Δίνονται διάφορα σχήματα απλές συσκευέςκαι κόμβους που μπορούν να γίνουν από αρχάριους ραδιοερασιτέχνες.

Ενισχυτής AF μονού σταδίου

Αυτός είναι ο απλούστερος σχεδιασμός που σας επιτρέπει να επιδείξετε τις δυνατότητες ενίσχυσης ενός τρανζίστορ Είναι αλήθεια ότι το κέρδος τάσης είναι μικρό - δεν υπερβαίνει το 6, επομένως το πεδίο εφαρμογής μιας τέτοιας συσκευής είναι περιορισμένο.

Ωστόσο, μπορεί να συνδεθεί, ας πούμε, σε ένα ραδιόφωνο ανιχνευτή (πρέπει να είναι φορτωμένο με αντίσταση 10 kΩ) και, χρησιμοποιώντας τα ακουστικά BF1, να ακούσει τη μετάδοση ενός τοπικού ραδιοφωνικού σταθμού.

Το ενισχυμένο σήμα τροφοδοτείται στις υποδοχές εισόδου X1, X2 και η τάση τροφοδοσίας (όπως σε όλα τα άλλα σχέδια αυτού του συγγραφέα, είναι 6 V - τέσσερα γαλβανικά στοιχεία με τάση 1,5 V συνδεδεμένα σε σειρά) τροφοδοτείται στο X3 , υποδοχές X4.

Ο διαχωριστής R1R2 ρυθμίζει την τάση πόλωσης στη βάση του τρανζίστορ και η αντίσταση R3 παρέχει ανάδραση ρεύματος, η οποία συμβάλλει στη σταθεροποίηση της θερμοκρασίας του ενισχυτή.

Ρύζι. 1. Σχέδιο ενισχυτή AF μονού σταδίου σε τρανζίστορ.

Πώς γίνεται η σταθεροποίηση; Ας υποθέσουμε ότι, υπό την επίδραση της θερμοκρασίας, το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ έχει αυξηθεί και συνεπώς, η πτώση τάσης στην αντίσταση R3 θα αυξηθεί. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα εκπομπού θα μειωθεί, και ως εκ τούτου το ρεύμα συλλέκτη - θα φτάσει στην αρχική του τιμή.

Το φορτίο του σταδίου ενίσχυσης είναι ένα ακουστικό με αντίσταση 60 .. 100 Ohms. Δεν είναι δύσκολο να ελέγξετε τη λειτουργία του ενισχυτή, πρέπει να αγγίξετε την υποδοχή εισόδου X1, για παράδειγμα, θα πρέπει να ακουστεί ένας ασθενής βόμβος με τσιμπιδάκια στο τηλέφωνο, ως αποτέλεσμα της λήψης εναλλασσόμενου ρεύματος. Το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ είναι περίπου 3 mA.

Μετατροπέας συχνότητας υπερήχων δύο σταδίων σε τρανζίστορ διαφορετικών δομών

Είναι σχεδιασμένο με άμεση σύζευξη μεταξύ των σταδίων και βαθιά αρνητική ανάδραση DC, γεγονός που καθιστά τη λειτουργία του ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία. περιβάλλον. Η βάση της σταθεροποίησης της θερμοκρασίας είναι η αντίσταση R4, η οποία λειτουργεί παρόμοια με την αντίσταση R3 στο προηγούμενο σχέδιο.

Ο ενισχυτής είναι πιο "ευαίσθητος" σε σύγκριση με έναν μονοβάθμιο - το κέρδος τάσης φτάνει τα 20. Οι υποδοχές εισόδου μπορούν να τροφοδοτηθούν AC τάσημε πλάτος όχι μεγαλύτερο από 30 mV, διαφορετικά θα ακουστεί παραμόρφωση στο ακουστικό.

Ελέγχουν τον ενισχυτή αγγίζοντας την υποδοχή εισόδου X1 με τσιμπιδάκια (ή απλά ένα δάχτυλο) - το τηλέφωνο θα ακούσει δυνατός θόρυβος. Ο ενισχυτής καταναλώνει ρεύμα περίπου 8 mA.

Ρύζι. 2. Σχέδιο ενός ενισχυτή AF δύο σταδίων σε τρανζίστορ διαφορετική δομή.

Αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση αδύναμων σημάτων, όπως από ένα μικρόφωνο. Και φυσικά, θα ενισχύσει σημαντικά το σήμα 34 που λαμβάνεται από το φορτίο του δέκτη του ανιχνευτή.

Μετατροπέας συχνότητας υπερήχων δύο σταδίων σε τρανζίστορ ίδιας δομής

Εδώ, χρησιμοποιείται επίσης μια άμεση σύνδεση μεταξύ των καταρρακτών, αλλά η σταθεροποίηση του τρόπου λειτουργίας είναι κάπως διαφορετική από τα προηγούμενα σχέδια.

Ας υποθέσουμε ότι το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ VT1 έχει μειωθεί Η πτώση τάσης σε αυτό το τρανζίστορ θα αυξηθεί, γεγονός που θα οδηγήσει σε αύξηση της τάσης στην αντίσταση R3 που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα εκπομπού του τρανζίστορ VT2.

Λόγω της σύνδεσης των τρανζίστορ μέσω της αντίστασης R2, το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ εισόδου θα αυξηθεί, γεγονός που θα οδηγήσει σε αύξηση του ρεύματος του συλλέκτη του. Ως αποτέλεσμα, η αρχική αλλαγή στο ρεύμα συλλέκτη αυτού του τρανζίστορ θα αντισταθμιστεί.

Ρύζι. 3. Σχέδιο ενός ενισχυτή AF δύο σταδίων σε τρανζίστορ της ίδιας δομής.

Η ευαισθησία του ενισχυτή είναι πολύ υψηλή - το κέρδος φτάνει τα 100. Το κέρδος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χωρητικότητα του πυκνωτή C2 - εάν τον απενεργοποιήσετε, το κέρδος θα μειωθεί. Η τάση εισόδου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 2 mV.

Ο ενισχυτής λειτουργεί καλά με δέκτη ανιχνευτή, με ηλεκτρικό μικρόφωνο και άλλες πηγές. αδύναμο σήμα. Το ρεύμα που καταναλώνει ο ενισχυτής είναι περίπου 2 mA.

Κατασκευάζεται σε τρανζίστορ διαφορετικών δομών και έχει κέρδος τάσης περίπου 10. Η υψηλότερη τάση εισόδου μπορεί να είναι 0,1 V.

Ο πρώτος ενισχυτής δύο σταδίων συναρμολογείται σε τρανζίστορ VT1, ο δεύτερος - σε VT2 και VTZ διαφορετικών δομών. Το πρώτο στάδιο ενισχύει το σήμα 34 ως προς την τάση, και τα δύο μισά κύματα είναι τα ίδια. Το δεύτερο ενισχύει το τρέχον σήμα, αλλά ο καταρράκτης στο τρανζίστορ VT2 "λειτουργεί" με θετικά μισά κύματα και στο τρανζίστορ VТЗ - με αρνητικά.

Ρύζι. 4. Push-pull ενισχυτής ισχύος AF σε τρανζίστορ.

Η λειτουργία DC επιλέγεται έτσι ώστε η τάση στο σημείο σύνδεσης των εκπομπών των τρανζίστορ του δεύτερου σταδίου να είναι περίπου η μισή τάση της πηγής ισχύος.

Αυτό επιτυγχάνεται με την ενεργοποίηση της αντίστασης R2 ανατροφοδότησηΤο ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ εισόδου, που ρέει μέσω της διόδου VD1, οδηγεί σε πτώση τάσης σε αυτό. που είναι η τάση πόλωσης στις βάσεις των τρανζίστορ εξόδου (σε σχέση με τους εκπομπούς τους) - σας επιτρέπει να μειώσετε την παραμόρφωση του ενισχυμένου σήματος.

Το φορτίο (πολλά παράλληλα συνδεδεμένα ακουστικά ή μια δυναμική κεφαλή) συνδέεται με τον ενισχυτή μέσω ενός πυκνωτή οξειδίου C2.

Εάν ο ενισχυτής λειτουργεί σε δυναμική κεφαλή (με αντίσταση 8 -,10 ohms), η χωρητικότητα αυτού του πυκνωτή θα πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσια, αλλά με χαμηλότερη έξοδο φορτίου.

Αυτό είναι το λεγόμενο κύκλωμα ενίσχυσης τάσης, στο οποίο παρέχεται μια μικρή θετική τάση ανάδρασης στο κύκλωμα βάσης των τρανζίστορ εξόδου, το οποίο εξισώνει τις συνθήκες λειτουργίας των τρανζίστορ.

Ένδειξη τάσης δύο επιπέδων

Μια τέτοια συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί. για παράδειγμα, για να υποδείξετε την «εξάντληση» της μπαταρίας ή για να υποδείξετε τη στάθμη του αναπαραγόμενου σήματος σε ένα οικιακό μαγνητόφωνο. Η διάταξη του δείκτη θα σας επιτρέψει να δείξετε την αρχή της λειτουργίας του.

Ρύζι. 5. Σχέδιο δείκτη τάσης δύο επιπέδων.

Στην κάτω θέση του κινητήρα μεταβλητής αντίστασης R1 σύμφωνα με το διάγραμμα, και τα δύο τρανζίστορ είναι κλειστά, τα LED HL1, HL2 είναι σβηστά. Όταν μετακινείτε το ρυθμιστικό της αντίστασης προς τα πάνω, η τάση σε αυτόν αυξάνεται. Όταν φτάσει στην τάση ανοίγματος του τρανζίστορ VT1, το LED HL1 θα αναβοσβήσει

Εάν συνεχίσετε να κινείτε τον κινητήρα. θα έρθει μια στιγμή που, μετά τη δίοδο VD1, ανοίγει το τρανζίστορ VT2. Η λυχνία LED HL2 θα αναβοσβήσει επίσης. Με άλλα λόγια, μια χαμηλή τάση στην είσοδο της ένδειξης προκαλεί μόνο το LED HL1 να ανάβει και περισσότερο από τα δύο LED.

Σταδιακή μείωση της τάσης εισόδου μεταβλητή αντίσταση, σημειώστε ότι το LED HL2 σβήνει πρώτα και μετά το HL1. Η φωτεινότητα των LED εξαρτάται από τις περιοριστικές αντιστάσεις R3 και R6 καθώς οι αντιστάσεις τους αυξάνονται, η φωτεινότητα μειώνεται.

Για να συνδέσετε τον δείκτη σε μια πραγματική συσκευή, πρέπει να αποσυνδέσετε τον επάνω ακροδέκτη της μεταβλητής αντίστασης από το θετικό καλώδιο της πηγής ισχύος και να εφαρμόσετε μια ελεγχόμενη τάση στους ακραίους ακροδέκτες αυτής της αντίστασης. Μετακινώντας τον κινητήρα του επιλέγεται το κατώφλι του δείκτη.

Όταν παρακολουθείτε μόνο την τάση της πηγής ρεύματος, επιτρέπεται η εγκατάσταση του πράσινου LED AL307G στη θέση του HL2.

Εκπέμπει φωτεινά σήματα σύμφωνα με την αρχή λιγότερο από τον κανόνα - τον κανόνα - περισσότερο από τον κανόνα. Για να γίνει αυτό, η ένδειξη χρησιμοποιεί δύο κόκκινα LED και ένα πράσινο LED.

Ρύζι. 6. Ένδειξη τάσης τριών επιπέδων.

Σε μια ορισμένη τάση στον κινητήρα της μεταβλητής αντίστασης R1 (η τάση είναι κανονική), και τα δύο τρανζίστορ είναι κλειστά και (λειτουργούν) μόνο πράσινο LED HL3. Η μετακίνηση του ολισθητήρα της αντίστασης προς τα πάνω στο κύκλωμα οδηγεί σε αύξηση της τάσης (περισσότερη από την κανονική), το τρανζίστορ VT1 ανοίγει πάνω του.

Το LED HL3 σβήνει και το HL1 ανάβει. Εάν ο κινητήρας μετακινηθεί προς τα κάτω και έτσι μειωθεί η τάση σε αυτόν («λιγότερο από το κανονικό»), το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει και το VT2 θα ανοίξει. Θα παρατηρηθεί η ακόλουθη εικόνα: πρώτα, το LED HL1 θα σβήσει, μετά θα ανάψει και σύντομα θα σβήσει το HL3 και τέλος θα αναβοσβήσει το HL2.

Λόγω της χαμηλής ευαισθησίας του δείκτη, επιτυγχάνεται μια ομαλή μετάβαση από το σβήσιμο ενός LED στην ανάφλεξη του άλλου, για παράδειγμα, το HL1 δεν έχει ακόμη σβήσει εντελώς, αλλά το HL3 είναι ήδη αναμμένο.

σκανδάλη Schmitt

Όπως γνωρίζετε, αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται συνήθως για τη μετατροπή μιας αργά μεταβαλλόμενης τάσης σε ορθογώνιο σήμα.Όταν ο κινητήρας της μεταβλητής αντίστασης R1 βρίσκεται στην κάτω θέση σύμφωνα με το κύκλωμα, το τρανζίστορ VT1 είναι κλειστό.

Η τάση στον συλλέκτη του είναι υψηλή, με αποτέλεσμα το τρανζίστορ VT2 να είναι ανοιχτό, πράγμα που σημαίνει ότι το LED HL1 είναι αναμμένο.Στην αντίσταση R3 σχηματίζεται πτώση τάσης.

Ρύζι. 7. Απλή σκανδάλη Schmitt σε δύο τρανζίστορ.

Μετακινώντας αργά το ρυθμιστικό της μεταβλητής αντίστασης προς τα πάνω στο κύκλωμα, θα είναι δυνατό να φτάσετε στη στιγμή που το τρανζίστορ VT1 ανοίγει ξαφνικά και το VT2 κλείνει. Αυτό θα συμβεί όταν η τάση στη βάση του VT1 υπερβεί την πτώση τάσης στην αντίσταση R3.

Το LED θα σβήσει. Εάν στη συνέχεια μετακινήσετε το ρυθμιστικό προς τα κάτω, η σκανδάλη θα επιστρέψει στην αρχική της θέση - η λυχνία LED θα αναβοσβήσει.Αυτό θα συμβεί όταν η τάση στο ρυθμιστικό είναι μικρότερη από την τάση σβησίματος της λυχνίας LED.

Πολυδονητής σε αναμονή

Μια τέτοια συσκευή έχει μια σταθερή κατάσταση και μεταβαίνει σε μια άλλη μόνο όταν εφαρμόζεται ένα σήμα εισόδου.Στην περίπτωση αυτή, ο πολυδονητής παράγει μια ώθηση της διάρκειάς του, ανεξάρτητα από τη διάρκεια της εισόδου. Αυτό θα το επαληθεύσουμε πραγματοποιώντας ένα πείραμα με τη διάταξη της προτεινόμενης συσκευής.

Ρύζι. οκτώ. διάγραμμα κυκλώματοςπολυδονητής αναμονής.

Στην αρχική κατάσταση, το τρανζίστορ VT2 είναι ανοιχτό, το LED HL1 είναι αναμμένο. Τώρα αρκεί να κλείσετε για λίγο τις υποδοχές X1 και X2 έτσι ώστε ο παλμός ρεύματος μέσω του πυκνωτή C1 να ανοίξει το τρανζίστορ VT1. Η τάση στον συλλέκτη του θα μειωθεί και ο πυκνωτής C2 θα συνδεθεί στη βάση του τρανζίστορ VT2 σε τέτοια πολικότητα που θα κλείσει. Το LED θα σβήσει.

Ο πυκνωτής αρχίζει να αποφορτίζεται, το ρεύμα εκφόρτισης θα ρέει μέσω της αντίστασης R5, διατηρώντας το τρανζίστορ VT2 σε κλειστή κατάσταση.Μόλις εκφορτιστεί ο πυκνωτής, το τρανζίστορ VT2 θα ανοίξει ξανά και ο πολυδονητής θα επιστρέψει σε κατάσταση αναμονής.

Η διάρκεια του παλμού που δημιουργείται από τον πολυδονητή (η διάρκεια της ύπαρξης σε ασταθή κατάσταση) δεν εξαρτάται από τη διάρκεια της σκανδάλης, αλλά καθορίζεται από την αντίσταση της αντίστασης R5 και την χωρητικότητα του πυκνωτή C2.

Εάν συνδέσετε έναν πυκνωτή ίδιας χωρητικότητας παράλληλα με το C2, η λυχνία LED θα παραμείνει σβηστή δύο φορές περισσότερο.

