Preamplificatoare simple cu tranzistoare

[VAX]

Pentru inceput am sa ma refer la circuitul cu tranzistor bipolar in conexiune cu emitorul la masa.

Amp_EC.jpg (38.83 KiB) Vizualizat de 2781 ori

Schema a fost editata si simulata (SPICE) cu programul Circuit Maker.

https://en.wikipedia.org/wiki/CircuitMaker
Circuit Maker 2000 Serial, Manuals, Sp1 & Librarys.rar
96 MB
https://uloz.to/hledej?q=circuit+maker
https://uloz.to/file/5h43PVSZ/circuit-m ... brarys-rar
http://www.dee.ufrj.br/cirlog/cirmak/cm_usermanual.pdf
https://www.academia.edu/34356449/Circu ... rary_Guide
http://www.cs.nccu.edu.tw/~whliao/ds200 ... manual.pdf

http://www.cqham.ru/e_soft.htm
http://www.cqham.ru/ftp/cm6.zip

Eu folosec de obicei Circuit Maker 6 (versiunea Pro), dar i-am completat biblioteca cu modele de la Circuit Maker 2000.
Va recomand sa salvati aceste programe (sunt free si inca sunt date pe net), sa le instalati si sa invatati sa lucrati cu ele.

Referitor la circuitul analizat, cu CM 6 am simulat raspunsul in frecventa, ca sa evidentiez cat de mult este influentat de capacitatea de reactie colector-baza, prin efectul Miller.

http://cas.ee.ic.ac.uk/people/dario/fil ... -BJTCE.pdf
https://www.planetanalog.com/the-miller ... s-theorem/#
https://inst.eecs.berkeley.edu/~ee105/f ... ture20.pdf
https://electronics.stackexchange.com/q ... on-base-se
http://web.mit.edu/6.012/FALL00/www/handouts/lec21.pdf

Se vede ca banda de frecventa nu este prea mare, din cauza efectului Miller. Daca se utilizeaza tranzistoare de RF (BF...), cu Ccb mai mica decat la BC-uri, atunci banda de frecventa creste, dar se micsoreaza si amplificarea (BF-urile au amplificarea in curent, beta, de ordinul zecilor, iar la BC-uri este de cateva sute).
Cu Circuit Maker puteti determina valorile pentru rezistoarele de polarizare, stabiliti care sunt tensiunile din circuit si curentii prin componente. Asta pe langa simularea regimului tranzitoriu si raspunsul in frecventa.
Efectul Miller creste capacitatea la intrare (intre baza tranzistorului si masa) cu valoarea CM=Ccb(1-Au), unde Au este negativa din cauza defazajului de 180 de grade introdus de tranzistor in conexiunea cu emitorul la masa. Capacitatea la intrare este Ci=Cbe+CM. Impreuna cu rezistenta interna a sursei de semnal, aceasta capacitate alcatiueste un filtru trece-jos. Se vede ca semnalul se micsoreaza la frecventa mare chiar in baza.

[VAX]

Circuitul prezentat anterior este fara reactie negativa si functioneaza corect cu semnal la intrare de ordinul zecilor de microvolti (uV), cel mult cativa milivolti (mV). Daca sursa de semnal are rezistenta interna de ordinul kohmi, atunci tranzistorul are zgomotul de fond minim (de 2-3 dB) la valori ale curentului de colector in intervalul 0,2-0,5 mA. Pentru valori are rezistentei sursei demnal de 10 kohmi si pana la 50 kohmi, curentul de colector al tranzistorului trebuie sa se micsoreze la 10-20 uA. Astfel se poate ajunge la un factor de zgomot de ordinul NF=1dB.
Amplificarea etajului este putin peste 100, daca sarcina are rezistenta mult mi mare decat rezistenta din colectorul tranzistorului. In caz contrar amplificarea se reduce semnificativ, daca nu se utilizeaza un repetor de semnal pe emitor (adaptor de impedanta).

[VAX]

Am simulat functionarea etajului de amplificare descris anterior, daca se mareste capacitatea colector-baza prin adaugarea unui condensator. Se vede ca se reduce banda de frecventa.

Amp_EC_M.jpg (39.21 KiB) Vizualizat de 2774 ori

Amp_EC_M_C.jpg (48.54 KiB) Vizualizat de 2774 ori

Va prezint si simularile in care am inlocuit BC-ul cu BF... .

