Простые схемы на транзисторах. Простые схемы усилителей на транзисторах: от теории к практике — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работают простые транзисторные усилители. Какие бывают классы усилителей. Как собрать простой усилитель на одном транзисторе своими руками. На что обратить внимание при проектировании схемы усилителя.

Содержание

Принцип работы транзисторного усилителя

Транзисторный усилитель — это электронное устройство, которое усиливает слабый входной сигнал, преобразуя его в более мощный выходной сигнал. Основным элементом такого усилителя является транзистор, который работает как управляемый источник тока.

Простейший усилитель на транзисторе состоит из следующих основных элементов:

Транзистор — полупроводниковый прибор с тремя выводами: база, эмиттер и коллектор
Резисторы для задания рабочей точки транзистора
Конденсаторы для развязки по постоянному току
Источник питания

Принцип работы простого усилителя на транзисторе заключается в следующем:

На базу транзистора подается слабый входной сигнал
Небольшие изменения тока базы вызывают значительные изменения тока коллектора

Изменения тока коллектора преобразуются в усиленный выходной сигнал

Таким образом, транзистор выполняет роль усилительного элемента, преобразуя слабый входной сигнал в более мощный выходной.

Классы усилителей

Существует несколько основных классов усилителей, которые различаются режимом работы транзистора:

Класс A

В усилителях класса А рабочая точка транзистора выбирается таким образом, чтобы ток через транзистор протекал в течение всего периода входного сигнала. Это обеспечивает минимальные искажения, но низкий КПД (до 25-30%).

Класс B

В усилителях класса B ток через транзистор протекает только в течение половины периода входного сигнала. Это повышает КПД до 50-60%, но увеличивает искажения, особенно на малых сигналах.

Класс AB

Усилители класса AB являются компромиссным решением между классами A и B. Рабочая точка выбирается так, чтобы ток протекал более половины периода, что обеспечивает лучшие характеристики по искажениям, чем в классе B, при более высоком КПД, чем в классе A.

Схема простого усилителя на одном транзисторе

Рассмотрим схему простейшего усилителя низкой частоты на одном транзисторе:

«`text +9V | R1 | C1—| —| | | | |-C2— Вход—|—B |C | | | T1 | R2 | | | | E R3 | | | | | GND | | GND | | Выход Компоненты: T1 — транзистор КТ315 или аналог R1 — 100 кОм R2 — 10 кОм R3 — 1 кОм C1 — 10 мкФ C2 — 100 мкФ «`

Принцип работы этой схемы:

R1 и R2 образуют делитель напряжения для задания рабочей точки транзистора
C1 — разделительный конденсатор, пропускающий переменный входной сигнал

Транзистор T1 усиливает входной сигнал
R3 — коллекторная нагрузка, на которой формируется выходной сигнал
C2 — выходной разделительный конденсатор

Расчет компонентов усилителя

При проектировании усилителя важно правильно рассчитать номиналы компонентов. Рассмотрим основные этапы расчета:

Выбор рабочей точки транзистора. Обычно ток коллектора выбирают равным 1-5 мА.
Расчет резисторов делителя напряжения R1 и R2. Напряжение на базе должно быть примерно на 0.7В выше напряжения эмиттера.
Расчет коллекторного резистора R3. Его сопротивление определяет коэффициент усиления каскада.
Выбор емкости разделительных конденсаторов C1 и C2. Они должны пропускать весь диапазон усиливаемых частот.

Важно помнить, что реальные характеристики транзистора могут отличаться от справочных, поэтому после расчета может потребоваться экспериментальная подстройка номиналов компонентов.

Улучшение характеристик усилителя

Простой усилитель на одном транзисторе имеет ряд недостатков, которые можно устранить различными способами:

Отрицательная обратная связь

Введение отрицательной обратной связи позволяет улучшить линейность усилителя и уменьшить искажения. Это достигается подачей части выходного сигнала обратно на вход в противофазе.

Эмиттерная стабилизация

Добавление резистора в цепь эмиттера (и шунтирующего его конденсатора) позволяет стабилизировать рабочую точку транзистора и уменьшить влияние температуры на характеристики усилителя.

Каскадное включение

Для увеличения коэффициента усиления и улучшения других параметров можно использовать каскадное включение нескольких транзисторных усилителей.

Практические советы по сборке усилителя

При самостоятельной сборке транзисторного усилителя следует учитывать несколько важных моментов:

Используйте качественные компоненты с допуском не более 5%

Соблюдайте правильную полярность при подключении электролитических конденсаторов и транзистора
Обеспечьте хороший теплоотвод для мощных транзисторов
Используйте экранированные провода для входных цепей чувствительных усилителей
Проверяйте правильность монтажа перед подключением питания

Следуя этим рекомендациям, вы сможете собрать работоспособный усилитель и избежать типичных ошибок начинающих радиолюбителей.

Измерение параметров усилителя

После сборки усилителя важно измерить его основные параметры, чтобы убедиться в правильности работы:

Коэффициент усиления — отношение амплитуды выходного сигнала к входному
Частотная характеристика — зависимость коэффициента усиления от частоты
Коэффициент нелинейных искажений — степень искажения формы сигнала

Входное и выходное сопротивление
Максимальная выходная мощность

Для измерений потребуется следующее оборудование:

Генератор низкочастотных сигналов
Осциллограф
Вольтметр переменного тока
Анализатор спектра (для измерения искажений)

Правильно измеренные параметры позволят оценить качество работы усилителя и при необходимости внести корректировки в схему.

