2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58
В этом руководстве показано, как спроектировать и изготовить транзисторный аналоговый интегратор.
Интегратор позволяет кумулятивное усиление небольших входных сигналов.
Эта схема устарела и может быть выполнена с операционными усилителями.
Тем не менее, вы все равно можете собрать его, если у вас есть запасные транзисторы общего назначения.
Резистор Rf необходимо отрегулировать, потому что каждый транзистор имеет разное усиление по току.
Запасы
Составные части: плата матрицы, провода, общие NPN-транзисторы - 10, универсальный PNP-транзистор - 3, провод 1 мм, подушечные конденсаторы 470 нФ - 5, прочие компоненты, которые показаны на схеме.
Toos: плоскогубцы, инструмент для зачистки проводов.
Дополнительные детали: припой.
Дополнительные инструменты: паяльник.
Шаг 1: спроектируйте схему
Первый каскад - каскад усилителя переменного тока (переменного тока).
Вторая ступень - интегратор источника тока зеркала. Я использовал токовое зеркало вместо одиночного транзистора, потому что я хочу иметь предсказуемый зарядный ток. Коэффициент усиления транзистора по току может изменяться в зависимости от температуры и тока коллектора.
Напряжение на конденсаторе С2 пропорционально интегралу тока. В транзисторном зеркальном источнике тока ток питания остается неизменным независимо от напряжения нагрузки / конденсатора, если только конденсатор не полностью заряжен или транзистор полностью не насыщен. Следовательно:
Vc2 = (1 / C2) * (Ic2 * t / 2)
C2 = C2a + C2b
Где: t = время (секунды), Ic2 = ток конденсатора C2 (Амперы)
Конденсаторы C2 не будут полностью разряжены, если входной сигнал в схему равен нулю, потому что транзистор Q3 выключится, когда напряжение Vbe3 упадет ниже примерно 0,7 В. Однако конденсаторы C2 разрядятся достаточно, чтобы создать нулевой выход транзистора Q3.
Поскольку я использую источник тока с зеркалом, и два транзистора выключены во второй половине цикла, если Vc1 является синусоидой, чем среднее значение Ic2 = rms ((Vc1peak - 0,7 В) / (Rc2a + 1 / (j * 2 * pi * Cb2 * f)))
Где: f = частота (Гц), Vc1peak = Vc1 Амплитуда переменного тока.
RMS означает среднеквадратичный.
Щелкните по этой ссылке:
Последний и третий каскад - еще один усилитель переменного тока.
Схема работает при минимальном напряжении 3 В. Однако вы можете снизить напряжение питания до 1,5 В, если уменьшите все номиналы резисторов. Однако проблема низких напряжений заключается в том, что входной сигнал должен конкурировать с шумом.
Шаг 2: сделайте схему
Я модифицировал схему, а также эту статью. Я заменил старые электролитические конденсаторы на подушечные. Я также добавил параллельно несколько транзисторов.
Как видите, паяльником я не пользовался. Однако оно может вам понадобиться.
Шаг 3. Тестирование
Первый график: синусоида
Второй график: прямоугольная волна
Третий график: треугольная волна
Выходное напряжение схемы медленно увеличивается, когда входная частота увеличивается примерно до 50 Гц. Затем я понижаю частоту, и входное напряжение падает, как вы видите в моих результатах тестирования. Это происходит из-за свойств фильтрации высоких частот транзисторного усилителя переменного тока Q1.
Однако из результатов моих испытаний не видно, что при увеличении частоты выходное напряжение будет падать из-за характеристик фильтрации нижних частот конденсаторов C2 (C2a и C2b). Я просто решил не заморачиваться с записью этих графиков. Это потому, что конденсаторы не успевают зарядиться.