Как работают усилители на полевых транзисторах. Какие бывают схемы усилителей на полевых транзисторах. Каковы основные характеристики и параметры усилителей на полевых транзисторах. Как рассчитать и спроектировать усилитель на полевом транзисторе.
Принцип работы усилителя на полевом транзисторе
Усилитель на полевом транзисторе представляет собой электронную схему, использующую полевой транзистор в качестве активного элемента для усиления входного сигнала. Основные особенности работы такого усилителя:
- Входной сигнал подается на затвор транзистора и управляет током в канале
- Усиленный выходной сигнал снимается с цепи стока транзистора
- Усиление происходит за счет преобразования изменений напряжения на затворе в изменения тока стока
- Высокое входное сопротивление благодаря изолированному затвору
- Низкий уровень шумов из-за отсутствия инжекции носителей заряда
Какие основные параметры определяют работу усилителя на полевом транзисторе? Ключевыми характеристиками являются крутизна транзистора, напряжение отсечки, входная и выходная емкости. От них зависят коэффициент усиления, частотные свойства, линейность усилителя.
Основные схемы усилителей на полевых транзисторах
Существует несколько базовых схем включения полевых транзисторов в усилителях:
Схема с общим истоком
Наиболее распространенная схема усилителя на полевом транзисторе. Обеспечивает усиление как по напряжению, так и по току. Отличается средними значениями входного и выходного сопротивлений. Часто используется в качестве входных каскадов.
Схема с общим стоком
Имеет коэффициент усиления по напряжению близкий к единице. Характеризуется высоким входным и низким выходным сопротивлением. Применяется в качестве согласующих и буферных каскадов.
Схема с общим затвором
Обеспечивает усиление только по току. Обладает низким входным и высоким выходным сопротивлением. Используется реже других схем, в основном на высоких частотах.
Какую схему выбрать для конкретного применения? Это зависит от требований к усилителю — нужного коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений, частотного диапазона работы.
Расчет и проектирование усилителя на полевом транзисторе
При разработке усилителя на полевом транзисторе необходимо выполнить следующие основные этапы:
- Выбор типа полевого транзистора исходя из требуемых параметров
- Расчет цепи смещения для обеспечения нужной рабочей точки
- Определение номиналов резисторов в цепях истока, стока и затвора
- Расчет разделительных и шунтирующих конденсаторов
- Оценка основных параметров усилителя — коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений
- Анализ частотных свойств и устойчивости усилителя
Как правильно выполнить расчет усилителя? Нужно учитывать параметры выбранного транзистора, требования к усилителю, особенности схемы включения. Важно обеспечить правильный режим работы транзистора и стабильность схемы.
Характеристики и параметры усилителей на полевых транзисторах
Основные характеристики усилителей на полевых транзисторах:
- Коэффициент усиления по напряжению — отношение амплитуды выходного сигнала к входному
- Входное сопротивление — сопротивление усилителя для входного сигнала
- Выходное сопротивление — внутреннее сопротивление усилителя со стороны выхода
- Полоса пропускания — диапазон частот, в котором усиление остается стабильным
- Коэффициент нелинейных искажений — степень искажения формы сигнала при усилении
Какие значения этих параметров типичны для усилителей на полевых транзисторах? Коэффициент усиления может достигать нескольких сотен, входное сопротивление — десятков мегаом, полоса пропускания — сотен мегагерц. Конкретные значения зависят от схемы и применяемых транзисторов.
Преимущества и недостатки усилителей на полевых транзисторах
Усилители на полевых транзисторах имеют ряд достоинств по сравнению с другими типами усилителей:
- Высокое входное сопротивление
- Низкий уровень собственных шумов
- Хорошая линейность характеристик
- Высокая радиационная стойкость
- Простота схемотехники
Однако им присущи и некоторые недостатки:
- Меньший коэффициент усиления по сравнению с биполярными транзисторами
- Чувствительность к статическому электричеству
- Зависимость параметров от температуры
Как выбрать между усилителем на полевом или биполярном транзисторе? Нужно учитывать конкретные требования к устройству — входное сопротивление, коэффициент усиления, частотный диапазон, линейность, уровень шумов.
Применение усилителей на полевых транзисторах
Благодаря своим особенностям усилители на полевых транзисторах широко используются в различных областях электроники:
- Входные каскады измерительных приборов
- Усилители для датчиков с высоким внутренним сопротивлением
- Малошумящие усилители в радиоприемной аппаратуре
- Усилители звуковых частот высокого класса
- Широкополосные усилители в осциллографах
- Усилители постоянного тока
Где еще могут применяться такие усилители? Практически во всех областях, где требуется усиление слабых сигналов с минимальными искажениями и шумами. Особенно эффективны они в высокочастотных схемах и устройствах с высоким входным сопротивлением.
Моделирование усилителей на полевых транзисторах
Современные САПР позволяют эффективно моделировать работу усилителей на полевых транзисторах. Основные этапы моделирования:
- Создание принципиальной схемы усилителя
- Задание параметров компонентов и моделей транзисторов
- Настройка режимов анализа — по постоянному току, переменному току, переходных процессов
- Запуск моделирования и анализ результатов
- Оптимизация параметров схемы для улучшения характеристик
Какие программы лучше использовать для моделирования? Популярны пакеты LTspice, Multisim, OrCAD. Они позволяют провести всесторонний анализ работы усилителя и оптимизировать его параметры.
Тенденции развития усилителей на полевых транзисторах
Основные направления совершенствования усилителей на полевых транзисторах:
- Повышение рабочих частот за счет уменьшения размеров транзисторных структур
- Улучшение линейности характеристик
- Снижение уровня собственных шумов
- Увеличение допустимой мощности рассеяния
- Интеграция усилительных каскадов в специализированные микросхемы
Какие перспективы у усилителей на полевых транзисторах? Они будут оставаться востребованными во многих областях электроники, особенно там, где требуется высокое входное сопротивление и низкий уровень шумов. Развитие технологий позволит улучшить их характеристики и расширить области применения.
УНЧ на полевых транзисторах — схема шестиканального усилителя
Здесь представлен шестиканальный УНЧ на полевых транзисторах, идеально подходящий для использования в составе домашнего кинотеатра. Предлагаемый к повторению проект модульного усилителя мощности звука был создан довольно давно, но до сих пор не уступает по качеству звучания современным усилителям звука.
В моей домашней аудио студии он после изготовления сразу был подключен к компьютеру, как источнику звука и с тех пор устройство работает без нареканий, управляя двумя двухполосными громкоговорителями. Сама схема довольно проста в изготовлении, единственная сложность заключалась в количестве модулей усилителя, которые нужно было компактно разместить в корпусе.
Данный УНЧ на полевых транзисторах имеет в своем составе мощный блок питания выполненный на тороидальном трансформаторе на 200ВА, 6 печатных плат усилителей, микропроцессорный контроллер с электронными потенциометрами PGA2310. Усилители мощности в оконечном своем каскаде имеют популярные и дешевые MOSFET-транзисторы.
Кроме этого, есть еще хорошая конструкция вот здесь.
Основной источник питания
Это самая простая часть всего усилителя: классический трансформаторный блок питания, обеспечивающий симметричные напряжения — не стабилизированные для оконечных каскадов усилителя, и стабилизированные цепи вспомогательного питания. Трансформатор 200ВА был изготовлен на заказ, с выходными напряжениями вторичных обмоток: 2х22В 2×1.9А и 2х13В 2х5А. Выпрямительный мост, подключенный к обмоткам низкого напряжения, смонтирован на корпусе усилителя, то есть отдельно от печатной платы, что позволяет ему лучше рассеивать выделяемое им тепло.
Принципиальная схема блока питания выглядит следующим образом:
Симметричное напряжение +/-16В питает оконечные каскады 5-ти усилителей, +/-30В подается на усилитель сабвуфера, остальные напряжения, уже стабилизированные, питают цепи в 5-ти усилителях фронтального, тылового и центрального каналов.
Компоненты фильтра, в основном большие электролитические конденсаторы, были смонтированы на большом куске текстолита.
Из-за большого значения силы тока, потребляемого УНЧ собранного на полевых транзисторах, силовые дорожки на печатной плате были выполнены предельно широкими:
Подробности реализации этого модуля можно увидеть на фотографиях далее в этом посте.
Микропроцессорный контроллер и цифровые потенциометры
В данном усилителе нет типичного предусилителя с регулировкой тембра или баланса, но отказываться от регулировки громкости я не хотел. Об использовании механических потенциометров на шесть каналов не могло быть и речи, поэтому я решил использовать электронное регулирование.
Пробовал разные схемы, пока не наткнулся на высокопроизводительную микросхему регулятора громкости PGA2310. К тому же, на форумах любителей аудио, есть много положительных отзывов об этом цифровом регуляторе. Микросхема управляются через последовательную шину SPI, что потребовало использования микроконтроллера.
В моем варианте я остановился на довольно дешевом на тот момент AT90S2310.
В основном он выполняет две функции — преобразует движение ручки регулятора на данные, которые он отправляет на PGA2310 и включает/выключает основное питание через реле.
Принципиальная схема:
Использование двух отдельных блоков питания может показаться немного странным — поясняю. В первом варианте потенциометры питались от основного блока питания усилителей, к сожалению, при включении усилителя в динамиках появлялся громкий щелчок, похожий на выстрел. Также не удалось компенсировать это с помощью аппаратного выключения звука (специальный вывод отключения звука в микросхеме PGA2310).
Решение было такое, что сначала надо включать потенциометры, потом усилители мощности. На момент сборки УНЧ на полевых транзисторах, самым оптимальным вариантом для меня было быстро сделать дополнительный симметричный блок питания на небольшом трансформаторе 2ВА.
Из-за нехватки места в корпусе аппарата, микросхемы PGA2310 были собраны на отдельных платах, которые вставляются вертикально в разъемы J4-J6.
Схема такого модуля показана ниже:
Контроллер был изготовлен всего на четырех односторонних печатных платах — одна плата идет как основная и три идентичные с PGA2310:
При проектировании печатной платы нельзя было обойтись без нескольких перемычек, отмеченных красным.
На плате контроллера установлен энкодер (импульсный), микропереключатель и два светодиода, подсвечивающих кнопку включения в зависимости от питания (работа/ожидание):
Микропереключатель и светодиоды смонтированы на небольшом кусочке стеклотекстолита, который прикручен к передней панели корпуса:
Что касается светодиодов, то я использовал приборы диаметром 3мм, белый цвет горит, когда усилитель находится в дежурном режиме, питая только драйвер и потенциометры, синяя подсветка выключателя сигнализирует о работе усилителя.
В связи с нехваткой времени управляющая программа была написана на Bascom Basic и скомпилирована с дизассемблированной версией Bascom-AVR. В коде всего десяток строчек — включение/выключение, поддержка микроконтроллеров, отправка данных на PGA2310 (одинаковые значения на 3 микросхем) и сохранение настроек в EEPROM при переходе в режим ожидания.
Дальше, в этом посте, есть ссылка на архив с бинарным файлом.
Пять усилителей переднего, заднего и центрального каналов
Для питания левой и правой фронтальных и тыловых колонок, а также центрального канала я использовал слегка модифицированную схему усилителя, опубликованную в журнале «Электроника для всех». В оригинале все это питалось от трансформатора с одной обмоткой, обеспечивающего 12 В, а требуемое напряжение получалось, в частности, с помощью удвоителя напряжения. Для моей схемы у меня был подходящий трансформатор и мне не пришлось использовать эти решения. Принципиальная схема представлена на рисунке ниже:
В данном УНЧ собранного на полевых транзисторах, имеется много различных напряжений — это связано с использованием оконечного каскада, работающего по схеме с общим стоком. Если на сток MOSFET подать 16В и такое же значение приложить на затвор, то на истоке будет около 11В, что существенно ограничит максимальную мощность усилителя.
По этой причине я использовал источники тока на T2 и T3, при этом предварительно поляризовал затворы MOSFET.
Их выход по току определяется напряжением питания (24В), напряжением на базах (22,75В) и резисторами R9, R10, поэтому он равен 10мА. Ток покоя усилителя устанавливается потенциометром ПР1, у меня он равен 70мА.
Транзистор Т1 компенсирует изменения этого значения из-за изменения температуры оконечных транзисторов и должен быть установлен на радиаторе. Напряжение постоянного тока на выходе усилителя не превышает 10мВ ни в одном из 5-ти блоков, при замыкании входа на корпус. Коэффициент усиления системы определяется резисторами R3 и R4 — он равен 22х или 27дБ.
Все схемы были собраны на идентичных платах, расположение элементов следующее:
При использовании одностороннего стеклотекстолита пришлось задействовать несколько перемычек (отмечены красным цветом). Транзистор Т1 был установлен на отрезке теплоотвода и запрессован в отверстие радиатора, что обеспечивает лучший тепловой контакт и позволяет стабилизировать ток покоя. Ниже приведены фотографии собранных модулей, а также фактические измеренные параметры готовых усилителей.
УНЧ на полевых транзисторах для сабвуфера
Низкочастотный динамик (известный как сабвуфер), называемый LFE (Low Frequency Effect) в системе Dolby Digital, должен управляться усилителем с достаточной мощностью, чтобы гарантировать точность воспроизведения баса, ударов, взрывов и других звуков с очень низкими частотами. Я как-то нашел в журнале «Практическая электроника» схему, которая показалась идеальной для такой роли — много мощности и MOSFET в выходном каскаде.
В этой схеме УНЧ выходные полевые транзисторы работают в конфигурации с общим истоком и управляются довольно интересным образом. Выход операционного усилителя нагружен резистором R14, который заставляет амплитуду входного звукового сигнала преобразовываться в ток, потребляемый операционным усилителем. Этот ток, протекающий для положительных половин сигнала через R4 и для отрицательных половин через R5, вызывает пропорциональные падения напряжения, которые подаются на затворы MOSFET, управляя ими.
Такое решение делает питание операционного усилителя и оконечного каскада полностью независимым.
Ток покоя выставляется потенциометром ПР2, в моем случае он составляет 50мА. Правда, термостабилизации здесь нет, но после достаточно сильного нагрева отклонение не превышает 7%, так что это не трагедия. Транзисторы Т3 и Т4 защищают усилитель от слишком большого выходного тока, при необходимости уменьшая амплитуду выходного сигнала.
Коэффициент усиления схемы был установлен на уровне 29 дБ (27x). Кроме того, я добавил на входе дополнительный потенциометр, позволяющий уменьшить амплитуду сигнала, если окажется, что низкие частоты слишком громкие.