виды, схемы, простые и сложные :: SYL.ru

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах – музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин – практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

Класс «А» – ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно – чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД – свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД – менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток – полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Понадобится

Транзисторы мощности и операционный усилитель:

2SC5200 Транзисторы х 5 — https://ali.pub/4xjey2
2SA1943 Транзисторы х 5 — https://ali.pub/4xjf1k
ОУ HA17741 x 1 — https://ali.pub/4xjf4h

Остальные компоненты: Показать / Скрыть текст

SC 2SC2073 Транзисторы х 2.
S 2SA940 Транзисторы х 2.
3 0,33 / 5 Вт резисторы х 10.
4.7 / 1W резисторы x 10.
резисторы 10/2 Вт x 2.
резисторы 100/1 Вт х 6.
резисторы 330/1 Вт х 2.
10 резисторов х 1.
100 резисторов х 1.
1K резисторы х 1.
5K6 резисторов х 2.
резисторы 10К х 2.
47К резисторов х 1.
резисторы 100К х 1.
33P конденсаторы х 1.
конденсаторы 220P x 4.
680P конденсаторы х 1.
0.1 мкФ конденсаторы х 1.
10 мкФ / 50 В конденсаторы х 2.
100 мкФ / 25 В конденсаторы х 3.
10.000 мкФ / 80 В конденсаторы х 2 или х 4.
Диод 4148 х 2.
Диодный мост 35A X 1.
Стабилитрон 15V X 2.
Катушка 16 витков (медная проволока диаметром 1,5мм).
50 К Потенциометры х 1.
Слюдяная изоляция транзисторов x 10.
Алюминиевый радиатор х 1.
Трансформатор 45 — 50 В переменного тока 2 x 30A.

Советуем к прочтению: Доработка китайского супер яркого фонарика UltraFire XML-T6

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений – не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше – до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется – характерный металлический звук.

Стабилизация работы схемы

Когда полупроводник нагревается, его сопротивление уменьшается. Транзистор сделан из полупроводника, и соответственно его p-n переходы тоже.

При работе схемы УНЧ ток течет через транзистор, и он нагревается. Обычно вся мощность рассеивается на коллекторе. И тем не менее, характеристики транзистора резко меняются, поскольку сопротивление его p-n переходом резко снижается по мере повышения температуры.

Чтобы стабилизировать работу транзистора, нужно сбалансировать его сопротивление другим источником. Это можно сделать при помощи дополнительного сопротивления.

Когда сопротивление транзистора VT1 уменьшается, резистор R3 забирает часть напряжения на себя и не позволяет увеличить ток в цепи.

Благодаря этому транзистор:

не закрывается;
не переходит в режим насыщения;
не искажает сигнал;
и не перегревается.

Это называется термостабилизация работы усилителя.

А чтобы в нормальном режиме работы, когда VT1 не нагревается, резистор R3 не уменьшал мощность схемы, в цепь включен шунтирующий электролитический конденсатор C2. Через него переменная составляющая входного сигнала проходит без потерь.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, – обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление – несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков – 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток – существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная – в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий – порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности – они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Содержание / Contents

1 Принципиальная схема усилителя
2 Конструкция усилителя
3 Детали усилителя
4 Налаживание усилителя
5 Оценка звучания
6 Ссылки и файлы

Данный усилитель мощности я разрабатывал и делал в прошлом веке из того, что возможно было приобрести без затруднений. Хотелось сделать конструкцию с максимально возможным соотношением цены и качества. Это не High-End, но и не третий сорт. Усилитель имеет качественное звучание, отличную повторяемость и прост в наладке.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная – с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм – наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h31 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 – 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h31 – 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения – это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле – сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 – 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h31. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Как протекает ток по схеме

В начальный момент времени, при подключении питания, электролитический конденсатор С3 заряжается, и начинят питать коллектор и эмиттер транзистора VT1. А также ток проходит через делитель напряжения.

Делитель напряжения R1, R2 смещает базу VT1. Начинает течь ток смещения база-эмиттер (Б-Э), тем самым устанавливается рабочая точка УНЧ.

Когда входной сигнал поступает на клемму Х1, он проходит С1 и через делитель поступает на базу VT1 и частично уходит через эмиттер.

Входной сигнал притягивается коллектором VT1 и тем самым усиливается.

Та часть переменного сигнала, которая перешла на эмиттер транзистора, усиливается эмиттерными током. Он свободно проходит через С2, который в паре с R3 стабилизирует режим работы усилителя от перегрева и искажений. В итоге входной сигнал усиленный коллекторно-эмиттерным (К-Э) током VT1 поступает на выход, то есть на динамическую головку BF1.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое – обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

Как питаемся схема

От качества питания зависит и качество усиления. С какими бы выдающимися характеристиками не был транзистор, если питание плохо отфильтровано или недостаточное, то усиление будет советующего качества.

На клеммы Х3 и Х4 подключается питание 6 В.

Эта схема может питаться и от аккумулятора. Однако, несмотря на то, что аккумулятор – это источник с минимальным шумом, у аккумулятора тоже есть свое сопротивление.

И чтобы оно не мешало и не влияло на работу усилителя, нужен сглаживающий и накопительный конденсатор.

Электролитический конденсатор С3 накапливает энергию источника питания, что позволяет улучшить качество усиления. Чем выше емкость – тем лучше. Естественно, у такого правила есть ограничения. Если поставить слишком большую емкость, то будет большая нагрузка на источник питания.

К тому же, электролитические конденсаторы должны разряжаться после выключения. Тем более, есть предел для увеличения емкости для схемы. Если в эту схему подключить конденсатор емкостью 1 фарад (1 000 000 мкФ), то уровень шума на выходе усилителя будет такой же, как и при 1000 мкФ. Это связано с тем, что у транзистора так же есть и свои «шумы», отсутствие экранировки на входе, динамические искажения и другие параметры.

