Усилители с непосредственной связью. Схемотехника выходных каскадов усилителей мощности Расчет двухкаскадного резистивного усилителя на биполярных транзисторах

Однокаскадный усилитель ЗЧ (рис. 1).

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора. Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик - он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена. Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда Х1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В - четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда Х3, Х4. Делитель R1 R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усилителя.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллектора транзистора. Соответственно увеличится падение напряжения на резисторе R3. В итоге уменьшится ток эмиттера, а значит, и ток коллектора - он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада - головной телефон сопротивлением 60...100 Ом.

Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1, например, пинцетом - в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки переменного тока. Ток коллектора транзистора составляет около 3 мА.

Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах разной структуры (рис. 2).

Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации - резистор R4, "работающий" аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции.

Усилитель более "чувствительный" по сравнению с однокаскадным - коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 - в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов, например, от микрофона. И конечно, он позволит значительно усилить сигнал ЗЧ, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.

Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры (рис. 3).

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций. Допустим, что ток коллектора транзистора VT1 уменьшился. Падение напряжения на этом транзисторе увеличится, что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзистора VT2. Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Чувствительность усилителя весьма высока - коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 - если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем, - около 2 мА.

Двухтактный усилитель мощности ЗЧ (рис. 4).

Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.

Усилитель двухкаскадный: первый собран на транзисторе VT1, второй - на VT2 и VT3 разной структуры. Первый каскад усиливает сигнал ЗЧ по напряжению, причем обе полуволны одинаково. Второй - усиливает сигнал по току, но каскад на транзисторе VT2 "работает" при положительных полуволнах, а на транзисторе VT3 - при отрицательных.

Режим по постоянному току выбран таким, что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания. Это достигается включением резистора R2 обратной связи. Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения, которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), - оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.

Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2. Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8...10 Ом), емкость этого конденсатора должна быть минимум вдвое больше.

Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада - резистора R4. Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.

Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое напряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.

Двухуровневый индикатор напряжения (рис. 5).

Такое устройство можно использовать, например, для индикации "истощения" батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.

В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движка резистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VT1, вспыхнет светодиод HL1.

Если продолжать перемещать движок, наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VT2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1, а большее - обоих светодиодов.

Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим, что вначале гаснет светодиод HL2, а затем - HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6: при увеличении их сопротивлений яркость падает.

Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог "срабатывания" индикатора.

При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения (АЛ307Г).

Трехуровневый индикатор напряжения (рис. 6).

Он выдает световые сигналы по принципу меньше нормы - норма - больше нормы. Для этого в индикаторе использованы два светодиода красного свечения и один - зеленого.

При некотором напряжении на движке переменного резистора R1 ("напряжение в норме") оба транзистора закрыты и "работает" только зеленый светодиод HL3. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения ("больше нормы") на нем. Открывается транзистор VT1. Светодиод HL3 гаснет, а HL1 зажигается. Если движок перемещать вниз и уменьшать таким образом напряжение на нем ("меньше нормы"), транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется. Будет наблюдаться такая картина: вначале погаснет светодиод HL1, затем зажжется и вскоре погаснет HL3 и в заключение вспыхнет HL2.

Из-за низкой чувствительности индикатора получается плавный переход от погасания одного светодиода к зажиганию другого: еще не погас полностью, например, HL1, а уже зажигается HL3.

Триггер Шмитта (рис. 7).

Как известно, это устройство используется обычно для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольной формы.

Когда движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении, транзистор VT1 закрыт. Напряжение на его коллекторе высокое. В результате транзистор VT2 оказывается открытым, а значит, светодиод HL1 зажжен. На резисторе R3 образуется падение напряжения.

Медленно перемещая движок переменного резистора вверх по схеме, удастся достичь момента, когда произойдет скачкообразное открывание транзистора VT1 и закрывание VT2. Это случится при превышении напряжения на базе VT1 падения напряжения на резисторе R3. Светодиод погаснет.

Если после этого перемещать движок вниз, триггер возвратится в первоначальное положение - вспыхнет светодиод. Это произойдет при напряжении на движке меньшем, чем напряжение выключения светодиода.

Ждущий мультивибратор (рис. 8).

Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала. При этом мультивибратор формирует импульс "своей" длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом, проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.

В исходном состоянии транзистор VT2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2, чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VT1. Напряжение на его коллекторе снизится, и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VT2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.

Конденсатор начнет разряжаться, ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VT2 в закрытом состоянии. Как только конденсатор разрядится, транзистор VT2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим "ожидания".

Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2. Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.

Бывает, что вам нужно проследить за током, потребляемым нагрузкой, и в случае его превышения - вовремя отключить источник питания, чтобы не вышли из строя нагрузка или источник. Для выполнения подобной задачи служат сигнализаторы, извещающие о превышении нормы потребляемого тока. Особую роль выполняют такие устройства при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Каков принцип работы сигнализатора? Понять его позволит предлагаемый макет устройства, выполненный на двух транзисторах. Если резистор R1 отключен от гнезд Х1, Х2, нагрузкой для источника питания (его подключают к гнездам Х3, Х4) будет цепь из резистора R2 и светодиода HL1 - он горит, информируя о наличии напряжения на гнездах Х1 и Х2. При этом ток протекает через датчик сигнализатора - резистор R6. Но падение напряжения на нем невелико, поэтому транзистор VT1 закрыт. Соответственно закрыт и транзистор VT2, светодиод HL2 погашен. Стоит подключить к гнездам Х1, Х2 дополнительную нагрузку в виде резистора R1 и увеличить таким образом общий ток, как падение напряжения на резисторе R6 увеличится. При соответствующем положении движка переменного резистора R7, которым устанавливают порог срабатывания сигнализатора, транзисторы VT1 и VT2 откроются. Вспыхнет светодиод HL2 и просигнализирует о критической ситуации. Светодиод HL1 продолжает светиться, сообщая о наличии напряжения на нагрузке.

А что будет при коротком замыкании в цепи нагрузки? Для этого достаточно замкнуть (на короткое время) гнезда Х1 и Х2. Снова вспыхнет светодиод HL2, а HL1 погаснет.

Движок переменного резистора можно установить в такое положение, при котором сигнализатор не будет реагировать на подключение резистора R1 сопротивлением 1 кОм, но "сработает", когда на месте дополнительной нагрузки окажется резистор, скажем, сопротивлением 300 Ом (он входит в состав набора).

Приставка "Цветной звук"

Одна из популярных радиолюбительских конструкций - светодинамическая установка (СДУ). Ее еще называют "цветомузыкальной приставкой". При подключении такой приставки к источнику звука, на ее экране появляются самые причудливые цветовые всполохи.

Очередная конструкция набора - простейшее устройство, позволяющее познакомиться с принципом получения "цветного звука".

На входе приставки стоят два частотных фильтра - С1 R4 и R3C2. Первый из них пропускает высшие частоты, а второй - низшие. Выделенные фильтрами сигналы поступают на усилительные каскады, нагрузками которых являются светодиоды. Причем в канале высших частот стоит светодиод HL1 зеленого цвета свечения, а в канале низших частот - красного (HL2).
Источником сигнала звуковой частоты может стать, например, радиоприемник или магнитофон. К динамической головке одного из них нужно подключить два провода в изоляции и соединить их с входными гнездами Х1 и Х2 приставки. Прослушивая воспроизводимую мелодию, вы будете наблюдать вспышки светодиодов. Кроме того, нетрудно различать "реакцию" светодиодов на звуки той или иной тональности. Скажем, при звуках барабана будет вспыхивать светодиод красного цвета свечения, а звуки скрипки вызовут вспышки светодиода зеленого цвета. Яркость светодиодов устанавливают регулятором громкости источника звукового сигнала.

Индикатор температуры

Всем известен обычный ртутный термометр, столбик которого поднимается при повышении температуры тела. В данном случае датчиком является ртуть, расширяющаяся с нагревом.

Существует немало электронных компонентов, также чувствительных к температуре. Они порой становятся датчиками в приборах, предназначенных для измерения температуры, скажем, окружающей среды, или индикации превышения ее заданной нормы.

В качестве такого термочувствительного элемента в предлагаемом макете использован кремниевый диод VD1. Он включен в эмиттерную цепь транзистора VT1. Начальный ток через диод задают (переменным резистором R1) такой, чтобы светодиод HL1 едва светился.

