Je uvedeno několik schémat jednoduchá zařízení a uzly, které mohou vytvořit začínající radioamatéři.

Jednostupňový AF zesilovač

Jedná se o nejjednodušší konstrukci, která umožňuje demonstrovat zesilovací schopnosti tranzistoru.Je pravda, že napěťový zisk je malý - nepřesahuje 6, takže rozsah takového zařízení je omezený.

Přesto jej lze připojit řekněme k detektorovému rádiovému přijímači (musí být zatížen odporem 10 kΩ) a pomocí sluchátka BF1 poslouchat vysílání místní radiostanice.

Zesílený signál je přiveden do vstupních zdířek X1, X2 a napájecí napětí (stejně jako ve všech ostatních provedeních tohoto autora je 6 V - čtyři galvanické články o napětí 1,5 V zapojené sériově) je přivedeno do X3. , zásuvky X4.

Dělič R1R2 nastavuje předpětí na bázi tranzistoru a rezistor R3 zajišťuje proudovou zpětnou vazbu, která přispívá ke stabilizaci teploty zesilovače.

Rýže. 1. Schéma jednostupňového AF zesilovače na tranzistoru.

Jak probíhá stabilizace? Předpokládejme, že vlivem teploty se zvýšil kolektorový proud tranzistoru a v důsledku toho se zvýší úbytek napětí na rezistoru R3. V důsledku toho se sníží proud emitoru a tím i kolektorový proud - dosáhne své původní hodnoty.

Zátěž zesilovacího stupně tvoří sluchátka s odporem 60 .. 100 Ohmů. Kontrola činnosti zesilovače není složitá, je třeba se dotknout vstupního konektoru X1, například by se mělo ozývat slabé bzučení pinzetou v telefonu, jako následek snímání střídavého proudu. Kolektorový proud tranzistoru je asi 3 mA.

Dvoustupňový ultrazvukový frekvenční měnič na tranzistorech různých struktur

Je navržen s přímou vazbou mezi stupni a hlubokou negativní DC zpětnou vazbou, díky čemuž je jeho režim nezávislý na teplotě. životní prostředí. Základem teplotní stabilizace je rezistor R4, který pracuje podobně jako rezistor R3 v předchozím provedení.

Zesilovač je oproti jednostupňovému "citlivější" - napěťový zisk dosahuje 20. Vstupní jacky lze napájet střídavé napětí s amplitudou ne větší než 30 mV, jinak bude ve sluchátku slyšet zkreslení.

Kontrolují zesilovač tak, že se pinzetou (nebo jen prstem) dotknou vstupního konektoru X1 - telefon uslyší hlasitý zvuk. Zesilovač odebírá proud asi 8 mA.

Rýže. 2. Schéma dvoustupňového AF zesilovače na tranzistorech odlišná struktura.

Tento design lze použít k zesílení slabých signálů, například z mikrofonu. A samozřejmě výrazně zesílí signál 34 odebraný ze zátěže přijímače detektoru.

Dvoustupňový ultrazvukový frekvenční měnič na tranzistorech stejné struktury

Zde je také použito přímé spojení mezi kaskádami, ale stabilizace provozního režimu je poněkud odlišná od předchozích provedení.

Předpokládejme, že kolektorový proud tranzistoru VT1 poklesl, úbytek napětí na tomto tranzistoru se zvýší, což povede ke zvýšení napětí na rezistoru R3 obsaženém v emitorovém obvodu tranzistoru VT2.

Propojením tranzistorů přes rezistor R2 se zvýší proud báze vstupního tranzistoru, což povede ke zvýšení jeho kolektorového proudu. V důsledku toho bude počáteční změna kolektorového proudu tohoto tranzistoru kompenzována.

Rýže. 3. Schéma dvoustupňového AF zesilovače na tranzistorech stejné struktury.

Citlivost zesilovače je velmi vysoká - zesílení dosahuje 100. Zesílení je velmi závislé na kapacitě kondenzátoru C2 - pokud jej vypnete, zesílení se sníží. Vstupní napětí by nemělo být větší než 2 mV.

Zesilovač dobře spolupracuje s detektorovým přijímačem, s elektretovým mikrofonem a dalšími zdroji. Slabý signál. Proud spotřebovaný zesilovačem je asi 2 mA.

Vyrábí se na tranzistorech různé struktury a má napěťové zesílení asi 10. Nejvyšší vstupní napětí může být 0,1V.

První dvoustupňový zesilovač je sestaven na tranzistoru VT1, druhý - na VT2 a VTZ různých struktur. První stupeň zesiluje signál 34 z hlediska napětí a obě půlvlny jsou stejné. Druhý zesiluje proudový signál, ale kaskáda na tranzistoru VT2 „pracuje“ s kladnými půlvlnami a na tranzistoru VТЗ - se zápornými.

Rýže. 4. Push-pull AF výkonový zesilovač na tranzistorech.

Stejnosměrný režim je zvolen tak, aby napětí v místě přechodu emitorů tranzistorů druhého stupně bylo přibližně poloviční než napětí zdroje.

Toho je dosaženo zapnutím rezistoru R2 zpětná vazba Kolektorový proud vstupního tranzistoru, protékající diodou VD1, vede k poklesu napětí na ní. což je předpětí na bázích výstupních tranzistorů (vzhledem k jejich emitorům), - umožňuje snížit zkreslení zesíleného signálu.

Zátěž (několik paralelně zapojených sluchátek nebo dynamická hlava) je k zesilovači připojena přes oxidový kondenzátor C2.

Pokud bude zesilovač pracovat na dynamické hlavě (s odporem 8 -,10 ohmů), měla by být kapacita tohoto kondenzátoru minimálně dvojnásobná, ale s nižším zatěžovacím výstupem.

Jedná se o tzv. napěťový boost obvod, ve kterém je do základního obvodu výstupních tranzistorů přiváděno malé kladné zpětnovazební napětí, které vyrovnává provozní podmínky tranzistorů.

Dvouúrovňový indikátor napětí

Takové zařízení lze použít. například pro indikaci „vybití“ baterie nebo pro indikaci úrovně reprodukovaného signálu v domácím magnetofonu. Rozložení indikátoru vám umožní demonstrovat princip jeho fungování.

Rýže. 5. Schéma dvouúrovňového indikátoru napětí.

Ve spodní poloze motoru s proměnným odporem R1 podle schématu jsou oba tranzistory sepnuté, LED HL1, HL2 nesvítí. Při pohybu jezdce rezistoru nahoru se napětí na něm zvyšuje. Když dosáhne otevíracího napětí tranzistoru VT1, LED HL1 bude blikat

Pokud budete pokračovat v pohybu motoru. přijde okamžik, kdy se po diodě VD1 otevře tranzistor VT2. LED HL2 bude také blikat. Jinými slovy, nízké napětí na vstupu indikátoru způsobí, že svítí pouze LED HL1 a více než obě LED.

Postupně snižujte vstupní napětí proměnný odpor, všimněte si, že nejprve zhasne LED HL2 a poté HL1. Jas LED závisí na omezovacích rezistorech R3 a R6, jak se jejich odpory zvyšují, jas klesá.

Chcete-li připojit indikátor ke skutečnému zařízení, musíte odpojit horní svorku proměnného odporu od kladného vodiče napájecího zdroje a přivést řízené napětí na krajní svorky tohoto odporu. Pohybem jeho motoru se volí práh indikátoru.

Při sledování pouze napětí napájecího zdroje je přípustné instalovat místo HL2 zelenou LED AL307G.

Vydává světelné signály podle principu méně než norma - norma - více než norma. K tomu indikátor používá dvě červené LED a jednu zelenou LED.

Rýže. 6. Třístupňový indikátor napětí.

Při určitém napětí na motoru proměnného rezistoru R1 (napětí je normální) jsou oba tranzistory uzavřeny a (fungují) pouze zelená LED HL3. Pohyb jezdce odporu nahoru po obvodu vede ke zvýšení napětí (více než normálně), tranzistor VT1 se na něm otevře.

LED HL3 zhasne a HL1 se rozsvítí. Pokud se motor posune dolů a tím se sníží napětí na něm ('méně než normálně'), tranzistor VT1 se uzavře a VT2 se otevře. Bude pozorován následující obrázek: nejprve zhasne LED HL1, poté se rozsvítí a brzy zhasne HL3 a nakonec bude blikat HL2.

Díky nízké citlivosti indikátoru se získá plynulý přechod od zhasnutí jedné LED do zapálení druhé, například HL1 ještě zcela nezhasla, ale HL3 již svítí.

Schmittova spoušť

Jak víte, toto zařízení se obvykle používá k převodu pomalu se měnícího napětí na obdélníkový signál.Když je motor proměnného odporu R1 v dolní poloze podle obvodu, tranzistor VT1 je uzavřen.

Napětí na jeho kolektoru je vysoké, v důsledku toho je tranzistor VT2 otevřený, což znamená, že svítí LED HL1, na rezistoru R3 vzniká úbytek napětí.

Rýže. 7. Jednoduchá Schmittova spoušť na dvou tranzistorech.

Pomalým pohybem jezdce proměnného rezistoru nahoru po obvodu bude možné dosáhnout okamžiku, kdy se náhle otevře tranzistor VT1 a sepne VT2, což nastane, když napětí na bázi VT1 překročí úbytek napětí na rezistoru R3.

LED zhasne. Pokud poté posunete jezdec dolů, spoušť se vrátí do původní polohy - LED bude blikat, což se stane, když je napětí na jezdci nižší než napětí zhasnuté LED.

Čekací multivibrátor

Takové zařízení má jeden stabilní stav a do druhého se přepne pouze při přivedení vstupního signálu.V tomto případě multivibrátor generuje impuls o délce trvání bez ohledu na dobu trvání vstupu. To si ověříme provedením experimentu s rozložením navrhovaného zařízení.

Rýže. osm. Kruhový diagramčekající multivibrátor.

Ve výchozím stavu je tranzistor VT2 otevřen, LED HL1 svítí. Nyní stačí krátce uzavřít patice X1 a X2, aby proudový impuls kondenzátorem C1 otevřel tranzistor VT1. Napětí na jeho kolektoru se sníží a kondenzátor C2 se připojí k bázi tranzistoru VT2 v takové polaritě, že se sepne. LED zhasne.

Kondenzátor se začne vybíjet, přes rezistor R5 bude protékat vybíjecí proud, který udržuje tranzistor VT2 v sepnutém stavu.Jakmile se kondenzátor vybije, tranzistor VT2 se opět otevře a multivibrátor přejde zpět do pohotovostního režimu.

Doba trvání impulsu generovaného multivibrátorem (doba trvání nestabilního stavu) nezávisí na době trvání spouštění, ale je určena odporem rezistoru R5 a kapacitou kondenzátoru C2.

Pokud připojíte kondenzátor stejné kapacity paralelně s C2, LED zůstane vypnutá dvakrát tak dlouho.

