Circuito combinato FET. Transistor ad effetto di campo ad ultrasuoni di alta qualità con feedback di compensazione

Specifiche
Potenza RMS massima:
a RH = 4 Ohm, W 60
a RH = 8 Ohm, W 32
Intervallo di frequenza operativa. Hz 15...100 000
THD:
a f = 1 kHz, Рout = 60 W, RH = 4 Ohm, % 0,15
a f = 1 kHz, Рout = 32 W, RH = 8 Ohm, % 0,08
Guadagno, dB 25...40
Impedenza di ingresso, kOhm 47

Ambientazione

È improbabile che qualsiasi sperimentatore esperto abbia difficoltà a ottenere risultati soddisfacenti quando costruisce un amplificatore secondo questo schema. I principali problemi da considerare sono l'errata installazione degli elementi e il danneggiamento dei transistori MOS a causa di una manipolazione impropria o quando il circuito è eccitato. Il seguente elenco è suggerito come guida per lo sperimentatore. controlli di controllo per la risoluzione dei problemi:
1. Durante il montaggio scheda a circuito stampato installa prima gli elementi passivi e assicurati corretta inclusione polarità dei condensatori elettrolitici. Quindi installare i transistor VT1 ... VT4. Infine, installare i MOSFET evitando la carica statica cortocircuitando contemporaneamente i cavi a massa e utilizzando un saldatore con messa a terra. Controllare la scheda assemblata per la corretta installazione degli elementi. Per fare ciò, sarà utile utilizzare la disposizione degli elementi mostrata in Fig. 2 Controllare le schede a circuito stampato per rilevare eventuali cortocircuiti di saldatura e, se presenti, rimuoverle. Controllare visivamente ed elettricamente i giunti di saldatura con un multimetro e ripetere se necessario.
2. Ora è possibile alimentare l'amplificatore e impostare la corrente di riposo dello stadio di uscita (50...100 mA). Il potenziometro R12 viene prima impostato sulla corrente di riposo minima (in senso antiorario fino al guasto sulla topologia della scheda in Fig. 2). il ramo di potenza positivo accende un amperometro con limite di misura di 1 A. Ruotando il cursore del resistore R12 si ottengono le letture dell'amperometro di 50 ... 100 mA. L'impostazione della corrente di riposo può essere eseguita senza collegare un carico. Tuttavia, se un altoparlante di carico è incluso nel circuito, deve essere protetto da un fusibile di sovraccarico CC. Con la corrente di riposo impostata, un valore accettabile per la tensione di offset in uscita dovrebbe essere inferiore a 100 mV.

Cambiamenti eccessivi o irregolari nella corrente di riposo durante la regolazione di R12 indicano il verificarsi di generazione nel circuito o un collegamento errato degli elementi. Dovresti seguire i consigli descritti in precedenza ( collegamento in serie nel circuito di gate dei resistori, riducendo al minimo la lunghezza dei conduttori di collegamento, terra comune). Inoltre, i condensatori di disaccoppiamento dell'alimentazione devono essere installati in prossimità dello stadio di uscita dell'amplificatore e del punto di massa del carico. Per evitare il surriscaldamento dei transistor di potenza, la regolazione della corrente di riposo deve essere eseguita con transistor MOS installati sul dissipatore.
3. Dopo aver stabilito la corrente di riposo, è necessario rimuovere l'amperometro
dal circuito di alimentazione positivo e all'ingresso dell'amplificatore può essere
segnale di lavoro. Il livello del segnale di ingresso per ottenere la piena potenza nominale deve essere il seguente:
UBX = 150 mV (RH = 4 ohm, Ki = 100);
UBX= 160 mV (RH=8 ohm, Ki=100);
UBX = 770 mV (UR = 4 ohm, Ki = 20);
UBX = 800 mV (RH = 8 ohm, Ki = 20).
Il "taglio" ai picchi del segnale di uscita durante il funzionamento alla potenza nominale indica una scarsa stabilizzazione della tensione di alimentazione e può essere corretto riducendo l'ampiezza del segnale di ingresso e riducendo giudizi amplificatore.
La risposta in frequenza dell'amplificatore può essere testata su un intervallo di frequenza di 15 Hz...100 kHz utilizzando un kit di test audio o un oscillatore e un oscilloscopio. La distorsione del segnale di uscita alle alte frequenze indica la natura reattiva del carico e per ripristinare la forma del segnale sarà necessario selezionare il valore dell'induttanza dell'induttanza di uscita L1. La risposta in frequenza alle alte frequenze può essere equalizzata utilizzando un condensatore di compensazione collegato in parallelo con R6. La parte a bassa frequenza della risposta in frequenza è corretta dagli elementi R7, C2.
4. Molto probabilmente nel circuito si verifica la presenza di un sottofondo (ronzio).
quando il guadagno è impostato su un valore troppo alto. Pickup in ingresso con alto
l'impedenza è ridotta al minimo utilizzando schermato
cavo collegato a terra direttamente alla sorgente del segnale. Ondulazioni di alimentazione a bassa frequenza alimentate nello stadio di ingresso
amplificatore, può essere eliminato dal condensatore C3. Aggiuntivo
lo sfondo è attenuato da una cascata differenziale
sui transistor VT1, preamplificatore VT2. Tuttavia, se la sorgente dello sfondo è la tensione di alimentazione, è possibile scegliere il valore di SZ, R5 per sopprimere l'ampiezza delle increspature.
5. Se i transistor dello stadio di uscita si guastano a causa di un cortocircuito nel carico o della generazione di alta frequenza, è necessario sostituire entrambi i MOSFET ed è improbabile che altri elementi si guastino. Quando si installa lo schema di nuovi dispositivi, è necessario ripetere la procedura di installazione.