Схема традиционно собиралась на одностороннем стеклотекстолите:
Дорожки были спроектированы относительно эффективно — нужна была только одна перемычка.
Установка модулей в корпус
Из-за большого количества печатных плат, мне пришлось купить большой металлический корпус. Несмотря на имеющееся большое внутреннее пространство, печатные платы усилителей пришлось монтировать «сэндвичем», один над другим.
Из-за держателя предохранителя в задней панели, мне пришлось установить трансформатор над ним, используя алюминиевую пластину в качестве основания.
Все транзисторы оконечного каскада прикручены к радиатору через изолирующие прокладки. Заземляющие провода проложены из одной точки, то есть винта, расположенного между контроллером и усилителями.
Плата с микропереключателями и светодиодами была прикручена к пластиковым элементам, которые в свою очередь я приклеил с помощью особо прочного клея Poxipol к металлической передней панели. Цифровой регулятор громкости, также был впаян в плату и прикручен к корпусу.
Радиаторы и тороидальный трансформатор выбраны через чур с большим запасом, поэтому, нужно было сильно постараться, чтобы нагреть все это дело до 60°C со всеми 6 динамиками.
Для большей надежности все силовые кабели привязаны к днищу корпуса кабельными стяжками, а качестве сетевых проводов 220В были применены проводники с двойной изоляцией. Сделано это было в целях безопасности, так как корпус металлический и малейшая погрешность на участке сетевого напряжения может иметь трагические последствия.
Я попытался прикрутить радиаторы под и над вентиляционными отверстиями, чтобы имелся свободный выход нагретого воздуха из корпуса.
На задней панели расположены входные RCA-гнезда и выходные лабораторные клеммы, а также гнездо предохранителя:
Назначение коннекторов:
Во всей схеме я использовал винтовые соединения или коннекторы с позолоченными штырьками для розетки, чтобы можно было быстро снять модуль без необходимости использования паяльника. Во время сборки и тестирования это решение отлично сработало.
Впечатления от прослушивания и измерения параметров
Сразу оговорюсь, что я не аудиофил :), тем не менее, я не стал использовать детали, как говорят «что попало». При сборке усилителя я знал, чего мне нужно и, что ожидать от пяти модулей на полевых транзисторах, так как ранее собирал схему из журнала «Электронику для всех».
Неизвестной была только деталь из «Практической Электроники», отвечающая за сабвуфер. Но в итоге оказалось, что все это звучит очень красиво, как на двух, так и на трехполосных динамиках. Более слабые усилители любят импеданс 4 Ом, что даже целесообразно из-за низкого напряжения питания оконечного каскада.
Аналогично с сабвуфером LFE.
Первые серьезные тесты прослушивания были проведены до того, как были сделаны какие-либо измерения с помощью осциллографа. Благодаря моим друзьям я собрал шесть соответствующих комплектов колонок, спаял 3 комплекта кабелей с разъемом 3,5 мм на дорогих металлических штекерах.
Затем я сел за компьютер с установленным AC3Filter (кто его еще помнит и запустил фильм ‘Вертолет в огне’ с DVD. Несмотря на то, что я видел его раньше, звуковые эффекты окружившие меня создавали впечатление, что я смотрю этот фильм впервые. Кроме того, сабвуфер отлично справился со своей работой.
Будучи студентом, я имел возможность пользоваться профессиональными осциллографами и генераторами сигналов, которыми оснащена лаборатория Технологического университета.
Подключив эквивалент нагрузки, генератор и осциллограф, я рассчитал эффективную мощность на основе измерений:
Усилители L, R, Ls, Rs, C — синусоидальный вход 240мВ RMS, f=1кГц, на нагрузку 4Ом у меня получилось 27,5Вт, на 8Ом 13,8Вт
Усилитель LFE — синусоидальный вход 320мВ RMS, f=1кГц, на нагрузку 4Ом у меня получилось 60Вт, на 8Ом было 47,5Вт, но при сигнале 355мВ RMS на входе.
При сегодняшних маркетинговых уловках и мощностях PMPO в 200 или 500 Вт на пластиковых колонках с подключаемым блоком питания, полученные значения могут показаться смешными. Однако при соответствующем качестве колонок, расположенных в жилом помещении площадью ~40м², мощности однозначно многовато, да и соседи по подъезду тоже могут осложнить жизнь.
Не менее важным параметром является частотная характеристика. Снятые параметры для усилителей меньшей мощности выглядят следующим образом:
Условия измерения: среднеквадратичное синусоидальное напряжение 24 мВ на входе с нагрузкой 4 Ом на выходе. Падение -3дБ произошло в диапазоне 24Гц-66кГц, что весьма неплохо.
Для усилителя LFE, питающего сабвуфер:
Вход представляет собой синус 32 мВ RMS, нагрузка на выходе 4 Ом. Диапазон -3 дБ составляет 7,5 Гц-43 кГц. Я уже знал, откуда исходит сильный гул :). Несмотря на то, что это усилитель НЧ-канала, я не использовал более высокочастотный срез — как с компьютера, так и с DVD-плеера с правильно обрезанным выходным сигналом LFE.
Как это часто бывает, жизнь свелась к использованию усилителя на двух двухполосных громкоговорителях, стоящих на полу, слева и справа от стола с компьютером. Возможно, я вернусь к идее, возникшей несколько лет назад, соединить два одинаковых усилителя и добавить сабвуфер :).
Для тех, кто заинтересован в повторении этой схемы, предоставляю графические файлы позволяющие травить печатные платы для усилителей и плату для микроконтроллера: amplifier_mosfet_5_1
Усилители на полевых транзисторах. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
Усилители на полевых транзисторах
В схеме усилителя на полевом транзисторе, приведенной на рис. 11.7, использовалась встроенная модель транзистора. Как говорилось в этом примере, строки, описывающие такое устройство, могли бы иметь вид:
JFET 3 1 2 JM
.MODEL JM NJF (RD=10 RS=10 VTO=3V BETA=0.2m)
Эти строки вводят универсальный встроенный полевой транзистор JFET, для которого мы выбрали имя JM. Если мы создаем эту схему с помощью Capture, мы не можем просто выбрать компонент JFET; вместо этого мы должны выбрать один из доступных компонентов с конкретным именем.
Начните новый проект с именем Jfetampl и введите схему, показанную в рис. 11.7, используя компоненты VAC (для Vi), C (для Сb и Cs), R (для Rg, Rd и Rs), J2N3819 (для полевого транзистора) и VDC (для VDD). Задайте значения компонентов, которые использовались ранее. Схема, которую вы должны получить, показана на рис. 15.26. Полевой транзистор, используемый на рис. 11.7, описывается в PSpice командой
.MODEL JM NJF (RD=10 RS = 10 VTO=-3V BETA=0.2m)
Рис. 15.26. Усилитель на полевом транзисторе
Отредактируем модель конкретного транзистора J2N3819 так, чтобы она соответствовала этой команде. Выберите JFET, щелкнув на его символе, затем выберите Edit, PSpice Model. При этом на экране появится окно OrCAD Model Editor, в котором могут быть сделаны изменения.
Рис. 15.27. Изменение параметров транзистора JFET в программе Model Editor
Сохраните схему и подготовьте новую конфигурацию моделирования на PSpice с именем jfetamps. Анализ должен быть проведен при линейной вариации частоты от 4900 до 5100 Гц, используя 201 точку.
Выполните анализ, и в Probe проверьте значения следующих величин при f=5 кГц: I(Rd)=0,876 мкА; V(1)=1 мВ; V(3)=7,73 мВ и V(2)=1,8 мкВ. Отметим, что различные напряжения могут также быть отображены при использовании записей типа V(Cb:2), V(Rd:1), V(Rs:1) и т.п.
Вообще предпочтительно пронумеровать предварительно узлы и обращаться затем к напряжениям с номерами узлов. Таким образом, в этом примере V(3) представляет собой напряжение на стоке JFET относительно земли. Нумерация узлов задается также командой псевдонимов выходного файла:
J_J J1(d=3 g=1 s=2)
что еще проще понять.
Если вы забудете перенумеровать узлы, вы будете иметь дело с громоздкими обозначениями автоматической нумерации типа N00034. В выходном файле на рис. 15.28 показан список измененных параметров J2N3819. Значение VТО=–3 не было изменено, но Beta, Rd и Rs были заменены приведенными значениями. Выходной файл, приведенный на рис. 15.29, показывает компоненты схемы, значения параметров и напряжения смещения для VDD=18 В. Выходной файл может содержать следующие инструкции:
WARNING-Unable to find index file (JFETAMPL.ind) for library file JFETAM + PL.lib
WARNING-Making new index file (JFETAMPL.ind) for library file JFETAMPL.lib Index has 1 entries from 1 file(s).
(ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Невозможно найти индексный файл (JFETAMPL.IND) для библиотечного файла JFETAM + PL.LIB
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Создайте новый индексный файл (JFETAMPL.IND) для библиотечного файла JFETAMPL.LIB Индекс имеет 1 вход из 1 файла(ов).)
Рис. 15.28.
Схема JFET и изменение выходного файла
**** 10/03/99 14:20:08 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************
** circuit file for profiles jfetamps
*Libraries:
* Local Libraries :
.LIB «.jfetampl.lib»
* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:
.lib nom.lib
*Analysis directives:
.AC LIN 201 4900Hz 5100Hz
.PROBE
*Netlist File:
.INC «jfetampl-SCHEMATIC1.net»
*Alias Files
**** INCLUDING jfetampl-SCHEMATIC1.net ****
* source JFETAMPL
V_VDD 4 0 18V
R_Rs 2 0 770
R_Rg 1 0 0.5MEG
R_Rd 3 4 8.8k
С_Cs 2 0 15uF
С_Cb 1A 1 15uF
J_J1 3 1 2 J2N3819
V_V1 1A 0 DC 0V AC 1mV 0
**** RESUMING jfetampl-SCHEMATIC1-jfetamps.sim.cir ****
.INC «jfetampl-SCHEMATIC1.als»
**** INCLUDING jfetampl-SCHEMATIC1.als ****
.ALIASES
V_VDD VDD(+=4 -=0 )
R_Rs Rs(1=2 2=0 )
R_Rg Rg(1=1 2=0 )
R_Rd Rd(1=3 2=4 )
C_Cs Cs(1=2 2=0 )
C_Cb Cb(1=1A 2=1 )
J_J1 J1(d=3 g=1 s=2 )
V_V1 V1(+=1A -=0 )
.
ENDALIASES
.END
**** Junction FET MODEL PARAMETERS
J2N3839
NJF
VTO -3
BETA 200.000000E-06
LAMBDA 2.250000E-03
IS 33.570000E-15
ISR 322.400000E-15
ALPHA 311.700000Е-06
VK 243.6
RD 10
RS 10
BETATCE -.5
KF 9.882000E-18
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 605.8E-09 ( 2) .7719 ( 3) 9.1779 ( 4) 18.0000
( 1A) 0.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
V_VDD -1.003E-03
V_V1 0.000E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 1.80E-02 WATTS
Рис. 15.29. Выходной файл усилителя на JFET-транзисторе
Эти предупреждения служат напоминанием, что до выполнения анализа библиотечный файл jfetampl.lib отсутствует. Он будет создан после выполнения анализа наряду с файлом jfetampl.ind. Новый библиотечный файл находится в вашем каталоге SPICE и содержит исходные данные, показанные на рис.
15.27. Листинг идентичен существующему в eval.lib, за исключением параметров Beta, Rd и Rs, которые мы изменили. Новая модель называется локальной моделью и доступна для использования только со схемой jfetampl.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Двухкаскадные усилители
Двухкаскадные усилители При использовании PSpice расчет двухкаскадных усилителей очень прост, и результат получается быстрее, чем при расчете с использованием формул, который утомителен и требует сосредоточенности, чтобы не допустить ошибки. Понимая основные принципы
Частотная характеристика усилителя на полевых транзисторах
Частотная характеристика усилителя на полевых транзисторах
При использовании усилителя на полевом транзисторе в широком диапазоне частот необходимо учитывать внутренние емкости транзисторов.
На рис. 3.33 приведена модель усилителя с общим истоком (ОИ), включающая
5. Операционные усилители
5. Операционные усилители Операционный усилитель (ОУ), или op amp, представляет собой интегральную схему, широко используемую в электронике. Реальная схема усилителя сложна и нет необходимости отражать все ее свойства в нашей модели. Мы начнем с модели идеального ОУ,
Дифференциальные усилители
Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель используется в качестве первого каскада ОУ. В простейшем случае он напоминает схему на рис. 9.22. Для анализа мы используем встроенную модель для npn-транзистора, применив согласованную пару для Q1 и Q2, выбрав Rs1=Rs2=1 кОм и
Усилители с общим эмиттером
Усилители с общим эмиттером
Простая схема каскада с ОЭ показана на рис.
10.5. Входной контур получен путем преобразования более сложной цепи с помощью теоремы Тевенина. Мы проводим анализ при частоте 5 кГц, при которой конденсаторы могут рассматриваться просто как короткое
Триггер на биполярных транзисторах
Триггер на биполярных транзисторах Рис. 10.22. Триггер на биполярных транзисторахТриггер, использующий транзисторы BJT npn-типа, показан на рис. 10.22. Для обеспечения правильной работы в этом мультивибраторе с двумя устойчивыми состояниями один транзистор должен находиться в
Мультивибратор с эмиттерными связями на биполярных транзисторах
Мультивибратор с эмиттерными связями на биполярных транзисторах
На рис. 10.29 показан мультивибратор с эмиттерными связями, использующий стандартные компоненты. Его подробный анализ приведен в книге Millman, Taub, Pulse, Digital, and Switching Waveforms.
При анализе принимается, что Q1
Выходные характеристики полевых транзисторов
Выходные характеристики полевых транзисторов Демонстрационная версия PSpice содержит модели для двух типов n-канальных полевых транзисторов (JFET) в библиотеке EVAL.LIB. Получим необходимый набор выходных характеристик для транзистора J2N3819. Входной файл для анализа схемы рис.
Входные характеристики усилителя на полевых транзисторах
Входные характеристики усилителя на полевых транзисторах При получении входных характеристик величина VGS используется во внешнем цикле команды .DC в качестве основной переменной, откладываемой по оси X. Значения VDD изменяются от от 2 до 10 В с шагом в 4 В, создавая три
Токи смещения полевых транзисторов
Токи смещения полевых транзисторов
Схема с автоматическим смещением приведена на рис.