I. Bokomčev. R-06-2000.

Tranzistory s efektem pole v praxi začínajících radioamatérů

Tento článek je určen do rubriky "Rozhlasový amatér začátečník". Dlouho předtím, než se v časopise "Radio" č. 9 - 2007 objevil článek V. Andryushkevich "Měření parametrů tranzistorů s efektem pole", vedený stejnými principy a úkoly, vyrobil jsem zařízení podobné tomu popsanému v článek, ale podle mého názoru mnohem jednodušší obvody a technologicky. Myslím, že to ocení začínající radioamatéři. Na druhou stranu je přístroj V. Andrjuškeviče přesnější a všestrannější, vytvořený na modernějším elementovém základu, s dobrými ergonomickými vlastnostmi, zkrátka - na vyšší úrovni.

Autor stál svého času před problémem výběru běžných tranzistorů s efektem pole (FET) pro instalaci do konkrétních obvodů zesilovačů, sledovačů zdrojů, směšovačů apod. kombinovaného zařízení pro měření nejčastěji používaných parametrů v praxi radioamatérů. : odběrový proud, vypínací napětí, sklon charakteristiky.

Nejprve trocha teorie. Je uveden pouze pro další praktickou aplikaci a pochopení provozu zařízení a nic víc. Proto je vynechána fyzika práce PT a některá teoretická ustanovení. Důraz je kladen na praktickou stránku použitelných ustanovení. Doufám, že pro začínající radioamatéry bude krátký popis činnosti zařízení užitečný a použitelný při tvorbě reálného návrhu.

Přenosová (řídící) charakteristika tranzistorů s efektem pole s řízení p-n- přechod.

Obrázek níže ukazuje obvod pro měření odběrového proudu tranzistoru s efektem pole. V zápisu: brána - s, odtok - s, zdroj - i. Kromě svodového proudu je nejdůležitější charakteristikou FET mezní napětí Uots. Jedná se o napětí mezi hradlem a zdrojem (Uz), při kterém je mozkový proud téměř 0, i když se obvykle bere jako 10 μA.

Pokud se Uzi rovná 0, potom bude svodový proud FET maximální a nazývá se saturační proud nebo plný proud otevřený kanál nebo počáteční odběrový proud. Označeno Ic.začátek. (někdy Ic.o).

Je-li na bránu FET přivedeno předpětí (je to Uzi, na obr. 1 je to 1,5V baterie) a Uot se odráží na úsečce a Ic začíná na ose pořadnice. a další hodnoty odtokového proudu při různých Uzi (bias), pak můžete sestavit křivku tzv voltampérová charakteristika pá. Jak je tedy vidět z grafu, Ic závisí na hodnotě Uot.

Stanovení charakteristické strmosti (S) podle sestaveného obvodu (obr. 1) se provádí podle vzorce:

S = Je.začátek – Ic/Us., kde Ic je zvolený optimální odběrový proud, při kterém bude FET pracovat.

Na jejím rovném úseku, který vždy se nachází na grafu od 0 do Uots./2 a nazývá se kvadratický, zvolte odběrový proud Ic, při kterém bude FET pracovat nejúčinněji a nezavede do práce nelineární zkreslení standardní schéma lineární zesilovač (obr. 3). Obvykle je to polovina kvadratického úseku: Ures./2, pak Uzi bude přibližně rovna Ures./4.

V praxi se Uzi rovná poklesu napětí na Rн (Uн). To znamená, že si můžete vybrat optimální proud Ic z křivky S a pak určit Uzi (v referenčních knihách jsou odpovídající grafy - závislost S na Ic a Uzi a naopak). Dále podle Ohmova zákona určete Rn, které musí být umístěno ve zdrojovém obvodu FET lineárního zesilovače. Předpokládejme, že je vybráno Ic = 6 mA, zatímco z údajů o S-charakteristice Uzi = Un = 0,7 v. Poté Rn \u003d Un / Ic \u003d 0,7 v / 0,006 A \u003d 116 Ohm.

Další možnost je také možná: znát z charakteristik nebo měření Uots. je možné určit Uzi (= 1/4 Uots.) a poté podle plánu S určit Ic a poté hodnotu Rн.

Ve funkčním FET zesilovači můžete měřit Un (úbytek napětí na Rn) bez pájení a se znalostí hodnoty Rn z obvodu vypočítat Ic. Například Ic \u003d Un / Rn \u003d 0,7 v / 116 Ohm \u003d 0,006 A (6 mA). Porovnáním získaných dat s tabulkovým pasem lze zvolit Rn pro optimální Ic.

Definice Uots. možné podle schématu na obr.4.

Protože Ic závisí na Uzi, S-charakteristika se může změnit (posunout). Také se mění, když je PT vystaven okolní teplotě. Chcete-li se dostat do termostabilního bodu, zvolte Uzi = Uots. - 0,63 V. V praxi se pro skutečné FETy při pevném Uzi Ic pohybuje od 0,1 do 0,5 mA (v referenční literatuře jsou odpovídající grafy této přenosové charakteristiky).

Charakteristiky proudového napětí FET Usi jsou v rozsahu až Usi.nas. - odtok saturačního napětí - zdroj a obvykle nepřesahuje 2V (u KP303 a někdy i více u jiných PT). Tato funkce se nazývá volno.

Schéma a práce se zařízením.

Reálné schéma zařízení pro měření parametrů FET se neliší od výše uvedených schémat pro měření Ic a Uots. Jen se přístroj stal univerzálnějším, jakýsi stojan na měření parametrů PT.

Když je známo Ic (požadované, optimální, z adresářů), nejprve se určí Ic.nach. Chcete-li to provést, nastavte typ PT kanálu pomocí přepínačů SA2 a SA3 („n - p channel“) a přepínač SA4 („Parameter“) nastavte do polohy „Is.begin“. Mikroampérmetr (multimetr) se připojuje na svorky XT2. Po připojení PT ke svorkovnici XT4 zapněte zařízení, stiskněte tlačítko SB1 „Measurement“ a odečtěte Ic.

Dále se Ic určí posunutím přepínače SA4 do polohy "Ic". S tímto rezistorem R2 (“Set Uzi”) změňte (na stupnici tohoto rezistoru) Uots. z hodnoty, při které bude odběrový proud minimální (asi 10 μA) na hodnotu blízkou ¼ Uots. Mikroampérmetr ukáže Ic: spolu s hodnotou Uzi na grafu tvoří bod na kvadratickém řezu křivky. Potom se vypočte strmost charakteristiky (S) PT:

S = Ic.začátek - Ic/Uzi, kde Uzi =1/4Uot.(empiricky zvolený poměr).

Nejprve můžete určit Uots. (přepínač SA4 v příslušné poloze), vydělte tuto hodnotu 4, čímž získáte Uzi a poté Ic podle plánu.

Při měření Uot. (při připojení multimetru na svorky voltmetru) je důležité, pokud používáte stejný multimetr, nezapomeňte uzavřít svorky mili(mikro)ampérmetru XT2 propojkou S1.

Usi se obvykle rovná 10 v. V zařízení to můžete změnit, protože. referenční knihy někdy zobrazují VAC grafy při jiném napětí. Totéž lze říci o Uzi - jeho hodnotu lze změnit. Pro tyto účely se používají nastavitelné kladné a záporné stabilizátory napětí, které se používají k napájení drenážního obvodu FET od 2 do 15 V a obvodu hradla - od 0 do -5 V. Někdy je při měření parametrů 2 hradlových FETů požadováno přivést kladné napětí na druhé hradlo. Za tímto účelem je v zařízení instalován přepínač SA2.2, který mění polaritu napětí přijímaného ze stabilizátoru předpětí na opačnou. Ve skutečnosti je to jediný důvod, proč tento přepínač není kombinován s přepínačem typu kanálu. Svorka „K“ na liště XT4 může být použita (nebo může být instalována další) pro připojení druhého hradla jeho přepnutím s výstupem regulátoru předpětí (není znázorněno ve schématu).

Napěťové regulátory by měly být zkalibrovány - pak nemusíte používat další terminály a zařízení pro měření Usi a Uzi. Aby nedocházelo k záměně sond multimetru při měření, jsou svorky XT2 a XT3 zapojeny v obvodu přes odpovídající diodové můstky a přepínačem SA2 se přepóluje napájecí napětí. Hodnoty samotných napětí by měly být nastaveny tak, jak je uvedeno v referenčních knihách.

Často můžete slyšet o nebezpečí poškození PT statickou elektřinou indukovanou ze sítě přes napájecí zdroj (také z páječky, z rukou, oblečení atd.). Optimální je samozřejmě napájení zařízení z Krony a prvku typu AA, přičemž riziko poškození PT statikou sítě je minimální. A pokud jsou napětí indikovaných baterií dostatečná pro měření FET s nízkým výkonem, mělo by se to udělat - vložte tyto dvě baterie do zařízení. Na druhou stranu moje praktické zkušenosti s vyrobeným zařízením nikdy nevedly k poškození FETu. Je zřejmé, že to přispělo určité vlastnosti provedení a dodržování obvyklých pravidel při práci s tranzistory s efektem pole. V transformátoru T1 je použita teflonová izolace mezi vinutími, napájení FETu připojeného k zařízení v obvodu je napájeno tlačítkem SB1 „Measurement“. Mimochodem, transformátor, který je pro toto zařízení nejdostupnější a nejvhodnější z hlediska napětí na sekundárních vinutích, je TVK-70L2.

Nejjednodušším pravidlem je, že vodiče FET před a po připojení ke svorkám přístroje by měly být vždy zkratovány (několik závitů měkkého tenkého drátu kolem vodičů na bázi tranzistoru). Během měření je drát samozřejmě odstraněn.

Zařízení je osazeno v těle starého AVO-63, kam bylo možné umístit napájecí zdroj a použít standardní ukazovací měřicí hlavu. Vzhled zařízení je znázorněno na obr.6. Výstupy testovaného FETu jsou připojeny ke konektoru na konci krátkého kabelu od napájecí jednotky osobního počítače.

Na závěr je třeba poznamenat, že výše uvedené schéma není dogma a po převedení do reálného zařízení pro radioamatéra se nabízí celá řada možností a možností změny zapojení a konstrukce.

Vasilij Kononěnko (RA0CCN).

Tranzistor je polovodičové zařízení, které může zesilovat, převádět a generovat elektrické signály. První funkční bipolární tranzistor byl vynalezen v roce 1947. Jako materiál pro jeho výrobu sloužilo germanium. A již v roce 1956 se zrodil křemíkový tranzistor.

V bipolárním tranzistoru se používají dva typy nosičů náboje - elektrony a díry, proto se takové tranzistory nazývají bipolární. Kromě bipolárních existují unipolární (polní) tranzistory, které využívají pouze jeden typ nosiče – elektrony nebo díry. Tento článek se bude týkat.

Většina křemíkových tranzistorů je n-p-n, což je dáno i technologií výroby, i když existují i ​​křemíkové tranzistory. typ pnp, ale je jich o něco méně než n-p-n struktur. Takové tranzistory se používají jako součást komplementárních párů (tranzistory různé vodivosti se stejnou elektrické parametry). Například KT315 a KT361, KT815 a KT814 a v koncových stupních tranzistoru UMZCH KT819 a KT818. V importovaných zesilovačích se velmi často používá výkonná doplňková dvojice 2SA1943 a 2SC5200.

