Nekorektní blog Petra Kubáče na Blog.cz

Nejprve něco málo informací kolem - zesilovač pro signál 1 kHz vám postaví kde kdo - a když "zabodnete kůl do hlíny" bude Vám zesilovat takový signál, proto principiálně se nebudu oblastí Audia - to jest 20 HZ až 20 kHz vůbec zabývat - pro Roboty jsou takové signály příliš pomalé a pro pomatence kolem elektra plné možností jak vás zatáhnout do neplodné diskuse o "kulatosti zvuku" nebo jiné magické (neexistující) vlastnosti signálu a elektricckých obvodů kterými signál jde.

Pořádné elektro pro Robotika začíná na 36 kHz kde fungují naše milované prijímače IR dálkového ovládání k televizi a končí v teraherzové oblasti (kam jsem se zatím ani já nevydal ;-)

Nerad, ale teď musíme probrat nějaké pojmy:

Proudové zesílení tranzistoru - zvené též Beta nebo v naší literatuře h₂₁ - je poměr mezi prudem do báze a proudem kolektoru tranzistoru - tedy pokud můj milovaný BC337 má 250 tak to znamená že proudem 0,1 mA do báze vybudíme proud 25 mA kolektorem. Slušné tranzistory mají přes 100, jen některé speciální (vysokofrekvenční. výkonové) mají kolem 50 (třeba můj druhý miláček BF199 má 60) ale pod 50 to už znamená, že používáte archaické součástky

Mezní frekvence tranzistoru - Na parametry tranzistorů se dodnes píšou diplomové práce, takže nebudeme do toho inženýrům moc kafrat a představíme si jakoby od každé nožičky tranzistoru vedly k ostatním nožíčkám kondenzátory, odpory a cívky a to s takovými hodnotami, že pro malé proudy a malé frekvence to nevadí, ale s rostoucími frekvencemi se zemnéna ty "neviditelné" parazitní kondenzátory stávají pro tranzistor zkratem - takže s rostoucí frekvencí zesiluje tranzistor méně a méně az nastane Mezní frekvence kdy tranzistor nezesiluje vůbec (zesílení = 1)

Zesílení a mezní frekvence - inženýři budou prostestovat, ale neuděláte vekou chybu, když budete používat vzoreček známý z operačních zesilovačů - tedy

Tedy můj milovaný BC337 má mezní fekvenci 250 MHz a potřebujeme postavit zesilovač zesilující 10x - můžeme jej (teoreticky) použít do 250/10 = 25 MHz. Postavíme a vyzkoušíme a zjistíme, že to nefunguje, zatímco s BF199 který má mezní frekvenci jen 2x větší (550 MHz) to bude fungovat báječně až do 100 MHz ? Proč To?

BC377 je rychlý, ale pro velké proudy (až 0,5A) tím pádem má velké plochy křemíku a tím velké parazitní kapacity - BF199 je chrt rychlík - s malinkým čipem s nepatrnou kapacitou a tak se s vysokým zesílením na vysoké frekvenci vyrovná bez problémů, ale jen do 25mA.

To je jeden z mnoha přikladů kdy je v Eletronice (v životě) něco za něco.

Původně jsem měl v úmyslu psát dále, ale už jsem zase poněkud unaven - těšte se za týden - a zatím jen jako ochutnávka schémátka, která budeme probírat. To jsou opravdické "zesilovače" tzv. Obvody se společným EMITOREM. alias zesilovače ve třídě A.

No a zase jedna rada pro brunety - holky na rozdíl od blondýn vás absolutně žeru v brejlích - určitě nejsem sám kdo má "učitelkovský fetiš" tak toho využijte ve svůj prospěch.

Jak jsem psal minule velké obvody vznikají z malých, které jsou uloženy v naší hlavě. Tak jako existuje malá násobilka v matematice - existuje i malá násobilka elektronice a tu musíme umět zpaměti jako když bičem mrská, jinak budeme vždycky stavět jen podle návodu a elektroničtí cvoci nám nabulíkují co budou jen chtít.

