MOSFET Səs Gücləndiricisi (Aşağı Səs və Yüksək Qazanc): 6 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Salam uşaqlar!

Bu layihə, MOSFET -lərdən istifadə edərək Aşağı Güclü Səs gücləndiricisinin dizaynı və tətbiqidir. Dizayn ola biləcəyi qədər sadədir və komponentlər asanlıqla əldə edilə bilər. Layihə ilə əlaqədar faydalı bir material və tətbiq üçün asan bir üsul tapmaqda özüm çox çətinlik çəkdiyim üçün bu təlimatı yazıram.

Ümid edirik ki, təlimatları oxumaqdan zövq alırsınız və sizə kömək edəcəyinə əminəm.

Addım 1: Giriş

"Səs güc gücləndiricisi (və ya güc gücləndiricisi), radio qəbuledicisindən və ya elektrik gitara alma siqnalı kimi aşağı güclü, eşitilməyən elektron səs siqnallarını səsgücləndiriciləri və ya qulaqlıqları idarə etmək üçün kifayət qədər güclü bir səviyyəyə qədər gücləndirən elektron gücləndiricidir."

Bura həm ev audio sistemlərində istifadə olunan gücləndiricilər, həm də gitara gücləndiriciləri kimi musiqi aləti gücləndiriciləri daxildir.

Səs gücləndiricisi 1909 -cu ildə Lee De Forest tərəfindən triod vakuum borusunu (və ya İngilis İngilis dilində "valve") icad edərkən icad edilmişdir. Triod, filamentdən plastinkaya elektron axını modulyasiya edə bilən bir nəzarət şəbəkəsi olan üç terminal cihazı idi. İlk AM radiosunu hazırlamaq üçün triod vakuum gücləndiricisi istifadə edilmişdir. Erkən səs gücləndiriciləri vakuum borulara əsaslanır. Hal-hazırda, daha yüngül, daha etibarlı və boru gücləndiricilərinə nisbətən daha az texniki xidmət tələb edən tranzistor əsaslı gücləndiricilərdən istifadə olunur. Səs gücləndiriciləri üçün tətbiqlərə ev audio sistemləri, konsert və teatr səslərinin gücləndirilməsi və ictimai ünsiyyət sistemləri daxildir. Fərdi kompüterdəki səs kartı, hər bir stereo sistem və hər ev kinoteatrı sistemində bir və ya bir neçə səs gücləndiricisi var. Digər tətbiqlərə gitara gücləndiriciləri, peşəkar və həvəskar mobil radio kimi alət gücləndiriciləri və oyunlar və uşaq oyuncaqları kimi portativ istehlak məhsulları daxildir. Burada təqdim olunan gücləndirici, səs gücləndiricisinin istədiyiniz xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün mosfetlərdən istifadə edir. Lazımi qazanc və bant genişliyinə çatmaq üçün dizaynda qazanc və güc mərhələsi istifadə olunur.

Addım 2: Dizayn və Bəzi Önəmli Gücləndirici Mərhələlər

Gücləndiricinin xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:

Güc çıxışı 0,5 Vt

Bant genişliyi 100Hz-10KHz

DEVRƏDƏN QAZANIŞ: İlk məqsəd, dinamiklər vasitəsilə çıxışda səssiz bir səs siqnalı vermək üçün kifayət qədər əhəmiyyətli bir güc qazanmaqdır. Bunu etmək üçün gücləndiricidə aşağıdakı mərhələlər tətbiq edilmişdir:

1. Qazanma Mərhələsi: Mənfəət mərhələsində potensial bölücü qərəzli mosfet gücləndirici dövrə istifadə olunur. Potensial bölücü qərəzli dövrə Şəkil 1 -də göstərilmişdir.

Sadəcə giriş siqnalını gücləndirir və tənliyə (1) uyğun olaraq qazanc əldə edir.

Qazanc = [(R1 || R2)/ (rs+ R1 || R2)] * (-gm) * (rd || RD || RL) (1)

Burada R1 və R2 giriş müqavimətləridir, rs - qaynaq müqaviməti, RD - gərginlik və drenaj arasındakı müqavimət, RL - yük müqaviməti.

gm, drenaj cərəyanının dəyişməsinin qapı gərginliyindəki dəyişikliyə nisbəti olaraq təyin olunan keçiricilikdir.

Kimi verilir

gm = Delta (ID) / delta (VGS) (2)

İstənilən mənfəəti əldə etmək üçün üç potensial bölücü qərəzli dövrə ardıcıl olaraq kaskadlaşdırıldı və ümumi mənfəət ayrı -ayrı mərhələlərdəki qazancların məhsuludur.

