Разговор о двухтактном усилителе мощности начат в ноябрьском номере ╚Радио╩ минувшего года. Надеемся, что тот Практикум помог вам смонтировать усилители НЧ, позволяющие с достаточной громкостью воспроизводить грамзапись. Сегодняшний Практикум ≈ продолжение разговора о таком же усилителе мощности, но бестрансформаторном.

 

Если в двухтактном усилителе мощности применить транзисторы структур р-n-р и n-р-n, то отпадает надобность в фазоинверсном устройстве. Именно так чаще и поступают радиолюбители, конструируя усилители НЧ с выходным двухтактным бестрансформаторным каскадом.

Для наших опытов с таким каскадом потребуются низкочастотные маломощные германиевые транзисторы с проводимостью р-n-р типа МП39≈ МП42 и n-р-n типа МП35≈МП38 или кремниевые транзисторы р-n-р типа МП114≈МП116 и n-р-n типа МП111 ≈ МП113. Оба транзистора в каскаде должны быть или германиевыми или кремниевыми и иметь близкие по значениям коэффициенты статического усиления В_ст и обратные токи коллекторов I_к0.

Напоминаем: n-р-n транзисторы работают точно так же, как р-n-р транзисторы, только для них полярность включения источника питания должна быть обратной. Транзистор n-р-n открывается, когда на его базу относительно эмиттера подается положительное напряжение. Разница в обозначении на схемах транзисторов обеих структур заключается лишь в том, что стрелка эмиттера n-р-n транзистора обращена не к базе, а от базы, что символизирует обратную, по сравнению с р-n-р транзистором, электропроводимость прибора.

Для питания усилителя потребуются две батареи КБС-Л-0,50. Нагрузкой усилителя может служить электродинамический громкого во ритель мощностью 0,5≈1 вm, например, типа 1ГД-18.

Транзисторы, батареи и громкоговоритель соедините по схеме, показанной на рис. 1. На вход усилителя подайте от радиотрансляционной сети низкочастотный сигнал напряжением 3≈4 в, используя для этого делитель напряжения. Для сети напряжением 30 в сопротивление постоянного резистора (на схеме рис. 1≈R₁) делителя должно быть 20≈30 ком, для сети напряжением 15 в ≈ 10≈ 15 ком (подробнее о делителе напряжения радиосети мы говорили на предыдущем Практикуме). Если транзисторы исправны, то при таком входном сигнале громкоговоритель, включенный на выход усилителя, должен звучать громко. По мере уменьшения входного напряжения громкоговоритель станет работать все тише, а при совсем слабом входном сигнале появятся заметные на слух искажения.

Выключите питание, исключите из усилителя один из транзисторов, отпаяв, например, его выводы базы и эмиттера от точек а и б, включите питание и снова подайте на вход усилителя первоначальный сигнал. Как теперь звучит громкоговоритель? Значительно тише и с сильными искажениями. Проведите такой же опыт с другим транзистором ≈ результат будет таким же. Не смущайтесь, так оно и должно быть.

Как работает такой усилитель? Громкоговоритель, включенный между точками б и е, то есть между эмиттерами транзисторов и средней точкой между соединенными последовательно батареями В₁ и Б₂, делит усилитель на две симметричные цепи, обозначенные на схеме римскими цифрами I и II. Цепь I питает батарея Б₁ цепь II ≈ батарея Б₂. При этом на коллектор р-n-р транзистора Т₁ относительно его эмиттера подается отрицательное напряжение батареи Б₁, а на коллектор n-р-n транзистора T₂ ≈ положительное напряжение батареи Б₂. Громкоговоритель включен в эмиттерные цепи обоих транзисторов и является их общей нагрузкой. Транзисторы, следовательно, включены по схеме с общим коллектором (эмиттерные повторители).

Когда на вход усилителя подается низкочастотный сигнал, на базах транзисторов (точка а) действует одинаковое по величине и частоте переменное напряжение. А транзисторы работают поочередно, на два такта: при отрицательной полуволне напряжения открывается транзистор Т1 и в цепи I появляется импульс его коллекторного тока (график I_к1), а при положительной полуволне открывается транзистор T₂ и в цепи II появляется импульс коллекторного тока этого транзистора (график I_к2). Суммарный ток коллекторов, представляющий собой усиливаемые колебания низкой частоты, течет через громкоговоритель (график I_гр) и преобразуется им в звуковые колебания. Практически получается то же, что и в усилителе с трансформаторами, но, благодаря применению транзисторов разной структуры, отпадает необходимость в фазоинверсном устройстве.

Что получалось, когда в каскаде работал один транзистор? В этом случае через громкоговоритель протекал однополупериодный ток входного сигнала, создаваемый оставшимся в усилителе транзистором (I_к1 или I_k2), поэтому так сильно искажался звук. Что же касается незначительных искажений, вносимых каскадом с двумя транзисторами при слабом входном сигнале, они будут устранены, как только на транзисторы будут поданы чуть приоткрывающие их начальные напряжения смещения.

