На этом уроке придётся опять вернуться к теории. Хотя для радиокружка, как показала практика, множество теории не всегда полезно. Часть учащихся желают заниматься практикой. Что вполне возможно. И имеет термин – «слепое копирование». Но бывает, что даже простые схемы не работают или работают неудовлетворительно. В чём же дело? А оказывается , что на работу тех же транзисторов влияют различные факторы. Это и разброс параметров при изготовлении деталей, и условия эксплуатации.
Для примера возьмём распространённые транзисторы, которые можно выпаять из старой аппаратуры:
МП 41, p-n-p проводимости, германиевый (при производстве использовался германий).
КТ 315, n-p-n проводимости, кремниевый (при производстве использовался кремний).
Открываем справочные данные по транзисторам (в интернете):
Смотрим такой важный параметр, как «коэффициент усиления». Для МП 41 он имеет разброс от 30 до 60. Измеряем коэффициент на практике (на «живом» транзисторе), для чего используем китайский тестер, имеющий предел измерения –hFE- и соответственные гнёзда для подключения транзисторов. Прибор показал коэффициент усиления 40. Но ведь в те годы могли поступать в продажу и отбракованные транзисторы (которые не подошли по параметрам при сборке военной техники). Например, с коэффициентом усиления 15! Так и по другим параметрам.
Поэтому при сборке схем применяют в процессе наладки подбор резисторов (не те усреднённые параметры, указанные на схеме, а подобранные применительно к конкретному транзистору). Но повторю, что для начинающих радиолюбителей можно собирать схемы с близкими к указанным параметрами деталей и они будут работать.
Сами схемы подключения транзисторов могут быть разные:
- В схеме с общим эмиттером усиление сигнала происходит и по току и по напряжению. Её входное и выходное сопротивление не очень велики (ещё один важный параметр).
- В схеме с общей базой происходит усиление по напряжению при неизменном токе. Малое входное сопротивление и большое выходное.
- В схеме с общим коллектором усиление только по току, а напряжение остаётся неизменным. При этом входное сопротивление велико, а выходное мало.
Рассмотрим одну из схем из прошлых уроков:
Видим два усилительных каскада на транзисторах VT1, VT2, созданных по схеме с общим эмиттером. А теперь посмотрим для чего в схеме необходимы резисторы и как будут меняться их параметры в зависимости от напряжения питания и от параметров транзисторов.
Итак – первый каскад усилителя на транзисторе VT1. Используем здесь транзистор МП41. У нас транзистор с коэффициентом усиления 40. Напряжение питания в схеме 9 вольт (от блока питания или можно от батарейки). По умолчанию вводим ещё один параметр – ток покоя на коллекторе (рекомендуется для таких маломощных линейных усилителей 1 мА = 0, 001 А). Ещё один рекомендуемый параметр со справочника – напряжение на коллекторе = 1- 3В.
Соберём схему в программе «Физика».
При этом имеем ток покоя коллектора чуть больше 1мА и напряжение коллектор – эмиттер чуть меньше 1 В (необходимо 1 – 3 В).
На входе я изобразил резистор 65 Ом (это у меня телефонный капсюль используется в качестве микрофона, а его сопротивление 65 Ом).
Можно параметры резистора R1 высчитать по формуле со справочника, где перемножаем коэффициент усиления транзистора на напряжение источника питания и делим на ток покоя (0,001А). Итого для нашего транзистора 40*9/0,001=360 кОм.
Ток покоя коллектора почти 1 мА, напряжение коллектора в пределах 3 В.
Теперь подключим в схему генератор сигнала 1000 Гц с амплитудой 0,1 В. Резистор R1 = 47 кОм.
Зачем на первоначальной схеме резистор 47 кОм? Ведь по формуле должен быть 360 кОм? Расчёт схемы не столь прост, как кажется. Где – то конструктор хочет выдавить максимальный уровень сигнала, а где – то жертвуя усилением, добивается минимального уровня шума и искажений. А вообще режим работы транзистора можно сравнить с преодолением препятствия. Натяните верёвочку на уровне колен и перешагните её. Надо приложить усилие, сильно согнуть ногу, чтобы не зацепить верёвку. А теперь перед верёвкой поставьте табуретку и с неё переступите верёвку. Ноги поднимать не надо, только делаете шаг с минимальными усилиями. Так и в схеме, когда подбором параметров резисторов, режим работы транзистора делается ждущим. Только появился малейший сигнал и транзистор начинает открываться.
Поэтому рекомендуется этот резистор подобрать под конкретный транзистор и параметры схемы. Ставим вместо резистора 47 кОм пару – резистор 30 кОм + переменный резистор 300 – 800 кОм. Меняя сопротивление резистора, добиваемся лучшей громкости звука.
Но повторю, что возможно для начинающих радиолюбителей «слепое» копирование схемы, а когда появятся некоторые навыки, то можно заняться и «творческим» копированием, когда имеет место работа с приборами и регулировкой параметров.
При параметрах резистора 360 кОм получим большее усиление сигнала. Надо помнить, что в схеме подключения транзистора с общим эмиттером надо учитывать, что идёт усиление по мощности. А мы просмотрели только сигнал по напряжению. Меняем параметры нашего «осциллографа» и измеряем ток сигнала на коллекторе транзистора.
Теперь уберите (замкните) резистор 680 Ом в цепи коллектора транзистора. Он необходим для некоторой термокомпесации работы схемы. Ведь параметры транзистора «плывут» при работе. Нагрев транзистора, температура окружающей среды.
Амплитуда сигнала стала намного больше. Вы можете встретить и такую схему, когда резистор в цепи эмиттера шунтируется конденсатором.
Как видим, амплитуда сигнала здесь больше, чем в схеме, когда присутствует только резистор 680 Ом. Но повторю, что зачастую конструкторы выбирают схему и параметры деталей исходя из лучшего качества звука, а не из максимальной громкости.
Но можете поэкспериментировать с первоначальной схемой. На вход подключите микрофон (например - телефонный капсюль от телефонной трубки). На выходе поэкспериментируйте. Сначала подключите низкоомный динамик, затем радиоточку, где имеется согласующий трансформатор (или используйте трансформатор звука от старой радиоаппаратуры), затем телефонный капсюль 65 Ом и напоследок высокоомные наушники (например ТОН- 1). Как будет громче слышно? Параллельно резисторам 680 кОм подключите электролитические конденсаторы ёмкостью 10 – 100 мкф.
Так и набирается опыт работы.
Страница дистанционного радиокружка В Контакте
Мой сайт "Техническая академия"
