Как найти схему включения

Как найти схему

Большая часть неисправностей, с которыми приходится сталкиваться ремонтнику, чаще всего имеет, так называемые, типовые причины- «беременные» конденсаторы, отвалившиеся пайки, перегоревшие светодиоды и такие проблемы устраняются довольно легко.
Однако иногда приходится сталкиваться и с более неприятными явлениями- например с выгоревшими напрочь деталями или элементами с нечитаемой SMD маркировкой.

В этих случая сразу-же встает вопрос необходимости поиска схемы на аппарат, и вот тут многие новички допускают одну общую ошибку- пытаясь найти схему, осуществляют поиск по модели телевизора, что не совсем правильно.

Дело в том, что
Во-первых: многие производители сильно не заморачиваются насчет собственных разработок и производств, а просто используют готовое решение- комплектуют телевизор из готовых модулей.
Во-вторых многие модели могут иметь совершенно одинаковые «потроха», однако название модели телевизора может отличаться из-за каких- то дополнительных функций или небольшой разницы в дизайне.

Так, к примеру, распространенное шасси Vestel 11AK30 можно было встретить в некоторых моделях телевизоров Горизонт, Sanyo и Rainford.
Шасси M10 встречалось в Рубинах, Ролсенах и некоторых моделях LG и так можно перечислять очень и очень долго…

В 2000- 2010 годах, с распространением Российской и Казахстанской сборки, ситуация стала еще более запутанной- на рынке стали появляться новые бренды, состав которых вообще не представлял никакой закономерности: это были или распространенные названия с «левыми» внутренностями, или откровенная «дружба народов»…
Самый яркий пример- «Брендовые» изделия сборки г. Александров Владимирской области.
Находящееся там предприятие Vestel производило сборку телевизоров распространенных брендов, таких как Toshiba, Philips, Aiwa. Источник питания в них был турецкий родной от «Вестеля», майн обычно устанавливался «родной», матрица- что первое под руку подвернулось…

Итак, друзья мои, как лучше всего поступить если возникла необходимость найти схему?

В первую очередь пытаемся определить какое шасси применяется в данной модели.

На большинстве шасси название указывается на нем самом. Вот пара примеров:
Если нужно увеличить картинки- кликайте по ним
Древнее Самсунговское шасси SCV-11C

Или шасси CV512H-B42

После того как мы определились с названием, на нашем сайте имеется поисковая строка- туда мы это название и вбиваем

Жмем ENTER, и поиск выдаст нам все результаты, в которых упоминается данная фраза

Точно так-же можно поступить, когда нас интересует схема не всего телевизора полностью, а только лишь источник питания.

Вариант второй— на шасси может быть не указано название (Довольно распространенное явление для кинескопных моделей Калининградской сборки). Здесь, конечно-же можно попробовать воспользоваться поиском по названию

Правда тут я вынужден немного оговориться: хотя мы и стараемся постоянно наполнять сайт новой информацией, невозможно «объять необъятное»- чего-то у нас может и не оказаться, и поэтому можно попробовать определить название шасси через поисковые системы (например тот-же Яндекс).
Повторюсь: ищем именно название шасси!!

И затем уже можно повторить поиск по сайту

Если мы ищем схему не на весь телевизор полностью, а лишь на его часть- например драйвер светодиодной подсветки или источник питания.

В данном случае можно воспользоваться поиском не полностью всего модуля, а лишь найти даташит или схему включения применяемых в нем микросхем.
Например— имеется источник питания, выполненный на микросхеме OB2263, у которой напрочь выгорела вся мелочь в обвязке. Как быть? находим схемы, где эта микросхема применяется

Так как микросхема всегда имеет стандартную схему включения, то и номиналы элементов в ее обвязке должны быть стандартными.
Правда иногда могут быть отличия, но они, как правило, не существенные.

Ну и наконец- если Вам все-таки не удалось найти нужную схему- Вы всегда можете заглянуть к нам на форум, однако при регистрации у нас имеются кое-какие правила

Нередко нам в руки попадает однофазный асинхронный двигатель, и мы наконец-то решаем его использовать. Но как его подключить, если мы не знаем где у него пусковая, а где рабочая обмотки? Торчит три (иногда четыре) провода и все. В этой статье мы разберемся в этом вопросе, а заодно рассмотрим основные схемы подключения такого электромотора.

Принцип работы и схема включения

Фактически двигатели этого типа являются двухфазными, но поскольку они подключаются к однофазной сети и в работе участвует только одна обмотка (вторая служит лишь для пуска), то их принято называть однофазными.

Сразу после включения к сети рабочей обмотке электромотора, в короткозамкнутом роторе создается пульсирующее магнитное поле, чего явно недостаточно для его вращения. Ротор необходимо «толкнуть» – грубо говоря крутнуть, чтобы поле стало вращающимся. Сделать это можно просто рукой, причем в какую сторону мы «толкнем», в том направлении электродвигатель и будет вращаться.