11.4. Во встроенной модели для n-канального JFET значения, заданные по умолчанию для ряда параметров, изменены. Новые значения показаны в следующем входном файле: n-Channel JFET Bias CircuitVDD 4 0 18VRG 1 0
Усилители на MOSFET
Усилители на MOSFET Усилитель мощности, использующий IRF150, показан на рис. 11.14. Так как используется режим с большими токами истока и стока, значения Rd и Rs составляют 2 и 0,5 Ом соответственно. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, обеспечивающий значение VGS=4,7 В. При этом
Изучение схем с общим эмиттером на биполярных транзисторах
Изучение схем с общим эмиттером на биполярных транзисторах Для изучения цепей смещения в главе 10 была использована схема на рис. 10.7. Соберите эту схему в Capture, создав новый проект Bjtcase. Напомним, что необходимо трижды повернуть резисторы, чтобы первый полюс каждого
Характеристики полевых транзисторов
Характеристики полевых транзисторов
Демонстрационная версия OrCAD имеет компоненты J2N3819 и J2N4393 в качестве моделей для полевых n-канальных транзисторов (JFET).
Чтобы получить семейство выходных характеристик, создайте новый проект с именем Jfetch. Используем простую схему (рис.
Усилители на полевых транзисторах
Усилители на полевых транзисторах В схеме усилителя на полевом транзисторе, приведенной на рис. 11.7, использовалась встроенная модель транзистора. Как говорилось в этом примере, строки, описывающие такое устройство, могли бы иметь вид:JFET 3 1 2 JM.MODEL JM NJF (RD=10 RS=10 VTO=3V BETA=0.2m)Эти
16. Операционные усилители в Capture
16. Операционные усилители в Capture Идеальный операционный усилитель был представлен в главе 5 (рис. 5.1). Использование этой модели в Capture почти тривиально, но мы повторим задачу, показанную на рис. 5.4, для введения в более сложные
Схема усилителя мощности на полевых транзисторах
Высококачественный УЗЧ на полевых транзисторах с компенсирующей обратной связью.
Сегодня уже трудно удивить любителей высококачественного звуковоспроизведения или умеющих держать в руках паяльник конструкторов усилителем на полевых транзисторах. Большинство таких аппаратов, даже лучших мировых образцов, построены по традиционной схеме с дифференциальным входным каскадом и множеством дополнительных элементов, не принимающих участия в усилении сигнала, но обеспечивающих временную и температурную стабильность. Не изменило коренным образом традиционных схемных решений и применение в выходных каскадах мощных комплементарных транзисторов с разными типами проводимости канала. В результате активных творческих поисков и сознательного ухода от многочисленных доминирующих стереотипных схемных решений мне удалось создать свой собственный оригинальный прототип усилителя, имеющего минимальное количество электронных компонентов и обладающего исключительной стабильностью, надёжностью и высокими техническими характеристиками, способными удовлетворить запросы даже самых искушённых музыкальных гурманов.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Усилители мощности на полевых транзисторах
- Усилитель мощности на полевых транзисторах IRF630
- гибридные усилители с полевыми транзисторами схема
- Высококачественный усилитель на полевых транзисторах
- Усилитель мощности 1000, 500, 250 и 125 ватт
- Ультралинейный усилитель мощности (100 Вт/8 Ом)
- МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 4-Х ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ УСИЛИТЕЛИ.
КВ и УКВ 8/2001
- УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
- Простой гибридный УНЧ на 10 Вт
- Простой усилитель мощности на полевых транзисторах
КВ и УКВ 8/2001ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Биполярный транзистор. Основные параметры, схемы включения и all-audio.pro
Усилители мощности на полевых транзисторах
Ультралинейный усилитель мощности на Вт. В г. Речь шла о качественно новых усилительных приборах высокой и сверхвысокой частоты — так называемых полевых МОП-транзисторах с вертикальной структурой затвора. Оказалось, что полевые транзисторы большой мощности, разработанные для использования в передатчиках высоких и сверхвысоких частот, могут с успехом работать в усилителях мощности низкой частоты.
На средних частотах искажения сигнала были настолько малы, что их трудно было измерить существующими измерительными приборами. Полевые транзисторы обладают значительно лучшими характеристиками при усилении сигнала без искажений, но приборы, пригодные для работы в оконечных каскадах, появились лишь в начале х годов. На рис.
Как видно из рис. Для защиты затворов полевых транзисторов от больших бросков напряжений, наблюдаемых при включении и выключении усилителя при работе с перегрузкой, применены дополнительные диоды Д2—Д5. Для уменьшения влияния разброса входных характеристик полевых транзисторов на работу усилителя в целом в цепи затворов транзисторов Т6—Т9 включены резисторы R14—R17 по Ом.
Использование попарно включенных транзисторов в оконечном каскаде позволяет при сопротивлении нагрузки 8 Ом получить выходную мощность Вт Если использовать только по одному полевому транзистору и нагрузку с сопротивлением 16 Ом, то выходная мощность составит 50 Вт.
В одной из конструкций в оконечном каскаде усилителя на 60 Вт используют шесть полевых транзисторов, включенных параллельно по три.
В этом отношении полевые транзисторы имеют большие преимущества перед биполярными, параллельное включение которых затруднительно. Необходимо отметить две характерные особенности усилителя. Первая заключается в том, что используются четыре источника питания: два нестабилизированных, питающих оконечный каскад, и два стабилизированных для питания предварительных каскадов.
Назначение RС-цепей предотвращать самовозбуждение усилителя на высоких и сверхвысоких частотах. Цепь, состоящая из дросселя L1, зашунтированного резистором R19, уменьшает гармонические искажения сигнала на частотах выше 3—4 кГц. К сожалению, в зарубежной литературе не указаны данные дросселя L1, поэтому при повторении конструкции усилителя необходимо подбирать намоточные данные экспериментальным путем.
В усилителе можно применять только кремниевые высоковольтные транзисторы высокой частоты. Если не стремиться к достижению очень большой выходной мощности и ограничиться пределом в 30—40 Вт, то можно снизить напряжение каждого из четырех источников питания до 40 В и применить отечественные транзисторы: типа КТ с любыми буквенными индексами T1, Т2, Т5 , типа КТ также с любыми последующими буквенными индексами ТЗ, T4 и полевые транзисторы типа КПА Т6, T7 , КПА Т8, Т9.
Налаживание усилителя с четырьмя источниками питания сводится к установке переменным резистором R13 такого напряжения смещения на затворах полевых транзисторов, при котором начальный ток стока каждого полевого транзистора составит около 50 мА. Приступая к работе с полевыми транзисторами, необходимо учитывать их склонность к пробою затвора под действием разряда статического электричества, поэтому требуется соблюдение условий, оговариваемых в инструкции, прилагаемой к транзистору.
Следует также учитывать, что полевые транзисторы вообще и мощные в особенности являются приборами нового типа, поэтому их приобретение может быть связано с рядом трудностей.
Остается напомнить, что полевые транзисторы, работающие в оконечных каскадах, так же как и их предшественники биполярные транзисторы, требуют применения эффективных теплоотводов. Правда, у полевых транзисторов есть одно важное преимущество: они не боятся короткого замыкания на выходе.
Если такое случится, то происходит повышение температуры канала и уменьшение его тока.
Беседа первая. Корни и плоды радио Беседа вторая. Первое знакомство с радиоприемником Беседа третья. Радиопередача и радиоприем Беседа четвертая. Экскурсия в электротехнику Беседа пятая. О полупроводниках и полупроводниковых приборах Беседа шестая. Первый транзисторный приемник Беседа седьмая. Электронные лампы и их работа Беседа восьмая.
Источники питания Беседа девятая. О микрофонах, звукоснимателях, динамических головках прямого излучения и громкоговорителях Беседа десятая. Твоя мастерская Беседа одиннадцатая. Усилитель звуковой частоты Беседа двенадцатая. Приемник прямого усиления Беседа тринадцатая. Измерительная лаборатория Беседа четырнадцатая. От приемника прямого усиления к супергетеродину Беседа пятнадцатая.
Стереофония Беседа шестнадцатая. Знакомство с автоматикой Беседа семнадцатая. Мультивибратор и его применение Беседа восемнадцатая. Электро- и цветомузыка Беседа девятнадцатая. Телеуправление моделями Беседа двадцатая. Путь в радиоспорт Беседа двадцать первая.
На страже Родины Беседа двадцать вторая. Радиоэлектроника служит человеку Беседа двадцать третья. Для радиокружка и школы Приложения. Для дома, для семьи Изготовление самодельных деталей Как оборудовать рабочее место Краткие сведения о некоторых химических веществах, используемых в радиолюбительской практике Практические советы Радиопередатчики Сигнализация Простые измерительные приборы и пробники Справочники Сюрпризы электромагнитного поля Телефония Технологические приемы и процессы Технология Управляемые звуком Усилители НЧ Оркестр… Из радиодеталей Переговорные устройства Схемы новогодних гирлянд Цветомузыкальные приставки Электронные имитаторы звуков Электронная игротека Усилители звуковой частоты.
Рубрики: Усилители НЧ Метки: температура , эксперимент. Предыдущие записи: Приставка с автомобильными лампами. Следующие записи: Электронный барабан. Последние статьи Схемы новогодних гирлянд Самостоятельный ремонт пульта ДУ Самодельная простая охранная сигнализация дома, или дачи Две простые схемы охранных устройств для квартиры Принцип работы транзистора Чем отличается переменный ток от постоянного Миниатюрный металлоискатель Таймер на 30 минут Лампа дневного света от батареи 12 Вольт Схема для автоматического включения освещения.
Усилитель мощности на полевых транзисторах IRF630
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей. Форум радиоконструкторов Поддерживается техническим комитетом Лиги радиолюбителей Украины. Предыдущее посещение: менее минуты назад Текущее время: 11 окт , Сообщение Добавлено: 31 мар ,
Усилитель мощности на полевых транзисторах IRF Схема усилителя низкой частоты (УНЧ) на полевых транзисторах (65W).
гибридные усилители с полевыми транзисторами схема
Давно, еще года два назад, приобрел я старый советский динамик 35ГД Несмотря на его первоначально плохое состояние, я его восстановил, покрасил в красивый синий цвет и даже сделал для него ящик из фанеры. Большая коробка с двумя фазоинверторами сильно улучшила его акустические качества. Осталось дело за хорошим усилителем, который будет качать эту колонку. Решил сделать не так, как делает большинство людей — купить готовый усилитель D—класса из Китая и установить его. Я решил сделать усилитель сам, но не какой-нибудь общепринятый на микросхеме TDA, да и вообще не на микросхеме, и даже не легендарный Ланзар, а очень даже редкий усилитель на полевых транзисторах.
Да и в сети очень мало информации об усилителях на полевиках, вот и стало интересно, что это такое и как он звучит.
Высококачественный усилитель на полевых транзисторах
Добавить в избранное. Мощный лабораторный источник питания Генератор подмагничивания Схема доп. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора. Схема модернизации усилителя Lanzar RKC.
Русский: English:.
Усилитель мощности 1000, 500, 250 и 125 ватт
Схема усилителя практически симметрична рис. В УМЗЧ используется раздельное питание каскадов, причем выходной каскад питается пониженным напряжением. Такой подход хорошо себя зарекомендовал в усилителях промышленного производства. Основные его преимущества следующие:. Последний пункт нуждается в дополнительном разъяснении. Линейность улучшается за счет следующих факторов.
Ультралинейный усилитель мощности (100 Вт/8 Ом)
Connexion :. Accueil Contact. Вязание крючком и спицами самый уютный вид рукоделия Вязаная свинка Пеппа крючком схемы и описание внутри Вязание кактуса крючком видео Вязание крючком Кактус вязание крючком для детей повязки на голову по схеме Вязание крючком цветка с шестью объёмными лепестками.
Blog gratuit. Гибридный усилитель мощности на 80 Вт. В результате усилитель усиливает напряжение сдвига собственного нулевого выходного уровня, а схема выборки, образованная ключевым МОП-транзистором Т5, транзисторами Т6-Т7 и конденсатором C1 вводит в усилитель компенсационный ток. Полевые транзисторы. При появлении на выходе УМЗЧ постоянного напряжении любой полярности более 1,5 В открывается соответствующий ключ, что закроет полевой транзистор и реле разомкнет цепь колонок.
Итак, как мы обозначили, схемы будет четыре. Все они типичные двухтактные усилители мощности на полевых транзисторах в оконечном каскаде.
МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 4-Х ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ УСИЛИТЕЛИ. КВ и УКВ 8/2001
В радиолюбительской практике широкое распространение получил усилитель мощности ЗЧ УМЗЧ , выполненный по симметричной схеме. Комплементарные биполярные транзисторы его входного каскада включены по схеме двухтактного дифференциального усилителя, а следующего за ним — по схеме с общим эмиттером.
Существенно улучшить параметры такого УМЗЧ позволяет использование в его входных каскадах биполярных и полевых транзисторов рис. При таком построении каскада с помощью стабилитронов VD1-VD2 удается поддерживать постоянство потенциалов баз транзисторов VT1, VT4 а следовательно, истоков VT2, VT3 и таким образом исключить их перегрузку и возможность выхода из строя.
УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Усилитель мощности 500 ватт на полевых транзисторах IRFP 240
Применение полевых транзисторов в усилителе мощности позволяет значительно повысить качество звучания при общем упрощении схемы. Передаточная характеристика полевых транзисторов близка к линейной или квадратичной, поэтому в спектре выходного сигнала практически отсутствуют четные гармоники, кроме того, происходит быстрый спад амплитуды высших гармоник как в ламповых усилителях.
Это позволяет применять в усилителях на полевых транзисторах неглубокую отрицательную обратную связь или вовсе отказаться от нее. После завоевания просторов домашнего Hi-Fi полевые транзисторы начали наступление на автозвук. Публикуемые схемы изначально предназначались для домашних систем, но может, кто-то рискнет применить заложенные в них идеи в автомобиле Эта схема уже считается классической.
Применение полевых транзисторов во входных каскадах усилителей низкой частоты, предназначенных для работы от высокоомных источников сигнала, позволяет улучшить коэффициент передачи и существенно понизить коэффициент шума таких усилителей. Высокое входное сопротивление ПТ позволяет избежать необходимости использования переходных конденсаторов большой ёмкости.
Простой гибридный УНЧ на 10 Вт
Личный кабинет Регистрация Авторизация. Логин: Пароль Забыли? Логин: Пароль: запомнить меня что это. Собрал усилитель по этой схеме, чтобы услышать ламповое звучание на транзисторах. В итоге выяснилось, что УНЧ обладает низкой перегрузочной способностью и идет засилие средних и высоких частот.
