Integrator tranzystorów: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Ta instrukcja pokazuje, jak zaprojektować i wykonać analogowy integrator tranzystorów.

Integrator umożliwia skumulowane wzmocnienie małych sygnałów wejściowych.

Ten obwód jest przestarzały i można go wykonać ze wzmacniaczami operacyjnymi.

Jednak nadal możesz go złożyć, jeśli masz zapasowe tranzystory ogólnego przeznaczenia.

Rezystor Rf wymaga regulacji, ponieważ każdy tranzystor ma inne wzmocnienie prądowe.

Kieszonkowe dzieci

Części: płytka matrycowa, przewody, tranzystory NPN ogólnego przeznaczenia - 10, tranzystor PNP ogólnego przeznaczenia - przewód 3, 1 mm, kondensatory poduszkowe 470 nF - 5, inne elementy pokazane w obwodzie.

Narzędzia: szczypce, ściągacz izolacji.

Części opcjonalne: lut.

Opcjonalne narzędzia: lutownica.

Krok 1: Zaprojektuj obwód

Pierwszy stopień to stopień wzmacniacza prądu zmiennego (AC).

Drugim etapem jest obecny integrator źródeł lustrzanych. Użyłem lustra prądowego zamiast pojedynczego tranzystora, ponieważ chcę mieć przewidywalny prąd ładowania. Wzmocnienie prądu tranzystora może się zmieniać wraz z temperaturą i prądem kolektora.

Napięcie na kondensatorze C2 proporcjonalne do całki prądu. W tranzystorowym źródle lustrzanym prąd zasilania pozostaje taki sam niezależnie od napięcia obciążenia/kondensatora, chyba że kondensator jest w pełni naładowany lub tranzystor jest w pełni nasycony. W związku z tym:

Vc2 = (1/C2)*(Ic2*t/2)

C2 = C2a + C2b

Gdzie: t = czas (sekundy), Ic2 = prąd kondensatora C2 (A)

Kondensatory C2 nie rozładują się całkowicie, jeśli sygnał wejściowy do układu będzie równy zero, ponieważ tranzystor Q3 wyłączy się, gdy napięcie Vbe3 spadnie poniżej około 0,7 V. Jednak kondensatory C2 rozładują się na tyle, aby wytworzyć zerowe wyjście tranzystora Q3.

Ponieważ używam prądowego źródła lustrzanego i oba tranzystory są wyłączone w drugiej połowie cyklu, jeśli Vc1 jest sinusoidą to średnia Ic2 = rms((Vc1peak - 0,7 V) / (Rc2a + 1/(j*2*pi *Cb2*f)))

Gdzie: f = częstotliwość (Hz), Vc1peak = Vc1 AC Amplituda.

RMS oznacza średnią do kwadratu.

Kliknij ten link:

Ostatni i trzeci stopień to kolejny wzmacniacz AC.

Obwód działa przy co najmniej 3 V. Jednak możesz zmniejszyć napięcie zasilania do zaledwie 1,5 V, jeśli zmniejszysz wszystkie wartości rezystorów. Problemem jest jednak to, że niskie napięcia powodują, że sygnał wejściowy musi konkurować z szumem.

Krok 2: Wykonaj obwód

Zmodyfikowałem obwód, a także ten artykuł. Wymieniłem stare kondensatory elektrolityczne na kondensatory poduszkowe. Dodałem też kilka tranzystorów równolegle.

Widać, że nie używałem lutownicy. Jednak możesz tego potrzebować.

Krok 3: Testowanie

Pierwszy wykres: fala sinusoidalna

Drugi wykres: fala prostokątna

Trzeci wykres: fala trójkątna

Napięcie wyjściowe obwodu rośnie powoli, gdy częstotliwość wejściowa wzrasta do około 50 Hz. Następnie obniżam częstotliwość, a napięcie wejściowe spada, jak widać w moich wynikach testów. Wynika to z właściwości filtrowania górnoprzepustowego tranzystorowego wzmacniacza prądu przemiennego Q1.

Jednak z moich wyników testów nie wynika, że przy zwiększeniu częstotliwości napięcie wyjściowe spadnie ze względu na charakterystykę filtrowania dolnoprzepustowego kondensatorów C2 (C2a i C2b). Po prostu postanowiłem nie zawracać sobie głowy rejestrowaniem tych wykresów. Dzieje się tak, ponieważ kondensatory nie mają czasu na ładowanie.