Важно! Использовать руку в качестве пускового устройства не стоит, поскольку это очень опасно даже при относительно маломощном моторе. Если сильно хочется поэкспериментировать, в качестве подопытного лучше взять совсем слабенькие моторы, скажем, от старых проигрывателей, не забывая о том, что они рассчитаны на 127 В.

Для начального толчка предназначена вторая обмотка – пусковая. Чтобы запустить двигатель, достаточно на эту обмотку кратковременно подать то же напряжение, что и на рабочую, но через фазосдвигающий конденсатор. После того, как двигатель запустится, пусковую обмотку сразу же отключают. В противном случае она быстро перегреется и сгорит.

Есть и еще одна схема, в которой пусковая обмотка подключена постоянно и после выполнения своей функции пусковой, превращается во вторую рабочую.

При этом емкость конденсатора выбирается намного меньше, чем у пускового, а значит он имеет меньшие габариты. Недостаток такой схемы – тяжелый или даже невозможный пуск с большой нагрузкой на валу. В этом случае используют комбинированную схему – для запуска параллельно рабочему конденсатору подключают пусковой. После выхода мотора на рабочий режим этот конденсатор отключают.

Полезно! Существует и еще один тип асинхронных моторов, которые не требуют фазосдвигающего конденсатора, но нуждаются в пусковом резисторе. Пусковая обмотка таких моторов выполняется бифилярно. Электромоторы этого типа не особо распространены и используются редко.

Находим пусковую и рабочую обмотки

А теперь перейдем к основной теме статьи – попытаемся разобраться в обмотках. Здесь, как было замечено выше, могут быть два варианта – три провода и четыре провода.

Три провода

Итак, перед нами двигатель, из которого выходит три провода. Обмоток у такого мотора тоже две, просто пусковая и рабочая обмотки соединены между собой внутри электромотора.

Для начала нам нужно найти провод, подключенный к точке соединения катушек. На схеме выше он обозначен буквой «В». Для этого при помощи омметра (мультиметра, включенного в режим измерения малых сопротивлений) вызваниваем все обмотки попарно: А-В, А-С, В-С. Находим пару с максимальным сопротивлением. Эта пара (на схеме выше она обозначена как А-С) – концы рабочей и пусковой катушек. Оставшийся третий провод – точка соединения.

Теперь осталось определить какая катушка рабочая, какая пусковая. Для этого измеряем сопротивления между средней точкой и двумя остальными проводами. На схеме выше: В-А и В-С. Обмотка, имеющая большее сопротивление, будет пусковой, меньшее – рабочей.

На заметку. Величины сопротивлений мы указывать не будем – они зависят от мощности мотора и могут сильно колебаться, но в любом случае сопротивление пусковой обмотки больше.

Четырехпроводная

Если наш электродвигатель имеет 4 вывода, значит, обмотки между собой не соединены и их выводы выходят из мотора отдельно.

Здесь действуем по следующему алгоритму: Вызваниваем все провода между собой и находим пары, которые звонятся между собой. В нашем случае будут звониться провода А-В и С-D. Вот и наши обмотки. Ну а как отличить пусковую от рабочей, мы уже знаем – у которой сопротивление выше, та и будет пусковой.

Проверка

Осталось проверить, ничего ли мы не перепутали. Собираем схему с пусковым конденсатором (см. первый раздел). Запускаем электродвигатель на 1 минуту, выключаем и щупаем. Если он ощутимо не нагрелся, то снова включаем на 15 минут. Снова щупаем. Чуть теплый? все в порядке, мы определили все правильно.

Вот мы и разобрались со схемой включения асинхронного однофазного двигателя и сможем отличить рабочую обмотку от пусковой. Теперь, если к нам в руки попадет «неизвестный солдат», то мы сможем его правильно подключить.

Как найти принципиальную схему по плате

Самым распространенным вопросом при ремонте любого электронного прибора является «а есть ли схема?». Действительно, если прибор незнакомый или схематехника его ставит в тупик, то нужна схема. Конечно, если банально сгорел предохранитель или выгорел транзистор – тогда все понятно и без схемы. Но существует масса глюков, которые можно найти только при помощи отключения разных участков схемы или замены одних блоков другими заведомо исправными. Схемы обычно гуглятся благодаря огромной армии радиолюбителей, но встречаются платы по которые совсем ничего не удается найти. Метод который описан в этой статьи банален и неинтересен, но поможет тем, кто в лоб составляет принципиальную электрическую схему имея под рукой только плату с деталями. Сразу оговорюсь, что этот метод подходит для однослойных печатных плат. Самым распространенным методом составления схемы в лоб является верчение платы вокруг своей оси и постоянной зарисовкой дорожек и элементов. Для людей с хорошей зрительной памятью и пространственным мышлением составление таких схем не представляет трудностей. Для всех остальных процесс верчения платы можно оптимизировать в программе photoshop.