Простой усилитель мощности на полевых транзисторах
B г. Речь шла o качестве н но новых ус и лительных приборах высокой и сверхвысокой частоты — так называемых полевых МОП-тра н зисторах c вертикальной структурой затвора. Оказалось, чт о полевые транзисторы большой мощности, разработанные для использова н ия в передатчиках высоких и сверхвысок и х частот, могут c усп е хом работать в усилителях м ощ н ости низкой частоты. На средних частотах искажен и я сигнала были настолько малы, что их трудно было измерить существующими измерительными приборами.
FET — часть 2
» Перейти к дополнительным материалам
В первом выпуске прошлого месяца объяснялись (среди прочего) основные принципы работы JFET. JFET представляют собой маломощные устройства с очень высоким входным сопротивлением и неизменно работают в режиме истощения, т. Е. Они пропускают максимальный ток, когда смещение затвора равно нулю, и ток уменьшается («истощается») за счет обратного смещения вывода затвора.
.
| РИСУНОК 1. Схема и соединения полевых транзисторов 2N3819 и MPF102. | ||
| Параметр | 2N3918 | MPF102 |
| В DS макс. (= макс. напряжение сток-исток) | 25В | 25В |
| В DG макс. (= макс. напряжение сток-затвор) | 25В | 25В |
| В GS макс. (= макс. напряжение затвор-исток) | 25В | 25В |
| I DSS (= ток сток-исток при V GS = 0 В) | 2-20 мА | 2-20 мА |
| I GSS макс. (= ток утечки затвора при 25°C) | 2 нА | 2 нА |
| P T max (= макс. рассеиваемая мощность, на открытом воздухе) | 200 мВт | 310 мВт |
Рис. 2. Основные характеристики n-канальных полевых транзисторов 2N3819 и MPF102. | ||
Большинство JFET являются n-канальными (а не p-канальными) устройствами. Двумя старейшими и наиболее известными n-канальными полевыми транзисторами являются 2N3819 и MPF102, которые обычно размещаются в пластиковых корпусах TO92 с соединениями, показанными на рис. 1 ; На рис. 2 перечислены основные характеристики этих двух устройств.
В статье этого месяца рассматривается основная информация об использовании и применении JFET. Все практические схемы, показанные здесь, специально разработаны для 2N3819., но будет одинаково хорошо работать при использовании MPF102.
JFET BIASING
JFET может использоваться в качестве линейного усилителя путем обратного смещения его затвора относительно вывода истока, таким образом переводя его в линейную область. Обычно используются три основных метода смещения JFET. Простейшей из них является система с «самосмещением», показанная на рис.
| РИСУНОК 3. Базовая система JFET с «самосмещением». |
Предположим, что требуется ток I D , равный 1 мА, и что для установки этого условия требуется смещение V GS , равное -2 В2; правильное смещение, очевидно, можно получить, задав Rs значение 2k2; если I D по какой-либо причине имеет тенденцию к уменьшению, то V GS , естественно, также падает и, таким образом, заставляет I D увеличиваться и противодействовать первоначальному изменению; таким образом, смещение саморегулируется посредством отрицательной обратной связи.
На практике значение V GS , необходимое для установки заданного значения I D , сильно различается между отдельными полевыми транзисторами JFETS, и единственный надежный способ получить точное значение I D в этой системе — сделать Rs переменным резистором.
; однако эта система достаточно точна для многих приложений и является наиболее широко используемым из трех методов смещения.
| РИСУНОК 4. Базовая система JFET со смещением смещения. |
Более точным способом смещения JFET является система «смещения» Рис. 4(a) , в которой делитель R1-R2 подает фиксированное положительное смещение на затвор через Rg, а напряжение источника это напряжение минус В GS . Если напряжение затвора велико по сравнению с V GS , I D устанавливается в основном Rs и не сильно зависит от изменений V GS . Таким образом, эта система позволяет устанавливать значения I D с хорошей точностью и без необходимости выбора отдельных компонентов. Подобные результаты можно получить, заземлив затвор и подведя низ Rs к большому отрицательному напряжению, как в Рисунок 4(b) .
Третий тип системы смещения показан на рис. 5 , в котором генератор постоянного тока Q2 устанавливает I D , независимо от характеристик JFET. Эта система обеспечивает превосходную стабильность смещения, но за счет увеличения сложности и стоимости схемы.
В трех описанных системах смещения Rg может иметь любое значение вплоть до 10M, причем верхний предел определяется падением напряжения на Rg, вызванным токами утечки затвора, которые могут нарушить смещение затвора.
| РИСУНОК 5. Базовая система смещения постоянного тока на JFET. | РИСУНОК 6. Истоковый повторитель с автоматическим смещением. Зин = 10М. | РИСУНОК 7. Истоковый повторитель со смещенным смещением. Зин = 44М. |
ЦЕПИ ИСТОЧКОВОГО ПОВТОРИТЕЛЯ
При использовании в качестве линейных усилителей JFET обычно используются либо в режиме истокового повторителя (общий сток), либо в режиме с общим истоком.
Истоковый повторитель обеспечивает очень высокий входной импеданс и коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице (отсюда и альтернативное название «повторитель напряжения»).
На рис. 6 показан простой истоковой повторитель с автосмещением (через RV1); RV1 используется для установки падения напряжения R2 в состоянии покоя 5V6. Фактический коэффициент усиления входного/выходного напряжения схемы составляет 0,95. К резистору R3 применяется некоторая степень самонастройки, что увеличивает его эффективное сопротивление; фактический входной импеданс схемы составляет 10 МОм, шунтированный на 10 пФ, т. е. он равен 10 МОм на очень низких частотах, падает до 1 МОм примерно на 16 кГц и 100 кОм на 160 кГц и т. д.
На рис. Общий коэффициент усиления по напряжению составляет около 0,95. Конденсатор C2 является пусковым конденсатором и увеличивает входное сопротивление до 44 МОм, шунтированное на 10 пФ.
РИСУНОК 8. Гибридный истоковый повторитель. Зин = 500М. |
На рис. 8 показан гибридный (JFET плюс биполярный) истоковый повторитель. Смещение смещения применяется через резисторы R1-R2, а генератор постоянного тока Q2 действует как нагрузка источника с очень высоким импедансом, что дает схеме общий коэффициент усиления по напряжению 0,99. C2 увеличивает эффективный импеданс R3 до 1000 МОм, который шунтируется импедансом затвора JFET; входное сопротивление всей цепи 500 МОм, шунтированное 10 пФ.
Обратите внимание, что если необходимо поддерживать высокое эффективное значение входного импеданса этой цепи, выход должен быть либо подключен к внешним нагрузкам через дополнительный каскад эмиттерного повторителя (как показано пунктиром на схеме), либо должен быть подключен только к достаточному высокоимпедансные нагрузки.
УСИЛИТЕЛИ С ОБЩИМ ИСТОЧНИКОМ
На рис. 9 показан простой усилитель с общим истоком с автоматическим смещением; RV1 используется для установки покоя 5V6 на R3.
Сеть смещения RV1-R2 развязана по переменному току через C2, и схема дает усиление по напряжению 21 дБ (= x12) и имеет частотную характеристику ± 3 дБ, которая охватывает диапазон от 15 Гц до 250 кГц, и входное сопротивление 2 МОм2, шунтированное 50 пФ. (Это высокое значение шунта связано с обратной связью Миллера, которая умножает эффективную емкость затвор-сток полевого транзистора на значение x12 Av схемы.)
| РИСУНОК 9. Простой усилитель с общим истоком и самосмещением. | РИСУНОК 10. Простой усилитель для наушников. |
На рис. 10 показан простой усилитель для наушников с автоматическим смещением, который можно использовать с импедансом наушников 1 кОм или выше. Он имеет встроенный регулятор громкости (RV1), имеет входное сопротивление 2 МОм и может использовать любой источник питания в диапазоне от 9 до 18 В.
| РИСУНОК 11. Дополнительный предварительный усилитель общего назначения. | РИСУНОК 12. Усилитель с общим истоком со смещенным затвором. |
| РИСУНОК 13. «Гибридный» усилитель с общим истоком. |
На рис. 11 показан дополнительный предварительный усилитель с автоматическим смещением, обеспечивающий коэффициент усиления по напряжению более 20 дБ, полосу пропускания, превышающую 100 кГц, и входное сопротивление 2 МОм2. Его можно использовать с любым усилителем, который может обеспечить 9Источник питания от В до 18В.
Усилители с общим истоком на полевых транзисторах JFET могут — когда требуется очень высокая точность смещения — быть спроектированы с использованием метода смещения «смещением» или «постоянного тока».
На рисунках 12 и 13 показаны схемы этих типов. Обратите внимание, что «офсетная» схема , рис. 1, 2, может использоваться только с источниками питания в диапазоне от 16 В до 20 В, а гибридная схема , рис. 13, , может использоваться с любым источником питания в диапазоне от 12 до 20 В. Обе схемы обеспечивают усиление по напряжению 21 дБ, полосу частот ±3 дБ от 15 Гц до 250 кГц и входное сопротивление 2 МОм2.
ВОЛЬТМЕТРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
На рис. 14 показан полевой транзистор JFET, используемый для изготовления очень простого трехдиапазонного вольтметра постоянного тока с максимальной чувствительностью FSD 0,5 В и входным сопротивлением 11 МОм. Здесь R6-RV2 и R7 образуют делитель напряжения на источнике питания 12 В и, если соединение R7-RV2 используется в качестве точки нулевого напряжения цепи, устанавливает верхнюю часть R6 на +8 В, а нижнюю часть R7 на -4 В. Q1 используется в качестве истокового повторителя, его затвор заземлен через сеть R1-R4, и смещено смещением за счет подключения его истока к -4 В через R5; он потребляет около 1 мА тока стока.
| РИСУНОК 14. Простой трехдиапазонный вольтметр постоянного тока. |
В Рис. 14 , R6-RV2 и Q1-R5 действуют как сеть моста Уитстона, а RV2 настроен так, что мост уравновешен и нулевой ток в счетчике течет при отсутствии входного напряжения на Q1 ворота. Любое напряжение, подаваемое на затвор Q1, выводит мост из баланса на пропорциональную величину, которая может быть считана непосредственно на измерителе.
R1-R3 формируют сеть множителя диапазона, которая — при правильной настройке RV1 — дает диапазоны FSD 0,5 В, 5 В и 50 В. R4 защищает затвор Q1 от повреждения, если на схему подается избыточное входное напряжение.
Чтобы использовать схему Рисунок 14 , сначала подстройте RV2, чтобы получить нулевое показание счетчика при отсутствии входного напряжения, а затем подключите ко входу точное напряжение 0,5 В постоянного тока и подстройте RV1, чтобы получить точное полное показание счетчика.
. Повторяйте эти регулировки до тех пор, пока не будут получены согласованные показания нуля и полной шкалы; после этого устройство готово к использованию.
| РИСУНОК 15. Трехдиапазонный вольтметр постоянного тока с малым дрейфом. |
На практике эта очень простая схема имеет тенденцию дрейфовать при изменении напряжения питания и температуры, и требуется довольно частая подстройка нуля. Дрейф можно значительно уменьшить, используя стабилизированный стабилитроном источник питания 12 В.
На рис. 15 показана улучшенная версия вольтметра JFET с малым дрейфом. Q1 и Q2 подключены как дифференциальный усилитель, поэтому любой дрейф, возникающий на одной стороне схемы, автоматически противодействует аналогичному дрейфу на другой стороне, и достигается хорошая стабильность. В схеме используется принцип «моста», где Q1-R5 образуют одну сторону моста, а Q2-R6 — другую.
Q1 и Q2 в идеале должны быть согласованной парой JFET со значениями IDSS, совпадающими в пределах 10%. Схема устроена так же, как и у 9.0019 Рисунок 14 .
РАЗНЫЕ ЦЕПИ JFET
| РИСУНОК 16. Нестабильный мультивибратор VLF. |
| РИСУНОК 17. Усилитель/аттенюатор, управляемый напряжением. |
В заключение статьи этого месяца, На рисунках с 16 по 19 показан разнообразный набор полезных схем JFET. Модель Рисунок 16 представляет собой очень низкочастотный (VLF) нестабильный или автономный мультивибратор; его периоды включения и выключения контролируются C1-R4 и C2-R3, а R3 и R4 могут иметь значения до 10M.
При показанных значениях схема работает со скоростью один раз в 20 секунд, т. е. с частотой 0,05 Гц; кнопку запуска S1 необходимо удерживать в закрытом положении не менее одной секунды, чтобы инициировать нестабильное действие.
На рис. 17 в базовой форме показано, как можно использовать JFET и операционный усилитель 741 для создания усилителя/аттенюатора, управляемого напряжением. Операционный усилитель используется в инвертирующем режиме, коэффициент усиления по напряжению определяется соотношением R2/R3, а R1 и JFET используются в качестве входного аттенюатора, управляемого напряжением.
Когда на затвор Q1 подается большое отрицательное управляющее напряжение, JFET действует как почти бесконечное сопротивление и вызывает нулевое затухание сигнала, поэтому схема дает высокий общий коэффициент усиления, но когда смещение затвора равно нулю, FET действует как низкое сопротивление и вызывает сильное затухание сигнала, поэтому схема дает общую потерю сигнала.
Промежуточные значения затухания сигнала и общего усиления или ослабления можно получить, изменяя значение управляющего напряжения.
РИСУНОК 18. Усилитель постоянной громкости. |
На рис. 18 показано, как этот метод аттенюатора, управляемого напряжением, можно использовать для создания усилителя «постоянной громкости», который обеспечивает изменение уровня выходного сигнала всего на 7,5 дБ при изменении уровня входного сигнала в диапазоне 40 дБ ( от 3 мВ до 300 мВ RMS).
Схема может принимать входные сигналы с уровнями среднеквадратичного значения до 500 мВ. Q1 и R4 соединены последовательно, образуя управляемый напряжением аттенюатор, который регулирует уровень входного сигнала для усилителя с общим эмиттером Q2, выход которого буферизуется через эмиттерный повторитель. Q3.
Выход Q3 используется для генерирования (через C5-R9-D1-D2-C4-R5) управляющего напряжения постоянного тока, которое подается обратно на затвор Q1, образуя, таким образом, контур отрицательной обратной связи по постоянному току, который автоматически регулирует общий коэффициент усиления по напряжению, чтобы что уровень выходного сигнала имеет тенденцию оставаться постоянным при изменении уровня входного сигнала следующим образом.