Если теперь прикоснуться к диоду пальцем или каким-либо нагретым предметом, его сопротивление уменьшится, а значит, уменьшится и падение напряжения на нем. В итоге увеличится коллекторный ток транзистора VT1 и падение напряжения на резисторе R3. Транзистор VT2 начнет закрываться, a VT3, наоборот, открываться. Яркость светодиода будет возрастать. После охлаждения диода яркость светодиода достигнет первоначального значения.

Аналогичные результаты удастся получить, если нагревать транзистор VT1. А вот нагрев транзистора VT2, а тем более VT3 на яркости светодиода практически не скажется - слишком мало изменение тока через них.

Эти эксперименты показывают, что параметры полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов) зависят от температуры окружающей среды.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Однокаскадный усилитель ЗЧ (рис. 1)
VT1	Биполярный транзистор	КТ315Б	1			В блокнот
C1-C3		47 мкФ 16В	3			В блокнот
R1	Резистор	10 кОм	1			В блокнот
R2	Резистор	3 кОм	1			В блокнот
R3	Резистор	300 Ом	1			В блокнот
BF1	Телефонный капсюль		1			В блокнот
	Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах разной структуры (рис. 2)
VT1	Биполярный транзистор	КТ315Б	1			В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	КТ361Б	1			В блокнот
C1-C3	Электролитический конденсатор	47 мкФ 16В	3			В блокнот
R1, R2	Резистор	10 кОм	2			В блокнот
R3	Резистор	3 кОм	1			В блокнот
R4	Резистор	300 Ом	1			В блокнот
BF1	Телефонный капсюль		1			В блокнот
	Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры (рис. 3)
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2			В блокнот
C1-C3	Электролитический конденсатор	47 мкФ 16В	3			В блокнот
R1, R2	Резистор	10 кОм	2			В блокнот
R3	Резистор	300 Ом	1			В блокнот
BF1	Телефонный капсюль		1			В блокнот
	Двухтактный усилитель мощности ЗЧ (рис. 4)
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2			В блокнот
VT3	Биполярный транзистор	КТ361Б	1			В блокнот
VD1	Диод	КД521А	1			В блокнот
C1-C3	Электролитический конденсатор	47 мкФ 16В	3			В блокнот
R1, R4	Резистор	1 кОм	2			В блокнот
R2	Резистор	10 кОм	1			В блокнот
R3	Резистор	3 кОм	1			В блокнот
BF1	Телефонный капсюль		1			В блокнот
	Двухуровневый индикатор напряжения (рис. 5)
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2			В блокнот
VD1	Диод	КД521А	1			В блокнот
R1	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
R2, R4, R5	Резистор	10 кОм	3			В блокнот
R3, R6	Резистор	1 кОм	2			В блокнот
HL1, HL2	Светодиод	АЛ307Б	2			В блокнот
	Трехуровневый индикатор напряжения (рис. 6)
VT1	Биполярный транзистор	КТ315Б	1			В блокнот
VT	Биполярный транзистор	КТ361Б	1			В блокнот
R1	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
R2, R3	Резистор	1 кОм	2			В блокнот
HL1, HL2	Светодиод	АЛ307Б	2			В блокнот
HL3	Светодиод	АЛ307Г	1			В блокнот
	Триггер Шмитта (рис. 7)
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2			В блокнот
R1	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
R2	Резистор	10 кОм	1			В блокнот
R3	Резистор	1 кОм	1			В блокнот
HL1	Светодиод	АЛ307Б	1			В блокнот
	Ждущий мультивибратор (рис. 8)
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2			В блокнот
C1	Конденсатор	0.047 мкФ	1			В блокнот
C2, C3	Электролитический конденсатор	47 мкФ 16В	2			В блокнот
R1, R5	Резистор	100 кОм	2			В блокнот
R2, R4	Резистор	10 кОм	2			В блокнот
R3	Резистор	3 кОм	1			В блокнот
R6	Резистор	1 кОм	1			В блокнот
HL1	Светодиод	АЛ307Б	1			В блокнот
	Сигнализатор перегрузки по току
VT1	Биполярный транзистор	КТ315Б	1			В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	КТ361Б	1

Усилитель НЧ — неотъемлемая часть любого совре­менного радиоприемника, телевизора, магнитофона и многих других радиотехнических устройств. Без усилите­лей НЧ невозможны были бы громкий прием программ радиовещательных станций, звуковое сопровождение те­левизионных передач, запись и воспроизведение звука.

Однокаскадный усилитель НЧ был и в твоем одно-транзисторном приемнике, но его усиления недостаточно для громкоговорящего радиоприема. Поэтому надо увеличить число каскадов усилителя.

Попробуй смонтировать простой двухкаскадный уси­литель и провести с ним ряд экспериментов. Такой уси­литель можно, например, соединить с детекторным при­емником — получится приемник 0-V-2. А с рефлексным приемником 1-V-1 он образует приемник 1-V-3, обеспе­чивающий уверенный прием не только местных, но и мощных отдаленных радиостанций.

Для усилителя потребуются маломощные низкочастот­ные транзисторы МП39…МП42 со статическим коэффици­ентом передачи тока не менее 30.

Принципиальная схема первого варианта такого уси­лителя НЧ изображена на рис. 52. Первый его каскад образуют транзистор V 1, резисторы R 1, R 2, конденса­тор С1. Он должен напомнить тебе однокаскадный уси­литель НЧ, знакомый по шестому практикуму (см. рис. 29). Только нагрузкой транзистора (вместо телефо­нов) стал резистор R 2. Второй же каскад усилителя на транзисторе V 2 аналогичен первому, но его нагрузкой служат телефоны В1. Электролитический конденсатор С2 (такой же, как С1) является элементом межкаскад­ной связи.

Принципиально второй каскад усилителя работает так же, как и первый. Разница только в том, что первый кас­кад усиливает входной низкочастотный сигнал, а второй — сигнал, уже усиленный первым каскадом. В результате повышается чувствительность усилителя, и звук будет громче.

Однокаскадный усилитель ты смонтировал еще на пятом практикуме. Теперь добавь к нему второй каскад. Получится двухкаскадный усилитель НЧ. В коллекторную; цепь транзистора VI первого каскада, ставшего теперь 1 каскадом предварительного усиления низкочастотного сигнала, включи нагрузочный резистор R 2 сопротивлени­ем 4,7…5,6 кОм, а телефоны — в коллекторную цепь транзистора второго каскада. Чтобы установить такой же ток покоя транзистора первого каскада (1…1.2 мА), со­противление базового резистора R 1 надо уменьшить. Ток покоя коллектора второго транзистора в пределах 4,..6 мА, соответствующий режиму работы выходного каскада, установи подбором резистора R 3.

Не ошибись в полярности включения электролитиче­ского конденсатора С2: отрицательной обкладкой он должен быть соединен с коллектором первого транзи­стора, а положительной — с базой второго транзистора.

Подключи ко входу усилителя абонентский громкого­воритель и, как во время опытов с однокаскадным уси­лителем, используй его в качестве электродинамического микрофона. Теперь, когда усилитель стал двухкаскадным, телефоны звучат значительно громче.

Схема другого варианта двухкаскадного усилителя НЧ показана на рис. 53. Здесь транзистор VI включен по схеме с общим коллектором (эмиттерный повтори­тель), а его нагрузкой служит эмиттерный р- n переход транзистора V 2, включенного по схеме с общим эмитте­ром. Оба транзистора, токи которых взаимосвязаны, об­разуют как бы единый усилительный каскад. Режим ра­боты выходного транзистора V 2 определяется током эмиттера входного транзистора, который подбирается резистором R 1.

Преимущества усилителя этого варианта — простота и меньшее число деталей, Такой усилитель, кроме того, имеет значительно большее, чем усилитель пер­вого варианта, входное сопротивление, что позволяет подключать к нему пьезоэлектрический звукосниматель и таким образом воспроизводить грамзапись. В це­лом же он работает так же, как и усилитель перво­го варианта.