Во время проектирования схемы все эти параметры рассчитываются. Здесь в схеме у конденсатора С3 емкость 47 микрофарад – этого достаточно для нашего транзистора, поскольку у него не большая мощность, которую он может выдать. Можно поставить и большую емкость, например, 1000 микрофарад. Главное не нежно ставить конденсатор с меньшим пределом по напряжению. Если поставить конденсатор менее 6 В (питание схемы), то конденсатор начнет нагреваться и даже может взорваться.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, – с общим эмиттером. Одна особенность – необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Схема аудио усилителя

Интегральные микросхемы постепенно вытесняют транзисторы из схем усилителей низкой частоты. Распространение получили приборы TDA2005-2052. Они выдают достаточную выходную мощность для озвучивания салона автомобиля или жилой комнаты. Простой аудио стерео усилитель звука своими руками можно собрать на одной микросхеме TDA2005.

Конденсаторы С8 и С12 лучше ставить плёночные. Если напряжение питания не превышает 12 В, то все электролитические конденсаторы должны быть на 16 В. При большем напряжении питания рабочее напряжение ёмкостей должно быть увеличено. Собранный своими руками усилитель используется для колонок с сопротивлением от 2 до 4 Ом.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина – повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Настройка и испытания усилителя

После завершения сборки можно подавать питание на плату усилителя. В разрыв одного из питающих проводов нужно включить амперметр, для контроля потребляемого тока. Подаём питание и смотрим на показания амперметра, без подачи на вход сигнала усилитель должен потреблять примерно 15-20 мА. Ток покоя задаётся резистором R6, для его увеличения нужно уменьшить сопротивление этого резистора. Слишком сильно поднимать ток покоя не следует, т.к. увеличится выделение тепла на выходных транзисторах. Если ток покоя в норме, можно подавать на вход сигнал, например, музыку с компьютера, телефона или плеера, подключать на выход динамик и приступать к прослушиванию. Хоть усилитель и прост в исполнении, он обеспечивает весьма приемлемое качество звука. Для воспроизведения одновременно двух каналов, левого и правого, схему нужно собрать дважды. Обратите внимание, что если источник сигнала находится далеко от платы, подключать его нужно экранированным проводом, иначе не избежать помех и наводок. Таким образом, данный усилитель получился полностью универсальным благодаря небольшому потреблению тока и компактным размерам платы. Его можно использовать как в составе компьютерных колонок, так и при создании небольшого стационарного музыкального центра. Удачной сборки.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

ФНЧ И БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ

Фильтр низкой частоты и сумматора построен на двух микросхемах. Он предназначен для плавной регулировки фазы, громкости и частоты. Сумматор предназначен для суммирования сигналов обеих каналов, для получения более мощного сигнала. В промышленных автоусилителях высокой мощности используется именно такой принцип фильтрации и суммирования сигнала, но сумматор можно при желании исключить из схемы и обойтись только фильтром низких частот. Фильтр срезает все частоты, оставляя только предел в пределах 35-150 Гц.

Регулировка фазы позволяет согласовать сабвуфер с акустическими системами, в некоторых случаях её тоже исключают.

Этот блок питается от стабилизированного источника двухполярного напряжения +/-15 Вольт. Питание можно организовать с помощью дополнительной вторичной обмотки или же использовать двухполярный стабилизатор напряжения для понижения напряжения от основной обмотки.

Для этого собран двухполярный стабилизатор. Первоначально напряжение снижается диодами зенера, затем усиливается биполярными транзисторами и подается на линейные стабилизаторы напряжения типа 7815 и 7915. На выходе стабилизатора образуется стабильное двухполярное питание, которым и питается блок сумматора и ФНЧ.

Стабилизаторы и транзисторы могут греться, но это вполне нормально, при желании их можно укрепить на теплоотводы, но в моем случае имеется активное охлаждение кулером, поэтому теплоотводы не пригодились, к тому же тепловыделение в пределах нормы, поскольку сам блок ФНЧ потребляет очень мало.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог – например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток — 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора – он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку – наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем – должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука – выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.

От чего зависит мощность схемы

У этой схемы есть ограничения. Можно поменять VT1 КТ315 на более мощный, у которого коэффициент усиления будет выше, но этот лимит усиления не бесконечный.

В первую очередь, все зависит от используемого транзистора. Если поменять его на более мощный, то и усиление будет выше. Но следует помнить, что чем мощнее транзистор, тем мощнее нужен входной сигнал. К тому же, придется сделать перерасчет всех компонентов. И подключать предусилитель, собирать схему блока питания, а это уже будет совсем другая схема.

У транзисторов есть ряд параметров, которые влияют на схему. Это коэффициент усиления по току (h31э), напряжению, мощности. А также важный параметр — это рассеиваемая мощность на коллекторе. С повышением мощности потребуется радиатор для отвода тепла.

Схемы простых приемников на одном транзисторе

Описываемые приемники на транзисторах являются простейшими конструкциями, с изготовления и налаживания которых следует начинать освоение различных транзисторных схем.

Они имеют низкую чувствительность и малую выходную мощность, поэтому рассчитаны на работу с наружной приемной антенной и заземлением. Прослушивание передач производится, как правило, на телефоны.

Приемник 0-V-1

На рис. 1 приведена схема приемника прямого усиления 0 — V — 1, представляющего собой сочетание простейшего детекторного приемника и усилителя низкой частоты; собранного на транзисторе T1.

