Схемы унч на германиевых транзисторах. УНЧ на германиевых транзисторах: мощные схемы для аудиофилов

Эта простая схема содержит два каскада:

• Входной каскад на транзисторе МП41 обеспечивает усиление по напряжению
• Выходной каскад на транзисторе П213 работает как усилитель мощности

Несмотря на простоту, такой усилитель способен обеспечить выходную мощность около 1-2 Вт при хорошем качестве звука. Для повышения мощности и улучшения характеристик схему можно усложнить, добавив дополнительные каскады и цепи коррекции.

Сравнение германиевых и кремниевых УНЧ

Хотя кремниевые транзисторы практически вытеснили германиевые из большинства областей электроники, в аудиотехнике германиевые УНЧ сохраняют свою нишу. Рассмотрим основные отличия:

• Звучание: германиевые УНЧ обладают более «мягким», «теплым» звуком, кремниевые — более «прозрачным» и «точным»
• Мощность: кремниевые транзисторы позволяют получить большую выходную мощность
• Линейность: современные кремниевые УНЧ имеют лучшие показатели по искажениям
• Температурная стабильность: кремниевые схемы менее чувствительны к изменениям температуры
• Надежность: кремниевые транзисторы более долговечны и устойчивы к перегрузкам

Выбор между германиевым и кремниевым УНЧ во многом определяется личными предпочтениями слушателя и спецификой применения усилителя.

Схема УНЧ на германиевых транзисторах МП39, П213 (2Вт)

Усилитель мощности низкой частоты на германиевых транзисторах П213, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, может быть использован для воспроизведения грамзаписи, в качестве низкочастотной части приемника (с гнезд ГнЗ, Гн4), а также для усиления сигналов с датчиков адаптеризованных музыкальных инструментов (с гнезд Гн1, Гн2).

• Чувствительность усилителя с гнезд ГнІ, Гн2 — 20 мв, с гнезд Гн3, Гн4 — не хуже 250 мв;
• Выходная мощность на нагрузке 6,5 ом -2 вт;
• коэффициент нелинейных искажений — 3%;
• Полоса воспроизводимых частот 60-12 000 гц;
• В режиме молчания усилитель потребляет ток порядка 8 ма, а в режиме максимальной мощности — 210 ма.
• Усилитель может питаться как от батарей, так и от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в.

Принципиальная схема

Как видно из принципиальной схемы, первый каскад усиления собран на мало-шумящем транзисторе МП39Б (Т1) по схеме с общим эмиттером. Усиливаемый сигнал подается на потенциометр R1, с движка которого через резистор R2 и разделительный конденсатор С1 сигнал низкой частоты попадает на базу транзистора. Нагрузкой первого каскада усилителя служит резистор R5.

Делитель напряжения R3, R4 и резистор R6 являются элементами температурной стабилизации. Наличие делителя R3, R4 делает напряжение на базе транзистора Т1 мало зависящим от температуры. Резистор R6 в цепи эмиттера создает отрицательную обратную связь по постоянному току.

При повышении температуры увеличивается ток в цепи эмиттера и на резисторе R6 увеличивается падение напряжения. В результате этого напряжение между базой и эмиттером становится менее отрицательным, что препятствует дальнейшему увеличению тока эмиттера. Второй каскад усиления также собран по схеме с общим эмиттером на транзисторе МП39Б (Т2).

Рис. 1. Принципиальная схема звукового усилителя на германиевых транзисторах, мощность 2 Ватта.

Чтобы снизить зависимость параметров этого каскада от температуры, в нем применена комбинированная отрицательная обратная связь, определяемая резисторами R8, R9 и R10. Усиленное первым каскадом напряжение подается на вход второго каскада через разделительный конденсатор С2. Нагрузкой транзистора Т2 служит резистор R7.

Третий каскад усиления собран на транзисторе Т3. Нагрузкой каскада служит резистор RI8. Связь между вторым и третьим каскадами осуществляется с помощью конденсатора С3.

Выходной каскад усилителя работает в режиме класса В по последовательнопараллельной схеме. Основным преимуществом усилителей этого класса перед усилителями, работающими в классе А, является высокий коэффициент полезного действия.

При конструировании обычных усилителей низкой частоты радиолюбители сталкиваются с задачей изготовления переходных и выходных трансформаторов. Малогабаритные трансформаторы с пермаллоевым сердечником достаточно сложны в изготовлении. Кроме того, трансформаторы снижают общий коэффициент полезного действия и во многих случаях являются источником нелинейных искажений.