I. Bokomchev. R-06-2000.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου στην πρακτική των αρχαρίων ραδιοερασιτεχνών

Αυτό το άρθρο προορίζεται για την ενότητα "Ραδιοερασιτέχνης αρχαρίων". Πολύ πριν από την εμφάνιση στο περιοδικό "Radio" No. 9 - 2007 του άρθρου του V. Andryushkevich "Μέτρηση των παραμέτρων των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου", με γνώμονα τις ίδιες αρχές και εργασίες, έφτιαξα μια συσκευή παρόμοια με αυτή που περιγράφεται στο το άρθρο, αλλά, κατά τη γνώμη μου, πολύ πιο απλό κύκλωμα και τεχνολογικά. Νομίζω ότι οι αρχάριοι ραδιοερασιτέχνες θα το εκτιμήσουν. Από την άλλη, η συσκευή του V. Andryushkevich είναι πιο ακριβής και ευέλικτη, δημιουργημένη σε μια πιο μοντέρνα βάση στοιχείων, με καλές εργονομικές ιδιότητες, εν ολίγοις, υψηλότερου επιπέδου.

Κάποτε, ο συγγραφέας αντιμετώπισε το πρόβλημα της επιλογής κοινών τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (FET) για εγκατάσταση σε συγκεκριμένα κυκλώματα ενισχυτών, ακολούθων πηγών, μίξερ κ.λπ. μια συνδυασμένη συσκευή για τη μέτρηση των πιο συχνά χρησιμοποιούμενων παραμέτρων στην πρακτική των ραδιοερασιτεχνών : ρεύμα αποστράγγισης, τάση διακοπής, κλίση του χαρακτηριστικού.

Πρώτον, μια μικρή θεωρία. Παρουσιάζεται μόνο για περαιτέρω πρακτική εφαρμογή και κατανόηση της λειτουργίας της συσκευής και όχι περισσότερο. Ως εκ τούτου, η φυσική του έργου του ΠΤ και ορισμένες θεωρητικές διατάξεις παραλείπονται. Η έμφαση δίνεται στην πρακτική πτυχή των ισχυουσών διατάξεων. Ελπίζω ότι για αρχάριους ραδιοερασιτέχνες μια σύντομη περιγραφή της λειτουργίας της συσκευής θα είναι χρήσιμη και εφαρμόσιμη στη δημιουργία ενός πραγματικού σχεδίου.

Χαρακτηριστικό μεταφοράς (έλεγχος) των τρανζίστορ πεδίου με διαχείριση p-n- μετάβαση.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα κύκλωμα για τη μέτρηση του ρεύματος αποστράγγισης ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Στη σημειογραφία: πύλη - s, drain - s, πηγή - i. Εκτός από το ρεύμα αποστράγγισης, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του FET είναι η τάση αποκοπής Uots. Αυτή είναι η τάση μεταξύ της πύλης και της πηγής (Uz), στην οποία το ρεύμα αποστράγγισης είναι σχεδόν 0, αν και συνήθως λαμβάνεται ως 10 μA.

Εάν το Uzi είναι ίσο με 0, τότε το ρεύμα αποστράγγισης του FET θα είναι μέγιστο και ονομάζεται ρεύμα κορεσμού ή πλήρες ρεύμα ανοιχτό κανάλι, ή το αρχικό ρεύμα αποστράγγισης. Συμβολίζεται με Ic.αρχή. (μερικές φορές Ic.o).

Εάν εφαρμοστεί τάση πόλωσης στην πύλη FET (είναι Uzi, στο Σχ. 1 αυτή είναι μια μπαταρία 1,5v), και η Uot ανακλάται στην τετμημένη και η αρχή Ic. στην τεταγμένη. και άλλες τιμές του ρεύματος αποστράγγισης σε διαφορετικό Uzi (προκατάληψη), τότε μπορείτε να δημιουργήσετε μια καμπύλη που ονομάζεται χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρΠαρ. Έτσι, όπως φαίνεται από το γράφημα, το Ic εξαρτάται από την τιμή Uot.

Ο προσδιορισμός της χαρακτηριστικής κλίσης (S) σύμφωνα με το συναρμολογημένο κύκλωμα (Εικ. 1) πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο:

S = Είναι.αρχή – Ic/Us., όπου Ic είναι το επιλεγμένο βέλτιστο ρεύμα αποστράγγισης στο οποίο θα λειτουργεί το FET.

Στο ευθύ τμήμα του, το οποίο πάντα βρίσκεται στο γράφημα από 0 έως Uots./2 και καλείται τετραγωνικός, επιλέξτε το ρεύμα αποστράγγισης Ic, στο οποίο το FET θα λειτουργεί πιο αποτελεσματικά και δεν θα εισάγει μη γραμμικές παραμορφώσεις στην εργασία πρότυπο σχήμαγραμμικός ενισχυτής (Εικ. 3). Συνήθως αυτό είναι το μισό του τετραγωνικού τμήματος: Ures./2, τότε το Uzi θα είναι περίπου ίσο με το Ures./4.

Στην πράξη, το Uzi ισούται με την πτώση τάσης στο Rн (Uн). Δηλαδή, μπορείτε να επιλέξετε το βέλτιστο ρεύμα Ic από την καμπύλη S και στη συνέχεια να προσδιορίσετε το Uzi (υπάρχουν αντίστοιχα γραφήματα στα βιβλία αναφοράς - η εξάρτηση του S από το Ic και το Uzi και αντίστροφα). Περαιτέρω, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, προσδιορίστε το Rn, το οποίο πρέπει να τοποθετηθεί στο κύκλωμα πηγής του FET ενός γραμμικού ενισχυτή. Ας υποθέσουμε ότι επιλέγεται Ic = 6mA, ενώ από τα δεδομένα στο S-χαρακτηριστικό Uzi = Un = 0,7 v. Στη συνέχεια, Rn \u003d Un / Ic \u003d 0,7 v / 0,006 A \u003d 116 Ohm.

Μια άλλη επιλογή είναι επίσης δυνατή: γνωρίζοντας από τα χαρακτηριστικά ή τις μετρήσεις των Uots. είναι δυνατό να προσδιοριστεί το Uzi (= 1/4 Uots.) και στη συνέχεια, σύμφωνα με το πρόγραμμα S, να προσδιοριστεί το Ic και μετά η τιμή του Rн.

Σε έναν ενισχυτή FET που λειτουργεί, μπορείτε να μετρήσετε το Un (πτώση τάσης στο Rn) χωρίς συγκόλληση και, γνωρίζοντας την τιμή του Rn από το κύκλωμα, να υπολογίσετε το Ic. Για παράδειγμα, Ic \u003d Un / Rn \u003d 0,7 v / 116 Ohm \u003d 0,006 A (6mA). Συγκρίνοντας τα ληφθέντα δεδομένα με τον πίνακα-διαβατήριο μπορεί κανείς να επιλέξει το Rn για το βέλτιστο Ic.

Ορισμός του Uots. είναι δυνατό σύμφωνα με το σχήμα στο Σχ.4.

Δεδομένου ότι το Ic εξαρτάται από το Uzi, το χαρακτηριστικό S μπορεί να αλλάξει (μετατόπιση). Αλλάζει επίσης όταν το PT εκτίθεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για να φτάσετε σε ένα θερμοσταθερό σημείο, επιλέξτε Uzi = Uots. - 0,63v. Στην πράξη, για πραγματικούς FET σε σταθερό Uzi, το Ic κυμαίνεται από 0,1 έως 0,5 mA (στη βιβλιογραφία αναφοράς υπάρχουν αντίστοιχα γραφήματα αυτού του χαρακτηριστικού μεταφοράς).

Σχετικά με τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του FET, το Usi βρίσκεται στην περιοχή μέχρι το Usi.nas. - τάση κορεσμού drain - πηγή, και συνήθως δεν υπερβαίνει τα 2v (για KP303, και μερικές φορές περισσότερο για άλλα PT). Αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται ρεπό.

Σχεδιάστε και εργαστείτε με τη συσκευή.

Το πραγματικό σχήμα της συσκευής για τη μέτρηση των παραμέτρων του FET δεν διαφέρει από τα παραπάνω σχήματα μέτρησης Ic και Uots. Απλώς η συσκευή έχει γίνει πιο ευέλικτη, ένα είδος βάσης για τη μέτρηση των παραμέτρων PT.

Όταν το Ic είναι γνωστό (επιθυμητό, ​​βέλτιστο, από καταλόγους), προσδιορίζεται πρώτα το Ic.nach. Για να το κάνετε αυτό, ρυθμίστε τον τύπο του καναλιού PT με τους διακόπτες SA2 και SA3 ("n - p channel") και ο διακόπτης SA4 ("Parameter") ρυθμίζεται στη θέση "Is.begin". Το μικροαμπερόμετρο (πολύμετρο) είναι συνδεδεμένο στους ακροδέκτες XT2. Αφού συνδέσετε το PT στο μπλοκ ακροδεκτών XT4, ενεργοποιήστε τη συσκευή, πατήστε το κουμπί SB1 "Measurement" και διαβάστε Ic.

Στη συνέχεια, το Ic προσδιορίζεται μετακινώντας τον διακόπτη SA4 στη θέση "Ic". Με αυτήν την αντίσταση R2 ("Set Uzi") αλλάξτε (στην κλίμακα αυτής της αντίστασης) Uots. από την τιμή στην οποία το ρεύμα αποστράγγισης θα είναι ελάχιστο (περίπου 10 μA) σε μια τιμή κοντά στα ¼ Uots. Το μικροαμπερόμετρο θα δείξει Ic: μαζί με την τιμή Uzi στο γράφημα, σχηματίζουν ένα σημείο στο τετραγωνικό τμήμα της καμπύλης. Στη συνέχεια υπολογίζεται η κλίση του χαρακτηριστικού (S) του PT:

S = Ic.αρχή - Ic/Uzi, όπου Uzi =1/4Uot.(εμπειρικά επιλεγμένη αναλογία).

Μπορείτε πρώτα να προσδιορίσετε το Uots. (διακόπτης SA4 στην κατάλληλη θέση), διαιρέστε αυτήν την τιμή με το 4, παίρνοντας το Uzi και μετά το Ic σύμφωνα με το πρόγραμμα.

Κατά τη μέτρηση Uot. (όταν το πολύμετρο είναι συνδεδεμένο στους ακροδέκτες του βολτόμετρου) είναι σημαντικό, εάν χρησιμοποιείτε το ίδιο πολύμετρο, μην ξεχάσετε να κλείσετε τους ακροδέκτες του XT2 milli(micro)ampermeter με jumper S1.

Το Usi είναι συνήθως ίσο με 10 v. Στη συσκευή, μπορείτε να το αλλάξετε, γιατί. Τα βιβλία αναφοράς εμφανίζουν μερικές φορές γραφήματα VAC σε διαφορετική τάση. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για το Uzi - η αξία του μπορεί να αλλάξει. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται ρυθμιζόμενοι σταθεροποιητές θετικής και αρνητικής τάσης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία του κυκλώματος αποστράγγισης του FET από 2 έως 15 v και του κυκλώματος πύλης - από 0 έως -5 v. Μερικές φορές, κατά τη μέτρηση των παραμέτρων των 2 FET πύλης, απαιτείται η εφαρμογή θετικής τάσης στη δεύτερη πύλη. Για το σκοπό αυτό, τοποθετείται στη συσκευή ένας διακόπτης SA2.2, ο οποίος αλλάζει την πολικότητα της τάσης που λαμβάνεται από τον σταθεροποιητή πόλωσης προς το αντίθετο. Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ο μόνος λόγος που αυτός ο διακόπτης δεν συνδυάζεται με τον διακόπτη τύπου καναλιού. Ο ακροδέκτης "K" στη ράβδο XT4 μπορεί να χρησιμοποιηθεί (ή μπορεί να εγκατασταθεί ένα πρόσθετο) για τη σύνδεση της δεύτερης πύλης εναλλάσσοντάς την με την έξοδο του ρυθμιστή τάσης πόλωσης (δεν φαίνεται στο διάγραμμα).

Οι ρυθμιστές τάσης θα πρέπει να βαθμονομηθούν - τότε δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε πρόσθετους ακροδέκτες και συσκευές για τη μέτρηση Usi και Uzi. Για να μην εναλλάσσονται οι ανιχνευτές του πολύμετρου κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, οι ακροδέκτες XT2 και XT3 συνδέονται στο κύκλωμα μέσω των αντίστοιχων γεφυρών διόδου και η πολικότητα των τάσεων τροφοδοσίας αντιστρέφεται από το διακόπτη SA2. Οι τιμές των ίδιων των τάσεων θα πρέπει να ορίζονται όπως δίνονται στα βιβλία αναφοράς.

Μπορείτε συχνά να ακούσετε για τον κίνδυνο ζημιάς στο PT από στατικό ηλεκτρισμό που προκαλείται από το δίκτυο μέσω του PSU (επίσης από συγκολλητικό σίδερο, χέρια, ρούχα κ.λπ.). Φυσικά, είναι βέλτιστο η τροφοδοσία της συσκευής από Krona και στοιχείο τύπου AA, ενώ ο κίνδυνος βλάβης του PT από το στατικό δίκτυο είναι ελάχιστος. Και αν οι τάσεις των υποδεικνυόμενων μπαταριών είναι επαρκείς για τη μέτρηση των FET χαμηλής ισχύος, τότε αυτό πρέπει να γίνει - τοποθετήστε αυτές τις δύο μπαταρίες στη συσκευή. Από την άλλη πλευρά, η πρακτική εμπειρία μου με την κατασκευασμένη συσκευή δεν οδήγησε ποτέ σε ζημιά στο FET. Είναι προφανές ότι αυτό συνέβαλε ορισμένες ιδιότητεςσχεδιασμός και συμμόρφωση με τους συνήθεις κανόνες κατά την εργασία με τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Στον μετασχηματιστή T1 χρησιμοποιείται μόνωση αλληλοτύλιξης από τεφλόν, η τροφοδοσία παρέχεται στο FET που είναι συνδεδεμένο στη συσκευή στο κύκλωμα μέσω του κουμπιού "Μέτρηση" SB1. Παρεμπιπτόντως, ο μετασχηματιστής που είναι πιο προσιτός και κατάλληλος για αυτήν τη συσκευή όσον αφορά την τάση στις δευτερεύουσες περιελίξεις είναι ο TVK-70L2.

Ο απλούστερος κανόνας είναι ότι τα καλώδια FET πριν και όταν συνδέονται με τους ακροδέκτες του οργάνου πρέπει πάντα να είναι βραχυκυκλωμένα (μερικές στροφές από μαλακό επικασσιτερωμένο λεπτό καλώδιο γύρω από τα καλώδια στη βάση του τρανζίστορ). Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, το καλώδιο, φυσικά, αφαιρείται.

Η συσκευή είναι τοποθετημένη στο σώμα ενός παλιού AVO-63, όπου ήταν δυνατή η τοποθέτηση του τροφοδοτικού και η χρήση της τυπικής κεφαλής μέτρησης δείκτη. ΕμφάνισηΗ συσκευή φαίνεται στο Σχ.6. Οι έξοδοι του υπό δοκιμή FET συνδέονται με την υποδοχή στο άκρο του κοντού καλωδίου από τη μονάδα τροφοδοσίας του προσωπικού υπολογιστή.

Συμπερασματικά, πρέπει να σημειωθεί ότι το παραπάνω σχήμα δεν είναι δόγμα και όταν μεταφράζεται σε πραγματική συσκευή για ραδιοερασιτέχνη, υπάρχει ένα ολόκληρο πεδίο δυνατοτήτων και επιλογών για την αλλαγή κυκλώματος και σχεδίασης.

Vasily Kononenko (RA0CCN).

Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που μπορεί να ενισχύσει, να μετατρέψει και να παράγει ηλεκτρικά σήματα. Το πρώτο λειτουργικό διπολικό τρανζίστορ εφευρέθηκε το 1947. Το γερμάνιο χρησίμευε ως υλικό για την κατασκευή του. Και ήδη το 1956, γεννήθηκε το τρανζίστορ πυριτίου.

Σε ένα διπολικό τρανζίστορ, χρησιμοποιούνται δύο τύποι φορέων φορτίου - ηλεκτρόνια και οπές, γι 'αυτό τέτοια τρανζίστορ ονομάζονται διπολικά. Εκτός από τα διπολικά, υπάρχουν μονοπολικά τρανζίστορ (πεδίου), τα οποία χρησιμοποιούν μόνο έναν τύπο φορέα - ηλεκτρόνια ή οπές. Αυτό το άρθρο θα καλύψει.

Τα περισσότερα τρανζίστορ πυριτίου είναι n-p-n, κάτι που οφείλεται και στην τεχνολογία κατασκευής, αν και υπάρχουν και τρανζίστορ πυριτίου. τύπος pnp, αλλά υπάρχουν κάπως λιγότερες από αυτές από τις δομές n-p-n. Τέτοια τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως μέρος συμπληρωματικών ζευγών (τρανζίστορ διαφορετικής αγωγιμότητας με τα ίδια ηλεκτρικές παραμέτρους). Για παράδειγμα, KT315 και KT361, KT815 και KT814, και στα στάδια εξόδου του τρανζίστορ UMZCH KT819 και KT818. Σε εισαγόμενους ενισχυτές, χρησιμοποιείται πολύ συχνά ένα ισχυρό συμπληρωματικό ζεύγος 2SA1943 και 2SC5200.

