КАК ОЖИВИТЬ САМОДЕЛКУ

May 17, 2010 by admin Комментировать »

Нередко случается — попадет в руки какому-нибудь незадачливому мальчиш­ке журнал или брошюра с интересной электронной схемой, и загорится он тут же ее собрать. А когда включит свою самоделку, она… не действует.

В ход идут другие схемы — и опять та же картина: собранные устройства ни­как не хотят работать. В конце концов так и бросает неудачливый новичок свое занятие. А напрасно, ведь подчас само­делка не «оживает» из-за сущего пус­тяка. В таких случаях очень важна по­мощь, например, руководителя кружка или учителя физики. Однако не каж­дый юный радиолюбитель может рас­считывать на подсказку со стороны. Часто ему приходится самостоятельно разбираться в премудростях электро­ники.

Вероятно, вы уже и сами успели на опыте убедиться — абсолютно точное копирование транзисторных схем не га­рантирует успеха. Так что же все-та­ки предпринять, чтобы самоделка «ожи­ла»?

Прежде всего обзаведитесь измери­тельным прибором — ампервольтоммет-ром, который поможет выявлять непо­ладки в электронных устройствах. Ес­ли нет готового авометра, соберите его по описанию в нашем журнале (см. «М-К» № 5 за 1984 г., «Три прибора в одном»). Ну и конечно же, обязатель­но выучите закон Ома и сопутствую­щие ему формулы:

clip_image004

Когда самоделка окончательно собра­на, не спешите сразу же подавать на нее питание. Внимательно проверьте по­лярность включения диодов, транзисто­ров, оксидных конденсаторов и лишь затем приступайте к испытанию элек­тронного устройства. Чтобы сразу же после первого включения не вывести его из строя, напряжение питания рекомен­дуем подать сначала неполное, включив последовательно с батареей токоогра-ничивающий резистор и миллиампер­метр на 10…100 мА (рис. 1).

Рассмотрим теперь на примере схемы переговорного устройства (рис. 2), опубликованного в «М-К» № 1 за 1983 год, как устранять неполадки.

Прежде всего, какой ток потребляет данное устройство, ведь он в описании не указан? Вот здесь вам и пригодится закон Ома. Ток потребления (обозна­чим его In) нетрудно подсчитать. На­грузками транзисторов служат резисто­ры R2, R5, R8 сопротивлением по 4,3 кОм. Исходим из условия, что напря­жения на коллекторах 1)к всех трех каскадов составляют примерно полови­ну напряжения питания, то есть UK = 4,5 В. Тогда через каждый тран­зистор должен протекать коллекторный ток 1К= 4,5 В: 4,3 к « 1 мА. Естествен­но, что через три транзистора будет протекать втрое больший ток, то есть 1П ~ 3 мА. При пониженном напряже­нии питания он должен быть еще мень­ше. Однако при первом включении мил­лиамперметр следует установить на пре­дел измерения, превышающий в 10 раз значение 1П> поскольку в проверяемом аппарате может быть короткое замыка­ние (КЗ). И лишь убедившись в отсут­ствии КЗ, прибор переключают на бо­лее чувствительный предел измерения.

Предположим, что при первом вклю­чении ток потребления превысил 20 мА при напряжении батареи 4,5 В. Если КЗ произошло в цепи питания левее (по схеме) резистора R6 сопротивлением 200 Ом, тогда 1„ =4,5 В : 0,2 к = 23 мА. Это может случиться из-за пробоя кон­денсатора С4. Заменив его исправным и повторив пробное включение при по­ниженном напряжении питания, убежда­емся, что IП резко снизился и стал ме­нее 1 мА.

Теперь подают полное напряжение питания 9 В и измеряют ток IП. Если он остался равным 1 мА, то, исходя из наших расчетов, эта величина явно не­достаточна. В чем же причина неисправ­ности? Поиск ее состоит в проверке ре­жимов всех транзисторов по постоянно­му току.

Начинают наладку с последнего вы­ходного каскада VT3, так как в боль­шинстве случаев он является основным потребителем тока. Если напряжение на коллекторе VT3 равно почти 9 В, тран­зистор полностью закрыт и через него ток не проходит. Почему? Да потому, что ток смещения, подаваемый на базу через резистор R7, слишком мал. По­ясним это расчетом. Предположим, транзистор VT3 имеет малое значение Ь21Э , например 10. Тогда для протека­ния коллекторного тока 1К = 1 мА ток базы должен быть в 10 раз меньше, то есть 0,1 мА (100 мкА). В этом слу­чае резистор R7 в цепи базы согласно закону Ома должен иметь сопротивле­ние: R7 = 9 В : 0,1 мА = 90 кОм.