Schema di alimentazione

I migliori design di "Radio Amateur" Issue 2

Circuito amplificatore con modifiche:

UZCH di alta qualità su transistor ad effetto di campo con feedback di compensazione

Oggi è già difficile sorprendere gli amanti della riproduzione del suono di alta qualità o i designer che sanno come tenere un saldatore con un amplificatore basato su transistor ad effetto di campo. La maggior parte di questi dispositivi, anche i migliori al mondo, sono costruiti secondo lo schema tradizionale con uno stadio di ingresso differenziale e molti elementi aggiuntivi che non partecipano all'amplificazione del segnale, ma garantiscono stabilità di tempo e temperatura. L'uso di potenti transistor complementari con diversi tipi di conducibilità del canale negli stadi di uscita non ha cambiato radicalmente le tradizionali soluzioni circuitali.

Come risultato di una ricerca creativa attiva e di un consapevole allontanamento dalle numerose soluzioni circuitali stereotipate dominanti, sono riuscito a creare il mio prototipo originale di un amplificatore che ha importo minimo componenti elettronici e con eccezionale stabilità, affidabilità ed elevate prestazioni in grado di soddisfare anche i più sofisticati buongustai musicali.

I parametri principali dell'amplificatore con una resistenza di carico di 8 ohm sono riportati nella tabella.

Parametro	Significato
Guadagno di tensione
Potenza massima in uscita
Velocità di variazione
Risposta in frequenza		20 – 3 0000
instabilità del punto medio
Tensione di rumore in uscita
THD

Durante lo sviluppo dell'amplificatore Attenzione specialeè stato attratto dagli indicatori di qualità, dalla massima efficienza e dal numero minimo di parti utilizzate, il che ha permesso di aumentarne notevolmente l'affidabilità e semplificare la ripetizione. È stata anche presa in considerazione la presenza e la disponibilità di parti nella rete di distribuzione, che ha ridotto significativamente il costo dell'amplificatore.

L'amplificatore (vedi diagramma) è costituito da uno stadio di ingresso su transistor ad effetto di campo a bassa potenza tipo diverso conducibilità VT1 e VT2 collegati secondo il circuito con una sorgente comune, il cui carico sono i resistori R2 e R3. Il resistore R1 collega le porte di questi transistor a massa e determina l'impedenza di ingresso dell'amplificatore e, insieme alla capacità del condensatore di accoppiamento di ingresso C1, imposta la sua risposta in frequenza nella regione delle basse frequenze dello spettro audio. I transistor VT3 e VT4 sono collegati secondo un circuito di base comune, la cui tensione è impostata dai diodi zener VD1 e VD2, e forniscono il disaccoppiamento dei transistor di ingresso dalla componente variabile del loro segnale di uscita e riducono anche l'eccessiva alimentazione CC tensione ai loro scarichi. I transistor VT5 e VT6 sono collegati secondo un circuito collettore comune, le loro giunzioni base-emettitore sono elementi di polarizzazione per i transistor VT1 e VT2 e cambiano tensione costante sulle basi collegate tramite i resistori R7 e R10 con l'uscita dell'amplificatore, compensa la deviazione arbitraria del punto medio e l'aumento della corrente di riposo. La caduta di tensione CC attraverso i resistori R2 e R3 apre potenti transistor di uscita VT7 e VT8 del valore della corrente di drenaggio iniziale (corrente di riposo), che determina il funzionamento dell'amplificatore in classe AB.