В последнее время были разработаны выходные каскады без трансформаторов — с квазидополнительной симметрией, т. е. с использованием транзисторов, имеющих разнотипные переходы и дополняющих друг друга для возбуждения двухтактного усилителя.

Бестрансформаторный каскад собран на двух мощных транзисторах Т6, Т7 с возбуждением от пары дополняющих симметричных транзисторов Т4 и Т5, работающих в предоконечном каскаде усиления.

В зависимости от полярности сигнала, подаваемого с коллектора транзистора Т3, отпирается то один (Т4), то другой (Т5) транзистор. Одновременно открываются связанные с ними транзисторы Т6, Т7. Если на коллекторе транзистора Т3 усиленный сигнал имеет отрицательную полярность, открываются транзисторы Т4, Т6, если сигнал имеет положительную полярность, открываются транзисторы Т5 и Т7.

Постоянная составляющая коллекторного тока, проходящая через термостабилизирующий диод Д1 и резистор R19, создает смещение на базах транзисторов Т4, Т5, выполняющих функции фазоинверторов. Это смещение позволяет устранить характерные искажения, вызванные нелинейностью входных характеристик при малых токах базы.

Резисторы R22, R23 снижают влияние разброса параметров транзисторов Т4, Т3 на режим работы выходного каскада. Конденсатор С9 разделительный.

С целью уменьшения нелинейных искажений каскады усиления на транзисторах Т3 — Т7 охвачены отрицательной обратной связью по переменному току, напряжение которой снимается с выхода оконечного усилителя и через цепочку R17, С8, R16, R15, С6, R14 подается на базу транзистора Т3. При этом переменный резистор R17 обеспечивает регулировку тембра в области низших частот, а потенциометр R15 — в области высших частот.

Если регулировка тембра не требуется, то детали R14 — R17. С6, С8 из схемы исключаются. Цепь обратной связи в этом случае образуется резистором R0 (на рис. 1 эта цепь изображена пунктирной линией).

Для нормальной работы выходного каскада напряжение в точке «а» (напряжение покоя) должно быть равно половине напряжения источника питания. Это достигается соответствующим выбором сопротивления резистора RI8. Стабилизация напряжения покоя обеспечивается цепью отрицательной обратной связи по постоянному току.

Как видно из схемы, точка «а» на выходе усилителя соединяется с цепью базы транзистора ТЗ с помощью резистора R12. Наличие этой связи автоматически поддерживает напряжение в точке «а» равным половине напряжения источника питания (в данном случае равным ба).

Для нормальной работы усилителя необходимо также, чтобы транзисторы Т4, Т5 и Т6, Т7 имели возможно меньший обратный ток. Величина коэффициента усиления (5 транзисторов Т4-Т7 должна лежать в пределах 40 — 60; причем транзисторы могут иметь различные коэффициенты усиления h. Необходимо только, чтобы выполнялось равенство h5 * hб= h5 * h7.

Детали и монтаж

Монтаж усилителя производится на гетинаксовой панели толщиной 1 — 1,5 мм. Размеры платы в значительной степени зависят от области применения усилителя. Транзисторы П213Б для обеспечения хорошего теплоотвода снабжены радиаторами с общей охлаждающей поверхностью не менее 100 см2.

Питание усилителя может производиться от батареи напряжением 12 в, собранной из элементов типа «Сатурн», или от батарей для карманного фонаря. Питание усилителя от сети переменного тока осуществляется с помощью выпрямителя, собранного по мостовой схеме на четырех диодах Д1-Д4 с емкостным фильтром через стабилизатор напряжения (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема блока питания для усилителя на германиевых транзисторах.

Как было указано выше, при работе усилителя потребляемый им ток изменяется в довольно широких пределах. Резкие колебания тока неизбежно вызовут изменение величины питающего напряжения, что может привести к нежелательным связям в усилителе и искажениям сигнала.

Для предотвращения подобных явлений предусмотрена стабилизация выпрямленного напряжения.

В состав стабилизатора входят транзисторы Т7, Т2 и стабилитрон Д5. Данный стабилизатор при изменении тока нагрузки от 5 до 400 ма обеспечивает стабильное напряжение 12 в, причем амплитуда пульсаций не превышает 5 мв. Стабилизация питающего напряжения происходит за счет перепада напряжения на транзисторе Т2.

Этот перепад зависит от смещения на базе транзистора Т2, которое, в свою очередь, зависит от величины опорного напряжения на резисторе R2 и напряжения на нагрузке (Rнагр).