Когда на схему подается очень слабый входной сигнал, выходной сигнал Q3 также мал, поэтому на затвор Q1 подается незначительное управляющее напряжение постоянного тока; Таким образом, Q1 действует как низкоомное сопротивление в этих условиях, так что почти весь входной сигнал подается на базу Q2, и схема дает высокий общий коэффициент усиления.
Когда на схему подается большой входной сигнал, выходной сигнал Q3 имеет тенденцию быть большим, поэтому на затвор Q1 подается большое отрицательное управляющее напряжение постоянного тока; Таким образом, Q1 действует как высокое сопротивление в этих условиях, поэтому только небольшая часть входного сигнала подается на базу Q2, и схема дает низкий общий коэффициент усиления.
Таким образом, выходной уровень остается практически постоянным в широком диапазоне уровней входного сигнала; эта характеристика полезна в кассетных магнитофонах, переговорных устройствах, телефонных усилителях и т. д.
РИСУНОК 19. Преобразователь постоянного тока в переменный или схема прерывателя. |
Наконец, На рис. 19 показан JFET, используемый для создания преобразователя постоянного тока в переменный или «прерывателя», который создает прямоугольный выходной сигнал с пиковой амплитудой, равной амплитуде входного напряжения постоянного тока.
В этом случае Q1 действует как электронный переключатель, который подключен последовательно с R1 и включается и выключается с частотой 1 кГц через нестабильную цепь Q2-Q3, таким образом обеспечивая преобразование постоянного тока в переменный. Обратите внимание, что амплитуда сигнала управления затвором Q1 может изменяться с помощью RV1; если используется слишком большой привод, переход затвор-исток Q1 начинает лавинообразно работать, вызывая небольшой скачок напряжения, пробивающийся через сток и дающий выходной сигнал даже при отсутствии входа постоянного тока.
Чтобы предотвратить это, подключите вход постоянного тока, а затем подстройте RV1, пока выход не станет на грани уменьшения; однажды настроенная таким образом, схема может быть надежно использована для прерывания напряжения до доли милливольта.
NV
Другие детали из серии «Принципы и схемы полевых транзисторов» — выходит еженедельно
Полевые транзисторы (FET) — основы. (Часть 1 из 4)
Практические схемы JFET. (Часть 2 из 4)
Практические схемы MOSFET и CMOS. (Часть 3 из 4)
Простые схемы и проекты на полевых транзисторах
Полевой транзистор или полевой транзистор представляет собой полупроводниковое устройство с 3 выводами, которое используется для переключения нагрузок постоянного тока большой мощности через незначительные входные мощности.
Полевой транзистор обладает некоторыми уникальными характеристиками, такими как высокое входное сопротивление (в мегаомах) и почти нулевая нагрузка на источник сигнала или подключенный предшествующий каскад.
Полевой транзистор имеет высокий уровень крутизны (от 1000 до 12 000 мкОм, в зависимости от марки и спецификации производителя) и также большую максимальную рабочую частоту (до 500 МГц для многих вариантов).
Я уже обсуждал работу и характеристики FET в одной из моих предыдущих статей , которые вы можете прочитать для подробного обзора устройства.
В этой статье мы обсудим некоторые интересные и полезные прикладные схемы на полевых транзисторах. Все эти прикладные схемы, представленные ниже, используют характеристики высокого входного импеданса полевого транзистора для создания чрезвычайно точных, чувствительных электронных схем и проектов широкого спектра.
Содержание
Генератор прямоугольных импульсов на полевых транзисторах
Полевые транзисторы или полевые транзисторы можно легко использовать для создания схем нестабильных мультивибраторов (AMV). Выходной сигнал AMV в конфигурации с полевым транзистором представляет собой прямоугольную волну с амплитудой, почти равной напряжению источника питания, и имеет низкий расход батареи. Эта схема генератора прямоугольных импульсов на полевых транзисторах может работать от батареи 9 В.
Потребляемый ток стока довольно низкий и составляет около 360 мкА. Форма сигнала демонстрирует чрезвычайно хорошую симметрию, которая обычно достигается путем согласования полевых транзисторов с помощью схемы, показанной слева. Полевые транзисторы должны быть согласованы на основе их эквивалентных токов стока. Рабочая частота определяется номиналами резистора R3 и конденсатора С1. Значения, показанные на диаграмме, дают частоту приблизительно 15 кГц.
Аудио предусилитель
Полевые транзисторы очень хорошо подходят для создания мини-усилителей ЗЧ, потому что они малы, имеют высокое входное сопротивление, потребляют совсем немного энергии постоянного тока и обладают отличной частотной характеристикой.
Усилители ЗЧ на основе полевых транзисторов с простыми схемами обеспечивают превосходный коэффициент усиления по напряжению и могут быть сконструированы достаточно компактно, чтобы их можно было поместить в рукоятку микрофона или в испытательный щуп ЗЧ.
Они часто вводятся в различные продукты между этапами, в которых требуется усиление передачи и где преобладающая схема не должна быть существенно загружена.
На приведенном выше рисунке показана схема однокаскадного однотранзисторного усилителя со многими преимуществами полевого транзистора. Схема представляет собой режим с общим истоком, который сравним со схемой BJT с общим эмиттером.
Входной импеданс усилителя составляет около 1 МОм, вносимый резистором R1. Указанный полевой транзистор является недорогим и легкодоступным устройством.
Коэффициент усиления по напряжению усилителя равен 10. Оптимальная амплитуда входного сигнала непосредственно перед отсечением пика выходного сигнала составляет около 0,7 В (среднеквадратичное значение), а эквивалентная амплитуда выходного напряжения составляет 7 В (среднеквадратичное значение). При 100 % рабочих характеристиках схема потребляет 0,7 мА через 12-вольтовый источник постоянного тока.
При использовании одного полевого транзистора напряжение входного сигнала, напряжение выходного сигнала и рабочий постоянный ток могут в некоторой степени отличаться от приведенных выше значений.
На частотах от 100 Гц до 25 кГц отклик усилителя находится в пределах 1 дБ от эталонного значения 1000 Гц. Все резисторы могут быть типа 1/4 Вт. Конденсаторы C2 и C4 представляют собой электролитические блоки на 35 вольт, а конденсаторы C1 и C3 могут быть практически любыми стандартными низковольтными устройствами.
Стандартный источник питания от батареи или любой подходящий источник постоянного тока отлично работает; Усилитель на полевых транзисторах также может питаться от нескольких последовательно соединенных кремниевых солнечных модулей.
При желании можно реализовать постоянную регулировку усиления, заменив резистор R1 потенциометром на 1 МОм. Эта схема прекрасно работает как предусилитель или основной усилитель во многих приложениях, требующих усиления сигнала на 20 дБ во всем музыкальном диапазоне.
Увеличенный входной импеданс и умеренный выходной импеданс, вероятно, удовлетворят большинству требований. Для приложений с чрезвычайно низким уровнем шума указанный полевой транзистор можно заменить стандартным согласующим полевым транзистором.
Схема двухкаскадного усилителя на полевых транзисторах
На следующей диаграмме ниже показана схема двухкаскадного усилителя на полевых транзисторах, который включает в себя пару аналогичных каскадов с RC-связью, аналогичных тем, которые обсуждались в предыдущем разделе.
Эта схема на полевых транзисторах предназначена для обеспечения значительного усиления (40 дБ) любого слабого сигнала ЗЧ и может применяться как отдельно, так и в качестве каскада в оборудовании, требующем такой возможности.
Входное сопротивление двухкаскадной схемы усилителя на полевых транзисторах составляет около 1 МОм и определяется значением входного резистора R1. Всесторонний коэффициент усиления по напряжению составляет 100, хотя это число может отклоняться относительно вверх или вниз в зависимости от конкретных полевых транзисторов.
Наибольшая амплитуда входного сигнала до отсечения пика выходного сигнала составляет 70 мВ (среднеквадратичное значение), в результате чего амплитуда выходного сигнала составляет 7 вольт (среднеквадратичное значение).
В полнофункциональном режиме схема может потреблять примерно 1,4 мА через источник постоянного тока 12 В, однако этот ток может немного меняться в зависимости от характеристик конкретных полевых транзисторов.
Мы не обнаружили необходимости включения развязывающего фильтра между ступенями, так как этот тип фильтра может привести к снижению тока одной ступени. Частотная характеристика устройства была протестирована ровной в пределах ± 1 дБ уровня 1 кГц, от 100 Гц до более чем 20 кГц.
Поскольку входной каскад «широко открыт», может возникнуть вероятность фонового шума, если только этот каскад и входные клеммы не экранированы должным образом.
В устойчивых ситуациях R1 может быть уменьшен до 0,47 Мб. В ситуациях, когда усилителю необходимо создать меньшую нагрузку на источник сигнала, сопротивление R1 можно было бы увеличить до очень больших значений, до 22 МОм, при очень хорошем экранировании входного каскада.
При этом сопротивление выше этого значения может привести к тому, что значение сопротивления станет таким же, как значение сопротивления перехода полевого транзистора.
Ненастроенный кварцевый генератор
Схема кварцевого генератора типа Пирса, использующая один полевой транзистор, показана на следующей схеме. Преимущество кварцевого генератора типа Пирса заключается в том, что он работает без настройки. Его просто нужно прикрепить к кристаллу, а затем запитать от источника постоянного тока, чтобы извлечь выходной сигнал RF.
Ненастроенный кварцевый генератор применяется в передатчиках, тактовых генераторах, входных каскадах приемников кварцевых тестеров, маркерах, генераторах ВЧ-сигналов, корректировщиках сигналов (вторичных стандартах частоты) и некоторых связанных системах. Схема FET покажет тенденцию к быстрому запуску для кристаллов, которые лучше подходят для настройки.
Цепь ненастроенного генератора на полевых транзисторах потребляет примерно 2 мА от источника постоянного тока с напряжением 6 В. При таком напряжении источника выходное ВЧ-напряжение разомкнутой цепи составляет около 4% вольт (среднеквадратичное значение).
Напряжение питания постоянного тока может достигать 12 В с соответствующим увеличением выходного ВЧ-сигнала.
Чтобы проверить, работает ли генератор, замкните переключатель S1 и подключите ВЧ-вольтметр к клеммам ВЧ-выхода. В случае, если ВЧ-метр недоступен, вы можете использовать любой высокоомный вольтметр постоянного тока, соответствующим образом зашунтированный через германиевый диод общего назначения.
Если стрелка измерителя вибрирует, это указывает на работу цепи и радиочастотное излучение. Другой подход может заключаться в подключении генератора к клеммам Антенна и Земля приемника CW, который может быть настроен на кварцевую частоту для определения РЧ-колебаний.
Во избежание сбоев в работе настоятельно рекомендуется, чтобы генератор Пирса работал с указанным частотным диапазоном кварца, когда кварц срезает основную частоту.
Если используются кристаллы обертона, выходной сигнал будет колебаться не на номинальной частоте кристаллов, а на более низкой частоте, определяемой пропорциями кристаллов.
Чтобы кварц работал на номинальной частоте кварца обертонов, генератор должен быть настроенного типа.
Настроенный кварцевый генератор
На рисунке А ниже показана схема базового кварцевого генератора, предназначенного для работы с большинством разновидностей кварцевых кристаллов. Цепь настраивается с помощью регулируемого отверткой стержня внутри катушки индуктивности L1.
Этот осциллятор можно легко настроить для таких приложений, как связь, контрольно-измерительные приборы и системы управления. Его можно даже использовать в качестве передатчика с питанием от блох, для связи или управления моделью RC.
Как только резонансный контур L1-C1 настроен на частоту кристалла, генератор начинает потреблять около 2 мА от 6-вольтового источника постоянного тока. Соответствующее выходное ВЧ-напряжение разомкнутой цепи составляет около 4 вольт (среднеквадратичное значение).
Потребляемый ток стока будет меньше на частотах 100 кГц по сравнению с другими частотами из-за сопротивления индуктора, используемого для этой частоты.
Следующий рисунок (B) иллюстрирует список промышленных катушек индуктивности с импульсной настройкой (L1), которые очень хорошо работают с этой схемой генератора на полевых транзисторах.
Индуктивность выбрана для нормальной частоты 100 кГц, диапазона 5 любительских радиостанций и диапазона граждан 27 МГц; тем не менее, значительный диапазон индуктивности обеспечивается за счет манипулирования стержнем каждого индуктора, и с каждым отдельным индуктором можно получить более широкий диапазон частот, чем диапазоны, предложенные в таблице.
Генератор можно настроить на частоту вашего кварца, просто повернув вверх/вниз ползун катушки индуктивности (L1), чтобы получить оптимальное отклонение подключенного ВЧ-вольтметра на клеммах ВЧ-выхода.
Другим методом может быть настройка L1 с помощью постоянного тока 0–5, подключенного в точке X: Затем настройте слаг L1 до тех пор, пока на показаниях счетчика не будет видно резкого провала.
Средство настройки слагов обеспечивает точную настройку функции.
В приложениях, в которых становится необходимым часто настраивать генератор с помощью сбрасываемой калибровки, следует использовать регулируемый конденсатор емкостью 100 пФ вместо C2, а пробник использовать только для фиксации максимальной частоты рабочего диапазона.
Генератор звука с фазовым сдвигом
Генератор с фазовым сдвигом на самом деле представляет собой простую схему, настраиваемую сопротивлением и емкостью, которая нравится своим кристально чистым выходным сигналом (синусоидальный сигнал с минимальными искажениями).
Полевой транзистор FET наиболее подходит для этой схемы, так как высокое входное сопротивление этого FET практически не нагружает частотно-определяющий RC-каскад.
На приведенном выше рисунке показана схема фазосдвигающего генератора звуковой частоты, работающего на одиночном полевом транзисторе. В этой конкретной схеме частота зависит от 3-контактной RC-схемы фазового сдвига (C1-C2-C3-R1-R2-R3), которая дает генератору его конкретное имя.
Для предполагаемого сдвига фазы на 180° для колебаний значения Q1, R и C в линии обратной связи выбираются соответствующим образом для создания сдвига на 60° на каждом отдельном выводе (R1-C1, R2-C2 и R3-C3). ) между стоком и затвором полевого транзистора Q1.
Для удобства емкости выбраны равными по величине (C1 = C2 = C3) и сопротивления также определены равными величинами (R1 = R2 = R3).
Частота сети (и, соответственно, частота колебаний конструкции) в этом случае будет f = 1/(10,88 RC). где f в герцах, R в омах и C в фарадах.