Для образчика я взял небольшую схему управления скоростью комповского кулера. Схему нужно сфоткать с обеих сторон – это итак понятно. Проблемы возникающие при этом все же встречаются. Первая проблема – закрытость отдельных деталями либо другими деталями, либо радиаторами. Если это так, то придется снять радиаторы и подогнуть все элементы так, чтобы при взгляде они были все видны. Вторая проблема – сделать снимки с одинакового расстояния. Эту проблему можно обойти при помощи инструментов фотошопа, но нужно стараться фотографировать с одной высоты и под одним ракурсом. Это все нужно чтобы обе фотки наложились друг на друга достаточно точно.

Фотки получились вот такого вида. Когда фоткал, то смотрел чтобы плата влезала ровно в одну ячейку решетки на экране фотика.

Схема содержит немного деталей, один транзистор скрыт электролитическим конденсатором.

Вначале нужно немного подстроить под себя photoshop. Идея в том чтобы иметь под рукой инструменты, которые нужны для работы. У меня shop CS3 английский. Для тех у кого закладки на русском в скобках приведу порядковый номер закладок, а то русские переводчики часто вообще все никак переводят.

Windows(9)-tools(23) – слева отобразится вертикальная полоска с инструментами.

Windows(9)-layers(14) – справа отобразиться панель слоев.

После всех настроек можно перетянуть в окно программы две обрабатываемые фотки.

Одну из фоток нужно отобразить по горизонтали. Это необходимо чтобы наложить одну фотку на другую.

Теперь нужно перетянуть фотку с элементами на фотку печатной платы. При этом печатная плата будет внизу и просвечивать через верхнюю плату с элементами.

При этом образуется одна фотка с двумя слоями. При этом один слой оказывается заблокированным – в панели слоев напротив одного слоя светится замочек. Чтобы замочек убрать нужно в панели слоев мышой два раза тиснуть на слое и в открывшейся панели согласится с тем, что предлагает программа. После этого замочек пропадет, а слой разблокируется.

Получилось одна фотка с двумя слоями. При этом отображается та фотка, которая сверху. Задача в том, чтобы сделать прозрачной фотку с деталями, чтобы сквозь детали проступили дорожки нижней платы. Это можно сделать при помощи панели слоев (layers). Нужно выделить слой с элементами и при помощи ползунка Opacity меняем прозрачность слоя. Лучше выставить 50% Opacity.

При съемке размеры обоих плат могут плавать. Следовательно, при наложении не будет четкого соответствия. Для изменения размеров одного слоя нужно воспользоваться Edit(2)-free transform(15) . Размеры самой платы будут плавать. Чтобы размеры подгонялись пропорционально нужно удерживать кнопку shift. Для подтверждения изменений нужно нажать enter.

Когда оба платы наложены друг на друга и ножки элементов совпадают с точками на схеме, тогда можно перерисовать дорожки. Для этого нужно выставить opacity 0, отобразиться только слой с дорожками и на нем при помощи line tool нарисовать линии и кружки.

Затем нужно вывести opacity 100%, отобразиться слой с элементами и нарисованными дорожками. После этого получившееся изображение можно сохранять и перерисовывать схему в более удобный для понимания вид.

Источник

Как найти схему

Большая часть неисправностей, с которыми приходится сталкиваться ремонтнику, чаще всего имеет, так называемые, типовые причины- «беременные» конденсаторы, отвалившиеся пайки, перегоревшие светодиоды и такие проблемы устраняются довольно легко.
Однако иногда приходится сталкиваться и с более неприятными явлениями- например с выгоревшими напрочь деталями или элементами с нечитаемой SMD маркировкой.

В этих случая сразу-же встает вопрос необходимости поиска схемы на аппарат, и вот тут многие новички допускают одну общую ошибку- пытаясь найти схему, осуществляют поиск по модели телевизора, что не совсем правильно.

Дело в том, что
Во-первых : многие производители сильно не заморачиваются насчет собственных разработок и производств, а просто используют готовое решение- комплектуют телевизор из готовых модулей.
Во-вторых многие модели могут иметь совершенно одинаковые «потроха», однако название модели телевизора может отличаться из-за каких- то дополнительных функций или небольшой разницы в дизайне.

Так, к примеру, распространенное шасси Vestel 11AK30 можно было встретить в некоторых моделях телевизоров Горизонт, Sanyo и Rainford.
Шасси M10 встречалось в Рубинах, Ролсенах и некоторых моделях LG и так можно перечислять очень и очень долго…

В 2000- 2010 годах, с распространением Российской и Казахстанской сборки, ситуация стала еще более запутанной- на рынке стали появляться новые бренды, состав которых вообще не представлял никакой закономерности: это были или распространенные названия с «левыми» внутренностями, или откровенная «дружба народов»…
Самый яркий пример- «Брендовые» изделия сборки г. Александров Владимирской области .
Находящееся там предприятие Vestel производило сборку телевизоров распространенных брендов, таких как Toshiba, Philips, Aiwa. Источник питания в них был турецкий родной от «Вестеля», майн обычно устанавливался «родной», матрица- что первое под руку подвернулось…

Итак, друзья мои, как лучше всего поступить если возникла необходимость найти схему?