А что произойдет, если установить транзистор VT3 с Ь21э = 100? Снова подсчитаем. Ток базы 1б теперь в 100 раз будет меньше тока коллектора 1К = 1 мА, значит, Ig = 1 мА : 100 = = 0,01 мА (10 мкА). В нашем же уси­лителе, имеющем R7 = 56 кОм, с тран­зистором VT3, у которого Ь21э = ЮО, ток базы составляет: In = 9 В : 56 к = = 0,2 мА, а коллекторный ток 1К = = 1б-п21э= 0,2 мА-100 = 20 мА. Следо­вательно, транзистор полностью открыт, его внутреннее сопротивление мало и коллекторный ток 1К определяется толь­ко сопротивлением резистора R8, то есть 1К = 9 В : 4,3 к = 2 мА. При пол­ностью открытом транзисторе падение напряжения на нем будет меньше 1 В.

clip_image006

clip_image008

Измеряя напряжение на коллекторе, мы можем сделать следующий важный вывод. Когда оно близко напряжению питания, транзистор закрыт и нормаль­но работать не может. Если же напря­жение на коллекторе очень мало (ме­нее 1 В), транзистор полностью открыт, но работать нормально он также не в состоянии. Следовательно, при подаче фиксированного тока смещения базы с помощью одного резистора его сопро­тивление нужно подбирать под конкрет­ный транзистор. Делается это так. Вме­сто постоянного резистора R7 впаивают переменный Rn с большим сопротивле­нием (рис. 3), устанавливают макси­мальное его значение, подсоединяют к коллектору и общей шине вольтметр и подают питание. Затем движок Rn вра­щают до тех пор, пока напряжение на коллекторе не станет равным 4,5 В. Выключают питание, выпаивают «пере-менник», измеряют фактическое его со­противление, а взамен устанавливают постоянный резистор с ближайшим стан­дартным номиналом.

Наладив таким образом оконечный каскад, переходим к предоконечному VT2 (рис. 2). Сначала измерим напря­жение на коллекторе 1)к. Предполо­жим, что оно равно 1.5…2 В, — в та­ком режиме каскад может работать только с искажениями. Посчитаем, ка­кое напряжение смещения подается на базу VT2 с делителя на резисторах R3, R4. Если не учитывать базовый ток VT2, в точке соединения резисторов R3, R4 напряжение должно быть в пять раз меньше, чем на шине питания (R3 + + R4 = 20 к + 5 к = 25 к; 25 к : 5 к = = 5). Принимая для простоты расчета напряжение на шине питания равным 9 В (без учета падения напряжения на резисторе R6), определим напряжение на базе: U6 = 9 В: 5 =1,8 В. Для нор­мальной работы германиевого транзис­тора оно должно быть в пределах 0,2…0,4 В, следовательно, напряжение на базе VT2 слишком велико и его надо уменьшить. Для этого постоянный ре­зистор R3 временно замените перемен­ным на 100 кОм и затем, постепенно уменьшая его сопротивление, установи­те на коллекторе VT2 напряжение 4…4,5 В. Замерьте фактическое сопро­тивление «переменника» и замените его постоянным резистором с ближайшим стандартным номиналом. Учтите, умень­шать сопротивление резистору. R4 нельзя — ухудшится усиление каскада.

Остается теперь проверить режим входного каскада VT:. Для первых кас­кадов, работающих с очень малыми уровнями сигнала, коллекторное напря­жение может быть меньше половины напряжения питания, но не ниже 1,5 В, а ток коллектора у германиевого тран­зистора при этом не должен быть ме­нее 0,2 мА, иначе усиление каскада бу­дет крайне мало. Такой режим способ­ствует снижению шумов у транзистора.

Настраивают каскад по уже знако­мой вам методике. Постоянный резис­тор R1 замените переменным на 1 МОм, выставите коллекторное напряжение 1.5…2 В и затем установите вместо не­го резистор с соответствующим посто­янным сопротивлением. На этом под­гонка режимов транзисторов по посто­янному току завершается. Окончательно замерьте величину потребляемого тока и убедитесь, что он близок к расчет­ному.

Теперь проверьте работу усилителя на переменном токе, то есть при подаче на его вход звукового сигнала. Для этого вам потребуются два головных телефона. Один BF2 подсоедините к вы­ходу устройства для прослушивания сигнала, а второй BF1 — к входу. По­стучите слегка пальцем по мембране BF1 — в «наушнике» BF2 должен быть ясно слышен громкий стук. Если звука нет, значит, возможны ошибки в монта­же, обрыв в одном из конденсаторов С1—СЗ, С5 или плохой контакт. Для проверки к конденсаторам поочередно, соблюдая правильную полярность, под­соединяют однотипный элемент. Неис­правный конденсатор заменяют новым. Плохой контакт ищут с помощью ом­метра.