При значениях, представленных на принципиальной схеме, частота в результате составляет 1021 Гц (точно для 1000 Гц с конденсаторами 0,05 мкФ сопротивление R1, R2 и R3 по отдельности должно составлять 1838 Ом). Играя с генератором с фазовым сдвигом, может быть лучше настроить резисторы, а не конденсаторы.
Для известной емкости (C) соответствующее сопротивление (R) для получения желаемой частоты (f) будет равно R = 1/(10,88 fC), где R в омах, f в герцах и C в фарадах .
Схема потребляет около 0,15 мА через 18-вольтовый источник постоянного тока, а среднеквадратичное значение на выходе AF разомкнутой цепи составляет около 6,5 В. Все резисторы, используемые в схеме, имеют номинал 1/4 Вт 5%. Конденсаторы С5 и С6 могут быть любыми удобными низковольтными устройствами.
Электролитический конденсатор C4 на самом деле представляет собой 25-вольтовое устройство. Для обеспечения стабильной частоты конденсаторы С1, С2 и С3 должны быть самого высокого качества и тщательно подобранными по емкости.
Сверхрегенеративный приемник
На следующей схеме показана схема самогасящегося сверхрегенеративного приемника, построенного на полевом транзисторе УКВ 2N3823.
Используя 4 разные катушки для L1, схема быстро обнаружит и начнет принимать сигналы любительских диапазонов 2, 6 и 10 метров и, возможно, даже спот 27 МГц.
Детали катушки указаны ниже:
- Для приема 10-метрового диапазона или диапазона 27 МГц используйте индуктивность L1 = от 3,3 мкГн до 6,5 мкГн, поверх керамического формирователя, сердечника из порошкового железа.
- Для приема 6-метрового диапазона используйте индуктивность L1 = от 0,99 мкГн до 1,5 мкГн, 0,04 для керамической формы и железную пулю.
- Для приема 2-метрового любительского диапазона ветра L1 с 4 витками № 14 неизолированного провода с воздушной намоткой диаметром 1/2 дюйма.
Диапазон частот позволяет использовать приемник как для стандартной связи, так и для управления радиомоделями. Все катушки индуктивности одиночные, двухконтактные.
Катушки индуктивности на 27 МГц, 6 и 10 м представляют собой обычные блоки с тонкой настройкой, которые необходимо устанавливать на двухштырьковые разъемы для быстрого подключения или замены (для однодиапазонных приемников эти катушки индуктивности можно припаять к печатной плате на постоянной основе).
).
При этом 2-метровая катушка должна быть намотана пользователем, а также снабжена вставным гнездом, кроме однодиапазонного приемника.
Сеть фильтров, состоящая из (RFC1-C5-R3), устраняет радиочастотную составляющую из выходной цепи приемника, а дополнительный фильтр (R4-C6) ослабляет частоту гашения. Подходящая катушка индуктивности 2,4 мкГн для ВЧ-фильтра.
Как настроить
Для проверки сверхрегенеративного контура в начале:
1- Подключите наушники с высоким импедансом к выходным гнездам AF.
2- Установите регулятор громкости R5 на максимальный выходной уровень.
3- Отрегулируйте потенциометр R2 управления регенерацией до самого нижнего предела.
4- Установите настроечный конденсатор C3 на максимальный уровень емкости.
5- Нажмите переключатель S1.
6- Продолжайте перемещать потенциометр R2, пока не услышите громкий шипящий звук в одной конкретной точке горшка, что указывает на начало суперрегенерации. Громкость этого шипения будет довольно постоянной, когда вы отрегулируете конденсатор C3, однако он должен немного усилиться, когда R2 будет перемещен вверх к самому верхнему уровню.
7-Далее Подключите антенну и заземление. Если вы обнаружите, что соединение антенны прекратило шипение, подстройте подстроечный конденсатор C1 антенны до тех пор, пока шипение не вернется. Вам нужно будет отрегулировать этот триммер с помощью изолированной отвертки, только один раз, чтобы включить диапазон всех частотных диапазонов.
8- Теперь настройте сигналы на каждой станции, наблюдая за активностью АРУ приемника и звуковым откликом обработки речи.
9-Шкала настройки приемника, установленная на C3, может быть откалибрована с помощью генератора AM-сигнала, подключенного к антенне и клеммам заземления.
Подсоедините наушники с высоким импедансом или вольтметр ЗЧ к выходным клеммам ЗЧ, при каждой настройке генератора настраивайте C3 для получения оптимального уровня звукового пика.
Верхние частоты в 10-метровом, 6-метровом и 27-мегагерцовом диапазонах можно расположить в одном и том же месте при калибровке C3, изменив резьбовые заглушки в соответствующих катушках, используя генератор сигналов, зафиксированный на соответствующей частоте, и зафиксировав C3 в нужной точке, близкой к минимальной емкости.
2-метровая катушка, тем не менее, без пули и должна быть подправлена, сжимая или растягивая ее обмотку для выравнивания с частотой верхнего диапазона.
Конструктор должен помнить, что сверхрегенеративный приемник на самом деле является агрессивным излучателем радиочастотной энергии и может серьезно конфликтовать с другими локальными приемниками, настроенными на ту же частоту.
Триммер связи антенны, C1, помогает обеспечить небольшое ослабление этого радиочастотного излучения, и это может также привести к падению напряжения батареи до минимального значения, которое, тем не менее, обеспечит достойную чувствительность и громкость звука.
Радиочастотный усилитель, включенный перед суперрегенератором, является чрезвычайно продуктивной средой для снижения радиочастотного излучения.
Еще одна простая регенеративная радиосхема с одним полевым транзистором
Измеритель уровня музыки
C1 создает буферный барьер между схемой измерителя уровня и входом аудиосигнала.
VR1 используется для точной настройки входного сигнала на затвор полевого транзистора, поэтому этот потенциометр работает как регулятор чувствительности.
Звуковая мощность через сток полевого транзистора создает напряжение около R2 и подключается к двухполупериодным выпрямителям через C3. Ток от этой конфигурации мостового выпрямителя протекает через измеритель, чтобы указать эквивалентное показание, которое определяется мощностью подаваемого аудиосигнала.
Эта форма чувствительного измерителя уровня или измерителя громкости удобна для записи музыки с помощью калиброванной шкалы, которая подается через VR1. Его также можно использовать для отслеживания уровня аудиосигналов. Нагрузка, предлагаемая сетью C1/VR1, будет иметь минимальное значение для большинства цепей со средним или достаточно низким импедансом.
По очевидным причинам, AF может быть получена из положения сразу после любых регуляторов усиления или громкости в звуковых продуктах. В местах, где уровень сигнала значительно выше допустимого, последовательно с C1 можно включить резистор.
Значение этого резистора зависит от напряжения сигнала, однако можно ожидать, что оно находится в диапазоне от 470 кОм до 10 МОм.0003
Электронный вольтметр постоянного тока
На следующем рисунке показана схема симметричного электронного вольтметра постоянного тока с входным сопротивлением (включая резистор 1 МОм в экранированном пробнике) 11 МОм.
Устройство потребляет около 1,3 мА от встроенной 9-вольтовой батареи B, поэтому его можно оставлять включенным в течение длительного периода времени. Этот прибор специализируется на измерении 0-1000 вольт в 8 диапазонах: 0-0,5, 0-1, 0-5, 0-10, 0-50, 0-100, 0-500 и 0-1000 вольт.
Делитель входного напряжения (переключение диапазонов), необходимые сопротивления состоят из последовательно соединенных штатных резисторов, которые необходимо определить осторожно, чтобы получить значения сопротивлений как можно ближе к изображенным значениям.
При наличии прецизионных измерительных резисторов количество резисторов в этой теме может быть уменьшено на 50%.
Значение , для R2 и R3 замените 5 Мб.; для R4 и R5 — 4 Мегабайта; для R6 и R7 — 500 К; для R8 и R9 — 400 К; для R10 и R11 — 50 К; для R12 и R13 — 40К; для R14 и R15 — 5 К; а для R16 и R17,5 к.
Эта хорошо сбалансированная схема вольтметра постоянного тока практически не имеет дрейфа нуля; любой вид дрейфа в полевом транзисторе Q1 автоматически компенсируется уравновешивающим дрейфом в Q2. Внутренние соединения сток-исток полевых транзисторов вместе с резисторами R20, R21 и R22 создают мост сопротивления.
Микроамперметр M1 с дисплеем работает как детектор в этой мостовой сети. При подаче нулевого сигнала на цепь электронного вольтметра счетчик М1 устанавливается на нуль путем регулировки баланса этого моста с помощью потенциометра R21.
Если после этого на входные клеммы будет подаваться постоянное напряжение, это вызовет разбалансировку моста из-за изменения внутреннего сопротивления сток-исток полевых транзисторов, что приведет к пропорциональному отклонению показаний счетчика.
Резистивно-емкостной фильтр, созданный резисторами R18 и C1, помогает устранить гул и шум переменного тока, обнаруживаемые пробником и цепями переключения напряжения.
Советы по предварительной калибровке
Подача нулевого напряжения на входные клеммы:
1 Включите S2 и регулируйте потенциометр R21, пока индикатор M1 не покажет ноль на шкале. На этом начальном этапе вы можете установить переключатель диапазонов S1 в любое положение.
2- Установите переключатель диапазонов в положение 1 В.
3- Подсоедините точно измеренный 1-вольтовый источник постоянного тока к входным клеммам.
4- Подстроить контрольный резистор калибровки R19, чтобы получить точное отклонение на полную шкалу на измерителе M1.
5- Ненадолго уменьшите входное напряжение и проверьте, остается ли индикатор на нулевой отметке. Если вы его не видите, сбросьте R21.
6- Перемещайтесь между шагами 3, 4 и 5, пока не увидите полное отклонение шкалы на измерителе в ответ на входное напряжение 1 В, а стрелка не вернется к нулевой отметке, как только исчезнет входное напряжение 1 В.
Реостат R19 не требует повторной настройки после выполнения вышеуказанных процедур, если, конечно, его настройка не будет каким-либо образом смещена.
R21, предназначенный для обнуления, может потребовать лишь нечастого сброса. В случае, если резисторы диапазона R2–R17 являются прецизионными резисторами, этой калибровки одного диапазона будет достаточно; остальные диапазоны автоматически попадут в диапазон калибровки.
Для измерителя можно начертить индивидуальную шкалу напряжения или уже существующую шкалу 0–100 мкА можно разметить в вольтах, представив соответствующий множитель во всем диапазоне, кроме 0–100 вольт.
Вольтметр с высоким импедансом
Вольтметр с невероятно высоким импедансом можно построить с помощью усилителя на полевых транзисторах. На рисунке ниже показана простая схема для этой функции, которую можно быстро преобразовать в еще более усовершенствованное устройство.
При отсутствии входного напряжения R1 удерживает затвор полевого транзистора при отрицательном потенциале, а VR1 обеспечивает минимальный ток питания через счетчик M.
Как только на затвор полевого транзистора подается положительное напряжение, измеритель М показывает ток питания.
Резистор R5 расположен только как токоограничивающий резистор для защиты счетчика.
Если для резистора R1 используется резистор сопротивлением 1 МОм, а для R2, R3 и R4 используются резисторы сопротивлением 10 МОм, прибор может измерять напряжение в диапазоне примерно от 0,5 В до 15 В.
Потенциометр VR1 обычно может быть 5 кОм
Нагрузка, создаваемая измерителем в цепи 15 В, будет иметь высокий импеданс, более 30 МОм.
Переключатель S1 используется для выбора различных диапазонов измерения. Если используется измеритель на 100 мкА, то R5 может быть 100 кОм.
Измерительный прибор может не иметь линейной шкалы, хотя с помощью потенциометра и вольтметра можно легко выполнить определенную калибровку, которая позволяет измерять все желаемые напряжения на измерительных проводах.
Измеритель емкости с прямым отсчетом
Быстрое и эффективное измерение значений емкости является основной особенностью схемы, представленной на принципиальной схеме ниже.
Этот измеритель емкости реализует эти 4 отдельных диапазона от 0 до 0,1 мкФ, от 0 до 200 мкФ, от 0 до 1000 мкФ, от 0 до 0,01 мкФ и от 0 до 0,1 мкФ. Порядок работы схемы достаточно линейный, что позволяет легко калибровать шкалу микроамперметра М1 от 0 до 50 постоянного тока в пикофарадах и микрофарадах.
Неизвестная емкость, вставленная в разъемы X-X, впоследствии может быть измерена прямо через измеритель, без необходимости каких-либо расчетов или манипуляций с балансировкой.
Для схемы требуется около 0,2 мА от встроенной 18-вольтовой батареи B. В этой конкретной схеме измерителя емкости пара полевых транзисторов (Q1 и Q2) работает в стандартном режиме мультивибратора со стоковой связью.
Выходной сигнал мультивибратора, полученный от стока Q2, представляет собой прямоугольную волну постоянной амплитуды с частотой, в основном определяемой номиналами конденсаторов C1–C8 и резисторов R2–R7.
Емкости на каждом из диапазонов подбираются одинаково, точно так же делается и подбор сопротивлений.
А 6-полюсный. 4-х позиционный. поворотный переключатель (S1-S2-S3-S4-S5-S6) выбирает соответствующие мультивибраторные конденсаторы и резисторы вместе с комбинацией сопротивления измерительной цепи, необходимой для обеспечения тестовой частоты для выбранного диапазона емкости.
Прямоугольная волна подается на цепь счетчика через неизвестный конденсатор (подключен между клеммами X-X). Вам не нужно беспокоиться о настройке нулевого счетчика; поскольку можно ожидать, что стрелка измерителя будет стоять на нуле, пока неизвестный конденсатор не подключен к слотам X-X.
Для выбранной частоты прямоугольных импульсов отклонение стрелки измерителя дает показания, прямо пропорциональные значению неизвестной емкости C, наряду с хорошей и линейной характеристикой.
Таким образом, если предварительная калибровка схемы осуществляется с помощью точно идентифицированного конденсатора емкостью 1000 пФ, подключенного к клеммам Х-Х, а переключатель диапазонов установлен в положение В, а калибровочный потенциометр R11 отрегулирован для достижения точного полного отклонения на метр M1, то прибор без сомнения измерит значение 1000 пФ при отклонении на полную шкалу.
Поскольку предлагаемая схема измерителя емкости обеспечивает линейную характеристику, можно ожидать, что 500 пФ будут считываться примерно на половине шкалы шкалы измерителя, 100 пФ на шкале 1/10 и так далее.