Il circuito dell'amplificatore funziona come segue. La semionda positiva del segnale di ingresso passa attraverso il condensatore C1 al gate del transistor VT1 e provoca un aumento della sua corrente di drenaggio, a seguito della quale aumenta la caduta di tensione attraverso il resistore R2, che porta all'apertura di il transistor VT7 e la comparsa di un segnale a semionda positivo all'uscita dell'amplificatore. Attraverso il partitore di tensione sugli elementi R7, C2, R8, che imposta il guadagno dell'intero amplificatore, e il follower dell'emettitore sul transistor VT5, parte del segnale di uscita viene inviato alla sorgente del transistor VT1, fungendo da negativo feedback che compensa la distorsione non lineare dell'inviluppo del segnale e la costante rimossa dalla tensione del resistore R11 stabilizza la corrente di riposo e il punto medio. L'amplificazione della semionda negativa del segnale di ingresso e la stabilizzazione dei parametri avviene in modo simile nella metà inferiore, simmetrica, superiore del circuito. I resistori R4 e R5, insieme alle capacità di ingresso dei transistor VT7 e VT8, formano filtri passa-basso che limitano la larghezza di banda dell'amplificatore ed eliminano la sua autoeccitazione.

L'amplificatore è montato su un circuito stampato in fibra di vetro a lamina unilaterale con una dimensione di 115 ´ 63 mm e uno spessore di 2 - 3 mm. Di seguito è riportato un disegno del PCB dal lato dei binari.

La configurazione dell'amplificatore si riduce all'impostazione della corrente di riposo attraverso i transistor di uscita con i trimmer R2 e R3, nonché della tensione zero all'uscita dell'amplificatore (punto medio). Per fare ciò, i resistori R2 e R3 sono impostati nella posizione centrale, l'uscita dell'amplificatore viene caricata su una lampada a incandescenza a bassa potenza con una tensione di 24 V e viene applicata la tensione di alimentazione. In questo caso, la lampada non dovrebbe accendersi, il che indica un'installazione corretta e parti riparabili. Ruotando alternativamente e senza intoppi entrambi i resistori di sintonia nella direzione di aumentare il loro valore, ottengono l'aspetto della corrente attraverso i transistor VT7 e VT8, che è controllata da un millivoltmetro digitale dalla caduta di tensione attraverso il resistore R11 o R12. Il valore di questa tensione dovrebbe essere compreso tra 15 - 20 mV, che corrisponde a una corrente di riposo di 75 - 100 mA. Se il punto medio all'uscita dell'amplificatore viene spostato verso il positivo, viene impostato dal resistore di trimming R2, se viene spostato verso il negativo, viene impostato dal resistore di trimming R3. La corrente di riposo dei transistori di uscita viene nuovamente controllata e, se necessario, l'operazione viene ripetuta.

L'amplificatore rimane operativo con una tensione di alimentazione compresa tra ±15 e ±30 Volt. Occorre solo utilizzare un alimentatore per una corrente di almeno 5 Ampere, diodi zener VD 1 e VD 2 per una tensione pari alla metà della tensione di alimentazione, condensatori C5 e C6 per i corrispondenti tensione di esercizio e con il funzionamento costante dell'amplificatore per la massima potenza, la potenza dei resistori R11 e R12 dovrebbe essere aumentata a 5 watt.