В первую очередь пытаемся определить какое шасси применяется в данной модели.

На большинстве шасси название указывается на нем самом. Вот пара примеров:
Если нужно увеличить картинки- кликайте по ним
Древнее Самсунговское шасси SCV-11C

После того как мы определились с названием, на нашем сайте имеется поисковая строка- туда мы это название и вбиваем

Жмем ENTER, и поиск выдаст нам все результаты, в которых упоминается данная фраза

Точно так-же можно поступить, когда нас интересует схема не всего телевизора полностью, а только лишь источник питания .

Вариант второй — на шасси может быть не указано название (Довольно распространенное явление для кинескопных моделей Калининградской сборки). Здесь, конечно-же можно попробовать воспользоваться поиском по названию

Правда тут я вынужден немного оговориться: хотя мы и стараемся постоянно наполнять сайт новой информацией, невозможно «объять необъятное»- чего-то у нас может и не оказаться, и поэтому можно попробовать определить название шасси через поисковые системы (например тот-же Яндекс).
Повторюсь: ищем именно название шасси!!

И затем уже можно повторить поиск по сайту

Если мы ищем схему не на весь телевизор полностью, а лишь на его часть- например драйвер светодиодной подсветки или источник питания.

В данном случае можно воспользоваться поиском не полностью всего модуля, а лишь найти даташит или схему включения применяемых в нем микросхем.
Например — имеется источник питания, выполненный на микросхеме OB2263, у которой напрочь выгорела вся мелочь в обвязке. Как быть? находим схемы, где эта микросхема применяется

Так как микросхема всегда имеет стандартную схему включения, то и номиналы элементов в ее обвязке должны быть стандартными.
Правда иногда могут быть отличия, но они, как правило, не существенные.

Ну и наконец- если Вам все-таки не удалось найти нужную схему- Вы всегда можете заглянуть к нам на форум, однако при регистрации у нас имеются кое-какие правила

Источник

Как найти принципиальную схему по плате

_________________
Если хотите, чтобы жизнь улыбалась вам, подарите ей своё хорошее настроение

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Мудрый кот

Карма: 7
Рейтинг сообщений: 90
Зарегистрирован: Ср сен 07, 2011 21:40:30
Сообщений: 1781
Рейтинг сообщения: 0

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Грызет канифоль

Зарегистрирован: Пт окт 30, 2009 22:33:56
Сообщений: 262
Откуда: Санкт-Петербург
Рейтинг сообщения: 0

Компания Компэл совместно с STMicroelectronics приглашает на вебинар о новых возможностях беспроводных МК STM32WL с радиоканалом беспрецедентной дальности. На вебинаре вы ознакомитесь с первой микросхемой STM32, которая имеет на борту радио для диапазона до 1 ГГц с максимальной разрешенной выходной мощностью. Мы расскажем о внутреннем устройстве чипа, ключевых преимуществах нового решения, как устроена система многоуровневой защиты данных, одновременном обновлении множества устройств в сети по воздуху, архитектуре STM32WL, новой периферии и режимах энергосбережения. В практической части мы покажем, как инициировать быстрый старт вашего проекта, и максимально просто запустить STM32WL в работу.

Друг Кота

Карма: 43
Рейтинг сообщений: 168
Зарегистрирован: Вс янв 25, 2009 21:16:04
Сообщений: 35728
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0

Традиционно производители дискретных силовых полупроводниковых приборов добиваются улучшения ключевых характеристик за счет усовершенствования кристалла. Однако специалисты компании Infineon добились впечатляющих результатов, сориентировав кристалл в корпусе истоком вниз. Такая ориентация кристалла применена, например, в серии MOSFET OptiMOS.

Нашел транзистор. Понюхал.

Карма: 1
Рейтинг сообщений: 4
Зарегистрирован: Вт ноя 11, 2008 13:19:52
Сообщений: 157
Откуда: Крым
Рейтинг сообщения: 0

Можно воспользоваться способом описанным здесь:

Друг Кота

Карма: 43
Рейтинг сообщений: 168
Зарегистрирован: Вс янв 25, 2009 21:16:04
Сообщений: 35728
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0

Можно воспользоваться способом описанным здесь:

Вложения:

Шаблон.jpg [54.61 KiB] Скачиваний: 1708

_________________
А поболтать?

Вернуться наверх

Грызет канифоль

Зарегистрирован: Пт окт 30, 2009 22:33:56
Сообщений: 262
Откуда: Санкт-Петербург
Рейтинг сообщения: 0

Друг Кота

Карма: 43
Рейтинг сообщений: 168
Зарегистрирован: Вс янв 25, 2009 21:16:04
Сообщений: 35728
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0

Карма: 1
Рейтинг сообщений: -1
Зарегистрирован: Пт май 18, 2012 23:28:19
Сообщений: 46
Откуда: Питер
Рейтинг сообщения: 0

Посоветуйте ПО для отрисовски схемы по печатной плате.
Нужно склонировать одну платку, хочется отрисовать разводку в какой-либо программе с тем, чтобы на выходе (с небольшой доработкой) получить принципиальную схему.
Существет ли такой софт?

