|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
無線電子工学および電気工学の百科事典 トランジスタアンプの計算。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
トランジスタは、登場するとすぐに増幅技術において支配的な地位を獲得しましたが、これにはいくつかの理由があります。 トランジスタにはフィラメントがありません。つまり、トランジスタを加熱するための電力が必要ありません。低供給電圧でも良好に動作し、低抵抗負荷 (ダイナミック スピーカー ヘッドなど) とよく適合し、耐久性と信頼性が高くなります。 。 真空管とは異なり、トランジスタの特性は著しく非線形であるため、アンプでは負帰還 (NFB) を導入するなどの追加の手段によって特性を軽減する必要があります。 もう少し複雑ですが、一方で最も一般的なオーディオ周波数パワーアンプである UMZCH の計算について詳しく見てみましょう (図 51)。 アンプに使用されているトランジスタはすべてシリコンです。
トランジスタ VT1 と VT2 上で、差動回路に従って入力段が組み立てられます。 非反転入力と反転入力に加えられる電圧差にのみ応答します。 この差は、極性に応じて、一方のトランジスタを閉じ、他方のトランジスタを開きます。 負荷 R1 はトランジスタ VT1 のコレクタ回路に含まれていますが、そのコレクタ電流の一部は最終段 VT3 のトランジスタのベース回路に送られ、バイアスと信号が供給されます。 最終段は、トランジスタを直列接続したプッシュプル回路に従って、トランジスタ VT4 と VT5 で組み立てられます。 これらは、ダイオード VD1 および VD2 によって生成されるバイアスに応じて、クラス AB または B モードでも動作します。 アンプはダイナミックヘッド BA1 にロードされており、休止モードではアンプ出力の電圧がほぼゼロであるため、絶縁コンデンサなしでスイッチオンされます。 アンプは、同じ出力電圧を持つバイポーラ電源 (図 52) から電力を供給されます。 アンプと電源回路は非常にシンプルですが、それらに組み込まれた設計は非常に効率的であり、優れたパラメーターを提供できます。
さらなる改善は、抵抗の代わりにトランジスタ電流発生器を設置すること、電源に電圧安定器を設置すること、個々の段の間でエミッタフォロアをオンにすることになります。このトピックのバリエーションは無限にあり、他の人によると、UMZCH 回路に興味がある人は自分で研究することになります。出版物。 最も単純な回路の計算に進みます。 アンプ (図 51) は、最も単純な形のオペアンプ (オペアンプ) にすぎません。 オペアンプには、普遍的かつ最も幅広い用途を保証する多くの利点があります。 理想的なオペアンプの入力抵抗とゲインは無限大で、出力抵抗はゼロです。 理想的なオペアンプは、入力の電圧差にのみ応答します。 これは、入力で同時に（コモンモード）電圧が変化しても出力信号が生成されないことを意味します。 私たちのオペアンプは理想からはほど遠いです。入力インピーダンスは数十キロオーム、ゲインは数千で、入力信号のコモンモード抑制は 20 ～ 40 dB を超えません。 それにもかかわらず、オンになり、理想的なオペアンプと同じように動作します (図 53)。
入力信号は、デカップリング コンデンサ C4 を介して非反転入力 DA1 に供給されます (三角形内は図 51 の回路に対応しますが、強力な出力を持つ他のオペアンプ、たとえば K157UD1 を使用することもできます) 、K174UN11など）。 抵抗 R4 は入力のゼロ電位を設定します。 ゲインを低下させ、同時に非線形歪みを低減し、増幅周波数の帯域を拡大する負帰還がなければ、オペアンプは機能しません。 OOS はアンプの出力から抵抗 R6 を介して反転入力に供給されます。 直流およびそれより低い周波数では、C5R5 チェーンは何の役割も果たさないため、フィードバックの深さは 100% になります。 これは、出力と反転入力の電位もゼロであることを意味します。 実際、出力電位のわずかな偏差（たとえば、正方向）は、抵抗 R6 を介して反転入力に伝達され、増幅され、出力電位の低下につながり、初期偏差が補償されます。 3H 交流の場合は異なります。分圧器 R6R5 が OOS 回路で動作し、UvyxR5 / (R5 + R6) に等しい交流出力電圧の一部のみが反転入力に送信されます。 入力の電圧はほぼ等しいので（オペアンプのゲインが数千であることを忘れないでください）、ゲインの式は次のようになります。 K = Uvyx/UBX=1 + R6/R5. アンプの低い通過帯域周波数 fH におけるコンデンサのリアクタンスは、抵抗 R5 の抵抗値より小さくなければなりません。 С5≧1/2πfHR5。 図の回路要素の計算を完了するには、次のようにします。 53 では、抵抗器 R4 と R6 の抵抗値を選択することが残っています。 