Amp_EC_BF199.jpg (31.61 KiB) Vizualizat de 2774 ori

Amp_EC_BF199_C.jpg (45.22 KiB) Vizualizat de 2774 ori

EC_BF240.jpg (75.82 KiB) Vizualizat de 2774 ori

[addybiru]

Multumesc pentru prezentari, simulari si explicatii...si pt programe, chiar acum ma pun sa instalez Circuit Maker

[VAX]

Circuit Maker 6, descarcat de la rusi, se instaleaza pe Win XP sau pe versiuni mai vechi (Win 98). Acolo i se poate aplica "doctoria" aflata in arhiva. De preferat sa se instaleze in C sau chiar in D. nu in Program Files. Dupa ce s-a instalat si a fost tratat corespunzator, se copiaza in alta parte tot directorul si se arhiveaza, pentru o eventuala utilizare pe alt calculator, chiar si pe Win 7 (inclusiv pe 64 biti). Pe Win 10 n-am incercat. Se dezarhiveaza in acelesi director ca la instalare si merge. "Doctoria" nu este utilizabila pe Win 7, dar programul instalat deja pe alt calculator merge.
Circuit Maker 2000 se instaleaza fara probleme pe Win 7, probabil ca merge si pe Win 10.
Trebuie sa invatati sa utilizati acest program, care este extrem de intuitiv. Nu puteti simula condensatoare legate in serie, decat daca le puneti in paralel rezistor de valoare suficient de mare (gigaohmi), care nu influenteaza functionarea in c.a., dar permite sa se faca calculul in c.c. (stabilirea punctului static de functionare initial). Nu puteti pune in paralel doua inductante (considerate ideale - rezistenta serie zero), pentru ca da eroare de convergenta (nu stie sa calculeze PSF initial). Le inseriati pe fiecare cu rezistor de valoare foarte mica (miliohm) si dupa asta le puteti conecta in paralel. La fel se procedeaza si cand conectati in paralel doua transformatoare.
CM are suficiente componente in librarie, ca sa permita estimarea functionarii multor tipuri de circuite. Este mult mai usor de utilizat decat alte programe care sunt acum la moda (de ex. LT Spice).
Schenele editate cu CM 6 pot fi utilizate si pe CM 2000, invers nu merge.

[VAX]

Capacitatea Miller de la intrarea tranzistorului poate fi redusa, consecinta fiind cresterea benzii de frecventa, daca se utilizeaza montajul cascoda.
Cascoda are doua tranzistoare inseriate, cel de la "parter" - Q1 functioneaza cu emitorul la masa, iar tranzistorul de la "etaj" -Q2 lucreaza cu baza la masa, fiind comandat in curent de Q1. Intrucat Q1 are ca sarcina in colector emitorul lui Q2, unde impedanta (rezistenta) este de mica (de zeci de ohmi), amplificarea in tensiune a lui Q1 este foarte mica si in consecinta efectul Miller redus. Amplificarea in tensiune este data de Q2.
Dezavantajul cascodei este cresterea factorului de zgomot.

cascoda_BC107_BC107.jpg (80.66 KiB) Vizualizat de 2747 ori

cascoda_BC107_BF240.jpg (102.09 KiB) Vizualizat de 2747 ori

Cascoda_MRF947_BC107.jpg (95.49 KiB) Vizualizat de 2747 ori

cascoda_MRF947_BF240.jpg (74.14 KiB) Vizualizat de 2747 ori

Si in acest caz utilizarea tranzistoarelor de RF, cu Ft mare si capacitati interne reduse, mareste banda de frecventa.

[carageae]

Ce parere aveti de BC184L? Va pot da vreo doua bucati daca aveti cu ce masura factorul de zgomot...nu stiu daca problema frecventei e mai importanta decat zgomotul, in audio...eu cred ca e mai important factorul de zgomot, in frecventa nu cred ca e nevoie de tranzistoare de RF...care sunt si mai zgomotoase, cel putin din cate am experimentat eu.
Eventual includeti-le in simulare si daca merita, trimiteti-mi adresa in privat si va trimit 2 sau 4 pt. test.

