Усилитель на транзисторах. Усиление звука на транзисторах: температурная стабилизация и схемотехника

Как обеспечить температурную стабильность усилителя звука на транзисторах. Какие существуют схемы стабилизации тока покоя. Чем отличаются усилители класса А, B и AB. Как устранить искажения в транзисторных усилителях.

Температурная нестабильность транзисторных усилителей

Транзисторные усилители звука имеют существенный недостаток — их характеристики сильно зависят от температуры. Это связано с тем, что при нагреве транзистора увеличивается его обратный ток коллектора Iко:

• При повышении температуры на 10°C Iко увеличивается примерно в 2 раза
• Это приводит к смещению рабочей точки транзистора
• В результате искажается выходной сигнал усилителя

Поэтому в транзисторных усилителях необходимо применять специальные меры для обеспечения температурной стабилизации.

Способы температурной стабилизации

Существует несколько основных способов обеспечить температурную стабильность транзисторного усилителя:

1. Отрицательная обратная связь по постоянному току
2. Применение эмиттерной термокомпенсации
3. Использование диодной термокомпенсации
4. Стабилизация тока покоя с помощью отдельной схемы

Рассмотрим подробнее реализацию этих методов в схемотехнике усилителей.

Отрицательная обратная связь по постоянному току

Один из простейших способов стабилизации — введение отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному току:

• Резистор базы подключается не к +Uпит, а к коллектору транзистора
• При нагреве и увеличении Iко снижается потенциал коллектора
• Это приводит к уменьшению тока базы и компенсации роста Iко

Однако данный метод имеет ограниченную эффективность и применяется в основном в простых схемах.

Эмиттерная термокомпенсация

Более эффективный способ — введение резистора в цепь эмиттера транзистора:

• На резисторе Re создается падение напряжения Ure = Ie * Re
• При нагреве и росте Iко увеличивается Ie и Ure
• Это приводит к уменьшению напряжения база-эмиттер Ube
• В результате транзистор приоткрывается, компенсируя рост Iко

Эмиттерная термокомпенсация широко применяется в транзисторных усилителях.

Диодная термокомпенсация

В некоторых схемах для термокомпенсации используются диоды или транзисторы в диодном включении:

• Диоды включаются последовательно в цепь базы транзистора
• При нагреве падение напряжения на диодах уменьшается
• Это компенсирует уменьшение Ube транзистора при нагреве

Данный метод позволяет добиться хорошей температурной стабильности.

Стабилизация тока покоя отдельной схемой

В мощных усилителях часто применяют отдельные схемы стабилизации тока покоя выходных транзисторов:

• Используется термочувствительный элемент (термистор, транзистор)
• Он управляет напряжением смещения выходных транзисторов
• При нагреве уменьшается смещение, компенсируя рост Iко

Такие схемы обеспечивают высокую стабильность в широком диапазоне температур.

Классы усиления в транзисторных усилителях

В зависимости от режима работы выходных транзисторов различают несколько классов усиления:

Класс A

• Выходные транзисторы открыты на протяжении всего периода сигнала
• Обеспечивает минимальные искажения
• Но имеет низкий КПД (около 25-30%)

Класс B

• Каждый транзистор работает только половину периода
• Высокий КПД (до 78%)
• Но возникают искажения при переходе через ноль (ступенька)

Класс AB

• Промежуточный вариант между A и B
• Транзисторы слегка приоткрыты в режиме покоя
• Компромисс между КПД и уровнем искажений

Современные мощные усилители обычно работают в классе AB, обеспечивая хороший баланс характеристик.

Схема усилителя класса AB

Рассмотрим типовую схему выходного каскада усилителя класса AB:

• Используется комплементарная пара транзисторов (NPN и PNP)
• Между базами включаются диоды для температурной компенсации
• Резисторы в эмиттерных цепях для локальной ООС
• Конденсатор большой емкости для развязки по переменному току

Такая схема обеспечивает хорошие параметры по искажениям и КПД.

Проблемы транзисторных усилителей

Несмотря на меры по стабилизации, транзисторные усилители имеют ряд проблем:

• Инерционность обратных связей вызывает переходные искажения
• Низкое выходное сопротивление может вызывать интермодуляцию в динамиках
• Тепловые искажения из-за изменения параметров транзисторов при нагреве
• Спектр гармоник отличается от лампового усилителя

Это приводит к характерному «транзисторному» звучанию, отличающемуся от «теплого лампового».

Пути улучшения звучания транзисторных усилителей

Для приближения к «ламповому» звуку в транзисторных усилителях применяют следующие методы:

• Использование полевых транзисторов вместо биполярных
• Минимизация глубины общей обратной связи
• Работа в режиме класса А для снижения искажений
• Применение однотактных схем вместо двухтактных
• Использование высоковольтного питания для расширения линейного участка

Это позволяет добиться более естественного и комфортного звучания транзисторных усилителей.

Заключение

Транзисторные усилители звука имеют ряд преимуществ перед ламповыми, но требуют тщательной проработки схемотехники для обеспечения высокого качества звучания. Применение современных методов термостабилизации, оптимизация режимов работы и тщательный подбор элементной базы позволяют создавать транзисторные усилители, не уступающие по качеству звука ламповым аналогам.

Усилитель звука на транзисторах #2. Температурная стабилизация ⋆ diodov.net

В предыдущей статье мы рассмотрели принцип работы усилителя звука на транзисторах и рассчитали основные его параметры. Однако рассмотренная ранее схема УМЗЧ не обладает температурной стабильностью, то есть с изменением температуры может нарушиться режим работы ее по постоянному току. В конечном итоге подобные нарушения могут привести к искажению выходного сигнала.

