Транзистор – усилитель. Часть 5: простейший усилитель

5.1. Простейший усилитель НЧ на одном транзисторе
Говоря об усилении, я подразумеваю усиление сигналов так называемой НИЗКОЙ (или ЗВУКОВОЙ) частоты – НЧ (или ЗЧ), примерно, от 20 до 20 000 Гц, т.е. тех, которые, будучи преобразованы в колебания воздуха, воспринимаются человеческим ухом. Поэтому усилитель низкой частоты часто сокращённо называют УНЧ, реже – УЗЧ – усилитель звуковой частоты.
Для упрощения (рисования графиков) буду полагать пока, что на вход усилителя подаётся ЧИСТО СИНУСОИДАЛЬНЫЙ сигнал:

Таким вот образом:

Замечание. Под переменным я понимаю такой ток, который периодически меняется не только по величине, но и по направлению.

Поэтому на верхнем графике – ток переменный, на нижнем – ток постоянный пульсирующий:


Транзистор N-P-N должен быть в активном режиме, для чего на базе нужно создать небольшое (положительное относительно эмиттера) напряжение смещения. При этом через базу потечёт небольшой ток Iб, который при появлении синусоидального сигнала начинает пульсировать с той же частотой. Амплитуда IБ пропорциональна амплитуде Uвх.

Одновременно с  Iб появляется Iк, который даже в отсутствии сигнала (при смещении на базе) в β раз больше Iб. Появление входного сигнала заставляет Iк пульсировать с амплитудой также в β раз больше.

Возьмём за основу схему с общим эмиттером:

Rб создаёт на базе транзистора небольшое положительное напряжение смещения. Rн назовём сопротивлением нагрузки, чтобы с коллектора можно было «снять» выходной сигнал. К базе подключен источник сигнала, который создаёт переменное Uвх на входе и обладает, естественно, некоторым сопротивлением Rвх.

Пояснение. Я обозначаю напряжение питания ±U, поскольку буквой U в физике и электротехнике принято обозначать именно НАПРЯЖЕНИЕ. Существует ещё одна величина – НАПРЯЖЁННОСТЬ электрического поля, которая обозначается буквой Е (именно латинское печатное), следовательно часто используемое обозначение Ек там, где у меня ±U, считаю не совсем корректным. Потенциал электрического поля обозначается φ (греч. буква «фи»). Письменной буквой E в физике и электротехнике принято обозначать ЭДС. Поэтому, когда используется одно обозначение, а подразумевается другая физическая величина, это приводит к нежелательным недоразумениям вплоть до непонимания.

Немного изменю схему, чтобы приблизить её к практической реализации:

К разъёмам 1,2 входа будет подключен источник сигнала Uвх. Конденсатор связи Ссв служит для того, чтобы не пропускать на базу постоянный ток через Rвх источника входного сигнала но, в то же время, он пропускает синусоидальный сигнал – переменный ток. VT – любой маломощный N-P-N транзистор. Rб создаёт напряжение смещения. BF – высокоомный головной телефон – является одновременно Rн нагрузкой транзистора. Он преобразует усиленный электрический сигнал в звуковые колебания.

На фото (слева направо):

БДС-3530-82, 260Ω;
TONSIL W-66 MADE IN POLAND BN-69/3242-02, 185 Ω;
TESLA 20PG 3 FE 562 02 50 Ω;
ТОН-2 «Октава», 1600 Ω;

Конкретно номиналы и типы компонентов: VT КТ312Б (или любой подобный); RБ » 56 кОм; ССВ » 0,2 мкФ конденсатор постоянной ёмкости; BF типа «ТОН-2» (или другой подобный) с сопротивлением звуковой катушки » 1,6 кОм; напряжение питания ±U » 5В.
Примечание. Знак «»» следует понимать как «примерно» или «около того».

На фото «ТОН-2» вскрыт для напоминания принципа действия:

В качестве источника входного сигнала UВХ можно применить такой же «ТОН-2»:

R1* означает, что в процессе настройки величину этого резистора надо подобрать так, чтобы Iк, измеренный в точке «х» был около 1 мА при отсутствии сигнала на входе. Дело в том, что транзисторы даже одного типа и номинала имеют разные коэффициенты усиления. Для КТ312Б, например, b=25 - 100.
Если произносить перед BF1 какие-то звуки или просто постучать по нему, то в BF2 будет слышен усиленный сигнал.

УНЧ на базе РЕТРО-РАДИО-конструктора 1978 года:

VT – П14Б

5.2. Более мощный простейший УНЧ
Понятно, что данный усилитель служит лишь для демонстрации принципа работы и реальное применение вряд ли получит. Когда-то его использовали совместно с детекторным приёмником, но… отечественные РАДИОстанции перестали вещать в ДВ и СВ диапазонах. К великому моему сожалению. Коммерческие соображения в очередной раз взяли верх над здравым смыслом. Но это совсем другая история…

Чтобы сделать несколько более громко работающий усилитель, надо применить более мощный транзистор. Попробуем испытать схему из Интернета (там полным-полно однотранзисторных усилителей):

Динамик 3W 16Ω от какого-то телевизора. Реально имеет сопротивление несколько бо́льшее:

Транзистор КТ815А; конденсатор МБМ 0,1 мкФ; резистор 5,6 кОм.

Подано напряжение питания:

Проверка показала работоспособность УНЧ.

5.3. Стерео УНЧ на базе простейшего
Предлагается собрать усилитель в стереофоническом варианте, чтобы прослушивать музыку с планшета, телефона и плеера. К моему великому сожалению, другие источники сигнала канули в прошлое.
Стереоусилитель состоит из двух одинаковых каналов, на входы которых поступают два сигнала:

На входе – стандартный 3,5 мм разъём для подключения миниджека. Конденсатор C1 может иметь ёмкость от 0,1 до 1 мкФ. Резистор R1 – подобрать. Транзистор VT1 – КТ817 с любым буквенным индексом. Громкоговоритель (динамик) мощностью 1-3 Вт и сопротивлением звуковой катушки 4-8 Ом. Напряжение питания  ±9 В.

Соединение элементов:

Желаю творческих успехов. Продолжение следует.

©SEkorp 22_July_2020

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 или на РАДИОзвук