Для 4-х диапазонов измерения емкости частоту мультивибратора можно переключать на следующие значения: 50 кГц (0—200 пФ), 5 кГц (0—1000 пФ), 1000 Гц (0—0,01 мкФ) и 100 Гц (0-0,1 мкФ).
По этой причине переключающие сегменты S2 и S3 меняют местами конденсаторы мультивибратора с эквивалентными наборами одновременно с секциями переключателей S4 и S5, которые переключают резисторы мультивибратора через эквивалентные пары.
Конденсаторы, определяющие частоту, должны быть подобраны по емкости парами: C1 = C5. С2 = С6. С3 = С7 и С4 = С8. Точно так же резисторы, определяющие частоту, должны быть согласованы по сопротивлению парами: R2 = R5. R3 = R6 и R4 = R7.
Нагрузочные резисторы R1 и R8 на стоке полевого транзистора также должны быть соответствующим образом согласованы.
Горшочки R9. R11, R13 и R15, используемые для калибровки, должны быть проволочными; и поскольку они регулируются только для целей калибровки, они могут быть установлены внутри корпуса схемы и снабжены валами с прорезями для обеспечения возможности регулировки с помощью отвертки.
Все постоянные резисторы (от R1 до R8, R10, R12, R14) должны иметь номинальную мощность 1 Вт.
Первоначальная калибровка
Чтобы начать процесс калибровки, вам потребуются четыре хорошо известных конденсатора с очень малой утечкой и номиналами: 0,1 мкФ, 0,01 мкФ, 1000 пФ и 200 пФ,
1-Удержание переключателя диапазонов в положении D вставьте конденсатор 0,1 мкФ в клеммы X-X.
2-Включить S1.
Можно нарисовать отличительную карточку измерителя или написать цифры на существующем фоновом циферблате микроамперметра для обозначения диапазонов емкости 0–200 пФ, 0–1000 пФ, 0–0,01 мкФ и 0–0,1 мкФ.
Поскольку измеритель емкости используется в дальнейшем, может возникнуть необходимость подключить неизвестный конденсатор к клеммам X-X, включить S1, чтобы проверить показания емкости на измерителе.
Для наибольшей точности рекомендуется включить диапазон, который позволит отклонение вокруг верхней части шкалы измерителя.
Измеритель напряженности поля
Приведенная ниже схема на полевых транзисторах предназначена для определения напряженности всех частот в пределах 250 МГц, а иногда может быть и выше.
Небольшая металлическая палочка, стержень, телескопическая антенна улавливает и принимает радиочастотную энергию. D1 выпрямляет сигналы и подает положительное напряжение на затвор полевого транзистора через R1. Этот полевой транзистор работает как усилитель постоянного тока. Банк «Установить ноль» может быть любым значением от 1 до 10 тысяч.
При отсутствии входного РЧ-сигнала он регулирует потенциал затвора/источника таким образом, что измеритель отображает лишь крошечный ток, который увеличивается пропорционально уровню входного РЧ-сигнала.
Для повышения чувствительности можно установить измеритель на 100 мкА. В противном случае измеритель с низкой чувствительностью, такой как 25 мкА, 500 мкА или 1 мА, также может работать достаточно хорошо и обеспечивать необходимые измерения мощности радиочастоты.
Если измеритель напряженности поля требуется только для испытаний в диапазоне ОВЧ, необходимо установить УКВ-дроссель, но для нормального применения на более низких частотах необходим коротковолновый дроссель. Индуктивность около 2,5 мГн будет работать на частотах до 1,8 МГц и выше.
Схема измерителя напряженности поля на полевых транзисторах может быть встроена в компактную металлическую коробку с антенной, выдвинутой за пределы корпуса вертикально.
Во время работы устройство позволяет настраивать оконечный усилитель передатчика и антенные цепи или перенастраивать смещение, возбуждение и другие переменные для подтверждения оптимальной излучаемой мощности.
Результат регулировки можно было наблюдать по резкому отклонению вверх или падению стрелки измерителя или по показаниям измерителя напряженности поля.
Датчик влажности
Показанная ниже чувствительная схема на полевых транзисторах распознает наличие атмосферной влаги. Пока сенсорная панель не содержит влаги, ее сопротивление будет чрезмерным.
С другой стороны, присутствие влаги на контактной площадке снизит ее сопротивление, поэтому TR1 позволит проводить ток через P2, в результате чего база TR2 станет положительной. Это действие активирует реле.
VR1 позволяет перенастроить уровень, на котором TR1 включается, и, следовательно, определяет чувствительность цепи. Это может быть исправлено на очень высоком уровне.
Потенциометр VR2 позволяет регулировать ток коллектора, чтобы ток через катушку реле был очень мал в периоды, когда сенсорная площадка сухая.
TR1 может быть 2N3819 или любым другим распространенным полевым транзистором, а TR2 может быть BC108 или другим обычным транзистором NPN с высоким коэффициентом усиления. Сенсорная площадка быстро изготавливается из матричной перфорированной печатной платы размером 0,1 или 0,15 дюйма с проводящей фольгой поперек рядов отверстий.
Плата размером 1 x 3 дюйма подходит, если схема используется в качестве датчика уровня воды, однако для обнаружения влаги на полевых транзисторах рекомендуется использовать плату большего размера (возможно, 3 x 4 дюйма), особенно в сезон дождей.
Блоком предупреждения может быть любое желаемое устройство, такое как световая индикация, звонок, зуммер или звуковой генератор, и они могут быть встроены в корпус или расположены снаружи и подключены через удлинительный кабель.
Регулятор напряжения
Простой регулятор напряжения на полевых транзисторах, описанный ниже, обеспечивает достаточно высокий КПД при минимальном количестве деталей. Основная схема показана ниже (вверху).
Любое изменение выходного напряжения, вызванное изменением сопротивления нагрузки, приводит к изменению напряжения затвор-исток полевого транзистора. через R1 и R2. Это приводит к противодействующему изменению тока стока. Коэффициент стабилизации фантастический ( ≈ 1000), однако выходное сопротивление довольно высокое R0>1/(YFs > 500 Ом) и выходной ток фактически минимален.
Для устранения этих аномалий можно использовать улучшенную схему нижнего регулятора напряжения. Выходное сопротивление значительно снижено без ущерба для коэффициента стабилизации.
Максимальный выходной ток ограничен допустимой рассеиваемой мощностью последнего транзистора.
Резистор R3 подобран для создания тока покоя пару мА в TR3. Хорошая тестовая установка с указанными значениями вызвала изменение менее 0,1 В даже при изменении тока нагрузки от 0 до 60 мА при выходном напряжении 5 В. Влияние температуры на выходное напряжение не рассматривалось, однако его можно было бы держать под контролем путем правильного выбора тока стока полевого транзистора.
Аудио микшер
Иногда вам может быть интересно увеличить или уменьшить уровень громкости или смешать пару аудиосигналов на заданных уровнях. Схема, представленная ниже, может быть использована для достижения этой цели. Один конкретный вход связан с разъемом 1, а второй — с разъемом 2. Каждый вход предназначен для приема высоких или других импедансов и имеет независимые регуляторы громкости VR1 и VR2.
Резисторы R1 и R2 обеспечивают изоляцию от потенциометров VR1 и VR2, чтобы гарантировать, что минимальное значение одного из потенциометров не заземлит входной сигнал для другого потенциометра.
Такая установка подходит для всех стандартных приложений, использующих микрофоны, звукосниматель, тюнер, мобильный телефон и т. д.
Полевой транзистор 2N3819, а также другие звуковые полевые транзисторы и полевые транзисторы общего назначения будут работать без проблем. Выход должен быть экранированным разъемом через С4.
Простое управление тембром
Переменные регуляторы музыкального тембра позволяют настраивать звук и музыку в соответствии с личными предпочтениями или позволяют использовать определенную величину компенсации для повышения общей частотной характеристики аудиосигнала.
Они бесценны для стандартного оборудования, которое часто сочетается с кварцевыми или магнитными блоками ввода, или для радио и усилителя и т. д., и в которых отсутствуют входные схемы, предназначенные для такой музыкальной специализации.
На рисунке ниже показаны три различные пассивные схемы управления тональностью.
Эти конструкции могут работать с общим каскадом предусилителя, как показано на рис.
A. При использовании этих пассивных модулей управления тоном возможны общие потери звука, вызывающие некоторое снижение уровня выходного сигнала.
В случае, если усилитель в A имеет достаточное усиление, удовлетворительная громкость все же может быть достигнута. Это зависит от усилителя, а также от других условий, а также когда предполагается, что предварительный усилитель может восстановить громкость. На этапе A VR1 работает как регулятор тембра, более высокие частоты минимизируются в ответ на перемещение его ползунка в направлении C1.
VR2 подключен к регулятору усиления или громкости. R3 и C3 обеспечивают смещение истока и обход, а R2 выполняет функцию стока аудио нагрузки, в то время как выходной сигнал поступает от C4. R1 с C2 используются для развязки положительной линии питания.
Схемы могут питаться от источника постоянного тока 12 В. R1 может быть изменен, если требуется для более высоких напряжений. В этой и родственных схемах вы обнаружите существенную свободу выбора величин для таких позиций, как C1.
В контуре B VR1 работает как верхний регулятор, а VR2 как регулятор громкости. C2 соединен с затвором в G, а резистор 2,2 МОм обеспечивает путь постоянного тока через затвор к отрицательной линии, остальные части R1, R2, P3, C2, C3 и C4, как в A.
Типичные значения для B:
- C1 = 10 нФ
- VR1= 500 кОм линейный
- C2 = 0,47 мкФ
- VR2 = 500 кОм log
идентичны R1 и R2 A.
C2 A встроен так же, как и A. Иногда этот тип регулировки тембра может быть включен в уже существующий каскад практически без помех для печатной платы. С1 на С может быть 47нФ, а VR1 25к.
Для VR1 можно попробовать большие величины, однако это может привести к тому, что большая часть слышимого диапазона VR1 будет потреблять лишь небольшую часть своего вращения. С1 можно сделать выше, чтобы обеспечить улучшенный верхний срез. На результаты, полученные с различными номиналами деталей, влияет импеданс цепи.
Радиоприемник с одним диодом на полевых транзисторах
Следующая схема на полевых транзисторах ниже показывает простой диодный радиоприемник с усилителем, использующий один полевой транзистор и несколько пассивных частей.
VC1 может быть типичным размером 500 пФ или идентичным настроечным конденсатором GANG; или небольшой триммер, если все пропорции должны быть компактными.
Катушка настроечной антенны состоит из пятидесяти витков провода сечением от 26 до 34 на ферритовом стержне. или может быть извлечен из любого существующего средневолнового приемника. Количество обмоток позволит принимать все близлежащие диапазоны СВЧ.
Радиоприемник MW TRF
Следующая относительно комплексная радиосхема TRF MW может быть построена с использованием всего пары полевых транзисторов. Он предназначен для обеспечения достойного приема в наушниках. Для большей дальности к радиостанции можно подключить более длинный антенный провод, или же его можно использовать с более низкой чувствительностью, полагаясь на катушку с ферритовым стержнем только для приема сигнала СВЧ поблизости. TR1 работает как детектор, а регенерация достигается за счет постукивания по настроечной катушке.
Применение регенерации значительно повышает селективность, а также чувствительность к более слабым пропусканиям.
Потенциометр VR1 позволяет вручную регулировать потенциал стока TR1 и, таким образом, функционирует как регулятор регенерации. Аудиовыход от TR1 соединен с TR2 через C5.
Этот полевой транзистор представляет собой аудиоусилитель, управляющий наушниками. Полная гарнитура больше подходит для случайной настройки, хотя телефоны с сопротивлением постоянному току около 500 Ом или импедансом около 2 кОм обеспечат отличные результаты для этой радиостанции FET MW. Если для прослушивания требуется мини-наушник, это может быть магнитное устройство со средним или высоким импедансом.
Как сделать антенную катушку
Настроечная антенная катушка состоит из пятидесяти витков суперэмалированного провода 26swg на стандартном ферритовом стержне длиной около 5 дюймов x 3/8 дюйма. В случае наматывания витков на тонкую карточную трубу, облегчающую скольжение катушки по стержню, можно было бы оптимально отрегулировать охват ленты.
Обмотка начинается в точке А, отвод для антенны можно извлечь в точке В, что составляет около двадцати пяти витков.
Точка D — это заземленный конец катушки. Наиболее эффективное размещение ответвления C будет зависеть от выбранного полевого транзистора, напряжения батареи и от того, будет ли радиоприемник сочетаться с внешним антенным проводом без антенны.
Если отвод C находится слишком близко к концу D, то регенерация перестанет запускаться или будет очень плохой, даже если VR1 повернут на оптимальное напряжение. Однако наличие большого количества витков между C и D приведет к колебаниям, даже если VR1 немного повернут, что приведет к ослаблению сигналов.
Цепи смещения JFET
JFET можно использовать как в цифровых, так и в линейных схемах. Когда он используется в аналоговом усилителе с малыми искажениями, JFET следует контролировать в его линейной области, разрешая обратное смещение на его затворе по отношению к его истоку.
Вы найдете три популярных метода смещения JFET: собственное, смещение и постоянный ток.
Самосмещение JFET
Самосмещение можно увидеть на рисунке ниже.
Видно, что затвор JFET заземлен через резистор RG, а исток заземлен через резистор Rs. Любой ток, проходящий через Rs, приведет к тому, что исток будет положительным по отношению к его затвору, что означает, что затвор будет полностью смещен в обратном направлении.
В случае, если ток стока (ID) должен быть зафиксирован на уровне 1 миллиампер, и мы знаем, что минимальное напряжение смещения затвор-исток (VGS) необходимо -2,2 В, точное значение резистора истока (Rs) имеет значение быть установленным.
Вы можете получить правильное смещение через резистор 2k2 Ом. Используя закон Ома, мы находим, что если на резисторе 2k2 возникнет напряжение 2,2 В, это позволит протекать току 1 мА. Когда ток стока падает, напряжение смещения затвор-исток также падает. Из-за этого ток стока увеличивается и уравновешивает первоначальную разницу.
Таким образом, смещение полевого транзистора может саморегулироваться с помощью отрицательной обратной связи. Смещение затвор-исток, необходимое для установления предпочтительного тока стока, может сильно различаться даже между аналогичными полевыми транзисторами в реальных схемах.
Следовательно, единственным гарантированным методом точного определения тока стока является выбор резистора истока экспериментальным путем или использование потенциометра.