Усилитель по схеме на рис. 1 требует для работы две одинаковые по напряжению и емкости батареи и два выключателя питания. Чтобы такой же усилитель работал от одной батареи с одним выключателем в цепи питания, его можно собрать по схеме, показанной на рис. 2. По постоянному току транзисторы включены последовательно, образуя как бы делитель напряжения питающей их батареи Б₁. При этом на коллекторе транзистора Т₁ относительно его эмиттера, то есть средней точки между транзисторами (точка б), создается отрицательное напряжение, равное половине напряжения батареи, а на коллекторе транзистора T₂ ≈ положительное напряжение, также равное половине напряжения батареи. Громкоговоритель по переменному току включен в эмиттерные цепни транзисторов: для транзистора Т₁ ≈ через конденсатор C₃, для транзистора Т₂ ≈ через конденсатор С₂. Таким образом и в этом случае транзисторы работают как эмиттерные повторители на одну общую нагрузку ≈ громкоговоритель.

Схема другого варианта усилителя с одной батареей, одним конденсатором и одним выключателем в цепи питания изображена на рис. 3. И в этом случае транзисторы работают как эмиттерные повторители, а громкоговоритель является их общей нагрузкой по переменному току.

Проверьте оба эти усилителя в действии, подавая на их входы такой же сигнал, как во время опытов с его первым вариантом. Эффект должен быть таким же.

Испытывая усилитель, собранный по схеме на рис. 3, переключите верхний вывод громкоговорителя на положительный проводник батареи питания, поменяв при этом и полярность включения конденсатора С₂. Усилитель будет работать так же, так как и в этом случае громкоговоритель по переменному току останется включенным в общую цепь эмиттеров обоих транзисторов.

А если емкость конденсатора С₂ в усилителе по схеме рис. 3 будет сравнительно небольшой, например, 10 мкф? Такой конденсатор станет оказывать значительное сопротивление колебаниям наиболее низких частот звукового диапазона, в результате чего они будут сильно ослаблены. С увеличением емкости этого конденсатора полоса низкочастотных колебаний, воспроизводимая громкоговорителем, будет расширяться. Проверьте это опытом.

А теперь, поэкспериментировав с простейшим двухтактным бестрансформаторным усилителем мощности, предлагаем собрать и наладить усилитель НЧ с таким выходным каскадом. Его принципиальная схема показана на рис. 4. Транзисторы Т₁ и Т₂ (типа МП39≈МП42) работают в каскадах предварительного усиления напряжения НЧ, а транзисторы Т₃(типа МП39≈МП42 или МП114≈ МП116) и Т₄(типа МП35≈МП38 или МП111≈МП113) ≈ в двухтактном выходном каскаде усиления мощности. Чтобы выходной каскад возможно меньше искажал сигнал, его транзисторы работают с небольшими чуть открывающими их напряжениями смещения. Смещения на базы транзисторов подаются с делителя напряжения, образуемого резисторами R₄, R₅ и транзистором Т₂ второго каскада усилителя. Резисторы R₄ и R₅, являются одновременно и нагрузкой транзистора Т₂. С них усиленный сигнал подается непосредственно на базы транзисторов Т₃ и Т₄ для усиления его по мощности.

С работой первых двух каскадов вы уже знакомы по ранее проведенным Практикумам.

Прежде чем подать на вход усилителя низкочастотный сигнал (напряжением до 0,15≈0,2 в), подбором сопротивления резистора R₅ установите ток покоя транзисторов Т₃ и Т₄ в пределах 2≈4 ма, а подбором сопротивления резистора R₃ ≈ напряжение на средней точке этих транзисторов, равное примерно половине напряжения батареи питания. Повторите эту операцию еще раз, чтобы откорректировать режим работы транзисторов выходного каскада, а затем резистором R₁ установите рекомендуемый ток покоя транзистора T₁ первого каскада усилителя. Учтите, что для измерения напряжений непосредственно на электродах транзисторов пригодны только высокоомные вольтметры, то есть вольтметры с внутренним сопротивлением в несколько тысяч ом на один вольт измеряемого напряжения. Если такого прибора не окажется, режим работы транзисторов определяйте по качеству работы усилителя.

Предупреждаем: заменять резистор R₅ можно только при выключенном питании усилителя. Если этот участок цепи при включенном питании окажется оборванным, транзисторы Т₃ и Т₄из-за больших коллекторных токов немедленно перегреются и выйдут из строя.

Если усилитель предполагается использовать для воспроизведения грамзаписи, в эмиттерную цепь транзистора T₁ желательно включить резистор сопротивлением 100≈110 ом (на рис 4 показан штриховыми линиями). В этом случае входное сопротивление усилителя увеличится, что позволит подключить к нему пьезоэлектрический звукосниматель.

http://www.chipinfo.ru/literature/radio/197101/p54-55.html