Транзистор Т2 монтируют на радиаторе. Выпрямитель размещается в ящике размером 60Х90Х130 мм, который изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм.

Силовой трансформатор выполнен на сердечнике Ш12, толщина набора 25 мм. Обмотка I (на 127 в) содержит 2650 витков провода ПЭЛ 0,15, обмотка II (на 220 в) — 2190 витков ПЭЛ 0,12, обмотка III — 420 витков ПЭЛ 0,55.

Налаживание схемы

Усилитель, собранный из проверенных деталей и транзисторов, обычно сразу начинает работать. Подключив источник питания (12 в), резисторами R3, R8, R12, R18 устанавливают рекомендуемый режим.

Затем через разделительный конденсатор С3, который предварительно отключается от коллектора транзистора Т2, подают на вход усилителя напряжение от звукового генератора (0,2 в, частота 1000 гц).

Цепь обратной связи в точке «б» необходимо разорвать. Контроль формы выходного напряжения наблюдают с помощью осциллографа, подключенного параллельно громкоговорителю. Если на стыках полуволн наблюдаются большие «ступеньки», нужно уточнить значение резистора R19.

Оно подбирается по минимальным искажениям, которые при включении цепи обратной связи почти полностью исчезают. Налаживание других каскадов никакими особенностями не отличается. В тех случаях, когда от усилителя требуется чувствительность порядка 250 мв, первые два каскада на транзисторах Т1, Т2 из схемы можно исключить.

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

УНЧ на Германиевых транзисторах в оконечных каскадах 16Вт 4Ом.

УНЧ на Германиевых транзисторах в оконечных каскадах 16Вт 4Ом.

• Получить ссылку
• Facebook
• Twitter
• Pinterest
• Электронная почта
• Другие приложения

 УНЧ на Германиевых транзисторах в оконечных каскадах 16Вт 4Ом.

Спектр для v2. 1 -10дБ, 8Ом.

Эта разработка появилась задолго до версии v3.0. Из за применения кремниевых транзисторов в первых каскадах схема была не совсем по феншую, что послужило ее недолгому забвению. На ее основе появилась теперь довольно популярная схема v3.0 и ее варианты, где уже было все по феншую. Единственным заметным минусом v3.0 был в небольшой мощности 6-10 Вт из за ограничения  напряжения питания в 30В. Что бы обойти это ограничения была разработана сзема v4.0 и v4.1, но многих отпугивало изготовление трансформатора, но схема получила развитие несколько в другом направлении. На ее основе был сделан маломощный усилитель, как считается на самых музыкальных транзисторах довольно популярный МУН Канаева Б.Б.

Идея разработать усилитель по простоте не уступающий v3.0 и в тоже врмемя более мощный не оставляла А.И.. Так появилась обновленная схема которой решено было присвоить индекс v2.0.

По мнению разработчика схема еще более перспективная по сравнению с v3.0. Заметно улучшены характеристики устройства, возросла выходная мощность до 16Вт на 4 Ом. Сделаны варианты под все популярные транзисторы, в том числе и П605.

На прошлой неделе я закончил изготовление образца данного усилителя. Не обошлось без казусов исключительно по моей вине, которые закончились двумя пробитыми транзисторами. К сожалению Беслик еще не научился делать схемы, что бы впаял деталь с тремя ножками и схема заработала. Надо все таки соблюдать при пайке назначения выводов и вместо коллектора не впаивать базу, ну и как то соблюдать значения напряжения питания указанного на схеме. В итоге при включении ни один канал не заработал. Когда можно просто позвонить разработчику и проконсультироваться, это неоценимо. 

И так, при первом включении ничего не заработало. Как всегда шутит А.И., ничего не взорвалось уже хорошо. После того, как выяснилось, что у меня не 30В питание а 24В, А.И. сказал отпаять один из выводов Д2 (внимание!!! исключительно для схемы v2.2), после чего один канал заработал, а второй сделал пшик. Там я перепутал выводы нижнего по схеме транзистора ГТ906. К сожалению при выяснении причины в итоге я лишился двух таких транзисторов. После устранения такого досадного ляпа и второй канал заработал.

При напряжении питания от 30В и до 40В диод Д2 будет работать как положено.

