|
|
|
|
|
| Теги статьи: |
Усилитель на 3-х транзисторах
Автор: Sobiratel_sxem
Опубликовано 10.02.2025
Создано при помощи КотоРед.
Добрый день, уважаемые радиолюбители.
Продолжая разговор о конструкциях для начинающих, сегодня мы поговорим с вами о седьмой конструкции – усилителе на 3-х транзисторах. Описываемый в статье усилитель является простейшим усилителем на биполярных транзисторах и может быть использован в различных электронных устройствах, не предъявляющих высокого качества к звуковому воспроизведению: электронных звонках, сиренах, пожарно-охранных сигнализациях, радиоприёмниках и пр. Схема электрическая принципиальная усилителя представлена на схеме ниже. Рассмотрим кратко принцип её работы.
 |
Итак, сигнал с выхода вашего аудиоустройства через разделительный конденсатор С1 поступает на вход первого каскада усиления, выполненного на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Данный каскад выполняет роль предварительного усилителя напряжения. Нагрузкой каскада является цепочка, состоящая из резистора R4, диодов VD1 и VD2, а также конденсатора С3. Диоды VD1 и VD2 шунтированы конденсатором С3, поэтому в работе каскада по переменному току не участвуют и необходимы для задания рабочей точки транзисторов выходного каскада VT2-VT3 по постоянному току (можно сказать, что по переменному току диоды VD1 и VD2 замкнуты накоротко).
Резистор R5 – резистор отрицательной обратной связи. Основное её назначение – повышение линейности работы каскада предварительного усиления, а также температурная стабилизация. Температурная стабилизация работает следующим образом: при повышении температуры увеличивается ток коллектора транзистора VT1, соответственно увеличивается и ток эмиттера, а вместе с ним и падение напряжения на резисторе R5 (согласно закону Ома). Увеличение падения напряжения приводит к уменьшению напряжения между базой и эмиттером транзистора VT1. Это в свою очередь приводит к уменьшению тока базы и следовательно тока коллектора. Таким образом влияние температуры частично нивелируется. При уменьшении же температуры уменьшается ток коллектора, уменьшается ток эмиттера, уменьшается падение напряжения на резисторе R5, увеличивается напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1, увеличивается ток базы, увеличивается ток коллектора.
Конденсатор С2 – конденсатор частотной коррекции. Он необходим для предотвращения самовозбуждения усилителя на высоких частотах.
Резисторы R1-R3 необходимы для задания режима работы предварительного усилителя по постоянному току. Кроме того, резисторы R2 и R3 выполняют роль отрицательно обратной связи.
С выхода предварительного усилителя сигнал поступает на вход двухтактного выходного каскада усилителя, выполненного на комплементарной паре транзисторов VT2-VT3. Транзисторы выходного каскада включены по схеме с общим коллектором и выполняют роль усилителей тока.
Усилитель работает следующим образом: в режиме покоя напряжение на базе транзистора VT2 относительно эмиттера положительно, а на базе транзистора VT3 относительно эмиттера – отрицательно. Оба транзистора приоткрыты и в цепи коллектор-эмиттер протекает ток покоя.
При усилении отрицательной полуволны входного напряжения ток коллектора транзистора VT1 уменьшается (за счёт уменьшения напряжения база-эмиттер, а соответственно и тока базы). Вместе с тем уменьшается падение напряжения на коллекторной нагрузке транзистора VT1, увеличивается напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 – транзистор открывается сильнее. В цепи коллектор-эмиттер транзистора VT2, конденсатор С4, нагрузка протекает ток. При этом параллельно уменьшается отрицательное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT3, уменьшается его ток базы, транзистор закрывается. Так на нагрузке формируется положительная полуволна выходного напряжения.
При усилении положительной полуволны входного напряжения ток коллектора транзистора VT1 увеличивается (за счёт увеличения напряжения база-эмиттер, а соответственно и тока базы). Вместе с тем увеличивается падение напряжения на коллекторной нагрузке транзистора VT1, уменьшается напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 – транзистор закрывается. В цепи коллектор-эмиттер транзистора VT2, конденсатор С4, нагрузка перестаёт течь ток. При этом параллельно увеличивается отрицательное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT3, увеличивается его ток базы, транзистор открывается. В цепи коллектор-эмиттер транзистора VT3, конденсатор С4, нагрузка протекает ток. Так на нагрузке формируется отрицательная полуволна выходного напряжения.
После рассмотрения принципа формирования полуволн сигнала на выходе усилителя становится понятен принцип работы отрицательной обратной связи, реализованной на резисторах R2-R3 и её стабилизирующее (компенсирующее) действие.
При увеличении выходного напряжения (напряжения на эмиттерах транзисторов VT2-VT3) увеличивается напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1, увеличивается ток базы транзистора VT1, увеличивается ток коллектора транзистора VT1, увеличивается падение напряжения на коллекторной нагрузке, уменьшается положительное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2, уменьшается ток базы транзистора VT2, транзистор VT2 немного закрывается. При этом параллельно увеличивается отрицательное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT3, увеличивается ток базы транзистора VT3, транзистор VT3 немного открывается. При этом выходное напряжение уменьшается. При уменьшении выходного напряжения всё происходит в обратном порядке.
Точно также происходит и частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых усилителем т.к. фактически нелинейные искажения выражаются в изменении формы выходного сигнала относительно входного.
С входа усилителя сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на вход акустической системы.
При монтаже схемы транзисторы VT1-VT3 необходимо установить на одной высоте и приклеить верхние части корпусов на небольшой общий радиатор.
Настройка схемы не представляет сложности: для настройки необходимо подбором сопротивления резистора R4 установить ток потребления усилителя равный 20-25 мА. При этом резистором R3 необходимо установить на эмиттерах транзисторов выходного каскада VT2-VT3 напряжение, равное половине напряжения питания (в данном случае 6 Вольт).
Правильно собранный и настроенный усилитель начинает работать сразу. На видео ниже показана работа усилителя при проведении испытаний.
По видео хорошо видно, что усилитель работает исправно. Выходная неискажённая мощность усилителя 200-300 мВт. Если вы планируете использовать усилитель длительно при максимальной выходной мощности, то диоды VD1 и VD2 необходимо приклеить также на радиатор рядом с выходными транзисторами VT2 и VT3. Это обеспечит дополнительную температурную стабилизацию выходного каскада усилителя и предотвратит появление температурной положительной обратной связи (саморазогрев транзисторов VT2 и VT3).
В подборке фото ниже показан внешний вид собранного усилителя при проведении испытаний.
 |
 |
 |
В следующей подборке фото показана печатная плата описываемого усилителя в процессе изготовления.
 |
 |
 |
А в следующей подборке фото представлен сборочный чертёж печатного узла описываемого усилителя (на первом рисунке – с проводящим рисунком, на втором и третьем рисунках указано только расположение компонентов схемы). Тут следует отметить, что компоненты устанавливаются с обратной стороны от проводящего рисунка. При этом сборочный чертеж выполнен так, если бы мы смотрели на печатный узел как раз со стороны проводящего рисунка. Это необходимо учитывать при установке транзисторов, диодов, а также полярных конденсаторов.
 |
 |
 |
В файле 01.zip представлен сборочный чертеж печатного узла в формате Sprint Layout 6, а также схема электрическая принципиальная в формате SPlan для возможности самостоятельного изготовления устройства.
А на этом на сегодня всё. С уважением, Андрей.
Список использованной литературы:
Файлы:
01.zip
Все вопросы в Форум.