Усилитель звука на транзисторе pn2222 получается. Почему не получается на транзисторе ВС 557? В чем причина?

Question

[ivan58]

Comments

[Виктор]

Что-то не нравится мне ваш однокилоомный RV1. Получается, что суммарное сопротивление в цепи базы можно менять в пределах 10...11 килоом, а надо бы менять его в пределах 10...200 килоом, тогда подобрать правильный режим транзистора удастся без проблем.
И ещё - каково сопротивление коллекторной нагрузки, т.е. звучалки? Это нужно, чтобы просчитать, не попадает ли транзистор в насыщение.

[ivan58]

Виктор, speaker - 8 ом 0.5 ват

[Виктор]

ivan58, теперь поизучаем закон Ома. Прикиньте, какой ток пойдёт через ваш спикер от 5-вольтового источника, затем сравните этот ток с предельно допустимым значением для ВС557. Затем, перемножив значение тока через транзистор с напряжением на нём, вы узнаете рассеиваемую (в виде тепла) на нём мощность. Её величину тоже сравните с предельно допустимым значением.

[ivan58]

Виктор, предельный максимальный ток 200 ма, предельный 100 ма, нагрузку ток через нагрузку 62 ма .
0.62 * 5 = 0.31 Вт Предельный 0.5вт. Вроде должен держать.

[Виктор]

ivan58, теперь я посчитаю. 5 вольт поделить на 8 ом - получается не 62 мА, а 625. Соответственно и мощность - более 3 ватт. В действительности много меньше в реальном линейном режиме, но всё равно много больше, чем предельно допустимые значения.
Причина - в неправильном построении схемы.

[VT100]

Что значит "не получается"?
В реальности или в симуляторе?

А в общем - см., что Виктор

ответил.

В реале эту схему трудно заставить работать и ненадёжна она.

[ivan58]

VT100, на симуляторе не получается. И на сборке тоже. Токи маленькие скорее всего. И чтобы раскачать низкоомный динамик его нужно ставить на вторичную обмотку трансформатора. Без трансформатора не запустить. Наверное

[VT100]

Какова конечная цель?

[ivan58]

VT100, подключить с выхода мобильника сборку и услышать музыку.

[ivan58]

Виктор, я правильно понял что транзистор не запустить с таким динамиком и нужно менять и транзистор и динамик.

[atereffigies]

ivan58,
Это самая простая схема, но она же и самая хреновая, т.к. зависит от беты транзистора.
Чтобы работало всё нормально, вы должны сперва начать с задания рабочей точки.
Это делается при помощи резистора смещения в цепи базы (у вас это R1).
Вы должны сперва отключить входной сигнал с базы и подобрать номинал R1 таким образом, чтобы на коллекторе была примерно половина напряжения питания -- это и будет рабочая точка (пример: https://tinyurl.com/22u5e2va, здесь бета = 100, а R1 = 1,5к)
Но это ещё не всё.
Вы должны понимать, что источник сигнала обладает своим выходным сопротивлением, и если оно достаточно низкое (т. е. он может отдать сравнительно большой ток в нагрузку), то схема будет работать некорректно. Обычно, амплитуда с аудиовыхода -- около 1 В. Я не скажу точно, сколько сопротивление у звуковой карты или аудиовыхода телефона, но полагаю, что в районе нескольких десятков ом.
При бете = 100, и сопротивлении источника 50 ом, вы получите перегруженный звук, если включите на полную громкость: https://tinyurl.com/234trur6, посмотрите на нижний график -- это ток в нагрузке, и он далёк от входного синуса.
При всём при этом, вы используете слишком слабенький транзистор, который будет греться и выйдет из строя.
Если вы хотите заставить эту схему работать, попробуйте собрать её на КТ817 или КТ816, т.к. у них бета меньше, а ток больше.

[Виктор]

ivan58,

я правильно понял что транзистор не запустить с таким динамиком и нужно менять и транзистор и динамик.

Нет, неправильно. Но мне приходится от комментариев перейти на полноценный ответ.

[ivan58]

atereffigies, то есть надо ещё и согласовывать сопротивления вход-выход. Знакомая история. Значит при низком выходом напряжении в 1вольт, нужно чтобы сигнал сохранился на входе. На входе должно быть н зкое сопротивление иначе сигнал загаснет.