Главным образом это связано с тем, что у любого биполярного транзистора (БТ), даже когда он заперт, протекает обратный ток коллектора Iко. Естественно при условии, что к выводам коллектор-эмиттер подано питание. Величина Iко не превышает единиц микроампер. Но все же значение его всегда приводится в справочниках или даташитах.

Сам по себе Iко не опасен ввиду его ничтожно малого значения. Но неприятность состоит в том, что его величина сильно зависит от температуры. При возрастании температура на 10 °С значение Iко увеличивается приблизительно в два раза! Поэтому без применения специальных мер по стабилизации тока покоя коллектора Iкп его значение будет изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, не говоря уже от температуры нагрева полупроводникового прибора, вызванной потерями мощности при протекании тока нагрузки.

Природа увеличения Iко состоит в том, что с ростом температуры увеличивается число собственных свободных зарядов в полупроводнике. Эти заряды под действием приложенного электрического поля от источника питания приобретают упорядоченное движение, то есть электрический ток, который протекая по пути через pn-переход эмиттер-база, вызывает на нем дополнительной падение напряжения и приоткрывает полупроводниковый прибор. В результате рабочая точка подымается вверх по нагрузочной прямой и влечет за собой соответствующие искажения информации.

Обратная связь в транзисторных усилителях

Повысить стабильность работы усилителя звука при воздействии на него температурного фактора можно за счет введения обратной отрицательной связи.

Обратная связь – это воздействие выходного сигнала ВыхС, как правило, части его, на входной ВхС. Если от ВхС отнимается часть ВыхС, то такая связь называется отрицательной. В случае, когда к ВхС прибавляется часть от ВыхС, связь называется обратной положительной. Но эту тему мы развивать не будем, и сразу перейдем к схемам.

Чаще всего на практике применяются две схемных решения, позволяющие стабилизировать работу полупроводникового прибора.

Первая схема отличается от рассмотренной лишь тем, что резистор базы подсоединяется не к плюсу источника питания, а к коллектору полупроводникового прибора VT.

Рассмотрим, как она работает. Резистором Rб устанавливается ток покоя коллектора Iкп. Теперь, допустим, температура нагрева транзистора VT возросла, соответственно возрос и обратный неуправляемый ток Iко, то есть прибор еще дополнительно несколько приоткрылся. Это эквивалентно тому, что сопротивление его снизилось, а сопротивление Rк осталось прежним, поэтому согласно второму закону Кирхгофа произойдет перераспределение напряжений между VT и Rк. В результате этого снизится потенциал в точке подсоединения базового резистора Rб, соответственно снизится потенциал и на баз VT, поэтому последний несколько призакроется, то есть вернется в исходное состояние значение Iкп.

Упрощенно механизм работы данной схемы можно пояснить, если полупроводниковый прибор заменить эквивалентный сопротивлением.

Посмотри внимательно на Rк и Rт, они образуют делитель напряжения и если они равны, то в точке подключения Rб потенциал будет равен половине приложенного питания Uип. Для нашего случая потенциал в рассматриваемой точке равен 4,5 В.

Теперь представим, что Iкп вырос с 1 мА до 1,5 мА. Я специально беру завышенное значение, чтобы более наглядно объяснить суть происходящего процесса.

Увеличение Iкп свидетельствует о том, что общее сопротивление цепи снизилось. Но поскольку Rк не может уменьшиться, так как это реальный резистор, то значит, снизится эквивалентное сопротивление Rт. Вследствие этого 9 В перераспределятся по-новому между указанными резисторами.

Падение напряжения на Rк, согласно закону Ома, станет равным:

U_Rк = Iкп Rк = 1,5 мА∙4,5 кОм = 6,75 В.

Оставшееся U → 9 — 6,75 = 2,25 В будет приложено к VT.

Перерисуем условную схему с новыми значениями перераспределенных напряжений.

Таким образом потенциал в точке подключения Rб снизится с 4,5 В до 2,25 В, то есть в два раза. Уменьшение потенциала на Rб приведет к снижению потенциала и на базе транзистора. В результате этого он станет призакрываться. Это будет происходить до тех пор, пока Iкп снова не установиться равным 1 мА.

Обратная ситуация будет происходить, если Iкп покоя коллектора начнет снижаться. Такая ситуация может возникнуть, если электронное устройство вынести на мороз, поскольку при снижении температуры снижается концентрация собственных свободных зарядов, а соответственно и Iкп.

Я на этом так подробно остановился лишь потому, что в большинстве случаев в подобных схемах усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) обратные отрицательные связи построены и работают на рассмотренном принципе.

Сопротивление в цепи коллектора Rк, конденсаторы С1 и С2 рассчитывается точно также, как и для предыдущей схемы. Сопротивление Rб рассчитывается следующим образом:

Однако данная конфигурация усилителя не обладает особо высокой стабильностью, но, тем не менее, успешно применяется во многих электронных устройствах в виду своей простоты и экономичности. Широкого распространения рассмотренная структура схемы в усилителях звука (УМЗЧ) не получила поскольку отрицательная обратная связь воздействует не только на постоянную составляющую, но и на переменную, что приводит к ослаблению последней, а соответственно и полезной информации. Поэтому на практике получила наибольшее распространение схема с эмиттерной обратной отрицательной связью. Она обладает наибольшей температурной стабильностью.

Классическая схема усилителя мощности звуковой частоты УМЗЧ

Здесь мы видим, добавились три резистора Rб1, Rб2 и Rэ, а также емкость Cэ. Рассмотрим их назначение.

Наиболее простой и эффективный способ поддержания режима работы транзистора по постоянному току – это подать фиксированное значение напряжения на его базу, что осуществляется с помощью резисторов Rб1 и Rб2, которые параллельно подсоединены к Uип и представляют делитель напряжение источника питания. Вместе с Rэ резисторы делителя устанавливают необходимое значение напряжения смещения Uсм. Кроме того, посредством Rэ формируется обратная отрицательная связь, назначение которой ми уже знаем. Uсм образуется разностью U_Rб2 и U_Rэ.

При нагревании транзистора VT возрастает ток покоя коллектора Iкп, соответственно возрастает падение напряжения на Rэ. В результате чего снижается величина Uсм, поэтому VT призакрывается.

Резистор Rэ шунтируется конденсатором Сэ достаточно большой емкости, чтобы исключить обратную отрицательную связь по переменному току, то есть чтобы переменная составляющая эмиттерного тока не снижалась на Rэ.

Емкость Сэ обычно применяют от 10 мкФ и выше. Осталось определить номиналы трех сопротивлений: Rб1, Rб2 и Rэ.

Существуют несколько подходов к определению сопротивления указанных резисторов, но мы пойдем самым простым путем.

Падение напряжения на резисторе Rэ обычно рекомендуют принимать 1/5 от величины на Rк. Поскольку на Rк оно равно приблизительно половине от Uип, то есть 4,5 В, то напряжение на Rк примем 4,5/5 = 0,9 В. Тогда при заданном значении Iкп = 1 мА, сопротивление Rэ равно:

Чтобы определить значения Rб1 и Rб2 изначально задаются величиной тока, протекающего через делитель Iд. Как правило, его принимают равным 0,3 от Iкп. Поэтому и мы примем Iд = 0,3 мА. Падение U на нижнем резисторе делителя Rб2 должно быть больше U на Rэ на величину падения напряжения на эмиттерном переходе, которое в среднем равно 0,6 В. Поэтому U на Rб2 должно быть меньше суммы падений напряжений на переходе транзистора и на Rэ. Отсюда

Теперь определим Rб2.

Сопротивление Rб1 равно разности Uип и U_Rб2 деленной на Iд:

Стандартных номиналов расчетных значений сопротивлений Rб1 и Rб2 нет, поэтому выбираем ближайшие номиналы из стандартного ряда: 5,1 кОм и 24 кОм. Более точная установка Iкп осуществляется переменным резистором, включенным последовательно с Rб1.

В данной статье мы рассмотрели однокаскадный усилитель звука на транзисторе, но для усиления сигнала с микрофона потребуется еще один аналогичный каскад, который мы соберем в следующей статье.

Еще статьи по данной теме

Выходной усилитель звука | Усилитель звука на транзисторах #5 ⋆ diodov.net

Выходной усилитель звука принципиально отличается от предварительного или входного (в том числе и микрофонного) усилителя, в которых транзистор включается по схеме с общим эмиттером, что позволяет максимально усилить мощность входного сигнала. Такие усилители относятся к классу А, которым характерен линейный режим работы. При этом транзистор все время находится в наполовину открытом состоянии, что приводит к постоянному потреблению ток с источника питания. Поэтому в целом коэффициент полезного действия усилителя класса А не превышает 30 %.

Однако такие схемы вполне оправдано использовать как в предварительных, так и во входных каскадах, поскольку ток, протекающий через транзистор (ток покоя коллектора) не превышает единиц миллиампер. Но подобные схемы крайне непригодны для выходных каскадов усилителей, где требуется выполнять усиление сигнала значительной мощности. Например, при подключении 20-ти ваттных колонок токи, протекающие через транзисторы, достигают единиц ампер. И если такие токи будут постоянно протекать через транзистор в состоянии покоя, то есть при отсутствии сигнала, то коэффициент полезного действия такого усилителя будет крайне низкий.

Вторая причина, ограничивающая применение для выходных усилителей транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером – это их относительно высокое выходное сопротивление.

Раньше, в большинстве транзисторных усилителей, а в ламповых – во всех, для согласования сопротивлений усилителя и громкоговорителя (динамика) применялись согласующие трансформаторы. Но этот вопрос мы рассматривать не станем, а сразу перейдем к решению задач.

Выходной усилитель класса B

Выделим эти задачи:

1. Как снизить энергопотребление, то есть повысить КПД усилителя?
2. Как согласовать сопротивления?

Первая задача решается довольно просто. Если при отсутствии сигнала транзистор будет изначально находиться в закрытом состоянии, то и энергия потребляться практически не будет. На нагрузочной прямой такое состояние транзистора соответствует точке B.

Однако при этом будет происходить усиление только одной полуволны переменного сигнала. Для усиления второй полуволны применяют транзистор противоположной полярности.

Таким образом, для усиления сигнала в выходном каскаде усилителя применяются два транзистора разной полупроводниковой структуры: p-n-p и n-p-n.

В один момент времени будет работать один транзистор, а во второй – другой, поэтому сигнал будет усиливаться полностью. В общем, первую задачу мы решили. Осталось согласовать сопротивления.

Согласование сопротивлений предварительного каскада с нагрузкой решается путем включения транзисторов по схеме с общим коллектором. Такой схеме свойственно высокое входное и низкое выходное сопротивление.

