Транзисторный микрофонный усилитель: 4 ступени

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

В этой статье показано, как сделать транзисторный микрофонный усилитель.

Минимальное напряжение питания для этой схемы составляет 1,5 В. Однако вам потребуется не менее 3 В, если вы делаете дополнительный светодиодный детектор (транзистор Q3) и хотите, чтобы ваш светодиод включился.

Сигнал с микрофона усиливается транзисторами Q1 и Q2 перед подачей на транзистор Q3 для обнаружения.

Вы можете увидеть, как моя схема работает на видео.

Я подумал об этой идее после прочтения этой статьи:

Запасы

Компоненты: дешевый микрофон - 2, транзисторы общего назначения - 5, резистор большой мощности 100 Ом - 5, резистор 1 кОм - 1, резистор 10 кОм - 10, конденсатор 470 мкФ - 10, резистор 220 кОм - 2, конденсатор 470 нФ - 5, матричная плата, изолированные провода, металлический провод 1 мм, источник питания 1,5 В или 3 В (батареи AAA / AA / C / D), блок резисторов от 1 МОм до 10 МОм.

Инструменты: плоскогубцы, инструмент для зачистки проводов

Дополнительные компоненты: припой, светодиоды - 2, жгут аккумулятора.

Дополнительные инструменты: паяльник, USB-осциллограф, мультиметр.

Шаг 1: спроектируйте схему

Рассчитайте максимальный ток светодиода:

IledMax = (Vs - Vled - VceSat) / Rled

= (3 В - 2 В - 0,2 В) / 100

= 0,8 В / 100 Ом

= 8 мА

Рассчитайте напряжение коллектора транзистора Q1, Vc1:

Vc1 = Vs - Ic1 * Rc1 = Vs - Ib1 * Beta * Rc1

= Vs - (Vs - Vbe) / Rb1 * Бета * Rc1

= 3 В - (3 В - 0,7 В) / (2,2 * 10 ^ 6 Ом) * 100 * 10 000 Ом

= 1,95454545455 В

Компоненты смещения для второго транзисторного усилителя такие же:

Vc2 = Vc1 = 1,95454545455 В

Транзистор должен быть смещен при половине напряжения питания 1,5 В, а не 1,95454545455 В. Однако трудно предсказать коэффициент усиления по току, Beta = Ic / Ib. Таким образом, при построении схемы вам нужно будет попробовать разные резисторы Rb1 и Rb2.

Рассчитайте минимальное усиление тока транзистора Q3 для обеспечения насыщения:

Beta3Min = Ic3Max / Ib3Max

= Ic3Max / ((Vs - Vbe3) / (Rc2 + Ri3a))

= 10 мА / ((3 В - 0,7 В) / (10 000 Ом + 1 000 Ом))

= 10 мА / (2,3 В / 11000 Ом)

= 47.8260869565

Рассчитайте нижнюю частоту фильтра верхних частот:

fl = 1 / (2 * пи * (Rc + Ri) * Ci)

Ri = 10 000 Ом

= 1 / (2 * pi * (10000 Ом + 10000 Ом) * (470 * 10 ^ -9))

= 16,9313769247 Гц

Ri = 1000 Ом (для светодиодного извещателя)

= 1 / (2 * pi * (10 000 Ом + 1 000 Ом) * (470 * 10 ^ -9))

= 30,7843216812 Гц

Шаг 2: Моделирование

Моделирование программного обеспечения PSpice показывает, что максимальный ток светодиода составляет всего 4,5 мА. Это связано с тем, что транзистор Q3 не насыщается из-за несоответствия модели транзистора Q3 и реального транзистора Q3, который я использовал. Модель программного транзистора Q3 PSpice имела очень низкий коэффициент усиления по току по сравнению с реальным транзистором Q3.

Полоса пропускания составляет около 10 кГц. Это может быть связано с паразитной емкостью транзистора. Однако нет гарантии, что уменьшение значений резистора Rc увеличит полосу пропускания, потому что коэффициент усиления транзистора по току может уменьшаться с частотой.

Шаг 3: Сделайте схему

Я реализовал дополнительный фильтр питания для своей схемы. Я пропустил этот фильтр на схеме, потому что существует вероятность значительного падения напряжения, которое уменьшит ток светодиода и интенсивность света светодиода.

Шаг 4: Тестирование

Вы можете видеть, как мой USB-осциллограф показывает форму волны, когда я говорю в микрофон.