Все привет!
Тут такое дело. Я 2 недели как блоггер. Причина по которой им стал простая. Сижу дома на самоизоляции. Общения дефицит. Чувствую, что и новогодняя пьянка будет по скайпу. Правда есть подозрения, что инет нагрузки не выдержит. А потому будет она в узком семейном кругу. А если еще учесть, что и телек у меня через инет, то похоже, что будет она при свечах.
И вот, в свете всех этих событий, я вдруг решил, что лучше я блог попробую завести. Посмотрю как пойдет. Смогу ли я каждый день по статье писать? Была еще мысль про сайты знакомств. Но решил, что жена спалит, и тогда песец будет вовсе не шуба на ней. Я люблю когда жена дома в уличных образах ходит. Где на них еще полюбоваться можно? На улице ее толком не видно. Да и люди там.
В общем завел я блог. Начал писать. И в какой-то момент мне начали писать в комметариях, что я ерунду пишу. Ну я подумал подумал. Кое что перечитал. А ведь и правда какой-то лирично-романтический настрой с прибаутками получается. Надо что-то менять.
А в комметах еще советуют менять в техническую сторону. Больше подробностей про параметры обзираемой техники давай говорят.
Ну я снова подумал. Я ведь в технике дуб. В лучшем случае могу на скрутке пару проводов смотать, и то не факт, что током не дернет.
Но так было на тот момент когда я начал думать. Дело в том, что я поспрашивал знающих. И мне подсказали литературку и програмки.
Я кое-что почитал. И уже кое-что знаю.
Говорят лучший способ разобраться в материале - это попробовать ему кого-нибудь научить. Я попробовал на детях, да люлей от них схлопотал. Они мне сказали "Пап, ты чего? Мы уже с профессией с хорошей перспективной зарплатой определились!". Попробовал на Жене - так по щам тарелку с ложкой получил. Туда еще и Майонеза навалили.
В общем все у меня дома молодцы!!! Я всем премию выдал. И тут вспомнил, что студентов ведь курсовик писать учат. А это ведь тоже вариант объяснения другим материала из предмета.
Вот таким образом и родилась идея сегодняшней статьи. Это мой курсовик. Контрольная про то, как я усвоил предмет. Поэтому призываю читателей, что в теме вопроса, ставить мне максимально строгие оценки. Я люблю учиться! И люблю хорошо учиться! Поэтому мне нужны суровые оценки! Чтобы я объективно понимал, на сколько качественно материал осваиваю.
Ну а тем, что решит учиться по моим сырым материалам - удачи парни!!! :)
******************************************************************************
В общем поштудировал я материальчики. Оказалось, что активных усилительных элементов бывает 3 принципиальных типа:
1. Лампы
2. Биполярные Транзисторы
3. Полевые транзисторы.
Сегодня будет разговор только про биполярыне транзисторы.
Их тоже бывает 2 вида
1. ПНП структуры
2. НПН структуры.
Суть различия в том, что в учебниках предлагают рассматривать схему из 2х диодов. Подключенных к базе тразнистора встречными направлениями.
При этом сами буквы - это от английских слов Positive и Negative.
Суть этих слов, что в позитивном направлении ток проходит, а в негативном фигвам получается.
Соответственно в ПНП структуре диоды стоят так, что ток течет в базу. А в НПН наоборот. Из базы.
А между самими выводами эмиттер-коллектор он при этом не течет.
Разберем это на примере НПН транзистора, потому, что с ним проще всего.
Суть такая. Если мы ничего не подключив к коллектору, подаем на базу ток, то он потечет и в коллектор и в эмиттер. По сути транзистору без разницы как относительно базы он подключен. Разница только в большей прочности Эмиттера по току. Ведь через него потечет ток и из базы и из коллектора. А через коллектор будет течь только ток коллектора. Как бы это тафталогично не звучало.
Поэтому конструктивно эмиттер более прочный, чем коллектор. А сам переход база-эмиттер-коллектор настолько слабый, что лучше через него просто так ток не гонять.
Но мы сейчас все таки погоним. Суть в том, что если мы никуда не подключим коллектор, и подадим напряжение на базу, то оно потечет в обе ноги. У НПН транзистора.
Потечет, как через обычный диод, с падением напряжения на 0.7 вольта.
Но все поменяется, как только мы на коллектор подадим напряжение строго большее, чем напряжение на базе. В этот момент в "механике" конструкции транзистора, возникнет запирающий эффект. Это ведь не буквально 2 диода, как на упрощенной схеме. Это кристалл с хитрой структурой, похожей на 2 диода в пассивном режиме.
Но стоит подать на коллектор напряжение, как этот кристалл переходит в активный режим. И это электричество на коллекторе, становится запирающим для тока базы. Ток на базе резко упадет. Но ток в нагрузке не изменится. Просто остальной ток потечет через коллектор на эмиттер. А ток базы станет управляющим током.
Он будет раз в 50-100 меньше. Зависит от модели транзистора и ее параметров. А остальной ток попрет от источника напряжения на коллекторе.
Покажу это на эмуляторе.
Тут как раз 2 источника. Первый на 20 Вольт. Это источник коллекторного напряжения. Второй - это источник полезного сигнала. Сейчас он формирует синусоиду поднятую по напряжению. Т.е. она не через 0 в плюс минус. А в диапазоне от 2х до 4х Вольт.
Дело в том, что диоды работают в одной полярности. Вот и пришлось загнать сигнал в эту полярность.
Далее стоит транзистор. И далее нагрузка на 8 Ом. Приближенно к нашим любимым колонкам.
Красный график - это и есть синусоида полезного сигнала. А зеленый это выход на эмиттере. Он на 0.7 вольта ниже.
А теперь смотрим графики токов.