Toplam Qazanc = A1*A2*A3 (3)

Burada A1, A2 və A3 sırasıyla birinci, ikinci və üçüncü mərhələnin qazanclarıdır.

Mərhələlər bir -birinə bağlanan kondansatörlərin köməyi ilə təcrid olunur.

2. Güc Mərhələsi: Bir təkan çəkmə gücləndiricisi, yükdən hər iki istiqamətdə cərəyan keçirə bilən bir çıxış mərhələsinə malik olan gücləndiricidir.

Tipik bir itələmə gücləndiricisinin çıxış mərhələsi iki eyni BJT və ya MOSFET -dən ibarətdir, biri yükdən cərəyan, digəri isə cərəyanı yükdən batırır. Push pull gücləndiriciləri təhrif və performans baxımından tək yüklü gücləndiricilərdən (yükü idarə etmək üçün çıxışda tək tranzistor istifadə etməklə) üstündür. Nə qədər yaxşı dizayn edilə biləcəyi tək uçlu gücləndirici, şübhəsiz ki, dinamik ötürmə xüsusiyyətlərinin xətti olmaması səbəbindən bəzi təhriflərə səbəb olacaqdır.

Çəkmə gücləndiriciləri, aşağı təhrif, yüksək məhsuldarlıq və yüksək çıxış gücünün tələb olunduğu hallarda istifadə olunur.

Bir itələmə gücləndiricisinin əsas işi aşağıdakı kimidir:

"Gücləndiriləcək siqnal əvvəlcə fazadan 180 ° kənarda iki eyni siqnala bölünür. Ümumiyyətlə, bu bölmə giriş birləşdirici transformatordan istifadə etməklə həyata keçirilir. Giriş birləşdirmə transformatoru elə qurulmuşdur ki, bir siqnal bir tranzistorun girişinə tətbiq olunur. digər siqnal digər tranzistorun girişinə tətbiq olunur."

Təkərli gücləndiricinin üstünlükləri aşağı təhrif, birləşdirici transformator nüvəsində maqnit saturasiyasının olmaması və uğursuzluqla nəticələnən enerji təchizatı dalğalarının ləğv edilməsidir, çatışmazlıqlar isə iki eyni tranzistora ehtiyac və böyük və bahalı birləşmə tələbidir. transformatorlar. Güc qazanma mərhələsi, səs gücləndirici dövrəsinin son mərhələsi olaraq kaskad edildi.

DÖVRÜN FREKANSLI CAVABI:

Kapasitans, müasir elektron sxemlərin vaxt və tezlik reaksiyasının formalaşmasında dominant rol oynayır. Kiçik siqnallı MOSFET gücləndirici dövrəsindəki müxtəlif kondansatörlərin rolu ilə bağlı geniş və dərin bir eksperimental araşdırma aparılmışdır.

Dizaynı dəyişdirmək əvəzinə, MOSFET gücləndiricilərindəki kapasitansları əhatə edən əsas problemlərin həllinə xüsusi diqqət yetirilmişdir. Sınaq üçün Motorola Inc tərəfindən istehsal olunan üç fərqli n kanallı MOSFET (2N7000 modeli, bundan sonra MOS-1, MOS-2 və MOS-3 olaraq adlandırılacaq) istifadə edilmişdir. Araşdırma gücləndiricilərin bir neçə vacib yeni xüsusiyyətini ortaya qoyur. Kiçik siqnallı MOS gücləndiricilərinin dizaynında bağlama və bypass kondansatörlərinin qısa qapanma rolunu oynadığı və AC giriş və çıxış gərginliklərinə heç bir təsiri olmadığı heç vaxt qəbul edilməməlidir. Əslində, gücləndiricinin həm girişində, həm də çıxışında görünən gərginlik səviyyəsinə kömək edirlər. Birləşdirmə və bypass əməliyyatları üçün ağıllı şəkildə seçildikdə, müxtəlif siqnal tezliklərində gücləndiricinin faktiki gərginlik artımını diktə edirlər.

Aşağı kəsmə tezlikləri bağlama və bypass kondansatörlərinin dəyərləri ilə tənzimlənir, yuxarı kəsmə isə şunt tutumunun nəticəsidir. Bu şunt kapasitansı, tranzistorun qovşaqları arasında mövcud olan boşalma qabiliyyətidir.

Kapasitans düsturla verilir.

C = (Sahə * Ebsilon) / məsafə (4)

Kondansatörlərin dəyəri, çıxış bant genişliyinin 100-10KHz arasında olması və bu tezliyin üstündəki və altındakı siqnalın zəiflədilməsi üçün seçilir.

