Je uvedených niekoľko schém jednoduché zariadenia a uzly, ktoré môžu robiť začínajúci rádioamatéri.

Jednostupňový AF zosilňovač

Toto je najjednoduchší dizajn, ktorý vám umožňuje demonštrovať zosilňovacie schopnosti tranzistora.Je pravda, že zosilnenie napätia je malé - nepresahuje 6, takže rozsah takéhoto zariadenia je obmedzený.

Napriek tomu sa dá pripojiť povedzme k detektorovému rádiovému prijímaču (musí byť zaťažený odporom 10 kΩ) a pomocou slúchadiel BF1 počúvať vysielanie miestnej rozhlasovej stanice.

Zosilnený signál je privedený na vstupné zásuvky X1, X2 a napájacie napätie (ako vo všetkých ostatných prevedeniach tohto autora je to 6 V - štyri galvanické články s napätím 1,5 V zapojené do série) je privedené do X3. , zásuvky X4.

Delič R1R2 nastavuje predpätie na báze tranzistora a rezistor R3 poskytuje prúdovú spätnú väzbu, ktorá prispieva k stabilizácii teploty zosilňovača.

Ryža. 1. Schéma jednostupňového AF zosilňovača na tranzistore.

Ako prebieha stabilizácia? Predpokladajme, že vplyvom teploty sa zvýšil kolektorový prúd tranzistora, čím sa zvýši úbytok napätia na rezistore R3. V dôsledku toho sa prúd emitora zníži, a tým aj kolektorový prúd - dosiahne svoju pôvodnú hodnotu.

Záťaž zosilňovacieho stupňa tvoria slúchadlá s odporom 60 .. 100 Ohmov. Nie je ťažké skontrolovať činnosť zosilňovača, musíte sa dotknúť vstupného konektora X1, napríklad by malo byť počuť slabé bzučanie pinzetou v telefóne v dôsledku snímania striedavého prúdu. Kolektorový prúd tranzistora je asi 3 mA.

Dvojstupňový ultrazvukový frekvenčný menič na tranzistoroch rôznych štruktúr

Je navrhnutý s priamou väzbou medzi stupňami a hlbokou negatívnou DC spätnou väzbou, vďaka čomu je jeho režim nezávislý od teploty. životné prostredie. Základom teplotnej stabilizácie je rezistor R4, ktorý pracuje podobne ako rezistor R3 v predchádzajúcej konštrukcii.

Zosilňovač je v porovnaní s jednostupňovým "citlivejší" - napäťové zosilnenie dosahuje 20. Vstupné jacky je možné napájať striedavé napätie s amplitúdou nie väčšou ako 30 mV, inak bude v slúchadlách počuť skreslenie.

Kontrolujú zosilňovač dotykom na vstupný konektor X1 pinzetou (alebo len prstom) - telefón bude počuť hlasný zvuk. Zosilňovač odoberá prúd asi 8 mA.

Ryža. 2. Schéma dvojstupňového AF zosilňovača na tranzistoroch odlišná štruktúra.

Tento dizajn je možné použiť na zosilnenie slabých signálov, napríklad z mikrofónu. A samozrejme výrazne zosilní signál 34 odoberaný zo záťaže prijímača detektora.

Dvojstupňový ultrazvukový frekvenčný menič na tranzistoroch rovnakej štruktúry

Tu sa tiež používa priame spojenie medzi kaskádami, ale stabilizácia prevádzkového režimu je trochu odlišná od predchádzajúcich návrhov.

Predpokladajme, že kolektorový prúd tranzistora VT1 sa znížil.Pokles napätia na tomto tranzistore sa zvýši, čo povedie k zvýšeniu napätia na odpore R3, ktorý je súčasťou emitorového obvodu tranzistora VT2.

V dôsledku zapojenia tranzistorov cez odpor R2 sa zvýši prúd bázy vstupného tranzistora, čo povedie k zvýšeniu jeho kolektorového prúdu. V dôsledku toho bude počiatočná zmena kolektorového prúdu tohto tranzistora kompenzovaná.

Ryža. 3. Schéma dvojstupňového AF zosilňovača na tranzistoroch rovnakej štruktúry.

Citlivosť zosilňovača je veľmi vysoká - zosilnenie dosahuje 100. Zosilnenie je vysoko závislé od kapacity kondenzátora C2 - ak ho vypnete, zosilnenie sa zníži. Vstupné napätie by nemalo byť väčšie ako 2 mV.

Zosilňovač dobre spolupracuje s detektorovým prijímačom, s elektretovým mikrofónom a inými zdrojmi. slabý signál. Prúd spotrebovaný zosilňovačom je asi 2 mA.

Vyrába sa na tranzistoroch rôznych štruktúr a má napäťové zosilnenie asi 10. Najvyššie vstupné napätie môže byť 0,1 V.

Prvý dvojstupňový zosilňovač je zostavený na tranzistore VT1, druhý - na VT2 a VTZ rôznych štruktúr. Prvý stupeň zosilňuje signál 34 z hľadiska napätia a obe polvlny sú rovnaké. Druhý zosilňuje prúdový signál, ale kaskáda na tranzistore VT2 „pracuje“ s kladnými polvlnami a na tranzistore VТЗ - so zápornými.

Ryža. 4. Push-pull AF výkonový zosilňovač na tranzistoroch.

Režim jednosmerného prúdu je zvolený tak, aby napätie v mieste spojenia emitorov tranzistorov druhého stupňa bolo približne polovičné ako napätie zdroja energie.

To sa dosiahne zapnutím odporu R2 spätná väzba Kolektorový prúd vstupného tranzistora, ktorý preteká cez diódu VD1, vedie k poklesu napätia na nej. čo je predpätie na bázach výstupných tranzistorov (vo vzťahu k ich žiaričom), - umožňuje znížiť skreslenie zosilneného signálu.

Záťaž (niekoľko paralelne zapojených slúchadiel alebo dynamická hlava) je k zosilňovaču pripojená cez oxidový kondenzátor C2.

Ak bude zosilňovač pracovať na dynamickej hlave (s odporom 8 -,10 ohmov), kapacita tohto kondenzátora by mala byť aspoň dvakrát väčšia, ale s nižším zaťažovacím výstupom.

Ide o takzvaný obvod na zvýšenie napätia, v ktorom sa do základného obvodu výstupných tranzistorov privádza malé kladné spätnoväzbové napätie, ktoré vyrovnáva prevádzkové podmienky tranzistorov.

Dvojúrovňový indikátor napätia

Takéto zariadenie je možné použiť. napríklad na indikáciu „vybitia“ batérie alebo na indikáciu úrovne reprodukovaného signálu v domácom magnetofore. Rozloženie indikátora vám umožní demonštrovať princíp jeho fungovania.

Ryža. 5. Schéma dvojúrovňového indikátora napätia.

V spodnej polohe motora s premenlivým odporom R1 podľa schémy sú oba tranzistory zatvorené, LED HL1, HL2 sú zhasnuté. Pri pohybe posúvača odporu nahor sa napätie na ňom zvyšuje. Keď dosiahne otváracie napätie tranzistora VT1, LED HL1 bude blikať

Ak budete pokračovať v pohybe motora. príde okamih, keď sa po dióde VD1 otvorí tranzistor VT2. LED HL2 bude tiež blikať. Inými slovami, nízke napätie na vstupe indikátora spôsobuje, že svieti iba LED HL1 a viac ako obe LED.

Postupné znižovanie vstupného napätia premenlivý odpor všimnite si, že najskôr zhasne LED HL2 a potom HL1. Jas LED závisí od obmedzujúcich odporov R3 a R6, keď sa ich odpory zvyšujú, jas klesá.

Ak chcete pripojiť indikátor k skutočnému zariadeniu, musíte odpojiť hornú svorku variabilného odporu od kladného vodiča napájacieho zdroja a priviesť riadené napätie na krajné svorky tohto odporu. Pohybom jeho motora sa zvolí prah indikátora.

Pri monitorovaní iba napätia napájacieho zdroja je dovolené inštalovať zelenú LED AL307G namiesto HL2.

Vydáva svetelné signály podľa princípu menej ako norma - norma - viac ako norma. Na tento účel indikátor používa dve červené LED a jednu zelenú LED.

Ryža. 6. Trojúrovňový indikátor napätia.

Pri určitom napätí na motore variabilného odporu R1 (napätie je normálne) sú oba tranzistory zatvorené a (fungujú) iba zelená LED HL3. Posunutie posúvača odporu nahor po obvode vedie k zvýšeniu napätia (viac ako normálne), tranzistor VT1 sa na ňom otvorí.

LED HL3 zhasne a rozsvieti sa HL1. Ak sa motor posunie nadol a tým sa zníži napätie na ňom („menej ako normálne“), tranzistor VT1 sa zatvorí a VT2 sa otvorí. Pozorujeme nasledujúci obrázok: najprv zhasne LED HL1, potom sa rozsvieti a čoskoro zhasne HL3 a nakoniec bude blikať HL2.

Vďaka nízkej citlivosti indikátora sa dosiahne hladký prechod od zhasnutia jednej LED po zapálenie inej, napríklad HL1 ešte úplne nezhasla, ale HL3 už svieti.

Schmittova spúšť

Ako viete, toto zariadenie sa zvyčajne používa na konverziu pomaly sa meniaceho napätia na obdĺžnikový signál , Keď je motor variabilného odporu R1 v spodnej polohe podľa obvodu, tranzistor VT1 je uzavretý.

Napätie na jeho kolektore je vysoké, v dôsledku toho je tranzistor VT2 otvorený, čo znamená, že svieti LED HL1.Na rezistore R3 sa vytvára pokles napätia.

Ryža. 7. Jednoduchá Schmittova spúšť na dvoch tranzistoroch.

Pomalým pohybom posúvača s premenlivým odporom nahor po obvode bude možné dosiahnuť moment, keď sa tranzistor VT1 náhle otvorí a VT2 zatvorí, čo sa stane, keď napätie na báze VT1 prekročí pokles napätia na rezistore R3.

LED zhasne. Ak potom posuniete posúvač nadol, spúšť sa vráti do pôvodnej polohy - LED dióda bude blikať, čo sa stane, keď je napätie na posúvači nižšie ako napätie vypnutej LED.

Čakací multivibrátor

Takéto zariadenie má jeden stabilný stav a prepne sa do druhého iba vtedy, keď je aplikovaný vstupný signál.V tomto prípade multivibrátor generuje impulz svojho trvania bez ohľadu na trvanie vstupu. Overíme si to vykonaním experimentu s rozložením navrhovaného zariadenia.

Ryža. osem. schému zapojeniačakací multivibrátor.

V počiatočnom stave je tranzistor VT2 otvorený, LED HL1 svieti. Teraz stačí krátko uzavrieť zásuvky X1 a X2 tak, aby prúdový impulz cez kondenzátor C1 otvoril tranzistor VT1. Napätie na jeho kolektore sa zníži a kondenzátor C2 sa pripojí na bázu tranzistora VT2 v takej polarite, že sa uzavrie. LED zhasne.

Kondenzátor sa začne vybíjať, cez rezistor R5 bude tiecť vybíjací prúd, ktorý udrží tranzistor VT2 v uzavretom stave.Akonáhle sa kondenzátor vybije, tranzistor VT2 sa opäť otvorí a multivibrátor prejde späť do pohotovostného režimu.

Trvanie impulzu generovaného multivibrátorom (doba trvania nestabilného stavu) nezávisí od trvania spustenia, ale je určené odporom odporu R5 a kapacitou kondenzátora C2.

Ak pripojíte kondenzátor s rovnakou kapacitou paralelne s C2, LED zostane vypnutá dvakrát tak dlho.