Может случиться, что в этом варианте усилителя коллекторный ток транзистора V 2 окажется большим (более 8…10 мА) и не будет уменьшаться с увеличением сопротивления резистора R 1. Так бывает, если обрат­ный ток коллектора Iко первого транзистора больше та­кого же параметра второго транзистора, в таком случае надо попробовать поменять транзисторы местами или зашунтировать эмиттерный переход второго транзистора резистором сопротивлением 100…200 Ом (на рис. 53 он показан штриховыми линиями).

Теперь, продолжая опыты, соедини его с однотран-зисторным рефлексным приемником (собранным ранее по схеме на рис. 50), чтобы превратить их в единый при­емник 1-У-З. Делай это так. в коллекторную цепь тран­зистора V 1 приемника 1-V-1 вместо телефонов и блоки­рующего конденсатора включи нагрузочный резистор» сопротивлением 2,7…3,3 кОм (на рис. 54 — R 4) и к точке соединения нагрузок этого транзистора {высокочастного дросселя L 3 и резистора R 4) Подключи усилитель НЧ. Теперь входной электролитический конденсатор С1 двух-каскадного усилителя будет конденсатором €4, транзи­стор VI первого каскада — транзистором V 4, а транзи­стор V 2 второго каскада — транзистором V 5 объединен­ного приемника 1-К-3. Изменится, разумеется, нумера­ций и некоторых других деталей. Начерти самостоятель­но схему такого приемника, соединив, конечно, минусо­вые и плюсовые проводники рефлексного приемника и двухкаскадного усилителя НЧ, так как их источник пита­ния общий.

Какая теперь должна быть полярность входного электролитического конденсатора С4 подключаемого усилителя? Такая же, как полярность аналогичного ему межкаскадного конденсатора усилителя первого варианта (см. С2 на рис, 52). Значит, соединяя усилитель с приемником, не забудь изме­нить полярность включения этого конденсатора.

Чтобы установить коллек­торный ток транзистора VI в пределах t…t,2 мА, вклю­чи в его базовую цепь рези­стор (R 1 на рис. 50 и 54) большего сопротивления — 220…470 кОм,

Подключи к приемнику наружную антенну и заземле­ние, включи питание и настрои его на волну местной ра­диовещательной станции» Телефоны должны звучать очень громко. Отключи заземление и подстрой входной контур на ту же станцию. Телефоны стали звучать сла-бее, но все же громко, Замени наружную антенну от­резком проводе длиной К..1,5 м и снова подстрой вход­ной контур. Приемник продолжает работать.

А теперь отключи и эпу aftfetmy щ поворачивая прием­ник в горизонтальной плоскости и одновременно под­страивая входной контур конденсатором переменном емкости, добейся приема сигналов той же станции. У те­бя получился приемник с магнитной антенной, образован­ной ферритовым стержнем с находящейся на нем ка­тушкой входного контура.

Можно ли на выход такого приемника включить ди­намическую головку прямого излучения? Можно, но только через понижающий трансформатор низкой часто­ты, с помощью которого можно согласовать относитель­но большое сопротивление выходной.цепи усилителя с малым сопротивлением звуковой катушки динамической головки. Роль такого трансформатора, называемого со­гласующим, а чаще — выходным, без каких-либо переде­лок может выполнять трансформатор абонентского гром­коговорителя. Включи его в коллекторную цепь выход­ного транзистора вместо телефонов (на рис» 55 — т|»Нг сформатор Т Л). Громкоговоритель будет звучать гром­че, если к приемнику подключить наружную антенну и сделать заземление.

Выходные каскады транзисторных усилителен НЧ чв-cto делают двухтактными, что значительно., повышает их выходную мощность. Усилителю с таким каскадом будет посвящен специальный практикум. А на следующем практикуме речь пойдет об усилителе колебаний высокой частоты.

Литература:
Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. - М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., ил. 55к.

Рис.3.1

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора. Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик - он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена. Тем не менее, его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда Х1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В - четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда Х3, Х4. Делитель R1 R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усилителя.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллектора транзистора. Соответственно увеличится падение напряжения на резисторе R3. В итоге уменьшится ток эмиттера, а значит, и ток коллектора - он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада - головной телефон сопротивлением 60...100 Ом.

Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1, например, пинцетом - в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки переменного тока. Ток коллектора транзистора составляет около 3 мА.

