А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

• Название: Семь шагов в электронику
• Автор: А. Черномырдин
• Издательство: "Наука и Техника"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94387-853-4

Впервые на российском рынке появилась радиолюбительская книга с видеокурсом. Разработки автора книги и его статьи широко известны читателям самых популярных журналов для радиолюбителей. А эта практическая книга им написана для тех, кто вступил на сложный и интересный путь от «чайника» до «профи» — ведь двигаться на этом пути очень трудно! В легкой и доступной форме в книге разбираются устройство и принципы работы семи различных конструкций. Устройства помещены в порядке возрастания сложности, осваиваются шаг за шагом.

Изюминка книги и в том, что конструкции каждого Шага созданы автором в нескольких вариантах на различной элементной базе — или на транзисторах, или на микросхемах, или на микроконтроллерах, — чтобы можно было наглядно увидеть и сходство, и различия между схемными решениями. Там, где какие-то схемотехнические варианты нереализуемы (например, усилитель на микроконтроллере), их, естественно, в книге нет. Интересны и реальные конструкции в ретро-варианте: на лампах, реле, тиратронах — такими они были во времена наших отцов и дедов.

Все рассмотренные конструкции автор разработал, изготовил, проверил и заставил работать — подтверждением тому многочисленные ролики, содержащиеся на приложенном к книге диске. Книга будет интересна всем читателям, желающим расширить свои знания и практические навыки в радиоэлектронике.

Книга сопровождается диском, на котором записан видеокурс, видеоролики с демонстрацией работающих конструкций, имеется разводка печатных плат всех конструкций в электронном виде. Для всех конструкций на микроконтроллерах на диске приводятся программы с исходниками. Диск содержит большое количество справочной информации для радиолюбителей.

---

Причина этого также очевидна — больший коэффициент усиления усилителя в целом обеспечивает большую точность работы обратной связи, и больший ее компенсирующий эффект.

Второй усилитель. Принципиальная схема. Схема второго нашего усилителя значительно сложнее, но зато позволяет получить и более качественное звучание. Достигнуто это за счет более совершенной схемотехники, большего коэффициента усиления усилителя (и, следовательно, более глубокой обратной связи), а также возможностью регулировать начальное смещение транзисторов выходного каскада.

Схема нового варианта усилителя приведена на рис 3.7.

Рис. 3.7. Принципиальная схема второго варианта транзисторного УНЧ

Этот усилитель, в отличие от своего предшественника, питается от двуполярного источника напряжения.

 Примечание.

Чтобы избежать в дальнейшем путаницы, будем считать напряжением питания этого усилителя напряжение каждой половины источника, а не их общую сумму.

Входной каскад усилителя на транзисторах VT1—VT3 образует т. н. дифференциальный усилитель. Транзистор VT2 в дифференциальном усилителе является источником тока (довольно часто в дифференциальных усилителях в качестве источника тока ставят обычный резистор достаточно большого номинала). А транзисторы VT1 и VT3 образуют два пути, по которым ток из источника уходит в нагрузку.

Если ток в цепи одного транзистора увеличится, то ток в цепи другого транзистора уменьшится на точно такую же величину — источник тока поддерживает сумму токов обоих транзисторов постоянной. В итоге транзисторы дифференциального усилителя образуют почти «идеальное» устройство сравнения, что важно для качественной работы обратной связи. На базу одного транзистора подается усиливаемый сигнал, на базу другого — сигнал обратной связи через делитель напряжения на резисторах R6, R8.

Противофазный сигнал «расхождения» выделяется на резисторах R4 и R5, и поступает на две цепочки усиления:

♦ транзистор VT7;

♦ транзисторы VT4—VT6.

 Примечание.

Эти три транзистора образуют т. н. «токовое зеркало», обладающее интересным свойством — ток, проходящий через транзистор VT6, в точности равен току, проходящему через транзистор VT5.

Когда сигнал рассогласования отсутствует, токи обеих цепочек, т. е. транзисторов VT7 и VT6, равны, и напряжение в точке соединения их коллекторов (в нашей схеме такой точкой можно считать транзистор VT8) в точности равно нулю.

При появлении сигнала рассогласования токи транзисторов становятся разными, и напряжение в точке соединения становится больше или меньше нуля. Это напряжение усиливается составным эмиттерным повторителем, собранным на комплементарных парах VT9, VT10 и VT11, VT12, и поступает на АС — это выходной сигнал усилителя.