Συχνά, τα τρανζίστορ δομής p-n-p ονομάζονται τρανζίστορ άμεσης αγωγιμότητας και δομές n-p-n αντίστροφη. Για κάποιο λόγο, αυτό το όνομα δεν βρίσκεται σχεδόν ποτέ στη βιβλιογραφία, αλλά στον κύκλο των μηχανικών ραδιοφώνου και των ραδιοερασιτέχνων χρησιμοποιείται παντού, όλοι καταλαβαίνουν αμέσως περί τίνος πρόκειται. Το σχήμα 1 δείχνει μια σχηματική διάταξη τρανζίστορ και τα συμβατικά γραφικά τους σύμβολα.

Εικόνα 1.

Εκτός από τις διαφορές στον τύπο της αγωγιμότητας και του υλικού, τα διπολικά τρανζίστορ ταξινομούνται με βάση την ισχύ και τη συχνότητα λειτουργίας. Εάν η διαρροή ισχύος στο τρανζίστορ δεν υπερβαίνει τα 0,3 W, ένα τέτοιο τρανζίστορ θεωρείται χαμηλής ισχύος. Σε ισχύ 0,3 ... 3 W, το τρανζίστορ ονομάζεται τρανζίστορ μέσης ισχύος και σε ισχύ μεγαλύτερη από 3 W, η ισχύς θεωρείται υψηλή. Τα σύγχρονα τρανζίστορ είναι σε θέση να διαχέουν ισχύ πολλών δεκάδων και ακόμη και εκατοντάδων watt.

Τα τρανζίστορ ενισχύουν τα ηλεκτρικά σήματα όχι εξίσου καλά: με την αύξηση της συχνότητας, η ενίσχυση της βαθμίδας του τρανζίστορ πέφτει και σε μια ορισμένη συχνότητα σταματάει εντελώς. Επομένως, για να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, παράγονται τρανζίστορ με διαφορετικές ιδιότητες συχνότητας.

Σύμφωνα με τη συχνότητα λειτουργίας, τα τρανζίστορ χωρίζονται σε χαμηλής συχνότητας - η συχνότητα λειτουργίας δεν είναι μεγαλύτερη από 3 MHz, μεσαία συχνότητα - 3 ... 30 MHz, υψηλή συχνότητα - πάνω από 30 MHz. Εάν η συχνότητα λειτουργίας υπερβαίνει τα 300 MHz, τότε αυτά είναι ήδη τρανζίστορ μικροκυμάτων.

Γενικά, περισσότερες από 100 διαφορετικές παράμετροι τρανζίστορ δίνονται σε σοβαρά παχιά βιβλία αναφοράς, γεγονός που υποδεικνύει επίσης έναν τεράστιο αριθμό μοντέλων. Και ο αριθμός των σύγχρονων τρανζίστορ είναι τέτοιος που δεν είναι πλέον δυνατό να τοποθετηθούν πλήρως σε κανένα βιβλίο αναφοράς. Και η παράταξηαυξάνεται συνεχώς, επιτρέποντας την επίλυση σχεδόν όλων των εργασιών που έχουν οριστεί από τους προγραμματιστές.

Υπάρχουν πολλά κυκλώματα τρανζίστορ (απλώς θυμηθείτε τον αριθμό τουλάχιστον του οικιακού εξοπλισμού) για την ενίσχυση και τη μετατροπή ηλεκτρικών σημάτων, αλλά, παρ' όλη την ποικιλομορφία τους, αυτά τα κυκλώματα αποτελούνται από ξεχωριστούς καταρράκτες, οι οποίοι βασίζονται σε τρανζίστορ. Για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ενίσχυση σήματος, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πολλά στάδια ενίσχυσης συνδεδεμένα σε σειρά. Για να κατανοήσετε πώς λειτουργούν τα στάδια ενίσχυσης, πρέπει να εξοικειωθείτε περισσότερο με τα κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ.

Από μόνο του, το τρανζίστορ δεν θα μπορεί να ενισχύσει τίποτα. Οι ενισχυτικές του ιδιότητες έγκεινται στο γεγονός ότι μικρές αλλαγές στο σήμα εισόδου (ρεύμα ή τάση) οδηγούν σε σημαντικές αλλαγές στην τάση ή το ρεύμα στην έξοδο του σταδίου λόγω της δαπάνης ενέργειας από εξωτερική πηγή. Είναι αυτή η ιδιότητα που χρησιμοποιείται ευρέως σε αναλογικά κυκλώματα - ενισχυτές, τηλεόραση, ραδιόφωνο, επικοινωνίες κ.λπ.

Για να απλοποιηθεί η παρουσίαση, θα εξεταστούν εδώ κυκλώματα που βασίζονται σε τρανζίστορ της δομής n-p-n. Όλα όσα θα ειπωθούν για αυτά τα τρανζίστορ ισχύουν εξίσου και για τα τρανζίστορ p-n-p. Αρκεί απλώς να αντιστρέψετε την πολικότητα των τροφοδοτικών και, εάν υπάρχει, να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα λειτουργίας.

Συνολικά, υπάρχουν τρία τέτοια κυκλώματα: ένα κύκλωμα με κοινό πομπό (CE), ένα κύκλωμα με κοινό συλλέκτη (OC) και ένα κύκλωμα με κοινή βάση (OB). Όλα αυτά τα σχήματα φαίνονται στο σχήμα 2.

Σχήμα 2.

Αλλά προτού προχωρήσετε στην εξέταση αυτών των κυκλωμάτων, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τον τρόπο λειτουργίας του τρανζίστορ στη λειτουργία κλειδιού. Αυτή η εισαγωγή θα διευκολύνει την κατανόηση στη λειτουργία ενίσχυσης. Κατά μία έννοια, το κύκλωμα κλειδιού μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος κυκλώματος με MA.

Λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού

Πριν μελετήσετε τη λειτουργία ενός τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης σήματος, αξίζει να θυμάστε ότι τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται συχνά σε λειτουργία κλειδιού.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ έχει εξεταστεί εδώ και πολύ καιρό. Στο τεύχος Αυγούστου του περιοδικού «Ράδιο» το 1959 δημοσιεύτηκε άρθρο του Γ. Λαβρόφ «Ημιαγωγική τρίοδος σε λειτουργία κλειδιού». Ο συγγραφέας του άρθρου πρότεινε την αλλαγή της διάρκειας των παλμών στην περιέλιξη ελέγχου (OC). Τώρα αυτή η μέθοδος ρύθμισης ονομάζεται PWM και χρησιμοποιείται αρκετά συχνά. Το διάγραμμα από το περιοδικό εκείνης της εποχής φαίνεται στο Σχήμα 3.

Εικόνα 3

Αλλά η λειτουργία κλειδιού χρησιμοποιείται όχι μόνο σε συστήματα PWM. Συχνά ένα τρανζίστορ απλά ενεργοποιεί και απενεργοποιεί κάτι.

Σε αυτήν την περίπτωση, ένα ρελέ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορτίο: εφαρμόζεται ένα σήμα εισόδου - το ρελέ είναι ενεργοποιημένο, όχι - το σήμα του ρελέ είναι απενεργοποιημένο. Συχνά χρησιμοποιούνται λαμπτήρες αντί για ρελέ στη λειτουργία κλειδιού. Συνήθως αυτό γίνεται για να δείξει: η λάμπα είναι είτε αναμμένη είτε σβηστή. Ένα διάγραμμα ενός τέτοιου σταδίου κλειδιού φαίνεται στο Σχήμα 4. Τα βασικά στάδια χρησιμοποιούνται επίσης για εργασία με LED ή με οπτικούς συζεύκτες.

Εικόνα 4

Στο σχήμα, ο καταρράκτης ελέγχεται από μια συμβατική επαφή, αν και μπορεί να είναι ψηφιακό μικροκύκλωμα ή αντ' αυτού. Μια λάμπα αυτοκινήτου, που χρησιμοποιείται για να φωτίζει το ταμπλό στο Zhiguli. Πρέπει να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι χρησιμοποιούνται 5V για έλεγχο και η τάση συλλέκτη μεταγωγής είναι 12V.

Δεν υπάρχει τίποτα περίεργο σε αυτό, αφού οι τάσεις σε αυτό το κύκλωμα δεν παίζουν κανένα ρόλο, μόνο τα ρεύματα έχουν σημασία. Επομένως, ο λαμπτήρας μπορεί να είναι τουλάχιστον 220 V, εάν το τρανζίστορ είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί σε τέτοιες τάσεις. Η τάση της πηγής συλλέκτη πρέπει επίσης να ταιριάζει με την τάση λειτουργίας του φορτίου. Με τη βοήθεια τέτοιων καταρρακτών, το φορτίο συνδέεται με ψηφιακά μικροκυκλώματαή μικροελεγκτές.

Σε αυτό το σχήμα, το ρεύμα βάσης ελέγχει το ρεύμα συλλέκτη, το οποίο, λόγω της ενέργειας της πηγής ισχύος, είναι αρκετές δεκάδες ή και εκατοντάδες φορές περισσότερο (ανάλογα με το φορτίο του συλλέκτη) από το ρεύμα βάσης. Είναι εύκολο να δούμε ότι υπάρχει αύξηση του ρεύματος. Όταν το τρανζίστορ λειτουργεί στη λειτουργία κλειδιού, χρησιμοποιείται συνήθως για τον υπολογισμό του καταρράκτη με την τιμή που ονομάζεται στα βιβλία αναφοράς "κέρδος ρεύματος στη λειτουργία μεγάλου σήματος" - στα βιβλία αναφοράς σημειώνεται με το γράμμα β. Αυτή είναι η αναλογία του ρεύματος συλλέκτη, που καθορίζεται από το φορτίο, προς το ελάχιστο δυνατό ρεύμα βάσης. Με τη μορφή μαθηματικού τύπου, μοιάζει με αυτό: β = Ik / Ib.

Για τα περισσότερα σύγχρονα τρανζίστορ, ο συντελεστής β είναι αρκετά μεγάλος, κατά κανόνα, από 50 και άνω, επομένως, κατά τον υπολογισμό του σταδίου κλειδιού, μπορεί να ληφθεί ίσος με μόνο 10. και λειτουργία κλειδιού.

Για να ανάψετε τη λάμπα που φαίνεται στο σχήμα 3, Ib \u003d Ik / β \u003d 100mA / 10 \u003d 10mA, αυτό είναι τουλάχιστον. Με τάση ελέγχου 5V στη βασική αντίσταση Rb, μείον την πτώση τάσης στο τμήμα B-E, θα παραμείνει 5V - 0,6V = 4,4V. Η αντίσταση της βασικής αντίστασης θα είναι: 4,4V / 10mA = 440 ohms. Από την τυπική σειρά επιλέγεται μια αντίσταση με αντίσταση 430 ohms. Η τάση των 0,6 V είναι η τάση στη διασταύρωση B-E και δεν πρέπει να το ξεχνάτε κατά τον υπολογισμό!

Προκειμένου η βάση του τρανζίστορ να μην παραμένει «κρεμασμένη στον αέρα» όταν ανοίγει η επαφή ελέγχου, η διασταύρωση B-E συνήθως διακλαδίζεται με μια αντίσταση Rbe, η οποία κλείνει αξιόπιστα το τρανζίστορ. Αυτή η αντίσταση δεν πρέπει να ξεχαστεί, αν και για κάποιο λόγο δεν βρίσκεται σε ορισμένα κυκλώματα, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένη λειτουργία του σταδίου θορύβου. Στην πραγματικότητα, όλοι ήξεραν για αυτήν την αντίσταση, αλλά για κάποιο λόγο ξέχασαν και πάτησαν για άλλη μια φορά στη "τσάντα".

Η τιμή αυτής της αντίστασης πρέπει να είναι τέτοια ώστε όταν ανοίξει η επαφή, η τάση στη βάση να μην είναι μικρότερη από 0,6 V, διαφορετικά ο καταρράκτης θα είναι ανεξέλεγκτη, σαν να τμήμα Β-Εαπλά βραχυκυκλώθηκε. Στην πράξη, η αντίσταση Rbe ρυθμίζεται με ονομαστική τιμή περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από την Rb. Αλλά ακόμα κι αν η τιμή του Rb είναι 10Kom, το κύκλωμα θα λειτουργήσει αρκετά αξιόπιστα: τα δυναμικά της βάσης και του πομπού θα είναι ίσα, γεγονός που θα οδηγήσει στο κλείσιμο του τρανζίστορ.

Ένας τέτοιος καταρράκτης κλειδιών, εάν είναι σε καλή κατάσταση, μπορεί να ανάψει τη λάμπα σε πλήρη πυράκτωση ή να την απενεργοποιήσει εντελώς. Σε αυτή την περίπτωση, το τρανζίστορ μπορεί να είναι πλήρως ενεργοποιημένο (κατάσταση κορεσμού) ή πλήρως κλειστό (κατάσταση αποκοπής). Αμέσως, από μόνο του, το συμπέρασμα υποδηλώνει από μόνο του ότι ανάμεσα σε αυτές τις «οριακές» καταστάσεις υπάρχει κάτι τέτοιο όταν η λάμπα φωτίζει με μισή καρδιά. Είναι το τρανζίστορ μισάνοιχτο ή μισόκλειστο σε αυτή την περίπτωση; Είναι σαν να γεμίζεις ένα ποτήρι: ένας αισιόδοξος βλέπει το ποτήρι μισογεμάτο, ενώ ένας απαισιόδοξος το βλέπει μισοάδειο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ ονομάζεται ενισχυτικός ή γραμμικός.

Λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία ενίσχυσης σήματος

Σχεδόν όλος ο σύγχρονος ηλεκτρονικός εξοπλισμός αποτελείται από μικροκυκλώματα στα οποία είναι «κρυμμένα» τα τρανζίστορ. Αρκεί απλώς να επιλέξετε τον τρόπο λειτουργίας του λειτουργικού ενισχυτή για να αποκτήσετε το απαιτούμενο κέρδος ή εύρος ζώνης. Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, συχνά χρησιμοποιούνται καταρράκτες σε διακριτά ("χαλαρά") τρανζίστορ και επομένως η κατανόηση της λειτουργίας του καταρράκτη ενίσχυσης είναι απλώς απαραίτητη.

Η πιο κοινή σύνδεση τρανζίστορ σε σύγκριση με το OK και το OB είναι το κύκλωμα κοινού εκπομπού (CE). Ο λόγος αυτής της επικράτησης, πρώτα απ 'όλα, είναι το κέρδος υψηλής τάσης και ρεύματος. Το υψηλότερο κέρδος του σταδίου OE παρέχεται όταν το ήμισυ της τάσης του τροφοδοτικού Epit/2 πέσει στο φορτίο του συλλέκτη. Κατά συνέπεια, το δεύτερο μισό πέφτει στην πλοκή Τρανζίστορ K-E. Αυτό επιτυγχάνεται με τη ρύθμιση του καταρράκτη, ο οποίος θα συζητηθεί παρακάτω. Αυτός ο τρόπος ενίσχυσης ονομάζεται κλάση Α.

Όταν το τρανζίστορ με ΟΕ είναι ενεργοποιημένο, το σήμα εξόδου στον συλλέκτη βρίσκεται σε αντιφάση με το σήμα εισόδου. Ως μειονεκτήματα, μπορεί να σημειωθεί ότι η αντίσταση εισόδου του OE είναι μικρή (όχι μεγαλύτερη από μερικές εκατοντάδες ohms) και η αντίσταση εξόδου είναι μέσα σε δεκάδες kΩ.

Εάν στη λειτουργία κλειδιού το τρανζίστορ χαρακτηρίζεται από κέρδος ρεύματος στη λειτουργία μεγάλου σήματος β, τότε στη λειτουργία ενίσχυσης χρησιμοποιείται το "κέρδος ρεύματος στη λειτουργία μικρού σήματος", που υποδηλώνεται στα βιβλία αναφοράς h21e. Αυτός ο χαρακτηρισμός προήλθε από την αναπαράσταση του τρανζίστορ με τη μορφή τετραπόλου. Το γράμμα "e" υποδεικνύει ότι οι μετρήσεις έγιναν όταν το τρανζίστορ με κοινό πομπό ήταν ενεργοποιημένο.

Ο συντελεστής h21e, κατά κανόνα, είναι κάπως μεγαλύτερος από το β, αν και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υπολογισμούς στην πρώτη προσέγγιση. Παρόλα αυτά, η εξάπλωση των παραμέτρων β και h21e είναι τόσο μεγάλη ακόμη και για έναν τύπο τρανζίστορ που οι υπολογισμοί είναι μόνο κατά προσέγγιση. Μετά από τέτοιους υπολογισμούς, κατά κανόνα, απαιτείται προσαρμογή του σχήματος.

Το κέρδος του τρανζίστορ εξαρτάται από το πάχος της βάσης, επομένως δεν μπορεί να αλλάξει. Εξ ου και η μεγάλη διακύμανση στο κέρδος των τρανζίστορ που λαμβάνονται ακόμη και από ένα κουτί (διαβάστε μια παρτίδα). Για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, αυτός ο συντελεστής κυμαίνεται από 100 ... 1000 και για ισχυρά είναι 5 ... 200. Όσο πιο λεπτή είναι η βάση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής.

