Fonction de lamplificateur BJT du haut-parleur

Mettons quelques désignateurs de référence de pièce sur votre diagramme.

Numérotez toujours toutes les pièces. Ensuite, il est facile de discuter du diagramme. Au lieu de «la résistance démetteur du deuxième transistor», nous disons simplement R5.

• C1: Il sagit dun condensateur de couplage qui laisse passer le signal alternatif mais bloque le courant continu. Il protège la bobine du microphone de recevoir un courant continu du circuit de polarisation de lamplificateur et protège le circuit de polarisation de lamplificateur dêtre perturbé par limpédance du microphone. C1 transmet les fluctuations de tension du microphone, les superposant sur le tension de polarisation entre R1 et R2.

• R1 et R2: Ces résistances forment un diviseur de tension, établissant une polarisation diviseur de tension pour la base du transistor Q1. À partir dune alimentation 9V , R2 développera environ 1V. Cela suffit pour polariser en direct la jonction de base de Q1, en activant le transistor.

• Q1: Ce BJT est le cœur de la première amplification , un amplificateur de tension à émetteur commun (CE). Son travail est de transformer les variations du courant de base causées par les variations de tension du microphone arrivant sur C1 en variations de courant à travers les circuits collecteur-émetteur R3, R4 et C2.

• R3: Il sagit de la résistance de charge de létage damplification de tension CE. Les variations de courant contrôlées par Q1 font que R3 développe une tension. Cette tension est la sortie de létage Q1, directement acheminée vers la base de Q2. La tension est inversée par rapport au signal du microphone. Lorsque le signal est positif, plus de courant circule dans R3, développant une plus grande chute de tension. Le haut de R3 est épinglé au rail dalimentation 9V, donc plus de chute de tension signifie que le bas de R3 oscille plus négativement.

• R4: Cette résistance démetteur fournit une rétroaction pour stabiliser la polarisation CC de Q1. La polarisation fournie par R1 et R2 active Q1 en utilisant une tension denviron 1V, mentionnée ci-dessus. Cela fait passer le courant à travers le transistor. Ce courant provoque une tension dans R4. Le transistor «monte» sur cette tension. La tension soppose donc au 1V de polarisation. Selon certains calculs empiriques, R4 développera environ 0,3 V, qui est la tension qui reste lorsque nous prenons la tension de polarisation de 1 V entre R1 et R2, et soustrayons la chute de tension base-émetteur de 0,7 V. Ce 0,3 V sur 1500 ohms signifie quenviron 0,2 mA de courant de collecteur circulera à travers le transistor, au repos. Ce courant de polarisation circule également à travers la résistance 10K R3, où il donne lieu à une tension de 2V. Ainsi, la sortie de Q1 est polarisée à environ 2 V en dessous du rail dalimentation 9 V.

• C2: Ce condensateur contourne la résistance R4 pour les signaux AC. La résistance R4 a un effet de rétroaction. Le courant amplifié traverse R4 et développe une tension, et Q1 monte au-dessus de cette tension. La tension amplifiée est la différence entre lentrée et lémetteur. Donc R4 fournit une rétroaction négative, ce qui réduit le gain. En introduisant C2, nous supprimons cette rétroaction pour les signaux AC. Les signaux CA ne subissent pas de rétroaction négative et le gain est donc beaucoup plus élevé pour ces signaux. R3 et R4 fournissent une polarisation CC stable pour Q1, et C2 « triche » autour de lui, créant un gain plus élevé pour le courant alternatif, de sorte que lamplificateur ait une oscillation plus large autour du point de polarisation (qui, rappelons-le, est denviron 2 V sous le rail dalimentation ). Un gain de tension important est nécessaire car les microphones émettent un signal plutôt petit, et toute lamplification est effectuée par un seul étage.

• Q2: Ce transistor est configuré comme un étage émetteur-suiveur amplificateur de courant. Notez quil ny a pas de résistance de charge similaire à R3 à létape précédente. Au lieu de cela, la sortie est prise depuis le haut de la résistance démetteur R5.

• R5: Ce qui se passe ici, cest que le sommet de la résistance R5 suit la tension appliquée à la base de Q2 . Cest simplement cette tension, moins 0,7V. Lorsque la tension à la base oscille, la tension au sommet de la résistance R5 passe par la même oscillation.Cette tension est appliquée au haut-parleur via C3.