Имеется ввиду следующее:
По отрисованной печатке можно построить netlist (типа пин 6 элемента D5 идёт на пин 7 элемента D3).
Это уже легко позволяет нарисовать схему. После этого можно ручками указать что D5 это к155ла3, а D3 — это такая-то микросхема.
И получить вполне пригодную схему, улучшить читабельность которой можно ручками за пять минут.
В обратную-то сторону всё работает: по схеме составляется netlist, а дальше — автоматическая трассировка печатки.

Источник

Adblock
detector

ТРАНЗИСТОР — это полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника (Si – кремния, или Gе — германия), содержащего не менее трёх областей с различной — электронной (n) и дырочной (p) — проводимостью. Изобретён в 1948 американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином. По физической структуре и механизму управления током различают транзисторы биполярные (чаще называют просто транзисторами) и униполярные (чаще называют полевыми транзисторами). В первых, содержащих два, или более электронно-дырочных перехода, носителями заряда служат как электроны, так и дырки, во вторых — либо электроны, либо дырки. Термн «транзистор» нередко используют для обозначения портативных радиовещательных приёмников на полупроводниковых приборах.

Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.).

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор может быть n-p-n и p-n-p проводимости. Не заглядывая во внутренности транзистора, можно отметить разницу проводимостей лишь в полярности подключения в практических схемах источников питания, конденсаторов, диодов, которые входят в состав этих схем. На рисунке справа графически изображены n-p-n и p-n-p транзисторы.

У транзистора три вывода. Если рассматривать транзистор как четырёхполюсник, то у него должно быть два входных и два выходных вывода. Следовательно, какой то из выводов должен быть общим, как для входной, так и для выходной цепи.

Схемы включения транзистора

Схема включения транзистора с общим эмиттером – предназначена для усиления амплитуды входного сигнала по напряжению и по току. При этом входной сигнал, усиливаясь транзистором, инвертируется. Другими словами фаза выходного сигнала поворачивается на 180 градусов. Эта схема, является основной, для усиления сигналов разной амплитуды и формы. Входное сопротивление транзисторного каскада с ОЭ бывает от сотен Ом до единиц килоом, а выходное — от единиц до десятков килоом.

Схема включения транзистора с общим коллектором – предназначена для усиления амплитуды входного сигнала по току. Усиления по напряжению в такой схеме не происходит. Правильнее сказать, коэффициент усиления по напряжению даже меньше единицы. Входной сигнал транзистором не инвертируется.
Входное сопротивление транзисторного каскада с ОК бывает от десятков до сотен килоом, а выходное в пределах сотни ом — единиц килоом. Благодаря тому, что в цепи эмиттера находится, как правило, нагрузочный резистор, схема обладает большим входным сопротивлением. Кроме того, благодаря усилению входного тока, она обладает высокой нагрузочной способностью. Эти свойства схемы с общим коллектором используются для согласования транзисторных каскадов — как «буферный каскад». Так как, входной сигнал, не усиливаясь по амплитуде «повторяется» на выходе, схему включения транзистора с общим коллектором ещё называют Эмиттерный повторитель.

Имеется ещё Схема включения транзистора с общей базой. Эта схема включения в теории есть, но в практике она реализуется очень тяжело. Такая схема включения используется в высокочастотной технике. Особенность её в том, что у неё низкое входное сопротивление, и согласовать такой каскад по входу сложно. Опыт в электронике у меня не малый, но говоря об этой схеме включения транзистора, я извините, ничего не знаю! Пару раз использовал как «чужую» схему, но так и не разбирался. Объясню: по всем физическим законам транзистор управляется его базой, вернее током, протекающим по пути база-эмиттер. Использование входного вывода транзистора — базы на выходе — не возможно. На самом деле базу транзистора через конденсатор «сажают» по высокой частоте на корпус, а на выходе её и не используют. А гальванически, через высокоомный резистор, базу связывают с выходом каскада (подают смещение). Но подавать смещение, по сути можно откуда угодно, хоть от дополнительного источника. Всё равно, попадающий на базу сигнал любой формы гасится через тот же самый конденсатор. Чтобы такой каскад работал, входной вывод — эмиттер через низкоомный резистор «сажают» на корпус, отсюда и низкое входное сопротивление. В общем, схема включения транзистора с общей базой — тема для теоретиков и экспериментаторов. На практике она встречается крайне редко. За свою практику в конструировании схем никогда не сталкивался с необходимостью использования схемы включения транзистора с общей базой. Объясняется это свойствами этой схемы включения: входное сопротивление — от единиц до десятков Ом, а выходное сопротивление — от сотен килоом до единиц мегаом. Такие специфические параметры — редкая потребность.

Биполярный транзистор может работать в ключевом и линейном (усилительном) режимах. Ключевой режим используется в различных схемах управления, логических схемах и др. В ключевом режиме, транзистор может находиться в двух рабочих состояниях – открытом (насыщенном) и закрытом (запертом) состоянии. Линейный (усилительный) режим используется в схемах усиления гармонических сигналов и требует поддержания транзистора в «наполовину» открытом, но не насыщенном состоянии.

Для изучения работы транзистора, мы рассмотрим схему включения транзистора с общим эмиттером, как наиболее важную схему включения.

Схема изображена на рисунке. На схеме VT – собственно транзистор. Резисторы R_б1 и R_б2 – цепочка смещения транзистора, представляющая собой обыкновенный делитель напряжения. Именно эта цепь обеспечивает смещение транзистора в «рабочую точку» в режиме усиления гармонического сигнала без искажений. Резистор R_к – нагрузочный резистор транзисторного каскада, предназначен для подвода к коллектору транзистора электрического тока источника питания и его ограничения в режиме «открытого» транзистора. Резистор R_э – резистор обратной связи, по своей сути увеличивает входное сопротивление каскада, при этом, уменьшает усиление входного сигнала. Конденсаторы С выполняют функцию гальванической развязки от влияния внешних цепей.

Чтобы Вам было понятнее, как работает биполярный транзистор, мы проведём аналогию с обычным делителем напряжения (см. рис. ниже). Для начала, резистор R₂ делителя напряжения сделаем управляемым (переменным). Изменяя сопротивление этого резистора, от нуля до «бесконечно» большого значения, мы можем получить на выходе такого делителя напряжение от нуля до значения, подаваемого на его вход. А теперь, представим себе, что резистор R₁ делителя напряжения – это коллекторный резистор транзисторного каскада, а резистор R₂ делителя напряжения – это переход транзистора коллектор-эмиттер. При этом, подавая на базу транзистора управляющее воздействие в виде электрического тока, мы изменяем сопротивление перехода коллектор-эмиттер, тем самым меняем параметры делителя напряжения. Отличие от переменного резистора в том, что транзистор управляется слабым током. Именно так и работает биполярный транзистор. Вышеуказанное изображено на рисунке ниже:

Для работы транзистора в режиме усиления сигнала, без искажения последнего, необходимо обеспечить этот самый рабочий режим. Говорят о смещении базы транзистора. Грамотные специалисты тешат себя правилом: Транзистор управляется током – это аксиома. Но режим смещения транзистора устанавливается напряжением база-эмиттер, а не током – это реальность. И у того, кто не учитывает напряжение смещения, никакой усилитель работать не будет. Поэтому в расчётах его значение должно учитываться.

Итак, работа биполярного транзисторного каскада в режиме усиления происходит при определённом напряжении смещения на переходе база-эмиттер. Для кремниевого транзистора значение напряжения смещения лежит в пределах 0,6…0,7 вольт, для германиевого – 0,2…0,3 вольта. Зная об этом понятии, можно не только рассчитывать транзисторные каскады, но и проверять исправность любого транзисторного усилительного каскада. Достаточно мультиметром с высоким внутренним сопротивлением измерить напряжение смещения база-эмиттер транзистора. Если оно не соответствует 0,6…0,7 вольт для кремния, или 0,2…0,3 вольта для германия, тогда ищите неисправность именно здесь – либо неисправен транзистор, либо неисправны цепи смещения или развязки этого транзисторного каскада.

Вышеуказанное, изображено на графике – вольтамперной характеристике (ВАХ).

Большинство из «спецов», посмотрев на представленную ВАХ скажет: Что за ерунда нарисована на центральном графике? Так выходная характеристика транзистора не выглядит! Она представлена на правом графике! Отвечу, там всё правильно, а началось это с электронно-вакуумных ламп. Раньше вольтамперной характеристикой лампы считалось падение напряжения на анодном резисторе. Сейчас, продолжают измерять на коллекторном резисторе, а на графике приписывают буквы, обозначающие падение напряжения на транзисторе, в чём глубоко ошибаются. На левом графике I_б – U_бэ представлена входная характеристика транзистора. На центральном графике I_к – U_кэ представлена выходная вольтамперная характеристика транзистора. А на правом графике I_R – U_R представлен вольтамперный график нагрузочного резистора R_к, который обычно выдают за вольтамперную характеристику самого транзистора.

На графике имеет место линейный участок, используемый для линейного усиления входного сигнала, ограниченный точками А и С. Средняя точка – В, является именно той точкой, в которой необходимо содержать транзистор, работающий в усилительном режиме. Этой точке соответствует определённое напряжение смещения, которое при расчётах обычно берут: 0,66 вольт для транзистора из кремния, или 0,26 вольт для транзистора из германия.