I. Bokomčev. R-06-2000.

Tranzistory s efektom poľa v praxi začínajúcich rádioamatérov

Tento článok je určený do rubriky „Rozhlasový amatér začiatočník“. Dlho predtým, ako sa v časopise "Radio" č. 9 - 2007 objavil článok V. Andryushkevich "Meranie parametrov tranzistorov s efektom poľa", vedený rovnakými princípmi a úlohami, vyrobil som zariadenie podobné tomu, ktoré je opísané v článku, ale podľa mňa oveľa jednoduchšie obvodovo a technologicky. Myslím, že to ocenia začínajúci rádioamatéri. Na druhej strane je prístroj V. Andryushkevicha presnejší a všestrannejší, vytvorený na modernejšej elementárnej základni, s dobrými ergonomickými vlastnosťami, skrátka - na vyššej úrovni.

Autor svojho času stál pred problémom výberu bežných tranzistorov s efektom poľa (FET) pre inštaláciu do špecifických obvodov zosilňovačov, sledovačov zdrojov, mixérov a pod., kombinovaného zariadenia na meranie najčastejšie používaných parametrov v praxi rádioamatérov. : odberový prúd, medzné napätie, sklon charakteristiky.

Najprv trocha teórie. Uvádza sa len pre ďalšiu praktickú aplikáciu a pochopenie fungovania zariadenia a nič viac. Preto je vynechaná fyzika práce PT a niektoré teoretické ustanovenia. Dôraz sa kladie na praktický aspekt uplatniteľných ustanovení. Dúfam, že pre začínajúcich rádioamatérov bude krátky popis fungovania zariadenia užitočný a použiteľný pri vytváraní skutočného dizajnu.

Prenosová (riadiaca) charakteristika tranzistorov s efektom poľa s riadenie p-n- prechod.

Obrázok nižšie zobrazuje obvod na meranie odberového prúdu tranzistora s efektom poľa. V zápise: brána - s, odtok - s, zdroj - i. Okrem odberového prúdu je najdôležitejšou charakteristikou FET medzné napätie Uots. Toto je napätie medzi hradlom a zdrojom (Uz), pri ktorom je odtokový prúd takmer 0, aj keď sa zvyčajne berie ako 10 μA.

Ak sa Uzi rovná 0, odvodňovací prúd FET bude maximálny a nazýva sa saturačný prúd alebo plný prúd otvorený kanál alebo počiatočný odtokový prúd. Označené Ic.začiatok. (niekedy Ic.o).

Ak je na bránu FET privedené predpätie (je to Uzi, na obr. 1 je to 1,5 V batéria) a Uot sa odráža na úsečke a Ic začína na zvislej osi. a ďalšie hodnoty odtokového prúdu pri rôznych Uzi (bias), potom môžete zostaviť krivku tzv voltampérová charakteristika Pia. Ako je teda zrejmé z grafu, Ic závisí od hodnoty Uot.

Určenie charakteristického sklonu (S) podľa zostaveného obvodu (obr. 1) sa vykonáva podľa vzorca:

S = Je.začiatok – Ic/Us., kde Ic je zvolený optimálny odberový prúd, pri ktorom bude FET fungovať.

Na jej rovnom úseku, ktorý vždy sa nachádza na grafe od 0 do Uots./2 a volá sa kvadratický vyberte odberový prúd Ic, pri ktorom bude FET pracovať najefektívnejšie a nezavedie do práce nelineárne skreslenia štandardná schéma lineárny zosilňovač (obr. 3). Zvyčajne je to polovica kvadratického úseku: Ures./2, potom sa Uzi bude približne rovnať Ures./4.

V praxi sa Uzi rovná poklesu napätia na Rн (Uн). To znamená, že si môžete vybrať optimálny prúd Ic z krivky S a potom určiť Uzi (v referenčných knihách sú zodpovedajúce grafy - závislosť S od Ic a Uzi a naopak). Ďalej podľa Ohmovho zákona určte Rn, ktorý musí byť umiestnený v zdrojovom obvode FET lineárneho zosilňovača. Predpokladajme, že je zvolené Ic = 6 mA, zatiaľ čo z údajov o S-charakteristike Uzi = Un = 0,7 v. Potom Rn \u003d Un / Ic \u003d 0,7 v / 0,006 A \u003d 116 Ohm.

Je možná aj iná možnosť: poznať z charakteristík alebo meraní Uots. je možné určiť Uzi (= 1/4 Uots.) a potom podľa plánu S určiť Ic a potom hodnotu Rн.

Vo funkčnom FET zosilňovači môžete merať Un (úbytok napätia na Rn) bez spájkovania a so znalosťou hodnoty Rn z obvodu vypočítať Ic. Napríklad Ic \u003d Un / Rn \u003d 0,7 v / 116 Ohm \u003d 0,006 A (6 mA). Porovnaním získaných údajov s tabuľkovým pasom je možné zvoliť Rn pre optimálne Ic.

Definícia Uots. možné podľa schémy na obr.4.

Keďže Ic závisí od Uzi, S-charakteristika sa môže meniť (posunúť). Tiež sa mení, keď je PT vystavený teplote okolia. Ak sa chcete dostať do termostabilného bodu, zvoľte Uzi = Uots. - 0,63 V. V praxi sa pre skutočné FET pri pevnom Uzi Ic pohybuje od 0,1 do 0,5 mA (v referenčnej literatúre sú zodpovedajúce grafy tejto prenosovej charakteristiky).

Charakteristiky prúdového napätia FET Usi sú v rozsahu až do Usi.nas. - odtok saturačného napätia - zdroj a zvyčajne nepresahuje 2 V (pre KP303 a niekedy aj viac pre iné PT). Táto funkcia je tzv deň voľna.

Schéma a práca so zariadením.

Reálna schéma zariadenia na meranie parametrov FET sa nelíši od vyššie uvedených schém na meranie Ic a Uots. Ide len o to, že prístroj sa stal všestrannejším, akýmsi stojanom na meranie parametrov PT.

Keď je známe Ic (požadované, optimálne, z adresárov), najprv sa určí Ic.nach. Za týmto účelom nastavte typ PT kanálu prepínačmi SA2 a SA3 („n - p kanál“) a prepínač SA4 („Parameter“) nastavte do polohy „Is.begin“. Mikroampérmeter (multimeter) sa pripája na svorky XT2. Po pripojení PT na svorkovnicu XT4 zapnite zariadenie, stlačte tlačidlo SB1 „Measurement“ a prečítajte si Ic.

Ďalej sa Ic určí posunutím prepínača SA4 do polohy "Ic". S týmto odporom R2 („Nastaviť Uzi“) zmeňte (na stupnici tohto odporu) Uots. z hodnoty, pri ktorej bude odberový prúd minimálny (asi 10 μA) na hodnotu blízku ¼ Uots. Mikroampérmeter ukáže Ic: spolu s hodnotou Uzi na grafe tvoria bod na kvadratickom reze krivky. Potom sa vypočíta strmosť charakteristiky (S) PT:

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

Najprv môžete určiť Uots. (prepínač SA4 v príslušnej polohe), vydeľte túto hodnotu 4, čím získate Uzi a potom Ic podľa plánu.

Pri meraní Uot. (keď je multimeter pripojený na svorky voltmetra) je dôležité, ak používate rovnaký multimeter, nezabudnite uzavrieť svorky mili(mikro)ampérmetra XT2 prepojkou S1.

Usi sa zvyčajne rovná 10 v. V zariadení to môžete zmeniť, pretože. referenčné knihy niekedy zobrazujú VAC grafy pri inom napätí. To isté možno povedať o Uzi - jeho hodnota sa dá zmeniť. Na tieto účely sa používajú nastaviteľné kladné a záporné stabilizátory napätia, ktoré sa používajú na napájanie drenážneho obvodu FET od 2 do 15 V a obvodu brány - od 0 do -5 V. Niekedy pri meraní parametrov 2 hradlových FET je potrebné priviesť kladné napätie na druhé hradlo. Na tento účel je v zariadení nainštalovaný spínač SA2.2, ktorý mení polaritu napätia prijatého zo stabilizátora predpätia na opačnú. V skutočnosti je to jediný dôvod, prečo tento prepínač nie je kombinovaný s prepínačom typu kanála. Svorku „K“ na lište XT4 je možné použiť (alebo je možné nainštalovať ďalšiu) na pripojenie druhého hradla jeho prepnutím s výstupom regulátora predpätia (nie je znázornené na schéme).

Regulátory napätia by mali byť kalibrované - potom nemusíte používať ďalšie terminály a zariadenia na meranie Usi a Uzi. Aby nedošlo k zámene sond multimetra pri meraní, sú svorky XT2 a XT3 zapojené v obvode cez príslušné diódové mostíky a polarita napájacích napätí je obrátená prepínačom SA2. Hodnoty samotných napätí by mali byť nastavené tak, ako je uvedené v referenčných knihách.

Často môžete počuť o nebezpečenstve poškodenia PT statickou elektrinou indukovanou zo siete cez PSU (aj od spájkovačky, od rúk, oblečenia a pod.). Optimálne je samozrejme napájať zariadenie z Krony a prvku typu AA, pričom riziko poškodenia PT statikou siete je minimálne. A ak sú napätia uvedených batérií dostatočné na meranie FET s nízkym výkonom, malo by sa to urobiť - vložte tieto dve batérie do zariadenia. Na druhej strane moje praktické skúsenosti s vyrobeným zariadením nikdy neviedli k poškodeniu FET. Je zrejmé, že to prispelo určité vlastnosti dizajn a dodržiavanie obvyklých pravidiel pri práci s tranzistormi s efektom poľa. V transformátore T1 je použitá teflónová izolácia medzi vinutiami, napájanie FET pripojeného k zariadeniu v obvode je napájané tlačidlom SB1 „Measurement“. Mimochodom, transformátor, ktorý je pre toto zariadenie najdostupnejší a vhodný z hľadiska napätia na sekundárnych vinutiach, je TVK-70L2.

Najjednoduchším pravidlom je, že vodiče FET pred a po pripojení na svorky prístroja by mali byť vždy skratované (niekoľko závitov mäkkého pocínovaného tenkého drôtu okolo vodičov na báze tranzistora). Počas meraní sa drôt samozrejme odstráni.

Prístroj je namontovaný v tele starého AVO-63, kde bolo možné umiestniť napájací zdroj a použiť štandardnú meraciu hlavicu. Vzhľad zariadenie je znázornené na obr.6. Výstupy testovaného FET sú pripojené ku konektoru na konci krátkeho kábla z napájacej jednotky osobného počítača.

Na záver treba podotknúť, že vyššie uvedená schéma nie je dogmou a po prevedení do reálneho zariadenia pre rádioamatéra existuje celé pole možností a možností zmeny obvodov a dizajnu.

Vasilij Kononenko (RA0CCN).

Tranzistor je polovodičové zariadenie, ktoré dokáže zosilniť, konvertovať a generovať elektrické signály. Prvý funkčný bipolárny tranzistor bol vynájdený v roku 1947. Ako materiál na jeho výrobu slúžilo germánium. A už v roku 1956 sa zrodil kremíkový tranzistor.

V bipolárnom tranzistore sa používajú dva typy nosičov náboja - elektróny a diery, preto sa takéto tranzistory nazývajú bipolárne. Okrem bipolárnych existujú unipolárne (poľné) tranzistory, ktoré využívajú len jeden typ nosiča – elektróny alebo diery. Tento článok sa bude týkať.

Väčšina kremíkových tranzistorov je n-p-n, čo je spôsobené aj technológiou výroby, aj keď existujú aj kremíkové tranzistory. typ pnp, ale je ich o niečo menej ako n-p-n štruktúr. Takéto tranzistory sa používajú ako súčasť komplementárnych párov (tranzistory rôznej vodivosti s rovnakou elektrické parametre). Napríklad KT315 a KT361, KT815 a KT814 a vo výstupných stupňoch tranzistora UMZCH KT819 a KT818. V importovaných zosilňovačoch sa veľmi často používa výkonný doplnkový pár 2SA1943 a 2SC5200.

Tranzistory so štruktúrou p-n-p sa často nazývajú tranzistory s priamym vedením a štruktúry n-p-n obrátene. Z nejakého dôvodu sa tento názov v literatúre takmer nikdy nenachádza, ale v kruhu rádiových inžinierov a rádioamatérov sa používa všade, každý hneď pochopí, o čo ide. Obrázok 1 zobrazuje schematické zariadenie tranzistorov a ich konvenčné grafické symboly.

Obrázok 1.

Okrem rozdielov v type vodivosti a materiáli sú bipolárne tranzistory klasifikované podľa výkonu a pracovnej frekvencie. Ak stratový výkon na tranzistore nepresiahne 0,3 W, takýto tranzistor sa považuje za nízkovýkonový. Pri výkone 0,3 ... 3 W sa tranzistor nazýva tranzistor so stredným výkonom a pri výkone viac ako 3 W sa výkon považuje za vysoký. Moderné tranzistory sú schopné rozptýliť výkon niekoľkých desiatok a dokonca stoviek wattov.

Tranzistory zosilňujú elektrické signály nie rovnako dobre: ​​so zvyšujúcou sa frekvenciou zosilnenie tranzistorového stupňa klesá a pri určitej frekvencii sa úplne zastaví. Preto, aby fungovali v širokom frekvenčnom rozsahu, tranzistory sa vyrábajú s rôznymi frekvenčnými vlastnosťami.

Podľa pracovnej frekvencie sú tranzistory rozdelené na nízkofrekvenčné - pracovná frekvencia nie je väčšia ako 3 MHz, stredná frekvencia - 3 ... 30 MHz, vysokofrekvenčná - nad 30 MHz. Ak pracovná frekvencia presahuje 300 MHz, ide už o mikrovlnné tranzistory.

Vo všeobecnosti je v serióznych hrubých referenčných knihách uvedených viac ako 100 rôznych parametrov tranzistorov, čo tiež naznačuje obrovský počet modelov. A počet moderných tranzistorov je taký, že ich už nie je možné úplne uviesť v žiadnej referenčnej knihe. A zostava sa neustále zvyšuje, čo umožňuje vyriešiť takmer všetky úlohy stanovené vývojármi.

Existuje veľa tranzistorových obvodov (stačí si spomenúť na počet aspoň domácich zariadení) na zosilnenie a konverziu elektrických signálov, ale napriek všetkej ich rozmanitosti pozostávajú tieto obvody zo samostatných kaskád, ktoré sú založené na tranzistoroch. Na dosiahnutie požadovaného zosilnenia signálu je potrebné použiť niekoľko stupňov zosilnenia zapojených do série. Aby ste pochopili, ako fungujú zosilňovacie stupne, musíte sa lepšie zoznámiť s tranzistorovými spínacími obvodmi.

Samotný tranzistor nebude schopný nič zosilniť. Jeho zosilňovacie vlastnosti spočívajú v tom, že malé zmeny vstupného signálu (prúdu alebo napätia) vedú k výrazným zmenám napätia alebo prúdu na výstupe stupňa v dôsledku spotreby energie z externého zdroja. Práve táto vlastnosť je široko používaná v analógových obvodoch - zosilňovače, televízia, rádio, komunikácia atď.

Pre zjednodušenie prezentácie tu budú uvažované obvody založené na tranzistoroch štruktúry n-p-n. Všetko, čo bude povedané o týchto tranzistoroch, platí rovnako pre tranzistory p-n-p. Stačí len obrátiť polaritu napájacích zdrojov a ak existuje, získať pracovný obvod.

Celkovo existujú tri takéto obvody: obvod so spoločným emitorom (CE), obvod so spoločným kolektorom (OC) a obvod so spoločnou bázou (OB). Všetky tieto schémy sú znázornené na obrázku 2.

Obrázok 2

Ale predtým, ako pristúpite k úvahám o týchto obvodoch, mali by ste sa oboznámiť s tým, ako tranzistor funguje v kľúčovom režime. Tento úvod by mal uľahčiť pochopenie v režime zosilnenia. V určitom zmysle možno kľúčový obvod považovať za druh obvodu s OE.

Prevádzka tranzistora v kľúčovom režime

Pred štúdiom činnosti tranzistora v režime zosilnenia signálu je potrebné pripomenúť, že tranzistory sa často používajú v kľúčovom režime.

Tento spôsob činnosti tranzistora sa už dlho zvažuje. V augustovom čísle časopisu "Rádio" v roku 1959 vyšiel článok G. Lavrova "Polovodičová trióda v kľúčovom režime". Autor článku navrhol zmeniť trvanie impulzov v riadiacom vinutí (OC). Teraz sa tento spôsob regulácie nazýva PWM a používa sa pomerne často. Diagram z vtedajšieho časopisu je znázornený na obrázku 3.

Obrázok 3

Režim kľúča sa však používa nielen v systémoch PWM. Tranzistor často jednoducho niečo zapne a vypne.

V tomto prípade môže byť relé použité ako záťaž: je aplikovaný vstupný signál - relé je zapnuté, nie - signál relé je vypnutý. Žiarovky sa často používajú namiesto relé v režime kľúča. Zvyčajne sa to robí na označenie: žiarovka je buď zapnutá alebo vypnutá. Schéma takéhoto kľúčového stupňa je znázornená na obrázku 4. Kľúčové stupne sa používajú aj na prácu s LED alebo s optočlenmi.

Obrázok 4

Na obrázku je kaskáda riadená konvenčným kontaktom, hoci to môže byť digitálny mikroobvod alebo namiesto toho. Autožiarovka, tá sa používa na osvetlenie palubnej dosky v Zhiguli. Je potrebné venovať pozornosť tomu, že na ovládanie sa používa 5V a napätie spínaného kolektora je 12V.

Na tom nie je nič zvláštne, pretože napätie v tomto obvode nehrá žiadnu rolu, záleží len na prúdoch. Preto môže byť žiarovka najmenej 220 V, ak je tranzistor navrhnutý na prevádzku pri takýchto napätiach. Napätie zdroja kolektora sa tiež musí zhodovať s prevádzkovým napätím záťaže. Pomocou takýchto kaskád je zaťaženie pripojené k digitálnych mikroobvodov alebo mikrokontroléry.

V tejto schéme základný prúd riadi kolektorový prúd, ktorý je v dôsledku energie zdroja energie niekoľko desiatok alebo dokonca stokrát väčší (v závislosti od zaťaženia kolektora) ako základný prúd. Je ľahké vidieť, že dochádza k zvýšeniu prúdu. Keď tranzistor pracuje v kľúčovom režime, zvyčajne sa používa na výpočet kaskády podľa hodnoty nazývanej v referenčných knihách "aktuálny zisk v režime veľkého signálu" - v referenčných knihách je označený písmenom β. Toto je pomer kolektorového prúdu, určený záťažou, k minimálnemu možnému základnému prúdu. Vo forme matematického vzorca to vyzerá takto: β = Ik / Ib.

Pre väčšinu moderných tranzistorov je koeficient β dostatočne veľký, spravidla od 50 a viac, preto ho pri výpočte kľúčového stupňa možno považovať za rovný iba 10. Aj keď sa ukáže, že základný prúd je väčší ako vypočítaný jeden, tranzistor sa z tohto, potom a kľúčového režimu viac neotvorí.

Na rozsvietenie žiarovky znázornenej na obrázku 3, Ib \u003d Ik / β \u003d 100 mA / 10 \u003d 10 mA, je to najmenej. Pri riadiacom napätí 5V na základnom rezistore Rb, mínus úbytok napätia v sekcii B-E zostane 5V - 0,6V = 4,4V. Odpor základného odporu bude: 4,4V / 10mA = 440 ohmov. Zo štandardnej série je vybraný odpor s odporom 430 ohmov. Napätie 0,6V je napätie na B-E prechode a na to by ste pri výpočte nemali zabúdať!

Aby báza tranzistora pri otvorení ovládacieho kontaktu nezostala „visieť vo vzduchu“, je prechod B-E väčšinou premostený odporom Rbe, ktorý tranzistor spoľahlivo uzavrie. Na tento odpor by sa nemalo zabúdať, aj keď z nejakého dôvodu v niektorých obvodoch nie je, čo môže viesť k falošnej prevádzke šumového stupňa. V skutočnosti každý vedel o tomto odpore, ale z nejakého dôvodu zabudli a opäť šliapli na „hrable“.

Hodnota tohto odporu musí byť taká, aby pri rozopnutí kontaktu nebolo napätie na báze menšie ako 0,6V, inak bude kaskáda nekontrolovateľná, ako keby sekcia B-E len skratovaný. V praxi je odpor Rbe nastavený na nominálnu hodnotu asi desaťkrát väčšiu ako Rb. Ale aj keď je hodnota Rb 10Kom, obvod bude fungovať celkom spoľahlivo: potenciály bázy a emitora budú rovnaké, čo povedie k uzavretiu tranzistora.

Takáto kľúčová kaskáda, ak je v dobrom stave, dokáže rozsvietiť žiarovku pri plnom žhavení, alebo ju úplne vypnúť. V tomto prípade môže byť tranzistor plne zapnutý (stav nasýtenia) alebo úplne uzavretý (stav cutoff). Okamžite sám osebe naznačuje, že medzi týmito „hraničnými“ stavmi existuje niečo také, keď žiarovka svieti na polovicu. Je v tomto prípade tranzistor napoly otvorený alebo napoly zatvorený? Je to ako naplnenie pohára: optimista vidí pohár poloplný, zatiaľ čo pesimista poloprázdny. Tento režim činnosti tranzistora sa nazýva zosilňovací alebo lineárny.

Prevádzka tranzistora v režime zosilnenia signálu

Takmer všetky moderné elektronické zariadenia pozostávajú z mikroobvodov, v ktorých sú „skryté“ tranzistory. Na získanie požadovaného zisku alebo šírky pásma stačí zvoliť prevádzkový režim operačného zosilňovača. Napriek tomu sa však často používajú kaskády na diskrétnych ("voľných") tranzistoroch, a preto je jednoducho potrebné pochopiť fungovanie zosilňovacej kaskády.

Najbežnejším zapojením tranzistora v porovnaní s OK a OB je obvod so spoločným emitorom (CE). Dôvodom tejto prevalencie je predovšetkým vysoké napätie a prúdový zisk. Najvyššie zosilnenie stupňa OE sa dosiahne vtedy, keď polovica napätia napájacieho zdroja Epit/2 klesne na záťaž kolektora. Podľa toho druhá polovica pripadá na dej K-E tranzistor. To sa dosiahne nastavením kaskády, o ktorej sa bude diskutovať nižšie. Tento spôsob zosilnenia sa nazýva trieda A.

Keď je tranzistor s OE zapnutý, výstupný signál na kolektore je v protifáze so vstupným signálom. Ako nevýhody je možné poznamenať, že vstupný odpor OE je malý (nie viac ako niekoľko stoviek ohmov) a výstupný odpor je v desiatkach kΩ.

Ak je v spínacom režime tranzistor charakterizovaný prúdovým zosilnením v režime veľkého signálu β, potom sa v režime zosilnenia použije "prúdový zisk v režime malého signálu", označený v referenčných knihách h21e. Toto označenie pochádza zo znázornenia tranzistora vo forme štvorpólu. Písmeno "e" označuje, že merania boli vykonané pri zapnutí tranzistora so spoločným emitorom.

Koeficient h21e je spravidla o niečo väčší ako β, hoci ho možno použiť aj vo výpočtoch v prvej aproximácii. Napriek tomu je rozptyl parametrov β a h21e taký veľký aj pre jeden typ tranzistora, že výpočty sú len približné. Po takýchto výpočtoch je spravidla potrebné upraviť schému.

Zosilnenie tranzistora závisí od hrúbky bázy, preto ho nemožno meniť. Preto veľké rozdiely v zosilnení tranzistorov odobratých aj z jednej skrinky (čítaj jednu dávku). Pre tranzistory s nízkym výkonom sa tento koeficient pohybuje od 100 ... 1 000 a pre výkonné 5 ... 200. Čím tenšia základňa, tým vyšší koeficient.

Najjednoduchší obvod na zapnutie OE tranzistora je znázornený na obrázku 5. Toto je len malý kúsok z obrázku 2, ktorý je zobrazený v druhej časti článku. Takýto obvod sa nazýva obvod s pevným základným prúdom.

Obrázok 5

Schéma je mimoriadne jednoduchá. Vstupný signál sa privádza na bázu tranzistora cez oddeľovací kondenzátor C1 a po zosilnení sa odoberá z kolektora tranzistora cez kondenzátor C2. Účelom kondenzátorov je chrániť vstupné obvody pred konštantnou zložkou vstupného signálu (stačí si spomenúť na uhlíkové resp elektretový mikrofón) a poskytujú potrebnú šírku pásma kaskády.

Rezistor R2 je záťažou kolektora stupňa a R1 dodáva základňu jednosmerné predpätie. Pomocou tohto odporu sa snažia dosiahnuť, aby napätie na kolektore bolo Epit / 2. Tento stav sa nazýva pracovný bod tranzistora, v tomto prípade je zosilnenie kaskády maximálne.

Približne odpor odporu R1 možno určiť jednoduchým vzorcom R1 ≈ R2 * h21e / 1,5 ... 1,8. Koeficient 1,5…1,8 sa nahrádza v závislosti od napájacieho napätia: pri nízkom napätí (nie viac ako 9V) nie je hodnota koeficientu väčšia ako 1,5 a od 50V sa blíži k 1,8…2,0. Ale v skutočnosti je vzorec taký približný, že najčastejšie je potrebné zvoliť rezistor R1, inak sa nedosiahne požadovaná hodnota Epit / 2 na kolektore.

Kolektorový odpor R2 je nastavený ako podmienka problému, pretože kolektorový prúd a zisk kaskády ako celku závisia od jeho hodnoty: čím väčší je odpor odporu R2, tým vyššie je zosilnenie. Ale s týmto odporom musíte byť opatrní, kolektorový prúd musí byť menší ako maximálny povolený tohto typu tranzistor.

Schéma je veľmi jednoduchá, ale táto jednoduchosť jej dáva negatívne vlastnosti a táto jednoduchosť niečo stojí. Po prvé, zosilnenie kaskády závisí od konkrétnej inštancie tranzistora: Pri oprave som vymenil tranzistor, - znova vyberte posun, priveďte ho do pracovného bodu.

Po druhé, od okolitej teploty sa so zvyšujúcou sa teplotou zvyšuje spätný kolektorový prúd Ico, čo vedie k zvýšeniu kolektorového prúdu. A kde je potom polovica napájacieho napätia na kolektore Epit / 2, ten istý pracovný bod? V dôsledku toho sa tranzistor zahreje ešte viac, po ktorom zlyhá. Aby sme sa zbavili tejto závislosti alebo ju aspoň znížili na minimum, do tranzistorovej kaskády sa zavádzajú ďalšie prvky negatívnej spätnej väzby - OOS.

Obrázok 6 zobrazuje obvod s pevným predpätím.

Obrázok 6

Zdá sa, že delič napätia Rb-k, Rb-e poskytne požadované počiatočné predpätie kaskády, ale v skutočnosti má takáto kaskáda všetky nevýhody obvodu s pevným prúdom. Zobrazený obvod je teda len variáciou obvodu s pevným prúdom znázorneného na obrázku 5.

Obvody s tepelnou stabilizáciou

O niečo lepšia situácia je v prípade použitia schém znázornených na obrázku 7.

Obrázok 7

V kolektorovo stabilizovanom obvode nie je predpätie R1 pripojený k zdroju napájania, ale ku kolektoru tranzistora. V tomto prípade, ak sa spätný prúd zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, tranzistor sa otvára silnejšie, napätie kolektora klesá. Tento pokles vedie k zníženiu predpätia aplikovaného na základňu cez R1. Tranzistor sa začne zatvárať, kolektorový prúd klesá na prijateľnú hodnotu, obnoví sa poloha pracovného bodu.

Je celkom zrejmé, že takéto opatrenie stabilizácie vedie k určitému zníženiu zisku kaskády, ale to nevadí. Chýbajúce zosilnenie sa spravidla pridáva zvýšením počtu zosilňovacích stupňov. Takáto ochrana životného prostredia vám však umožňuje výrazne rozšíriť rozsah prevádzkových teplôt kaskády.

Zapojenie kaskády so stabilizáciou emitora je o niečo komplikovanejšie. Zosilňovacie vlastnosti takýchto kaskád zostávajú nezmenené v ešte širšom teplotnom rozsahu ako v prípade okruhu stabilizovaného kolektorom. Ešte jedna vec nepopierateľná výhoda, - pri výmene tranzistora nie je potrebné opätovne vyberať prevádzkové režimy kaskády.

Emitorový odpor R4, ktorý zabezpečuje stabilizáciu teploty, tiež znižuje zosilnenie kaskády. Je to pre priamy prúd. Aby sa eliminoval vplyv odporu R4 na zosilnenie striedavého prúdu, je rezistor R4 posunutý kondenzátorom Ce, ktorý kladie striedavému prúdu malý odpor. Jeho hodnota je určená frekvenčným rozsahom zosilňovača. Ak tieto frekvencie ležia v audio rozsahu, potom kapacita kondenzátora môže byť od jednotiek do desiatok a dokonca stoviek mikrofarád. Pre rádiové frekvencie sú to už stotiny alebo tisíciny, ale v niektorých prípadoch obvod funguje dobre aj bez tohto kondenzátora.

Aby sme lepšie pochopili, ako funguje stabilizácia emitora, je potrebné zvážiť obvod na zapnutie tranzistora so spoločným kolektorom OK.

Spoločný kolektorový obvod (CC) je znázornený na obrázku 8. Tento obvod je kúskom obrázku 2 z druhej časti článku, ktorý zobrazuje všetky tri spínacie obvody tranzistorov.

Obrázok 8

Zaťaženie stupňa je emitorový odpor R2, vstupný signál sa privádza cez kondenzátor C1 a výstupný signál sa odoberá cez kondenzátor C2. Tu sa môžete opýtať, prečo sa táto schéma volá OK? Koniec koncov, ak si spomenieme na obvod OE, potom je jasne vidieť, že emitor je pripojený k spoločnému vodiču obvodu, ku ktorému je privedený vstupný signál a výstupný signál je odstránený.

V obvode OK je kolektor jednoducho pripojený k zdroju energie a na prvý pohľad sa zdá, že nemá nič spoločné so vstupným a výstupným signálom. Ale v skutočnosti má zdroj EMF (napájacia batéria) veľmi malý vnútorný odpor, pre signál je to prakticky jeden bod, ten istý kontakt.

Podrobnejšie je činnosť obvodu OK vidieť na obrázku 9.

Obrázok 9

Je známe, že pre kremíkové tranzistory napätie b-e prechod je v rozsahu 0,5 ... 0,7 V, takže ho môžete vziať v priemere 0,6 V, ak sa nepustíte do výpočtov s presnosťou na desatiny percenta. Preto, ako je vidieť na obrázku 9, výstupné napätie bude vždy menší ako vstup o hodnotu Ub-e, konkrétne o tých istých 0,6V. Na rozdiel od OE obvodu tento obvod neinvertuje vstupný signál, len ho opakuje a dokonca ho znižuje o 0,6V. Tento obvod sa tiež nazýva sledovač emitora. Prečo je takáto schéma potrebná, aké je jej použitie?

Obvod OK zosilňuje prúdový signál o h21e krát, čo znamená, že vstupná impedancia obvodu je h21e krát väčšia ako odpor v obvode emitora. Inými slovami, bez obáv zo spálenia tranzistora aplikujte napätie priamo na základňu (bez obmedzovacieho odporu). Jednoducho zoberte kolík základne a pripojte ho k napájacej lište +U.

Vysoká vstupná impedancia umožňuje pripojiť vstupný zdroj s vysokou impedanciou (komplexná impedancia), ako je piezoelektrický snímač. Ak je takýto snímač pripojený ku kaskáde podľa schémy OE, potom nízka vstupná impedancia tejto kaskády jednoducho „pristane“ signál snímača - „rádio nebude hrať“.

Charakteristickým znakom obvodu OK je, že jeho kolektorový prúd Ik závisí iba od odporu záťaže a napätia zdroja vstupného signálu. Parametre tranzistora tu v tomto prípade nehrajú vôbec žiadnu rolu. Takéto obvody sú údajne pokryté 100% napäťovou spätnou väzbou.

Ako je znázornené na obrázku 9, prúd v záťaži emitora (známy ako prúd emitora) In = Ik + Ib. Ak vezmeme do úvahy, že prúd bázy Ib je zanedbateľný v porovnaní s kolektorovým prúdom Ik, možno predpokladať, že zaťažovací prúd sa rovná kolektorovému prúdu In = Ik. Prúd v záťaži bude (Uin - Ube) / Rn. V tomto prípade budeme predpokladať, že Ube je známe a vždy sa rovná 0,6 V.

Z toho vyplýva, že kolektorový prúd Ik = (Uin - Ube) / Rn závisí len od vstupného napätia a odporu záťaže. Odolnosť záťaže sa dá meniť v širokom rozsahu, netreba však byť mimoriadne horlivý. Koniec koncov, ak namiesto Rn dáte klinec - stotinu, neprežije žiadny tranzistor!

OK obvod umožňuje celkom jednoducho merať koeficient prenosu statického prúdu h21e. Ako to urobiť, je znázornené na obrázku 10.

Obrázok 10.

Najprv zmerajte zaťažovací prúd, ako je znázornené na obrázku 10a. V tomto prípade nie je potrebné nikam pripájať základňu tranzistora, ako je znázornené na obrázku. Potom sa meria základný prúd podľa obrázku 10b. Merania by sa mali v oboch prípadoch vykonávať v rovnakých množstvách: buď v ampéroch alebo v miliampéroch. Napájacie napätie a záťaž musia zostať rovnaké pre obe merania. Na zistenie koeficientu prenosu statického prúdu stačí vydeliť zaťažovací prúd základným prúdom: h21e ≈ In / Ib.

Treba poznamenať, že so zvýšením záťažového prúdu h21e trochu klesá a so zvýšením napájacieho napätia sa zvyšuje. Emitorové sledovače sú často postavené v konfigurácii push-pull pomocou komplementárnych párov tranzistorov na zvýšenie výstupného výkonu zariadenia. Takýto sledovač vysielača je znázornený na obrázku 11.

Obrázok 11.

Obrázok 12.

Zahrnutie tranzistorov podľa schémy so spoločnou základňou O

Takýto obvod poskytuje iba zosilnenie napätia, ale má lepšie frekvenčné vlastnosti v porovnaní s obvodom OE: rovnaké tranzistory môžu pracovať pri vyšších frekvenciách. Hlavnou aplikáciou OB obvodu sú anténne zosilňovače rozsahu UHF. Schéma anténny zosilňovač znázornené na obrázku 12.

Elektronika nás obklopuje všade. Takmer nikto sa však nezamýšľa nad tým, ako to celé funguje. V skutočnosti je všetko celkom jednoduché. To sa dnes pokúsime ukázať. A začnime s takým dôležitým prvkom, akým je tranzistor. Povieme vám, čo to je, čo robí a ako funguje tranzistor.

Čo je to tranzistor?

Tranzistor- polovodičové zariadenie určené na riadenie elektrického prúdu.

Kde sa používajú tranzistory? Áno, všade! Bez tranzistorov sa nezaobíde prakticky žiadna moderná technológia. schému zapojenia. Majú široké využitie pri výrobe výpočtovej techniky, audio a video zariadení.

Časy, kedy Sovietske mikroobvody boli najväčšie na svete, prešli a veľkosť moderných tranzistorov je veľmi malá. Takže najmenšie zo zariadení má veľkosť rádovo nanometer!

Konzola nano označuje veľkosť rádovo desať až mínus deviata mocnina.

Existujú však obrie exempláre, ktoré sa využívajú najmä v oblastiach energetiky a priemyslu.

Existovať odlišné typy tranzistory: bipolárne a polárne, priame a spätné vedenie. Prevádzka týchto zariadení je však založená na rovnakom princípe. Tranzistor je polovodičové zariadenie. Ako je známe, nosiče náboja v polovodiči sú elektróny alebo diery.

Oblasť s prebytkom elektrónov je označená písmenom n(negatívna) a oblasť s dierovou vodivosťou p(pozitívne).

Ako funguje tranzistor?

Aby bolo všetko veľmi jasné, zvážte prácu bipolárny tranzistor (najpopulárnejší typ).

(ďalej len jednoducho tranzistor) je polovodičový kryštál (najčastejšie používaný). kremík alebo germánium), rozdelené do troch zón s rôznou elektrickou vodivosťou. Zóny sú podľa toho pomenované zberateľ, základňu a žiarič. Tranzistorové zariadenie a jeho schematické znázornenie sú znázornené na obrázku nižšie.

Samostatné tranzistory s priamou a spätnou vodivosťou. P-n-p tranzistory sa nazývajú dopredu vodivé tranzistory a NPN tranzistory- z rubu.

Teraz o tom, aké sú dva režimy činnosti tranzistorov. Samotná činnosť tranzistora je podobná činnosti vodovodného kohútika alebo ventilu. Len namiesto vody - elektriny. Možné sú dva stavy tranzistora - pracovný (tranzistor otvorený) a pokojový stav (tranzistor zatvorený).

Čo to znamená? Keď je tranzistor zatvorený, nepreteká ním žiadny prúd. V otvorenom stave, keď je na bázu privedený malý riadiaci prúd, tranzistor sa otvorí a cez emitor-kolektor začne pretekať veľký prúd.

Fyzikálne procesy v tranzistore

A teraz viac o tom, prečo sa všetko deje týmto spôsobom, teda prečo sa tranzistor otvára a zatvára. Zoberme si bipolárny tranzistor. Nechaj to tak n-p-n tranzistor.

Ak pripojíte napájací zdroj medzi kolektor a emitor, kolektorové elektróny sa začnú priťahovať kladne, ale medzi kolektorom a emitorom nebude prúdiť. Tomu bráni základná vrstva a samotná vrstva emitora.

Ak sa však medzi bázu a žiarič zapojí ďalší zdroj, elektróny z oblasti n žiariča začnú prenikať do oblasti báz. V dôsledku toho bude základná oblasť obohatená o voľné elektróny, z ktorých niektoré sa rekombinujú s dierami, niektoré budú prúdiť do plusu základne a niektoré (väčšina) prejdú do kolektora.

Tranzistor sa teda otvorí a prúdi v ňom emitor-kolektor. Ak sa zvýši základné napätie, zvýši sa aj prúd kolektor-emitor. Okrem toho sa pri malej zmene riadiaceho napätia pozoruje výrazné zvýšenie prúdu cez kolektor-emitor. Práve na tomto efekte je založená činnosť tranzistorov v zosilňovačoch.

To je celý zmysel toho, ako tranzistory v skratke fungujú. Potrebujete vypočítať výkonový zosilňovač na bipolárnych tranzistoroch cez noc alebo vykonať laboratórne práceštudovať činnosť tranzistora? To nie je problém ani pre začiatočníka, ak využijete pomoc našich špecialistov na študentské služby.

Neváhajte a vyhľadajte odbornú pomoc s dôležitými záležitosťami, ako je štúdium! A teraz, keď už máte predstavu o tranzistoroch, pozývame vás oddýchnuť si a pozrieť si video skupiny Korn “Twisted transistor”! Napríklad sa rozhodnete kúpiť si cvičný výkaz, obráťte sa na Knihu korešpondencie.

Vo všetkých experimentoch sa používajú tranzistory KT315B, diódy D9B, miniatúrne žiarovky 2,5V x 0,068A. Slúchadlá - vysokoodporový typ TON-2. Variabilný kondenzátor - ľubovoľný, s kapacitou 15 ... 180 pF. Napájacia batéria pozostáva z dvoch 4,5V 3R12 batérií zapojených do série. Svietidlá je možné vymeniť za sériovo zapojené LED typu AL307A a rezistor s nominálnou hodnotou 1 kOhm.

EXPERIMENT 1
ELEKTRICKÁ SCHÉMA (vodiče, polovodiče a izolanty)

Elektrický prúd je usmernený pohyb elektrónov z jedného pólu na druhý pod vplyvom napätia (9 V batéria).

Všetky elektróny majú rovnaký záporný náboj. Atómy rôznych látok majú iné číslo elektróny. Väčšina elektrónov je pevne viazaná na atómy, existujú však aj takzvané „voľné“ alebo valenčné elektróny. Ak sa na konce vodiča privedie napätie, voľné elektróny sa začnú pohybovať smerom ku kladnému pólu batérie.

V niektorých materiáloch je pohyb elektrónov relatívne voľný, nazývajú sa vodiče; v iných je pohyb ťažký, nazývajú sa polovodiče; po tretie, je to vo všeobecnosti nemožné; takéto materiály sa nazývajú izolátory alebo dielektrika.

Kovy sú dobrí vodiči prúd. Látky ako sľuda, porcelán, sklo, hodváb, papier, bavlna sú izolanty.

Medzi polovodiče patrí germánium, kremík atď. Tieto látky sa stávajú vodičmi, keď určité podmienky. Táto vlastnosť sa využíva pri výrobe polovodičových zariadení – diód, tranzistorov.

Ryža. 1. Stanovenie vodivosti vody

Tento experiment demonštruje fungovanie jednoduchého elektrického obvodu a rozdiel vo vodivosti medzi vodičmi, polovodičmi a dielektrikami.

Zostavte obvod podľa obr. 1 a priveďte holé konce drôtov k prednej časti dosky. Spojte holé konce dohromady, žiarovka sa rozsvieti. To znamená, že obvodom prechádza elektrický prúd.

Pomocou dvoch drôtov môžete otestovať vodivosť rôznych materiálov. Na presné určenie vodivosti určitých materiálov sú potrebné špeciálne prístroje. (Podľa jasu lampy je možné určiť iba to, či je skúmaný materiál dobrý alebo zlý vodič.)

Pripevnite holé konce dvoch vodičov na kus suchého dreva v krátkej vzdialenosti od seba. Žiarovka sa nerozsvieti. To znamená, že suché drevo je dielektrikum. Ak sú holé konce dvoch vodičov pripevnené k hliníku, medi alebo oceli, žiarovka bude horieť. To naznačuje, že kovy sú dobrými vodičmi elektrického prúdu.

Ponorte holé konce vodičov do pohára s vodou z vodovodu (obr. 1, a). Lampa nesvieti. To znamená, že voda je zlý vodič prúdu. Ak do vody pridáte trochu soli a pokus zopakujete (obr. 1, b), žiarovka sa rozsvieti, čo indikuje tok prúdu v obvode.

56 ohmový odpor v tomto obvode a vo všetkých nasledujúcich experimentoch slúži na obmedzenie prúdu v obvode.

EXPERIMENT 2
AKCIA DIÓDY

Účelom tohto experimentu je preukázať, že dióda vedie dobre v jednom smere a nevedie v opačnom smere.

Zostavte obvod podľa obr. 2, a. Lampa bude zapnutá. Otočte diódu o 180° (obr. 2, b). Žiarovka sa nerozsvieti.

A teraz sa pokúsme pochopiť fyzikálnu podstatu experimentu.

Ryža. 2. Pôsobenie polovodičovej diódy v elektronickom obvode.

Každá z polovodičových látok germánium a kremík má štyri voľné alebo valenčné elektróny. Polovodičové atómy sa viažu do hustých kryštálov (kryštalická mriežka) (obr. 3, a).

Ryža. 3. Kryštalická mriežka polovodičov.

Ak sa do polovodiča so štyrmi valenčnými elektrónmi zavedie nečistota, napríklad arzén, ktorý má päť valenčných elektrónov (obr. 3, b), potom bude piaty elektrón v kryštáli voľný. Takéto nečistoty poskytujú elektronickú vodivosť alebo vodivosť typu n.

Nečistoty s nižšou mocnosťou ako polovodičové atómy majú schopnosť na seba naviazať elektróny; takéto nečistoty poskytujú dierovú vodivosť alebo vodivosť typu p (obr. 3c).

Ryža. 4. pn prechody v polovodičovej dióde.

Polovodičová dióda pozostáva z prechodu materiálov typu p a n (prechod p-n) (obr. 4, a). V závislosti od polarity použitého napätia môže p-n prechod buď podporovať (obr. 4, d) alebo brániť (obr. 4, c) prechodu elektrického prúdu. Na rozhraní dvoch polovodičov sa ešte pred priložením vonkajšieho napätia vytvorí binárna elektrická vrstva s lokálnym elektrickým poľom o sile E 0 (obr. 4, b).

Ak prejdete cez diódu striedavý prúd, potom dióda prejde iba kladnou polvlnou (obr. 4 d) a zápornou neprejde (pozri obr. 4, c). Dióda tak premieňa alebo "usmerňuje" striedavý prúd na jednosmerný prúd.

EXPERIMENT 3
AKO FUNGUJE TRANSISTOR

Tento experiment jasne demonštruje hlavnú funkciu tranzistora, ktorým je prúdový zosilňovač. Malý budiaci prúd v základnom obvode môže spôsobiť veľký prúd v obvode emitor-kolektor. Zmenou odporu základného odporu môžete zmeniť kolektorový prúd.

Zostavte obvod (obr. 5). Do obvodu vložte postupne odpory: 1 MΩ, 470 kΩ, 100 kΩ, 22 kΩ, 10 kΩ. Môžete si všimnúť, že pri odporoch 1 MΩ a 470 kΩ sa svetlo nerozsvieti; 100 kOhm - žiarovka sotva horí; 22 kOhm - žiarovka horí jasnejšie; plný jas sa pozoruje, keď je pripojený základný odpor 10 kΩ.

Ryža. 6. Tranzistor s n-p-n štruktúrou.

Ryža. 7. Tranzistor s p-n-p štruktúra.

Tranzistor sú v podstate dve polovodičové diódy, ktoré majú jednu spoločnú oblasť - základňu. Ak sa v tomto prípade ukáže, že oblasť s p-vodivosťou je bežná, potom sa získa tranzistor so štruktúrou n-p-n (obr. 6); ak je spoločná oblasť s n-vodivosťou, tak tranzistor bude so štruktúrou p-n-p (obr. 7).

Oblasť tranzistora, ktorá emituje (emigruje) prúdové nosiče, sa nazýva emitor; oblasť, ktorá zhromažďuje nosiče prúdu, sa nazýva kolektor. Zóna uzavretá medzi týmito oblasťami sa nazýva základňa. Prechod medzi žiaričom a základňou sa nazýva žiarič a medzi základňou a kolektorom - kolektor.

Na obr. 5 je znázornené začlenenie tranzistora typu n-p-n do elektrického obvodu.

Pri zaradení do obvodu tranzistora typu polarita p-n-p zapnutie batérie B je opačné.

Pre prúdy pretekajúce tranzistorom existuje závislosť

I e \u003d I b + I to

Tranzistory sa vyznačujú prúdovým zosilnením, označeným písmenom β, čo je pomer nárastu kolektorového prúdu k zmene prúdu bázy.

Hodnota β sa pohybuje od niekoľkých desiatok do niekoľkých stoviek jednotiek v závislosti od typu tranzistora.

EXPERIMENT 4
VLASTNOSTI KONDENZÁTORA

Štúdiom princípu činnosti tranzistora môžete preukázať vlastnosti kondenzátora. Zostavte obvod (obrázok 8), ale nepripájajte 100uF elektrolytický kondenzátor. Potom ho na chvíľu pripojte do polohy A (obr. 8, a). Lampa sa zapne a vypne. To naznačuje, že obvodom tiekol nabíjací prúd kondenzátora. Teraz umiestnite kondenzátor do polohy B (obr. 8, b), pričom sa nedotýkajte svoriek rukami, inak môže dôjsť k vybitiu kondenzátora. Lampa sa rozsvieti a zhasne, kondenzátor sa vybil. Teraz umiestnite kondenzátor opäť do polohy A. Je nabitý. Odložte kondenzátor na chvíľu (10 sekúnd) na izolačný materiál, potom ho umiestnite do polohy B. Svetlo sa rozsvieti a zhasne. Z tohto experimentu je zrejmé, že kondenzátor je schopný akumulovať a uchovávať elektrický náboj na dlhú dobu. Akumulovaný náboj závisí od kapacity kondenzátora.

Ryža. 8. Schéma vysvetľujúca princíp kondenzátora.

Ryža. 9. Zmena napätia a prúdu na kondenzátore v priebehu času.

Nabite kondenzátor nastavením do polohy A, potom ho vybite pripojením vodičov s holými koncami na svorky kondenzátora (vodič držte za izolovanú časť!) A umiestnite ho do polohy B. Kontrolka sa nerozsvieti. Ako je zrejmé z tohto experimentu, nabitý kondenzátor funguje ako zdroj energie (batéria) v základnom obvode, ale po použití nabíjačkažiarovka zhasne. Na obr. 9 sú znázornené závislosti od času: nabíjacie napätie kondenzátora; nabíjací prúd tečúci v obvode.

EXPERIMENT 5
TRANSISTOR AKO SPÍNAČ

Zostavte obvod podľa obr. 10, ale rezistor R1 a tranzistor T1 zatiaľ do obvodu neinštalujte. Kľúč B musí byť zapojený do obvodu v bodoch A a E tak, aby pripojovací bod rezistorov R3, R1 mohol byť uzavretý na spoločný vodič (záporná zbernica dosky plošných spojov).

Ryža. 10. Tranzistor v obvode funguje ako spínač.

Pripojte batériu, svietidlo v kolektorovom okruhu T2 sa rozsvieti. Teraz zatvorte obvod spínačom B. Svetlo zhasne, pretože spínač spája bod A so zápornou zbernicou, čím sa zníži potenciál bodu A, a tým aj potenciál bázy T2. Ak sa spínač vráti do pôvodnej polohy, svetlo sa rozsvieti. Teraz odpojte batériu a pripojte T1, nepripájajte odpor R1. Pripojte batériu, svetlo sa znova rozsvieti. Rovnako ako v prvom prípade je tranzistor T1 otvorený a prechádza ním elektrický prúd. Teraz vložte odpor R1 (470 kOhm) do bodov C a D. Kontrolka zhasne. Odstráňte odpor a žiarovka sa znova rozsvieti.

Keď napätie na kolektore T1 klesne na nulu (keď je nainštalovaný odpor 470 kΩ), tranzistor sa otvorí. Báza tranzistora T2 je pripojená cez T1 k zápornej zbernici a T2 je uzavretá. Lampa zhasne. Tranzistor T1 teda funguje ako spínač.

V predchádzajúcich experimentoch sa tranzistor používal ako zosilňovač, teraz sa používa ako spínač.

Možnosti použitia tranzistora ako kľúča (spínača) sú uvedené v pokusoch 6, 7.

EXPERIMENT 6
ALARM

Charakteristickým znakom tohto obvodu je, že tranzistor T1, použitý ako kľúč, je riadený fotorezistorom R2.

Fotorezistor obsiahnutý v tejto súprave mení svoj odpor z 2 kOhm v silnom svetle na niekoľko stoviek kOhm v tme.

Zostavte obvod podľa obr. 11. V závislosti od osvetlenia miestnosti, kde robíte experiment, zvoľte odpor R1 tak, aby žiarovka horela normálne bez stlmenia fotorezistora.

Ryža. 11. Schéma alarm na báze fotorezistora.

Stav tranzistora T1 je určený napäťovým deličom pozostávajúcim z odporu R1 a fotorezistora R2.

Ak je fotorezistor osvetlený, jeho odpor je nízky, tranzistor T1 je uzavretý, v jeho kolektorovom obvode nie je prúd. Stav tranzistora T2 je určený aplikáciou kladného potenciálu rezistorov R3 a R4 na bázu T2. Následne sa tranzistor T2 otvorí, kolektorový prúd tečie, svetlo svieti.

Keď je fotorezistor zatemnený, jeho odpor sa výrazne zvýši a dosiahne hodnotu, keď delič dodáva napätie na základňu T1, dostatočné na jej otvorenie. Napätie na kolektore T1 klesne takmer na nulu, cez rezistor R4 uzavrie tranzistor T2, kontrolka zhasne.

V praxi v takýchto obvodoch môžu byť v kolektorovom obvode tranzistora T2 inštalované ďalšie akčné členy (zvonček, relé atď.).

V tomto a nasledujúcich obvodoch je možné použiť fotorezistor typu SF2-9 alebo podobný.

EXPERIMENT 7
AUTOMATICKÝ SPÍNAČ SVETLA

Na rozdiel od experimentu 6, v tento experiment keď je fotorezistor R1 stlmený, svetlo svieti (obr. 12).

Ryža. 12. Schéma, ktorá automaticky zapne svetlo.

Keď svetlo dopadne na fotorezistor, jeho odpor výrazne klesá, čo vedie k otvoreniu tranzistora T1 a následne k uzavretiu T2. Lampa nesvieti.

V tme sa svetlo automaticky zapne.

Táto vlastnosť sa dá použiť na zapínanie a vypínanie lámp v závislosti od množstva svetla.

EXPERIMENT 8
SIGNÁLNE ZARIADENIE

Charakteristickým rysom tejto schémy je jej vysoká citlivosť. V tomto a množstve nasledujúcich experimentov sa používa kombinované zapojenie tranzistorov (kompozitný tranzistor) (obr. 13).

Ryža. 13. Optoelektronické signalizačné zariadenie.

Princíp fungovania tejto schémy sa nelíši od schémy. Pri určitej hodnote odporu rezistorov R1 + R2 a odporu fotorezistora R3 preteká v základnom obvode tranzistora T1 prúd. V kolektorovom obvode T1 tiež tečie prúd, ale (3-násobok prúdu bázy T1. Predpokladajme, že (β \u003d 100. Všetok prúd prechádzajúci emitorom T1 musí prejsť cez prechod emitor-báza T2. Potom kolektorový prúd T2 je β-krát väčší ako kolektorový prúd T1, kolektorový prúd T1 je β-násobok prúdu bázy T1, kolektorový prúd T2 je približne 10 000-násobok prúdu bázy T1. Kompozitný tranzistor teda možno považovať za jeden tranzistor s veľmi vysokým ziskom a vysokou citlivosťou kompozitného tranzistora je, že tranzistor T2 musí byť dostatočne výkonný, zatiaľ čo tranzistor T1, ktorý ho riadi, môže byť nízkovýkonový, pretože ním prechádzajúci prúd je 100-krát menší ako prúd, ktorý ním prechádza. T2.

Výkon obvodu znázorneného na obr. 13 je určené osvetlením miestnosti, kde sa experiment vykonáva, preto je dôležité zvoliť odpor R1 deliča horného ramena tak, aby svietidlo nehorelo v osvetlenej miestnosti, ale horelo, keď fotorezistor sa zatemňuje ručne, miestnosť sa zatemňuje závesmi alebo pri zhasnutí svetla, ak sa experiment vykonáva večer.

EXPERIMENT 9
SNÍMAČ VLHKOSTI

V tomto zapojení (obr. 14) je na stanovenie vlhkosti materiálu použitý aj zložený tranzistor s vysokou citlivosťou. Základné predpätie T1 je zabezpečené odporom R1 a dvoma vodičmi s holými koncami.

Skontrolujte elektrický obvod ľahkým stlačením holých koncov dvoch vodičov prstami oboch rúk bez toho, aby ste ich navzájom spájali. Odpor prstov stačí na spustenie obvodu a žiarovka sa rozsvieti.

Ryža. 14. Schéma snímača vlhkosti. Holé konce vodičov prenikajú cez pijavý papier.

Teraz prevlečte holé konce cez pijavý papier vo vzdialenosti asi 1,5-2 cm, ostatné konce pripevnite k schéme podľa obr. 14. Potom navlhčite pijavý papier medzi drôtikmi vodou. Žiarovka sa rozsvieti (V tomto prípade došlo k zníženiu odporu v dôsledku rozpustenia solí v papieri s vodou.).

Ak sa pijavý papier napustí fyziologickým roztokom, potom sa vysuší a experiment sa zopakuje, účinnosť experimentu sa zvýši, konce vodičov sa môžu oddeliť na väčšiu vzdialenosť.

EXPERIMENT 10
SIGNÁLNE ZARIADENIE

Táto schéma je podobná predchádzajúcej, rozdiel je len v tom, že svietidlo sa rozsvieti pri rozsvietení fotorezistora a zhasne pri zotmení (obr. 15).

Ryža. 15. Signalizačné zariadenie na fotorezistore.

Obvod funguje nasledovne: pri normálnom osvetlení fotorezistora R1 sa žiarovka rozsvieti, pretože odpor R1 je nízky, tranzistor T1 je otvorený. Keď je svetlo vypnuté, lampa sa vypne. Svetlo baterky alebo zapálených zápaliek spôsobí opätovné spálenie žiarovky. Citlivosť obvodu sa nastavuje zvýšením alebo znížením odporu rezistora R2.

EXPERIMENT 11
POČÍTADLO PRODUKTOV

Tento experiment by sa mal vykonávať v polotmavej miestnosti. Po celú dobu, keď svetlo dopadá na fotorezistor, svieti kontrolka L2. Ak medzi zdroj svetla (žiarovka L1 a fotorezistor) vložíte kúsok lepenky, žiarovka L2 zhasne. Ak lepenku vyberiete, žiarovka L2 sa opäť rozsvieti (obr. 16).

Ryža. 16. Počítadlo produktov.

Aby bol experiment úspešný, je potrebné upraviť obvod, t.j. zvoliť odpor rezistora R3 (najvhodnejší je v tomto prípade 470 ohmov).

Táto schéma sa dá prakticky použiť na počítanie šarže produktov na dopravníku. Ak sú svetelný zdroj a fotorezistor umiestnené tak, že medzi nimi prechádza dávka produktov, okruh sa zapína a vypína, pretože tok svetla je prerušovaný prechádzajúcimi produktmi. Namiesto kontrolky L2 sa používa špeciálne počítadlo.

EXPERIMENT 12
PRENOS SIGNÁLU POMOCOU SVETLA

Ryža. 23. Frekvenčný delič na tranzistoroch.

Tranzistory T1 a T2 sa postupne otvárajú. Riadiaci signál je odoslaný do klopného obvodu. Keď je tranzistor T2 otvorený, kontrolka L1 nesvieti. Žiarovka L2 sa rozsvieti, keď je otvorený tranzistor T3. Tranzistory T3 a T4 sa však postupne otvárajú a zatvárajú, preto sa žiarovka L2 rozsvieti s každým druhým riadiacim signálom vyslaným multivibrátorom. Frekvencia horenia žiarovky L2 je teda 2-krát menšia ako frekvencia horenia žiarovky L1.

Táto vlastnosť sa dá využiť v elektrickom organe: frekvencie všetkých nôt hornej oktávy organu sú rozdelené na polovicu a tón je vytvorený o oktávu nižšie. Proces sa môže opakovať.

EXPERIMENT 18
SCHÉMA "A" PO JEDNOTKÁCH

V tomto experimente sa tranzistor používa ako kľúč a žiarovka je výstupný indikátor (obrázok 24).

Tento obvod je logický. Žiarovka sa rozsvieti, ak je na báze tranzistora vysoký potenciál (bod C).

Predpokladajme, že body A a B nie sú pripojené k zápornej zbernici, majú vysoký potenciál, preto je v bode C tiež vysoký potenciál, tranzistor je otvorený, svetlo svieti.

Ryža. 24. Logický prvok 2A na tranzistore.

Podmienečne akceptujeme: vysoký potenciál - logická "1" - svetlo svieti; nízky potenciál - logická "0" - svetlo nesvieti.

Ak teda existuje logická "1" v bodoch A a B, bude "1" aj v bode C.

Teraz spojme bod A so zápornou zbernicou. Jeho potenciál sa zníži (pokles na "0" V). Bod B má vysoký potenciál. Cez obvod R3 - D1 - batéria potečie prúd. Preto v bode C bude nízky potenciál alebo "0". Tranzistor je zatvorený, svetlo nesvieti.

Spojme so zemou bod B. Prúd teraz tečie obvodom R3 - D2 - batéria. Potenciál v bode C je nízky, tranzistor je uzavretý, svetlo nesvieti.

Ak sú oba body spojené so zemou, v bode C bude tiež nízky potenciál.

Podobné obvody je možné použiť v elektronickom skúšacom a iných logických obvodoch, kde výstupný signál bude len vtedy, ak sú súčasne signály v dvoch alebo viacerých vstupných kanáloch.

Možné stavy obvodu sú uvedené v tabuľke.

Pravdivostná tabuľka obvodu AND

EXPERIMENT 19
SCHÉMA "ALEBO" PODĽA JEDNOTEK

Táto schéma je opakom predchádzajúcej. Aby bola v bode C „0“, je potrebné, aby v bodoch A a B bola aj „0“, to znamená, že body A a B musia byť pripojené k zápornej zbernici. V tomto prípade sa tranzistor uzavrie, kontrolka zhasne (obr. 25).

Ak je teraz iba jeden z bodov, A alebo B, pripojený k zápornej zbernici, potom v bode C bude stále vysoká úroveň, t.j. "1", tranzistor je otvorený, svetlo svieti.

Ryža. 25. Logický prvok 2OR na tranzistore.

Pri pripájaní bodu B k zápornej zbernici bude prúd pretekať cez R2, D1 a R3. Diódou D2 nebude pretekať žiadny prúd, pretože je z dôvodu vodivosti zapnutá v opačnom smere. V bode C bude asi 9 V. Tranzistor je otvorený, kontrolka svieti.

Teraz spojme bod A so zápornou zbernicou. Prúd pôjde cez R1, D2, R3. Napätie v bode C bude asi 9 V, tranzistor je otvorený, svetlo svieti.

ALEBO tabuľka pravdy obvodu

EXPERIMENT 20
"NIE" OKRUH (INVERTOR)

Tento experiment demonštruje činnosť tranzistora ako meniča - zariadenia, ktoré dokáže zmeniť polaritu výstupného signálu voči vstupu na opačnú. Pri pokusoch nebol tranzistor súčasťou existujúcich logických obvodov, slúžil len na rozsvietenie žiarovky. Ak je bod A pripojený k zápornej zbernici, jeho potenciál klesne na „0“, tranzistor sa zatvorí, svetlo zhasne, v bode B je vysoký potenciál. To znamená logickú „1“ (obr. 26).

Ryža. 26. Tranzistor funguje ako menič.

Ak bod A nie je pripojený k zápornej zbernici, to znamená v bode A - "1", potom je tranzistor otvorený, svetlo svieti, napätie v bode B je blízko "0" alebo je to logické "0" ".

V tomto experimente je tranzistor neoddeliteľnou súčasťou logický obvod a možno ho použiť na konverziu obvodu OR na obvod NOR a obvodu AND na obvod NAND.

NIE tabuľka pravdy obvodu

EXPERIMENT 21
SCHÉMA "A-NIE"

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

Tento obvod funguje podobne ako obvod, tvoriaci "1" alebo "0" na základe tranzistora.

Ryža. 27. Logický prvok 2I-NOT na tranzistore.

Tranzistor sa používa ako menič. Ak sa na báze tranzistora objaví "1", potom je výstupný bod "0" a naopak.

Ak sa potenciály v bode D porovnajú s potenciálmi v bode C, je možné vidieť, že sú invertované.

Tabuľka pravdivosti obvodu NAND

EXPERIMENT 22
SCHÉMA "ALEBO NIE"

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

Ryža. 28. Logický prvok 2OR-NOT na tranzistore.

Obvod funguje presne rovnakým spôsobom ako v experimente 20 (na základe tranzistora sa vygeneruje „0“ alebo „1“). Jediný rozdiel je v tom, že tranzistor sa používa ako menič: ak je „1“ na vstupe tranzistora, potom „0“ je na jeho výstupe a naopak.

Tabuľka pravdy obvodu NOR

EXPERIMENT 23
SCHÉMA "A-NIE", NAMONTOVANÁ NA TRANSISTOROCH

Tento obvod tvoria dva logické obvody NOT, ktorých kolektory tranzistorov sú zapojené v bode C (obr. 29).

Ak sú oba body, A a B, pripojené k zápornej zbernici, potom sa ich potenciály rovná "0". Tranzistory sa zatvoria, v bode C bude vysoký potenciál, žiarovka sa nerozsvieti.

Ryža. 29. Logický prvok 2I-NIE.

Ak je k zápornej zbernici pripojený iba bod A, v bode B logická "1", T1 je zatvorený a T2 otvorený, kolektorový prúd tečie, svetlo svieti, v bode C logická "0".

Ak je bod B pripojený k zápornej zbernici, výstup bude tiež „0“, svetlo bude svietiť, v tomto prípade je T1 otvorený, T2 je zatvorený.

A nakoniec, ak sú body A a B logická "1" (nie sú pripojené k zápornej zbernici), oba tranzistory sú otvorené. Na ich kolektoroch "0" tečie prúd oboma tranzistormi, kontrolka svieti.

Tabuľka pravdivosti obvodu NAND

EXPERIMENT 24
TELEFÓNNY SNÍMAČ A ZOSILŇOVAČ

V experimentálnej schéme sú oba tranzistory použité ako zosilňovač zvukové signály(obr. 30).

Ryža. 30. Indukčný snímač telefónu.

Signály sú snímané a privádzané na bázu tranzistora T1 pomocou indukčnej cievky L, následne sú zosilňované a privádzané do telefónu. Po dokončení montáže obvodu na doske umiestnite feritovú tyč blízko telefónu, kolmo na prichádzajúce vodiče. Bude počuť reč.

V tejto schéme a v budúcnosti sa ako indukčná cievka L používa feritová tyč s priemerom 8 mm a dĺžkou 100-160 mm, značka 600NN. Vinutie obsahuje cca 110 závitov medeného izolovaného drôtu s priemerom 0,15...0,3 mm, typ PEL alebo PEV.

EXPERIMENT 25
ZOSILŇOVAČ MIKROFÓNU

Ak je k dispozícii ďalší telefón (obrázok 31), možno ho použiť namiesto induktora v predchádzajúcom experimente. V dôsledku toho budeme mať citlivý mikrofónny zosilňovač.

Ryža. 31. Zosilňovač mikrofónu.

Vnútri zostavený obvod môžete získať zdanie obojsmerného komunikačného zariadenia. Telefón 1 možno použiť ako prijímacie zariadenie (pripojenie v bode A) a telefón 2 ako výstupné zariadenie (pripojenie v bode B). V tomto prípade musia byť druhé konce oboch telefónov pripojené k zápornej zbernici.

EXPERIMENT 26
ZOSILŇOVAČ PRE PREHRÁVAČA

Pomocou gramofónového zosilňovača (obr. 32) môžete počúvať nahrávky bez toho, aby ste rušili pokoj svojho okolia.

Obvod pozostáva z dvoch stupňov zosilnenia zvuku. Vstupný signál je signál prichádzajúci zo snímača.

Ryža. 32. Zosilňovač pre prehrávač.

Na obrázku písmeno A označuje snímač. Tento snímač a kondenzátor C2 sú kapacitným deličom napätia na zníženie počiatočného objemu. Trimrový kondenzátor C3 a kondenzátor C4 sú sekundárny delič napätia. C3 ovláda hlasitosť.

EXPERIMENT 27
"ELEKTRONICKÉ HUSLE"

Tu je multivibračný obvod určený na vytváranie elektronickej hudby. Schéma je podobná. Hlavným rozdielom je, že základný predpätie tranzistora T1 je premenlivé. Rezistor 22 kΩ (R2) zapojený do série s premenným odporom poskytuje minimálny základný odpor predpätia T1 (obr. 33).

Ryža. 33. Multivibrátor na vytváranie hudby.

EXPERIMENT 28
BLIKAJÚCI BUZZER MORSEOVKY

V tomto obvode je multivibrátor navrhnutý na generovanie impulzov s tónová frekvencia. Lampa sa rozsvieti, keď je obvod zapnutý (obr. 34).

Telefón v tomto obvode je pripojený k obvodu medzi kolektorom tranzistora T2 cez kondenzátor C4 a zápornú zbernicu dosky.

Ryža. 34. Generátor na učenie Morseovej abecedy.

Pomocou tejto schémy si môžete precvičiť učenie morzeovky.

Ak nie ste spokojní s tónom zvuku, vymeňte kondenzátory C2 a C1.

EXPERIMENT 29
METRONÓM

Metronóm je zariadenie na nastavenie rytmu (tempa), napríklad v hudbe. Na tieto účely sa predtým používal kyvadlový metronóm, ktorý dával vizuálne aj zvukové označenie tempa.

V tejto schéme tieto funkcie vykonáva multivibrátor. Frekvencia tempa je približne 0,5 s (obr. 35).

Ryža. 35. Metronóm.

Vďaka telefónu a kontrolke je možné počuť a ​​vizuálne cítiť nastavený rytmus.

EXPERIMENT 30
AUTOMATICKÉ ALARMOVÉ ZARIADENIE S AUTOMATICKÝM RESETOM

Tento obvod (obr. 36) demonštruje použitie jediného vibrátora, ktorého činnosť je opísaná v experimente 14. V počiatočnom stave je tranzistor T1 otvorený a T2 zatvorený. Telefón sa tu používa ako mikrofón. Pískanie do mikrofónu (môžete naň len fúkať) alebo ľahké poklepávanie vybudí v obvode mikrofónu striedavý prúd. Záporné signály prichádzajúce na bázu tranzistora T1 ho zatvoria, a preto otvoria tranzistor T2, v kolektorovom obvode T2 sa objaví prúd a žiarovka sa rozsvieti. V tomto čase sa kondenzátor C1 nabíja cez odpor R1. Napätie nabitého kondenzátora C2 je dostatočné na otvorenie tranzistora T1, t.j. obvod sa spontánne vráti do pôvodného stavu, zatiaľ čo svetlo zhasne. Doba horenia žiarovky je cca 4 s. Ak sú kondenzátory C2 a C1 zamenené, potom sa doba horenia žiarovky zvýši na 30 s. Ak sa odpor R4 (1 kOhm) nahradí 470 kOhm, čas sa zvýši zo 4 na 12 s.

Ryža. 36. Akustické signalizačné zariadenie.

Tento experiment možno prezentovať ako trik, ktorý možno ukázať v kruhu priateľov. Ak to chcete urobiť, musíte odstrániť jeden z mikrofónov telefónu a umiestniť ho pod dosku blízko žiarovky tak, aby sa otvor v doske zhodoval so stredom mikrofónu. Ak teraz fúknete na dieru v doske, bude sa vám zdať, že fúkate na žiarovku a preto sa rozsvieti.

EXPERIMENT 31
BUZZER S RUČNÝM RESETOM

Tento obvod (obr. 37) je v princípe podobný predchádzajúcemu, len s tým rozdielom, že pri prepínaní sa obvod automaticky nevráti do počiatočný stav a to sa vykonáva pomocou prepínača B.

Ryža. 37. Akustická signalizácia s manuálnym resetom.

Stav pripravenosti obvodu alebo počiatočný stav bude, keď je tranzistor T1 otvorený, T2 je zatvorený, lampa je zhasnutá.

Svetelná píšťalka do mikrofónu vydá signál, ktorý vypne tranzistor T1 a otvorí tranzistor T2. Kontrolka sa rozsvieti. Bude horieť, kým sa tranzistor T2 nezatvorí. K tomu je potrebné pomocou kľúča B skratovať bázu tranzistora T2 na zápornú zbernicu („uzemnenie“). K podobným obvodom je možné pripojiť aj iné akčné členy, ako sú relé.

EXPERIMENT 32
JEDNODUCHÝ PRIJÍMAČ DETEKTORA

Pre začínajúceho rádioamatéra by mal návrh rádiových prijímačov začínať najjednoduchšími štruktúrami, napríklad detektorovým prijímačom, ktorého schéma je znázornená na obr. 38.

Prijímač detektora funguje nasledovne: elektromagnetické vlny vysielané do vzduchu rádiovými stanicami, prechádzajú cez anténu prijímača, indukujú v nej napätie s frekvenciou zodpovedajúcou frekvencii signálu rádiostanice. Indukované napätie vstupuje do vstupného obvodu L, C1. Inými slovami, tento obvod sa nazýva rezonančný, pretože je vopred naladený na frekvenciu požadovanej rozhlasovej stanice. V rezonančnom obvode je vstupný signál desaťnásobne zosilnený a následne privedený do detektora.

Ryža. 38. Prijímač detektora.

Detektor je namontovaný na polovodičovej dióde, ktorá slúži na usmernenie modulovaného signálu. Nízkofrekvenčný (audio) komponent bude prechádzať cez slúchadlá a budete počuť reč alebo hudbu v závislosti od vysielania danej rozhlasovej stanice. Vysokofrekvenčná zložka detekovaného signálu, obchádzajúc slúchadlá, prejde cez kondenzátor C2 k zemi. Kapacita kondenzátora C2 určuje stupeň filtrácie vysokofrekvenčnej zložky detekovaného signálu. Zvyčajne sa kapacita kondenzátora C2 volí tak, že pre audio frekvencie predstavuje veľký odpor a pre vysokofrekvenčnú zložku je jeho odpor nízky.

Ako kondenzátor C1 môžete použiť akýkoľvek malý kondenzátor variabilná kapacita s limitmi merania 10...200 pF. AT tento konštruktér na ladenie obvodu sa používa keramický ladiaci kondenzátor typu KPK-2 s kapacitou 25 až 150 pF.

Tlmivka L má tieto parametre: počet závitov - 110 ± 10, priemer drôtu - 0,15 mm, typ - PEV-2, priemer rámu z izolačného materiálu - 8,5 mm.

ANTÉNA

Správne zostavený prijímač začne pracovať okamžite, keď sa k nemu pripojí externá anténa, čo je kus medeného drôtu s priemerom 0,35 mm, dlhý 15-20 m, zavesený na izolátoroch v určitej výške nad zemou. Čím vyššie je anténa nad zemou, tým lepší bude príjem rádiových signálov.

UZEMNENIE

Hlasitosť príjmu sa zvýši, ak je k prijímaču pripojené uzemnenie. Uzemňovací vodič by mal byť krátky a mal by mať malý odpor. Jeho koniec je napojený na medenú rúrku idúcu hlboko do zeme.

EXPERIMENT 33
DETEKTOROVÝ PRIJÍMAČ S NÍZKOFREKVENČNÝM ZOSILŇOVAČOM

Tento obvod (obr. 39) je podobný predchádzajúcemu obvodu prijímača detektora, len s tým rozdielom najjednoduchší zosilňovač nízkofrekvenčný, zostavený na tranzistore T. Nízkofrekvenčný zosilňovač slúži na zvýšenie výkonu signálov detekovaných diódou. Schéma ladenia oscilačný obvod je pripojený k dióde cez kondenzátor C2 (0,1 uF) a odpor R1 (100 kOhm) poskytuje dióde konštantné predpätie.

Ryža. 39. Detektorový prijímač s jednostupňovým ULF.

Pre normálnu prevádzku tranzistora sa používa napájací zdroj 9 V. Rezistor R2 je potrebný na zabezpečenie napätia na báze tranzistora, aby sa vytvoril potrebný režim jeho činnosti.

Pre tento obvod, rovnako ako v predchádzajúcom experimente, je potrebná externá anténa a uzemnenie.

EXPERIMENT 34

JEDNODUCHÝ TRANZISTOROVÝ PRIJÍMAČ

Prijímač (obr. 40) sa od predchádzajúceho líši tým, že namiesto diódy D je osadený tranzistor, ktorý súčasne funguje aj ako detektor vysokofrekvenčných kmitov a aj ako nízkofrekvenčný zosilňovač.

Ryža. 40. Jednotranzistorový prijímač.

Detekcia vysokofrekvenčného signálu v tomto prijímači sa vykonáva v sekcii báza-emitor, preto takýto prijímač nevyžaduje špeciálny detektor (diódu). Tranzistor s oscilačným obvodom je zapojený, rovnako ako v predchádzajúcom obvode, cez kondenzátor 0,1 μF a je oddelený. Kondenzátor C3 slúži na filtrovanie vysokofrekvenčnej zložky signálu, ktorý je tiež zosilnený tranzistorom.

EXPERIMENT 35
REGENERAČNÝ PRIJÍMAČ

V tomto prijímači (obr. 41) sa regenerácia používa na zlepšenie citlivosti a selektivity obvodu. Túto úlohu plní cievka L2. Tranzistor v tomto obvode je zapnutý trochu inak ako v predchádzajúcom. Signálne napätie zo vstupného obvodu sa privádza na bázu tranzistora. Tranzistor detekuje a zosilňuje signál. Vysokofrekvenčná zložka signálu nevstupuje okamžite do filtračného kondenzátora C3, ale najskôr prechádza cez spätnoväzbové vinutie L2, ktoré je umiestnené na rovnakom jadre s cievkou slučky L1. Vďaka tomu, že cievky sú umiestnené na rovnakom jadre, je medzi nimi indukčné spojenie a časť zosilneného napätia vysokofrekvenčného signálu z kolektorového obvodu tranzistora opäť vstupuje do vstupného obvodu prijímača. Pri správnom zapojení koncov spojovacej cievky L2 sa spätnoväzbové napätie dodávané do obvodu L1 v dôsledku indukčnej väzby zhoduje vo fáze so signálom prichádzajúcim z antény a signál sa takpovediac zvyšuje. To zvyšuje citlivosť prijímača. Pri veľkej indukčnej väzbe sa však takýto prijímač môže zmeniť na netlmený generátor kmitov a v telefónoch sa ozýva ostrý hvizd. Na odstránenie nadmerného budenia je potrebné znížiť stupeň väzby medzi cievkami L1 a L2. To sa dosiahne buď odstránením cievok od seba, alebo znížením počtu závitov cievky L2.

Ryža. 41. Regeneračný prijímač.

Môže sa stať, že spätná väzba neprinesie želaný efekt a po zavedení spätnej väzby sa príjem staníc, ktoré boli predtým dobre počuteľné, úplne zastaví. To naznačuje, že namiesto pozitívnej spätnej väzby sa vytvorila negatívna a je potrebné prehodiť konce cievky L2.

Pri krátkych vzdialenostiach od rozhlasovej stanice popísaný prijímač funguje dobre aj bez externá anténa, na magnetickú anténu.

Ak je počuteľnosť rozhlasovej stanice nízka, musíte k prijímaču pripojiť externú anténu.

Prijímač s jednou feritovou anténou musí byť inštalovaný tak, aby elektromagnetické vlny prichádzajúce z rádiovej stanice vytvárali najväčší signál v cievke oscilačného obvodu. Preto, keď ste naladili signál rádiovej stanice pomocou variabilného kondenzátora, ak je počuteľnosť slabá, otočte obvod, aby ste prijímali signály v telefónoch na hlasitosť, ktorú potrebujete.

EXPERIMENT 36
DVOJTRANZISTOROVÝ REGENERAČNÝ PRIJÍMAČ

Tento obvod (obr. 42) sa líši od predchádzajúceho tým, že používa nízkofrekvenčný zosilňovač zostavený na tranzistoroch T2.

Pomocou dvojtranzistorového regeneračného prijímača môžete prijímať veľké množstvo rozhlasových staníc.

Ryža. 42. Regeneračný prijímač s nízkofrekvenčným zosilňovačom.

Hoci táto súprava (sada č. 2) má len dlhovlnnú cievku, obvod môže pri použití vhodných ladiacich cievok pracovať na stredných aj krátkych vlnách. Môžete si ich vyrobiť sami.

EXPERIMENT 37
"Vyhľadávač smeru"

Schéma tohto experimentu je podobná schéme experimentu 36 bez antény a uzemnenia.

Nalaďte si výkonnú rozhlasovú stanicu. Vezmite dosku do rúk (mala by byť vodorovne) a otáčajte, kým zvuk (signál) nezmizne alebo sa aspoň nezníži na minimum. V tejto polohe smeruje os feritu presne na vysielač. Ak teraz otočíte dosku o 90°, signály budú zreteľne počuteľné. Presnejšie povedané, polohu rádiovej stanice je možné určiť pomocou grafo-matematickej metódy pomocou kompasu na určenie uhla v azimute.

K tomu potrebujete poznať smer vysielača z rôznych pozícií - A a B (obr. 43, a).

Predpokladajme, že sme v bode A, určili sme smer vysielača, je to 60°. Teraz sa presuňme do bodu B, pričom meriame vzdialenosť AB. Určme druhý smer umiestnenia vysielača, je to 30°. Priesečníkom oboch smerov je umiestnenie vysielacej stanice.

Ryža. 43. Schéma zamerania rádiostanice.

Ak máte mapu s umiestnením vysielacích staníc, teda schopnosť presne určiť vašu polohu.

Nalaďte stanicu A, nechajte ju pod uhlom 45° a potom nalaďte stanicu B; jeho azimut je povedzme 90°. Vzhľadom na tieto uhly nakreslite na mapu čiary cez body A a B, ich priesečník dá vašu polohu (obr. 43, b).

Rovnako lode a lietadlá sa orientujú v procese pohybu.

OVLÁDANIE REŤAZE

Aby obvody počas experimentov fungovali spoľahlivo, musíte sa uistiť, že batéria je nabitá, všetky spoje sú čisté a všetky matice sú bezpečne zaskrutkované. Vodiče batérie musia byť správne pripojené; pri pripájaní je nutné dôsledne dodržať polaritu elektrolytických kondenzátorov a diód.

KONTROLA KOMPONENTOV

Diódy môžu byť testované v; tranzistory - in; elektrolytické kondenzátory (10 a 100 mikrofaradov) - c. Slúchadlo je možné skontrolovať aj pripojením k batérii - v slúchadle bude počuť „praskanie“.