それらを同じにすることをお勧めします。そうすると、これらの抵抗を通過するオペアンプの同じ入力電流によって、同じ電圧降下が発生します。 入力での電圧差はゼロのままになります。 それにもかかわらず、これらの電圧降下は大きくすべきではなく、50 ... 100 mV に制限するのが合理的です。 したがって、 R4 = R6 = (0,05...0,1)/iin. たとえば、iin = 1 μA の場合、抵抗器の抵抗は 50 ... 100 kOhm に等しくなります。 次に、OS の内部要素の計算に進みます (図 51 を参照)。 入力トランジスタVT1とVT2の電流（同じです）は、 i1 = i2 h21e ここで、h21e はエミッタ接地回路の入力トランジスタの静的電流伝達係数です (可能であれば同じである必要があります)。 トランジスタの合計電流は抵抗器 R2 を通過し、その両端の電圧降下は電源 En の電圧より 0,5 V (トランジスタを開くためのしきい値電圧) 小さくなければなりません。 ここから R2 =（En-0,5）/ 2i1 h21e = 100、iin = 1 μA の場合、各入力トランジスタの電流は 0,1 mA となり、En = 2 V での抵抗 R6 の抵抗は 27 kOhm になります。 電流 i は、トランジスタ VT1 を開くのに十分な、抵抗 R3 の両端に電圧降下を生じさせる必要があります。 したがって、抵抗 R0,5 の抵抗値は 1 V 以上でなければなりません。 R1 = 0,5 / i1 この例では、R1 = 5 kΩです。 より多くの値を選択すると、電流 i のかなりの部分が最終段 VT3 のトランジスタのベースに送られることになります。 これは許可される可能性があります ここで、i3 はトランジスタ VT3 のコレクタ電流です。 h21ЭЗ - 電流伝達係数。 電流 i3 は、さらなる計算で決定されます。 次に、前段階と終末段階の計算に進むことができます。前者のモードは主に後者によって決定されるため、後者から始めることをお勧めします。 ここでは、図に示す強力な出力トランジスタのコレクタ特性が必要です。 54 と参考書に記載されています。
トランジスタＶＴ４とＶＴ５は、構造のみが異なるだけで、同じ特性を有するものとする。 同様の相補型トランジスタのペアが業界で製造されています (例: KT4 と KT5、KT315 と KT361、KT815 と KT814 の文字インデックスが異なります)。 この特性は、さまざまなベース電流におけるコレクタの瞬時電圧に対するコレクタ電流の依存性を示しています。 グラフ上の破線は、コレクタ回路の許容モードの領域を示しています。上から、右側は最大コレクタ電流、右側は最大許容コレクタ電圧、中央部分は最大許容コレクタ電圧によって制限されます。トランジスタの最大許容損失電力。コレクタ電流と電圧の積として計算されます。 負荷線は、許容モードの境界を越えてはなりません。 すでに述べたように、トランジスタ VT4 と VT5 はクラス B に近いモードで動作します。これは、信号がない場合、トランジスタの両端の電圧は Ep に等しく、電流はゼロに近いことを意味します (図の右側)。負荷線）。 信号の正の半波では回路の上側のトランジスタ (VT4) が開き、負の半波では下側のトランジスタ (VT5) が開きます。 プロセスは完全に対称なので、上のトランジスタの動作を考えてみましょう。 開くと、負荷である BA1 ヘッドに電圧の正の半波が放出されるため、コレクタ電流が増加し、コレクタ - エミッタ間電圧が低下します。 負荷直線に沿って左上に移動して、図に示す ik max と Uk min を決定します。 54. 特性がない場合、電流 ik max は最大許容コレクタ電流よりわずかに小さくなり、Uk min はコレクタ - エミッタ間の飽和電圧 (完全に開いたときのトランジスタの両端の電圧降下) を意味します。 最後の XNUMX つのパラメータがわかれば、アンプの出力電力を計算できます。 実際、負荷における AC 電圧の範囲 (振幅) は En - Uk min、電流振幅 - ik max になります。 パワーは P \u2d (En - Uk min) ik max / XNUMX. 実際には、多くの場合、これで計算が始まります。出力電力が与えられたら、供給電圧Enを決定し、必要な最大電流を提供し、最大許容パラメータの点で対応する出力トランジスタのタイプを選択します（図54）。 2）。 また、閉じたトランジスタのコレクタ電圧はほぼ 2En に達する可能性があることにも留意する必要があります。選択したトランジスタのコレクタ - エミッタ間電圧の最大許容値は少なくとも XNUMXEn 以上である必要があります。 出力トランジスタ h21e4 と h21e5 の電流伝達係数 (大信号モード) が分かると (やはり同じであることが望ましい)、最大ベース電流が求められます。 