Tranzistory se strukturou p-n-p se často nazývají tranzistory s přímým vedením a struktury n-p-n obráceně. Z nějakého důvodu se tento název v literatuře téměř nikdy nenachází, ale v kruhu radiotechniků a radioamatérů se používá všude, každý hned pochopí, o co jde. Obrázek 1 ukazuje schematické zařízení tranzistorů a jejich konvenční grafické symboly.

Obrázek 1.

Kromě rozdílů v typu vodivosti a materiálu jsou bipolární tranzistory klasifikovány podle výkonu a pracovní frekvence. Pokud ztrátový výkon na tranzistoru nepřesáhne 0,3 W, je takový tranzistor považován za nízkopříkonový. Při výkonu 0,3 ... 3 W se tranzistor nazývá tranzistor středního výkonu a při výkonu větším než 3 W je výkon považován za vysoký. Moderní tranzistory jsou schopny rozptýlit výkon několika desítek až stovek wattů.

Tranzistory zesilují elektrické signály ne stejně dobře: s rostoucí frekvencí zesilování tranzistorového stupně klesá a při určité frekvenci se úplně zastaví. Proto se pro provoz v širokém frekvenčním rozsahu vyrábějí tranzistory s různými frekvenčními vlastnostmi.

Podle pracovní frekvence jsou tranzistory rozděleny na nízkofrekvenční - pracovní frekvence není větší než 3 MHz, střední frekvence - 3 ... 30 MHz, vysokofrekvenční - přes 30 MHz. Pokud pracovní frekvence přesahuje 300 MHz, jedná se již o mikrovlnné tranzistory.

Obecně je ve seriózních tlustých referenčních knihách uvedeno více než 100 různých parametrů tranzistorů, což také naznačuje obrovské množství modelů. A počet moderních tranzistorů je takový, že je již není možné uvést v plném rozsahu v žádné referenční knize. A sestava se neustále zvyšuje, což umožňuje vyřešit téměř všechny úkoly stanovené vývojáři.

Existuje mnoho tranzistorových obvodů (stačí si zapamatovat počet alespoň domácího vybavení) pro zesilování a konverzi elektrických signálů, ale přes veškerou jejich rozmanitost se tyto obvody skládají ze samostatných kaskád, které jsou založeny na tranzistorech. Pro dosažení požadovaného zesílení signálu je nutné použít několik zesilovacích stupňů zapojených do série. Abyste pochopili, jak fungují zesilovací stupně, musíte se blíže seznámit s tranzistorovými spínacími obvody.

Tranzistor sám o sobě nebude schopen nic zesílit. Jeho zesilovací vlastnosti spočívají v tom, že malé změny vstupního signálu (proud nebo napětí) vedou k výrazným změnám napětí nebo proudu na výstupu stupně v důsledku spotřeby energie z externího zdroje. Právě tato vlastnost je široce používána v analogových obvodech - zesilovače, televize, rádio, komunikace atd.

Pro zjednodušení prezentace zde budou uvažovány obvody založené na tranzistorech struktury n-p-n. Vše, co bude řečeno o těchto tranzistorech, platí stejně pro p-n-p tranzistory. Stačí pouze přepólovat napájecí zdroje a případně získat pracovní obvod.

Celkem existují tři takové obvody: obvod se společným emitorem (CE), obvod se společným kolektorem (OC) a obvod se společnou bází (OB). Všechna tato schémata jsou znázorněna na obrázku 2.

Obrázek 2

Než však přistoupíte k úvahám o těchto obvodech, měli byste se seznámit s tím, jak tranzistor funguje v režimu klíče. Tento úvod by měl usnadnit pochopení v režimu zesílení. V určitém smyslu lze klíčový obvod považovat za druh obvodu s OE.

Tranzistorový provoz v režimu klíče

Před studiem činnosti tranzistoru v režimu zesílení signálu je třeba si uvědomit, že tranzistory se často používají v klíčovém režimu.

Tento způsob činnosti tranzistoru byl uvažován již dlouhou dobu. V srpnovém čísle časopisu „Radio“ v roce 1959 vyšel článek G. Lavrova „Polovodičová trioda v klíčovém režimu“. Autor článku navrhl změnit dobu trvání impulsů v řídicím vinutí (OC). Nyní se tento způsob regulace nazývá PWM a používá se poměrně často. Schéma z tehdejšího časopisu je na obrázku 3.

Obrázek 3

Ale klíčový režim se používá nejen v PWM systémech. Tranzistor často prostě něco zapne a vypne.

V tomto případě lze jako zátěž použít relé: je aplikován vstupní signál - relé je zapnuto, ne - signál relé je vypnutý. V režimu klíče se místo relé často používají žárovky. Obvykle se to dělá pro indikaci: žárovka je buď zapnutá nebo vypnutá. Schéma takového klíčového stupně je znázorněno na obrázku 4. Klíčové stupně se také používají pro práci s LED nebo s optočleny.

Obrázek 4

Na obrázku je kaskáda řízena konvenčním kontaktem, i když to může být digitální mikroobvod nebo místo něj. Autožárovka, ta se používá k osvětlení palubní desky v Zhiguli. Je třeba věnovat pozornost tomu, že pro ovládání se používá 5V a napětí spínaného kolektoru je 12V.

Na tom není nic divného, ​​protože napětí v tomto obvodu nehraje žádnou roli, záleží pouze na proudech. Žárovka tedy může být alespoň 220V, pokud je tranzistor navržen pro provoz na taková napětí. Napětí zdroje kolektoru musí také odpovídat provoznímu napětí zátěže. Pomocí takových kaskád je zátěž připojena k digitální mikroobvody nebo mikrokontroléry.

V tomto schématu základní proud řídí kolektorový proud, který je v důsledku energie zdroje energie několik desítek nebo dokonce stovekkrát vyšší (v závislosti na zatížení kolektoru) než proud báze. Je snadné vidět, že dochází ke zvýšení proudu. Když tranzistor pracuje v režimu klíče, obvykle se používá k výpočtu kaskády podle hodnoty nazývané v referenčních knihách "proudové zesílení v režimu velkého signálu" - v referenčních knihách je označeno písmenem β. To je poměr kolektorového proudu, určený zátěží, k minimálnímu možnému proudu báze. Ve formě matematického vzorce to vypadá takto: β = Ik / Ib.

Pro většinu moderních tranzistorů je koeficient β dostatečně velký, zpravidla od 50 a výše, takže při výpočtu klíčového stupně může být vzat roven pouze 10. I když se základní proud ukáže být větší než vypočítaný jeden, tranzistor se z tohoto režimu více neotevře, potom a klíč.

Pro rozsvícení žárovky znázorněné na obrázku 3, Ib \u003d Ik / β \u003d 100 mA / 10 \u003d 10 mA, je to nejméně. Při řídicím napětí 5V na základním rezistoru Rb, mínus úbytek napětí v sekci B-E, zůstane 5V - 0,6V = 4,4V. Odpor základního odporu bude: 4,4V / 10mA = 440 ohmů. Ze standardní řady je vybrán rezistor s odporem 430 ohmů. Napětí 0,6V je napětí na B-E přechodu a na to byste při výpočtu neměli zapomínat!

Aby báze tranzistoru nezůstala při rozepnutí ovládacího kontaktu „viset ve vzduchu“, bývá přechod B-E šmrncován odporem Rbe, který tranzistor spolehlivě uzavře. Na tento rezistor by se nemělo zapomínat, i když z nějakého důvodu v některých obvodech není, což může vést k falešné činnosti šumového stupně. Ve skutečnosti o tomto odporu věděli všichni, ale z nějakého důvodu zapomněli a znovu šlápli na „hráb“.

Hodnota tohoto rezistoru musí být taková, aby při rozepnutí kontaktu nebylo napětí na bázi menší než 0,6V, jinak bude kaskáda neovladatelná, jako by sekce B-E jen zkratovaný. V praxi je rezistor Rbe nastaven na nominální hodnotu asi desetkrát větší než Rb. Ale i když je hodnota Rb 10Kom, obvod bude fungovat celkem spolehlivě: potenciály báze a emitoru se budou rovnat, což povede k uzavření tranzistoru.

Taková klíčová kaskáda, pokud je v dobrém stavu, dokáže rozsvítit žárovku na plné žhavení, nebo ji úplně vypnout. V tomto případě může být tranzistor plně zapnutý (stav nasycení) nebo zcela uzavřený (stav cutoff). Okamžitě sám o sobě napovídá závěr, že mezi těmito „hraničními“ stavy existuje něco takového, kdy žárovka svítí napůl. Je v tomto případě tranzistor napůl otevřený nebo napůl uzavřený? Je to jako naplnění sklenice: optimista ji vidí jako poloplnou, zatímco pesimista ji vidí poloprázdnou. Tento režim činnosti tranzistoru se nazývá zesilovací nebo lineární.

Tranzistorový provoz v režimu zesílení signálu

Téměř všechna moderní elektronická zařízení sestávají z mikroobvodů, ve kterých jsou „skryty“ tranzistory. Pro získání požadovaného zesílení nebo šířky pásma stačí zvolit provozní režim operačního zesilovače. Navzdory tomu se však často používají kaskády na diskrétních („volných“) tranzistorech, a proto je pochopení činnosti zesilovací kaskády prostě nezbytné.

Nejběžnějším zapojením tranzistoru oproti OK a OB je obvod se společným emitorem (CE). Důvodem této prevalence je především vysoké napětí a proudové zesílení. Nejvyšší zisk OE stupně je poskytován, když polovina napětí napájecího zdroje Epit/2 poklesne na zátěži kolektoru. Podle toho druhá polovina připadá na děj K-E tranzistor. Toho je dosaženo nastavením kaskády, která bude popsána níže. Tento způsob zesílení se nazývá třída A.

Když je tranzistor s OE zapnutý, výstupní signál na kolektoru je v protifázi se vstupním signálem. Jako nevýhody lze poznamenat, že vstupní odpor OE je malý (ne více než několik stovek ohmů) a výstupní odpor je v rozmezí desítek kΩ.

Pokud je ve spínacím režimu tranzistor charakterizován proudovým zesílením v režimu velkého signálu β, pak se v režimu zesílení použije "proudové zesílení v režimu malého signálu", označené v referenčních knihách h21e. Toto označení vzešlo ze znázornění tranzistoru ve formě čtyřpólu. Písmeno „e“ označuje, že měření byla provedena při zapnutém tranzistoru se společným emitorem.

Koeficient h21e je zpravidla o něco větší než β, i když jej lze také použít ve výpočtech v první aproximaci. Přesto je rozptyl parametrů β a h21e i pro jeden typ tranzistoru tak velký, že výpočty jsou pouze přibližné. Po takových výpočtech je zpravidla nutné upravit schéma.

Zesílení tranzistoru závisí na tloušťce báze, nelze jej tedy měnit. Z toho plyne velké kolísání zisku tranzistorů odebraných dokonce z jedné krabičky (čti jedna šarže). U tranzistorů s nízkým výkonem se tento koeficient pohybuje od 100 ... 1 000 a u výkonných je to 5 ... 200. Čím tenčí základna, tím vyšší koeficient.