Takže začínáme a první a základní věc, kterou budete počítat 1000x každý měsíc je odporový dělič, který máme na obrázku zcela vlevo. Pro pamětníky trojčlenky bych napsal, že napětí na VOUT je

Jelikož jemné umění matematiky upadá a trojčlenka je známé sprosté slovo, probereme to detailněji.

Při 5 voltech protéká oběma odpory proud 5 V / (33K + 10K) = 116 uA (mikroampérů). Tennto proud se protlačuje odporem 10K na kterém vytváří napětí VOUT = 116 uA * 10 000 = 1,16 V.

Jasné? Buď jeden, nebo druhý způsob výpočtu musíte umět jako když bičem mrská - bez toho to prostě nejde.

Bod 2. Tak jako se kdysi, v rámci Orwelovského matení pojmů, nesmělo říkat hasič a pošťák ale požárník a listonoš, tak i nejjednodušší zapojení s tranzistorem se v anglické literatuře jmenuje Emitorový sledovač ale u nás v učebnicích se mu říká "zapojení se polečným kolektorem" ať je zmatení nepřítele dokonalé.

Takže používám Emitorový sledovač, protože to nejlépe vystihuje co ten zesilovač dělá. Od napětí na Bázi (Input) odečte spád diody báze emitor (0,7V) a to napětí pošle na výstup. Žádné napěťové zesílení .... K čemu takový zesilovač je ?

Američani mu taky říkají impedanční měnič a ve své podstatě je to zesilovač proudu. Nepatrným proudem do báze spínáme veliký proud v emitoru. Navíc, přestože to ze schematu nevyplývá má tohle zapojení velmi silnou zápornou zpetnou vazbu, která téměř eliminuje všechny nectnosti použitého tranzistoru.

Jak to tedy funguje - představme si že pustíme do báze tranzistoru 2 volty a na emitoru je pořád 0. V tom případě vzbudí napěťový rozdíl Báze - emitor veliký proud do báze, který spustí obrovský proud přes kolektor do emitoru - napětí na emitorovém odporu prudce stoupne dokud se všechno neustálí ve stavu kdy napětí na výstupu není o 0,7V nižší než napětí na bázi.

Co je na tomto zapojení důležité :

Emitorový sledovač je moje oblíbené zapojení, protože za minimum (nepotřebuje ani odpor do báze tranzistoru) získáte proudové zesílení a výstupy zesilovačů. které díky nízké výstupní impedanci "drží jako skála". Problém je v tom, když signál, který potřebujeme zesílit nemá vhodnou stejnosměrnou složku, která by nám tranzistor držela "pootevřený"

Pak zkombinujeme co jsme se doposud naučili to jest odporový dělič a emitorový sledovač dohromady a uděláme emitorovému sledovači odporovým děličem tzv BIAS - neboli klidový proud.

Tak jak je to zapojeno zcela vpravo to bude dokonale fungovat a stejnosměrná napětí na výstupu (před C2) bude kolikže ?

Napětí na výstupu bude 2,5 - 0,7 =1,8 V. Abychom mohli z tranzistoru "ždímat" maximální rozkmit je dobré držet toto napětí blízko středu napájení, ale 1,8V je v pohodě.

Až budete zapojení prakticky navrhovat jsou zde dvě otázky

Ad 1. - Staří radioamatéři říkali, že "příčný proud" musí být alespoň 10 x větší než proud do báze, aby zapojení bylo dosti stabilní. Já jsem pesimista tak mi stačí jen 5x - pokud je vstupní odpor 250Kohm pak součet R5+R6 by měl být 5x menší - tedy 50K = 2x 25K - protože na tom zas tak kriticky nezáleží - v mé řadě "E2" jsou tomu nejbližší odpory 33K.

Co to ale udělá se vstupním odporem - Vstupní odpor je nyní tvořen 3 odpory zapojenými paralelně R5, R6 a 250 Kohm. Proč jsou R6 a R5 paralelně ? Protože jedním koncem jsou spojeny "napřímo" a druhým koncem přes zdroj napájení, který má nepatrný vnitřní odpor (desetiny ohmu) - tedy jakoby byly taky spojeny (skoro) napřímo - takže kolik to je 33K/2 = 16K s paralelně zapojeným "skutečným" vstupním odporem tranzistoru je to kolem 15K - bída, že?