ib4 = ik max / h21e4 前段のコレクタ電流 (出力トランジスタとは異なり、クラス A で動作することを思い出してください) は、ib4 より大幅に大きくなければなりません。 ここで、最も単純なスキームの欠点が明らかになります (図 51 を参照)。 実際には、信号の正の半波でトランジスタ VT3 が開き、その増加する電流が出力トランジスタ VT4 を開きます。 これらのプロセスは十分に順調に進んでいます。 しかし、信号の負の半波では、トランジスタ VT5 が開き、その最大ベース電流は抵抗 R3 によって決まり、負の半波のピークにおけるこの抵抗の両端の電圧は Uk min よりもさらに低くなります。 ！ このため、前段 i3 のコレクタ電流を ib10 の 20 ～ 4 倍に大きく設定し、次の式に従って抵抗 R3 の抵抗値を計算する必要があります。 R3 = En/i3。 もちろん、これは不利益です。最終段にかなり強力なトランジスタを配置する必要があり、アンプ全体の効率が低下します。 次の対策によって状況は修正されます。出力トランジスタの電流伝達係数を増加し (VT5 の代わりに複合トランジスタを 3 つまたは少なくとも 3 つ設置)、抵抗 R5 の代わりにトランジスタ電流発生器を使用し、「電圧ブースト」をオンにします。 。 後者の場合、抵抗器 RXNUMX は直列に接続された XNUMX つの抵抗器で構成され、それらの中点が大きなコンデンサを介してアンプの出力に接続されます。 発生した局所的な正のフィードバックは、VTXNUMX トランジスタのより良好な開口に貢献します。 アンプの考慮されていない最後の部分はコンデンサ C1 で、高周波領域の周波数応答を補正します。 その静電容量は通常小さく、数十ピコファラッドです。 次のセクションで詳しく説明します。 セルフテストの質問。 次のパラメータ、入力電圧 - 0,1 V、電源電圧 - ± 6,3 V、負荷抵抗 - 4 オーム、周波数応答 - 50 Hz ... 12,5 kHz を使用して UMZCH を計算します。 トランジスタの種類を選択します。 正弦波の最大出力電力を決定します。 答え。 最後のものから始めましょう - 最大出力モードでの出力段を計算してみましょう。 オープン出力トランジスタ U のコレクタに残留電圧を加えるkmin = 0,3 V の場合、出力 Um = 6 V での RF の可変成分の振幅が得られます。すると、トランジスタを流れる電流の最大値は l になります。m=Um/RH \u6d 4 V / 1,5 Ohm - \uXNUMXd XNUMX A。正弦波信号の出力電力はP \uXNUMXd \uXNUMXd UになりますmIm/2 = 4,5 W。 出力トランジスタを流れるコサインパルスの電流の平均値は0,32lです。m (0,32 は、パルスを高調波成分に分解するゼロ係数です)。 それで、私は0 = 0,32 リットルm \ u0,5d XNUMX A.ここで、別の静止電流を追加する必要がありますIポック 0,05A程度の出力トランジスタ。 ここで、アンプPによって消費される電力を見つけます。0 = 2En(I0 + Iポック)= 7 W。 ご覧のとおり、最大出力モードでのアンプの効率は R / R のみになります。0 = 4,5 W / 7 W = 0,64 または 64%。 電力が低い場合、効率はさらに低くなります。 各出力トランジスタは電力を消費します (P0 -P) / 2 \u1,25d 816 W。 トランジスタの適切な選択は、KT817、KTXNUMX (任意の文字インデックス付き) の相補ペアです。 それらのパラメータは、かなりのマージンで条件を満たしています。 前段の電圧利得は少なくとも 6,3 V/0,1 V = 63 である必要があります。パワー トランジスタの低入力インピーダンスへの負荷を考慮すると、51 つのトランジスタ段ではそのような増幅はできません。したがって、少なくとも 53 段が必要です。必要です。 図の図。 53-6。 過剰な増幅は、抵抗比 R5 / R60 が約 70 ... XNUMX の OOS (図 XNUMX) の導入によって減衰されます。 著者: V.Polyakov、モスクワ
光信号を制御および操作する新しい方法
05.05.2024 プレミアムセネカキーボード
05.05.2024 世界一高い天文台がオープン
04.05.2024
▪ テレビはコンピューターをアパートから追い出す準備をしています ▪ 寝すぎの危険 ▪ カニ殻電池の陽極
▪ 記事 庭にある原子炉。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典 ▪ 記事 XNUMXウェイサラウンドサウンドスピーカー。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー
www.diagram.com.ua |
他の記事も見る セクション 
科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：
このページのすべての言語