I transistor di ingresso VT1 e VT2 devono avere correnti di drain iniziali IDSS uguali o vicine. I transistor di uscita VT7 e VT8 devono essere selezionati con una tensione di apertura a canale chiuso VGS (to) che per questo tipo di transistor può essere da 3 a 4 volt. Questo può essere fatto direttamente al momento dell'acquisto concordando con il venditore e utilizzando un semplice dispositivo artigianale o industriale. I tipi di transistor indicati nello schema si accoppiano bene, devono essere installati su radiatori con area corrispondente alla potenza tramite apposite guarnizioni isolanti. I resistori R2 e R3 sono del tipo di precisione multigiro SP3-39A, SP5-2 o simili. I condensatori elettrolitici C2 e C3 sono applicati di tipo non polare, durante l'utilizzo blocco degli impulsi i condensatori di alimentazione C5 e C6 devono essere deviati con condensatori non induttivi capacità 0,1- 1,0 uF. I resistori R11 e R12 sono fusibili senza filo, che si rompono in caso di sovraccarico.

Una delle caratteristiche principali del circuito amplificatore è che il segnale in uscita, amplificato da potenti transistor, viene prelevato dai loro drain, che non sono elettrodi di controllo. Ciò ha ridotto significativamente la distorsione specifica causata dal back-EMF della bobina mobile dell'altoparlante sui transistor di uscita, se il segnale viene prelevato dalle loro sorgenti o emettitori. Pertanto, questo amplificatore, secondo il principio di funzionamento, è equiparato a uno a valvole, tuttavia lo supera notevolmente in termini di efficienza, larghezza di banda di frequenze riproducibili, velocità e affidabilità, per non parlare della distorsione e del costo dei componenti.

Una proprietà importante dei transistor ad effetto di campo è che quando surriscaldata, la conduttività del loro canale diminuisce, rispettivamente, la pendenza della caratteristica e la diminuzione della corrente di drenaggio, che li protegge automaticamente dalla rottura termica. Un'altra proprietà dei transistor ad effetto di campo utilizzati nello stadio di uscita dell'amplificatore è la loro risposta ai transitori quadratici, che aiuta a ridurre la distorsione non lineare a livelli di potenza di uscita elevati. Maggiore è la corrente attraverso i transistor VT7 e VT8, maggiore diventa la loro pendenza e guadagno e più profondo diventa il feedback negativo.

Quando l'amplificatore è collegato alla rete, fino al raggiungimento della metà della tensione di alimentazione sui condensatori C5 e C6, i diodi zener VD1 e VD2 risultano bloccati e con essi tutti i transistor, il cui sblocco avviene senza intoppi e contemporaneamente in entrambe le metà del circuito, il che elimina completamente lo sgradevole scoppio tipico di molti progetti simili nell'altoparlante. Per questo motivo, l'amplificatore non teme spegnimenti e accensioni di emergenza anche durante il funzionamento a piena potenza di uscita.

L'amplificatore è stato testato in funzione con diverse sorgenti di segnale, a diverse temperature ambiente, e ha dimostrato la sua elevata affidabilità, eccellente resa e caratteristiche dinamiche, ed è consigliato agli amanti della riproduzione del suono domestica o professionale di alta qualità. Il blocco per la regolazione del volume, dei timbri e del bilanciamento può essere eseguito secondo lo schema riportato sul sito http://cxem.net/sound/tembrs/tembr14.php utilizzando un chip TDA1524A specializzato. Se necessario, al circuito può essere aggiunto anche un amplificatore di segnale microfonico realizzato secondo uno schema noto. La posizione delle parti sulla scheda dell'amplificatore è mostrata nella figura seguente.

Per aumentare la linearità dell'amplificatore e ridurre ulteriormente il coefficiente di distorsione non lineare, è possibile collegamento in parallelo in ciascun braccio di due transistor di uscita e regolazione (regolazione del valore) di uno dei resistori R 8 o R 9 nel circuito di retroazione. Se si rimuove il condensatore di transizione C 1, il circuito può essere trasformato in un potente amplificatore DC lineare per automazione, telemeccanica e sistemi di controllo.

Yurko Strelkov-Serga
Casella postale 5000 Vinnitsa-18
[email protetta]

Gli amplificatori a transistor a effetto di campo (FET) hanno una grande impedenza di ingresso. Tipicamente, tali amplificatori vengono utilizzati come primi stadi di preamplificatori, amplificatori CC per la misurazione e altre apparecchiature elettroniche.
L'uso di amplificatori con una grande impedenza di ingresso nei primi stadi consente di abbinare sorgenti di segnale con una grande resistenza interna a successivi stadi amplificatori più potenti con una piccola impedenza di ingresso. Gli stadi di amplificazione sui transistor ad effetto di campo vengono spesso eseguiti secondo un circuito a sorgente comune.

Poiché la tensione di polarizzazione tra gate e source è zero, la modalità di riposo del transistor VT è caratterizzata dalla posizione del punto A sulla caratteristica drain-gate a U GD = 0 (Fig. 15, b).
In questo caso, quando all'ingresso dell'amplificatore viene fornita una tensione armonica alternata (cioè sinusoidale) U GS con ampiezza U mZI, i semicicli positivi e negativi di questa tensione verranno amplificati in modo diverso: con un semiciclo negativo ciclo della tensione di ingresso U GS, l'ampiezza della componente variabile della corrente di drain I "mc sarà maggiore, rispetto a un semiciclo positivo (I "" mc), poiché la pendenza della caratteristica di drain-gate nella sezione AB è maggiore rispetto alla pendenza della sezione AC: Di conseguenza, la forma della componente variabile della corrente di drain e la tensione alternata da essa generata sul carico U OUT differiranno dalla forma della tensione di ingresso, cioè ci sarà essere distorsione del segnale amplificato.
Per ridurre la distorsione del segnale durante la sua amplificazione, è necessario garantire il funzionamento del transistore ad effetto di campo a una pendenza costante della sua caratteristica di drain-gate, cioè nella sezione lineare di questa caratteristica.
A tale scopo, un resistore R ed è incluso nel circuito della sorgente (Fig. 16, a).

La corrente di drenaggio I C0 che scorre attraverso il resistore crea una tensione su di esso
U Ri =I C0 Ri, che si applica tra la sorgente e la porta, compreso l'EAF formato tra le regioni di porta e sorgente, in direzione opposta. Ciò comporta una diminuzione della corrente di drenaggio e la modalità di funzionamento sarà caratterizzata in questo caso dal punto A "(Fig. 16, b).

Per evitare una diminuzione del guadagno, un condensatore C è collegato in parallelo con il resistore R e grande capacità, che elimina il feedback negativo su corrente alternata, formato da una tensione alternata ai capi del resistore R e. Nella modalità caratterizzata dal punto A", la pendenza della caratteristica drain-gate durante l'amplificazione della tensione alternata rimane approssimativamente la stessa con l'amplificazione dei semicicli positivi e negativi della tensione di ingresso, per cui la distorsione di i segnali amplificati saranno insignificanti
(le sezioni A "B" e A "C" sono approssimativamente uguali).
Se, in modalità di riposo, la tensione tra il gate e la sorgente è indicata con U ZIO e la corrente di drain che scorre attraverso il FET è I C0, allora la resistenza del resistore R e (in ohm) può essere calcolata con la formula :
Ri \u003d 1000 U ZIO / I C0,
in cui viene sostituita la corrente di drain I C0 in milliampere.
Il circuito amplificatore mostrato in Fig. 15 utilizza un FET con una giunzione p-n di controllo e un canale di tipo p. Se un transistor simile viene utilizzato come FET, ma con un canale di tipo n, il circuito rimane lo stesso e cambia solo la polarità della connessione di alimentazione.
Gli amplificatori realizzati su transistor MOS ad effetto di campo con canale indotto o integrato hanno una resistenza di ingresso ancora maggiore. In DC l'impedenza di ingresso di tali amplificatori può superare i 100 MΩ. Poiché le loro tensioni di gate e drain hanno la stessa polarità, per fornire la necessaria tensione di polarizzazione nel circuito di gate, è possibile utilizzare la tensione di alimentazione G C collegandola ad un partitore di tensione collegato all'ingresso del transistor nel modo mostrato in Fig. 17.

Amplificatori di scarico comuni

Il circuito dell'amplificatore FET a scarico comune è simile al circuito dell'amplificatore a collettore comune. La Figura 18a mostra un diagramma di un amplificatore con un drain comune su un FET con una giunzione p-n di controllo e un canale di tipo p.

Il resistore Ri è collegato al circuito della sorgente e lo scarico è direttamente collegato al polo negativo dell'alimentazione. Pertanto, la corrente di drenaggio, che dipende dalla tensione di ingresso, crea una caduta di tensione solo attraverso il resistore Ri. Il funzionamento della cascata è illustrato dai grafici riportati in Fig. 18b per il caso in cui la tensione di ingresso abbia una forma sinusoidale. Nello stato iniziale, la corrente di drain I C0 scorre attraverso il transistor, che crea una tensione U I0 (U OUT0) sul resistore R. Durante il semiciclo positivo della tensione di ingresso, aumenta la polarizzazione inversa tra gate e source, il che porta a una diminuzione della corrente di drain e del valore assoluto della tensione ai capi del resistore R e. Nel semiciclo negativo della tensione di ingresso, invece, la tensione di polarizzazione del gate diminuisce, la corrente di drain e il valore assoluto della tensione ai capi del resistore R e aumentano. Di conseguenza, la tensione di uscita prelevata dal resistore Ri, cioè dalla sorgente del FET (Fig. 18, b), ha la stessa forma della tensione di ingresso.
A questo proposito, gli amplificatori con un drain comune sono chiamati source follower (la tensione della sorgente ripete la tensione di ingresso nella forma e nel valore).

Per la conversione vengono utilizzati amplificatori a bassa frequenza (ULF). segnali deboli prevalentemente nella gamma audio in segnali più potenti accettabili per la percezione diretta attraverso elettrodinamici o altri emettitori di suoni.

Si noti che gli amplificatori ad alta frequenza fino a frequenze di 10 ... 100 MHz sono costruiti secondo schemi simili, l'intera differenza molto spesso dipende dal fatto che i valori delle capacità dei condensatori di tali amplificatori diminuiscono tante volte quanto la frequenza del segnale ad alta frequenza supera la frequenza di quello a bassa frequenza.

Un semplice amplificatore a transistor singolo

L'ULF più semplice, realizzato secondo lo schema con un emettitore comune, è mostrato in Fig. 1. Come carico è stata utilizzata una capsula telefonica. Tensione consentita alimentazione per questo amplificatore 3 ... 12 V.

È desiderabile determinare sperimentalmente il valore del resistore di polarizzazione R1 (decine di kΩ), poiché il suo valore ottimale dipende dalla tensione di alimentazione dell'amplificatore, dalla resistenza della capsula telefonica e dal coefficiente di trasmissione di una particolare istanza del transistor .

Riso. 1. Schema di un semplice ULF su un transistor + condensatore e resistore.

Per selezionare il valore iniziale del resistore R1, è necessario tenere conto del fatto che il suo valore dovrebbe essere circa cento o più volte maggiore della resistenza inclusa nel circuito di carico. Per selezionare un resistore di polarizzazione, si consiglia di collegarlo in serie resistenza fissa con una resistenza di 20 ... 30 kOhm e una resistenza variabile di 100 ... 1000 kOhm, dopodiché, dopo aver applicato all'ingresso dell'amplificatore segnale sonoro piccola ampiezza, ad esempio, da un registratore o lettore, ruotando la manopola resistenza variabile raggiungere migliore qualità segnale al massimo volume.

Il valore della capacità del condensatore di transizione C1 (Fig. 1) può essere compreso tra 1 e 100 microfarad: maggiore è il valore di questa capacità, minori sono le frequenze che l'ULF può amplificare. Per padroneggiare la tecnica di amplificazione delle basse frequenze, si consiglia di sperimentare la selezione dei valori degli elementi e delle modalità di funzionamento degli amplificatori (Fig. 1 - 4).

Opzioni migliorate dell'amplificatore a transistor singolo

Complicato e migliorato rispetto allo schema di fig. 1 circuiti amplificatori sono mostrati in fig. 2 e 3. Nello schema di fig. 2, lo stadio di amplificazione contiene inoltre un circuito di feedback negativo dipendente dalla frequenza (resistenza R2 e condensatore C2), che migliora la qualità del segnale.

Riso. 2. Schema di un ULF a transistor singolo con una catena di feedback negativo dipendente dalla frequenza.

Riso. 3. Un amplificatore a transistor singolo con un divisore per fornire una tensione di polarizzazione alla base del transistor.

Riso. 4. Amplificatore a transistor singolo con impostazione automatica della polarizzazione per la base del transistor.

Nello schema di fig. 3, la polarizzazione alla base del transistor è impostata in modo più "rigido" utilizzando un divisore, che migliora la qualità dell'amplificatore al variare delle sue condizioni operative. Nel circuito di fig. quattro.

Amplificatore a transistor a due stadi

Collegando in serie due semplici stadi di amplificazione (Fig. 1), si ottiene un ULF a due stadi (Fig. 5). Il guadagno di un tale amplificatore è uguale al prodotto dei guadagni dei singoli stadi. Tuttavia, non è facile ottenere un grande guadagno stabile con un successivo aumento del numero di stadi: molto probabilmente l'amplificatore si autoeccita.

Riso. 5. Schema di un semplice amplificatore per basso a due stadi.

I nuovi sviluppi degli amplificatori a bassa frequenza, i cui circuiti sono spesso citati sulle pagine delle riviste negli ultimi anni, sono volti a raggiungere un coefficiente minimo di distorsione non lineare, aumentare la potenza di uscita, espandere la larghezza di banda delle frequenze amplificate, ecc.

Allo stesso tempo, quando si impostano vari dispositivi e si eseguono esperimenti, è spesso necessario un semplice ULF, che può essere assemblato in pochi minuti. Un tale amplificatore dovrebbe contenere un numero minimo di elementi carenti e funzionare in un'ampia gamma di tensione di alimentazione e resistenza di carico.

Circuito ULF su transistor ad effetto di campo e al silicio

Uno schema di un semplice amplificatore di potenza a bassa frequenza con un collegamento diretto tra le cascate è mostrato in fig. 6 [Rl 3/00-14]. L'impedenza di ingresso dell'amplificatore è determinata dal valore del potenziometro R1 e può variare da centinaia di ohm a decine di megaohm. L'uscita dell'amplificatore può essere collegata a un carico con una resistenza da 2 ... 4 a 64 ohm e superiore.

Con un carico ad alta resistenza, il transistor KT315 può essere utilizzato come VT2. L'amplificatore è utilizzabile nell'intervallo di tensione di alimentazione da 3 a 15 V, sebbene le sue prestazioni accettabili vengano mantenute anche quando la tensione di alimentazione scende a 0,6 V.

Il condensatore C1 può essere selezionato da 1 a 100 microfarad. In quest'ultimo caso (C1 \u003d 100 μF), l'ULF può funzionare nella banda di frequenza da 50 Hz a 200 kHz e oltre.

Riso. 6. Schema semplice amplificatore bassa frequenza su due transistor.

L'ampiezza del segnale di ingresso ULF non deve superare 0,5 ... 0,7 V. La potenza di uscita dell'amplificatore può variare da decine di mW a unità di W, a seconda della resistenza del carico e dell'entità della tensione di alimentazione.

La configurazione dell'amplificatore consiste nella selezione delle resistenze R2 e R3. Con il loro aiuto, viene impostata la tensione allo scarico del transistor VT1, pari al 50 ... 60% della tensione della fonte di alimentazione. Il transistor VT2 deve essere installato su una piastra del dissipatore di calore (radiatore).

Binario-cascata ULF con collegamento diretto

Sulla fig. 7 mostra un diagramma di un altro ULF apparentemente semplice con collegamenti diretti tra le cascate. Questo tipo di connessione migliora la risposta in frequenza dell'amplificatore nella regione delle basse frequenze, il circuito nel suo insieme è semplificato.

Riso. 7. schema elettrico ULF a tre cascate con collegamento diretto tra le cascate.

Allo stesso tempo, la messa a punto dell'amplificatore è complicata dal fatto che ogni resistenza dell'amplificatore deve essere selezionata individualmente. Approssimativamente, il rapporto tra i resistori R2 e R3, R3 e R4, R4 e R BF dovrebbe essere compreso tra (30 ... 50) e 1. Il resistore R1 dovrebbe essere 0,1 ... 2 kOhm. Il calcolo dell'amplificatore mostrato in fig. 7 si trovano in letteratura, ad es. [P 9/70-60].

Schemi di ULF in cascata su transistor bipolari

Sulla fig. 8 e 9 mostrano circuiti ULF cascode su transistor bipolari. Tali amplificatori hanno un guadagno Ku piuttosto alto. L'amplificatore in fig. 8 ha Ku=5 nella banda di frequenza da 30 Hz a 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF secondo lo schema di Fig. 9 con un coefficiente armonico inferiore all'1% ha un guadagno di 100 [RL 3/99-10].

Riso. 8. ULF in cascata su due transistor con guadagno = 5.

Riso. 9. ULF in cascata su due transistor con guadagno = 100.

ULF economico su tre transistor

Per apparecchiature elettroniche portatili parametro importanteè l'efficienza di ULF. Lo schema di un tale ULF è mostrato in fig. 10 [RL 3/00-14]. Qui viene utilizzata una connessione in cascata di un transistor ad effetto di campo VT1 e un transistor bipolare VT3 e il transistor VT2 viene acceso in modo tale da stabilizzare il punto operativo di VT1 e VT3.

Con un aumento della tensione di ingresso, questo transistor devia la giunzione VT3 emettitore-base e riduce il valore della corrente che scorre attraverso i transistor VT1 e VT3.

Riso. 10. Schema di un semplice amplificatore a bassa frequenza economico su tre transistor.

Come nel circuito sopra (vedi Fig. 6), l'impedenza di ingresso di questo ULF può essere impostata nell'intervallo da decine di ohm a decine di megaohm. Come carico è stato utilizzato un primer telefonico, ad esempio TK-67 o TM-2V. Una capsula telefonica collegata con una spina può fungere contemporaneamente da interruttore di alimentazione per il circuito.

La tensione di alimentazione ULF varia da 1,5 a 15 V, sebbene il dispositivo rimanga operativo anche quando la tensione di alimentazione scende a 0,6 V. Nell'intervallo di tensione di alimentazione di 2 ... 15 V, la corrente consumata dall'amplificatore è descritta dall'espressione :

1(µA) = 52 + 13*(Su)*(Su),

dove Upit è la tensione di alimentazione in Volt (V).

Se si spegne il transistor VT2, la corrente consumata dal dispositivo aumenta di un ordine di grandezza.

ULF a due cascate con collegamento diretto tra le cascate

Esempi di ULF con collegamenti diretti e selezione minima della modalità di funzionamento sono i circuiti mostrati in Fig. 11 - 14. Hanno un alto guadagno e una buona stabilità.

Riso. 11. Un semplice ULF a due stadi per microfono (basso livello di rumore, alto guadagno).

Riso. 12. Amplificatore a bassa frequenza a due stadi basato su transistor KT315.

Riso. 13. Amplificatore a bassa frequenza a due stadi basato su transistor KT315 - opzione 2.

L'amplificatore del microfono (Fig. 11) è caratterizzato basso livello rumore intrinseco e alto guadagno [MK 5/83-XIV]. Come microfono BM1 è stato utilizzato un microfono di tipo elettrodinamico.

Una capsula telefonica può fungere anche da microfono. Stabilizzazione del punto di lavoro (bias iniziale basata sul transistor di ingresso) degli amplificatori di fig. 11 - 13 viene eseguita a causa della caduta di tensione ai capi della resistenza di emettitore del secondo stadio di amplificazione.

Riso. 14. ULF a due stadi con transistor ad effetto di campo.

L'amplificatore (Fig. 14), che ha un'elevata resistenza di ingresso (circa 1 MΩ), è realizzato su un transistor ad effetto di campo VT1 (source follower) e bipolare - VT2 (con uno comune).

In fig. quindici.

Riso. 15. diagramma di un semplice ULF a due stadi su due transistori ad effetto di campo.

Circuiti ULF per lavorare con carichi a basso ohm

In Fig. 16, 17.

Riso. 16. Un semplice ULF per lavorare con un carico a bassa resistenza.

La testa elettrodinamica BA1 può essere collegata all'uscita dell'amplificatore, come mostrato in fig. 16, o nella diagonale del ponte (Fig. 17). Se il generatore è costituito da due batterie (accumulatori) collegate in serie, l'uscita della testina BA1, proprio come da schema, può essere collegata direttamente al loro punto medio, senza condensatori C3, C4.

Riso. 17. Circuito amplificatore a bassa frequenza con inclusione di un carico a bassa resistenza nella diagonale del ponte.

Se hai bisogno di un circuito per un ULF a valvole semplice, allora un tale amplificatore può essere assemblato anche su una singola valvola, vedi il nostro sito di elettronica nella sezione apposita.

Letteratura: Shustov M.A. Circuito pratico (Libro 1), 2003.

Correzioni nel post: in fig. 16 e 17 al posto del diodo D9 è installata una catena di diodi.