Однако следует помнить, что схема с общим коллектором усиливает только ток. Напряжение такая схема не усиливает. Поэтому такую схему еще называют эмиттерный повторитель и часто применяют в узлах стабилизации напряжения блоков питания. Отсюда следует вывод, что предварительный усилитель должен усилить сигнал по максимуму.

Также следует знать особенность рассматриваемой схемы выходного усилителя. Выходной сигнал повторяет входной, только с разницей на величину падения напряжения между базой и эмиттером двух транзисторов, которая в среднем равная 0,8…1,2 В. Это приводит к возникновению искажения на грузке, то есть на динамике. Такое искажение в среде радиолюбителей называется «ступенька»; правильное название – переходное искажение.

Для устранения данного искажения оба транзистора изначально несколько приоткрывают на величину, позволяющую скомпенсировать падение напряжения между базой и эмиттером двух транзисторов.

Выходной усилитель класса AB

На нагрузочной прямой эта точка называется AB и располагается немного выше т. B. Отсюда выходной каскады подобного типа получил название усилителя класса AB.

Как это реализуется в действительности на реальной схеме? В цепь между базами VT2 и VT3 включают либо резистор, либо три последовательно соединенные диода. Количество диодов может быть и большим, в зависимости от мощности VT2 и VT3.

Диоды применят предпочтительнее резистора по соображениям температурной стабильности каскада. Суммарное падение напряжения на диодах компенсирует падение напряжения на эмиттерных переходах обоих транзисторов, поэтому последние несколько приоткрываются.

Что касается транзисторов VT2 и VT3, то они должны иметь одинаковые (максимально близкие) коэффициенты усиления по току и обратные токи коллектора. Такие транзисторы с одинаковыми характеристиками, но разной полярности называют комплементарной парой (например, BC547 и BC557; IRF540 и IRF9540).Транзисторы комплементарной пары также изготавливают в одном общем корпусе, имеющем шесть выводов.

Для получения большего усиления (по току) применяют транзисторы Дарлингтона, которые также изготавливаются в комплементарной паре.

Конечная схема микрофонного усилителя звука вместе с выходным каскадом приведена ниже.

В более качественных усилителях для устранения помех применяют дифференциальный входной усилитель, но о нем в другой раз.

