Как аудио усилвател

Аудио усилвател или ниска честота усилвател, че ще разбере как всичко това продължава да работи и защо има толкова много добри транзистори, резистори и кондензатори, е необходимо да се разбере как всеки елемент и се опитайте да разберете как тези елементи са подредени. С цел да се съберат примитивна сила, ние се нуждаем три вида електронни компоненти: резистори, кондензатори и транзистори, разбира се.

Така че ние резистори се характеризират с устойчивост на електрически ток, а съпротивлението се измерва в омове. Всяка електропроводим метал или метална сплав имат съпротивление. Ако вземем определена дължина проводник с високо съпротивление, тогава ние се получи реална тел резистор. За това ще бъде компактен резистор, тел може да се навие на рамката. По този начин получаваме тел резистор, но има няколко недостатъка, така резистори обикновено са направени от металокерамични материали. Това е така, определен от съпротивленията на електрическите схеми:

горните означения възприетия вариант в Съединените щати, по-ниски в България и в Европа.

кондензатор

Кондензаторът се състои от две метални плочи, разделени от изолатор. Ако ние ще предоставим в чинията постоянно напрежение, електричното поле се появи, което след спиране на тока ще се запази плочите в положителните и отрицателните заряди съответно.

По този начин могат да се натрупат кондензатор електрически заряд. Тази способност да се натрупват електрически заряд, наречен капацитет. че е основният параметър на кондензатор. Капацитет се измерва в Farads. Какво е по-характерно е фактът, че когато се зарежда или да се освободи от кондензатор, тя преминава през електрически ток. Но веднага след като обвинението на кондензатор, тя престава да премине електрически ток, и това е така, защото получи мощност кондензатор такса, т.е. потенциала на кондензатор и захранване са едни и същи, и ако няма потенциална разлика (напрежение), без електрически ток. По този начин, зареден кондензатор не преминава постоянен ток, но с променлив ток минава, тъй като, когато е свързан с променлив електрически ток, той ще бъде непрекъснато се зареждат и разреждат. На своите електрически вериги, определена, както следва:

транзистор

В този усилвател, ние ще използваме най-простите биполярни транзистори. А транзистор направен от полупроводников материал. Право имот за нас този материал - наличието в тях на свободните носители на двете положителни и отрицателни заряди. В зависимост от това дали всички такси повече полупроводници да разграничават два вида проводимост: п-тип и р-тип (п-отрицателни, р-положителна). Отрицателните такси - са електрони, освободени от външните обвивки на атомите решетъчни кристалните и позитивно - така наречените дупки. Hole - с достатъчно свободно място, което остава в електронен слой след напускането си електрони. Обикновено означен атоми с електрон във външната орбита синьо кръг със знак минус, и атомите, с свободни места - празен кръг:

Всяка биполярен транзистор се състои от три зони такива полупроводници, тези зони са посочени като база, емитер и колектор.

Вземем примера на транзистора. За тази транзистор за свързване на две батерии от 1.5 и 5 волта, както и емитер, и по-малко на база и колектор съответно (виж чертеж):

В основата на контакт и емитер получават електромагнитното поле, че буквално дърпа електрони от външната база на орбитата атоми и ги носи в емитер. Безплатни електрони запазват дупки и заемат свободните места вече са в излъчвателя. Същият електромагнитното поле има същия ефект на колекторните атоми, както и базата в транзистор е достатъчно тънък спрямо емитер и колектора, електрони колектор сравнително лесно преминават през него в емитер, и в много по-големи количества, отколкото от базата данни.

Ако сме изключили от основата, тогава няма електромагнитно поле няма, както и базата ще служи като диелектрик и на транзистора е затворен. По този начин, когато се прилага към основата на достатъчно малък напрежение, което може да контролира увеличаването на напрежение се прилага към емитер и колектора.