Обидно еще то, что А.И. мне всегда говорил, включай первый раз через лампочку. Ну на 220В я сделал розетку в цепи которой стоит лампочка и при перегрузке она загорается, спасая тем самым трансформатор, но она не спасла транзисторы. Для защиты от дурака и сам усилитель лучше включать через лампочку. При напряжении 24В я использовал две параллельно включенные лампочки 24В 90мА. При включении они слегка вспыхивают и тут же гаснут если все нормально. При малых уровнях сигнала на выходе они не горят и не мешают послушать первый результат.

Я все так подробно рассказываю для тех, кто в первые берет в руки паяльник. 

Здесь файлы с рисунком печатных плат.

Консультации по схемам можно получить:
по адресу [email protected]
WhatsApp или по телефону +79031216679

• Получить ссылку
• Facebook
• Twitter
• Pinterest
• Электронная почта
• Другие приложения

Популярные сообщения из этого блога

Усилитель Беслика А.

Усилитель Беслика А.И на Германиевых транзисторах v3.0             Рис 1.  Собственно сам усилитель мощности.                                        Печатная плата.          Рис 2. Предварительный усилитель с регулятором тембра.                                           Печатная плата. Подключение регулятора баланса непосредственно на регулятор громкости, для использования только усилителя мощности. Там же расчет элементов регулятора в зависимости от номиналов применяемых переменных резисторов. Есть вариант включения с регулировкой от 0 и только в +. На своем экземпляре я изменил номиналы конденсаторов С10 уменьшил в два раза и С 11 увеличил в два раза, что бы подъем в района СЧ был минимальным, раздвинул границы среза регулировки тембра. Ну это на вкус.           Рис 3.   Вариант схемы для транзисторов П605А.                      Внимание ВАЖНО Т3 должен быть МП40А!!!              Рис 4.  Версия с транзисторами ГТ906.                                          Рис 5.   Версия с транзисто

Далее…

Усилитель Беслика А.И на Германиевых транзисторах v3.1

 Усилитель Беслика А.И на Германиевых транзисторах v3.1 Давно я ничего не публиковал, весна, дача, иной раз по несколько дней не включаешь компьютер. Это не новая разработка, это эволюционное продолжение версии 3.0. Версия усилителя 3.0 была рассчитана на напряжение питания 24В и под нагрузку 8Ом и больше, что гарантировало его заявленные характеристики и надёжность, но он прекрасно работает и на нагрузку 4Ом, разве что предвыходные транзисторы немного нагреваются. Напряжение питания версии 3.2  30В, допустимая нагрузка 4/8 Ом и соответственно мощность 16/10Вт. В предвыходном каскаде использованы довольно дефицитные транзисторы ГТ402-ГТ404. В остальном это тот же 3.0. Печатная плата будет позднее.

Далее…

логических схем в компьютере IBM 1401

Как компьютеры реализовывали логические элементы в 1950-х? Компьютеры вступали в эпоху транзисторов, но транзисторы были дорогими, поэтому схемы оптимизировали, чтобы свести к минимуму количество транзисторов. В то время они даже не использовали кремниевые транзисторы; вместо них использовались германиевые транзисторы. В этом сообщении блога я опишу один из способов реализации логических вентилей того времени: диодно-транзисторная логика.

Компьютер IBM 1401 с некоторыми картами внутри. (Щелкните любое изображение, чтобы увеличить его.)

Компьютер IBM 1401, показанный выше, был представлен в 1959 году и стал самым популярным компьютером начала 1960-х годов, когда было выпущено более 10 000 компьютеров. операция. Он был построен из тысяч печатных плат, каждая из которых выполняла определенную функцию, например, несколько логических вентилей. Логические элементы в IBM 1401 используют (по большей части) простую форму логики, называемую CTDL (Complemented Transistor Diode Logic) от IBM и DTL (Diode-Transistor Logic) от остального мира. Как следует из названий, эти затворы состоят из диодов в сочетании с транзистором19.0003

В этой SMS-карте (типа CHWW) реализовано три вентиля И-НЕ, поэтому имеется три транзистора.

Эти карты размером примерно с игральную карту и называются SMS-картами, стандартной модульной системой.32 Каждый тип карты имеет код, обычно четыре буквы. Приведенная выше карта представляет собой карту «CHWW», в которой реализованы три вентиля NAND. Он содержит несколько компонентов: транзисторы, диоды, резисторы и катушки индуктивности. Одним из необычных компонентов является перемычка посередине, называемая «шапкой программы». Отрыв вкладок от этой панели позволил немного изменить функциональность карты, чтобы одна карта могла выполнять несколько ролей. На обратной стороне карты (внизу) видны следы печатной платы, а также разъем с 16 позолоченными контактами. Более подробная информация о карте CHWW находится в моей базе данных SMS-карт.

