08.04.21

[Домашняя]

Транзисторы лежат в основе большинства электронных устройств. Он могут быть в виде отдельных радиодеталей, или в составе микросхем. Даже самый сложный микропроцессор состоит из великого множества малюсеньких транзисторов, плотно размещенных в его могучем кристалле. Транзисторы бывают разные. Две основные группы - это биполярные и полевые. Биполярный транзистор обозначается на схеме, так как показано на рисунке 1.

Он бывает прямой (р-п-р) и обратной (п-р-п) проводимости. Структура транзистора, и физические процессы, происходящие в нем изучается в школе, так что здесь о ней говорить не будем, - так сказать, ближе к практике. В сущности, разница в том, что р-п-р транзисторы подключают так, чтобы на их эмиттер поступал положительный потенциал напряжения, а на коллектор - отрицательный. Для транзисторов п-р-п - все, наоборот, на эмиттер дают отрицательный потенциал, на коллектор - положительный. Зачем нужен транзистор? В основном его используют для усиления тока, сигналов, напряжения. А усиление происходит за счет источника питания. Попробую объяснить принцип работы «на пальцах». В автомашине есть вакуумный усилитель тормоза. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, его мембрана перемещается и открывается клапан, через который двигатель машины всасывает эту мембрану, добавляя ей усилие. В результате слабое усилие нажима на педаль тормоза приводит к сильному усилию на тормозных колодках. А добавка силы происходит за счет мощности работающего мотора машины. Вот и с транзистором, похоже. На базу полают слабенький ток (рис. 2).

Под действием этого тока проводимость коллектор - эмиттер увеличивается и через коллектор уже протекает куда более сильный ток, поступающий от источника питания. Изменяется слабый ток базы, - соответственно изменяется и сильный ток коллектора. В идеале, график изменения тока коллектора выглядит как увеличенная копия графика изменения тока базы. Это различие между слабым током базы и сильным током коллектора называется коэффициентом усиления транзистора по току, и обозначается h21э. Определяется так: h21э = 1к /16 (ток коллектора делить на ток базы). Чем больше данный параметр, тем лучше усилительные свойства транзистора. Но это все в идеале. На самом деле зависимость тока коллектора от напряжения на базе не так уж и линейна. Следует вспомнить ВАХ диода, где в самом низу характеристики тока очень мал, и начинает резко нарастать, когда напряжение достигает определенного значения. Поскольку в основе транзистора лежат те же физические процессы, то и здесь имеется аналогичный «дефект». Если мы соберем схему усилителя, показанную на рисунке 3, и будем говорить в микрофон, в динамике звука не будет.

Потому что напряжение на микрофоне очень мало, оно ниже порога открывания транзистора. Здесь не только не будет усиления, а даже наоборот, будет ослабление сигнала. Чтобы транзистор заработал, как усилитель нужно увеличить напряжение на его базе. Это можно сделать каким-то образом увеличив напряжение на выходе микрофона. Но тогда теряется смысл усилителя. Или нужно схитрить, и подать на базу транзистора некоторое постоянное напряжение (рис.4) через резистор, такое чтобы транзистор приоткрыть.

И слабое переменное напряжение подать на базу этого транзистора через конденсатор. Вот теперь самое важное, - слабое переменное напряжение сложится с постоянным напряжением на базе. Напряжение на базе будет изменяться в такт слабому переменному напряжению. Но так как постоянное напряжение сместило рабочую точку транзистора на крутой линейный участок характеристики, происходит усиление. Проще говоря, у слабого напряжения не было сил, чтобы открыть транзистор, и мы добавили ему в помощь постоян­ное напряжение, которое приоткрыло транзистор. Еще проще (опять с водой), допустим, есть туго завинченный винтиль, и ребенок повернуть его не может. Но папа может приоткрыть этот вентиль, повернув его в приоткрытое положение, в котором он вращается легко. Теперь ребенок может регулировать напор воды в некоторых пределах. Вот здесь ребенок - это слабое переменное напряжение, а папа - это постоянное напряжение, поданное на базу транзистора через резистор. Постоянное напряжение, которое подают на базу транзистора, чтобы сместить его режим работы в участок с более крутой и линейной характеристикой,   называется   напряжением смещения. Изменяя это напряжение, мы можем даже регулировать коэффициент усиления усилительного каскада. Но транзисторы далеко не всегда исполь­зуются с напряжением смещения. Например, в усилительных каскадах передатчиков напряжение смещения на базы транзисторов могут и не подаваться, так как амплитуды входного переменного напряжения там вполне достаточно для «раскачки» транзистора. И если транзистор используется не в качестве усилителя, а в качестве ключа, то напряжение смещения тоже на базу не дают. Просто, когда ключ должен быть закрыт, - напряжение на базе равно нулю, а когда он должен быть открыт, - подают напряжение на базу достаточное для открывания транзистора.   Это   используется обычное цифровой электронике, где есть только нули (нет напряжения) и единицы (напряжение есть) и никаких промежуточных значений. На рисунке 5 показана практическая схема, как сделать из репродуктора радиоточки компьютерную колонку.