Большинство транзисторных схем, пуб­ликуемых в радиолюбительской литера­туре, обычно рассчитано на работу в «тепличных» условиях, то есть при нор­мальной комнатной температуре 20…250 С. Поместите такую самоделку в домашний холодильник или в теплую духовку, и электронное устройство тут же перестанет нормально функциониро­вать. И это вполне естественно, по­скольку оно не рассчитано на работу при значительных перепадах температу­ры. Многие читатели могут при этом возразить: а как же, к примеру, радио­приемники промышленного изготовления хорошо работают в комнате и на ули­це, летом и зимой? Все дело в том, что в промышленной аппаратуре при­нимаются специальные меры для обе­спечения температурной стабилизации режимов транзисторов, а в любитель­ских устройствах их часто опускают.

Сразу же возникает вопрос, а как убедиться в необходимости температур­ной стабилизации? Да очень просто. Со­берите несложное устройство (рис. 4) и с помощью переменного резистора R1 установите коллекторный ток транзис­тора 1…2 мА. Зажмите полупроводнико­вый триод пальцами и посмотрите, что же произойдет с его током. Стрелка прибора «поплывет» — ток начнет рас­ти по мере прогрева транзистора, хотя температура пальцев ненамного выше, чем у окружающей среды. Теперь дай­те транзистору остыть, а затем косни­тесь его корпуса горячим паяльником — ток возрастет еще быстрее.

clip_image010

Повторим опыт в обратном порядке. Поместим проверяемый транзистор в морозильную камеру домашнего холодильника. Ток резко пойдет на убыль. Все это наглядно демонстрирует график (рис. 5), показывающий зависимость то­ка коллектора от температуры.

Итак, вы убедились, что подача фик­сированного тока смещения через один резистор — дело ненадежное. При сме­не транзистора, при изменениях темпе­ратуры или напряжения питания режим существенно нарушается и электронное устройство может перестать работать. Чтобы этого не случалось, используют различные дополнительные средства, уменьшающие влияние внешних фак­торов.

Так, некоторое улучшение дает схе­ма подачи фиксированного напряжения смещения базы с делителя напряжения на резисторах Rl, R2 (рис. 6). Если ток, протекающий по делителю, в 5— 10 раз больше тока смещения, тогда каскад будет мало чувствителен к из­менениям напряжения питания, пара­метров транзистора и т. д. Но все же такая схема несовершенна, поскольку собранный по ней каскад исправно ра­ботает при отклонениях напряжения, не превышающих 2О…ЗО%.

Для более жесткой стабилизации ре­жима работы транзисторного каскада используется отрицательная обратная связь по постоянному току. Примером может служить схема эмиттерной ста­билизации (рис. 7). Если под влиянием какого-либо дестабилизирующего фак­тора коллекторный ток увеличился, па­дение напряжения на резисторе R4 в цепи эмиттера также увеличивается, а напряжение смещения базы уменьшает­ся, поскольку потенциал на этой базе остался неизменным. В свою очередь, уменьшение смещения приводит к сни­жению коллекторного тока и возвраще­нию его к исходной величине. И наобо­рот, при уменьшении коллекторного то­ка падение напряжения на R4 снижает­ся, напряжение смещения увеличивает­ся, коллекторный ток возрастает и воз­вращается к исходной величине.

Эмиттерная стабилизация дает хоро­шие результаты при колебаниях коэффи­циента П21э транзисторов максимум в 10 раз, при повышении температуры до 70… 100° С, а также при любом сопро­тивлении нагрузки транзистора.

Помимо эмиттерной, существует и коллекторная стабилизация (рис. 8). Если ток покоя по какой-либо причине стремится возрасти, тогда падение на­пряжения на нагрузке R3 увеличивает­ся, напряжение на коллекторе соответ­ственно уменьшается и ток смещения падает, что приводит, в свою очередь, к снижению коллекторного тока. При стремлении тока покоя к уменьшению процесс стабилизации происходит в об­ратном порядке. Коллекторная стабили­зация по своим возможностям уступает эмиттерной, поскольку сохраняет рабо­тоспособность каскада при изменениях п21э не более чем в 1,5—2 раза и тем­пературы на 20…30".

В оконечных мощных каскадах преж­де всего уделяют внимание температур­ной стабилизации, применяя в цепях смещения температурочувствительные элементы: термистор (рис. 9а), диод (рис. 96), транзистор (рис. 9в). Их устанавливают на радиаторах оконеч­ных транзисторов. Ток покоя оконечно­го каскада выставляется подстроечным резистором Rn.

Ю. ПАХОМОВ

Моделист-конструктор

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты