46 (147)

Szkoła Konstruktorów

Ic. wyniesie około l,6mA. Do tego dojdzie wielokrotnie mniejszy prąd bazy Tl, płynący przez T3, R3, PI, Rl. Prąd spoczynkowy wzmacniacza będzie więc praktycznie równy prądowi płynącemu przez tranzystor Tl i nie przekroczy 2mA.

Niewielu Kolegów zwróciło uwagę na inne szczegóły. Według opisu, miał to być wzmacniacz o mocy do 2 W. Na rysunku była podana oporność głośnika 8Q. Jeden z uczestników napisał: Uwierzmy konstruktorowi, że wzmacniacz na rezystancji głośnika 80. wydziela 2 W mocy. Z przekształconego wzoru na moc P = Us²/Ro można obliczyć wartość skuteczną napięcia:

U_s = 'Ip*Rg = V2W *80 = V16 = 4,0V Maksymalna amplituda wynosi wówczas U_A = 1,41 *U_S = 5,64V

Wzmacniacz powinien więc być zasilany napięciem przynajmniej VCC = 2* U A = 2 * 5,64V= ll,28V, a z zapasem na nasycenie (...) można przyjąć wartość VCC = 15V.

Rzeczywiście, przy zasilaniu pojedynczym napięciem 5V, na pewno nie uda się uzyskać niebagatelnej mocy 2W. Jeśli już, to moc wzmacniacza wyniesie od kilkudziesięciu do stukilkudziesięciu miliwatów. Złoży się na to kilka czynników.

I wtedy okaże się, iż Autor schematu przynajmniej częściowo ma rację, pisząc, że wzmacniacz można zrealizować na byle jakich tranzystorach. Moc kilkudziesięciu miliwatów można uzyskać, stosując niemal dowolne tranzystory. Zdanie to, a także wzmianka o starych ruskich” tranzystorach, wywołały spory oddźwięk. Dwóch młodych uczestników podkreśliło, że T2 i T3 muszą być parą komplementarną. Interesującymi spostrzeżeniami odnośnie do „starych ruskich tranzystorów” podzielił się stały uczestnik Szkoły, Ryszard Pichl z Gdyni: To prawda, znam to z autopsji, że „stare ruskie” tranzystory, np. o ile dobrze pamiętam MIII5, równie „ dobrze ’’ działają przy zamianie emitera z kolektorem, zauważyłem to podczas naprawy radia „Selga", w którym te tranzystory byty zmontowane na podstawkach, ale na szczęście na takich tranzystorach nie kończy się świat. Dlatego razi mnie, gdy konstruktor, i to nie najmłodszy, łączy emiter tranzystora NPN do plusa napięcia zasilania (...)

Rzeczywiście, niektóre tranzystory produkowane w byłym Związku Radzieckim, i to nie tylko małej, ale też dużej mocy, mogły pracować przy odwrotnym podłączeniu kolektora i emitera. Ale zostawmy to w spokoju. Przyjrzyjmy się bliżej rysunkom B, F, G. Nasuwa się tu kilka wątpliwości. Do czego potrzebny jest szeregowy rezystor 2,7kQ w bazie tranzystora Tl ?

Trudno znaleźć wytłumaczenie... Czy nie jest to aby kolejna pomyłka przy rysowaniu? Czy przypadkiem układ nie powinien pracować podobne jak wzmacniacz operacyjny odwracający i wyglądać jak na rysunku J? Rezystor Rl zwiększyłby wtedy rezystancję wejściową.

Jest to o tyle istotne, że generalnie tranzystor w układzie wspólnego emitera ma małą oporność w e j -ściową.

Dojdzie do tego wpływ

ujemnego sprężenia zwrotnego, który ją jeszcze bardziej zmniejszy. A trzeba też zwrócić uwagę, że sygnał wejściowy jest podawany przez kondensator Cl o niewielkiej pojemności. Łatwo policzyć, że przy częstotliwości 100Hz, reaktancja kondensatora o pojemności 68nF wynosi ponad 23k£l To wskazywałoby, że w wersji z rysunku J rezystancja Rl powinna raczej wynieść 27kQ, a nie 2,7kfl Czyżby kolejna pomyłka przy rysowaniu schematu?

Jeden Kolega zastanawiał się, czy aby rezystor 82k£2 nie powinien być dołączony do plusa zasilania, zamiast do emiterów T2, T3. Otóż na pewno nie. Wtedy we wzmacniaczu nie byłoby ujemnego sprzężenia zwrotnego i zniekształcenia byłyby niedopuszczalnie duże - z pełną siłą dałyby o sobie znać zniekształcenia skrośne stopnia końcowego, pracującego przecież w klasie C. Tylko ujemne sprzężenie zwrotne daje szansę na częściową redukcję tych zniekształceń.

A może rezystor Rl powinien być dołączony do masy, jak pokazuje rysunek K? Przy podanej wartości 2,7k£l wersja z rysunku K nie ma racji bytu. Jednak generalnie wersja z takim dzielnikiem napięcia stałego może okazać się sensowna. Zwłaszcza gdy tranzystor Tl będzie miał duże wzmocnienie. Autor pisze o możliwości wykorzystania „byle jakich” tranzystorów. Czy „byle jakie” znaczy: o małym wzmocnieniu?

Tu jest problem, bo Tl ma być tranzystorem NPN. Tranzystory germanowe NPN zwłaszcza małej mocy, były wielką rzadkością, więc zapewne Tl ma być tranzystorem krzemowym. Jeśli wzmocnienie Tl miałoby być małe, to dzielnik według rysunku K nie jest potrzebny. Wtedy bowiem na szeregowo połączonych opornościach R3 + PI, pod wpływem prądu bazy Tl, wystąpi wystarczająco duży spadek napięcia.

Wróćmy do rysunku H. Jeżeli T1 jest tranzystorem krzemowym, to przyjmujemy jego napięcie Ube równe 0,7V. Wtedy na wypadkowej oporności R3+P1 (Rl = 2,7k£2 pomijamy) powinien wystąpić spadek napięcia równy 1,8V (2,5V-0,7V). Zakładamy, że spoczynkowe napięcie na emiterach T2, T3 wynosi 2,5V, a to oznacza, że na bazie T3 i na kolektorze

Tl napięcie wyniesie około 3,IV powyżej masy (zakładamy napięcie Ube równe 0,6V, a nie 0,7V z uwagi na znikomy prąd tranzystora T3). Napięcie spoczynkowe na rezystorze R2 będzie mieć wartość równą 1,9V. To oznacza, że spoczynkowy prąd kolektora (w zaokrągleniu) wyniesie l,6mA. Przy wzmocnieniu prądowym Tl równym 100 prąd bazy wyniesie więc 16uA. Potrzebny spadek napięcia 1,8V wystąpi przy wypadkowej rezystancji U2k£2, czyli R3 = 82k + PI = 30kfi. Jak pokazuje rysunek L, przy wzmocnieniu prądowym Tl, równym 100, nie ma problemu. Obecność czy brak szeregowej rezystancji Rl (2,7k£i) w obwodzie bazy nie ma znaczenia, bo przy prądzie 16uA spadek napięcia wyniósłby tylko nieznaczące 43mV.

No tak, ale „byle jaki” krzemowy tranzystor Tl, może być typu BC548C, a niektóre egzemplarze tych tranzystorów mogą mieć duże wzmocnienie prądowe, sięgające 450 (BC548C nawet 800). Dla ułatwienia obliczeń załóżmy wzmocnienie Tl równe 400. Wtedy przy prądzie kolektora l,6mA, prąd bazy wyniesie tylko 4uA. Taki prąd, płynąc przez maksymalną rezystancję PI (lOOkO) i R3 (82kf2), wywołałby na nich sumaryczny spadek napięcia 0,728V. Nie uda się wtedy uzyskać na emiterach T2, T3 napięcia spoczynkowego 2,5V.

50 Listopad2010 Elektronika dla Wszystkich