• C3: Un autre condensateur de blocage. Cela empêche le courant continu de circuler dans le haut-parleur, ce qui endommagerait le haut-parleur et ferait également passer beaucoup plus de courant de polarisation à travers Q2, car limpédance du haut-parleur est bien inférieure à celle de R5.

• C2: Il sagit dun condensateur de découplage dalimentation. À plusieurs endroits du circuit, les signaux CA retournent à lalimentation soit par le rail 9V, soit par le retour commun (masse). Ces courants peuvent développer un tension aux bornes de limpédance interne de lalimentation. C2 crée un court-circuit pour ces signaux CA. Sans découplage de lalimentation électrique, les variations de courant dans Q2 pourraient être renvoyées dans létage Q1, donnant lieu à des oscillations. C2 aide également à empêcher le bruit parasite de lalimentation électrique, telle que londulation de lalimentation électrique, naffecte pas le circuit. Une autre façon de voir est que le condensateur fournit du courant en réponse à des demandes soudaines de Q2.

Létage Q2 est nécessaire car, même sil namplifie pas la tension, il amplifie la puissance. car il est capable de fournir plus de courant que Q1. Q1 a une résistance de charge R3, ce qui lui donne une impédance de sortie assez élevée. Si le haut-parleur était connecté à la sortie de létage Q1, pratiquement aucun son nen sortirait car létage Q1 ne peut pas maintenir sa tension dans une charge de 8 ohms seulement. Q2 na pas de résistance de collecteur, et donc limpédance de sortie est faible. Les fluctuations de courant circulent librement de lalimentation électrique, à travers le collecteur du transistor et à travers C3 vers le haut-parleur.

Létage Q1 est nécessaire car un étage de commande de courant comme celui construit autour de Q2 nen a pas gain de tension. Létage Q2 seul pourrait prendre la tension du microphone et la mettre à travers le haut-parleur. Maintenant, ce serait mieux que de connecter le microphone directement au haut-parleur, car le microphone serait isolé de la faible impédance du haut-parleur. Mais, malgré cela, ne serait tout simplement pas assez fort. Obtenir un son raisonnablement fort du haut-parleur nécessite un niveau de tension beaucoup plus élevé.

Les tâches damplification de la tension, puis damplification du courant qui permet à cette tension dêtre appliquée à une charge à faible impédance telle quun speaker, sont mieux implémentés séparément.

Commentaires

• Juste une petite note pédante à propos de R5, C3 et du haut-parleur. Pour les signaux, lémetteur  » voit  » la combinaison parallèle de R5 et de limpédance du haut-parleur (en supposant que limpédance du couplage C3 est négligeable pour signaux). Comme limpédance du haut-parleur est relativement petite, du point de vue du signal, R5 est effectivement  » absent « . En dautres termes, R5, comme R4, est effectivement contourné pour les signaux. Du point de vue de lanalyse AC, lémetteur de Q1 ‘ voit la masse et lémetteur de Q2 ‘ voit un peu moins de 8 ohms. Donc, il ‘ nest pas tout à fait correct de dire que la tension de sortie est appliquée au haut-parleur via C3.

Le transistor BJT est un amplificateur de courant lorsque la tension de lémetteur de base est de 0,6 ~ 0,7V comme une chute de diode. La base de collecteur est également une diode mais elle nest que légèrement dopée et polarisée en inverse pour fonctionner comme un amplificateur de courant commandé par courant de base. Nous utilisons imepdance pour convertir le courant en gain de tension dans le premier étage et le deuxième étage est nécessaire pour amplifier le courant pour entraîner des charges de puissance plus élevée (faible résistance).

Le 1er étage que nous appelons « H polarisé » car il ressemble au schéma, où le rapport de résistance de base à 2 entrées définit la base, puis la tension de lémetteur est inférieure de 0,65 V et donc le courant continu de lémetteur peut être prédit à partir de hFE.