Еще статьи по данной теме

Каким должен быть хороший усилитель мощности на транзисторах

Феномен транзисторного звучания УНЧ против «тёплого» лампового звука. История борьбы с феноменом транзисторного звучания уходит в далёкие 80-ые годы. С появлением продвинутых мощных транзисторных усилителей низкой частоты многих гурманов качественного воспроизведения музыки постигло разочарование — новинки с более высокими электрическими характеристиками никак не могли сравниться со своими ламповыми собратьями по мягкости и естественности звучания. Мало того, по «качеству» звучания они субъективно уступали и стареньким германиевым УМЗЧ, выполненным по канонам простейшей схемотехники, присущей ламповым конструкциям. Сотни умных разработчиков чесали свои просветлённые репы в надежде хоть как-то снизить тембральные искажения в транзисторных усилителях, меняли схемотехнику и элементную базу, оживлённо гнались за сверхпараметрами, писали разные статьи, пока не поняли, что к цифрам, указанным в характеристиках усилителя надо относиться сдержанно, а верить можно только собственным ушам. Однако, проиграв глобальную борьбу с лампой за чистоту музыкального звучания УНЧ, обиженные, но не разбитые в пыль транзисторные аудиофилы всё же собрались духом и вынесли на своих плечах ряд постулатов о происхождении в УНЧ пресловутого транзисторного звучания: 1 — Глубокая отрицательная обратная связь, без которой не обходится ни один транзисторный усилитель, порождает переходные искажения, вызванные запаздыванием сигналов в петле обратной связи. 2 — Всё та же глубокая обратная связь обуславливает низкое выходное сопротивление УНЧ. Это, с одной стороны, хорошо, так как повышает коэффициент демпфирования усилителя, но, с другой стороны, чревато возникновением интермодуляционных искажений в динамических головках, что, в свою очередь, вызывает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. 3 — Особо продвинутые специалисты упоминают тепловые искажения, которые вызваны скачками мгновенной температуры кристалла транзистора при прохождении сигнала, в связи с изменением рассеиваемой в нем мгновенной мощности. В результате, в процессе усиления музыкального сигнала коэффициент усиления по току (или крутизна) выходных транзисторов плавно (из-за инерции тепловых процессов) изменяется на 20-30%. Эти флуктуации, в свою очередь, становятся причиной инфразвуковых интермодуляционных искажений в УНЧ, к которым ухо слушателя чрезвычайно чувствительно. 4 — Поскольку уравнения, описывающие вольтамперные характеристики полевых транзисторов, практически идентичны ВАХ вакуумных приборов, «правильный» транзисторный УМЗЧ следует реализовывать именно на полевиках. 5 — Не столь важен общий коэффициент нелинейных искажений УНЧ (в ламповых Hi-End системах он часто составляет величину 0,1% и выше), сколь спектр гармоник этих искажений. «Покажите мне график зависимости коэффициента искажений от частоты, и я скажу, как будет звучать усилитель», — написал Владимир Ламм, основатель и идеолог американской компании, занимающейся разработкой и выпуском звукового оборудования «Lamm Industries». ИТАК, подытожим всё сказанное: Идеальный усилитель должен быть построен на полевых транзисторах, иметь неглубокие и максимально короткие обратные связи (в идеале внутрикаскадные), работать в режиме А (для устранения тепловых искажений) и быть однотактным (как обладающий наиболее приятным для уха спектром гармоник выходного сигнала). Последние 2 пункта скорее применимы для усилителей мощности, работающих при максимальных мощностях до 10Вт. Хотя существуют примеры американских мелкосерийных изделий однотактных транзисторных УНЧ и с выходной мощностью, достигающей 150Вт. Правда весит такой агрегат в одноканальном исполнении ни много ни мало — 70кг…! Поэтому для усилителей, работающих в режиме А и при значительных мощностях, предпочтительными являются всё-таки двухтактные схемы. Именно такую схему на полевых транзисторах мы рассмотрели на странице ссылка на страницу. Не так давно я наткнулся на обсуждение темы «Про тёплый ламповый звук». Полемика велась на странице http://www.yaplakal.com/forum7/st/320/topic988477.html и, как это часто водится на любом неспециализированном форуме — никакого особого интереса не представляла… И всё было бы как обычно, если бы не единичный комментарий товарища по имени «aleks49». Поскольку связаться с уважаемым «aleks49» мне не удалось, а мысли, изложенные в комментарии, были хороши: как по форме, так и по содержанию, то «не пропадать же добру», — подумал я и решил привести написанный им материал на этой странице — в полном объёме и авторском изложении. «Итак: Попытаюсь вставить свои 5 копеек. Может быть, мои наработки и наблюдения кому-то помогут правильно сориентироваться. Дело в том, что я всю свою трудовую деятельность занимался ремонтом и настройкой всякой электронной, электромеханической и механической техники. Так как это было оборонное предприятие мелкосерийной продукции, то разнообразие было очень широким. Образование у меня специфическое — спец. училище подводного плавания радиолокационные и телевизионные системы. 8 лет службы на подводных лодках по специальности. В процессе службы так же 2 раза проходил специальную подготовку по быстрому поиску неисправностей в аппаратуре моей сферы деятельности. Работая на «гражданке» в моих возможностях было использование любых лабораторных средств контроля и испытаний электронного оборудования. Эта преамбула нужна для того, чтобы те, кто будет мне оппонировать, могли ориентироваться в какие «дебри» может зайти разговор. Продолжаю. В 70-е я увлёкся разработкой УНЧ. И к 1979 году, повторив большое количество распространённых на то время схем, пришёл к выводу, что транзисторные усилители, построенные по схемотехнике операционного усилителя с глубокой обратной связью, сильно грешат качеством звуковоспроизведения. Несмотря на низкие нелинейные искажения (измерялось измерителем нелинейных искажений) качество звука чем-то страдало. Получалась «каша» на звуке где звучат много различных инструментов. Некоторые инструменты даже в сольном исполнении с трудом узнаются. Никакие эквалайзеры не помогают. Более тщательное исследование явления с помощью специализированного осциллографа (очень древний, ламповый, низкочастотный с высокой чувствительностью) обнаружило, что виной всему очень большое усиление исходных схем с разорванной общей обратной связью. Действительно, такие схемы обладали таким же громадным коэффициентом усиления, как и интегральные ОУ. С помощью общей обратной связи усиление доводилось до нужного уровня и нелинейность устранялась. Но даже усилители с КНИ 0,01% и ниже при этом не удовлетворяли по звучанию. То, что в этом виноват именно транзисторный УНЧ не вызывало сомнений. На тех же акустических системах звучание от ламповых усилителей воспринималось лучше (имелись в наличии два ламповых советских усилителя на 50 и 100W). Измерение КНИ показало, что ламповые УНЧ оказались совсем неидеальнами. КНИ у них достигал 1%. В чём же дело? Работа с хорошим (правильным) осциллографом показала, что транзисторные УНЧ легковозбудимы. Так называемая нулевая точка на выходе совсем не нулевая. На уровне в несколько милливольт там присутствует хаотический колебательный процесс, который превращается в ВЧ генерацию при подаче на вход УНЧ даже самого маленького сигнала. В некоторых случаях эта генерация не превышает нескольких милливольт, а частенько бывает на весь размах напряжения питания. Таким образом, если на вход УНЧ подавать синусоидальный сигнал то в «нулевой» точке это обнаруживается. Если подавать импульсный сигнал, то фронт импульса искажён выбросом. Частота этой генерации на уровне максимальной частоты выходных транзисторов УНЧ. Ко всему прочему выяснилось, что общая обратная связь обладает существенной задержкой. Задержку можно определить с помощью измерения единичного коэффициента усиления усилителя с разомкнутой обратной связью. С хорошими высокочастотными транзисторами это может доходить до 100 и даже 200 кГц. Итого, если усилитель без обратной связи способен усиливать сигнал до 100 кГц то задержка будет составлять 10 микросек. До появления обратной связи на выходе усилителя наблюдается размах выходного сигнала равный всему напряжению питания выходного каскада. При этом имеется ещё дополнительный выброс на переднем фронте. Через 10 микросекунд «срабатывает» обратная связь и с затухающим колебательным процессом сигнал опускается на уровень, который определён обратной связью. Всё это можно увидеть с помощью хорошего осциллографа и присутствует на любом сигнале с любой звуковой частотой. На предельных для данного усилителя частотах присутствуют очень замысловатые виды искажений. Вывод. Виновата схемотехника построения УНЧ. Нельзя рассматривать УНЧ как операционный усилитель. Специфические искажения операционного усилителя улавливаются слуховым аппаратом человека. Как с этим бороться? Полностью отказаться от схемотехники операционного усилителя при использовании в качестве УНЧ. Для УНЧ низкого класса можно это использовать и даже применять интегральные ОУ, но выходной каскад такого ОУ должен обладать большим током покоя. Таких ОУ почти не выпускают. Так называемые микромощные ОУ, хотя и обладают большой единичной частотой, но выход в покое микротоковый. Ламповая схемотехника подсказала выход. В силу специфики ламп (они обладают невысокими показателями усиления и требуют для питания много энергии) не применяется излишнее усиление с последующим охватом общей обратной связью. В лампах используется довольно высокое анодное напряжение, что обусловливает очень протяжённую вольт-амперную характеристику. Перегрузка лампы тоже имеет протяжённую характеристику. Одна из особенностей лампы состоит в том, что и нелинейность у неё несколько иная, чем у транзистора. Здесь уже нужно сравнивать лампу с транзистором с помощью измерения образующихся при усилении гармоник. В ламповом усилительном каскаде чётные гармоники на 5-8 децибелл выше по уровню, чем нечётные. Причём существенное значение имеют только 2-я и 3-я гармоники. Остальные ниже на 20-30 дб. и могут не учитываться. В транзисторном усилителе на биполярном транзисторе 3-я гармоника выше, чем 2-я на 5 дб. но также существенна ещё и 5-я гармоника. На полевых транзисторах 2-я и 3-я гармоники примерно равны и 5-я гармоника не имеет существенного значения. Каскады усиления, построенные для увеличения токовой нагрузки(катодные повторители, истоковые повторители, эмиттерные повторители) не вносят заметных искажений в сигнал. Что можно предпринять для высококачественного усиления. 