Нужен простой однопрограммный репродуктор только с одной вилкой для подключения в радиосеть (у многопрограммного есть вторая вилка для электросети). Никаких изменений в схему репродуктора вносить не нужно. К коллектору транзистора он подключается так же как к радиосети. Внутри однопрограммного репродуктора есть динамик, переменный резистор для регулировки громкости и трансформатор. Все это нужно, и оно остается. Когда вскроете корпус репродуктора, подпаивайте коллектор транзистора и плюс источника питания к тем местам, к которым подпаян его провод с вилкой. Сам провод можно убрать. Для подключения к компьютеру нужен экранированный провод с соответствующим штекером на конце. Или обычный двухпроводной провод. Если провод экранированный, - оплетку подключайте к эмиттеру транзистора, а центральную жилу к конденсатору С1. Сигнал от компьютерной звуковой карты подают через штекер на конденсатор С1. Напряжение питания подают от сетевого блока питания. Лучше всего подходит блок питания от игровой приставки к телевизору, типа «Денди», «Кенга». Вообще годится любой блок питания с напряжением на выходе от 7V до 12V. Для подключения к блоку питания потребуется соответствующее гнездо, его нужно установить на корпусе репродуктора, просверлив для него отверстие. Хотя, конечно, можно подпаять провода от блока питания и непосредственно к схеме. Подключая источник питания нужно соблюдать полярность. Диод VD1 в принципе не нужен, но он защищает схему от выхода из строя, если вы перепутаете плюс с минусом у блока питания. Без него при неправильном подключении питания транзистор можно сжечь, а с диодом, если полюса блока питания перепутаете, просто схема не включится. Транзистор КТ315 в прямоугольном корпусе, у которого с одной стороны есть скос (на рисунке показано). Вот если этим скосом повернуть его от себя, а выводами вверх, то слева будет база, справа эмиттер, а коллектор посредине. Подойдет транзистор КТ315 с любой буквой (КТ315А, КТ315Б... ). Транзистор нужно запаять правильно, не перепутав его выводы. Если ошибетесь и включите питание, он может сдохнуть. Поэтому, после того как все спаяете не поленитесь раза три проверить правильность монтажа, правильно ли подпаяны выводы транзистора, конденсаторов, диода. И только когда будете уверены на все 100%, -включайте. Диод VD1 типа КД209. На нем отмечен анод. Можно поставить и другой диод, например, 1N4004 или какой-то еще. Если диод впаяете неправильно, схема работать не будет. Так что, если все включили, но не работает,  начинайте с проверки правильности подключения диода. Еще  несколько  причин  того,   что  схема может не заработать:

- неправильно подключили источник питания.

- нет сигнала на выходе компьютера, либо громкость уменьшена или выключена регулировками в программе компьютера.

- регулятор громкости репродуктора в минимальном положении.

Конденсаторы - электролитические, на напряжение не меньше 12V. Подойдут наши К50-16. К50-35 или импортные аналоги. Следует заметить, что у наших конденсаторов на корпусе стоит плюсик возле положительного вывода, а у импортных минусик или широкая вертикальная полоска у отрицательного вывода. Вместо конденсатора 10 мкф можно выбрать на любую емкость от 2 мкф до 20 мкф. Вместо конденсатора на 100 мкФ подойдет конденсатор любой емкости не менее 100 мкФ. На рисунке ниже схемы показана монтажная схема, на ней места паек отмечены точками.

Не перепутайте места паек с пересечением проводов. Монтаж сделан навесным способом, используя выводы деталей и монтажные проводки. Всю схему желательно поместить внутрь корпуса репродуктора (там обычно очень много места). Если все работает, но сильно фонит, - значит, вы перепутали провода, идущие к звуковой карте. Поменяйте их местами. Запитывать схему от источника питания компьютера НЕ СЛЕДУЕТ! Для стереоварианта можно сделать две колонки, входы, объединив в один стерео-кабель для подключения к звуковой карте, ну и запитать обе колонки от одного блока питания. Конечно, с одним транзисторным каскадом колонка будет звучать негромко, но достаточно для прослушивания в небольшой комнате. Громкость можно регулировать как регулятором компьютера, так и ручкой, что есть у репродуктора.

Радиоконструктор №6 2010г стр. 42