Ние счита за транзистор PNP тип, тъй като има два валентно банда р и една п -zone. Има също NPN -tranzistory, принципът на действие в тях е същото, но електрически ток протича през тях в обратна посока от по-горе контакт транзистора. Ето как транзистори са отбелязани на електрическите схеми, стрелката показва посоката на тока:

Е, опитайте се да се изработи цялата тази ниска честота усилвател. За да започнете, ние се нуждаем от сигнал, че ние ще се засили, това може да е звуковата платка на компютъра или друг аудио устройство с изход ниво линия. Да приемем нашия сигнал с максимална амплитуда от около 0.5 волта при ток 0,2 А, като този:

Какво щеше да бъде най-лесният спечелил 4 ома говорител: 10 W., ние трябва да се увеличи амплитудата на сигнала до 6 волта при ток I = U / R = 6/4 = 1,5 А.

Така че, опитайте да се свържете нашия сигнал към транзистора. Не забравяйте, нашата верига с един транзистор и две батерии, сега вместо 1.5 волтова батерия, ние имаме изход сигнал линия. Резисторът R1 служи като товар, така че не е имало късо съединение и нашата транзистор не горят.

Но тук има два проблема, първо ни NPN тип транзистор, и може да се отвори само с положителен половин цикъл, и с отрицателен затваряне.

Втори транзистор, както и всяка полупроводникови устройство има нелинейна характеристика по отношение на напрежението и тока и долната текущата стойност и напрежението по-голяма деформация:

Не само това, от нашия сигнал е само половин вълна, така че все още и ще бъде изкривен:

Това е така наречената кросоувър стъпка изкривяване.

За да се отървете от тези проблеми, ние трябва да преместим сигнал в работната зона на транзистора, които могат да се вместят синусоида сигнал и хармонично изкривяване ще е незначително. Към това се подава към база пристрастия напрежение, да кажем 1 V, чрез състои от два резистора R2 и R3 на делител на напрежението.

И нашата входящ сигнал в транзистора ще изглежда така:

Сега трябва да се оттегли ни полезен сигнал към колектора на транзистора. За да направи това, кондензатор С1:

Тъй като ние не забравяйте кондензатор преминава AC, а не предава постоянно, така че ще ни е от полза само филтъра ни минава желания сигнал - нашият задължително вълна. A DC компонент не преминава през кондензатора ще бъдат разпръснати в резистор R1. Променлив ток е същата, ни желания сигнал ще са склонни да премине през кондензатор, кондензатор, така че съпротивлението на това е незначително в сравнение с резистор R1.

Това се оказа първият транзистор етап от нашата усилвател. Но все още има две малки нюанси:

Ние не знаем какво 100% сигнал постъпва в усилвателя, изведнъж всичко по същия източник сигнал е повреден, всичко може да се случи, отново, статично електричество, или заедно с полезно напрежение на сигнала се поддържа постоянна. Това може да причини на транзистора не работи правилно, или дори да предизвика повреда. За да се установи, че кондензатор C2, на кондензатор C1, като тя ще блокира пряк електрически ток, както и ограничения капацитет на кондензатора няма да пропуснете най-голяма амплитуда на върховете, които могат да съсипят транзистора. Такава пренапрежения обикновено се появяват, когато включите или изключите устройството.

Вторият протест, който и да е източник изисква определен специфичен товар (съпротивление). Ето защо, за нас е важно да се входно съпротивление на каскадата. За регулиране на входния импеданс на емитер веригата за добавяне на резистор R4:

Сега ние знаем това, което всеки резистор и кондензатор в етап транзистор. Нека сега да се опитаме да се изчисли какво компонент ценности да се използват за това.