1. Входные каскады УНЧ необходимо строить на полевых транзисторах и лампах для того, чтобы изначальный сигнал на малых уровнях не приобрёл неисправимых искажений. 2. Максимальное усиление по напряжению на один каскад не должно превышать 30. 3. Не охватывать обратной связью даже 2 каскада. Обратная связь должна существовать только на одном усилительном элементе (лампа, транзистор). Всякие новомодные усилительные микросхемы не должны рассматриваться как единый усилительный элемент. 4. Усиление сигнала необходимо разделить на две функции: усиление по напряжению и усиление по току. После усиления по напряжению необходимо обязательно повторителем разгрузить каскад. 5. Между каскадами усиления напряжения и разгрузкой разделительные конденсаторы применять не нужно, а при усилении напряжения конденсаторы ставить нужно, чтобы вывести рабочую точку лампы или транзистора на линейный рабочий участок. 6. Для усилительных каскадов, работающих с сигналами близкими к 1 вольту, использовать транзисторы с большим напряжением и задавать питание близкое к предельному. Именно таким образом удаётся растянуть вольт-амперную характеристику транзистора и получить большой динамический диапазон. 7. Не сдваивать полевые транзисторы во входных каскадах УНЧ. Иногда применяется такое для уменьшения коэффициента шума. Но такое решение приводит к увеличению нелинейности вольт-амперной характеристики и растёт 3-гармоника. В результате по гармоникам полевой транзистор становится ближе к биполярному. 8. Применять каскодные схемы в анод для ламп и в коллектор для транзисторов. Каскоды через катод или эмиттер не применять т.к. КНИ при этом возрастает сразу до 0,2%. Существует проблема фазоинверторов. Как получить противофазные сигналы с минимумом нелинейных искажений? В дифкаскаде плечи оказываются по характеристикам разные и по усилению, и по нагрузочной способности и по нелинейности. Разгружать дифкаскад лучше всего истоковыми повторителями. И вообще любые каскады усиления напряжения разгружать истоковыми повторителями. Вот те основы схемотехники, которые позволяют получить усиление звука с высокой верностью. Мои соображения по поводу «мягкого лампового звука». Лампа великолепный усилительный прибор для усиления звука и усилители на лампах за счёт растянутой характеристики показывают хороший результат. Но это не значит, что транзистор не способен конкурировать качеством звука. В своё время в 1979 году мне удалось сделать усилитель с качеством звука, не отличимым от лампового. Тогда я применил технологии, которые перечислил текстом выше. Получился усилитель без общей обратной связи с КНИ до 0,4% который не возможно было отличить по звучанию от лампового. Было изготовлено несколько штук разных по назначению УНЧ. Для домашнего использования до 30W и концертного использования до 100W причём для акустических систем с сопротивлением 16 ом и выше. Качество звука оценивалось и сравнивалось работниками музыкальной культуры и лабухами, работающими по свадьбам и т.п. Для сравнения использовались имевшиеся в то время кинотеатральные профессиональные системы на транзисторах с выходными трансформаторами. Выходные трансформаторы никакого преимущества в усилителях на транзисторах не продемонстрировали. Разве только то, что могли согласовать выход усилителя с высокоомной акустикой. Но в случае с изготовленным усилителем, где применялось высокое напряжение питания и высоковольтные транзисторы, по мощностным параметрам он не уступил трансформаторным даже на высокоомной нагрузке. По качеству звука все участвующие отметили «чистоту» звука предъявленного УНЧ. Причём не возникло даже никаких ни у кого сомнений. Оказалось хорошее качество работы: как с микрофоном, так и с гитарами. Для Бас-гитары делали специальный усилитель с ограниченным диапазоном вверх и расширением вниз диапазона. Усилители, которые делал я и мои соратники, по этому делу изготовлялись варварским способом, т.к. не было времени и денег оформлять конструкции в приличную форму. Распаивалось на «слепышах» обычными проводами, имевшимися под рукой. Под рукой тогда имелось большое количество провода МГШВ. Это многожильный провод в шёлковой и виниловой изоляции. Паялось внахлёст, межплатные соединения по месту. Источники питания самые простецкие трансформаторы, диоды, электролиты. Платы обклеивались изолентами и полиэтиленом, иногда газетами или упаковочной бумагой. Всё обматывалось, чтобы нигде не замыкало. Коробку применяли от какого-нибудь прибора с заводской свалки. Всё уминалось и затискивалось. Имелись снаружи только сетевой шнур, тумблер включения, предохранители, регулятор уровня сигнала, регулятор громкости с тонкорректором, гнёзда для входа и выхода. Регулятор громкости был электронным своей конструкции. Для тон-коррекции применялись дроссели (сейчас никто такого не применяет). Никаких регуляторов тембра не применялось. Как оказалось для хорошего усилителя они не нужны т.к. при использовании дома имеется уже нормализованная запись с винила или магнитофона. Никакой необходимости что-то менять в частотах не возникало. Выходной каскад усилителя имел защиту от перегрузки по току на максимальный ток используемых транзисторов. Входной усилитель делался на лампе 6Н16Б или 6Н23П и работал при напряжении 30В. В аноде стоял каскод на транзисторе (динамическая нагрузка), транзистор был германиевый. Разгрузка была эмиттерным повторителем на транзисторе П307. Далее стоял регулятор громкости с тон-корректором. Тон-корректор была возможность отключать. Регулятор громкости не был переменным резистором. Были три кнопки. Больше, меньше и вкл-откл тонкорректора. Схема на полевых транзисторах, максимальный уровень сигнала для такого регулятора 30мВ. Поэтому чувствительность усилителя была 30мВ. Именно при таком сигнале на входе выход получался на максимальную мощность. Внутри усилителя мощности между каскадами стояли фильтры НЧ. Частоты выше 30кГц обрезались, хотя без фильтров характеристика была линейна до 200кГц. К чему я это рассказываю? За всё время УНЧ творчества никогда и ни у кого не возникало даже мысли, что нужны какие-то особые провода, что провода нужно ориентировать в пространстве, что конденсаторы должны быть из меди или золота. Применялись обычные малогабаритные бумажные конденсаторы. Мощность сигнала в межкаскадных передачах мизерная, это не силовые элементы. У кондёра есть ёмкость, ТКЕ и утечка. Больше для него ничего не надо. В силовых цепях да! В силовых цепях важно ещё максимальный ток заряда-разряда. Иначе пластины отлетают. Что касается «теплоты» звука, хочу обратить внимание на следующее. Лампоголики утверждают, что питание для ламп обязательно должно быть кенотронное, иначе звук становится неламповый. Я верю, что это действительно так. Дело в том, что кенотроны характеризуются током насыщения, что приводит к тому, что анодное напряжение слегка проседает при больших сигналах, а крутизна характеристики лампы зависима от анодного напряжения. Поэтому и появляется «мягкость» звучания. По всей видимости, это можно создать и в транзисторных каскадах. Но транзисторные каскады позволяют получить КНИ ниже, чем в лампах, с нечётными гармониками можно тоже побороться и получить приемлемый уровень. С шумами, конечно лампу не победить, но выйти на уровень когда они ниже порога слышимости — возможно. Во всяком случае, в тех усилителях, что я делал, шумы на слух не обнаруживались. Никакого шипенья или шелеста. С гармониками та же история. 3-я гармоника всегда в транзисторных усилителях будет больше, чем в ламповых, но это примерно на 5 дб. Если же динамический диапазон усилителя сохраняется свыше 70 дб. то эту гармонику можно обнаружить только по прибору и никак не обнаружить прослушиванием. Если же транзисторный усилитель без общей ОС даёт КНИ 0.01% на малой и средней громкости (до 10W мощности), то такой усилитель значительно качественнее лампового. Опустить выходную лампу по КНИ ниже 0,2 задача очень сложная и потребует подспорья в виде добавок из транзисторов. В итоге мы опять вернёмся к вопросу — где транзисторное, а где ламповое. Во входных каскадах лампа непревзойдённа из-за своей высоковольтности при милливольтных сигналах. Хочу ещё отметить, что УНЧ на транзисторах без ОС тоже обладает мягкостью звучания и чёткостью звуковой картины, как и ламповые. Проблема только в том, что этот звук мало кто слышал. Только народные умельцы и их окружение». Это сообщение отредактировал aleks49 — 12.01.2017 — 21:47