Независимо от того, как это реализовано, самосмещение прекрасно работает для большинства практических приложений, и для его работы используется всего несколько внешних частей. Вот почему метод самосмещения продолжает оставаться наиболее широко используемым методом смещения JFET.
Смещение со смещением
Вторым методом смещения является смещение со смещением, которое показано на рисунке ниже.
Обеспечивает гораздо лучшее смещение затвора по сравнению с автосмещением. В этой концепции напряжение на переходе R1 и R2 используется как фиксированное положительное смещение в затворе JFET через резистор RD. Напряжение, доступное на истоке, становится таким же, как это напряжение смещения за вычетом отрицательного значения смещения затвор-исток.
В результате, если положительное напряжение затвора достаточно велико по отношению к смещению затвор-исток, током стока можно управлять преимущественно через Rs и напряжение затвора.
На это могут не повлиять изменения смещения затвор-исток между конкретными полевыми транзисторами. Смещение смещения позволяет правильно установить ток стока, устраняя необходимость выбора конкретного резистора для операции. Сопоставимые эффекты можно было увидеть, просто заземлив затвор и подключив нижний конец резистора истока к высокому отрицательному напряжению, как показано на рис. 5-b.
Смещение постоянным током
3-й принцип работы JFET, который представляет собой смещение постоянным током, можно увидеть ниже.
Здесь резистор в истоке JFET заменен биполярным NPN-транзистором Q2, который устроен как источник постоянного тока. В результате он обеспечивает подачу тока стока. Постоянный ток определяется базовым напряжением транзистора Q2, которое фиксируется резисторами R1 и делителем напряжения R2 и эмиттерным резистором R3.
Резистор R2 также можно заменить стабилитроном или каким-либо другим опорным напряжением. Таким образом, в этой цепи смещения ток стока не зависит от характеристик JFET, что обеспечивает большую стабильность смещения устройства.
Однако это специальное улучшение приобретается за счет дополнительных деталей. В 3-х схемах смещения резистор RG может иметь практически любое значение примерно до 10 МОм. Это ограничение накладывается из-за падения напряжения на резисторе, вызванного токами утечки затвора, которые могут создавать проблемы для условий смещения устройства.
Схемы истоковых повторителей
Транзисторы JFET при использовании в линейных усилителях обычно имеют конфигурацию с общим истоком или общим стоком (истоковый повторитель). Эти конфигурации работают как JFET-эквиваленты BJT-усилителя с общим эмиттером и общим коллектором (эмиттер-повторитель) соответственно. Конфигурация истокового повторителя обеспечивает чрезвычайно высокий входной импеданс и коэффициент усиления по общему напряжению, близкий к единице. (По этой причине он также известен как повторитель напряжения).
На рисунке ниже показан простой усилитель с истоковым повторителем.
Это тип с автоматическим смещением, и ток стока можно регулировать с помощью потенциометра R4.
Этот усилитель истокового повторителя с автоматическим смещением работает при любом напряжении питания в диапазоне от +12 до +20 вольт. Потенциометр R4 необходимо отрегулировать так, чтобы напряжение покоя вокруг резистора R2 составляло 5,6 В, что обеспечивает ток стока 1 мА. Эта установка может обеспечить усиление напряжения приблизительно 0,95 на входе и выходе.
Из-за разделения напряжения на пересечении потенциометра R4, последовательного резистора R1 и резистора R2 на R3 возникает небольшая самозагрузка.
В этой конфигурации, в которой выходной сигнал поступает от эмиттера JFET, выходное напряжение особенно влияет на смещение устройства. В этом усилителе отрицательные выходные импульсы приводят к росту отрицательного напряжения на входе, а положительные выходные импульсы приводят к понижению отрицательного напряжения на входе.
Вход подключается между истоком и затвором JFET. Начальная загрузка в этой схеме увеличивает чистое значение R3 примерно в 5 раз. Входное сопротивление схемы составляет примерно 10 МОм, шунтируемое конденсатором емкостью 10 пикофарад.
Следовательно, входное сопротивление может достигать 10 МОм при минимальных частотах. Тем не менее, значение резистора может уменьшиться примерно до 1 МОм при частотах 16 кГц и все еще может быть снижено примерно до 100 К при 160 кГц.
На следующем рисунке ниже показана другая форма усилителя истокового повторителя со смещением смещения. Для этого усилителя на самом деле не требуются манипуляции с резисторами, а его чистое усиление по напряжению составляет примерно 0,95. Электролитический конденсатор C2, обеспечивающий самозагрузку, увеличивает эффективное значение резистора затвора R3 примерно в 20 раз.
При этом для нормального функционирования усилителя это не обязательно. После удаления С2 из усилителя входное сопротивление истокового повторителя становится равным 2,2 МОм, зашунтированным на 10 пФ. При включенном C2 входное сопротивление увеличивается примерно до 44 МОм, а также шунтируется на 10 пикофарад. Некоторые другие значения импеданса можно получить, увеличив R3 до оптимального значения 10 МОм.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ FET МОЖНО ЗАГРУЗИТЬ ПО СЛЕДУЮЩЕЙ ССЫЛКЕ:
https://www.homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2021/05/FET-circuits_removed.pdf
10. Конструкция усилителя на полевых транзисторах — TINA и TINACloud
Конструкция усилителя на полевых транзисторах
Теперь мы рассмотрим расширение анализа усилителей на полевых транзисторах, представленное ранее в этой главе, на проектирование усилителей на полевых транзисторах. Мы попытаемся определить неизвестные в задаче проектирования, а затем разработаем уравнения для решения этих неизвестных. Как и в большинстве электронных устройств, количество уравнений будет меньше, чем количество неизвестных. Дополнительные ограничения устанавливаются для достижения определенных общих целей (например, минимальная стоимость, меньшее изменение производительности из-за изменения параметров).
В этом разделе представлена процедура проектирования усилителя CS.
Мы сведем JFET и конструкцию усилителя с истощением MOSFET к организованной процедуре. Хотя это может показаться
сокращением проектирования до очень рутинного процесса, вы должны убедить себя, что понимаете происхождение каждого шага, поскольку впоследствии может потребоваться несколько вариантов. Если все, что вы делаете для разработки усилителя CS, — это бездумно «подключаетесь» к шагам, которые мы представляем, вы упускаете из виду весь смысл этого обсуждения. Как инженер, вы стремитесь делать то, что , а не . Сведение теории к организованному подходу — вот что вы будете делать. Вы не будете просто применять подходы, которые другие уже сделали для вас.
Усилители разработаны с учетом требований к усилению при условии, что желаемые характеристики находятся в пределах диапазона транзистора. Обычно указываются напряжение питания, сопротивление нагрузки, коэффициент усиления по напряжению и входное сопротивление (или коэффициент усиления по току). Задача проектировщика – подобрать значения сопротивлений R 1 , R 2 , R D и R S .
Обращайтесь к рисунку 40, следуя шагам процедуры. Эта процедура предполагает, что устройство выбрано и известны его характеристики.
Рисунок 40 Усилитель CS на полевых транзисторах
Сначала выберите точку добротности в области насыщения характеристических кривых полевых транзисторов. Для примера обратитесь к кривым на рис. 40(b). Идентифицирует V DSQ , V GSQ и I DQ .
Теперь найдем два резистора в выходном контуре, R S и R D . Поскольку неизвестных два, нам потребуются два независимых уравнения. Начнем с записи уравнения КВЛ dc вокруг контура сток-исток,
(58)
. Решение суммы двух резисторов дает D , — единственная неизвестная в этом уравнении. Решение для R D приводит к квадратному уравнению, имеющему два решения, одно отрицательное и одно положительное. Если положительное решение дает R D > K 1 , что подразумевает отрицательное значение R S , необходимо выбрать новую точку Q (т.
е. перезапустить расчет). Если положительное решение дает R D < K 1 , мы можем продолжить.
Теперь, когда известно R D , мы находим R S , используя уравнение (59), уравнение контура сток-исток.
(61)
Имея R D и R S , нам нужно найти только R 1 1 и 0 R 1 9 9. Начнем с того, что перепишем уравнение KVL для контура затвор-исток. (62) Напряжение, V GS , имеет противоположную полярность от V DD . Таким образом, член I DQ R S должен быть больше, чем V GSQ по величине. В противном случае V GG будет иметь противоположную полярность от V DD , что невозможно согласно уравнению (62). Теперь найдем R 1 и R 2 , предполагая, что В ГГ найдено имеет ту же полярность что и В ДД . (63) Теперь предположим, что уравнение (62) приводит к В GG , который имеет противоположную полярность из В ДД . Невозможно решить для R 1 и R 2 . Практический способ действовать состоит в том, чтобы позволить В GG = 0 В. Таким образом, . Поскольку V GG определяется уравнением (62), ранее рассчитанное значение R S теперь необходимо изменить. Рисунок 41 – Усилитель CS На рисунке 41, где конденсатор используется для шунтирования части R S , мы разрабатываем новое значение R S следующим образом: (64) Значение R SDC — R S1 + 
Эти номиналы резисторов выбираются путем нахождения значения R G из уравнения усиления по току или из входного сопротивления. Решаем для R 1 и R 2 .
стоимость R Sac равна R S1 .Теперь, когда у нас есть новый R Sdc , мы должны повторить несколько предыдущих шагов в дизайне. Еще раз определяем R D с помощью КВЛ для контура сток-исток.
(65)
Задача проектирования теперь заключается в расчете как R S1 , так и R S2 вместо поиска только одного истокового резистора.
С новым значением для R D из K 1 – R Sdc , мы переходим к выражению усиления по напряжению из уравнения (60) 1 094 Sac 9 R 9 ac уравнение вместо R S . Следующие дополнительные шаги должны быть добавлены к процедуре проектирования:
Мы находим R Sac (что просто R S1 ) из уравнения усиления напряжения
(66)
90
5
— единственная неизвестная в этом уравнении.
Решая это, находим(67)
Предположим теперь, что R Sac оказывается положительным, но меньше R Sdc . Это желаемое состояние с
(68)
Тогда наш план завершен и
(69)
Предположим, что R Sac положительно, но больше , чем S 4 d 1 d 1 . Усилитель не может быть разработан с выбранными коэффициентом усиления по напряжению и точкой добротности. Должна быть выбрана новая точка Q. Если коэффициент усиления по напряжению слишком высок, может оказаться невозможным повлиять на конструкцию с любой точкой добротности. Может потребоваться другой транзистор или может потребоваться использование двух отдельных каскадов.
10.2 Усилитель CD Теперь мы представляем процедуру проектирования усилителя CD JFET. Указаны следующие величины: коэффициент усиления по току, сопротивление нагрузки и В DD . Входное сопротивление может быть указано вместо усиления по току.
Обращайтесь к схеме на рис. 39 при изучении следующей процедуры. Еще раз напоминаем вам, что важной частью этого обсуждения является процесс сведения теории к набору шагов, а не сами шаги.
Сначала выберите точку добротности в центре характеристических кривых полевого транзистора с помощью рисунка 20 («Глава 3: Полевой транзистор с переходом (JFET)»). Этот шаг определяет V DSQ , V GSQ , I DQ и g m .
Мы можем найти резистор, подключенный к истоку, написав уравнение dc KVL для контура сток-исток.
(70)
из которых находим dc значение R S ,
(71)
Затем мы находим ac значение сопротивления, R Sac , из уравнения тока 5, (уравнение усиления по току, преобразованное в уравнение).
(72)
где R G = R в .
Если входное сопротивление не указано, пусть R Sac = R Sdc и рассчитайте входное сопротивление по уравнению (72) . Если входное сопротивление недостаточно велико, может потребоваться изменить расположение точки Q.
Если указано R в , необходимо рассчитать R Sac по уравнению (72). В таких случаях R Sac отличается от R Sdc , поэтому часть R S обходим конденсатором.
Теперь обратим внимание на схему входного смещения. Определяем В GG по уравнению0960 В ГГ обычно той же полярности, что и напряжение питания.
Теперь, когда известно V GG , мы определяем значения R 1 и R 2 из -за эквивалента Biasry
(74) 9000 3 9000.9 ток стока в SF для создания напряжения противоположной полярности, необходимого для компенсации отрицательных напряжений, требуемых затвором JFET.
Следовательно, можно использовать нормальное смещение деления напряжения.
Рисунок 44 – Усилитель КД с зашунтированной частью RS
Вернемся к задаче задания входного сопротивления. Можно предположить, что часть R S обойдена, как на рисунке 44, что приводит к разным значениям R Sac и R Sdc . Мы используем уравнение (71), чтобы найти R Sdc . Далее, пусть R G равно указанному значению R в и используйте уравнение (72), чтобы найти R Sac .
Если R Sac , рассчитанное выше, меньше, чем R Sdc , расчет достигается за счет обхода R S2 с помощью конденсатора. Помните, что Р Сак = Р С1 и Р Сдк = Р С1 + 9 Р 1 9004. Если с другой стороны, р Sac больше, чем R Sdc , точку Q необходимо переместить в другое место.
Мы выбираем В DS меньшего размера, что приводит к повышенному падению напряжения на R S1 + R S2 , что делает R Sdc больше. Если V DS нельзя уменьшить настолько, чтобы R Sdc было больше, чем R Sac , то усилитель не может быть спроектирован с заданным коэффициентом усиления по току, R в и типа FET. Необходимо изменить одну из этих трех характеристик или использовать второй усилительный каскад для обеспечения необходимого коэффициента усиления.
Теперь мы рассмотрим вариант усилителя CD, известный как SF (или CD) бутстрап-усилитель на полевых транзисторах . Эта схема является частным случаем SF, называемой схемой начальной загрузки , и показана на рис. 45.
Здесь смещение создается только на части резистора истока.
Это снижает потребность в шунтировании конденсатора через часть резистора истока и, таким образом, достигается гораздо большее входное сопротивление, чем обычно. Эта конструкция позволяет нам воспользоваться преимуществами характеристик высокого импеданса полевого транзистора без использования резистора затвора с высоким сопротивлением, 9 Ом.0960 Р Г .
Эквивалентная схема на рисунке 46 используется для оценки работы схемы
Рисунок 45 – Бутстрепный истоковый повторитель
Мы предполагаем, что i в достаточно малы, чтобы аппроксимировать ток в R S2 как я 1 . Тогда выходное напряжение оказывается равным
(75)
, где
(76)
. Если предположить, что i в недопустим, заменяется выражением
(77)
Уравнение KVL на входных выходах В в следующим образом:
(78)
Ток, I 1