Теперь синий график - это ток на базе. А зеленый на нагрузке. Т.е. на эмиттере. Разница как говорится во все лицо. От полезного сигнала ток почти не потребляется. А вот в нагрузку ток шпарит кипятком.
Ну не кипятком конечно. Закон Ома никто не отменял. Тут меньше, чем 0.5 Ватта.
Но тут же возникает вопрос. Если транзистор усиливает только ток, то как же получить 100 ватт от слабого источника сигнала? Ведь согласно Закону Ома для этого на 8 Омной нагрузке надо 20 Вольт разогнать. А тут у меня наоборот понижение напряжения.
Как его увеличить?
Это делается вот так. Видите теперь резистор у нас стоит на коллекторе. Дело в том, что у сопротивления есть один интересный эффект. При росте тока, через него протекающего, на нем падает напряжение.
И в данный момент, транзистор усиливая ток, гоняет его через резистор, что у него на коллекторе. Таким образом получается, что когда напряжение входного сигнала минимально, на резисторе минимальное падение напряжения, и значит на выходе максимальное напряжение. А когда наоборот сигнал в максимальном значении, то максимальное падение напряжения на резисторе. И значит на выходе сигнал минимальный.
Таким образом получается, что на выходе противофаза. А вот степень падения напряжения на резисторе можно регулировать.
В данный момент оно у меня падает в 2 раза сильнее, чем на полезном сигнале. Таким образом имея амплитуду полезного сигнала в 1 Вольт. На выходе у меня Амплитуда в 2 Вольта.
Данная схема называется усилитель мощности.
Первая была усилитель тока. А тут усиливается мощность. При ней усиливается, и ток, и напряжение.
Но есть у нее и проблема. Дело в том, что транзистор эмиттером посажен на землю. Тут вернее 2 проблемы. Во первых в этом режиме транзистор сгорит. А во вторых, если вдруг случайно повезет и он выдержит, то сгорит все остальное.
Этот усилитель очень много потребляет исключительно на нагрев окружающего мира. Режим когда он может такой работать возможен. На малых напряжениях и мощностях, при выборе нерационально мощного транзистора.
По хорошему нужно делать усилитель в виде 2х транзисторов. Первый будет в режиме усилителя напряжения, а второй в режиме усилителя тока.
Сейчас покажу, что такое усилитель напряжения.
Мы добавили прошлой схеме, резистор из поза-прошлой схемы. Теперь у нас есть резистор на коллекторе, и есть резистор на эмиттере. Коллекторный работает, точно так же, на падение напряжения. А вот эмиттерный ограничивает ток. Таким образом по току данный усилитель ни о чем. По мощности он вообще ничего не усиливает. И в одиночку, без токового усилителя на входе, ни на что не годен.
Но зато, мы смогли увеличить коллекторное сопротивление. И таким образом усиление по напряжению стало в разы больше. Теперь у нас от 5 до 14 вольт.
А это при той же входной амплитуде в 1 Вольт превратилось уже в 4.5 Вольта. Т.е. напряжение мы сейчас хорошенько раскачали. И при этом у нас почти нет потерь на нагрев.
Мы теперь ставим усилитель тока на выходе и:
Сейчас здесь 2 графика которые идут ноздря в ноздрю. Один напряжение на 8 Омной нагрузке, а второй ток на ней же. При этом ток у нас по шкале справа аж 1.2 Ампера. А напряжение от 2.8 до 10 вольт. Т.е. примерно 5 Ватт. Можно раскачать и больше. И в других схемах так и сделаем! В данный момент просто иллюстрация процесса.
Но есть у этой конструкции одна проблема.
Дело в том, что сопротивление базы зависит от напряжения на коллекторе. Чем оно выше, тем выше сопротивление на базе. И чем оно ниже, тем ниже сопростивление на базе.
Давайте проведем вот такой эксперимент:
Сейчас я на коллектор подаю синюю синуосиду. В диапазоне от 15 до 25 вольт. А на базу подаю постоянные 10 вольт. Зеленый график - это эмиттер транзистора. Ему в данный момент по барабану на то, что у него на коллекторе.
Но не все так просто. Дело в том, что ток базы от источника полезного сигнала сейчас выглядит вот так.
И вроде бы перепады тока маленькие. 7 МиллиАмпер. Но не все так просто.
Дело в том, что согласно стандарту внутреннее сопротивление источника звуковых сигналов должно быть не менее 1 кОм. А у меня сейчас источник идеальный. У него это сопротивление нулю равно. А вот если я его подниму до стандартных значений:
Для этого я просто поставлю внешний резистор. Он будет эквивалентом внутреннего сопротивления. То вот. Разница в 0.5 вольта. Зеленый это сигнал на базе, синий - на коллекторе.
Но стоп. Как же так? Ведь усилитель напряжения - это ни что иное как такая падалка напряжения на коллекторе. И амплитуду мы там схожую раскачали. А можем и еще больше разогнать.
Да да! Это падение синхронно росту напряжения на базе. Т.е. понижение входного сопротивления базы, приводит к замедлению роста напряжения. А это приводит к Нелинейным Искажениям. К росту параметра именуюемого КНИ.
И с этим делом нужно бороться. О том как именно бороться, я расскажу следующих статьях. Я буду честен - я этого еще не изучил.
Более того совсем совсем в следующей статье, я расскажу, как работает транзистор ПНП структуры. Он рабатает похожим образом но несколько иначе. И с ним нужно тоже разобраться! Я уже понял как он работает. Там есть один интересный момент, под названием относительное подключение измерительных приборов.
Но, дабы не перегружать читателя, напишу об этом в следующей статье!
Жду ваших оценок, критик, ругательств и приветов!!!
*****