Транзистор VT8 используется для регулировки т. н. тока «покоя» выходного каскада. Когда движок подстроечного резистора R14 находится в верхнем по схеме положении, транзистор VT8 полностью открыт. При этом падение напряжение на нем минимально. Если же перемещать движок резистора в нижнее положение, падение напряжения на транзисторе VT8 будет увеличиваться. А это равносильно внесению сигнала смещения в базы транзисторов выходного эмиттерного повторителя. Происходит смещение режима их работы от класса С до класса В, а в принципе — и до класса А. Это, как мы уже знаем, один из способов улучшения качества звука — не следует полагаться в этом только на действие обратной связи.

Плата. Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 50x47,5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 3», файл 2.DXF), и посмотреть на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Разводка печатной платы устройства (50x47,5 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей устройства приведена на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Схема расположения деталей устройства

Внешний вид усилителя приведен на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Внешний вид усилителя

Настройка. Настройка усилителя заключается в установке тока покоя выходного каскада резистором R14 по минимуму искажений. Не перестарайтесь — слишком большой ток покоя просто сожжет ваш выходной каскад. Обычно рекомендуется устанавливать его в районе 100 мА.

Аналоги и элементная база. При отсутствии необходимых деталей транзисторы VT1, VT3 можно заменить любыми малошумящими с допустимым током не менее 100 мА, допустимым напряжением не ниже напряжения питания усилителя и как можно большим коэффициентом усиления.

 Совет.

Для качественной работы усилителя важно, чтобы характеристики этих транзисторов были максимально идентичны. Так что обязательно приобретайте сразу пару транзисторов, а не собирайте их «с бору по сосенке». Приобретенная пара, как правило, оказывается из одной партии, так что есть надежда получить достаточное приближение к идеалу.

Специально для таких схем промышленностью выпускаются транзисторные сборки, представляющие собой пару транзисторов в одном корпусе с максимально подобными характеристиками — это был бы идеальный вариант.

Транзисторы VT9 и VT10 обязательно должны быть комплементарными, также как и VT11, и VT12. Они должны быть рассчитаны на напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя (не забыли, уважаемый радиолюбитель, что усилитель питается от двухполярного источника напряжения?).

Для зарубежных аналогов комплементарые пары обычно указываются в документации на транзистор, для отечественных приборов — придется попотеть в Инете! Транзисторы выходного каскада VT11, VT12 дополнительно должны выдерживать ток, не меньший:

Iв = U/R, A

где U — напряжение питания усилителя; R — сопротивление АС.

 Примечание.

Также транзисторы выходного каскада должны иметь допустимую рассеиваемую мощность не менее выделяемой. Формула для ее расчета была приведена в расчете радиаторов, но в качестве U нужно использовать удвоенное напряжение питания усилителя.

Для транзисторов VT9, VT10 допустимый ток должен быть не менее:

Iп = Iв/В, А,

где Iв — максимальный ток выходных транзисторов; В — коэффициент усиления выходных транзисторов.

Обратите внимание, что в документации на мощные транзисторы иногда приводятся два коэффициента усиления — один для режима усиления «малого сигнала», другой — для схемы с ОЭ.

Вам нужен для расчета тот, который не для «малого сигнала». Обратите внимание также на особенность транзисторов КТ972/КТ973 — их коэффициент усиления составляет более 750. Найденный вами аналог должен обладать не меньшим коэффициентом усиления — это существенно для данной схемы. Остальные транзисторы должны иметь допустимое напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя и допустимый ток не мене 100 мА.

Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0,125 Вт. Конденсаторы — электролитические, с емкостью не менее указанной и рабочим напряжением не менее напряжения питания усилителя.

Смотрим ролик. Работу устройства демонстрирует ролик «Видеоурок 3» — > «Второй УНЧ на транзисторах» на прилагаемом диске.

Усилитель низкой частоты на микросхемах

Схема на К174УН14. Микросхемы в усилителях низкой частоты применяются двояким образом — либо как составная часть усилителя, либо как усилитель целиком «в одном флаконе». Ярким примером второй концепции является микросхема К174УН14 (зарубежный аналог TDA2003).

Эта пятиногая микросхема в корпусе ТО-220 (в такие корпуса упакованы транзисторы КТ818—КТ819) представляет собой полностью готовый к употреблению усилитель, к которому требуется только подсоединить несколько элементов обвязки.

Схема такого усилителя приведена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Принципиальная схема первого варианта УНЧ на микросхемах

Она является типовой и приводится в описании на данную микросхему. Сразу хочется дать читателю один совет на будущее — с незнакомыми микросхемами свою первую конструкцию всегда собирайте по типовой схеме, потому что без надлежащего опыта работы с той или иной микросхемой вы не сможете определить, насколько критичным для работы является тип и/или номинал того или иного элемента типовой схемы. Случались в практике казусы, когда в нетиповом включении микросхема либо не работала вообще, либо работала так, что лучше бы и не надо.