Nejjednodušší obvod pro zapínání OE tranzistoru je na obrázku 5. Toto je jen malý kousek z obrázku 2, znázorněný v druhé části článku. Takový obvod se nazývá obvod s pevným základním proudem.

Obrázek 5

Schéma je extrémně jednoduché. Vstupní signál je přiveden na bázi tranzistoru přes oddělovací kondenzátor C1 a po zesílení je odebírán z kolektoru tranzistoru přes kondenzátor C2. Účelem kondenzátorů je chránit vstupní obvody před konstantní složkou vstupního signálu (stačí si vzpomenout na uhlíkové popř elektretový mikrofon) a poskytují potřebnou šířku pásma kaskády.

Rezistor R2 je zátěž kolektoru stupně a R1 dodává stejnosměrné předpětí do základny. S pomocí tohoto odporu se snaží, aby napětí na kolektoru bylo Epit / 2. Tento stav se nazývá pracovní bod tranzistoru, v tomto případě je zesílení kaskády maximální.

Přibližně odpor rezistoru R1 lze určit jednoduchým vzorcem R1 ≈ R2 * h21e / 1,5 ... 1,8. Koeficient 1,5…1,8 je nahrazen v závislosti na napájecím napětí: při nízkém napětí (ne více než 9V) není hodnota koeficientu větší než 1,5 a od 50V se blíží 1,8…2,0. Ale ve skutečnosti je vzorec tak přibližný, že nejčastěji musí být zvolen rezistor R1, jinak nebude dosaženo požadované hodnoty Epit / 2 na kolektoru.

Kolektorový rezistor R2 je nastaven jako podmínka problému, protože kolektorový proud a zisk kaskády jako celku závisí na jeho hodnotě: čím větší je odpor rezistoru R2, tím vyšší je zesílení. Ale s tímto odporem musíte být opatrní, kolektorový proud musí být menší než maximální přípustné tohoto typu tranzistor.

Schéma je velmi jednoduché, ale tato jednoduchost mu dává negativní vlastnosti a tato jednoduchost něco stojí. Za prvé, zesílení kaskády závisí na konkrétní instanci tranzistoru: Při opravě jsem vyměnil tranzistor, - znovu vyberte offset, uveďte jej do pracovního bodu.

Za druhé, od okolní teploty se s rostoucí teplotou zvyšuje zpětný kolektorový proud Ico, což vede ke zvýšení kolektorového proudu. A kde je tedy polovina napájecího napětí na kolektoru Epit / 2, stejný pracovní bod? V důsledku toho se tranzistor ještě více zahřeje, načež selže. Abychom se této závislosti zbavili, nebo ji alespoň snížili na minimum, jsou do tranzistorové kaskády zavedeny další negativní zpětnovazební prvky - OOS.

Obrázek 6 ukazuje obvod s pevným předpětím.

Obrázek 6

Zdálo by se, že dělič napětí Rb-k, Rb-e poskytne požadované počáteční předpětí kaskády, ale ve skutečnosti má taková kaskáda všechny nevýhody pevného proudového obvodu. Zobrazený obvod je tedy pouze variantou obvodu s pevným proudem znázorněného na obrázku 5.

Obvody s tepelnou stabilizací

Poněkud lepší je situace v případě aplikace schémat na obrázku 7.

Obrázek 7

V kolektorově stabilizovaném obvodu není předpětí R1 připojen k napájecímu zdroji, ale ke kolektoru tranzistoru. V tomto případě, pokud se zpětný proud zvyšuje s rostoucí teplotou, tranzistor se otevírá silněji, kolektorové napětí klesá. Tento pokles vede ke snížení předpětí aplikovaného na základnu přes R1. Tranzistor se začne zavírat, kolektorový proud klesne na přijatelnou hodnotu, obnoví se poloha pracovního bodu.

Je zcela zřejmé, že takové opatření stabilizace vede k určitému snížení zisku kaskády, ale to nevadí. Chybějící zesílení se zpravidla přidává zvýšením počtu zesilovacích stupňů. Ale taková ochrana životního prostředí vám umožňuje výrazně rozšířit rozsah provozních teplot kaskády.

Zapojení kaskády se stabilizací emitoru je poněkud složitější. Zesilovací vlastnosti takových kaskád zůstávají nezměněny v ještě širším teplotním rozsahu, než je tomu u okruhu stabilizovaného kolektorem. Ještě jedna věc nepopiratelná výhoda, - při výměně tranzistoru není nutné znovu volit provozní režimy kaskády.

Emitorový rezistor R4 zajišťující stabilizaci teploty také snižuje zesílení kaskády. Je to pro stejnosměrný proud. Aby se eliminoval vliv rezistoru R4 na zesílení střídavého proudu, je rezistor R4 bočníkován kondenzátorem Ce, který klade střídavému proudu malý odpor. Jeho hodnota je určena frekvenčním rozsahem zesilovače. Pokud tyto frekvence leží v audio rozsahu, pak kapacita kondenzátoru může být od jednotek do desítek a dokonce stovek mikrofaradů. U rádiových frekvencí jsou to již setiny nebo tisíciny, ale v některých případech obvod funguje dobře i bez tohoto kondenzátoru.

Abychom lépe pochopili, jak funguje stabilizace emitoru, je nutné zvážit zapojení pro sepnutí tranzistoru se společným kolektorem OK.

Společný kolektorový obvod (CC) je znázorněn na obrázku 8. Tento obvod je kusem z obrázku 2 z druhé části článku, který ukazuje všechny tři spínací obvody tranzistorů.

Postavení 8

Zátěž stupně je emitorový rezistor R2, vstupní signál je přiváděn přes kondenzátor C1 a výstupní signál je přiváděn přes kondenzátor C2. Zde se můžete zeptat, proč se toto schéma nazývá OK? Koneckonců, pokud si vzpomeneme na obvod OE, pak je jasně vidět, že emitor je připojen ke společnému vodiči obvodu, vůči kterému je přiváděn vstupní signál a výstupní signál je odstraněn.

V obvodu OK je kolektor jednoduše připojen ke zdroji energie a na první pohled se zdá, že se vstupním a výstupním signálem nemá nic společného. Ale ve skutečnosti má zdroj EMF (napájecí baterie) velmi malý vnitřní odpor, pro signál je to prakticky jeden bod, stejný kontakt.

Podrobněji je činnost OK obvodu vidět na obrázku 9.

Obrázek 9

Je známo, že pro křemíkové tranzistory napětí b-e přechod je v rozsahu 0,5 ... 0,7 V, takže to můžete vzít v průměru 0,6 V, pokud se nepustíte do výpočtů s přesností na desetiny procenta. Proto, jak je vidět na obrázku 9, výstupní napětí bude vždy menší než příkon o hodnotu Ub-e, konkrétně o stejných 0,6V. Na rozdíl od OE obvodu tento obvod vstupní signál neinvertuje, pouze jej opakuje, a dokonce jej snižuje o 0,6V. Tento obvod se také nazývá emitorový sledovač. Proč je takové schéma potřeba, jaké je jeho použití?

Obvod OK zesiluje proudový signál h21e krát, což znamená, že vstupní impedance obvodu je h21e krát větší než odpor v obvodu emitoru. Jinými slovy, bez obav ze spálení tranzistoru přiveďte napětí přímo na bázi (bez omezovacího odporu). Jednoduše vezměte základní kolík a připojte jej k napájecí liště +U.

Vysoká vstupní impedance umožňuje připojit vstupní zdroj s vysokou impedancí (komplexní impedance), jako je piezoelektrický snímač. Pokud je takový snímač připojen ke kaskádě podle schématu OE, pak nízká vstupní impedance této kaskády jednoduše „přistane“ signál snímače - „rádio nebude hrát“.

Charakteristickým rysem obvodu OK je, že jeho kolektorový proud Ik závisí pouze na zatěžovacím odporu a napětí zdroje vstupního signálu. Parametry tranzistoru zde v tomto případě nehrají vůbec žádnou roli. Takové obvody jsou údajně pokryty 100% napěťovou zpětnou vazbou.

Jak je znázorněno na obrázku 9, proud v zátěži emitoru (také známý jako proud emitoru) In = Ik + Ib. Vezmeme-li v úvahu, že proud báze Ib je zanedbatelný ve srovnání s kolektorovým proudem Ik, lze předpokládat, že zatěžovací proud je roven kolektorovému proudu In = Ik. Proud v zátěži bude (Uin - Ube) / Rn. V tomto případě budeme předpokládat, že Ube je známé a vždy se rovná 0,6V.

Z toho vyplývá, že kolektorový proud Ik = (Uin - Ube) / Rn závisí pouze na vstupním napětí a odporu zátěže. Odolnost zátěže lze měnit v širokém rozsahu, není však nutné být nijak zvlášť horlivý. Když totiž místo Rn dáte hřebík – setinu, tak žádný tranzistor nepřežije!

Obvod OK umožňuje poměrně snadno měřit koeficient přenosu statického proudu h21e. Jak to udělat, je znázorněno na obrázku 10.

Obrázek 10.

Nejprve změřte zatěžovací proud, jak je znázorněno na obrázku 10a. V tomto případě nemusí být báze tranzistoru nikam připojována, jak je znázorněno na obrázku. Poté se změří základní proud podle obrázku 10b. Měření by měla být v obou případech provedena ve stejných množstvích: buď v ampérech, nebo v miliampérech. Napájecí napětí a zátěž musí zůstat stejné pro obě měření. Pro zjištění koeficientu přenosu statického proudu stačí vydělit zatěžovací proud základním proudem: h21e ≈ In / Ib.

Je třeba poznamenat, že se zvýšením zatěžovacího proudu h21e poněkud klesá a se zvýšením napájecího napětí se zvyšuje. Emitorové sledovače jsou často zabudovány v push-pull konfiguraci pomocí komplementárních párů tranzistorů pro zvýšení výstupního výkonu zařízení. Takový sledovač emitoru je znázorněn na obrázku 11.

Obrázek 11.

Obrázek 12.

Zařazení tranzistorů podle schématu se společnou základnou O

Takový obvod poskytuje pouze napěťové zesílení, ale má lepší frekvenční vlastnosti ve srovnání s OE obvodem: stejné tranzistory mohou pracovat na vyšších frekvencích. Hlavní aplikací OB obvodu jsou anténní zesilovače řad UHF. Systém anténní zesilovač zobrazeno na obrázku 12.

Elektronika nás obklopuje všude. Téměř nikdo se ale nezamýšlí nad tím, jak to celé funguje. Ve skutečnosti je vše docela jednoduché. To se dnes pokusíme ukázat. A začněme s tak důležitým prvkem, jako je tranzistor. Řekneme vám, co to je, co dělá a jak funguje tranzistor.

Co je to tranzistor?

Tranzistor- polovodičové zařízení určené k řízení elektrického proudu.

Kde se používají tranzistory? Ano, všude! Bez tranzistorů se neobejde prakticky žádná moderní technologie. Kruhový diagram. Jsou široce používány při výrobě výpočetní techniky, audio a video zařízení.

Časy, kdy Sovětské mikroobvody byly největší na světě, prošly a velikost moderních tranzistorů je velmi malá. Takže nejmenší z přístrojů má velikost řádově nanometr!

Řídicí panel nano označuje velikost řádově deset až mínus devátá mocnina.

Existují však obří exempláře, které se používají především v oblastech energetiky a průmyslu.

Existovat odlišné typy tranzistory: bipolární a polární, přímé a reverzní vedení. Provoz těchto zařízení je však založen na stejném principu. Tranzistor je polovodičová součástka. Jak je známo, nosiče náboje v polovodiči jsou elektrony nebo díry.

Oblast s přebytkem elektronů je označena písmenem n(negativní) a oblast s vodivostí otvoru p(pozitivní).

Jak funguje tranzistor?

Aby bylo vše velmi jasné, zvažte práci bipolární tranzistor (nejoblíbenější typ).

(dále jen tranzistor) je polovodičový krystal (nejčastěji používaný křemík nebo germanium), rozdělené do tří zón s různou elektrickou vodivostí. Podle toho jsou zóny pojmenovány kolektor, základna a emitor. Tranzistorové zařízení a jeho schematické znázornění je znázorněno na obrázku níže.

Samostatné tranzistory s přímou a zpětnou vodivostí. P-n-p tranzistory se nazývají dopředně vodivé tranzistory a NPN tranzistory- z rubu.

Nyní o tom, jaké jsou dva režimy provozu tranzistorů. Samotná činnost tranzistoru je podobná činnosti vodovodního kohoutku nebo ventilu. Jen místo vody - elektřina. Jsou možné dva stavy tranzistoru - pracovní (tranzistor otevřen) a klidový stav (tranzistor uzavřen).

Co to znamená? Když je tranzistor zavřený, neprotéká jím žádný proud. V otevřeném stavu, kdy je do báze přiveden malý řídicí proud, se tranzistor otevře a emitorem-kolektorem začne protékat velký proud.

Fyzikální procesy v tranzistoru

A nyní více o tom, proč se vše děje tímto způsobem, tedy proč se tranzistor otevírá a zavírá. Vezměme si bipolární tranzistor. Nech to být n-p-n tranzistor.

Pokud připojíte napájecí zdroj mezi kolektor a emitor, elektrony kolektoru se začnou přitahovat ke kladnému pólu, ale mezi kolektorem a emitorem nebude proud. Tomu brání základní vrstva a samotná vrstva emitoru.

Pokud je však mezi bázi a emitor zapojen další zdroj, začnou elektrony z oblasti n emitoru pronikat do oblasti bází. V důsledku toho bude oblast báze obohacena o volné elektrony, z nichž některé budou rekombinovat s dírami, některé budou proudit do plusu báze a některé (většina) půjde do kolektoru.

Tranzistor se tedy otevře a protéká v něm proud emitor-kolektor. Pokud se základní napětí zvýší, zvýší se také proud kolektor-emitor. Navíc při malé změně řídicího napětí je pozorováno výrazné zvýšení proudu kolektorem-emitorem. Právě na tomto efektu je založen provoz tranzistorů v zesilovačích.

To je celý smysl toho, jak tranzistory v kostce fungují. Potřebujete spočítat výkonový zesilovač na bipolárních tranzistorech přes noc, nebo provést laboratorní práce studovat činnost tranzistoru? To není problém ani pro začátečníka, pokud využijete pomoci našich specialistů studentského servisu.

Neváhejte a vyhledejte odbornou pomoc s důležitými záležitostmi, jako je studium! A teď, když už máte představu o tranzistorech, zveme vás k odpočinku a sledování videa skupiny Korn „Twisted transistor“! Například se rozhodnete koupit cvičnou zprávu, obraťte se na Korespondenci.

Ve všech experimentech jsou použity tranzistory KT315B, diody D9B, miniaturní žárovky 2,5V x 0,068A. Sluchátka - vysokoodporový typ TON-2. Variabilní kondenzátor - libovolný, s kapacitou 15 ... 180 pF. Napájecí baterie se skládá ze dvou 4,5V 3R12 baterií zapojených do série. Výbojky lze nahradit sériově zapojenými LED typu AL307A a rezistorem o jmenovité hodnotě 1 kOhm.

EXPERIMENT 1
ELEKTRICKÉ SCHÉMA (vodiče, polovodiče a izolanty)

Elektrický proud je řízený pohyb elektronů z jednoho pólu na druhý pod vlivem napětí (9 V baterie).

Všechny elektrony mají stejný záporný náboj. Atomy různých látek mají jiné číslo elektrony. Většina elektronů je pevně vázána na atomy, ale existují i ​​takzvané „volné“, neboli valenční elektrony. Pokud se na konce vodiče přivede napětí, začnou se volné elektrony pohybovat směrem ke kladnému pólu baterie.

V některých materiálech je pohyb elektronů relativně volný, říká se jim vodiče; v jiných je pohyb obtížný, říká se jim polovodiče; za třetí je to obecně nemožné, takové materiály se nazývají izolanty nebo dielektrika.

Kovy jsou dobré vodiče proud. Látky jako slída, porcelán, sklo, hedvábí, papír, bavlna jsou izolanty.

Mezi polovodiče patří germanium, křemík atd. Tyto látky se stávají vodiči, když jisté podmínky. Této vlastnosti se využívá při výrobě polovodičových součástek – diod, tranzistorů.

Rýže. 1. Stanovení vodivosti vody

Tento experiment demonstruje činnost jednoduchého elektrického obvodu a rozdíl ve vodivosti mezi vodiči, polovodiči a dielektriky.

Sestavte obvod podle obr. 1 a přiveďte holé konce drátů k přední části desky. Spojte holé konce k sobě, žárovka se rozsvítí. To znamená, že obvodem prochází elektrický proud.

Se dvěma dráty můžete testovat vodivost různých materiálů. K přesnému určení vodivosti určitých materiálů jsou zapotřebí speciální přístroje. (Podle jasu lampy lze pouze určit, zda je studovaný materiál dobrým nebo špatným vodičem.)

Připevněte holé konce dvou vodičů ke kusu suchého dřeva v krátké vzdálenosti od sebe. Žárovka se nerozsvítí. To znamená, že suché dřevo je dielektrikum. Pokud jsou holé konce dvou vodičů připevněny k hliníku, mědi nebo oceli, žárovka shoří. To naznačuje, že kovy jsou dobrými vodiči elektrického proudu.

Ponořte holé konce vodičů do sklenice s vodou z vodovodu (obr. 1, a). Lampa nesvítí. To znamená, že voda je špatný vodič proudu. Pokud do vody přidáte trochu soli a pokus zopakujete (obr. 1, b), žárovka se rozsvítí, což indikuje tok proudu v obvodu.

Rezistor 56 ohmů v tomto obvodu a ve všech následujících experimentech slouží k omezení proudu v obvodu.

EXPERIMENT 2
AKCE DIODY

Účelem tohoto experimentu je demonstrovat, že dioda vede dobře v jednom směru a nevede v opačném směru.

Sestavte obvod podle obr. 2, a. Lampa bude svítit. Otočte diodu o 180° (obr. 2, b). Žárovka se nerozsvítí.

A nyní se pokusme pochopit fyzikální podstatu experimentu.

Rýže. 2. Působení polovodičové diody v elektronickém obvodu.

Polovodičové látky germanium a křemík mají každá čtyři volné neboli valenční elektrony. Polovodičové atomy se vážou do hustých krystalů (krystalová mřížka) (obr. 3, a).

Rýže. 3. Krystalová mřížka polovodičů.

Pokud se do polovodiče se čtyřmi valenčními elektrony zavede nečistota, například arsen, který má pět valenčních elektronů (obr. 3, b), pak bude pátý elektron v krystalu volný. Takové nečistoty poskytují elektronickou vodivost neboli vodivost typu n.

Nečistoty mající nižší mocenství než polovodičové atomy mají schopnost k sobě připojovat elektrony; takové nečistoty poskytují vodivost typu díra nebo p (obr. 3c).

Rýže. 4. pn přechody v polovodičové diodě.

Polovodičová dioda se skládá z přechodu materiálů typu p a n (přechod p-n) (obr. 4, a). V závislosti na polaritě přiváděného napětí může p-n přechod buď podporovat (obr. 4, d) nebo bránit (obr. 4, c) průchodu elektrického proudu. Na rozhraní dvou polovodičů se ještě před přiložením vnějšího napětí vytvoří binární elektrická vrstva s lokálním elektrickým polem o síle E 0 (obr. 4, b).

Pokud projdete diodou střídavý proud, pak dioda projde pouze kladnou půlvlnou (obr. 4 d) a zápornou neprojde (viz obr. 4, c). Dioda tak převádí nebo "usměrňuje" střídavý proud na stejnosměrný.

EXPERIMENT 3
JAK FUNGUJE TRANSISTOR

Tento experiment jasně demonstruje hlavní funkci tranzistoru, kterým je proudový zesilovač. Malý budící proud v základním obvodu může způsobit velký proud v obvodu emitor-kolektor. Změnou odporu základního odporu můžete změnit kolektorový proud.

Sestavte obvod (obr. 5). Do obvodu dejte postupně odpory: 1 MΩ, 470 kΩ, 100 kΩ, 22 kΩ, 10 kΩ. Můžete si všimnout, že s odpory 1 MΩ a 470 kΩ světlo nesvítí; 100 kOhm - žárovka sotva hoří; 22 kOhm - žárovka svítí jasněji; plný jas je pozorován, když je připojen základní odpor 10 kΩ.

Rýže. 6. Tranzistor s n-p-n strukturou.

Rýže. 7. Tranzistor s struktura p-n-p.

Tranzistor jsou v podstatě dvě polovodičové diody, které mají jednu společnou oblast - bázi. Pokud se v tomto případě oblast s p-vodivostí ukáže jako společná, pak získáme tranzistor se strukturou n-p-n (obr. 6); pokud je společná oblast s n-vodivostí, pak bude tranzistor se strukturou p-n-p (obr. 7).

Oblast tranzistoru, která emituje (emigruje) proudové nosiče, se nazývá emitor; oblast, která shromažďuje nosiče proudu, se nazývá kolektor. Zóna uzavřená mezi těmito oblastmi se nazývá základna. Přechod mezi emitorem a základnou se nazývá emitor a mezi základnou a kolektorem - kolektor.

Na Obr. 5 ukazuje zapojení tranzistoru typu n-p-n do elektrického obvodu.

Při zařazení do obvodu tranzistoru typu polarita p-n-p zapnutí baterie B je obrácené.

Pro proudy protékající tranzistorem existuje závislost

I e \u003d I b + I to

Tranzistory se vyznačují proudovým zesílením, označovaným písmenem β, což je poměr nárůstu kolektorového proudu ke změně proudu báze.

Hodnota β se pohybuje od několika desítek do několika stovek jednotek v závislosti na typu tranzistoru.