Το απλούστερο κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ OE φαίνεται στο Σχήμα 5. Αυτό είναι μόνο ένα μικρό κομμάτι από το Σχήμα 2, που φαίνεται στο δεύτερο μέρος του άρθρου. Ένα τέτοιο κύκλωμα ονομάζεται κύκλωμα σταθερού ρεύματος βάσης.

Εικόνα 5

Το σχέδιο είναι εξαιρετικά απλό. Το σήμα εισόδου εφαρμόζεται στη βάση του τρανζίστορ μέσω του πυκνωτή αποσύνδεσης C1 και, ενισχύοντας, λαμβάνεται από τον συλλέκτη του τρανζίστορ μέσω του πυκνωτή C2. Ο σκοπός των πυκνωτών είναι να προστατεύουν τα κυκλώματα εισόδου από τη σταθερή συνιστώσα του σήματος εισόδου (απλώς θυμηθείτε άνθρακα ή ηλεκτρικό μικρόφωνο) και να παρέχει το απαραίτητο εύρος ζώνης του καταρράκτη.

Η αντίσταση R2 είναι το φορτίο συλλέκτη της σκηνής και το R1 παρέχει μια πόλωση DC στη βάση. Με τη βοήθεια αυτής της αντίστασης, προσπαθούν να κάνουν την τάση στον συλλέκτη να είναι Epit / 2. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ, στην περίπτωση αυτή το κέρδος του καταρράκτη είναι το μέγιστο.

Κατά προσέγγιση η αντίσταση της αντίστασης R1 μπορεί να προσδιοριστεί με έναν απλό τύπο R1 ≈ R2 * h21e / 1,5 ... 1,8. Ο συντελεστής 1,5…1,8 αντικαθίσταται ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας: σε χαμηλή τάση (όχι μεγαλύτερη από 9 V), η τιμή του συντελεστή δεν είναι μεγαλύτερη από 1,5 και ξεκινώντας από τα 50 V, πλησιάζει το 1,8…2,0. Αλλά, πράγματι, ο τύπος είναι τόσο προσεγγιστικός που η αντίσταση R1 πρέπει να επιλέγεται συχνότερα, διαφορετικά δεν θα ληφθεί η απαιτούμενη τιμή Epit / 2 στον συλλέκτη.

Η αντίσταση συλλέκτη R2 ορίζεται ως προϋπόθεση του προβλήματος, καθώς το ρεύμα συλλέκτη και το κέρδος του καταρράκτη στο σύνολό του εξαρτώνται από την τιμή του: όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση της αντίστασης R2, τόσο υψηλότερο είναι το κέρδος. Αλλά με αυτήν την αντίσταση πρέπει να είστε προσεκτικοί, το ρεύμα συλλέκτη πρέπει να είναι μικρότερο από το μέγιστο επιτρεπόμενο αυτού του τύπουτρανζίστορ.

Το σχήμα είναι πολύ απλό, αλλά αυτή η απλότητα του δίνει αρνητικές ιδιότητες και αυτή η απλότητα έχει κόστος. Πρώτον, η ενίσχυση του καταρράκτη εξαρτάται από τη συγκεκριμένη περίπτωση του τρανζίστορ: Αντικατέστησα το τρανζίστορ κατά την επισκευή, - επιλέξτε ξανά το offset, φέρτε το στο σημείο λειτουργίας.

Δεύτερον, από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, με την αύξηση της θερμοκρασίας, το αντίστροφο ρεύμα συλλέκτη Ico αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος συλλέκτη. Και πού είναι, λοιπόν, η μισή τάση τροφοδοσίας στον συλλέκτη Epit / 2, στο ίδιο σημείο λειτουργίας; Ως αποτέλεσμα, το τρανζίστορ θερμαίνεται ακόμη περισσότερο, μετά το οποίο αποτυγχάνει. Για να απαλλαγούμε από αυτήν την εξάρτηση ή τουλάχιστον να τη μειώσουμε στο ελάχιστο, εισάγονται πρόσθετα στοιχεία αρνητικής ανάδρασης στον καταρράκτη τρανζίστορ - OOS.

Το σχήμα 6 δείχνει ένα κύκλωμα με σταθερή τάση πόλωσης.

Εικόνα 6

Φαίνεται ότι ο διαιρέτης τάσης Rb-k, Rb-e θα παρέχει την απαιτούμενη αρχική πόλωση του καταρράκτη, αλλά στην πραγματικότητα, ένας τέτοιος καταρράκτης έχει όλα τα μειονεκτήματα ενός κυκλώματος σταθερού ρεύματος. Έτσι, το κύκλωμα που φαίνεται είναι απλώς μια παραλλαγή του κυκλώματος σταθερού ρεύματος που φαίνεται στο Σχήμα 5.

Κυκλώματα με θερμική σταθεροποίηση

Η κατάσταση είναι κάπως καλύτερη στην περίπτωση εφαρμογής των σχημάτων που φαίνονται στο Σχήμα 7.

Εικόνα 7

Σε ένα κύκλωμα σταθεροποιημένο από συλλέκτη, η αντίσταση πόλωσης R1 δεν συνδέεται με την παροχή ρεύματος, αλλά με τον συλλέκτη του τρανζίστορ. Σε αυτή την περίπτωση, εάν το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, το τρανζίστορ ανοίγει πιο έντονα, η τάση του συλλέκτη μειώνεται. Αυτή η μείωση οδηγεί σε μείωση της τάσης πόλωσης που εφαρμόζεται στη βάση μέσω του R1. Το τρανζίστορ αρχίζει να κλείνει, το ρεύμα συλλέκτη μειώνεται σε μια αποδεκτή τιμή, η θέση του σημείου λειτουργίας αποκαθίσταται.

Είναι προφανές ότι ένα τέτοιο μέτρο σταθεροποίησης οδηγεί σε κάποια μείωση του κέρδους του καταρράκτη, αλλά αυτό δεν έχει σημασία. Η ενίσχυση που λείπει, κατά κανόνα, προστίθεται αυξάνοντας τον αριθμό των σταδίων ενίσχυσης. Αλλά μια τέτοια προστασία του περιβάλλοντος σας επιτρέπει να επεκτείνετε σημαντικά το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του καταρράκτη.

Το κύκλωμα του καταρράκτη με σταθεροποίηση εκπομπού είναι κάπως πιο περίπλοκο. Οι ιδιότητες ενίσχυσης τέτοιων καταρρακτών παραμένουν αμετάβλητες σε ένα ακόμη μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας από αυτό ενός κυκλώματος σταθεροποιημένου από συλλέκτη. Ακόμη ένα πράγμα αναμφισβήτητο πλεονέκτημα, - κατά την αντικατάσταση του τρανζίστορ, δεν είναι απαραίτητο να επιλέξετε ξανά τους τρόπους λειτουργίας του καταρράκτη.

Η αντίσταση εκπομπού R4, που παρέχει σταθεροποίηση της θερμοκρασίας, μειώνει επίσης το κέρδος του καταρράκτη. Είναι για συνεχές ρεύμα. Προκειμένου να αποκλειστεί η επίδραση της αντίστασης R4 στην ενίσχυση του εναλλασσόμενου ρεύματος, η αντίσταση R4 απομονώνεται από τον πυκνωτή Ce, ο οποίος παρουσιάζει μικρή αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Η τιμή του καθορίζεται από το εύρος συχνοτήτων του ενισχυτή. Εάν αυτές οι συχνότητες βρίσκονται στο εύρος ήχου, τότε η χωρητικότητα του πυκνωτή μπορεί να είναι από μονάδες έως δεκάδες, ακόμη και εκατοντάδες μικροφαράντ. Για τις ραδιοσυχνότητες, αυτό είναι ήδη εκατοστά ή χιλιοστά, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις το κύκλωμα λειτουργεί καλά ακόμη και χωρίς αυτόν τον πυκνωτή.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς λειτουργεί η σταθεροποίηση του εκπομπού, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε το κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ με κοινό συλλέκτη ΟΚ.

Το κοινό κύκλωμα συλλέκτη (CC) φαίνεται στο Σχήμα 8. Αυτό το κύκλωμα είναι ένα κομμάτι του Σχήματος 2, από το δεύτερο μέρος του άρθρου, το οποίο δείχνει και τα τρία κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ.

Εικόνα 8

Το φορτίο της βαθμίδας είναι η αντίσταση εκπομπού R2, το σήμα εισόδου τροφοδοτείται μέσω του πυκνωτή C1 και το σήμα εξόδου λαμβάνεται μέσω του πυκνωτή C2. Εδώ μπορείτε να ρωτήσετε γιατί αυτό το σχήμα ονομάζεται ΟΚ; Άλλωστε, αν θυμηθούμε το κύκλωμα ΟΕ, τότε φαίνεται καθαρά ότι ο πομπός είναι συνδεδεμένος στο κοινό καλώδιο του κυκλώματος, σε σχέση με το οποίο εφαρμόζεται το σήμα εισόδου και αφαιρείται το σήμα εξόδου.

Στο κύκλωμα ΟΚ, ο συλλέκτης είναι απλά συνδεδεμένος με την πηγή ρεύματος και με την πρώτη ματιά φαίνεται ότι δεν έχει καμία σχέση με το σήμα εισόδου και εξόδου. Αλλά στην πραγματικότητα, η πηγή EMF (μπαταρία ισχύος) έχει πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση· για ένα σήμα, αυτό είναι πρακτικά ένα σημείο, η ίδια επαφή.

Πιο αναλυτικά, η λειτουργία του κυκλώματος ΟΚ φαίνεται στο Σχήμα 9.

Εικόνα 9

Είναι γνωστό ότι για τα τρανζίστορ πυριτίου η τάση β-ε μετάβασηείναι στην περιοχή των 0,5 ... 0,7 V, επομένως μπορείτε να το πάρετε κατά μέσο όρο 0,6 V, εάν δεν σκοπεύετε να πραγματοποιήσετε υπολογισμούς με ακρίβεια δέκατων τοις εκατό. Επομένως, όπως φαίνεται στο σχήμα 9, τάση εξόδουθα είναι πάντα μικρότερη από την είσοδο κατά την τιμή του Ub-e, δηλαδή από τα ίδια 0,6V. Σε αντίθεση με το κύκλωμα OE, αυτό το κύκλωμα δεν αναστρέφει το σήμα εισόδου, απλώς το επαναλαμβάνει, ακόμη και το μειώνει κατά 0,6 V. Αυτό το κύκλωμα ονομάζεται επίσης ακόλουθος εκπομπού. Γιατί χρειάζεται ένα τέτοιο σχήμα, ποια είναι η χρήση του;

Το κύκλωμα OK ενισχύει το σήμα ρεύματος κατά h21e φορές, πράγμα που σημαίνει ότι η σύνθετη αντίσταση εισόδου του κυκλώματος είναι h21e φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση στο κύκλωμα εκπομπού. Με άλλα λόγια, χωρίς φόβο να κάψετε το τρανζίστορ, εφαρμόστε τάση απευθείας στη βάση (χωρίς περιοριστική αντίσταση). Απλώς πάρτε τον πείρο βάσης και συνδέστε τον στη ράγα ισχύος +U.

Η υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου σάς επιτρέπει να συνδέσετε μια πηγή εισόδου υψηλής σύνθετης αντίστασης (σύνθετη αντίσταση), όπως ένα πιεζοηλεκτρικό pickup. Εάν ένα τέτοιο pickup συνδέεται με τον καταρράκτη σύμφωνα με το σχήμα OE, τότε η χαμηλή αντίσταση εισόδου αυτού του καταρράκτη απλώς θα "προσγειώσει" το σήμα λήψης - "το ραδιόφωνο δεν θα παίξει".

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του κυκλώματος ΟΚ είναι ότι το ρεύμα συλλέκτη Ik εξαρτάται μόνο από την αντίσταση φορτίου και την τάση της πηγής σήματος εισόδου. Σε αυτή την περίπτωση, οι παράμετροι του τρανζίστορ δεν παίζουν κανένα ρόλο εδώ. Τέτοια κυκλώματα λέγεται ότι καλύπτονται από 100% ανάδραση τάσης.

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 9, το ρεύμα στο φορτίο του εκπομπού (γνωστός και ως το ρεύμα εκπομπού) In = Ik + Ib. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το ρεύμα βάσης Ib είναι αμελητέο σε σύγκριση με το ρεύμα συλλέκτη Ik, μπορεί να υποτεθεί ότι το ρεύμα φορτίου είναι ίσο με το ρεύμα συλλέκτη In = Ik. Το ρεύμα στο φορτίο θα είναι (Uin - Ube) / Rn. Σε αυτήν την περίπτωση, θα υποθέσουμε ότι το Ube είναι γνωστό και είναι πάντα ίσο με 0,6V.

Επομένως, το ρεύμα συλλέκτη Ik = (Uin - Ube) / Rn εξαρτάται μόνο από την τάση εισόδου και την αντίσταση φορτίου. Η αντίσταση φορτίου μπορεί να αλλάξει σε μεγάλο εύρος, ωστόσο, δεν είναι απαραίτητο να είστε ιδιαίτερα ζήλοι. Εξάλλου, αν αντί για Rn βάλετε ένα καρφί - ένα εκατοστό, τότε κανένα τρανζίστορ δεν θα επιβιώσει!

Το κύκλωμα ΟΚ διευκολύνει τη μέτρηση του συντελεστή μεταφοράς στατικού ρεύματος h21e. Πώς να το κάνετε αυτό φαίνεται στο Σχήμα 10.

Εικόνα 10.

Αρχικά, μετρήστε το ρεύμα φορτίου όπως φαίνεται στο Σχήμα 10α. Σε αυτή την περίπτωση, η βάση του τρανζίστορ δεν χρειάζεται να συνδεθεί πουθενά, όπως φαίνεται στο σχήμα. Μετά από αυτό, το ρεύμα βάσης μετράται σύμφωνα με το σχήμα 10β. Οι μετρήσεις πρέπει και στις δύο περιπτώσεις να γίνονται στις ίδιες ποσότητες: είτε σε αμπέρ είτε σε milliamp. Η τάση τροφοδοσίας και το φορτίο πρέπει να παραμένουν ίδια και για τις δύο μετρήσεις. Για να μάθετε τον συντελεστή μεταφοράς στατικού ρεύματος, αρκεί να διαιρέσετε το ρεύμα φορτίου με το ρεύμα βάσης: h21e ≈ In / Ib.

Πρέπει να σημειωθεί ότι με αύξηση του ρεύματος φορτίου, το h21e μειώνεται κάπως και με αύξηση της τάσης τροφοδοσίας αυξάνεται. Οι ακόλουθοι πομπού είναι συχνά κατασκευασμένοι σε διαμόρφωση push-pull χρησιμοποιώντας συμπληρωματικά ζεύγη τρανζίστορ για την αύξηση της ισχύος εξόδου της συσκευής. Ένας τέτοιος ακολουθητής εκπομπού φαίνεται στο Σχήμα 11.

Εικόνα 11.

Εικόνα 12.

Η συμπερίληψη τρανζίστορ σύμφωνα με το σχήμα με κοινή βάση ΠΕΡΙΠΟΥ

Ένα τέτοιο κύκλωμα παρέχει μόνο κέρδος τάσης, αλλά έχει καλύτερες ιδιότητες συχνότητας σε σύγκριση με το κύκλωμα OE: τα ίδια τρανζίστορ μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλότερες συχνότητες. Η κύρια εφαρμογή του κυκλώματος OB είναι οι ενισχυτές κεραίας των σειρών UHF. Σχέδιο ενισχυτής κεραίαςφαίνεται στο σχήμα 12.

Τα ηλεκτρονικά μας περιβάλλουν παντού. Αλλά σχεδόν κανείς δεν σκέφτεται πώς λειτουργεί όλο αυτό το πράγμα. Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύ απλά. Αυτό θα προσπαθήσουμε να δείξουμε σήμερα. Και ας ξεκινήσουμε με ένα τόσο σημαντικό στοιχείο όπως ένα τρανζίστορ. Θα σας πούμε τι είναι, τι κάνει και πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ.

Τι είναι ένα τρανζίστορ;

Τρανζίστορ- μια συσκευή ημιαγωγών που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο του ηλεκτρικού ρεύματος.

Πού χρησιμοποιούνται τα τρανζίστορ; Ναι, παντού! Ουσιαστικά καμία σύγχρονη τεχνολογία δεν μπορεί να κάνει χωρίς τρανζίστορ. διάγραμμα κυκλώματος. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή τεχνολογίας υπολογιστών, εξοπλισμού ήχου και εικόνας.

Φορές που Τα σοβιετικά μικροκυκλώματα ήταν τα μεγαλύτερα στον κόσμο, έχουν περάσει, και το μέγεθος των σύγχρονων τρανζίστορ είναι πολύ μικρό. Άρα, η μικρότερη από τις συσκευές έχει μέγεθος της τάξης του νανομέτρου!