На обратной стороне карты есть дорожки печатной платы и позолоченный коннектор.

Реализация логической схемы

Плата CHWW содержит три логических элемента И-НЕ. На приведенной ниже схеме из документации IBM 1959 года показан один из таких вентилей. Обратите внимание на необычный символ IBM для транзистора, явно показывающий структуру NPN с внешней стрелкой для эмиттера.

Схема логической схемы НЕ-И, построенной на транзисторе типа 83. Из схем компонентов стандартной модульной системы, стр. 43.

Я перерисовал приведенную ниже схему, используя современные символы. Стрелки показывают (качественно), что происходит, когда вентиль имеет два высоких входа. Левая стрелка указывает ток через резистор и базу транзистора. Этот базовый ток включает транзистор, подключая выход к -6 вольт и создавая низкий уровень на выходе.

Если оба входа высокие, выход вентиля низкий.

Однако при наличии одного (или двух) низких входов ток резистора протекает через диод, а не через транзистор. При выключенном транзисторе выход подтягивается подтягивающим резистором. Результатом является логический элемент И-НЕ: на выходе низкий уровень, только если на обоих входах высокий уровень. В этой схеме диоды являются компонентами, которые вычисляют логическую функцию. 4 Транзистор усиливает (и инвертирует) результат.5

Если вход низкий, выход вентиля высокий.

Однако есть проблема с этими воротами. Выходные напряжения составляют примерно +6 вольт для высокого сигнала и -6 вольт для низкого сигнала. Вы хотите, чтобы гейт переключался, когда вход находится примерно в середине этого диапазона. К сожалению, транзистор в этой схеме переключается, когда на входе около -6 вольт. Таким образом, входное напряжение и выходное уровни напряжения несовместимы, и вы не можете соединить два затвора вместе.

Есть несколько решений этой проблемы. Первое решение состоит в использовании дополнительных диодов и транзисторов для смещения уровней напряжения в сторону совместимости. Компания Fairchild использовала этот подход в своей популярной линейке микросхем DTL Micrologic в 1960-х годах9. Второе решение (используемое в схемах IBM SDTDL) заключается в смещении уровней напряжения с помощью дополнительных резисторов.

Ворота 1401 вместо этого используют неожиданное решение, позволяющее избежать дополнительных компонентов. В приведенном выше затворе уровни выходного напряжения повышены по сравнению с входным. А вот аналогичный затвор с PNP-транзисторами вместо NPN-транзисторов будет иметь обратное свойство: будут понижены выходные уровни. Таким образом, решение IBM заключалось в том, чтобы чередовать затворы, построенные на NPN-транзисторах, с затворами, построенными на PNP-транзисторах. Первый затвор повышает уровень напряжения вверх, а второй затвор снижает его обратно. У вас в два раза больше типов ворот, и они сложнее в проектировании, но вы избегаете затрат на дополнительные компоненты.

На приведенной ниже фотографии показана карта вентилей NAND на основе PNP. Она почти идентична предыдущей плате NPN, за исключением того, что транзисторы PNP вместо NPN. Другое отличие состоит в том, что она питается от -12 В и 0 В вместо -6 В и 6 В.6

Карта CGWW NAND построена на транзисторах PNP.

Более подробно, для ворот NPN, который мы впервые рассмотрели, вход переключается около -6 вольт, а выход составляет около -6 вольт или 6 вольт. В соответствующем вентиле PNP вход переключается около 0 вольт, а выход составляет -12 вольт или 0 вольт. IBM назвала уровни -6 В / 6 В типом «T», а уровни 0 В / 12 В — типом «U», поэтому вентиль NPN имеет вход U и выход T, а PNP ворота имеют T-вход и U-выход.7 Чередуя вентили NPN и вентили PNP, вы получаете T-выходы, идущие к T-входам, и U-выходы, идущие к U-входам, и все работает.0003

На приведенной ниже схеме показана часть логической схемы сумматора 1401, сильно упрощенная. Два сигнала типа U поступают на первый вентиль CHWW, который выдает сигнал T. Ворота 4JMX представляет собой вентиль PNP NAND, который принимает входы T и выводит U. CRZV — это буфер NPN, который преобразует U в T. Наконец, CNWT — это драйвер NPN, который усиливает T-сигнал, в данном случае двоичный сигнал переноса. Обратите внимание, как сигналы чередуются между T и U (за исключением последнего специального драйвера).

