База
Эмиттер
P-N переход
Как только достаточное количество тока начинает протекать через P-N переход (в данном случае переход база-эмиттер), сопротивление перехода фактически становится равным 0 Ом. Точно так же работает диод.
Теперь, когда сопротивление перехода база-эмиттер уменьшено, ток может течь прямо от коллектора к эмиттеру.
Ток от коллектора к эмиттеру пропорционально больше, чем ток, протекающий от базы к эмиттеру.
Соотношение двух потоков тока зависит от конкретного материала, из которого изготовлен транзистор.
Таким образом, небольшой управляющий ток может управлять гораздо большим рабочим током.Когда переключатель снова размыкается, ток через переход база-эмиттер прекращается, и этот переход восстанавливает свое сопротивление. Протекание тока от коллектора к эмиттеру больше невозможно.
Используйте кнопку переключения, чтобы активировать цепь.
Затем с помощью ползунка «Сигнал» измените значение резистора.
Это изменит силу тока, протекающего через лампу.
Используйте кнопку переключения, чтобы активировать цепь.
Затем с помощью ползунка «Сигнал» измените значение резистора.
Это изменит силу тока, протекающего через лампу.
Обратите внимание, что по мере снижения сопротивления ток увеличивается, а свет становится ярче.
Станьте участником, чтобы получить немедленный доступ к остальной части этого урока и всему другому полезному контенту LunchBox Sessions.
Присоединяйтесь
Уже вступил? Авторизоваться
Не готовы присоединиться? Вернуться к меню.
Надеемся, вам понравилось
ТранзисторыЗагрузка
Вакуумное давление
Давление дренажа
Низкое давление
Среднее давление
Высокое давление
Hound
Самоудаленное напряжение. Ваша консоль
Транзистор более эластичный, чем кожа, для ультрагибких носимых устройств
Технологии 6 января 2017 г.
Тимоти Ревелл
Трекер здоровья, который нельзя потерять
Амир Фудех
Носимые технологии становятся гибкими. Новый транзистор можно растянуть вдвое без потери проводимости. Это делает его идеальным для использования в небольших устройствах, которые носят на теле, таких как датчики, которые сообщают о вашем физическом здоровье.
«Транзисторы являются основным компонентом почти всех электронных устройств, которые мы используем сегодня, — говорит Женан Бао из Стэнфордского университета. «В ближайшем будущем мы сможем создавать носимую электронику, которая будет растягиваться и приспосабливаться к человеческому телу».
Новые транзисторы были разработаны международной коллаборацией во главе с Бао. Она и ее команда сделали их эластичными, заключив проводники в невероятно тонкий и гибкий полимерный материал.
Объявление
После 100 растяжений транзисторы не показали признаков растрескивания, а их проводимость уменьшилась очень незначительно, то есть их можно было прикреплять к постоянно движущимся частям тела.
Чтобы продемонстрировать это, Бао и его коллеги сделали простое электронное устройство, которое носится на костяшке пальца и включает и выключает небольшой светодиод.
Более полезным реальным применением технологии может быть, например, перчатка с датчиками, собирающими данные о физическом здоровье владельца. Транзисторы также могут быть встроены в тонкие сенсорные патчи «электронных татуировок», размещенные на коже, которые могут отображать основную информацию, такую как частота сердечных сокращений или температура тела.
«Кожа человека может растягиваться до 70 процентов. Если электроника не может этого сделать, у вас проблемы», — говорит Нико Мунценридер из Университета Сассекса. «Были и другие попытки создать эластичные транзисторы, но этой команде удалось сделать их дешевым и легко воспроизводимым способом. Это действительно круто».
Другие эластичные транзисторы обычно требуют сложных методов изготовления, таких как изготовление транзистора в форме аккордеона, который может растягиваться при растяжении, но это, как правило, сложнее и дороже в изготовлении.