Rəqəmlər:

Şəkil.1 Potensial Bölücü tərəfli MOSFET dövrəsi

Şəkil.2 BJT istifadə edərək Güc Gücləndirici Dövrə

Şəkil.3 MOSFET -in tezlik cavabı

Addım 3: Proqram və Avadanlıq Tətbiqi

Dövrə, Şəkil 4 -də göstərildiyi kimi PROTEUS proqramında dizayn edilmiş və simulyasiya edilmişdir. Eyni dövrə PCB üzərində tətbiq edilmiş və eyni komponentlərdən istifadə edilmişdir.

Zədələnməmək üçün bütün rezistorlar 1 Vt və kondansatörlər 50 volt üçün qiymətləndirilmişdir.

İstifadə olunan komponentlərin siyahısı aşağıda verilmişdir:

R1, R5, R9 = 1MΩ

R2, R6, R11 = 68Ω

R3, R7, R10 = 230KΩ

R4, R8, R12 = 1KΩ

R13, R14 = 10KΩ

C1, C2, C3, C4, C5 = 4.7µF

C6, C7 = 1.5µF

Q1, Q2, Q3 = 2N7000

Q4 = TIP122

Q5 = TIP127

Dövrə sadəcə kaskadda bağlanmış üç qazanc mərhələsindən ibarətdir.

Qazanma mərhələləri RC birləşməsi ilə əlaqələndirilir. RC birləşdirmə, çox mərhələli gücləndiricilərdə ən çox istifadə olunan bağlama üsuludur. Bu halda Rezistans R, qaynaq terminalına bağlanan müqavimətdir və C kondansatörü gücləndiricilər arasında bağlanır. DC gərginliyini maneə törətdiyi üçün buna bloklama kondansatörü də deyilir. Bu mərhələləri keçdikdən sonra giriş güc mərhələsinə çatır. Güc mərhələsində BJT tranzistorları (bir npn və bir pnp) istifadə olunur. Dinamik bu mərhələnin çıxışına qoşulur və gücləndirilmiş bir səs siqnalı alırıq. Simulyasiya üçün dövrə verilən siqnal 10 mV sin dalğasıdır və dinamikdə 2.72 V sin dalğası çıxış edir.

ŞƏKİLLƏR:

Şəkil.4 PROTEUS dövrə

Şəkil.5 Qazanma Mərhələsi

Şəkil 6 Güc mərhələsi

Şəkil.7 Mənfəətin 1 -ci mərhələsinin çıxışı (Gain = 7)

Şəkil.8 Mənfəətin 2 -ci mərhələsinin çıxışı (Qazanc = 6.92)

Şəkil.9 Mənfəətin 3 -cü mərhələsinin çıxışı (Qazanc = 6.35)

Şəkil.10 Üç mənfəət mərhələsinin çıxışı (Total Gain = 308)

Şəkil.11 Dinamikdəki çıxış

Addım 4: PCB LAYOUT

Şəkil 4 -də göstərilən sxem PCB üzərində tətbiq edilmişdir.

Yuxarıda PCB proqram dizaynının bəzi parçaları var

ŞƏKİLLƏR:

Şəkil.12 PCB düzeni

Şəkil 13 PCB düzeni (pdf)

Şəkil.14 3D Görünüş (TOP VIEW)

Şəkil.15 3D Görünüş (ALT GÖRÜNÜM)

Şəkil 16 Avadanlıq (ALT GÖRÜNÜŞ) İlk görüntüdə artıq görünən yuxarı görünüş

Addım 5: Nəticə

Qısa kanal güclü MOSFET -lərin yüksək qazanc və yüksək giriş empedansından istifadə edərək, 0,5 vatt gücə qədər gücləndiricilər üçün kifayət qədər sürücü təmin etmək üçün sadə bir sxem hazırlanmışdır.

Yüksək keyfiyyətli səs bərpası meyarlarına cavab verən performans təqdim edir. Əhəmiyyətli tətbiqlər arasında ictimai ünsiyyət sistemləri, teatr və konsert səsi gücləndirmə sistemləri və stereo və ya ev kinoteatrı sistemi kimi daxili sistemlər var.

Gitara gücləndiriciləri və elektrik klaviatura gücləndiriciləri daxil olmaqla alət gücləndiriciləri də səs gücləndiricilərindən istifadə edir.

Addım 6: Xüsusi Təşəkkürlər

Bu layihənin nəticələrini əldə etməkdə mənə kömək edən dostlarıma xüsusi təşəkkürümü bildirirəm.

Ümid edirəm bu dərsdən zövq aldınız. Hər hansı bir kömək üçün şərh yazsanız sevinərəm.

Mübarək qalmaq. Görüşürük:)

Tahir Ul Haq, EE DEPT, UET

Lahor, Pakistan