Рис. 1. Принципиальная схема приемника 0-V-1 на одном транзисторе.

Входная часть приемника состоит из колебательного контура, образованного катушкой индуктивности магнитной антенны L1 и конденсатором переменной емкости С2. Связь с антенной емкостная, через конденсатор С1. Для получения оптимальной связи колебательного контура с детекторной цепью последняя присоединяется к части витков катушки L1.

Работа приемника осуществляется следующим образом. В антенне Ан под действием энергии электромагнитных радиоволн возникают токи высокой частоты. Если колебательный контур L1, С2 настроен в резонанс с частотой принимаемой радиостанции, то напряжение на контуре имеет максимальное значение.

Для получения сигнала низкой частоты высокочастотное напряжение с контура подается на детектор Д1, нагрузкой которого служит резистор R1. Блокировочный конденсатор СЗ представляет собой для высокочастотных колебаний очень малое сопротивление.

Поэтому напряжение модулированного сигнала, снимаемое с контура, почти полностью приложено к детектору. В результате детектирования на нагрузке детектора создается падение напряжения от постоянной составляющей тока и составляющей тока звуковой частоты.

Напряжение звуковой частоты, полученное на нагрузке детектора, через пере ходной конденсатор С4 подается на вход усилителя низкой частоты, который содержит всего один транзистор.

Усилитель собран по схеме с общим эмиттером, которая по сравнению с другими схемами обеспечивает максимальное усиление по мощности и поэтому находит наиболее широкое применение. Резистор R2 служит для подбора необходимого смещения в цепи базы транзистора.

В качестве нагрузки усилителя, которая включена в цепь коллектора транзистора Т1, можно использовать электромагнитные телефоны типа ТОН-1, ТОН 2. капсюль ДЭМ-4 и другие. Учитывая, что сопротивление этих нагрузок весьма различное, ток коллектора транзистора 77 может колебаться в пределах 1— 5 ма.

В приемнике применена внутренняя магнитная антенна (600 НН) длиной 100 мм и диаметром 8 мм. Обмотка L1 содержит 260 витков провода ПЭЛШО 0,1, намотанных в трех секциях.

Длина секции 8 мм, расстояние между секциями 10 мм. Отводы делаются примерно от 30 и 50-го витков. При использовании в качестве С1 подстроечного конденсатора КПК-2, имеющего минимальную емкость меньше номинальной (25 пф), приемник перекрывает диапазон частот 150— 400 кгц.

С наружной антенной, имеющей длину горизонтальной части порядка 25 м и высоту подвеса над землей 8— 10 м, а также при качественно выполненном заземлении приемник позволяет осуществить уверенный прием мощных станций на сравнительно больших расстояниях от радиостанции.

Приемник 0-V-0

На рис. 2 приведена схема приемника 0-V-0, представляющего собой простейший регенератор. Как и другие приемники регенераторы КВ, ДВ и СВ диапазонов этот имеет неплохую чувствительность. Транзистор Т1 включен по схеме с общей базой. Связь с антенным контуром автотрансформаторная. Детектор триодный.

Рис. 2. Принципиальная схема приемника 0-V-0 на одном транзисторе.

Для повышения чувствительности приемника в его схему введена положительная обратная связь, которая осуществляется с помощью катушки обратной связи L2, включенной в коллекторную цепь транзистора.

Эта катушка индуктивно связана с контурной катушкой L1. Высокочастотная составляющая коллекторного тока, проходя по катушке L2, создает вокруг нее переменное магнитное поле, пересекающее витки катушки L1.

В результате этого в катушке наводится добавочная электродвижущая сила, которая складывается с основным напряжением на контуре L1, С2. Благодаря действию обратной связи общее напряжение, поступающее на вход транзистора Т1, увеличивается, что равносильно повышению чувствительности приемника.

Для подбора выгоднейшей обратной связи необходимо обеспечить возможность ее регулирования. В данном приемнике это осуществляется изменением расстояния между катушками L1, L2. Чем ближе катушки L1, L2 расположены друг к другу, тем большее усиление и лучшую избирательность имеет приемник.

При некотором значении обратной связи регенератор начинает работать в режиме самовозбуждения н прием радиостанций происходит с искажениями.

Наивыгоднейшая обратная связь подбирается опытным путем при приеме радиостанции. Признаком работы регенератора является возникновение генерации при сближении катушек. Если генерация не возникает, следует поменять концы одной из катушек.

Описываемый приемник имеет большую чувствительность, чем обычный детекторный приемник с усилителем на одном транзисторе.

Режим работы каскада определяется делителем R1, R2. Конденсаторы СЗ, С4 — блокировочные. Контурная катушка L1 наматывается лицендратом. Число ее витков зависит от того, в каком диапазоне ведется прием радиостанций.

Для приема радиостанций, работающих в диапазоне средних волн, катушка L1 содержит 80 витков провода ЛЭШО 7×0.07 с отводом от 5-го витка, a L2— 10—15 витков ПЭЛШО 0.1.

Катушки размещаются на ферритовом стержне 600 НН диаметром 8 мм. длиной 100 мм. Намотка однослойная. Точное значение витков катушки L2 подбирается при налаживании приемника.

Катушка L2 выполняется на картонном кольце, которое может свободно перемещаться вдоль ферритового стержня. На боковую поверхность приемника выводится рычажок, сочлененный с этим кольцом.

Перемещением его можно изменять положение катушки L2 относительно катушки L1, а следовательно, и подобрать величину обратной связи.

Рефлексный приемник

Другим, пожалуй, более рациональным методом повышения чувствительности подобных приемников является применение рефлексных схем, в которых один и тот же транзистор используется для усиления сигналов высокой и низкой частоты (рис. 3).