Схема усилителя с общим эмиттером

и ее работа

Транзистор — это трехконтактный полупроводниковый прибор, выводы которого — E (эмиттер), B (база) и C (коллектор). Транзистор может работать в трех разных областях, таких как активная область, область отсечки и область насыщения. Транзисторы выключаются при работе в области отсечки и включаются при работе в области насыщения. Транзисторы работают как усилители, пока они работают в активной области. Основная функция транзистора как усилителя заключается в усилении входного сигнала без значительных изменений.В этой статье рассматривается, как транзистор работает как усилитель.

Транзистор как усилитель

Схема усилителя может быть определена как схема, которая используется для усиления сигнала. На входе усилителя подается напряжение, в противном случае — ток, а на выходе — входной сигнал усилителя. Схема усилителя, в которой используется транзистор, иначе транзисторы, известна как транзисторный усилитель. Применение схем транзисторных усилителей в основном связано с аудио, радио, оптоволоконной связью и т. Д.

Конфигурации транзисторов подразделяются на три типа, такие как CB (общая база), CC (общий коллектор) и CE (общий эмиттер). Но общая конфигурация излучателя часто используется в таких приложениях, как аудиоусилитель. Поскольку в конфигурации CB коэффициент усиления <1, а в конфигурации CC коэффициент усиления почти эквивалентен 1.