Proto raději zapojuju emitorový sledovač napřímo - bez pomocných odporů - pokud to jde.

Ad 2. Tranzistor má uvitř své struktury "parazitní kapacity" veliké pár pikofaradů, které tvoří s R4 - RC článek omezující maximální použitelnou frekvenci, takže pokud budeme chtít šetřit proud a dáme R4 100x větší - musíme počítat s tím, že zapojení už nebude fungovat do 50 MHZ, ale jen do 500 kHz. A navíc s klesajícím proudem tranzistorem stoupá stejnou měrou i jeho výstupní odpor - ten tedy bude nyní kolem 5K a protože skoro všechny tranzistorové zesilovače mají takový výstupní odpor - ztácí tím emitorový sledovač svůj smysl. Takže R4 můžeme zvyšovat až tak do 10K ale raději jen měňte 1k za 3K3 a více už ne.

Následuje obvyklá rada pro brunety - být peroxidová blondýna - to není náhoda, ale "politický program", takže pokud jste bruneta - musíte mít vnitřně vyřešeno, jestli je to taky politický program, nebo jenom nemáte čas jít do drogerky pro peroxid .....

Tak Děcka máme 1.4. ale tento článek není apríl.

Je jenom docela blízko do Robotického Dne a po jistých kontaktech se čtenáři mého blogu jsem se rozhodl, že odstartuju další nekonečný seriál o analogové elektronice. Očekávám, že všichni budou Googlovat a hledat nějakou inspiraci, a že by třeba informace jak primitiv jako já vyrábí elektroniku mohla být pro někoho zajímavá

Problém moderní doby je, že všude najdete návody - jako pro imbecily - jak neco postavit. Pokud ovšem to co je v návodu vám tak úplně nevyhovuje - málo kdy najdete návod - jak něco zkonstruovat a spočítat od nuly - touto cestou bych chtěl jít - nedávat rybu, ale učit rybařit.

Takže začináme obecný úvod - Elektro je složité, tak složité, že jeden musí dělat co může aby se z toho nezbláznil. Já už leta letoucí používám tyto finty, které dopručuju používat i vám

Tím bychom měli probrány ty hmotné věci. Možná bych útržkovitě probral i "filosofii analogového bastlíře"

Tato rada asi bude konflitkní, ale nemohu ji zde nenapsat. Elektro je tajemné a tím láká cvoky, internetové onanisty, magory honící si ego, konstruktéry perpetua mobile, kontaktéry ufonů a duchů z onoho světa a další pomatence - prosím nevěřte jim. Pokud vám někdo bude tvrdit, že zesílit 10x signál na 1 kHz lze jedině součástkou typu HCHKRDTN9999 koupenou za úplňku za 3000,- a to v TUZEXU přer rokem 1989 - vyslechněte jej a myslete si svoje. Pokud nějakým obvodem s tranzistorem teče méně než 100 mA na frekvenci méně než 5 MHz - moje milované BC337 vám určitě budou stačit. Hodnoty odporů - málo kdy bývají kritické - nemáte 100K - 120K většinou taky vyhoví a tak. Pokud budete vědět "o čem obvod je" - skoro žádná součástka není kritická a černé magie je v analogové elektronice mnohem méně než "cvoci" do ní vnášejí.

Poslední informace - píšu jak myslím - nikoliv lépe - proto pokud budu mít někde hrubou chybu - opravte mně v diskusi, ale prosím, šetřte můj čas a pokud se dopustím nějakého zjednodušení, nebo zaokrouhlení - třeba že z nějakého vzorečku vyjde 115 - kohm - prosím nedotazujte se proč jsem dal 120 ....

No a s novu sérií nové rady - pro brunety - nezapomeňte, že máte výhodu, muží se točí za blondýnami, ale doma v posteli mají nejčastěji brunetu ...