[atereffigies]

ivan58, не надо мешать всё в кучу)
Про низкое сопротивление аудиовыхода я сказал лишь для того, чтобы показать зависимость выходного сигнала на нагрузке от входного сигнала с аудиовыхода.
Вы должны понимать, что сам по себе биполярный транзистор открывается током базы. В свою очередь, выходное сопротивление источника сигнала будет ограничивать ток от этого сигнала в базу транзистора.
Как я уже сказал, при амплитуде 1 В и сопротивлении 50 Ом вы получите изменение тока до 20 мА, который будет втекать в базу транзистора. Это означает, что при коэффициенте бета = 100, ток в эмиттере будет меняться на 20 мА * 100 = 2 А, но при напряжении питания 5 В и нагрузке 8 Ом такой ток протекать через транзистор не может: (5 - 0,2)/8 = 0,6 А -- максимальный ток в нагрузке.
Вы можете взять транзистор с меньшим коэффициентом передачи -- типа кт816, у которых бета часто бывает в районе пары десятков.
Более того, вы можете ограничить ток вставив последовательно резистор между источником сигнала и разделительным конденсатором -- этим вы просто увеличите сопротивление аудивоыхода.

[ivan58]

atereffigies, это правда, мне удалось с такими данными только раскалить транзистор, аж пальцы жжёт. Но хотя бы стало понятно что коэф усиления большой, но при этом и ток превышает максимальный. У него всего 100 ма.
А полевик подойдёт типа IRFZ44N

[atereffigies]

ivan58, жирные МДП (MOSFET) транзисторы не особо годятся для работы в линейном режиме.
На полевике в принципе можно сделать усилитель класса А (то, что вы и пытаетесь сделать), но без отрицательной обратной связи -- это глупая затея)

Answer 1

[Виктор]

я правильно понял что транзистор не запустить с таким динамиком и нужно менять и транзистор и динамик.

И транзистор, и динамик вполне сгодятся и те, что есть. Но вы и сами догадались, что соединить их надо по-другому:

чтобы раскачать низкоомный динамик его нужно ставить на вторичную обмотку трансформатора.

Для маломощного транзистора оптимальное нагрузочное сопротивление (прикидочно, при токе коллектора, не превышающем допустимого) - несколько сотен ом, а у вас - всего 8.
Зададим коллекторный ток покоя 50 мА, и при таком токе на 8 омах будет всего-то 0,4 вольта. Т.е. размах неискажённой звуковой синусоиды всего 0,8 вольт, это очень тихо. А транзистор может развить аж 2,5 вольт (при 5-вольтовом питании, если выставить рабочую точку посередине), т.е. в 6 раз больше. Значит, для удобства работы транзистора между коллекторной цепью и низкоомным динамиком нужен понижающий трансформатор. Если вы заглянете в схему любого маленького приёмника (обязательно старинного, когда они ещё делались на транзисторах, а не микросхемах), то увидите там такой трансформатор. При самодельном изготовлении в первичной обмотке надо намотать 200...400 витков (провод 0,15...0,2 мм), во вторичной - 50...80 витков (0,35...0,5 мм). Магнитопровод - какой удастся раздобыть, обязательно не ферритовый, а железный, и таким размером, чтобы поместилась вся обмотка (это примерно 2...3 см). Ну или взять готовый из вышеупомянутого приёмника.

Ну и напоследок напоминаю про моё замечание насчёт переменного резистора RV1 в самом начале, о котором все забыли (кроме меня). Вместо 1 кОм поставьте туда 100 кОм и с его помощью установите коллекторный ток покоя 50 мА.

Answer 2

[vanyamba-electronics]

Стрелка в обозначении транзистора показывает, как течёт ток при подаче напряжения на базе. NPN-транзистор открывается, PNP - закрывается.

Answer 3

[VT100]

подключить с выхода мобильника сборку и услышать музыку.

Если не увлекаться громкостью, то выход мобильника потянет 8 Ом динамик и напрямую.

Такая простая схема - недостаточно хороша для выбранной цели. Да и в целом:

• Она нестабильна по температуре (включая саморазогрев);
  
• У неё низкое входное сопротивление. С мобильника-то будет играть, а вот как усилитель для детекторного приёмника - фигово;
  
• Сопротивление нагрузки - не согласовано с выходным сопротивлением усилителя. Для работы на низкоомную нагрузку - лучше применить эмиттерный повторитель (общий коллектор), а не усилитель с общим эмиттером;
  
• Из двух предыдущих замечаний - следует многокаскадность типовых УНЧ. Сначала идут каскады усиления по напряжению (размах сигнала), а потом - каскад(ы) усиления мощности (мощность и согласование с нагрузкой).

Посмотрите какие-нибудь старые "буквари" - Сворень, Борисов и т.д. "Искусство схемотехники" - тоже (гл. 2.2.3, 2.2.5, 2.2.7).

Comments

[VT100]

Коэффициент усиления по напряжению - жалкие 3 ед. Мощность рассеяния - превышена. И вообще... плохо - само получается.

Смещение на базе - 1,5 В. Переменка - амплитудой 100 мВ и частотой 400 Гц.

На 2222, кстати, будет так же гадко.