Упрощенная выдержка из логической схемы IBM ALD, стр. 34.32.16.2.

Wired-OR

С этими логическими вентилями есть еще один интересный трюк: Wired-OR. Идея состоит в том, что вы можете соединить выходы нескольких вентилей И-НЕ вместе. Если какой-либо вентиль выдает логический 0, этот вентиль установит на выходе низкий уровень. Если все вентили выдают логическую 1, на выходе будет высокий уровень подтягивающего резистора. Полученная схема реализует логический элемент И-ИЛИ-Инверсия. На приведенной ниже диаграмме показано, как вентили И-НЕ соединены вместе и как схема ведет себя логически. Схемы проводного ИЛИ широко используются в 1401, потому что вы получаете вентиль ИЛИ «бесплатно», сводя к минимуму количество схем.

И-ИЛИ-Инвертный вентиль. Здесь показаны два вентиля NAND, но можно подключить больше.

Есть одна небольшая проблема с проводным ИЛИ: если вы соедините стандартные логические элементы НЕ-И вместе, вы получите несколько подтягивающих резисторов. параллельно, что повлияет на поведение ворот. Решение состоит в том, чтобы использовать затворы без подтягивающих резисторов, за исключением одного затвора с подтягивающим резистором. Например, карта 4JMX имеет подтягивающий резистор (называемый «коллекторной нагрузкой»). а на карте 3JMX его нет. Таким образом, проводное ИЛИ может использовать одну карту 4JMX, а остальные — 3JMX. (Это одна из причин, почему существует так много разных типов SMS-карт.)

Поскольку каждая карта реализует лишь небольшую часть логики, для компьютера IBM 1401 требуются тысячи карт. На фото ниже показано, как они монтируются внутри компьютера. Я не буду здесь подробно останавливаться на том, как СМС-карты объединяются в функциональные блоки, но я написал о схеме сумматора 1401, если вы хотите узнать больше.

SMS-карты, установленные в компьютер IBM 1401. Вентилятор слева охлаждает карты.

Транзисторы

В этих затворах используются биполярные транзисторы NPN и PNP, типы транзисторов, которые используются до сих пор. Но германий транзисторы со сплавом полностью отличались от современных кремниевых планарных транзисторов. На фото ниже показана конструкция транзистора из сплава NPN. Он состоит из основы из кристалла германия P-типа с шариками олова/сурьмы, сплавленными по обеим сторонам, образуя эмиттер и коллектор. Области сплава германий-сурьма образуют области «N». Полученные слои N-P-N образуют NPN-транзистор. (PNP-транзистор изготавливается аналогичным образом с использованием индия в качестве сплава.)10 На фотографии вертикальная металлическая пластина является основным контактом с крошечным германиевым диском в круглом отверстии. Медные провода соединены с индиевыми шариками по обеим сторонам германиевого диска.

Внутри германиевого транзистора, используемого в компьютере IBM 1401. Это IBM тип 083 НПН-транзистор. Фото из Группа восстановления IBM 1401

1950-е годы были временем быстрых изменений в технологии транзисторов. Транзистор был изобретен в Bell Labs в 1947 году. Компания General Electric изобрела транзистор с переходом из сплава (использовавшийся в модели 1401) в 1950 году. В 1953 году был создан дрейфовый транзистор, более быстрый из-за градиента легирования. IBM использовала дрейфовые транзисторы в семействе Saturated Drift Transistor Diode Logic (SDTDL). Первые кремниевые транзисторы были представлены в 1954. Меза-транзистор на основе пластины был изобретен в 1958 году, а затем современный планарный транзистор в 1959 году. Таким образом, транзисторы претерпели радикальные изменения в 1950-х и IBM представила новые логические семейства, чтобы использовать преимущества этих новых типов транзисторов.

Заключение

Диодно-транзисторная логика была ключевой частью первых компьютеров IBM, таких как IBM 1401. В 1964 году IBM представила революционную линейку мейнфреймов System/360. В этих компьютерах по-прежнему использовалась диодно-транзисторная логика, но вместо смс-карт с дискретными компонентами логика была заключена в небольшие модули SLT (ниже) который содержал крошечные кремниевые транзисторы и диоды. Модуль SLT был примерно эквивалентен SMS-карте, но его сторона составляла всего полдюйма, а надежность была почти в 100 раз выше. Плотность, низкая стоимость и надежность модулей SLT были важны для успеха линейки System/360.