1 - емитер-база напрежение на транзистора работната точка на;

Избор на транзистора, подходящ за нас 2N2712 NPN -tranzistor

• P макс = 200 MW - максимално разсейване на мощност;
• I макс = 100 mA - максимално постоянен ток колектор;
• U макс = 18 - makcimalno допустимо напрежение колектор-база / колектор-емитер (Ние напрежение 12 V, така че достатъчно с запаса);
• U дб = 5 V - makcimalno допустима емитер-база напрежение (1 волта напрежение ни ± 0,5 волта);
• H21 = 75-225 - база ток фактор амплификация се приема минимална стойност - 75;

1. Очакваме максимална статична мощност транзистора, отнема по-малко от 20% от максималната мощност разсейване, така че нашата транзистор не работи при пълен капацитет:

St.max P = 0.8 * Р макс = 0.8 х 200 MW = 160 MW;

Определяме колектор ток в статичен режим (няма сигнал), въпреки че основната напрежение не се доставя чрез транзистора все още е в малка степен електрически ток.

I k0 st.max = P / U КОе. където U ке - преход напрежението колектор-емитер. Transistor разсейва половината напрежение за захранване, втората половина ще се разсее в резистори:

I k0 st.max = P / (U / 2) = 160 MW / (12V / 2) = 26,7 mA;

Сега нека да се изчисли съпротивлението на товара, първоначално имахме някои резистор R1, която трябва да изпълнява тази роля, но тъй като ние добавихме резистор R4 за увеличаване на входния импеданс на каскадата, а сега товарното съпротивление ще се състои от R1 и R4:

N R = R1 + R4. където R п - общо съпротивление;

Съотношението между R1 и R4 обикновено се приема 1 до 10:

Изчислява се съпротивлението на товара:

R1 + R4 = (U / 2) / I k0 = (12V / 2) / 26,7 mA = (12V / 2) / А = 224.7 0.0267 ома;

Най-близки стойности резистор 200 и 27 ома. R1 = 200 ома, и R4 = 27 ома.

Сега ние откриваме, напрежението на колектора на транзистора без сигнал:

Текущ контрол транзистор база:

I В = I а / H21. където I K - ток на колектора;

I В = (U / R п) / H21 = (12V / (200 ома + 27 ома)) / 75 = 0.0007 А = 0,07 mA;

Пълен база ток се определя от пристрастие напрежение на базата на която е установен делител R2 и R3. Текущ разделител помоли да бъде 5-10 пъти повече база ток на регулатора (I б), които на практика ще основат текущ контрол не засяга пристрастия напрежение. Така стойностите на делител (I случаи) приема ток 7 mA и преброяване R2 и R3.

R2 + R3 = U / I = 12V случаи / 0,007 = 1,714.3 ома

Сега нека да се изчисли напрежението емитер на транзистора в латентно състояние (U д):

U k0 е = I * R4 = 0,0267 A 27 ома * = 0.72 в

Да, аз K0 колектор ток на покой, но по същия ток минава през излъчвател, така че аз вярвам, че сегашната k0 почивка всички транзистори.

Очакваме въз основа на общото напрежение (U B), като се отчита пристрастия напрежение (U см = 1V):

U б = U д + U см = 0.72 + 1 = 1,72 в

Сега, чрез напрежение делител на формула откриваме стойностите на резистори R2 и R3:

R3 = (R2 + R3) * U б / U = 1714,3 * 1,72 ома / 12 V = 245.7 ома;

Най-близкото резистор стойност от 250 ома;

R2 = (R2 + R3) - R3 = 1714,3 ома - 250 ома ома = 1464.3;

Стойността на резистор избран в посока на намаляване, най-близкото R2 = 1,3 кВт.

Кондензатори С1 и С2 е обикновено не е конфигуриран по-малко от 5 microfarads. Капацитетът е избран така, че кондензатор няма да имам време за презареждане, в противен случай тя ще бъде отрязан "върховете" нашия сигнал. Между другото подобна техника се използва за създаване на китара ефект «ускоряваща»:

заключение

В края на каскадата, която получаваме пропорционално на усиления сигнал, а тока и напрежението, т.е. власт. Но един от каскадата няма да бъде достатъчно, за желаната печалба, така че аз трябва да добавите следващия и следващия ... и така нататък.

Смятан изчисление по-скоро повърхностни и този усилвател схема със сигурност не се използва в структурата на усилвателя, ние не трябва да забравяме и за прескачане честотен диапазон, изкривяване и други.