По вольтамперной характеристике транзистора мы видим следующее: при отсутствии, или малом напряжении смещения на переходе база-эмиттер транзистора, ток базы и ток коллектора отсутствуют. В этот момент на переходе коллектор-эмиттер падает всё напряжение источника питания. При дальнейшем повышении напряжения смещения база-эмиттер транзистора, транзистор начинает открываться, появляется ток базы и вместе с ним растёт ток коллектора. При достижении «рабочей области» в точке С, транзистор входит в линейный режим, который продолжается до точки А. При этом, падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер уменьшается, а на нагрузочном резисторе R_к, наоборот увеличивается. Точка В – рабочая точка смещения транзистора, — это такая точка, при которой на переходе коллектор — эмиттер транзистора, как правило, устанавливается падение напряжения равное ровно половине напряжения источника питания. Отрезок АЧХ от точки С, до точки А называют рабочей областью смещения. После точки А , ток базы и следовательно ток коллектора резко возрастают, транзистор полностью открывается — входит в насыщение. В этот момент, на переходе коллектор-эмиттер падает напряжение обусловленное структурой n-p-n переходов, которое приблизительно равно 0,2…1 вольт, в зависимости от типа транзистора. Всё остальное напряжение источника питания падает на сопротивлении нагрузки транзистора – резисторе R_к., который кроме того, ограничивает дальнейший рост тока коллектора.

По нижним «дополнительным» рисункам, мы видим, как изменяется напряжение на выходе транзистора в зависимости от подаваемого на вход сигнала. Выходное напряжение (падение напряжения на коллекторе) транзистора противофазно (на 180 градусов) к входному сигналу.

---

Расчёт транзисторного каскада с общим эмиттером (ОЭ)

Прежде чем перейти непосредственно к расчёту транзисторного каскада, обратим внимание на следующие требования и условия:

• Расчёт транзисторного каскада проводят, как правило, с конца (т.е. с выхода);

• Для расчета транзисторного каскада нужно определить падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в режиме покоя (когда отсутствует входной сигнал). Оно выбирается таким, чтобы получить максимально неискаженный сигнал. В однотактной схеме транзисторного каскада работающего в режиме «A» это, как правило, половина значения напряжения источника питания;

• В эмиттерной цепи транзистора бежит два тока — ток коллектора (по пути коллектор-эмиттер) и ток базы (по пути база-эмиттер), но так как ток базы достаточно мал, им можно пренебречь и принять, что ток коллектора равен току эмиттера;

• Транзистор – усилительный элемент, поэтому справедливо будет заметить, что способность его усиливать сигналы должна выражаться какой-то величиной. Величина усиления выражается показателем, взятым из теории четырёхполюсников — коэффициент усиления тока базы в схеме включения с общим эмиттером (ОЭ) и обозначается он — h₂₁. Его значение приводится в справочниках для конкретных типов транзисторов, причём, обычно в справочниках приводится вилка (например: 50 – 200). Для расчётов обычно выбирают минимальное значение (из примера выбираем значение — 50);

• Коллекторное (R_к) и эмиттерное (R_э) сопротивления влияют на входное и выходное сопротивления транзисторного каскада. Можно считать, что входное сопротивление каскада R_вх=R_э*h₂₁, а выходное равно R_вых=R_к. Если Вам не важно входное сопротивление транзисторного каскада, то можно обойтись вовсе без резистора R_э;

• Номиналы резисторов R_к и R_э ограничивают токи, протекающие через транзистор и рассеиваемую на транзисторе мощность.

Порядок и пример расчёта транзисторного каскада с ОЭ

Исходные данные:

Питающее напряжение U_и.п.=12 В.

Выбираем транзистор, например: Транзистор КТ315Г, для него:

P_max=150 мВт; I_max=150 мА; h₂₁>50.

Принимаем R_к=10*R_э

Напряжение б-э рабочей точки транзистора принимаем U_бэ = 0,66 В

Решение:

1. Определим максимальную статическую мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе в моменты прохождения переменного сигнала, через рабочую точку В статического режима транзистора. Она должна составлять значение, на 20 процентов меньше (коэффициент 0,8) максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике.

Принимаем P_рас.max=0,8*P_max=0,8*150 мВт=120 мВт

2. Определим ток коллектора в статическом режиме (без сигнала):

I_к0=P_рас.max/U_кэ0=P_рас.max/(U_и.п./2) = 120мВт/(12В/2) = 20мА.

3. Учитывая, что на транзисторе в статическом режиме (без сигнала) падает половина напряжения питания, вторая половина напряжения питания будет падать на резисторах:

(R_к+R_э)=(U_и.п./2)/I_к0 = (12В/2)/20мА=6В/20мА = 300 Ом.

Учитывая существующий ряд номиналов резисторов, а также то, что нами выбрано соотношение R_к=10*R_э, находим значения резисторов :

R_к = 270 Ом; R_э = 27 Ом.

4. Найдем напряжение на коллекторе транзистора без сигнала.

U_к0=(U_кэ0+ I_к0*R_э)=(U_и.п.— I_к0*R_к) = (12 В — 0,02А * 270 Ом) = 6,6 В.

5. Определим ток базы управления транзистором:

I_б=I_к/h₂₁=[U_и.п./(R_к+R_э)]/h₂₁ = [12 В / (270 Ом + 27 Ом)] / 50 = 0,8 мА.

6. Полный базовый ток определяется напряжением смещения на базе, которое задается делителем напряжения R_б1,R_б2. Ток резистивного базового делителя должен быть на много больше (в 5-10 раз) тока управления базы I_б, чтобы последний не влиял на напряжение смещения. Выбираем ток делителя в 10 раз большим тока управления базы:

R_б1,R_б2: I_дел.=10*I_б = 10 * 0,8 мА = 8,0 мА.

Тогда полное сопротивление резисторов

R_б1+R_б2=U_и.п./I_дел. = 12 В / 0,008 А = 1500 Ом.

7. Найдём напряжение на эмиттере в режиме покоя (отсутствия сигнала). При расчете транзисторного каскада необходимо учитывать: напряжение база-эмиттер рабочего транзистора не может превысить 0,7 вольта! Напряжение на эмиттере в режиме без входного сигнала примерно равно:

U_э=I_к0*R_э = 0,02 А * 27 Ом= 0,54 В,

где I_к0 — ток покоя транзистора.

8. Определяем напряжение на базе

U_б=U_э+U_бэ=0,54 В+0,66 В=1,2 В

Отсюда, через формулу делителя напряжения находим:

R_б2= (R_б1+R_б2)*U_б/U_и.п. = 1500 Ом * 1,2 В / 12В = 150 ОмR_б1= (R_б1+R_б2)-R_б2 = 1500 Ом — 150 Ом = 1350 Ом = 1,35 кОм.

По резисторному ряду , в связи с тем, что через резистор R_б1 течёт ещё и ток базы, выбираем резистор в сторону уменьшения: R_б1=1,3 кОм.

9. Разделительные конденсаторы выбирают исходя из требуемой амплитудно-частотной характеристики (полосы пропускания) каскада. Для нормальной работы транзисторных каскадов на частотах до 1000 Гц необходимо выбирать конденсаторы номиналом не менее 5 мкФ.

На нижних частотах амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) каскада зависит от времени перезаряда разделительных конденсаторов через другие элементы каскада, в том числе и элементы соседних каскадов. Ёмкость должна быть такой, чтобы конденсаторы не успевали перезаряжаться. Входное сопротивление транзисторного каскада много больше выходного сопротивления. АЧХ каскада в области нижних частот определяется постоянной времени t_н=R_вх*C_вх, где R_вх=R_э*h₂₁, C_вх — разделительная входная емкость каскада. C_вых транзисторного каскада, это C_вх следующего каскада и рассчитывается она так же. Нижняя частота среза каскада (граничная частота среза АЧХ) f_н=1/t_н. Для качественного усиления, при конструировании транзисторного каскада необходимо выбирать, чтобы соотношение 1/t_н=1/(R_вх*C_вх)<<f_н в 30-100 раз для всех каскадов. При этом чем больше каскадов, тем больше должна быть разница. Каждый каскад со своим конденсатором добавляет свой спад АЧХ. Обычно, достаточно разделительной емкости 5,0 мкФ. Но последний каскад, через Cвых обычно нагружен низкоомным сопротивлением динамических головок, поэтому емкость увеличивают до 500,0-2000,0 мкФ, бывает и больше.

Спад АЧХ в области верхних частот определяется постоянной времени перезаряда tв=Rвых*Cк=RкCк, где Cк — паразитная емкость коллекторного перехода (указывается в справочниках). Для звуковых частот, емкость коллекторного перехода незначительна, поэтому паразитной ёмкостью можно пренебречь.

---

Расчёт ключевого режима транзисторного каскада

Расчёт ключевого режима транзисторного каскада производится абсолютно так же, как и ранее проведённый расчёт усилительного каскада. Отличие заключается только в том, что ключевой режим предполагает два состояния транзистора в режиме покоя (без сигнала). Он, или закрыт (но не закорочен), или открыт (но не перенасыщен). При этом, рабочие точки «покоя», находятся за пределами точек А и С изображённых на ВАХ. Когда на схеме в состоянии без сигнала транзистор должен быть закрыт, необходимо из ранее изображённой схемы каскада удалить резистор R_б1. Если же требуется, чтобы транзистор в состоянии покоя был открыт, необходимо в схеме каскада увеличить резистор R_б2 в 10 раз от расчётного значения, а в отдельных случаях, его можно удалить из схемы.

Расчёт транзисторного каскада окончен.