Плата с 24 модулями SLT, вероятно, из System/360. Модули 361453 реализуют И-ИЛИ-инверсию.

В 1960-х годах были представлены диодно-транзисторные логические интегральные схемы. Но DTL вскоре затмил появление TTL (транзисторно-транзисторная логика) в конце 1960-х годов. В 1970-х годах интегральные схемы с МОП-транзисторной логикой стали обычным явлением, особенно для микропроцессоров. Логика КМОП преобладала в 1980-х годах, и это до сих пор самое популярное семейство логики. Благодаря закону Мура, Технология прошла путь от эпохи IBM 1401 с несколькими транзисторами на плате до современных микропроцессоров с миллиардами транзисторов на кристалле.

В Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью, Калифорния, есть два рабочих компьютера 1401, так что загляните к нам. демо (после окончания пандемии). Спасибо bogomipz за предложение этой темы. Спасибо Randall Neff и Henk Stegeman за фотографии с SMS-карт. Я анонсирую свои последние сообщения в блоге в Твиттере, так что следите за мной @kenshirriff. У меня также есть RSS-канал.

Примечания и ссылки

1. В то время IBM использовала головокружительный набор логических семейств. Даже 1401 использовал несколько семейств (в основном CTDL, описанный выше, но также текущий режим и STDTL в ленточном контроллере TAU, а иногда и SDTRL).

   В таблице ниже за 1963 год представлены многочисленные логические семейства IBM. CTRL (комплементированная транзисторно-резисторная логика) использовала транзисторы с переходом из сплава. Это было медленно, работало ниже 200 килогерц. CTDL (комплементированная транзисторно-диодная логика) также использовала транзисторы с переходом из сплава, но работала на частоте до 250 кГц. (Дополненные семейства чередуют схемы NPN и PNP.) Токовый режим (аналогичный логике с эмиттерной связью) был намного быстрее, поскольку транзисторы не были насыщены, а колебания напряжения были небольшими. (±0,4 В). Он работал на частоте 1 мегагерц с транзисторами из сплава и на частоте 7 мегагерц с транзисторами с диффузным переходом.

   Логические семейства IBM из DDTL Component Circuits, 1963, стр. 5.

   Дополнительные сведения см. Схемы транзисторных компонентов и Логические семьи в 1401 году. На странице обсуждения DTL в Википедии есть интересное обсуждение Уильяма Кроуза, который разработал многие схемы SDTDL в IBM. ↩

2. IBM также предлагала SMS-карты в качестве компонентов другим компаниям для использования в своих продуктах. Объявление ниже сделано компанией Datamation в 1966 году.

   Анонс продукта для SMS-карт от Datamation, 1966 год.

   ↩

3. Идея карт стандартной модульной системы заключалась в том, что IBM могла производить небольшое количество стандартизированных карт и создавать на их основе системы. К сожалению, в теории стандартизация работала лучше, чем на практике, и в конце концов у IBM появились тысячи различных типов карт. Помимо логических функций, SMS-карты выполняли самые разные роли, включая генераторы, драйверы принтеров, массивы основной памяти, усилители считывания, стабилизация питания и ленточные предусилители. ↩

4. Многие компьютеры на электронных лампах использовали полупроводниковые диоды в качестве ключевой части своих логических элементов. Я думаю, что диоды не получают должного признания; поколения компьютеров делятся на ламповые и транзисторные, без признавая постепенное внедрение полупроводников в виде диодов. ↩

5. Обратите внимание на катушку индуктивности, подключенную к выходу затвора. Индуктор увеличивает скорость при подтягивании выхода к высокому уровню. Проблема в том, что на выходе есть высокий уровень через резистор, поэтому любая емкость на выходном проводе приводит к задержке при зарядке. Катушка индуктивности противодействует этой емкости. Для ручной волны, как только резистор начинает подтягивать сигнал, индуктор удерживает ток течет. Более подробное обсуждение пиковой катушки здесь. ↩

6. Вот схема вентиля NAND на основе PNP, используемого в плате CGWW. Он похож на затвор на основе NPN, за исключением того, что схема перевернута и работает от -12 вольт.

   Схема логической схемы CGWW. Из схем компонентов стандартной модульной системы, стр. 42.

   ↩

7. IBM использовала значительное количество различных уровней напряжения для своих логических семейств. Ворота CTDL, описанные в этой статье, использовали уровни «T» и «U». В таблице ниже приведены остальные.

   Логические семейства IBM использовали множество несовместимых уровней напряжения. Из карманного справочника IBM 1401.

   ↩

8. Я должен отметить, что наличие двух наборов уровней напряжения делает отладку системы 1401 очень запутанной. Например, если вы измеряете -3 вольта, это логический минимум для T-сигнала и логический максимум для U-сигнала. Проводные вентили ИЛИ также затрудняют отладку. Если на выходе низкий уровень, вы не можете легко сказать, какой вентиль И-НЕ вытягивает низкий уровень на выходе, и эти Ворота И-НЕ могут быть на разных картах с разными входами. ↩

9. На приведенной ниже схеме показана реализация вентиля И-НЕ в семействе интегральных схем Fairchild Micrologic. Эта схема использует дополнительный транзистор и диод для смещения уровней напряжения. Это было практично в интегральной схеме, потому что дополнительные компоненты имели минимальную стоимость. Эта схема не работала бы хорошо в IBM 1401, потому что германиевые компоненты 1401 обеспечивали гораздо меньшую мощность. сдвиг напряжения, чем у кремниевых компонентов микросхемы Fairchild.

   Схема вентиля Fairchild Micrologic DTL из датабука.

   ↩

10. Таблица Менделеева показывает, почему такие элементы, как индий, использовались в сплавах транзисторов. Отметим, что полупроводниковый германий стоит в той же колонке, что и кремний, который позже его заменил. Индий и галлий находятся в столбце слева, поэтому у них на один валентный электрон меньше. Таким образом, добавление их в полупроводник делает его более положительным (P-типа), так как электроны отрицательны. Сурьма справа; его дополнительный валентный электрон делает полупроводник отрицательным (N-тип). Олово в той же графе, что и германий, использовалось в сплаве, но не влияет на свойства полупроводника.

    Этот отрывок из таблицы Менделеева показывает ключевые элементы конструкции транзистора. Источник: NCBI.

    ↩

Германия транзисторов — www.davidmorrin.com

Главная> Устранение неполадок> Транзисторы> Устранение неполадок в биполярном соединении транзисторов>

Диаграмма из «Ручной книги из полуконкуртирного электронного». -Hill 1956 В этой книге обсуждается утечка коллектор-база транзистора, которая важна для понимания особенностей германиевых транзисторов в некоторых фазз-схемах. Эта диаграмма представляет собой схематический вид внутри  транзистора. Мягкие кривые Германиевые устройства используются в качестве выпрямительных устройств, поскольку они могут иметь прямое смещение для пропускания тока одной полярности и обратное смещение для блокирования тока противоположной полярности. Идеальный выпрямитель — это совершенный электронный светофор, который имеет внезапную смену «стоп» на «идти» и может перетасовывать положительные сигналы в одну сторону, а отрицательные — в другую. Германий является относительно плохим выпрямителем, потому что он не имеет резких переходов от тока блокировки к току пропускания. Скорее, у него более плавные изгибы, чем у его кремниевого собрата, и трудно предсказать, как будут выглядеть кривые от одного германиевого устройства к другому. Благодаря этим свойствам германий пользуется хорошей репутацией в качестве «мягкого ограничителя» в схемах искажения. Самое старое из этих приложений появилось в 1960-х годах. Производители 1960-х годов использовали германий, потому что это был доступный транзистор. Кремниевые устройства были новыми и дорогими. К концу 1960-х кремний стал разумным выбором, и производители начали переходить на него. Позже разборчивые гитаристы отмечают тональные различия между педалями фузза на основе германия и педалями фузза на основе кремния. В эффектах овердрайва и дисторшна ограничивающие диоды можно считать ключевым элементом звука. В печально известной педали Klon используются германиевые диоды, которые, по общему мнению, являются важным компонентом — не только с тем же номером детали, но и с точно такими же свойствами, что трудно сделать с германием. Производитель Klon говорит, что вы не можете сделать Klon только по номерам деталей. Схемы типа «без смещения» (Основная статья в разделе «Топологии Fuzz») Примеры: Maestro Fuzz Tone FZ-1, FZ-1A Tone Bender Mk I, II, III и IV Это можно назвать смещением «утечка коллектора». Для этого требуется, чтобы германиевое устройство с утечкой было включено без подачи сигнала. В противном случае устройство отключается до тех пор, пока не будет подан гитарный сигнал. Устройство будет активным только тогда, когда гитарный сигнал смещает соединение база-эмиттер и срезает его, когда гитара качается в другую сторону. Похожие записи 31.08.2023 0 Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя 30.08.2023 0 Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка 29.08.2023 0 Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт