Σχεδιασμός ενός ενισχυτή ήχου με τρανζίστορ. Μέρος 2ο.

Βαθμίδα Ισχύος.

Έχοντας ολοκληρώσει τον προενισχυτή μας ήρθε η ώρα να ασχοληθούμε με την βαθμίδα ισχύος του ενισχυτή μας. Θέλω η βαθμίδα αυτή να είναι ένας ενισχυτής Τάξης B. Για τον λόγο αυτό θα διαλέξουμε έναν ενισχυτή Push-Pull.

Τα παρακάτω αποτελούν εκπαιδευτικό βοήθημα και όχι επαγγελματική προσπάθεια.

Στο παραπάνω σχέδιο βλέπουμε την αρχή λειτουργίας ενός ενισχυτή Push-Pull. Ο ενισχυτής αποτελείται από δύο συμπληρωματικά τρανζίστορ. Ένα NPN και ένα PNP. Κάθε τρανζίστορ ενισχύει μία ημιπερίοδο. Ο ενισχυτής αυτός δεν έχει κέρδος τάσης αλλά προσφέρει μεγάλο κέρδος ρεύματος. Αυτό που θέλουμε για να οδηγήσουμε ένα ηχείο.

Στο παραπάνω κύκλωμα βλέπουμε ένα πραγματικό ενισχυτή Push-Pull. Το “πρόβλημα” ενός τέτοιου ενισχυτή είναι η σχετικά μικρή σύνθετη αντίσταση εισόδου. Μικρή όσον αφορά στην οδήγηση της βαθμίδας αυτής από τον ενισχυτή Κοινού Εκπομπού που σχεδιάσαμε για την προενίσχυση. Για τον λόγο αυτό θα συνδυάσουμε την βαθμίδα αυτή με μία βαθμίδα Κοινού Συλλέκτη.

Στο παραπάνω κύκλωμα βλέπουμε το “πάντρεμα” του ενισχυτή Push-Pull με έναν ενισχυτή Κοινού Συλλέκτη.

Στο παραπάνω κύκλωμα βλέπουμε πως στον Κοινό Συλλέκτη έχουμε δύο τρανζίστορ Q3, Q4. Τα τρανζίστορ αυτά είναι σε συνδεσμολογία Darlington. Τα αντιμετωπίζουμε σαν ένα τρανζίστορ που το κέρδος ρεύματος β, είναι το γινόμενο του β του κάθε τρανζίστορ. Αν για παράδειγμα το κάθε έναν έχει ένα κέρδος ρεύματος 100 το συνολικό κέρδος ρεύματος θα είναι 100*100=10.000.

Οι αντιστάσεις R4,R5 χρησιμοποιούνται για την θερμική ισορροπία των δύο τρανζίστορ ισχύος Q1,Q2 στον Push-Pull. Η αντίσταση κάθε τρανζίστορ μεταβάλετε σε σχέση με την θερμοκρασία. Αν δεν υπήρχαν οι R4,R5 μεταβολές στην θερμοκρασία θα μετέβαλλαν αρκετά το ρεύμα εκπομπού των τρανζίστορ ισχύος.

Τα τρανζίστορ ισχύος που θα χρησιμοποιήσουμε είναι το BD135 και το BD136. Τα τρανζίστορ για το τμήμα του Κοινού Συλλέκτη είναι το 2N4403. Οι δίοδοι D1, D2 είναι 1N4148. Οι αντιστάσεις στην έξοδο έχουν τιμή 2 Ohms.

Η επιλογή των υλικών δεν είναι βέλτιστη. Έγινε με βάση ό,τι που είχα στην διάθεσή μου.

Στο παρακάτω κύκλωμα βλέπουμε τις τάσεις και τα ρεύματα στην βαθμίδα μας. Εμείς πρέπει να υπολογίσουμε τις αντιστάσεις R1,R2 και R3.

Όπως είπαμε θέλουμε ο ενισχυτής να μπορεί να τροφοδοτήσεις ένα ηχείο των 16 Ohm με 5 volts peak-to-peak (ή με 2,5 volts peak). Αυτό σημαίνει πως από το ηχείο (Load) θα περάσει ρεύμα με μέγιστη τιμή:

Το ρεύμα αυτό θα είναι και το μέγιστο ρεύμα εκπομπού που θα περνάει από το τρανζίστορ Q1 (και από το Q2 για την άλλη ημιπερίοδο). Οπότε:

Θέλουμε η DC τάση στην έξοδο (μέσο των αντιστάσεων R4,R5) να είναι η μισή από την τάση τροφοδοσίας. Οπότε:

Η τάση στον Εκπομπό του Q1 θα είναι:

Το κέρδος ρεύματος β των τρανζίστορ ισχύος είναι 25. Το ρεύμα βάσης για να έχουμε το ρεύμα που θέλουμε στην έξοδο θα είναι.

Η DC τάση στην βάση του Q1 είναι:

Το ρεύμα που θα διαρρέει την αντίσταση R1 και τις δύο διόδους θέλουμε να είναι τουλάχιστον 10 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης των τρανζίστορ ισχύος για να είναι σταθερή η DC τάση στην βάση τους. Το ρεύμα αυτό θα είναι και το ρεύμα Εκπομπού του τμήματος Κοινού Συλλέκτη. Οπότε:

Τώρα που γνωρίζουμε την τάση στα άκρα της αντίστασης R1 και το ρεύμα που την διαρρέει μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή της.

Η τάση στον Εκπομπό του τρανζίστορ Q3, λόγο του δυναμικού φραγμού των δύο εν σειρά διόδων θα είναι 1,4 volts μικρότερη από την τάση στην Βάση του Q1. Οπότε:

Η τάση στην βάση του τρανζίστορ Q4 θα είναι 1,4 volts λιγότερη από την τάση στον Εκπομπό του Q3. Του δυναμικού φραγμού των δύο διόδων Βάσης-Εκπομπού. Οπότε:

Το συνολικό κέρδος ρεύματος των τρανζίστορ Q3,Q4 είναι 10.000. Το ρεύμα βάσης του Q4 θα είναι:

Το ρεύμα που θα διαρρέει την αντίσταση R3 θέλουμε να είναι τουλάχιστον 10 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης του Q4. Οπότε:

Τώρα που ξέρουμε την τάση στα άκρα της αντίστασης R3 (τάση της βάσης του Q4) και το ρεύμα που την διαρρέει μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή της.

Το ρεύμα που θα διαρρέει την αντίσταση R2 θέλουμε να είναι τουλάχιστον 11 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης του Q4. Οπότε:

Τώρα που ξέρουμε την τάση στα άκρα της αντίστασης R2 και το ρεύμα που την διαρρέει μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή της.

Καταφέραμε να υπολογίσουμε τις αντιστάσεις R1,R2,R3.

  • R1=56 Ohm. Υπάρχει στην σειρά Ε12.
  • R2=92 kOhm. Θα επιλέξουμε 100 kOhm που υπάρχει στην σειρά Ε12.
  • R3=43,2 kOhm. Θα χρησιμοποιήσουμε ένα ποτενσιόμετρο των 47 kOhm για να ρυθμίσουμε με ακρίβεια την πόλωση των τρανζίστορ, και να αντισταθμίσουμε την αλλαγή της R2 από 92 σε 100 kOhm.

Ο ολοκληρωμένος ενισχυτής σχεδιάσαμε στα δύο αυτά άρθρα.

Συνεχίζεται…

Advertisements
This entry was posted in Electronics and tagged , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

3 Responses to Σχεδιασμός ενός ενισχυτή ήχου με τρανζίστορ. Μέρος 2ο.

  1. Natsu dragneel says:

    Sir…if u may pls….can I have this write up translated in English??

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s