Рис.3.2

Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации - резистор R4, "работающий" аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции.

Усилитель более "чувствительный" по сравнению с однокаскадным - коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 - в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов, например, от микрофона. И конечно, он позволит значительно усилить сигнал ЗЧ, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.

Двухкаскадный усилитель с RC-связью между каскадами представлен на рис.11. Резисторно-ёмкостная связь является наиболее широко распространённой в усилителях переменного напряжения. Ее недостаток – ограничение нижних частот. Если усилитель должен усиливать низкие частоты, емкость разделительных конденсаторов получается большой. Схема двухкаскадного усилителя с RC- связью между каскадами. Транзисторы Q1 и Q2 работают в режиме класса А, задаваемом цепями смещения R1-R9 и R2-R7 соответственно. Эти два каскада изолированы друг от друга с помощью разделительного конденсатора

Рис. 11. Двухкаскадный усилитель

Общий коэффициент передачи усилителя приблизительно равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада, умноженному на коэффициент соседнего каскада. В нашем случае устройство содержит два каскада, собранных по схеме с общим эмиттером (ОЭ) и каждый из них дает усиление по мощности, напряжению и току.

На осциллограмме (рис. 10), снятой при работе усилителя в электронной лаборатории на IBM PC в автоматизированной среде N1.Multisim 10.1.1. можно видеть, что переменные входной и выходной импульсы напряжения совпадают по фазе. Это объясняется просто, второй каскад поворачивает импульс напряжения первого каскада по фазе на 180 градусов.

Таким образом, в двухкаскадном усилителе мы получили совпадение по фазе входного и выходного импульсов напряжений. Моделирование усилителя, выполненное в автоматизированной программе Multisim 10.1.1, представлено на осциллограмме рис. 12. Результаты эксперимента полностью совпадают с теоретическими посылами, здесь мы наблюдаем усиление входного сигнала по напряжению и совпадение фаз после работы второго каскада усилителя.

Рис. 12. Осциллограмма напряжений

Двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах

Общий коэффициент передачи усилителя, представленного на рис.13, так же как и в предыдущем случае равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада, умноженному на коэффициент соседнего каскада. В нашем случае устройство так же содержит два каскада. Моделирование усилителя, выполненное в автоматизированной программе Multisim 10.1.1, представлено на осциллограмме рис.14. Замечено, что коэффициент усиления несколько ниже, чем в усилителе на биполярных транзисторах, но при всем этом применение полевого транзистора имеет свои достоинства, такие как значительно более высокое входное сопротивление, что является важным условием при каскадировании электронных устройств.

.

Рис. 14. Осциллограмма напряжений

Усилитель на полевом транзисторе с общим истоком

Рис. 15. Усилитель на полевом транзисторе с общим истоком

Каскад усилителя, собранного на полевом транзисторе по схеме с общим истоком (ОИ). Работа схемы аналогична работе усилителя с ОЭ может обеспечить высокий коэффициент усиления по мощности, но в отличие от нее полевой транзистор имеет значительно более высокое входное сопротивление по сравнению с биполярным. Особенности схемы таковы: через резистор утечки R2 отводится на шасси очень малый ток утечки затвора. Резистор R3 обеспечивает необходимое обратное смещение, поднимая потенциал истока выше потенциала затвора. Кроме того, этот резистор обеспечивает также стабильность режима усилителя по постоянному току. Нагрузочным резистором является R3. Он может иметь очень большое сопротивление (более 1,5МОм). Разделительный конденсатор С2 цепи истока устраняет отрицательную обратную связь по переменному току через резистор R1. При подаче сигнала на вход усилителя изменяется ток стока, вызывая в свою очередь изменение выходного напряжения на стоке транзистора. Во время положительного полупериода входного сигнала напряжение на затворе увеличивается в положительном направлении, обратное напряжение смещения перехода затвор-исток уменьшается и, следовательно, увеличивается ток I-стока полевого транзистора. Увеличение I-стока приводит к уменьшению выходного (стокового) напряжения, и на выходе воспроизводится отрицательный полупериод усиленного сигнала. И наоборот, отрицательному полупериоду входного сигнала соответствует положительный полупериод выходного сигнала.