Входной контур L1, С2 перекрывает достаточно широкий диапазон волн от 200 до 800 м.

Рис. 3. Принципиальная схема рефлексного приемника на одном транзисторе.

Необходимое согласование входного сопротивления усилителя высокой частоты с контуром осуществляется катушкой связи L2. Нагрузкой усилителя по высокой частоте является первичная обмотка I высокочастотного трансформатора Тр1, включенная в коллекторную цепь транзистора Т1.

Со вторичной обмотки II напряжение сигнала ВЧ поступает на детектор Д1, нагрузкой которого по низкой частоте (НЧ) служит входное сопротивление транзистора Т1.

Для повышения эффекта детектирования диод Д1 работает при небольшом отпирающем токе. Этот ток определяет режим работы транзистора и диода.

Оптимальное значение тока базы лучше всего подобрать при налаживании приемника резистором R2. Выделенное детектором напряжение НЧ усиливается транзистором Т1, нагрузкой которого являются телефоны Тф.

Конденсатор СЗ замыкает нижний по схеме конец катушки L2 на эмиттер, развязывает входную цепь от детекторной и шунтирует нагрузку детектора по высокой частоте.

Резистор R2 и конденсаторы СЗ, С4 образуют развязывающий фильтр по ВЧ. Конденсатор С5 — блокировочный. Резистор R1 служит для устранения самовозбуждения. В отдельных случаях он может и не потребоваться.

Катушка L1 наматывается на ферритовом стержне 1000НН длиной 80 мм. Она содержит 240 витков провода ПЭЛШО 0,15 и располагается в средней части стержня.

Намотку рекомендуется производить внавал отдельными секциями шириной 3— 4 мм, содержащими по 25—30 витков и расположенными вплотную друг к другу. Катушка L2 наматывается на отдельном бумажном каркасе шириной 10 мм и содержит 30 витков провода ПЭЛШО 0,15.

Переменный конденсатор выполнен на базе подстроечного конденсатора типа КПК-2 (см. схему № 4, рис. 3). Телефон Тф — типа ВТМ, ТМ-1, ТМ-2.

В качестве сердечника высокочастотного трансформатора ТрІ используется феррнтовое кольцо 600НН диаметром 7 мм. Обмотка 1 содержит 65 витков, обмотка II— 180 витков провода ПЭЛ 0,1.

Транзистор ТІ должен быть высокочастотным, например, типа Г1422, П423, П401— П403, ГТ309Г, желательно с большим коэффициентом усиления.

Налаживание приемника сводится к подгонке режима транзистора, подбору числа витков катушки L1 и нахождению оптимальной связи с антенной путем перемещения катушки L2 по сердечнику.

В дополнение

Для повышения чувствительности и увеличения выходной мощности к указанным приемникам можно добавить один каскад усиления НЧ. На рис. 4 приведена схема типового усилителя с трансформаторной связью, вход (а1, б1) которого соединен с выходом (аб) приемника.

Рис. 4. Схема простого УНЧ к приемникам.

Эмиттер транзистора 77 (точка в1) соединен с плюсом батареи (точкой в на рис. 3). Режим работы транзистора определяется резистором R1. Конденсаторы C1, С2 — блокировочные.

Трансформатор Тр собран на сердечнике из пермаллоевых пластин ШЗ, набор 6 мм. Первичная обмотка содержит 2500 витков, вторичная — 350 витков провода ПЭЛ 0,06.

Громкоговоритель (самодельный на базе капсюля ДЭМШ-1) включается непосредственно в схему без выходного трансформатора. Громкоговоритель такого типа обладает относительно высокой чувствительностью, имеет небольшие габариты и поэтому находит широкое применение во многих любительских приемниках.

Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.

10 потрясающих транзисторных проектов Схемы для начинающих

Без сомнения, все предпочитают проекты, связанные с транзисторами. Они не только просты в изготовлении, но и экономичны. Многие транзисторные проекты, такие как освещение салона автомобиля, сигнализация дождя и бесшумный источник питания, работают с простыми электрическими платами. Здесь мы создадим десять простых проектов, используя транзисторы, а также другие электронные компоненты, такие как батареи.

Действительно, как новичок, это основные схемы, которые вы можете сделать для своих школьных занятий. Кроме того, вы можете сконструировать их ходом на макетной плате без использования пайки. Тем не менее, вот широкий спектр проектов, которые вы можете построить с помощью выходного транзистора. Каждая подборка в нашем списке — отличный дизайн для начинающих студентов, изучающих электронику.

1. Что можно сделать с транзистором?

Во-первых, транзистор — это полупроводниковое устройство, которое усиливает и коммутирует электрическую энергию и электронные сигналы. Разработка транзисторных схем, по сути, является одним из величайших изобретений 20-го века. Использование прикладных схем с транзисторами многочисленно. Тем не менее, самое важное, что вы можете сделать с транзисторными проектами, — это использовать их в качестве переключающего устройства (контроля уровня напряжения).

Транзисторы позволяют переключать устройства, подавая низкочастотные и высоковольтные частотные сигналы для регулирования терминала. Они служат отличным электронным замком зажигания. Для этой цели они функционируют как базовый ток, когда вы используете их в стандартной конфигурации эмиттера. Кроме того, они также действуют как усилители и датчики для контроля значительного усиления электрического тока.

В настоящее время транзисторы представляют собой обширные проекты, которые являются основополагающими в создании электронных устройств. Несомненно, есть несколько применений основных транзисторных схем, но переключение базового напряжения является наиболее простым.