À partir du rapport collecteur / émetteur, il y a plus de baisse sur le collecteur donc pour le même courant, il y a maintenant un gain de tension pour DC ainsi que pour AC. MAIS puisque le condensateur émetteur fournit une impédance beaucoup plus faible: ce rapport pour le courant alternatif est beaucoup plus élevé et est limité par la résistance interne de lémetteur (non représentée sur le schéma). Nous pouvons estimer le gain de tension en regardant les spécifications et estimer la résistance interne pour Re. Cela fonctionne bien pour les petits signaux dentrée inférieurs à 10% de la chute Vbe, car pour le courant alternatif, le capuchon de lémetteur ne permet pas une grande variation de tension.100 mV max est déjà assez déformé. Nous convertissons donc la tension en courant avec impédance (V = I * R) et donc en utilisant la tension damplification de sortie du collecteur avec le rapport dimpédance et le gain de courant du transistor.

Dans la 2ème étape, il sagit dun gain de courant pur et la tension alternative sur lémetteur correspond au de base tant que le Vbe reste à 0,6 ~ 0,7Vdc. Mettre trop (valeur trop faible) dune charge comme 8 ohms ne fonctionnera pas sur une polarisation démetteur de 1Kohm et échouera.

Pourquoi? Parce que le transistor contrôle en fait le courant en tirant vers lalimentation.La résistance doit tirer vers le bas pour que lamplificateur soit bidirectionnel pour les signaux CA. En labsence de résistance démetteur à la masse, la tension de lémetteur flotterait simplement à la tension alternative maximale comme un détecteur de crête poitive.

Ainsi, les amplificateurs de haut-parleurs courants utilisent des schémas de sortie à paires complémentaires avec les appareils PNP et NPN.

Ce simulateur permet de changer nimporte quelle valeur et tension de la sonde, courant & puissance.

Puisque la résistance du collecteur est à peu près la même que la résistance dentrée, nous disons quil sagit plus dun amplificateur de tension, alors que le 2ème létage avec sortie démetteur est un amplificateur de courant avec un gain de tension unitaire <. La charge CA ne doit pas être < que la résistance CC.

Commentaire secondaire: mettant 2 émetteurs suiveurs complémentaires (en série) (NPN, PNP pour + PNP puis NPN pour -ve) avec de grandes résistances et de gros condensateurs crée un détecteur de crête AC à décalage nul.

Mon large et réponse du débutant: Le premier étage est un amplificateur de « classe A » qui fournit un gain de tension. Ce gain est proportionnel au transistor beta. Le deuxième étage est un émetteur suiveur et il ne fait quaugmenter le courant: son gain de tension est denviron 1, mais il vous permet de piloter la charge du haut-parleur sans affecter le premier étage. Lémetteur suiveur également connu sous le nom de collecteur commun , a une impédance de sortie importante denviron \ $ \ beta * R_ {load} \ $ et une faible impédence de sortie denviron \ $ R_ {load} \ $ en parallèle avec \ $ R_ {input} / \ beta \ $.

Commentaires

• Je ne comprends toujours pas vraiment la deuxième étape, pourquoi est-ce nécessaire?
• parce que vous pouvez ‘ t connectez la charge 8 Ohm directement au premier étage car il ne sagit pas dun étage  » power « , mais il fournit simplement le gain de tension.
• Vous ne pouvez pas non plus connecter une charge couplée CA inférieure à la valeur DC Re.
• @FlorianOtt, limpédance de sortie du premier étage est denviron 10k ohms. Si vous connectez le haut-parleur (avec condensateur en série) directement à la sortie du premier étage, plus de 99% du gain de tension est perdu en raison de la division de tension. Le deuxième étage présente une impédance relativement élevée par rapport au premier étage et a une impédance de sortie relativement faible. Un tel étage est communément appelé un  » amplificateur de tampon « : en.wikipedia. org / wiki / Buffer_amplifier # Voltage_buffer

« Stage » dans un amplificateur signifie  » dispositif actif (ici, un transistor) avec tous ses circuits de support « . Il sagit donc dun amplificateur à 2 étages. Compte tenu de cela, recommencez …

La sortie du microphone est une très petite variance en tension. Le diviseur de tension le polarise vers le haut pour quil soit centré autour de 0,9 V. Cela suffit pour activer le premier transistor dans sa région «linéaire», où le courant circulant verticalement (à travers la résistance 10k) est un multiple du courant circulant à travers la base. Cela produit un signal amplifié inversé. Lautre transistor lamplifie davantage.