EXPERIMENT 4
VLASTNOSTI KONDENZÁTORU

Studiem principu činnosti tranzistoru můžete demonstrovat vlastnosti kondenzátoru. Sestavte obvod (obrázek 8), ale nepřipojujte 100uF elektrolytický kondenzátor. Poté jej na chvíli připojte do polohy A (obr. 8, a). Lampa se rozsvítí a zhasne. To znamená, že obvodem protékal nabíjecí proud kondenzátoru. Nyní umístěte kondenzátor do polohy B (obr. 8, b), aniž byste se dotýkali svorek rukama, jinak může dojít k vybití kondenzátoru. Lampa se rozsvítí a zhasne, kondenzátor se vybil. Nyní umístěte kondenzátor opět do polohy A. Je nabitý. Položte kondenzátor na chvíli (10 sekund) na izolační materiál a poté jej umístěte do polohy B. Světlo se rozsvítí a zhasne. Z tohoto experimentu je vidět, že kondenzátor je schopen akumulovat a uchovávat elektrický náboj na dlouhou dobu. Akumulovaný náboj závisí na kapacitě kondenzátoru.

Rýže. 8. Schéma vysvětlující princip kondenzátoru.

Rýže. 9. Změna napětí a proudu na kondenzátoru v průběhu času.

Nabijte kondenzátor nastavením do polohy A, poté jej vybijte připojením vodičů s holými konci ke svorkám kondenzátoru (vodič držte za izolovanou část!), A umístěte jej do polohy B. Kontrolka se nerozsvítí. Jak je z tohoto experimentu vidět, nabitý kondenzátor funguje jako zdroj energie (baterie) v základním obvodu, ale po použití elektrický nábojžárovka zhasne. Na Obr. 9 ukazuje závislosti na čase: nabíjecí napětí kondenzátoru; nabíjecí proud protékající obvodem.

EXPERIMENT 5
TRANZISTOR JAKO SPÍNAČ

Sestavte obvod podle obr. 10, ale odpor R1 a tranzistor T1 zatím do obvodu neinstalujte. Klíč B musí být zapojen do obvodu v bodech A a E tak, aby připojovací bod rezistorů R3, R1 mohl být uzavřen na společný vodič (záporná sběrnice plošného spoje).

Rýže. 10. Tranzistor v obvodu funguje jako spínač.

Připojte baterii, kontrolka v kolektorovém okruhu T2 se rozsvítí. Nyní uzavřete obvod spínačem B. Kontrolka zhasne, protože spínač spojí bod A se zápornou sběrnicí, čímž se sníží potenciál bodu A a tím i potenciál báze T2. Pokud se spínač vrátí do původní polohy, světlo se rozsvítí. Nyní odpojte baterii a připojte T1, nepřipojujte rezistor R1. Připojte baterii, světlo se znovu rozsvítí. Stejně jako v prvním případě je tranzistor T1 otevřený a prochází jím elektrický proud. Nyní vložte rezistor R1 (470 kOhm) do bodů C a D. Kontrolka zhasne. Odstraňte odpor a žárovka se znovu rozsvítí.

Když napětí na kolektoru T1 klesne na nulu (při instalaci rezistoru 470 kΩ), tranzistor se otevře. Báze tranzistoru T2 je připojena přes T1 k záporné sběrnici a T2 je uzavřena. Lampa zhasne. Tranzistor T1 tedy funguje jako spínač.

V předchozích experimentech byl tranzistor použit jako zesilovač, nyní je použit jako spínač.

Možnosti použití tranzistoru jako klíče (spínače) jsou uvedeny v pokusech 6, 7.

EXPERIMENT 6
POPLACH

Charakteristickým rysem tohoto obvodu je, že tranzistor T1, použitý jako klíč, je řízen fotorezistorem R2.

Fotorezistor obsažený v této sadě mění svůj odpor z 2 kOhm v silném světle na několik set kOhm ve tmě.

Sestavte obvod podle obr. 11. V závislosti na osvětlení místnosti, kde experiment provádíte, zvolte rezistor R1 tak, aby žárovka hořela normálně bez stmívání fotorezistoru.

Rýže. 11. Schéma poplach na bázi fotorezistoru.

Stav tranzistoru T1 je určen napěťovým děličem sestávajícím z rezistoru R1 a fotorezistoru R2.

Pokud fotorezistor svítí, jeho odpor je nízký, tranzistor T1 je uzavřený, v jeho kolektorovém obvodu není žádný proud. Stav tranzistoru T2 je určen aplikací kladného potenciálu odpory R3 a R4 na bázi T2. Následně se tranzistor T2 otevře, kolektorový proud teče, kontrolka svítí.

Při zatemnění fotorezistoru jeho odpor velmi vzroste a dosáhne hodnoty, kdy dělič dodává na bázi T1 napětí dostatečné k jejímu otevření. Napětí na kolektoru T1 klesne téměř na nulu, přes rezistor R4 sepne tranzistor T2, kontrolka zhasne.

V praxi lze v takových obvodech instalovat další akční členy (zvonek, relé atd.) do kolektorového obvodu tranzistoru T2.

V tomto a následujících obvodech lze použít fotorezistor typu SF2-9 nebo podobný.

EXPERIMENT 7
AUTOMATICKÝ SPÍNAČ SVĚTLA

Na rozdíl od experimentu 6, v tento experiment při ztlumení fotorezistoru R1 světlo svítí (obr. 12).

Rýže. 12. Schéma, které automaticky zapne světlo.

Když světlo dopadne na fotorezistor, jeho odpor výrazně klesá, což vede k otevření tranzistoru T1 a následně k uzavření T2. Lampa nesvítí.

Ve tmě se světlo automaticky rozsvítí.

Tuto vlastnost lze použít k zapínání a vypínání lamp v závislosti na množství světla.

EXPERIMENT 8
SIGNÁLNÍ ZAŘÍZENÍ

Charakteristickým rysem tohoto schématu je jeho vysoká citlivost. V tomto a řadě následujících experimentů je použito kombinované zapojení tranzistorů (kompozitní tranzistor) (obr. 13).

Rýže. 13. Optoelektronické signalizační zařízení.

Princip fungování tohoto schématu se neliší od schématu. Při určité hodnotě odporu rezistorů R1 + R2 a odporu fotorezistoru R3 protéká v základním obvodu tranzistoru T1 proud. V kolektorovém obvodu T1 protéká také proud, ale (3násobek proudu báze T1. Předpokládejme, že (β \u003d 100. Veškerý proud procházející emitorem T1 musí projít přechodem emitor-báze T2. kolektorový proud T2 je β krát větší než kolektorový proud T1, kolektorový proud T1 je β krát proud báze T1, kolektorový proud T2 je přibližně 10 000 krát větší než proud báze T1. Kompozitní tranzistor lze tedy považovat za jediný tranzistor s velmi vysokým ziskem a vysokou citlivostí kompozitního tranzistoru je, že tranzistor T2 musí být dostatečně výkonný, zatímco tranzistor T1, který jej řídí, může být nízkovýkonový, protože proud, který jím prochází, je 100krát menší než proud procházející skrz T2.

Výkon obvodu znázorněného na Obr. 13 je určeno osvětlením místnosti, kde se experiment provádí, proto je důležité zvolit odpor R1 děliče horního ramene tak, aby lampa nehořela v osvětlené místnosti, ale shořela, když fotorezistor se zatemňuje ručně, místnost se zatemňuje závěsy nebo při zhasnutí světla, pokud se experiment provádí večer.

EXPERIMENT 9
SNÍMAČ VLHKOSTI

V tomto zapojení (obr. 14) je také použit složený tranzistor s vysokou citlivostí pro stanovení vlhkosti materiálu. Předpětí báze T1 je zajištěno rezistorem R1 a dvěma vodiči s holým koncem.

Zkontrolujte elektrický obvod lehkým stlačením holých konců dvou vodičů prsty obou rukou, aniž byste je vzájemně spojovali. Pro spuštění obvodu stačí odpor prstů a žárovka se rozsvítí.

Rýže. 14. Schéma čidla vlhkosti. Holé konce vodičů pronikají savým papírem.

Nyní protáhněte holé konce savým papírem ve vzdálenosti asi 1,5-2 cm, druhé konce přiložte ke schématu podle obr. 14. Poté navlhčete savý papír mezi dráty vodou. Žárovka se rozsvítí (V tomto případě došlo k poklesu odporu rozpuštěním solí v papíru vodou.).

Pokud se savý papír napustí fyziologickým roztokem, vysuší a pokus zopakuje, účinnost pokusu se zvýší, konce vodičů lze oddělit na větší vzdálenost.

EXPERIMENT 10
SIGNÁLNÍ ZAŘÍZENÍ

Toto schéma je podobné předchozímu, rozdíl je pouze v tom, že lampa se rozsvítí při rozsvícení fotorezistoru a zhasne při ztmavení (obr. 15).

Rýže. 15. Signalizační zařízení na fotorezistoru.

Obvod funguje následovně: při normálním osvětlení fotorezistoru R1 se žárovka rozsvítí, protože odpor R1 je nízký, tranzistor T1 je otevřený. Když světlo zhasne, lampa zhasne. Světlo baterky nebo zapálených zápalek způsobí opětovné spálení žárovky. Citlivost obvodu se nastavuje zvýšením nebo snížením odporu rezistoru R2.

EXPERIMENT 11
POČÍTADLO PRODUKTŮ

Tento experiment by měl být proveden v polotmavé místnosti. Po celou dobu, kdy na fotorezistor dopadá světlo, svítí kontrolka L2. Vložíte-li mezi zdroj světla (žárovku L1 a fotorezistor) kus kartonu, žárovka L2 zhasne. Pokud karton vyjmete, žárovka L2 se opět rozsvítí (obr. 16).

Rýže. 16. Počítadlo produktů.

Aby byl experiment úspěšný, je nutné upravit obvod, tj. zvolit odpor rezistoru R3 (nejvhodnější je v tomto případě 470 ohmů).

Toto schéma lze prakticky použít k počítání šarže produktů na dopravníku. Pokud jsou světelný zdroj a fotorezistor umístěny tak, že mezi nimi prochází dávka produktů, okruh se zapíná a vypíná, protože tok světla je přerušován procházejícími produkty. Místo kontrolky L2 je použito speciální počítadlo.

EXPERIMENT 12
PŘENOS SIGNÁLU POMOCÍ SVĚTLA

Rýže. 23. Dělič kmitočtu na tranzistorech.

Tranzistory T1 a T2 se postupně otevírají. Řídicí signál je odeslán do klopného obvodu. Když je tranzistor T2 otevřený, kontrolka L1 nesvítí. Žárovka L2 se rozsvítí, když je tranzistor T3 otevřený. Tranzistory T3 a T4 se však střídavě otevírají a zavírají, a proto se žárovka L2 rozsvítí s každým druhým řídicím signálem vyslaným multivibrátorem. Frekvence hoření žárovky L2 je tedy 2krát menší než frekvence hoření žárovky L1.

Této vlastnosti lze využít u elektrických varhan: frekvence všech tónů horní oktávy varhan jsou rozděleny na polovinu a tón je vytvořen o oktávu níže. Proces se může opakovat.

EXPERIMENT 18
SCHÉMA "A" PO JEDNOTKÁCH

V tomto experimentu je tranzistor použit jako klíč a žárovka je výstupní indikátor (obrázek 24).

Tento obvod je logický. Žárovka se rozsvítí, pokud je na bázi tranzistoru vysoký potenciál (bod C).

Předpokládejme, že body A a B nejsou připojeny k záporné sběrnici, mají vysoký potenciál, proto je také vysoký potenciál v bodě C, tranzistor je otevřený, světlo svítí.

Rýže. 24. Logický prvek 2A na tranzistoru.

Přijímáme podmíněně: vysoký potenciál - logická "1" - kontrolka svítí; nízký potenciál - logická "0" - světlo nesvítí.

Pokud tedy existuje logická "1" v bodech A a B, bude také "1" v bodě C.

Nyní připojíme bod A k záporné sběrnici. Jeho potenciál se sníží (pokles na "0" V). Bod B má vysoký potenciál. Přes obvod R3 - D1 - baterie poteče proud. Proto v bodě C bude nízký potenciál neboli "0". Tranzistor je uzavřen, světlo nesvítí.

Se zemí spojíme bod B. Proud nyní prochází obvodem R3 - D2 - baterie. Potenciál v bodě C je nízký, tranzistor je uzavřen, světlo nesvítí.

Pokud jsou oba body spojeny se zemí, bude v bodě C také nízký potenciál.

Podobné obvody lze použít v elektronickém zkoušejícím a dalších logických obvodech, kde výstupní signál bude pouze v případě, že jsou současně signály ve dvou nebo více vstupních kanálech.

Možné stavy obvodu jsou uvedeny v tabulce.

Pravdivostní tabulka obvodu AND

EXPERIMENT 19
SCHÉMA "NEBO" PODLE JEDNOTEK

Toto schéma je opakem předchozího. Aby v bodě C byla „0“, je nutné, aby v bodech A a B byla také „0“, to znamená, že body A a B musí být připojeny k záporné sběrnici. V tomto případě se tranzistor sepne, kontrolka zhasne (obr. 25).

Pokud je nyní pouze jeden z bodů, A nebo B, připojen k záporné sběrnici, pak v bodě C bude stále vysoká úroveň, tj. "1", tranzistor je otevřený, kontrolka svítí.

Rýže. 25. Logický prvek 2OR na tranzistoru.

Při připojení bodu B k záporné sběrnici poteče proud přes R2, D1 a R3. Diodou D2 neprotéká žádný proud, protože je kvůli vodivosti zapnuta v opačném směru. V bodě C bude asi 9 V. Tranzistor je otevřený, kontrolka svítí.

Nyní připojíme bod A k záporné sběrnici. Proud půjde přes R1, D2, R3. Napětí v bodě C bude asi 9 V, tranzistor je otevřený, kontrolka svítí.

OR tabulka pravdivosti obvodu

EXPERIMENT 20
"NE" OKRUH (INVERTOR)

Tento experiment demonstruje činnost tranzistoru jako invertoru - zařízení, které dokáže změnit polaritu výstupního signálu vzhledem ke vstupu na opačnou. V experimentech nebyl tranzistor součástí stávajících logických obvodů, sloužil pouze k rozsvícení žárovky. Pokud je bod A připojen k záporné sběrnici, pak jeho potenciál klesne na „0“, tranzistor se uzavře, světlo zhasne, v bodě B je vysoký potenciál. To znamená logickou „1“ (obr. 26).

Rýže. 26. Tranzistor funguje jako invertor.

Pokud bod A není připojen k záporné sběrnici, to znamená v bodě A - "1", pak je tranzistor otevřený, kontrolka svítí, napětí v bodě B je blízko "0" nebo je to logické "0" ".

V tomto experimentu je tranzistor nedílná součást logický obvod a lze jej použít k převodu obvodu OR na obvod NOR a obvodu AND na obvod NAND.

NE tabulka pravdivosti obvodu

EXPERIMENT 21
SCHÉMA "A-NE"

Tento experiment kombinuje dva experimenty: 18 - schéma AND a 20 - schéma NOT (obr. 27).

Tento obvod funguje podobně jako obvod, tvoří "1" nebo "0" na základě tranzistoru.

Rýže. 27. Logický prvek 2I-NOT na tranzistoru.

Tranzistor se používá jako invertor. Pokud se na bázi tranzistoru objeví "1", pak výstupní bod je "0" a naopak.

Porovnáme-li potenciály v bodě D s potenciály v bodě C, je vidět, že jsou převrácené.

Pravdivostní tabulka obvodu NAND

EXPERIMENT 22
SCHÉMA "NEBO NE"

Tento experiment kombinuje dva experimenty: - obvod OR a - obvod NOT (obr. 28).

Rýže. 28. Logický prvek 2OR-NOT na tranzistoru.

Obvod funguje přesně stejným způsobem jako v experimentu 20 (na základě tranzistoru je generována „0“ nebo „1“). Jediný rozdíl je v tom, že tranzistor se používá jako invertor: pokud je na vstupu tranzistoru „1“, na jeho výstupu je „0“ a naopak.

Pravdivostní tabulka obvodu NOR

EXPERIMENT 23
SCHÉMA "A-NE", SESTAVENÉ NA TRANZISTORECH

Tento obvod se skládá ze dvou logických obvodů NOT, jejichž tranzistorové kolektory jsou zapojeny v bodě C (obr. 29).

Pokud jsou oba body, A a B, připojeny k záporné sběrnici, pak se jejich potenciály stanou rovnými "0". Tranzistory se uzavřou, v bodě C bude vysoký potenciál, žárovka se nerozsvítí.

Rýže. 29. Logický prvek 2I-NOT.

Pokud je k záporné sběrnici připojen pouze bod A, v bodě B logická "1", T1 je uzavřený a T2 je otevřený, kolektorem teče proud, světlo svítí, v bodě C logická "0".

Pokud je bod B připojen k záporné sběrnici, pak výstup bude také „0“, kontrolka bude svítit, v tomto případě T1 je otevřená, T2 je uzavřena.

A konečně, pokud jsou body A a B logická "1" (nepřipojeny k záporné sběrnici), oba tranzistory jsou otevřené. Na jejich kolektorech "0" protéká proud oběma tranzistory, kontrolka svítí.

Pravdivostní tabulka obvodu NAND

EXPERIMENT 24
TELEFONNÍ SNÍMAČ A ZESILOVAČ

V experimentálním schématu jsou oba tranzistory použity jako zesilovač zvukové signály(obr. 30).

Rýže. 30. Indukční snímač telefonu.

Signály jsou snímány a přiváděny na bázi tranzistoru T1 pomocí indukční cívky L, poté jsou zesíleny a přiváděny do telefonu. Po dokončení montáže obvodu na desce umístěte feritovou tyč blízko telefonu, kolmo k příchozím vodičům. Zazní řeč.

V tomto schématu a v budoucnu je jako indukční cívka L použita feritová tyč o průměru 8 mm a délce 100-160 mm, značka 600NN. Vinutí obsahuje cca 110 závitů měděného izolovaného drátu o průměru 0,15...0,3 mm, typ PEL nebo PEV.

EXPERIMENT 25
MIKROFONNÍ ZESILOVAČ

Pokud je k dispozici další telefon (obrázek 31), lze jej použít místo induktoru v předchozím experimentu. Ve výsledku budeme mít citlivý mikrofonní zesilovač.

Rýže. 31. Zesilovač mikrofonu.

V rámci sestavený obvod můžete získat zdání obousměrného komunikačního zařízení. Telefon 1 lze použít jako přijímací zařízení (připojení v bodě A) a telefon 2 jako výstupní zařízení (připojení v bodě B). V tomto případě musí být druhé konce obou telefonů připojeny k záporné sběrnici.

EXPERIMENT 26
ZESILOVAČ PRO PŘEHRÁVAČE

Pomocí gramofonového zesilovače (obr. 32) můžete poslouchat nahrávky, aniž byste rušili klid svého okolí.

Obvod se skládá ze dvou stupňů zesílení zvuku. Vstupní signál je signál přicházející ze snímače.

Rýže. 32. Zesilovač pro přehrávač.

Na obrázku písmeno A označuje snímač. Tento snímač a kondenzátor C2 jsou kapacitní dělič napětí pro snížení počáteční hlasitosti. Trimrový kondenzátor C3 a kondenzátor C4 jsou sekundární dělič napětí. C3 ovládá hlasitost.

EXPERIMENT 27
"ELEKTRONICKÉ HOUSLE"

Zde je multivibrační obvod pro vytváření elektronické hudby. Schéma je podobné. Hlavní rozdíl je v tom, že základní předpětí tranzistoru T1 je proměnlivé. Rezistor 22 kΩ (R2) zapojený do série s proměnným rezistorem poskytuje minimální základní předpětí T1 (obr. 33).

Rýže. 33. Multivibrátor pro tvorbu hudby.

EXPERIMENT 28
BLIKÁ MORSEOVKA

V tomto obvodu je multivibrátor navržen tak, aby generoval impulsy s tónovou frekvenci. Kontrolka se rozsvítí, když je obvod zapnutý (obr. 34).

Telefon v tomto obvodu je připojen k obvodu mezi kolektorem tranzistoru T2 přes kondenzátor C4 a zápornou sběrnicí desky.

Rýže. 34. Generátor pro učení Morseovy abecedy.

S tímto schématem si můžete procvičit učení Morseovy abecedy.

Pokud nejste spokojeni s tónem zvuku, vyměňte kondenzátory C2 a C1.

EXPERIMENT 29
METRONOM

Metronom je zařízení pro nastavení rytmu (tempa), například v hudbě. Pro tyto účely se dříve používal kyvadlový metronom, který dával vizuální i zvukové označení tempa.

V tomto schématu jsou tyto funkce prováděny multivibrátorem. Frekvence tempa je přibližně 0,5 s (obr. 35).

Rýže. 35. Metronom.

Díky telefonu a kontrolce je možné slyšet a vizuálně cítit nastavený rytmus.

EXPERIMENT 30
AUTOMATICKÉ ALARMOVÉ ZAŘÍZENÍ S AUTOMATICKÝM RESETEM

Tento obvod (obr. 36) demonstruje použití jediného vibrátoru, jehož činnost je popsána v experimentu 14. Ve výchozím stavu je tranzistor T1 otevřen a T2 uzavřen. Telefon zde slouží jako mikrofon. Pískání do mikrofonu (můžete na něj jen fouknout) nebo lehké poklepání vybudí střídavý proud v obvodu mikrofonu. Záporné signály, přicházející na bázi tranzistoru T1, jej uzavřou, a proto otevřou tranzistor T2, v kolektorovém obvodu T2 se objeví proud a žárovka se rozsvítí. V tomto okamžiku se kondenzátor C1 nabíjí přes odpor R1. Napětí nabitého kondenzátoru C2 je dostatečné k otevření tranzistoru T1, to znamená, že obvod se samovolně vrátí do původního stavu, zatímco světlo zhasne. Doba hoření žárovky je cca 4s. Pokud jsou kondenzátory C2 a C1 zaměněny, pak se doba hoření žárovky zvýší na 30 s. Pokud je odpor R4 (1 kOhm) nahrazen 470 kOhm, pak se čas zvýší ze 4 na 12 s.

Rýže. 36. Akustické signalizační zařízení.

Tento experiment lze prezentovat jako trik, který lze předvést v kruhu přátel. Chcete-li to provést, musíte odstranit jeden z mikrofonů telefonu a umístit jej pod desku poblíž žárovky tak, aby se otvor v desce shodoval se středem mikrofonu. Nyní, když fouknete na díru v desce, bude to vypadat, že foukáte na žárovku, a proto se rozsvítí.

EXPERIMENT 31
BUZZER S RUČNÍM RESETOVÁNÍM

Tento obvod (obr. 37) je principiálně podobný předchozímu, jen s tím rozdílem, že při přepnutí se obvod automaticky nevrátí do výchozí stav a to se provádí pomocí přepínače B.

Rýže. 37. Akustická signalizace s ručním resetem.

Stav připravenosti obvodu nebo počáteční stav bude, když je tranzistor T1 otevřen, T2 je uzavřen, lampa je zhasnutá.

Světelná píšťalka do mikrofonu vydá signál, který vypne tranzistor T1 a otevře tranzistor T2. Kontrolka se rozsvítí. Bude hořet, dokud se tranzistor T2 nezavře. K tomu je nutné pomocí tlačítka B zkratovat bázi tranzistoru T2 na zápornou sběrnici („zem“). K podobným obvodům lze připojit další akční členy, např. relé.

EXPERIMENT 32
JEDNODUCHÝ PŘIJÍMAČ DETEKTORU

Pro začínajícího radioamatéra by návrh rádiových přijímačů měl začínat nejjednoduššími strukturami, například detektorovým přijímačem, jehož schéma je znázorněno na Obr. 38.

Přijímač detektoru funguje následovně: elektromagnetické vlny vysílané do vzduchu radiostanicemi, křižující anténu přijímače, indukují v ní napětí o frekvenci odpovídající frekvenci signálu radiostanice. Indukované napětí vstupuje do vstupního obvodu L, C1. Jinými slovy, tento obvod se nazývá rezonanční, protože je předem naladěn na frekvenci požadované rozhlasové stanice. V rezonančním obvodu je vstupní signál desetinásobně zesílen a poté přiveden do detektoru.

Rýže. 38. Přijímač detektoru.

Detektor je namontován na polovodičové diodě, která slouží k usměrnění modulovaného signálu. Nízkofrekvenční (audio) složka bude procházet sluchátky a vy uslyšíte řeč nebo hudbu, v závislosti na vysílání této rozhlasové stanice. Vysokofrekvenční složka detekovaného signálu, která obchází sluchátka, projde kondenzátorem C2 do země. Kapacita kondenzátoru C2 určuje stupeň filtrace vysokofrekvenční složky detekovaného signálu. Obvykle se kapacita kondenzátoru C2 volí tak, že pro zvukové frekvence představuje velký odpor a pro vysokofrekvenční složku je jeho odpor nízký.

Jako kondenzátor C1 můžete použít jakýkoli malý kondenzátor variabilní kapacita s mezemi měření 10...200 pF. V tento konstruktér k doladění obvodu je použit keramický ladicí kondenzátor typu KPK-2 o kapacitě 25 až 150 pF.

Tlumivka L má tyto parametry: počet závitů - 110 ± 10, průměr drátu - 0,15 mm, typ - PEV-2, průměr rámu z izolačního materiálu - 8,5 mm.

ANTÉNA

Správně sestavený přijímač začne fungovat okamžitě, když se k němu připojí externí anténa, což je kus měděného drátu o průměru 0,35 mm, dlouhý 15-20 m, zavěšený na izolátorech v určité výšce nad zemí. Čím výše je anténa nad zemí, tím lepší bude příjem rádiových signálů.

ZÁKLADY

Hlasitost příjmu se zvýší, pokud je k přijímači připojeno uzemnění. Zemnící vodič by měl být krátký a mít malý odpor. Jeho konec je napojen na měděnou trubku jdoucí hluboko do země.

EXPERIMENT 33
PŘIJÍMAČ DETEKTORU S NÍZKOFREKVENČNÍM ZESILOVAČEM

Tento obvod (obr. 39) je podobný předchozímu obvodu přijímače detektoru, jen s tím rozdílem nejjednodušší zesilovač nízkofrekvenční, sestavený na tranzistoru T. Nízkofrekvenční zesilovač slouží ke zvýšení výkonu signálů detekovaných diodou. Schéma ladění oscilační obvod je připojen k diodě přes kondenzátor C2 (0,1 uF) a rezistor R1 (100 kOhm) zajišťuje diodě konstantní předpětí.

Rýže. 39. Přijímač detektoru s jednostupňovým ULF.

Pro normální činnost tranzistoru je použito napájení 9 V. Rezistor R2 je nutný k tomu, aby dodal napětí do báze tranzistoru pro vytvoření potřebného režimu jeho činnosti.

Pro tento obvod je stejně jako v předchozím experimentu nutná externí anténa a zem.

EXPERIMENT 34

JEDNODUCHÝ TRANSISTOROVÝ PŘIJÍMAČ

Přijímač (obr. 40) se od předchozího liší tím, že místo diody D je instalován tranzistor, který současně funguje jak jako detektor vysokofrekvenčních kmitů, tak jako nízkofrekvenční zesilovač.

Rýže. 40. Jednotranzistorový přijímač.

Detekce vysokofrekvenčního signálu v tomto přijímači se provádí na sekci báze-emitor, proto takový přijímač nevyžaduje speciální detektor (diodu). Tranzistor s oscilačním obvodem je stejně jako v předchozím zapojení zapojen přes kondenzátor 0,1 μF a je rozpojovací. Kondenzátor C3 slouží k filtraci vysokofrekvenční složky signálu, která je navíc zesílena tranzistorem.

EXPERIMENT 35
REGENERAČNÍ PŘIJÍMAČ

V tomto přijímači (obr. 41) je regenerace použita pro zlepšení citlivosti a selektivity obvodu. Tuto roli plní cívka L2. Tranzistor v tomto obvodu je zapnutý trochu jinak než v předchozím. Signálové napětí ze vstupního obvodu je přivedeno na bázi tranzistoru. Tranzistor detekuje a zesiluje signál. Vysokofrekvenční složka signálu nevstupuje ihned do filtračního kondenzátoru C3, ale nejprve prochází zpětnovazebním vinutím L2, které je umístěno na stejném jádru s cívkou smyčky L1. Díky tomu, že jsou cívky umístěny na stejném jádru, je mezi nimi indukční spojení a část zesíleného napětí vysokofrekvenčního signálu z kolektorového obvodu tranzistoru opět vstupuje do vstupního obvodu přijímače. Při správném zapojení konců vazební cívky L2 se zpětnovazební napětí přiváděné do obvodu L1 vlivem indukční vazby ve fázi shoduje se signálem přicházejícím z antény a signál se takříkajíc zvyšuje. To zvyšuje citlivost přijímače. S velkou indukční vazbou se však takový přijímač může proměnit v netlumený generátor kmitů a v telefonech se ozve ostrý hvizd. Pro odstranění nadměrného buzení je nutné snížit stupeň vazby mezi cívkami L1 a L2. Toho je dosaženo buď odstraněním cívek od sebe, nebo snížením počtu závitů cívky L2.

Rýže. 41. Regenerační přijímač.

Může se stát, že zpětná vazba nedává požadovaný efekt a příjem stanic, které byly dříve dobře slyšitelné, se při zavedení zpětné vazby úplně zastaví. To naznačuje, že místo pozitivní zpětné vazby se vytvořila negativní zpětná vazba a konce cívky L2 je třeba prohodit.

Na krátké vzdálenosti od radiostanice popsaný přijímač funguje dobře i bez externí anténa, na magnetickou anténu.

Pokud je slyšitelnost rádiové stanice nízká, musíte k přijímači připojit externí anténu.

Přijímač s jednou feritovou anténou musí být instalován tak, aby elektromagnetické vlny přicházející z radiostanice vytvářely největší signál v cívce oscilačního obvodu. Když jste tedy naladili signál rádiové stanice pomocí proměnného kondenzátoru, pokud je slyšitelnost špatná, otočte obvod pro příjem signálů v telefonech na požadovanou hlasitost.

EXPERIMENT 36
Dvoutranzistorový REGENERAČNÍ PŘIJÍMAČ

Tento obvod (obr. 42) se od předchozího liší tím, že využívá nízkofrekvenční zesilovač osazený na tranzistorech T2.

Pomocí dvoutranzistorového regenerativního přijímače můžete přijímat velké množství rozhlasových stanic.

Rýže. 42. Regenerační přijímač s nízkofrekvenčním zesilovačem.

Přestože tato sada (sada č. 2) má pouze dlouhovlnnou cívku, obvod může při použití příslušných ladicích cívek pracovat na středních i krátkých vlnách. Můžete si je vyrobit sami.

EXPERIMENT 37
"HLEDÁČ SMĚRU"

Schéma tohoto experimentu je podobné schématu experimentu 36 bez antény a země.

Nalaďte si výkonnou rozhlasovou stanici. Vezměte desku do rukou (měla by být vodorovně) a otáčejte, dokud zvuk (signál) nezmizí nebo se alespoň nesníží na minimum. V této poloze směřuje osa feritu přesně k vysílači. Pokud nyní desku otočíte o 90°, signály budou jasně slyšitelné. Ale přesněji, polohu rádiové stanice lze určit grafo-matematickou metodou, pomocí kompasu k určení úhlu v azimutu.

K tomu potřebujete znát směr vysílače z různých pozic - A a B (obr. 43, a).

Předpokládejme, že jsme v bodě A, určili jsme směr vysílače, je to 60°. Nyní se přesuneme do bodu B, přičemž změříme vzdálenost AB. Určíme druhý směr umístění vysílače, je to 30°. Průsečíkem obou směrů je umístění vysílací stanice.

Rýže. 43. Schéma zaměřování radiostanice.

Pokud máte mapu s umístěním na ní vysílací stanice, tedy schopnost přesně určit vaši polohu.

Nalaďte stanici A, nechte ji být pod úhlem 45° a poté nalaďte stanici B; jeho azimut je řekněme 90°. Vzhledem k těmto úhlům nakreslete na mapu čáry přes body A a B, jejich průsečík dá vaši polohu (obr. 43, b).

Stejně tak se lodě a letadla orientují v procesu pohybu.

OVLÁDÁNÍ ŘETĚZU

Aby obvody během experimentů spolehlivě fungovaly, musíte se ujistit, že je baterie nabitá, všechny spoje jsou čisté a všechny matice jsou pevně přišroubovány. Kabely baterie musí být správně připojeny; při zapojování je nutné důsledně dodržet polaritu elektrolytických kondenzátorů a diod.

KONTROLA KOMPONENTŮ

Diody lze testovat v; tranzistory - in; elektrolytické kondenzátory (10 a 100 mikrofaradů) - c. Sluchátko lze také zkontrolovat připojením k baterii - ve sluchátku se ozve „praskání“.