Κονσόλα νανοδηλώνει ένα μέγεθος της τάξης του δέκα έως την μείον ένατη δύναμη.

Ωστόσο, υπάρχουν γιγάντια δείγματα που χρησιμοποιούνται κυρίως στους τομείς της ενέργειας και της βιομηχανίας.

Υπάρχει ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙτρανζίστορ: διπολική και πολική, άμεση και αντίστροφη αγωγιμότητα. Ωστόσο, η λειτουργία αυτών των συσκευών βασίζεται στην ίδια αρχή. Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών. Όπως είναι γνωστό, οι φορείς φορτίου σε έναν ημιαγωγό είναι ηλεκτρόνια ή οπές.

Η περιοχή με περίσσεια ηλεκτρονίων συμβολίζεται με το γράμμα n(αρνητικό), και η περιοχή με αγωγιμότητα οπών Π(θετικός).

Πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ;

Για να γίνουν όλα πολύ ξεκάθαρα, εξετάστε το έργο διπολικό τρανζίστορ (ο πιο δημοφιλής τύπος).

(στο εξής θα αναφέρεται απλώς ως τρανζίστορ) είναι ένας ημιαγωγός κρύσταλλος (που χρησιμοποιείται συχνότερα πυρίτιοή γερμάνιο), χωρίζεται σε τρεις ζώνες με διαφορετική ηλεκτρική αγωγιμότητα. Οι ζώνες ονομάζονται ανάλογα συλλέκτης, βάσηκαι εκπόμπος. Η συσκευή τρανζίστορ και η σχηματική αναπαράστασή της φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

Ξεχωριστά τρανζίστορ άμεσης και αντίστροφης αγωγιμότητας. Τα τρανζίστορ P-n-p ονομάζονται τρανζίστορ με μπροστινή αγωγή και Τρανζίστορ NPN- από το πίσω μέρος.

Τώρα για το ποιοι είναι οι δύο τρόποι λειτουργίας των τρανζίστορ. Η ίδια η λειτουργία του τρανζίστορ είναι παρόμοια με τη λειτουργία μιας βρύσης ή βαλβίδας νερού. Μόνο αντί για νερό - ηλεκτρική ενέργεια. Δύο καταστάσεις του τρανζίστορ είναι δυνατές - λειτουργίας (ανοιχτό τρανζίστορ) και κατάσταση ηρεμίας (τρανζίστορ κλειστό).

Τι σημαίνει? Όταν το τρανζίστορ είναι κλειστό, δεν ρέει ρεύμα μέσα από αυτό. Στην ανοιχτή κατάσταση, όταν εφαρμόζεται ένα μικρό ρεύμα ελέγχου στη βάση, το τρανζίστορ ανοίγει και ένα μεγάλο ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω του συλλέκτη πομπού.

Φυσικές διεργασίες σε τρανζίστορ

Και τώρα περισσότερα για το γιατί όλα γίνονται έτσι, δηλαδή γιατί το τρανζίστορ ανοίγει και κλείνει. Ας πάρουμε ένα διπολικό τρανζίστορ. Ας είναι n-p-nτρανζίστορ.

Εάν συνδέσετε ένα τροφοδοτικό μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού, τα ηλεκτρόνια του συλλέκτη θα αρχίσουν να έλκονται προς το θετικό, αλλά δεν θα υπάρχει ρεύμα μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού. Αυτό αποτρέπεται από το στρώμα βάσης και το ίδιο το στρώμα εκπομπού.

Εάν, ωστόσο, συνδεθεί μια πρόσθετη πηγή μεταξύ της βάσης και του πομπού, τα ηλεκτρόνια από την περιοχή n του πομπού θα αρχίσουν να διεισδύουν στην περιοχή των βάσεων. Ως αποτέλεσμα, η περιοχή της βάσης θα εμπλουτιστεί με ελεύθερα ηλεκτρόνια, μερικά από τα οποία θα ανασυνδυαστούν με οπές, μερικά θα ρέουν στο συν της βάσης και μερικά (τα περισσότερα) θα πάνε στον συλλέκτη.

Έτσι, το τρανζίστορ ανοίγει και το ρεύμα εκπομπού-συλλέκτη ρέει σε αυτό. Εάν αυξηθεί η τάση βάσης, θα αυξηθεί και το ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού. Επιπλέον, με μια μικρή αλλαγή στην τάση ελέγχου, παρατηρείται σημαντική αύξηση του ρεύματος μέσω του συλλέκτη-εκπομπού. Σε αυτό το φαινόμενο βασίζεται η λειτουργία των τρανζίστορ στους ενισχυτές.

Αυτό είναι το όλο θέμα του πώς λειτουργούν τα τρανζίστορ με λίγα λόγια. Πρέπει να υπολογίσετε τον ενισχυτή ισχύος σε διπολικά τρανζίστορ κατά τη διάρκεια της νύχτας ή να εκτελέσετε εργαστηριακές εργασίεςνα μελετήσει τη λειτουργία του τρανζίστορ; Αυτό δεν είναι πρόβλημα ακόμη και για αρχάριους, αν χρησιμοποιήσετε τη βοήθεια των ειδικών μας στην υπηρεσία φοιτητών.

Μη διστάσετε να αναζητήσετε επαγγελματική βοήθεια σε σημαντικά θέματα όπως η μελέτη! Και τώρα που έχετε ήδη μια ιδέα για τα τρανζίστορ, σας προσκαλούμε να χαλαρώσετε και να παρακολουθήσετε το βίντεο του συγκροτήματος Korn “Twisted transistor”! Για παράδειγμα, αποφασίζετε να αγοράσετε μια αναφορά πρακτικής, επικοινωνήστε με το Βιβλίο Αλληλογραφίας.

Σε όλα τα πειράματα χρησιμοποιούνται τρανζίστορ KT315B, δίοδοι D9B, μικροσκοπικοί λαμπτήρες πυρακτώσεως 2,5V x 0,068A. Ακουστικά - υψηλής αντίστασης τύπου TON-2. Μεταβλητός πυκνωτής - οποιοσδήποτε, με χωρητικότητα 15 ... 180 pF. Η μπαταρία τροφοδοτικού αποτελείται από δύο μπαταρίες 4,5V 3R12 συνδεδεμένες σε σειρά. Οι λαμπτήρες μπορούν να αντικατασταθούν με συνδεδεμένο σε σειρά LED τύπου AL307A και αντίσταση ονομαστικής τιμής 1 kOhm.

ΠΕΙΡΑΜΑ 1
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ (αγωγοί, ημιαγωγοί και μονωτές)

Ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κατευθυνόμενη κίνηση των ηλεκτρονίων από τον έναν πόλο στον άλλο υπό την επίδραση της τάσης (μπαταρία 9 V).

Όλα τα ηλεκτρόνια έχουν το ίδιο αρνητικό φορτίο. Τα άτομα διαφόρων ουσιών έχουν διαφορετικό αριθμόηλεκτρόνια. Τα περισσότερα ηλεκτρόνια είναι σταθερά συνδεδεμένα με τα άτομα, αλλά υπάρχουν και τα λεγόμενα «ελεύθερα», ή ηλεκτρόνια σθένους. Εάν εφαρμοστεί τάση στα άκρα του αγωγού, τότε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα αρχίσουν να κινούνται προς τον θετικό πόλο της μπαταρίας.

Σε ορισμένα υλικά, η κίνηση των ηλεκτρονίων είναι σχετικά ελεύθερη, ονομάζονται αγωγοί. Σε άλλους, η κίνηση είναι δύσκολη, ονομάζονται ημιαγωγοί. Τρίτον, είναι γενικά αδύνατο· τέτοια υλικά ονομάζονται μονωτές ή διηλεκτρικά.

Τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοίρεύμα. Ουσίες όπως μαρμαρυγία, πορσελάνη, γυαλί, μετάξι, χαρτί, βαμβάκι είναι μονωτές.

Οι ημιαγωγοί περιλαμβάνουν το γερμάνιο, το πυρίτιο κ.λπ. Αυτές οι ουσίες γίνονται αγωγοί όταν συγκεκριμένες συνθήκες. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται στην παραγωγή συσκευών ημιαγωγών - διόδων, τρανζίστορ.

Ρύζι. 1. Προσδιορισμός αγωγιμότητας του νερού

Αυτό το πείραμα καταδεικνύει τη λειτουργία ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος και τη διαφορά στην αγωγιμότητα μεταξύ αγωγών, ημιαγωγών και διηλεκτρικών.

Συναρμολογήστε το κύκλωμα όπως φαίνεται στο Σχ. 1, και φέρτε τα γυμνά άκρα των καλωδίων στο μπροστινό μέρος της σανίδας. Συνδέστε τα γυμνά άκρα μεταξύ τους, η λάμπα θα ανάψει. Αυτό δείχνει ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από το κύκλωμα.

Με δύο καλώδια, μπορείτε να δοκιμάσετε την αγωγιμότητα διαφόρων υλικών. Για να προσδιοριστεί με ακρίβεια η αγωγιμότητα ορισμένων υλικών, χρειάζονται ειδικά όργανα. (Από τη φωτεινότητα του λαμπτήρα, μπορεί κανείς μόνο να καθορίσει εάν το υπό μελέτη υλικό είναι καλός ή κακός αγωγός.)

Στερεώστε τα γυμνά άκρα των δύο αγωγών σε ένα κομμάτι ξηρού ξύλου σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Η λάμπα δεν θα ανάψει. Αυτό σημαίνει ότι το ξηρό ξύλο είναι διηλεκτρικό. Εάν τα γυμνά άκρα δύο αγωγών είναι στερεωμένα σε αλουμίνιο, χαλκό ή χάλυβα, ο λαμπτήρας θα καεί. Αυτό υποδηλώνει ότι τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος.

Βουτήξτε τα γυμνά άκρα των αγωγών σε ένα ποτήρι νερό βρύσης (Εικ. 1, α). Η λάμπα δεν ανάβει. Αυτό σημαίνει ότι το νερό είναι κακός αγωγός του ρεύματος. Εάν προσθέσετε λίγο αλάτι στο νερό και επαναλάβετε το πείραμα (Εικ. 1, β), η λάμπα θα ανάψει, γεγονός που υποδεικνύει τη ροή του ρεύματος στο κύκλωμα.

Η αντίσταση των 56 ohm σε αυτό το κύκλωμα και σε όλα τα επόμενα πειράματα χρησιμεύει για τον περιορισμό του ρεύματος στο κύκλωμα.

ΠΕΙΡΑΜΑ 2
ΔΙΩΔΙΚΗ ΔΡΑΣΗ

Ο σκοπός αυτού του πειράματος είναι να αποδείξει ότι μια δίοδος άγει καλά το ρεύμα προς τη μία κατεύθυνση και δεν οδηγεί στην αντίθετη κατεύθυνση.

Συναρμολογήστε το κύκλωμα όπως φαίνεται στο Σχ. 2, α. Η λάμπα θα είναι αναμμένη. Περιστρέψτε τη δίοδο κατά 180° (Εικ. 2, β). Η λάμπα δεν θα ανάψει.

Και τώρα ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τη φυσική ουσία του πειράματος.

Ρύζι. 2. Η δράση μιας διόδου ημιαγωγών σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.

Οι ημιαγωγικές ουσίες γερμάνιο και πυρίτιο έχουν η καθεμία τέσσερα ελεύθερα ή σθένους ηλεκτρόνια. Τα άτομα ημιαγωγών συνδέονται σε πυκνούς κρυστάλλους (κρυσταλλικό πλέγμα) (Εικ. 3, α).

Ρύζι. 3. Κρυσταλλικό πλέγμα ημιαγωγών.

Εάν μια ακαθαρσία εισαχθεί σε έναν ημιαγωγό με τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους, για παράδειγμα, αρσενικό, το οποίο έχει πέντε ηλεκτρόνια σθένους (Εικ. 3, β), τότε το πέμπτο ηλεκτρόνιο στον κρύσταλλο θα είναι ελεύθερο. Τέτοιες ακαθαρσίες παρέχουν ηλεκτρονική αγωγιμότητα ή αγωγιμότητα τύπου n.

Οι ακαθαρσίες που έχουν χαμηλότερο σθένος από τα άτομα ημιαγωγών έχουν την ικανότητα να προσκολλούν ηλεκτρόνια στον εαυτό τους. τέτοιες ακαθαρσίες παρέχουν αγωγιμότητα οπής ή τύπου p (Εικ. 3c).

Ρύζι. 4. Ενώσεις pn σε δίοδο ημιαγωγών.

Μια δίοδος ημιαγωγών αποτελείται από μια ένωση υλικών τύπου p και n (p-n-junction) (Εικ. 4, α). Ανάλογα με την πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης, η διασταύρωση p-n μπορεί είτε να προωθήσει (Εικ. 4, δ) είτε να εμποδίσει (Εικ. 4, γ) τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος. Στο όριο δύο ημιαγωγών, ακόμη και πριν από την εφαρμογή εξωτερικής τάσης, δημιουργείται ένα δυαδικό ηλεκτρικό στρώμα με τοπικό ηλεκτρικό πεδίο ισχύος Ε 0 (Εικ. 4, β).

Αν περάσετε από τη δίοδο εναλλασσόμενο ρεύμα, τότε η δίοδος θα περάσει μόνο το θετικό μισό κύμα (Εικ. 4 δ), και το αρνητικό δεν θα περάσει (βλ. Εικ. 4, γ). Η δίοδος έτσι μετατρέπει ή «ανορθώνει» το AC σε DC.

ΠΕΙΡΑΜΑ 3
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ ΕΝΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Αυτό το πείραμα δείχνει ξεκάθαρα την κύρια λειτουργία του τρανζίστορ, που είναι ένας ενισχυτής ρεύματος. Ένα μικρό ρεύμα κίνησης στο κύκλωμα βάσης μπορεί να προκαλέσει μεγάλο ρεύμα στο κύκλωμα εκπομπού-συλλέκτη. Αλλάζοντας την αντίσταση της αντίστασης βάσης, μπορείτε να αλλάξετε το ρεύμα συλλέκτη.

Συναρμολογήστε το κύκλωμα (Εικ. 5). Βάλτε αντιστάσεις στο κύκλωμα με τη σειρά: 1 MΩ, 470 kΩ, 100 kΩ, 22 kΩ, 10 kΩ. Μπορεί να παρατηρήσετε ότι με αντιστάσεις 1 MΩ και 470 kΩ, το φως δεν ανάβει. 100 kOhm - ο λαμπτήρας μόλις καίει. 22 kOhm - ο λαμπτήρας καίει πιο φωτεινά. Η πλήρης φωτεινότητα παρατηρείται όταν συνδέεται μια βασική αντίσταση 10 kΩ.

Ρύζι. 6. Τρανζίστορ με δομή n-p-n.

Ρύζι. 7. Τρανζίστορ με Δομή p-n-p.

Ένα τρανζίστορ είναι ουσιαστικά δύο δίοδοι ημιαγωγών που έχουν μια κοινή περιοχή - τη βάση. Εάν, σε αυτή την περίπτωση, η περιοχή με p-αγωγιμότητα αποδειχθεί κοινή, τότε θα ληφθεί ένα τρανζίστορ με δομή n-p-n (Εικ. 6). αν η κοινή περιοχή είναι με n-αγωγιμότητα, τότε το τρανζίστορ θα είναι με τη δομή p-n-p (Εικ. 7).

Η περιοχή του τρανζίστορ που εκπέμπει (μεταναστεύει) φορείς ρεύματος ονομάζεται πομπός. η περιοχή που συλλέγει τους φορείς ρεύματος ονομάζεται συλλέκτης. Η ζώνη που περικλείεται μεταξύ αυτών των περιοχών ονομάζεται βάση. Η μετάβαση μεταξύ του πομπού και της βάσης ονομάζεται εκπομπός, και μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη - ο συλλέκτης.

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει τη συμπερίληψη ενός τρανζίστορ τύπου n-p-n σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.

Όταν περιλαμβάνεται στο κύκλωμα ενός τρανζίστορ του τύπου πολικότητα p-n-pη ενεργοποίηση της μπαταρίας Β είναι αντίστροφη.

Για τα ρεύματα που διαρρέουν ένα τρανζίστορ, υπάρχει μια εξάρτηση

I e \u003d I b + I to

Τα τρανζίστορ χαρακτηρίζονται από ένα κέρδος ρεύματος, που συμβολίζεται με το γράμμα β, το οποίο είναι ο λόγος της αύξησης του ρεύματος του συλλέκτη προς τη μεταβολή του ρεύματος βάσης.

Η τιμή του β κυμαίνεται από αρκετές δεκάδες έως αρκετές εκατοντάδες μονάδες, ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ.

ΠΕΙΡΑΜΑ 4
ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΠΥΚΝΩΤΗ

Μελετώντας την αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ, μπορείτε να αποδείξετε τις ιδιότητες ενός πυκνωτή. Συναρμολογήστε το κύκλωμα (Εικόνα 8), αλλά μην συνδέσετε τον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή 100uF. Στη συνέχεια συνδέστε το για λίγο στη θέση Α (Εικ. 8, α). Η λάμπα θα ανάψει και θα σβήσει. Αυτό δείχνει ότι ένα ρεύμα φόρτισης πυκνωτή έρεε στο κύκλωμα. Τώρα τοποθετήστε τον πυκνωτή στη θέση Β (Εικ. 8, β), χωρίς να αγγίζετε τους ακροδέκτες με τα χέρια σας, διαφορετικά ο πυκνωτής μπορεί να αποφορτιστεί. Η λάμπα θα ανάψει και θα σβήσει, ο πυκνωτής έχει αποφορτιστεί. Τώρα τοποθετήστε ξανά τον πυκνωτή στη θέση Α. Έχει φορτιστεί. Αφήστε τον πυκνωτή στην άκρη για λίγο (10 δευτερόλεπτα) στο μονωτικό υλικό και στη συνέχεια τοποθετήστε τον στη θέση Β. Η λάμπα θα ανάψει και θα σβήσει. Από αυτό το πείραμα μπορεί να φανεί ότι ο πυκνωτής είναι σε θέση να συσσωρεύει και να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο για πολύ καιρό. Το συσσωρευμένο φορτίο εξαρτάται από την χωρητικότητα του πυκνωτή.

Ρύζι. 8. Σχέδιο που εξηγεί την αρχή του πυκνωτή.

Ρύζι. 9. Αλλαγή τάσης και ρεύματος στον πυκνωτή με την πάροδο του χρόνου.

Φορτίστε τον πυκνωτή ρυθμίζοντάς τον στη θέση Α και, στη συνέχεια, αποφορτίστε τον συνδέοντας αγωγούς με γυμνά άκρα στους ακροδέκτες του πυκνωτή (κρατήστε τον αγωγό από το μονωμένο μέρος!) και τοποθετήστε τον στη θέση Β. Η λυχνία δεν θα ανάψει. Όπως φαίνεται από αυτό το πείραμα, ένας φορτισμένος πυκνωτής λειτουργεί ως πηγή ενέργειας (μπαταρία) στο κύκλωμα βάσης, αλλά μετά τη χρήση ηλεκτρικό φορτίοη λάμπα σβήνει. Στο σχ. 9 δείχνει τις εξαρτήσεις από το χρόνο: τάση φόρτισης πυκνωτή. ρεύμα φόρτισης που ρέει στο κύκλωμα.

ΠΕΙΡΑΜΑ 5
ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΩΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ

Συναρμολογήστε το κύκλωμα σύμφωνα με το σχ. 10, αλλά μην εγκαταστήσετε ακόμη την αντίσταση R1 και το τρανζίστορ T1 στο κύκλωμα. Το κλειδί Β πρέπει να συνδεθεί στο κύκλωμα στα σημεία Α και Ε έτσι ώστε το σημείο σύνδεσης των αντιστάσεων R3, R1 να μπορεί να κλείσει σε ένα κοινό καλώδιο (αρνητικό δίαυλο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος).

Ρύζι. 10. Το τρανζίστορ στο κύκλωμα λειτουργεί σαν διακόπτης.

Συνδέστε την μπαταρία, η λυχνία στο κύκλωμα συλλέκτη Τ2 θα είναι αναμμένη. Τώρα κλείστε το κύκλωμα με τον διακόπτη Β. Το φως θα σβήσει, καθώς ο διακόπτης συνδέει το σημείο Α με τον αρνητικό δίαυλο, μειώνοντας έτσι το δυναμικό του σημείου Α, και επομένως το δυναμικό της βάσης Τ2. Εάν ο διακόπτης επιστρέψει στην αρχική του θέση, το φως θα ανάψει. Τώρα αποσυνδέστε την μπαταρία και συνδέστε το T1, μην συνδέσετε την αντίσταση R1. Συνδέστε την μπαταρία, το φως θα ανάψει ξανά. Όπως και στην πρώτη περίπτωση, το τρανζίστορ T1 είναι ανοιχτό και ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από αυτό. Τώρα βάλτε μια αντίσταση R1 (470 kOhm) στα σημεία C και D. Το φως θα σβήσει. Αφαιρέστε την αντίσταση και η λάμπα θα ανάψει ξανά.

Όταν η τάση στον συλλέκτη Τ1 πέσει στο μηδέν (όταν έχει τοποθετηθεί αντίσταση 470 kΩ), το τρανζίστορ ανοίγει. Η βάση του τρανζίστορ Τ2 συνδέεται μέσω Τ1 στον αρνητικό δίαυλο και το Τ2 είναι κλειστό. Η λάμπα σβήνει. Έτσι, το τρανζίστορ Τ1 λειτουργεί ως διακόπτης.

Σε προηγούμενα πειράματα, το τρανζίστορ χρησιμοποιήθηκε ως ενισχυτής, τώρα χρησιμοποιείται ως διακόπτης.

Οι δυνατότητες χρήσης τρανζίστορ ως κλειδιού (διακόπτης) δίνονται στα πειράματα 6, 7.

ΠΕΙΡΑΜΑ 6
ΤΡΟΜΑΖΩ

Ένα χαρακτηριστικό αυτού του κυκλώματος είναι ότι το τρανζίστορ T1, που χρησιμοποιείται ως κλειδί, ελέγχεται από μια φωτοαντίσταση R2.

Η φωτοαντίσταση που περιλαμβάνεται σε αυτό το κιτ αλλάζει την αντίστασή της από 2 kOhm σε έντονο φως σε αρκετές εκατοντάδες kOhm στο σκοτάδι.

Συναρμολογήστε το κύκλωμα σύμφωνα με το σχ. 11. Ανάλογα με τον φωτισμό του δωματίου όπου διεξάγετε το πείραμα, επιλέξτε την αντίσταση R1 ώστε η λάμπα να καίει κανονικά χωρίς να μειώνεται η φωτεινότητα της φωτοαντίστασης.

Ρύζι. 11. Σχήμα τρομάζωβασίζεται σε φωτοαντίσταση.

Η κατάσταση του τρανζίστορ Τ1 προσδιορίζεται από έναν διαιρέτη τάσης που αποτελείται από μια αντίσταση R1 και μια φωτοαντίσταση R2.

Εάν η φωτοαντίσταση είναι φωτισμένη, η αντίστασή της είναι χαμηλή, το τρανζίστορ Τ1 είναι κλειστό, δεν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα συλλέκτη του. Η κατάσταση του τρανζίστορ T2 προσδιορίζεται εφαρμόζοντας ένα θετικό δυναμικό από τους αντιστάτες R3 και R4 στη βάση του T2. Κατά συνέπεια, το τρανζίστορ T2 ανοίγει, το ρεύμα συλλέκτη ρέει, το φως είναι αναμμένο.

Όταν η φωτοαντίσταση σκουραίνει, η αντίστασή της αυξάνεται πολύ και φτάνει σε μια τιμή όταν ο διαχωριστής παρέχει τάση στη βάση Τ1, αρκετή για να την ανοίξει. Η τάση στον συλλέκτη T1 πέφτει σχεδόν στο μηδέν, μέσω της αντίστασης R4 κλείνει το τρανζίστορ T2, το φως σβήνει.

Στην πράξη, σε τέτοια κυκλώματα, μπορούν να εγκατασταθούν άλλοι ενεργοποιητές (καμπάνα, ρελέ, κ.λπ.) στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ Τ2.

Σε αυτό και τα επόμενα κυκλώματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί φωτοαντίσταση τύπου SF2-9 ή παρόμοιο.

ΠΕΙΡΑΜΑ 7
ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΦΩΤΩΝ

Σε αντίθεση με το πείραμα 6, στο αυτό το πείραμαόταν η φωτοαντίσταση R1 είναι χαμηλωμένη, το φως είναι αναμμένο (Εικ. 12).

Ρύζι. 12. Σχέδιο που ανάβει αυτόματα το φως.

Όταν το φως χτυπά τη φωτοαντίσταση, η αντίστασή του μειώνεται πολύ, γεγονός που οδηγεί στο άνοιγμα του τρανζίστορ Τ1 και κατά συνέπεια στο κλείσιμο του Τ2. Η λάμπα δεν ανάβει.

Στο σκοτάδι, το φως ανάβει αυτόματα.

Αυτή η ιδιότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των λαμπτήρων ανάλογα με την ποσότητα φωτός.

ΠΕΙΡΑΜΑ 8
ΣΥΣΚΕΥΗ ΣΗΜΑΤΟΣ

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτού του σχήματος είναι η υψηλή ευαισθησία του. Σε αυτό και σε ορισμένα επόμενα πειράματα, χρησιμοποιείται μια συνδυασμένη σύνδεση τρανζίστορ (composite transistor) (Εικ. 13).

Ρύζι. 13. Οπτικοηλεκτρονική συσκευή σηματοδότησης.

Η αρχή λειτουργίας αυτού του συστήματος δεν διαφέρει από το σύστημα. Σε μια ορισμένη τιμή αντίστασης των αντιστάσεων R1 + R2 και της αντίστασης της φωτοαντίστασης R3, ρέει ρεύμα στο κύκλωμα βάσης του τρανζίστορ T1. Ένα ρεύμα ρέει επίσης στο κύκλωμα συλλέκτη Τ1, αλλά (3 φορές το ρεύμα της βάσης Τ1. Ας υποθέσουμε ότι (β = 100. Όλο το ρεύμα που διέρχεται από τον πομπό Τ1 πρέπει να περάσει από τη διασταύρωση πομπού-βάσης Τ2. Στη συνέχεια το ρεύμα συλλέκτη Το T2 είναι β φορές περισσότερο από το ρεύμα συλλέκτη T1, το ρεύμα συλλέκτη T1 είναι β επί το ρεύμα βάσης T1, το ρεύμα συλλέκτη T2 είναι περίπου 10.000 φορές το ρεύμα βάσης T1. Έτσι, το σύνθετο τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μόνο τρανζίστορ με πολύ υψηλό κέρδος και υψηλή ευαισθησία του σύνθετου τρανζίστορ είναι ότι το τρανζίστορ Τ2 πρέπει να είναι αρκετά ισχυρό, ενώ το τρανζίστορ Τ1 που το ελέγχει μπορεί να είναι χαμηλής ισχύος, αφού το ρεύμα που διέρχεται από αυτό είναι 100 φορές μικρότερο από το ρεύμα που διέρχεται από το Τ2 .

Η απόδοση του κυκλώματος που φαίνεται στο Σχ. 13 καθορίζεται από τον φωτισμό του δωματίου όπου διεξάγεται το πείραμα, επομένως είναι σημαντικό να επιλέξετε την αντίσταση R1 του διαχωριστικού άνω βραχίονα έτσι ώστε η λάμπα να μην ανάβει στο φωτισμένο δωμάτιο, αλλά να καίει όταν η φωτοαντίσταση είναι σκοτεινή με το χέρι, το δωμάτιο σκοτεινιάζει με κουρτίνες ή όταν σβήνει το φως εάν το πείραμα διεξάγεται το βράδυ.

ΠΕΙΡΑΜΑ 9
ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

Σε αυτό το κύκλωμα (Εικ. 14), χρησιμοποιείται επίσης ένα σύνθετο τρανζίστορ με υψηλή ευαισθησία για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία του υλικού. Η πόλωση βάσης T1 παρέχεται από την αντίσταση R1 και δύο αγωγούς με γυμνά άκρα.

Ελέγξτε το ηλεκτρικό κύκλωμα πιέζοντας ελαφρά τα γυμνά άκρα των δύο αγωγών με τα δάχτυλα και των δύο χεριών, χωρίς να τα συνδέσετε μεταξύ τους. Η αντίσταση των δακτύλων είναι αρκετή για να ενεργοποιήσει το κύκλωμα και ο λαμπτήρας ανάβει.

Ρύζι. 14. Σχέδιο του αισθητήρα υγρασίας. Τα γυμνά άκρα των αγωγών διαπερνούν το στυπόχαρτο.

Τώρα περάστε τα γυμνά άκρα από στυπόχαρτο σε απόσταση περίπου 1,5-2 cm, συνδέστε τα άλλα άκρα στο διάγραμμα σύμφωνα με το σχ. 14. Στη συνέχεια βρέξτε το στυπόχαρτο ανάμεσα στα καλώδια με νερό. Η λάμπα ανάβει (Σε αυτή την περίπτωση, η μείωση της αντίστασης προέκυψε λόγω της διάλυσης των αλάτων στο χαρτί με νερό.).

Εάν το στυπόχαρτο εμποτιστεί με φυσιολογικό ορό, και στη συνέχεια στεγνώσει και το πείραμα επαναληφθεί, η αποτελεσματικότητα του πειράματος αυξάνεται, τα άκρα των αγωγών μπορούν να διαχωριστούν σε μεγαλύτερη απόσταση.

ΠΕΙΡΑΜΑ 10
ΣΥΣΚΕΥΗ ΣΗΜΑΤΟΣ

Αυτό το σχήμα είναι παρόμοιο με το προηγούμενο, η μόνη διαφορά είναι ότι η λυχνία ανάβει όταν ανάβει η φωτοαντίσταση και σβήνει όταν σκουραίνει (Εικ. 15).

Ρύζι. 15. Συσκευή σηματοδότησης σε φωτοαντίσταση.

Το κύκλωμα λειτουργεί ως εξής: με κανονικό φωτισμό της φωτοαντίστασης R1, ο λαμπτήρας θα ανάψει, καθώς η αντίσταση R1 είναι χαμηλή, το τρανζίστορ T1 είναι ανοιχτό. Όταν σβήσει το φως, η λάμπα θα σβήσει. Το φως ενός φακού ή των αναμμένων σπίρτων θα κάνει τη λάμπα να καεί ξανά. Η ευαισθησία του κυκλώματος ρυθμίζεται αυξάνοντας ή μειώνοντας την αντίσταση της αντίστασης R2.

ΠΕΙΡΑΜΑ 11
ΠΑΓΚΟΣ ΠΡΟΪΟΝΤΟΣ

Αυτό το πείραμα θα πρέπει να πραγματοποιηθεί σε ένα ημισκοτεινό δωμάτιο. Όλη την ώρα που το φως πέφτει στη φωτοαντίσταση, η ενδεικτική λυχνία L2 είναι αναμμένη. Εάν τοποθετήσετε ένα κομμάτι χαρτόνι ανάμεσα στην πηγή φωτός (λάμπα L1 και φωτοαντίσταση, ο λαμπτήρας L2 σβήνει. Εάν αφαιρέσετε το χαρτόνι, ο λαμπτήρας L2 ανάβει ξανά (Εικ. 16).

Ρύζι. 16. Πάγκος προϊόντων.

Για να είναι επιτυχές το πείραμα, είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε το κύκλωμα, δηλαδή να επιλέξετε την αντίσταση της αντίστασης R3 (το καταλληλότερο σε αυτή την περίπτωση είναι 470 ohms).

Αυτό το σχήμα μπορεί πρακτικά να χρησιμοποιηθεί για την καταμέτρηση μιας παρτίδας προϊόντων σε έναν μεταφορέα. Εάν η πηγή φωτός και η φωτοαντίσταση τοποθετηθούν με τέτοιο τρόπο ώστε μια παρτίδα προϊόντων να περνά ανάμεσά τους, το κύκλωμα ανάβει και σβήνει, καθώς η ροή φωτός διακόπτεται από τη διέλευση προϊόντων. Αντί για την ενδεικτική λυχνία L2, χρησιμοποιείται ένας ειδικός μετρητής.

ΠΕΙΡΑΜΑ 12
ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΦΩΣ

Ρύζι. 23. Διαιρέτης συχνότητας σε τρανζίστορ.

Τα τρανζίστορ T1 και T2 ανοίγουν με τη σειρά τους. Το σήμα ελέγχου αποστέλλεται στο flip-flop. Όταν το τρανζίστορ T2 είναι ανοιχτό, το φως L1 είναι σβηστό. Ο λαμπτήρας L2 ανάβει όταν το τρανζίστορ T3 είναι ανοιχτό. Αλλά τα τρανζίστορ T3 και T4 ανοίγουν και κλείνουν με τη σειρά τους, επομένως, ο λαμπτήρας L2 ανάβει με κάθε δεύτερο σήμα ελέγχου που στέλνει ο πολυδονητής. Έτσι, η συχνότητα καύσης του λαμπτήρα L2 είναι 2 φορές μικρότερη από τη συχνότητα καύσης του λαμπτήρα L1.

Αυτή η ιδιότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ηλεκτρικό όργανο: οι συχνότητες όλων των νότων της ανώτερης οκτάβας του οργάνου χωρίζονται στο μισό και δημιουργείται ένας τόνος μια οκτάβα χαμηλότερα. Η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί.

ΠΕΙΡΑΜΑ 18
ΣΧΕΔΙΟ "ΚΑΙ" ΚΑΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ

Σε αυτό το πείραμα, το τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως κλειδί και ο λαμπτήρας είναι ο δείκτης εξόδου (Εικόνα 24).

Αυτό το κύκλωμα είναι λογικό. Ο λαμπτήρας θα ανάψει εάν υπάρχει υψηλό δυναμικό στη βάση του τρανζίστορ (σημείο C).

Ας υποθέσουμε ότι τα σημεία Α και Β δεν είναι συνδεδεμένα στον αρνητικό δίαυλο, έχουν υψηλό δυναμικό, επομένως, υπάρχει επίσης υψηλό δυναμικό στο σημείο C, το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, το φως είναι αναμμένο.

Ρύζι. 24. Στοιχείο λογικής 2 Και στο τρανζίστορ.

Δεχόμαστε υπό όρους: υψηλό δυναμικό - λογικό "1" - το φως είναι αναμμένο. χαμηλό δυναμικό - λογικό "0" - το φως είναι σβηστό.

Έτσι, εάν υπάρχει λογικό «1» στα σημεία Α και Β, θα υπάρχει και «1» στο σημείο Γ.

Τώρα ας συνδέσουμε το σημείο Α στον αρνητικό δίαυλο. Το δυναμικό του θα γίνει χαμηλό (πέσει στο "0" V). Το σημείο Β έχει μεγάλες δυνατότητες. Μέσω του κυκλώματος R3 - D1 - η μπαταρία θα ρέει ρεύμα. Επομένως, στο σημείο Γ θα υπάρχει χαμηλό δυναμικό ή «0». Το τρανζίστορ είναι κλειστό, το φως είναι σβηστό.

Ας συνδέσουμε το σημείο Β στη γείωση Το ρεύμα τώρα ρέει μέσα από το κύκλωμα R3 - D2 - μπαταρία. Το δυναμικό στο σημείο C είναι χαμηλό, το τρανζίστορ είναι κλειστό, το φως είναι σβηστό.

Εάν και τα δύο σημεία είναι συνδεδεμένα με τη γείωση, θα υπάρχει επίσης χαμηλό δυναμικό στο σημείο C.

Παρόμοια κυκλώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε έναν ηλεκτρονικό εξεταστή και σε άλλα λογικά κυκλώματα, όπου το σήμα εξόδου θα είναι μόνο εάν υπάρχουν ταυτόχρονα σήματα σε δύο ή περισσότερα κανάλια εισόδου.

Οι πιθανές καταστάσεις κυκλώματος φαίνονται στον πίνακα.

Πίνακας αλήθειας του κυκλώματος ΚΑΙ

ΠΕΙΡΑΜΑ 19
ΣΧΕΔΙΟ "Ή" ΚΑΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ

Αυτό το σχήμα είναι το αντίθετο από το προηγούμενο. Για να υπάρχει «0» στο σημείο Γ, είναι απαραίτητο να υπάρχει και «0» στα σημεία Α και Β, δηλαδή τα σημεία Α και Β πρέπει να συνδέονται στον αρνητικό δίαυλο. Σε αυτή την περίπτωση, το τρανζίστορ θα κλείσει, το φως θα σβήσει (Εικ. 25).

Εάν τώρα μόνο ένα από τα σημεία, το Α ή το Β, είναι συνδεδεμένο στον αρνητικό δίαυλο, τότε στο σημείο C θα εξακολουθεί να υπάρχει υψηλό επίπεδο, δηλαδή "1", το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, το φως είναι αναμμένο.

Ρύζι. 25. Λογικό στοιχείο 2OR στο τρανζίστορ.

Κατά τη σύνδεση του σημείου Β στον αρνητικό δίαυλο, το ρεύμα θα ρέει μέσω των R2, D1 και R3. Δεν θα ρέει ρεύμα μέσω της δίοδος D2, αφού είναι ενεργοποιημένη προς την αντίθετη κατεύθυνση για αγωγιμότητα. Στο σημείο Γ, θα υπάρχουν περίπου 9 V. Το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, το φως είναι αναμμένο.

Τώρα ας συνδέσουμε το σημείο Α στον αρνητικό δίαυλο. Το ρεύμα θα περάσει από τα R1, D2, R3. Η τάση στο σημείο C θα είναι περίπου 9 V, το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, το φως είναι αναμμένο.

Ή πίνακας αλήθειας κυκλώματος

ΠΕΙΡΑΜΑ 20
ΚΥΚΛΩΜΑ "NOT" (INVERTER)

Αυτό το πείραμα δείχνει τη λειτουργία ενός τρανζίστορ ως μετατροπέα - μια συσκευή που μπορεί να αλλάξει την πολικότητα του σήματος εξόδου σε σχέση με την είσοδο στο αντίθετο. Στα πειράματα, το τρανζίστορ δεν ήταν μέρος των υπαρχόντων λογικών κυκλωμάτων, χρησίμευε μόνο για να ανάψει τη λάμπα. Εάν το σημείο Α είναι συνδεδεμένο με έναν αρνητικό δίαυλο, τότε το δυναμικό του πέφτει στο "0", το τρανζίστορ κλείνει, το φως σβήνει, στο σημείο Β υπάρχει μεγάλο δυναμικό. Αυτό σημαίνει ένα λογικό "1" (Εικ. 26).

Ρύζι. 26. Το τρανζίστορ λειτουργεί σαν μετατροπέας.

Εάν το σημείο Α δεν είναι συνδεδεμένο στον αρνητικό δίαυλο, δηλαδή στο σημείο Α - "1", τότε το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, το φως είναι αναμμένο, η τάση στο σημείο Β είναι κοντά στο "0" ή αυτό είναι λογικό "0 ".

Σε αυτό το πείραμα, το τρανζίστορ είναι αναπόσπαστο μέροςλογικό κύκλωμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή ενός κυκλώματος OR σε κύκλωμα NOR και ενός κυκλώματος AND σε κύκλωμα NAND.

ΟΧΙ πίνακας αλήθειας κυκλώματος

ΠΕΙΡΑΜΑ 21
ΣΧΕΔΙΟ "ΚΑΙ-ΟΧΙ"

Αυτό το πείραμα συνδυάζει δύο πειράματα: 18 - σχήμα AND και 20 - σχήμα NOT (Εικ. 27).

Αυτό το κύκλωμα λειτουργεί παρόμοια με το κύκλωμα, σχηματίζοντας "1" ή "0" με βάση το τρανζίστορ.

Ρύζι. 27. Λογικό στοιχείο 2I-NOT σε τρανζίστορ.

Το τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως μετατροπέας. Εάν το "1" εμφανίζεται στη βάση του τρανζίστορ, τότε το σημείο εξόδου είναι "0" και αντίστροφα.

Εάν τα δυναμικά στο σημείο D συγκριθούν με τα δυναμικά στο σημείο C, μπορεί να φανεί ότι είναι ανεστραμμένα.

Πίνακας αλήθειας του κυκλώματος NAND

ΠΕΙΡΑΜΑ 22
ΣΧΕΔΙΟ "Ή-ΟΧΙ"

Αυτό το πείραμα συνδυάζει δύο πειράματα: - το κύκλωμα OR και - το κύκλωμα NOT (Εικ. 28).

Ρύζι. 28. Λογικό στοιχείο 2OR-NOT στο τρανζίστορ.

Το κύκλωμα λειτουργεί με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως στο πείραμα 20 (ένα "0" ή "1" δημιουργείται με βάση το τρανζίστορ). Η μόνη διαφορά είναι ότι το τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως μετατροπέας: εάν το "1" είναι στην είσοδο του τρανζίστορ, τότε το "0" είναι στην έξοδό του και αντίστροφα.

Πίνακας αλήθειας του κυκλώματος NOR

ΠΕΙΡΑΜΑ 23
ΣΧΕΔΙΟ "AND-NOT", ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΜΕΝΟ ΣΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Αυτό το κύκλωμα αποτελείται από δύο λογικά κυκλώματα ΟΧΙ, των οποίων οι συλλέκτες τρανζίστορ είναι συνδεδεμένοι στο σημείο C (Εικ. 29).

Εάν και τα δύο σημεία, Α και Β, συνδεθούν στον αρνητικό δίαυλο, τότε τα δυναμικά τους θα γίνουν ίσα με "0". Τα τρανζίστορ θα κλείσουν, θα υπάρχει μεγάλο δυναμικό στο σημείο C, η λάμπα δεν θα ανάψει.

Ρύζι. 29. Λογικό στοιχείο 2I-NOT.

Εάν μόνο το σημείο Α είναι συνδεδεμένο με τον αρνητικό δίαυλο, στο σημείο Β το λογικό "1", το Τ1 είναι κλειστό και το Τ2 είναι ανοιχτό, το ρεύμα συλλέκτη ρέει, το φως είναι αναμμένο, στο σημείο Γ λογικό "0".

Εάν το σημείο Β είναι συνδεδεμένο στον αρνητικό δίαυλο, τότε η έξοδος θα είναι επίσης "0", η λυχνία θα είναι αναμμένη, σε αυτήν την περίπτωση το T1 είναι ανοιχτό, το T2 είναι κλειστό.

Και τέλος, εάν τα σημεία Α και Β είναι λογικά "1" (δεν συνδέονται με τον αρνητικό δίαυλο), και τα δύο τρανζίστορ είναι ανοιχτά. Στους συλλέκτες τους "0", το ρεύμα διέρχεται και από τα δύο τρανζίστορ, το φως είναι αναμμένο.

Πίνακας αλήθειας του κυκλώματος NAND

ΠΕΙΡΑΜΑ 24
ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΤΗΛΕΦΩΝΟΥ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

Στο πειραματικό σχήμα, και τα δύο τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως ενισχυτές ηχητικά σήματα(Εικ. 30).

Ρύζι. 30. Επαγωγικός αισθητήρας τηλεφώνου.

Τα σήματα συλλέγονται και τροφοδοτούνται στη βάση του τρανζίστορ Τ1 με τη βοήθεια ενός επαγωγικού πηνίου L, στη συνέχεια ενισχύονται και τροφοδοτούνται στο τηλέφωνο. Όταν ολοκληρώσετε τη συναρμολόγηση του κυκλώματος στην πλακέτα, τοποθετήστε τη ράβδο φερρίτη κοντά στο τηλέφωνο, κάθετα στα εισερχόμενα καλώδια. Θα ακουστεί ομιλία.

Σε αυτό το σχήμα και στο μέλλον, μια ράβδος φερρίτη με διάμετρο 8 mm και μήκος 100-160 mm, μάρκας 600NN, χρησιμοποιείται ως επαγωγικό πηνίο L. Η περιέλιξη περιέχει περίπου 110 στροφές σύρματος με μόνωση χαλκού με διάμετρο 0,15..0,3 mm, τύπου PEL ή PEV.

ΠΕΙΡΑΜΑ 25
ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΙΚΡΟΦΩΝΟΥ

Εάν είναι διαθέσιμο ένα επιπλέον τηλέφωνο (Εικόνα 31), μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση του επαγωγέα στο προηγούμενο πείραμα. Ως αποτέλεσμα, θα έχουμε έναν ευαίσθητο ενισχυτή μικροφώνου.

Ρύζι. 31. Ενισχυτής μικροφώνου.

Στα πλαίσια συναρμολογημένο κύκλωμαμπορείτε να πάρετε μια ομοιότητα μιας αμφίδρομης συσκευής επικοινωνίας. Το τηλέφωνο 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συσκευή λήψης (σύνδεση στο σημείο Α) και το τηλέφωνο 2 ως συσκευή εξόδου (σύνδεση στο σημείο Β). Σε αυτήν την περίπτωση, τα δεύτερα άκρα και των δύο τηλεφώνων πρέπει να συνδεθούν στον αρνητικό δίαυλο.

ΠΕΙΡΑΜΑ 26
ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΓΙΑ PLAYER

Με τη βοήθεια ενός ενισχυτή γραμμοφώνου (Εικ. 32), μπορείτε να ακούσετε ηχογραφήσεις χωρίς να διαταράξετε την ηρεμία των γύρω σας.

Το κύκλωμα αποτελείται από δύο στάδια ενίσχυσης ήχου. Το σήμα εισόδου είναι το σήμα που προέρχεται από το pickup.

Ρύζι. 32. Ενισχυτής για τη συσκευή αναπαραγωγής.

Στο διάγραμμα, το γράμμα Α υποδεικνύει τον αισθητήρα. Αυτός ο αισθητήρας και ο πυκνωτής C2 είναι ένας χωρητικός διαιρέτης τάσης για τη μείωση του αρχικού όγκου. Ο πυκνωτής C3 και ο πυκνωτής C4 είναι ο δευτερεύων διαιρέτης τάσης. Το C3 ελέγχει την ένταση.

ΠΕΙΡΑΜΑ 27
"ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΒΙΟΛΙ"

Εδώ το κύκλωμα πολυδονητή είναι για την παραγωγή ηλεκτρονικής μουσικής. Το σχήμα είναι παρόμοιο. Η κύρια διαφορά είναι ότι η βασική αντίσταση πόλωσης του τρανζίστορ T1 είναι μεταβλητή. Μια αντίσταση 22 kΩ (R2) συνδεδεμένη σε σειρά με μια μεταβλητή αντίσταση παρέχει την ελάχιστη αντίσταση πόλωσης βάσης T1 (Εικ. 33).

Ρύζι. 33. Πολυδονητής για δημιουργία μουσικής.

ΠΕΙΡΑΜΑ 28
ΒΟΜΗΤΗΣ ΜΟΡΣ ΠΟΥ ΑΝΛΑΒΕΙ

Σε αυτό το κύκλωμα, ο πολυδονητής έχει σχεδιαστεί για να παράγει παλμούς με συχνότητα τόνου. Η λυχνία ανάβει όταν το κύκλωμα είναι ενεργοποιημένο (Εικ. 34).

Το τηλέφωνο σε αυτό το κύκλωμα συνδέεται με το κύκλωμα μεταξύ του συλλέκτη του τρανζίστορ Τ2 μέσω του πυκνωτή C4 και του αρνητικού διαύλου της πλακέτας.

Ρύζι. 34. Γεννήτρια για εκμάθηση κώδικα Μορς.

Με αυτό το σχήμα, μπορείτε να εξασκηθείτε στην εκμάθηση του κώδικα Μορς.

Εάν δεν είστε ικανοποιημένοι με τον τόνο του ήχου, αλλάξτε τους πυκνωτές C2 και C1.

ΠΕΙΡΑΜΑ 29
ΜΕΤΡΟΝΟΜΟΣ

Ο μετρονόμος είναι μια συσκευή για τη ρύθμιση του ρυθμού (τέμπο), για παράδειγμα, στη μουσική. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως ένας μετρονόμος εκκρεμούς, ο οποίος έδωσε τόσο οπτικό όσο και ακουστικό προσδιορισμό του ρυθμού.

Σε αυτό το σχήμα, αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται από έναν πολυδονητή. Η συχνότητα ρυθμού είναι περίπου 0,5 s (Εικ. 35).

Ρύζι. 35. Μετρονόμος.

Χάρη στο τηλέφωνο και την ενδεικτική λυχνία, μπορείτε να ακούσετε και να αισθανθείτε οπτικά τον καθορισμένο ρυθμό.

ΠΕΙΡΑΜΑ 30
ΣΥΣΚΕΥΗ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΣΥΝΑΓΕΡΜΟΥ ΜΕ ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Αυτό το κύκλωμα (Εικ. 36) δείχνει τη χρήση ενός μόνο δονητή, η λειτουργία του οποίου περιγράφεται στο πείραμα 14. Στην αρχική κατάσταση, το τρανζίστορ Τ1 είναι ανοιχτό και το Τ2 είναι κλειστό. Το τηλέφωνο χρησιμοποιείται ως μικρόφωνο εδώ. Το σφύριγμα στο μικρόφωνο (μπορείτε απλώς να φυσήξει πάνω του) ή το ελαφρύ χτύπημα διεγείρει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στο κύκλωμα του μικροφώνου. Τα αρνητικά σήματα, που φτάνουν στη βάση του τρανζίστορ Τ1, το κλείνουν και επομένως ανοίγουν το τρανζίστορ Τ2, εμφανίζεται ένα ρεύμα στο κύκλωμα συλλέκτη Τ2 και ο λαμπτήρας ανάβει. Αυτή τη στιγμή, ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέσω της αντίστασης R1. Η τάση του φορτισμένου πυκνωτή C2 είναι επαρκής για να ανοίξει το τρανζίστορ Τ1, δηλαδή το κύκλωμα επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση αυθόρμητα, ενώ το φως σβήνει. Ο χρόνος καύσης του λαμπτήρα είναι περίπου 4 δευτερόλεπτα. Εάν οι πυκνωτές C2 και C1 εναλλάσσονται, τότε ο χρόνος καύσης του λαμπτήρα θα αυξηθεί στα 30 δευτερόλεπτα. Εάν η αντίσταση R4 (1 kOhm) αντικατασταθεί από 470 kOhm, τότε ο χρόνος θα αυξηθεί από 4 σε 12 s.

Ρύζι. 36. Συσκευή ακουστικής σηματοδότησης.

Αυτό το πείραμα μπορεί να παρουσιαστεί ως ένα τέχνασμα που μπορεί να εμφανιστεί σε έναν κύκλο φίλων. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να αφαιρέσετε ένα από τα μικρόφωνα του τηλεφώνου και να το βάλετε κάτω από την πλακέτα κοντά στη λάμπα, έτσι ώστε η τρύπα στην πλακέτα να συμπίπτει με το κέντρο του μικροφώνου. Τώρα, αν φυσήξετε στην τρύπα της πλακέτας, θα φαίνεται ότι φυσάτε σε μια λάμπα και επομένως ανάβει.

ΠΕΙΡΑΜΑ 31
ΒΟΜΒΗΤΗΣ ΜΕ ΧΕΙΡΟΚΙΝΗΤΗ ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Αυτό το κύκλωμα (Εικ. 37) είναι κατ' αρχήν παρόμοιο με το προηγούμενο, με τη μόνη διαφορά ότι κατά την εναλλαγή, το κύκλωμα δεν επιστρέφει αυτόματα στο την αρχική κατάσταση, και αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας το διακόπτη Β.

Ρύζι. 37. Συσκευή ακουστικής σηματοδότησης με χειροκίνητη επαναφορά.

Η κατάσταση ετοιμότητας του κυκλώματος ή η αρχική κατάσταση θα είναι όταν το τρανζίστορ T1 είναι ανοιχτό, το T2 είναι κλειστό, η λάμπα είναι σβηστή.

Ένα ελαφρύ σφύριγμα στο μικρόφωνο δίνει ένα σήμα που απενεργοποιεί το τρανζίστορ Τ1, ενώ ανοίγει το τρανζίστορ Τ2. Η λυχνία σήματος ανάβει. Θα καίει μέχρι να κλείσει το τρανζίστορ T2. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να βραχυκυκλώσετε τη βάση του τρανζίστορ Τ2 στον αρνητικό δίαυλο («γείωση») χρησιμοποιώντας το κλειδί Β. Άλλοι ενεργοποιητές, όπως τα ρελέ, μπορούν να συνδεθούν σε παρόμοια κυκλώματα.

ΠΕΙΡΑΜΑ 32
ΑΠΛΟΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΔΕΚΤΗΣ

Για έναν αρχάριο ραδιοερασιτέχνη, ο σχεδιασμός των ραδιοφωνικών δεκτών θα πρέπει να ξεκινά με τις απλούστερες δομές, για παράδειγμα, με έναν δέκτη ανιχνευτή, το διάγραμμα του οποίου φαίνεται στο Σχ. 38.

Ο δέκτης ανιχνευτή λειτουργεί ως εξής: ηλεκτρομαγνητικά κύματα που στέλνονται στον αέρα από ραδιοφωνικούς σταθμούς, διασχίζουν την κεραία του δέκτη, επάγουν τάση σε αυτήν με συχνότητα που αντιστοιχεί στη συχνότητα του σήματος του ραδιοφωνικού σταθμού. Η επαγόμενη τάση εισέρχεται στο κύκλωμα εισόδου L, C1. Με άλλα λόγια, αυτό το κύκλωμα ονομάζεται συντονιστικό, καθώς είναι προ-συντονισμένο στη συχνότητα του επιθυμητού ραδιοφωνικού σταθμού. Στο κύκλωμα συντονισμού, το σήμα εισόδου ενισχύεται δέκα φορές και στη συνέχεια τροφοδοτείται στον ανιχνευτή.

Ρύζι. 38. Δέκτης ανιχνευτή.

Ο ανιχνευτής συναρμολογείται σε μια δίοδο ημιαγωγών, η οποία χρησιμεύει για την ανόρθωση του διαμορφωμένου σήματος. Το στοιχείο χαμηλής συχνότητας (ήχος) θα περάσει από τα ακουστικά και θα ακούτε ομιλία ή μουσική, ανάλογα με τη μετάδοση του συγκεκριμένου ραδιοφωνικού σταθμού. Το στοιχείο υψηλής συχνότητας του ανιχνευόμενου σήματος, παρακάμπτοντας τα ακουστικά, θα περάσει μέσω του πυκνωτή C2 στο έδαφος. Η χωρητικότητα του πυκνωτή C2 καθορίζει τον βαθμό φιλτραρίσματος του στοιχείου υψηλής συχνότητας του ανιχνευόμενου σήματος. Συνήθως, η χωρητικότητα του πυκνωτή C2 επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε να αντιπροσωπεύει μεγάλη αντίσταση για τις συχνότητες ήχου και η αντίστασή του είναι χαμηλή για το εξάρτημα υψηλής συχνότητας.

Ως πυκνωτής C1, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε πυκνωτή μικρού μεγέθους μεταβλητή χωρητικότηταμε όρια μέτρησης 10...200 pF. ΣΤΟ αυτός ο κατασκευαστήςγια να συντονίσετε το κύκλωμα, χρησιμοποιείται ένας κεραμικός πυκνωτής συντονισμού του τύπου KPK-2 χωρητικότητας 25 έως 150 pF.

Ο επαγωγέας L έχει τις ακόλουθες παραμέτρους: αριθμός στροφών - 110 ± 10, διάμετρος σύρματος - 0,15 mm, τύπος - PEV-2, διάμετρος πλαισίου μονωτικού υλικού - 8,5 mm.

ΚΕΡΑΙΑ

Ένας σωστά συναρμολογημένος δέκτης αρχίζει να λειτουργεί αμέσως όταν συνδεθεί μια εξωτερική κεραία, η οποία είναι ένα κομμάτι χάλκινου σύρματος διαμέτρου 0,35 mm, μήκους 15-20 m, αναρτημένο σε μονωτήρες σε ορισμένο ύψος πάνω από το έδαφος. Όσο υψηλότερη είναι η κεραία πάνω από το έδαφος, τόσο καλύτερη θα είναι η λήψη ραδιοφωνικών σημάτων.

ΓΕΙΩΣΗ

Η ένταση της λήψης αυξάνεται εάν η γείωση είναι συνδεδεμένη στον δέκτη. Το καλώδιο γείωσης πρέπει να είναι κοντό και να έχει μικρή αντίσταση. Το άκρο του συνδέεται με ένα χάλκινο σωλήνα που πηγαίνει βαθιά στο έδαφος.

ΠΕΙΡΑΜΑ 33
ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΔΕΚΤΗΣ ΜΕ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΧΑΜΗΛΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ

Αυτό το κύκλωμα (Εικ. 39) είναι παρόμοιο με το προηγούμενο κύκλωμα δέκτη ανιχνευτή, με τη μόνη διαφορά να είναι αυτή ο απλούστερος ενισχυτήςχαμηλής συχνότητας, συναρμολογημένο σε τρανζίστορ Τ. Ο ενισχυτής χαμηλής συχνότητας χρησιμεύει για την αύξηση της ισχύος των σημάτων που ανιχνεύονται από τη δίοδο. Σχέδιο συντονισμού ταλαντευτικό κύκλωμασυνδέεται με τη δίοδο μέσω του πυκνωτή C2 (0,1 uF) και η αντίσταση R1 (100 kOhm) παρέχει στη δίοδο σταθερή πόλωση.

Ρύζι. 39. Δέκτης ανιχνευτή με μονοβάθμιο ULF.

Για την κανονική λειτουργία του τρανζίστορ χρησιμοποιείται τροφοδοτικό 9 V. Η αντίσταση R2 είναι απαραίτητη για την παροχή τάσης στη βάση του τρανζίστορ για τη δημιουργία του απαραίτητου τρόπου λειτουργίας του.

Για αυτό το κύκλωμα, όπως και στο προηγούμενο πείραμα, απαιτείται εξωτερική κεραία και γείωση.

ΠΕΙΡΑΜΑ 34

ΑΠΛΟΣ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡΑΣ ΔΕΚΤΗΣ

Ο δέκτης (Εικ. 40) διαφέρει από τον προηγούμενο στο ότι αντί για τη δίοδο D, εγκαθίσταται ένα τρανζίστορ, το οποίο λειτουργεί ταυτόχρονα και ως ανιχνευτής ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας και ως ενισχυτής χαμηλής συχνότητας.

Ρύζι. 40. Δέκτης μονού τρανζίστορ.

Η ανίχνευση ενός σήματος υψηλής συχνότητας σε αυτόν τον δέκτη πραγματοποιείται στο τμήμα βάσης-εκπομπού, επομένως, ένας τέτοιος δέκτης δεν απαιτεί ειδικό ανιχνευτή (δίοδος). Το τρανζίστορ με κύκλωμα ταλάντωσης συνδέεται, όπως και στο προηγούμενο κύκλωμα, μέσω πυκνωτή 0,1 μF και αποσυνδέεται. Ο πυκνωτής C3 χρησιμεύει για να φιλτράρει το στοιχείο υψηλής συχνότητας του σήματος, το οποίο επίσης ενισχύεται από το τρανζίστορ.

ΠΕΙΡΑΜΑ 35
ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΤΙΚΟΣ ΔΕΚΤΗΣ

Σε αυτόν τον δέκτη (Εικ. 41), η αναγέννηση χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της ευαισθησίας και της επιλεκτικότητας του κυκλώματος. Αυτός ο ρόλος εκτελείται από το πηνίο L2. Το τρανζίστορ σε αυτό το κύκλωμα ενεργοποιείται λίγο διαφορετικά από ό,τι στο προηγούμενο. Η τάση σήματος από το κύκλωμα εισόδου τροφοδοτείται στη βάση του τρανζίστορ. Το τρανζίστορ ανιχνεύει και ενισχύει το σήμα. Το εξάρτημα υψηλής συχνότητας του σήματος δεν εισέρχεται αμέσως στον πυκνωτή φίλτρου C3, αλλά διέρχεται πρώτα από το τύλιγμα ανάδρασης L2, το οποίο βρίσκεται στον ίδιο πυρήνα με το πηνίο βρόχου L1. Λόγω του γεγονότος ότι τα πηνία τοποθετούνται στον ίδιο πυρήνα, υπάρχει μια επαγωγική σύνδεση μεταξύ τους και μέρος της ενισχυμένης τάσης του σήματος υψηλής συχνότητας από το κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ εισέρχεται ξανά στο κύκλωμα εισόδου του δέκτη. Με τη σωστή σύνδεση των άκρων του πηνίου ζεύξης L2, η τάση ανάδρασης που παρέχεται στο κύκλωμα L1 λόγω της επαγωγικής σύζευξης συμπίπτει σε φάση με το σήμα που προέρχεται από την κεραία και το σήμα αυξάνεται, όπως ήταν. Αυτό αυξάνει την ευαισθησία του δέκτη. Ωστόσο, με μια μεγάλη επαγωγική σύζευξη, ένας τέτοιος δέκτης μπορεί να μετατραπεί σε μια γεννήτρια ταλάντωσης χωρίς απόσβεση και ένα απότομο σφύριγμα ακούγεται στα τηλέφωνα. Για να εξαλειφθεί η υπερβολική διέγερση, είναι απαραίτητο να μειωθεί ο βαθμός σύζευξης μεταξύ των πηνίων L1 και L2. Αυτό επιτυγχάνεται είτε αφαιρώντας τα πηνία μεταξύ τους, είτε μειώνοντας τον αριθμό των στροφών του πηνίου L2.

Ρύζι. 41. Αναγεννητικός δέκτης.

Μπορεί να συμβεί η ανάδραση να μην δώσει το επιθυμητό αποτέλεσμα και η λήψη σταθμών που ακούγονταν καλά νωρίτερα, όταν εισάγεται η ανάδραση, να σταματήσει εντελώς. Αυτό υποδηλώνει ότι αντί για θετική ανάδραση, έχει σχηματιστεί μια αρνητική και τα άκρα του πηνίου L2 πρέπει να αντικατασταθούν.

Σε μικρές αποστάσεις από τον ραδιοφωνικό σταθμό, ο περιγραφόμενος δέκτης λειτουργεί καλά χωρίς εξωτερική κεραία, ανά μαγνητική κεραία.

Εάν η ακουστικότητα του ραδιοφωνικού σταθμού είναι χαμηλή, πρέπει να συνδέσετε μια εξωτερική κεραία στον δέκτη.

Ο δέκτης με μία κεραία φερρίτη πρέπει να εγκατασταθεί έτσι ώστε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που προέρχονται από τον ραδιοφωνικό σταθμό να δημιουργούν το μεγαλύτερο σήμα στο πηνίο του ταλαντωτικού κυκλώματος. Έτσι, όταν έχετε συντονιστεί στο σήμα του ραδιοφωνικού σταθμού με τη βοήθεια ενός μεταβλητού πυκνωτή, εάν η ακουστότητα είναι κακή, γυρίστε το κύκλωμα για να λάβετε σήματα στα τηλέφωνα στην ένταση που χρειάζεστε.

ΠΕΙΡΑΜΑ 36
ΔΕΚΤΗΣ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΔΥΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Αυτό το κύκλωμα (Εικ. 42) διαφέρει από το προηγούμενο στο ότι χρησιμοποιεί έναν ενισχυτή χαμηλής συχνότητας συναρμολογημένο σε τρανζίστορ Τ2.

Με τη βοήθεια ενός αναγεννητικού δέκτη δύο τρανζίστορ, μπορείτε να λάβετε μεγάλο αριθμό ραδιοφωνικών σταθμών.

Ρύζι. 42. Αναγεννητικός δέκτης με ενισχυτή χαμηλής συχνότητας.

Αν και αυτός ο κατασκευαστής (σετ αρ. 2) έχει μόνο πηνίο για μεγάλα κύματα, το κύκλωμα μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε μεσαία όσο και σε βραχέα κύματα, χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα πηνία συντονισμού. Μπορείτε να τα φτιάξετε μόνοι σας.

ΠΕΙΡΑΜΑ 37
"ΡΑΔΙΟΓΩΝΙΟΜΕΤΡΟ"

Το σχήμα αυτού του πειράματος είναι παρόμοιο με το σχήμα του πειράματος 36 χωρίς κεραία και γείωση.

Συντονιστείτε σε έναν ισχυρό ραδιοφωνικό σταθμό. Πάρτε την σανίδα στα χέρια σας (πρέπει να είναι οριζόντια) και περιστρέψτε μέχρι να εξαφανιστεί ο ήχος (σήμα) ή τουλάχιστον να μειωθεί στο ελάχιστο. Σε αυτή τη θέση, ο άξονας του φερρίτη δείχνει ακριβώς στον πομπό. Αν τώρα γυρίσετε την πλακέτα κατά 90°, τα σήματα θα ακούγονται καθαρά. Αλλά πιο συγκεκριμένα, η θέση του ραδιοφωνικού σταθμού μπορεί να προσδιοριστεί με τη γραφική-μαθηματική μέθοδο, χρησιμοποιώντας μια πυξίδα για τον προσδιορισμό της γωνίας σε αζιμούθιο.

Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζετε την κατεύθυνση του πομπού από διαφορετικές θέσεις - Α και Β (Εικ. 43, α).

Ας πούμε ότι βρισκόμαστε στο σημείο Α, προσδιορίσαμε την κατεύθυνση του πομπού, είναι 60 °. Τώρα ας περάσουμε στο σημείο Β, ενώ μετράμε την απόσταση ΑΒ. Ας προσδιορίσουμε τη δεύτερη κατεύθυνση της θέσης του πομπού, είναι 30°. Η τομή των δύο κατευθύνσεων είναι η θέση του σταθμού εκπομπής.

Ρύζι. 43. Σχήμα εύρεσης κατεύθυνσης του ραδιοφωνικού σταθμού.

Εάν έχετε έναν χάρτη με μια τοποθεσία σε αυτόν ραδιοφωνικούς σταθμούς, δηλαδή τη δυνατότητα ακριβούς προσδιορισμού της τοποθεσίας σας.

Συντονιστείτε στο σταθμό Α, αφήστε τον να είναι υπό γωνία 45° και μετά συντονιστείτε στο σταθμό Β. το αζιμούθιό του είναι, ας πούμε, 90°. Δεδομένων αυτών των γωνιών, σχεδιάστε γραμμές στον χάρτη μέσω των σημείων Α και Β, η τομή τους θα δώσει τη θέση σας (Εικ. 43, β).

Με τον ίδιο τρόπο, τα πλοία και τα αεροπλάνα προσανατολίζονται στη διαδικασία της κίνησης.

ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ

Προκειμένου τα κυκλώματα να λειτουργούν αξιόπιστα κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία είναι φορτισμένη, όλες οι συνδέσεις είναι καθαρές και όλα τα παξιμάδια είναι καλά βιδωμένα. Τα καλώδια της μπαταρίας πρέπει να είναι σωστά συνδεδεμένα. κατά τη σύνδεση, είναι απαραίτητο να τηρείτε αυστηρά την πολικότητα των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών και των διόδων.

ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΟΣ

Οι δίοδοι μπορούν να δοκιμαστούν σε? τρανζίστορ - μέσα? ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές (10 και 100 microfarads) - γ. Το τηλέφωνο της κεφαλής μπορεί επίσης να ελεγχθεί συνδέοντάς το με την μπαταρία - θα ακουστεί ένα "κροτό" στο ακουστικό.