Параметры хорошего транзистора в основном включают в себя различные параметры, а именно высокий коэффициент усиления, высокую скорость нарастания, широкую полосу пропускания, высокую линейность, высокая эффективность, высокий импеданс i / p, высокая стабильность и т. д.

Транзистор как схема усилителя

Транзистор может использоваться как усилитель , увеличивая силу слабого сигнала. С помощью следующей схемы транзисторного усилителя можно получить представление о том, как эта транзисторная схема работает как схема усилителя.

В приведенной ниже схеме входной сигнал может подаваться между переходом эмиттер-база и выходом через нагрузку Rc, подключенную в цепи коллектора.

Транзистор как схема усилителя

Для точного усиления всегда помните, что вход подключен с прямым смещением, а выход подключен с обратным смещением.По этой причине, в дополнение к сигналу, мы прикладываем напряжение постоянного тока (VEE) во входной цепи, как показано на схеме выше.

Как правило, входная цепь имеет низкое сопротивление; небольшое изменение напряжения сигнала на входе приведет к значительному изменению тока эмиттера. Из-за действия транзистора изменение тока эмиттера вызовет такое же изменение в цепи коллектора.

В настоящее время ток коллектора через резистор Rc создает на нем огромное напряжение.Следовательно, приложенный слабый сигнал во входной цепи будет выходить в усиленной форме в цепи коллектора на выходе. В этом методе транзистор работает как усилитель.

Схема усилителя с общим эмиттером

В большинстве электронных схем мы используем обычно конфигурацию транзисторов NPN, которая известна как схема усилителя транзисторов NPN. Давайте рассмотрим схему смещения делителя напряжения, которая широко известна как схема одноступенчатого транзисторного усилителя.

В принципе, устройство смещения может быть построено с использованием двух транзисторов, как цепь делителя потенциала на источнике напряжения. Он подает напряжение смещения на транзисторы со своей средней точки. Этот тип смещения в основном используется в схемах усилителя на биполярных транзисторах. Схема усилителя с общим эмиттером

В этом типе смещения транзистор снижает коэффициент усиления тока ‘β’, удерживая смещение базы на ступени постоянного установившегося напряжения, и обеспечивает точную стабильность. Vb (базовое напряжение) можно измерить с помощью цепи делителя потенциала .

В приведенной выше схеме полное сопротивление будет равно количеству двух резисторов, таких как R1 и R2. Создаваемый уровень напряжения на соединении двух резисторов будет поддерживать постоянное базовое напряжение при напряжении питания.

Следующая формула представляет собой простое правило делителя напряжения, и он используется для измерения опорного напряжения.

Vb = (Vcc.R2) / (R1 + R2)

Аналогичное напряжение питания также определяет максимальный ток коллектора, поскольку транзистор активирован, который находится в режиме насыщения.

Коэффициент усиления по общему эмиттерному напряжению

Коэффициент усиления по общему эмиттеру по напряжению эквивалентен изменению в пределах отношения входного напряжения к изменению в пределах выходного напряжения усилителя. Рассмотрим Vin и Vout как Δ VB. & Δ VL

В условиях сопротивлений коэффициент усиления напряжения будет эквивалентен отношению сопротивления сигнала внутри коллектора к сопротивлению сигнала внутри эмиттера и определяется как

Voltage Gain. = Vout / Vin = Δ VL / Δ VB = — RL / RE

Используя приведенное выше уравнение, мы можем просто определить коэффициент усиления по напряжению в цепи общего эмиттера.Мы знаем, что биполярные транзисторы имеют очень малое внутреннее сопротивление, встроенное в их эмиттерную часть, то есть Re. Каждый раз, когда внутреннее сопротивление эмиттера будет последовательно соединено с внешним сопротивлением, ниже приведено настраиваемое уравнение усиления напряжения.

Коэффициент усиления по напряжению = — RL / (RE + Re)

Полное сопротивление в цепи эмиттера на низкой частоте будет эквивалентно величине внутреннего сопротивления и внешнего сопротивления, равного RE + Re.

Для этой схемы усиление напряжения на высоких и низких частотах включает следующее.

Коэффициент усиления напряжения на высокой частоте равен = — RL / RE

Коэффициент усиления напряжения на низкой частоте равен = — RL / (RE + Re)

Используя приведенные выше формулы, можно рассчитать усиление напряжения для схема усилителя.

Итак, все дело в транзисторе как усилителе. Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что транзистор может работать как усилитель, только если он правильно смещен.Хороший транзистор имеет несколько параметров, в том числе высокое усиление, широкую полосу пропускания, высокую скорость нарастания, высокую линейность, высокий импеданс i / p, высокую эффективность, высокую стабильность и т. Д. Вот вам вопрос, что такое транзисторный усилитель 3055 ?

Транзистор к усилителю по лучшей цене — Отличные предложения от транзистора к усилителю от глобального транзистора к продавцам усилителей

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для транзистора к усилителю.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший транзистор к усилителю вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили транзистор для усилителя на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще сомневаетесь в выборе транзистора к усилителю и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести транзистор для усилителя по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Лучшая цена усилитель с транзистором — Отличные предложения усилителя с транзистором от глобального усилителя от продавцов транзисторов

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для усилителя с транзистором.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший усилитель с транзистором вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили усилитель с транзистором на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в усилителе с транзистором и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести усилитель с транзистором по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.