[VAX]

Am testat mii de tranzistoare, bipolare si JFET, si pot sa spun ca se pot gasi exemplare cu zgomot mic si la seriile obisnuite. Chiar si la BC170 (IPRS), care nu erau socotite grozave.
La tranzistoarele cu zgomot mic este important sa aiba rezistenta intrinseca a bazei (Rbb) cat mai mica. Asta inseamna ca doparea cu impuritati sa fie mai mare decat in mod obisnuit, dar conteza si geometria cipului, modul cum se conecteaza metalizarea bazei la semiconductor. Tranzistoarele cu zgomot mic au (in general) tensiunea de strapungere mai mica, de exemplu BC109, care strapung la tensiune mai mica decat BC107. Adica sunt mai dopate cu impuritati in zona bazei. Tranzistoarele pnp au de regula Rbb mai mica, pentru ca mobilitatea electronilor (din zona "n" - a bazei) este mai mare decat mobilitatea golurilor (la baza "p" - de la npn-uri), respectiv rezistivitatea este mai mica la bazele de tip "n". Tranzistoarele pnp sunt mai putin zgomotoase decat cele npn. Sunt mai multi factori care determina zgomotul de fond. La cele mai multe tranzistoare intervine si zgomotul anormal dat de recombinarea electronilor cu golurile pe defectele din structura cristalina a semiconductorului. Mai zgomotoase sunt tranzistoarele de comutatie rapida, dopate cu aur sau iradiate cu neutroni pentru crearea de defecte in structura cristalina, care favorizeaza recombinarile si reduc sarcina stocata in baza (se reduc timpii de comutatie).
Seriile socotite cu zgomot mic sunt de multe ori obtinute prin selectie din familia din care fac parte. De exemplu BC107, BC108 si BC109 sunt fabricate prin acelasi proces tehnologic si triate la final.

Va recomand sa testati singur tranzistoarele pe care le puneti la intrarea preamplificatoarelor, ca nu este ceva complicat. Pur si simplu le puneti intr-un circuit amplificator, care este prevazut cu reglarea curentului de polarizare (Ic sa poata fi variat de la 10uA la 0,5mA), iar circuitul respectiv sa fie urmat de un amplificator cu zgomot mic. Vizualizati pe osciloscop ce scoate montajul de la intrare cu intrarea scurcircuitata (in c.a.), respectiv in gol. Puteti sa si ascultati intr-un difuzor, desi urechea nu permite determinari exacte.
Cu alta ocazie am sa postez o schema de tipul asta.

Am simulat si circuitele cu tranzistoare de RF ca sa vada incepatorii cum influenteaza capacitatile din tranzistor banda de frecventa a amplificatorului, sa se lamureasca cum e treaba cu efectul Miller.
Eu nu sunt audiofil, desi ascult muzica de multe ori. Preamplificatoarele cu zgomot mic m-au interesat cand era mai tanar, pentru distractie, sa interceptez convorbiri la distanta mare, ca in filmul "Conversatia", dat la TV in anii '70 (The Conversation (1974)).
https://en.wikipedia.org/wiki/The_Conversation
Pe vremea aia citeam la radioclub (Craiova) revistele Popular Electronics, unde erau date si scheme de amplificatoare cu zgomot mic. De acolo am aflat despre circuitul integrat LM381A, cu tensiunea de zgomot de la intrare de sub 1uV, fabricat mai tarziu si la IPRS.

[VAX]

M-ati facut curios si am cautat pe net datele de catalog ale tranzistorului BC184.
Este la fel ca BC109C, BC173C, BC413, BC414 etc. Este bun, dar nu merita o atentie deosebita.

BC184_NF.jpg (116.63 KiB) Vizualizat de 2721 ori

BC184_NF2.jpg (82.73 KiB) Vizualizat de 2721 ori

BC184_NF3.jpg (77.28 KiB) Vizualizat de 2721 ori

BC184_NF4.jpg (99.47 KiB) Vizualizat de 2721 ori

BC184_NF_cip.jpg (108.65 KiB) Vizualizat de 2721 ori

[VAX]

Pentru analiza spectrala a zgomotului de la iesirea preamplificatorului se poate utiliza programul Spectra Lab de la Sound Technology.
https://www.qrz.ru/software/detail/spec ... izator_299
Apasati pe butonul Скачать себе
https://www.qrz.ru/software/download/299
Va dau si un program oferit gratis pentru radioamatori de o firma din Australia (MRX Technology). Programul este cu limitari (cam "de jucarie"), dar este mic si merge repede. Este util uneori. Este de vremea Win 98.

Gspec1.2.zip

122.21 KiB - Descărcat de 190 ori