(« doit analyser » – est-ce une question de devoir?)

Commentaires

• Non, le deuxième étage ne sinverse pas.
• donc si seul le premier étage sinverse, la sortie est-elle inversée? cela a-t-il un effet sur laudio?
• Suppression de linversion erronée.

mais je ne peux « pas comprendre ce quest la deuxième étape ni comment elle fonctionne? À quelle étape lamplification a-t-elle lieu?

Bien sûr, vous pouvez le comprendre, vous avez juste besoin dun peu daide.

Si vous vous souvenez que la tension base-émetteur dun transistor fonctionnant dans la région active est presque constante, alors vous pouvez comprendre que le 2ème transistor ne peut pas être un amplificateur de tension; la tension du signal sur lémetteur est presque la même que la tension du signal sur la base.

Donc, lamplification de tension doit être due au 1er circuit à transistor. Ce transistor est configuré comme un amplificateur à émetteur commun classique.

La raison du deuxième circuit à transistor nest peut-être pas immédiatement évidente mais il est en fait crucial au bon fonctionnement de cet amplificateur.

Le haut-parleur a une charge dimpédance très faible. Pour un gain de tension important, le collecteur du 1er transistor doit être connecté à une impédance relativement élevée car le gain est proportionnel à cette impédance.

Si vous connectez le haut-parleur (via le condensateur de couplage) directement au collecteur du 1er transistor, limpédance du haut-parleur est en parallèle avec la résistance du collecteur de sorte que le collecteur est maintenant connecté à une impédance très faible et ainsi, le gain de tension tombe à presque zéro.

Cependant, le 2e transistor est configuré comme un amplificateur à collecteur commun qui agit comme un tampon de tension . Essentiellement, en regardant dans la base du 2e transistor, limpédance de 8 ohms du haut-parleur est multipliée par le bêta (plus 1) du 2e transistor.

Si le bêta est de 100, limpédance du haut-parleur « paraît » 101 fois plus grande à travers la base donc, en connectant la base du 2ème transistor au collecteur du 1er transistor, un gain de tension est encore possible à partir du 1ère étape.

Commentaires

• Un peu tard à la fête mais il semble que limpédance dentrée vers le haut-parleur sera denviron 800 ohms, donc w sur ‘ t la plupart de la tension repose sur la résistance 10k? Il me semble que cela ne va ‘ rien amplifier.
• @Vrisk, non, vous ‘ re ne pas y penser correctement. Du point de vue des petits signaux CA, la résistance de collecteur 10k est (essentiellement) en parallèle avec les 800 ohms plutôt quen série, donc pas de division de tension.
• Ah je vois, mais quen est-il de la résistance 1k sur le transistor de sortie, je ne ‘ t pense que le condensateur de sortie sera capable de pousser beaucoup de courant à travers lui (.5 ampères à travers 1k résistance pour 4 volts sur le négatif demi-cycle?)

La réponse la plus élevée ici est suffisante mais je souhaite ajouter un commentaire la résistance de sortie (R5) qui est également connue sous le nom de «Re» pour la «résistance démetteur» dans votre circuit suiveur de tension est trop grande.

Cest le problème avec les amplificateurs de classe A (lémetteur suiveur que vous avez) est que le courant de sortie sera égal au courant de polarisation. Fondamentalement, comme votre charge est couplée en courant alternatif avec le condensateur de sortie et que votre charge est de 8 ohms, R5 devra également être de 8 ohms, sinon le transistor ne pourra pas vous donner suffisamment doscillation négative pour être symétrique.

Changer R5 en 8 ohms dissipera beaucoup de puissance. Donc, si vous êtes polarisé en CC à 6V (6 / 8ohms = 0.75) donc la puissance est de 4.5Watts … alors la résistance deviendra très chaude. Lautre option est de ne pas coupler la charge en courant alternatif, mais la plupart des haut-parleurs ne peuvent pas gérer le courant continu, ce nest donc pas vraiment une option. Je voulais juste le mentionner car il sagit dun problème courant avec les didacticiels et schémas damplis de classe A sur Internet – cela ne fonctionnera pas si vous le simulez dans LT spice car Re doit correspondre à la charge.