2. 10 простых проектов транзисторов Элементы

Ниже приведены десять проектов транзисторов для начинающих.

Аварийный сигнал датчика дождя

Вы можете собрать простую схему сигнализации дождя, используя транзистор в качестве основного компонента. Конфигурация часто представляет собой обычный эмиттер Дарлингтона, который значительно увеличивает мощность усиления по току.

После подключения светодиода к практической схеме таймера капли воды, которые соединяются и падают на базу транзистора T1 с положительным питанием, заставят светодиод светиться. Также будет звучать зуммер.

(водяной датчик дождя)

Бесшумный блок питания представляет собой проект бесшумного блока питания для обратного проектирования. К сожалению, в некоторых схемах аудиоусилителей это может стать помехой до такой степени, что правильное заземление также может не решить проблему.

Однако с помощью мощного транзистора и конденсатора можно сконструировать бесшумный источник питания, используя принципиальную схему. Сделав это, вы обойдете шум через регулируемый блок питания. Таким образом, делая его пульсирующим и бесшумным для всей цепи.

Источник: https://commons.m. wikimedia.org/wiki/File:PC-PowerSupply-Principle-Circuit.svg

Тестер кристаллов

Тестовый кристалл — один из пассивных компонентов, работающих с транзисторами. Большинство студентов, изучающих электротехнику, могут найти кристаллы в электронных устройствах необычными. Принципиальная схема представляет собой стандартный кварцевый генератор.

Интегрирует кристалл для запуска колебаний. Если вы используете отличный подключенный кристалл, лампочка загорится сразу. Однако неисправный кристалл не наполнит лампу светом.

(кристалл-тестер)

Уверены ли вы в твердости своей руки? С электронной схемой вы можете проверить себя. Чтобы построить его, вам понадобятся компоненты схемы, такие как провод 5 В, штифт для большого пальца, штифт для ключа и, конечно же, схема контроля напряжения батареи.

Наденьте сжатое металлическое кольцо для ключей на блок питания, не касаясь всей цепи.

А жужжащий звук из динамика придаст точности движениям вашей руки и пальцев.

Если ваш резервуар для воды часто переполняется, вы, безусловно, можете определить уровень воды с помощью схемы датчика тока. Схема имеет светодиодную индикацию, поэтому напоминает вам об экономии воды. Для курса вам особенно понадобится резистор на 100 Ом. Принципиальная схема и ее работа Таймер 555 IC издает чистый звук, когда вода достигает точки уровня.

Основной принцип – два провода зонда касаются воды. Через них начинает течь ток. Следовательно, Тьюринг ВКЛ транзистор. Соедините все компоненты схемы на макетной плате, затем поместите провода датчиков на контейнер. Когда резервуар будет заполнен, контейнер в зуммере издаст звуковой сигнал.

Индикатор уровня воды, по сути, является одним из наиболее специфичных транзисторных проектов. Как и в схеме сигнализации дождя, ее основой является нестабильный мультивибратор. Рабочая частота зависит от переменного резистора и компонентов схемы, таких как конденсаторы.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ultrasonic_Wireless_Water_Level_Indicator.jpg

Простой таймер задержки

Используя стандартные компоненты схемы, такие как конденсатор, диод и, конечно же, два транзистора, вы можете построить практическую схему таймера включения и выключения с задержкой. На простой принципиальной схеме показано, как должны быть подключены транзисторы вместе с несколькими другими пассивными компонентами, чтобы получить предполагаемые выходы времени задержки.

Цепь более высокого напряжения входит в базу резисторов и включает транзистор, а затем и светодиод однократным нажатием кнопки. Вы также можете следовать курсу отсрочки, показанному для лучшего понимания.

Бомба с часовым механизмом

Хочешь напугать друга? Почему бы не сделать фальшивую схему бомбы? Простая схема производит звук, похожий на тиканье часов. Отрегулируйте частоту тиков до 220k pot и зарядите внешнюю цепь на 2u2. Затем, когда 0,65 В соединяется с базой транзистора Т1, он начинает включаться и издает тикающий звук.
Включите BC 557, который проталкивает небольшой заряд на 2u2 во вторую базу транзистора, чтобы включить его больше. После того, как оба транзистора быстро отключатся, цикл начинается снова.

(бомба замедленного действия)

Цепь мигающего светодиода

Схема Blinker — простейшая электронная схема. На принципиальной схеме показаны точные точки крепления макетной платы. Вот как работают компоненты схемы: когда транзистор включен, он позволяет протекать через него току, поэтому светодиод загорается. Затем оба конденсатора C1 и C2 попеременно заряжаются и разряжаются от ключа зажигания, чтобы включать и выключать цепь эмиттерного повторителя.
2 Вы можете использовать схему контроллера подсветки 7-сегментного дисплея для освещения нескольких лампы. Датчик освещенности (зависимый резистор), внешнее сопротивление которого зависит от интенсивности света, обнаруживает темноту и автоматически включает его. Кроме того, он выключает светодиод в течение дня.
Все, что вам нужно сделать, это соединить компоненты схемы на макетной плате и подать питание на 9v батарея. Вы можете использовать принципиальную схему и таймер ее работы 555 IC в своей гостиной и в охранном освещении. Кроме того, вы можете комбинировать схему автоматического ночного освещения с катушкой реле для экономичной мощности, такой как фонари 220 В.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wiring_diagram_of_lighting_control_panel_for_dummies.JPG

Дешевый сенсорный переключатель

На схеме показано простое подключение. Как следует из названия, это самая дешевая схема с сенсорным выключателем зажигания. Но вот как это работает: курс определяет сопротивление коллектора кожи пальца и посылает крошечный ток на транзистор Дарлингтона, чтобы включить его.
Цепь высокого напряжения на земном шаре затем подключается к передней части курса через 4M7, чтобы заменить палец и оставить его включенным. Чтобы выключить его, палец на кнопке OFF активирует транзистор, который, в свою очередь, лишит супертранзистор базового напряжения. Следовательно, отключив цепь.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Touch_Switch.png

Заключение
Эти простые схемы действительно легко построить, изучив их принципиальную схему и ее работу . Это также простые проекты для новичков в области электроники, которые, безусловно, ищут способы развить навыки на макетной плате. Кроме того, каждая схема работает с низким напряжением. Так что, как новичок, они совершенно безопасны для тестирования. При отработке этих транзисторных проектов подключите запись в соответствии с принципиальной схемой, чтобы предотвратить любую опасность.

Некоторые простые схемы транзисторов и интегральных схем
» Перейти к дополнительным материалам здесь в Гайки и вольты . Вопросы были следующими:
06192 — Светодиодный фейдер, Синди Каррильо
Мне нужен простой метод медленного плавного уменьшения яркости светодиода от яркого до тусклого, затем снова до яркого примерно за две секунды, затем продолжайте повторять. У кого-нибудь есть схема, которая не требует IC?
и
06193 — Путаница с транзисторами, Дональд Бодин, Миддлхэм, Великобритания
Что определяет, какой тип транзистора использовать в данной схеме? Являются ли они взаимозаменяемыми с другими типами, которые у меня уже есть?
Единственная связь между этими двумя вопросами — транзистор.
Я начну с демонстрации двух схем, которые я собрал вместе, которые демонстрируют, что — по крайней мере иногда — можно использовать транзисторы NPN и PNP для одной и той же задачи. Я начал с самых простых схем транзисторов, которые нашел на https://www.electronics-tutorials.ws для двух типов биполярных транзисторов.
Конкретно для NPN было https://www. electronics-tutorials.ws/transistor/tran_2.html ; для PNP это был https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_3.html .
Я решил использовать эту информацию для создания двух схем — одной для транзистора NPN и другой для транзистора PNP — для простого управления сверхъярким белым светодиодом. Я придумал тестовые схемы, показанные на Схемы 1 и 2 .
СХЕМА 1. Базовая схема драйвера светодиода PNP.
R1 ~ 1 кОм Переменный, вкл./выкл. ~ 287 Ом/133 Ом
V1 ~ Вкл/Выкл – 0,73 В/0,02 В
R2 ~ 1,6 кОм
V2 Вкл./Выкл. ~ 0,67 В/-2,4 В или -4,3 В
R3 ~ 510 Ом
Блок питания ~ 4,5 В (не 9 В)
ФОТО 1. Драйвер светодиодов PNP.
СХЕМА 2. Базовая схема драйвера светодиода NPN.
R1 ~ 1 кОм Переменный, вкл./выкл. ~ 96 Ом/7,0 кОм
V1 ~ Вкл/Выкл – 0,70 В/0,40 В
R2 ~ 1,6 кОм, В
V2 ~ Вкл. /Выкл. ~ Не измерено
R3 ~ 510 Ом
Блок питания ~ 4,5 В (не 9 В)
ФОТО 2. Драйвер светодиодов NPN.
Они оба работали нормально, хотя значения, которые лучше всего работали для резисторов, были немного разными для каждого. Первоначально я использовал 4,5 вольта в качестве источника и не менял номиналы резисторов, когда использовал девять вольт. Я установил стандарт на девять вольт из-за двух схем, которые я нашел для создания прямоугольной волны и синусоидальной волны:
Q1 PNP = 2N3906 (сначала я попробовал транзистор RadioShack Red PNP, других маркировок нет).
Q1 для NPN представлял собой биполярный транзистор SI BC549CTA NPN; Я также тестировал 2N4401 и 2N3904.
ПРИМЕЧАНИЕ: Друг сказал мне, что было бы лучше поставить переменный резистор в положение R2 от основания к земле, а не в положение R1. Вы можете понять, почему? Вот Подсказка 1: в данном случае это действительно не имеет значения, но в некоторых других случаях определенно может. Если вам это нужно, вот Подсказка 2: Думайте о текущем моменте.
Если вы используете разные транзисторы, вам, возможно, придется использовать разные значения резисторов R1 и R2. Для некоторых транзисторов я использовал переменный резистор на 100 кОм. Цель состоит в том, чтобы получить 0,7 В, необходимые для включения транзистора. Ваш опыт может отличаться от моего. Для более сложных работ я нашел сайт, который помогает понять, какой транзистор следует использовать и почему на https://www.controldesign.com/articles/2016/how-to-decide-between-pnp-and-npn .
Работая над двумя вышеуказанными схемами, я узнал, что сверхъяркий белый светодиод можно заставить плавно включаться и выключаться при различных значениях сопротивления R1. Это привело меня к выводу, что можно сделать простую транзисторную схему для схемы плавного включения/выключения. Тем не менее, первая схема, которую я собрал, возникла из идеи, вдохновленной классом для начинающих, который проводил Ойвинд Даль (его бесплатный курс для начинающих находится в https://www. build-electronic-circuits.com ). Я подписался на него, чтобы посмотреть, подойдет ли он для моих внуков. В этом классе он дал очень интересное использование инвертора. Еще один сайт, о котором он говорил и работает, — https://ohmify.com . Это членский сайт, который стоит денег каждый год, если вы не присоединитесь к нему в качестве пожизненного члена за ~ 500 долларов.
Схема инвертора триггера Шмитта
Схема этого класса привела меня к использованию одного инвертора шестигранного инвертора триггера Шмитта (SN74LS14/CD40106BE) для генерации прямоугольной волны. Затем я использовал простую схему резисторно-конденсаторного фильтра, чтобы получить что-то вроде синусоиды. В конце концов, я не стал возиться с синусоидой, когда сделал ее похожей на треугольную. Это работало нормально для затухания светодиода.
Конденсаторы были выбраны путем тестирования различных значений, а затем работы с ними для увеличения значений до тех пор, пока на выходе не будет достаточно хорошей треугольной волны, чтобы управлять светодиодом приблизительно с требуемым периодом/частотой. Желаемое время должно было исчезнуть, а затем исчезнуть через две секунды. Я указал значение конденсатора C1, которое я использовал, чтобы приблизиться к этому в Схема 3 .
СХЕМА 3. Триггер Шмитта, управляемый инвертором включения-выключения.
ФОТО 3. Инверторный фейдер триггера Шмитта.
ВИДЕО 1. SimpleLED_Fader.MPG.
Следующая схема использует микросхему таймера 555 для прямоугольной волны. Небольшое замечание о микросхеме 555: у меня всегда возникают проблемы с этой микросхемой, когда я использую полоску для тестирования схемы. Я никогда не смогу получить время выключения прямоугольной волны близко к тому же времени, что и время включения. Если я соберу схему и у меня будет подключаемый модуль только для конденсатора, он будет работать так, как хотелось бы, с почти одинаковым временем включения и выключения (1 и 0). Нам нужно примерно одно и то же время для включения и выключения, чтобы у нас было время, чтобы светодиод включался и выключался примерно за одинаковое время (одна секунда на каждое затухание), чтобы он выглядел хорошо. Используемая схема показана на Схема 4 с емкостью конденсатора, необходимой для приближения к двухсекундному времени включения и выключения.
СХЕМА 4. Схема 555 для прямоугольной волны.
ФОТО 4. Таймер-фейдер 555.
ВИДЕО 2. Simple555LED_Fader.MPG.
Эта схема имела период около двух секунд. Под этим я подразумеваю, что потребовалось около двух секунд, чтобы переключиться от полного включения к выключению. Для схемы формирования волны я использовал ту же общую схему, что и для схемы триггера Шмитта, но с другими значениями конденсаторов. Это показано в Схема 5 .
СХЕМА 5. Общая схема формирования волны.
Для схемы 555 использовались следующие значения для схемы формирования волны:
R2, R3 и R4 = 1 кОм
R5 = 220 Ом
C2 = 100 мкФ
C3 = 150 мкФ
C4 = 100 мкФ
Одна транзисторная схема
Последняя схема была запрошена: простая схема транзисторного генератора. В этой схеме использовался NPN-транзистор 2N3904 и, опять же, несколько резисторов и конденсаторов, чтобы получить время, близкое к требуемым двум секундам. Обратите внимание, что светодиодная часть этой схемы сильно отличается от двух других схем. Это связано с тем, что если вы попытаетесь управлять светодиодом непосредственно от транзисторного генератора, светодиод в конечном итоге поглотит сигнал, необходимый транзистору для синусоиды.
Я мог бы добавить вторую транзисторную схему драйвера светодиода, но я хотел посмотреть, смогу ли я придумать схему с одним транзистором для формирования синусоидальной волны, управления светодиодом и при этом не останавливать работу генератора.
С этой целью я добавил небольшой колпачок и резистор гораздо большего размера параллельно, чтобы управлять светодиодом и не затухать колебания, а светодиод приближался к полной яркости. Первоначально я начал с резистора 100 кОм, который был довольно тусклым, и уменьшил его до резистора 10 кОм. Это вернуло его к полной яркости, по крайней мере, насколько я мог судить. взгляните на Схема 6 .
СХЕМА 6. Схема простого включения/выключения транзистора.
ФОТО 5. Однотранзисторный фейдер.
ВИДЕО 3. 1TransistorFader.MPG.
One More Thing
Схемы преобразования синусоидальной волны и прямоугольной формы в синусоидальную можно найти в схемах фейдеров. Оба они были найдены в Интернете и использованы для создания окончательных схем фейдеров по мере необходимости. Я имею в виду, что если вы посмотрите на простую схему фейдера с одним транзистором, вы сможете увидеть синусоидальную схему в этой схеме.
Затем я добавил части для преобразования в более треугольное нарастание вверх/вниз, чтобы получить лучший эффект фейдера. Вы можете найти эти две схемы в Схемах 7 и 8 .
СХЕМА 7. Синусоидальная цепь.
СХЕМА 8. Схема преобразователя прямоугольной формы в синусоидальную.
Ни одна из этих цепей не должна рассматриваться как конечный продукт. Они делают то, что я хотел, но вы можете поиграть со значениями и/или добавить больше частей, чтобы увидеть, сможете ли вы получить желаемый эффект от светодиода.
Заключение
Я надеюсь, что это поможет другим, кто может подумать: «Я не могу этого сделать», когда ищет в Nuts & Volts прошлые статьи, которые могут помочь. Кроме того, не забывайте искать в Интернете, как делать основные вещи, которые вам нужны. Затем поэкспериментируйте и создайте базовую схему, которую вы нашли, чтобы увидеть, сможете ли вы заставить свою модифицированную схему делать то, что вы хотите.
Не сдавайся! То, что вы хотите сделать, вероятно, проще, чем вы думаете. Может потребоваться некоторое время, чтобы понять достаточно, чтобы понять, как это сделать.
Вопросы на Техническом форуме побудили меня снова узнать о биполярных транзисторах.