Einsteiger-Audioverstärker der A-Klasse

Zu Lernzwecken habe ich einen einfachen Audioverstärker auf einem Steckbrett montiert, siehe Schema unten:

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Grundsätzlich funktioniert es, was bedeutet, dass sowohl die Spannung als auch der Strom leicht erhöht wurden, und als Ergebnis höre ich den Ton in einem kleinen 8-Ohm-0,5-W-Lautsprecher. Trotzdem habe ich ein paar Fragen. Vielen Dank im Voraus für ausführliche Antworten:

1. Beim Betrachten der Schamatik sehen wir Punkt B (roter Punkt). Wenn ich den C2-Kondensator entferne, habe ich kein Ausgangssignal. Meine Erklärung dazu ist, dass ohne C2 das Audiosignal auf Masse "geschossen" wird, unmittelbar bevor es die Q1-Basis erreicht. Bei C2 wird jedoch seine rechte Platte ständig geladen und entladen, und daher hat das Signal die Chance, die Basis von Q1 zu erreichen. Ist das eine gute Erklärung?

2. Obwohl ich einen Widerstand mit kleinen Werten über die Schaltung verwende, habe ich eine kleine Spannungs- und Stromverstärkung. Besonders würde ich eine hohe Stromverstärkung erwarten, aber dem ist nicht so. Es reicht aus, ~100 Ohm an den Emitteranschluss zu legen, und ich höre nichts vom Lautsprecher. Unter der Bereichserfassung werden Spannungspegel mit einer Verstärkung von maximal 3 angezeigt. Es hat nicht geholfen, wenn ich die Schaltung mit einer 9-V-Batterie anstelle von 3 gespeist habe (natürlich durch Ändern der Basisvorspannung). Warum konnte ich also nur einen winzigen Gewinn erzielen?

  1. Ich bin etwas überrascht, dass es überhaupt funktioniert, da das Audioeingangssignal sowohl positive als auch negative Komponenten hat. Während positive Komponenten in Ordnung sind, sollten negative Schwankungen den Transistorbetrieb stoppen. Meine Erklärung ist, dass die negativen Schwankungen auf der linken Kondensatorplatte die rechte Kondensatorplatte auf einen positiven Wert mit zweimal größerer Magnitute ansteigen lassen und daher der Traniststor eingeschaltet ist. Macht das Sinn?

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Blaues Signal - Audio_Out

Gelbes Signal - Audio_In

Nichts davon macht Sinn, sorry. Untersuchen Sie, wie ein Kondensator Gleichstrom blockiert und verhindert, dass die BJT-Vorspannung durch ein reines Wechselstromsignal mit einem Durchschnittswert von Null kurzgeschlossen wird. Der Durchschnittswert von Null bedeutet, dass die Vorspannungswiderstände umgangen werden und der Transistor nicht einschaltet, es sei denn, die Spitzenwechselspannung des Signals steigt signifikant um etwa +0,5 Volt an.
1) Wenn Sie C2 aus dem Stromkreis entfernen, ist das AC-Signal nicht kurzgeschlossen. Die Signalquelle bleibt offen. 3) Aus diesem Grund benötigen Sie ein DC-Bias-Netzwerk an der BJT-Basis und am C2-Kondensator. Jedes "aktive Gerät", das ordnungsgemäß als Verstärker funktioniert, der von einer einzigen Quelle versorgt wird, benötigt eine geeignete Vorspannungsschaltung. Wenn Sie BJT als CE-Verstärker verwenden, verwenden Sie einen Spannungsteiler, um das aktive Gerät irgendwo im "linearen Bereich" vorzuspannen (stellen Sie den Kollektor auf 0,5 Vcc ein).
@ G36, ich war vielleicht nicht klar genug. Ich hätte sagen sollen, wenn ich den Kondensator durch Kurzschluss ersetze, ist der Ausgang weg. Es sieht also so aus, als hätte die Basisvorspannung dieses Eingangssignal gefressen? Zweitens, wenn ich Vc 0,5 Vcc mache, ist der Ausgang ebenfalls tot. Aber vielleicht liegt das daran, dass die Emitterspannung angestiegen ist und jetzt nicht mehr genug Basisspannung vorhanden ist, um sie einzuschalten.
Vergessen Sie auch nicht den Laststrompfad (Lautsprecherstrom). Der Transistor kann den Strom nur für einen positiven Teil eines Eingangssignals "senken". Und der Pfad dieses Stroms ist: C1--->Kollektor-Emitter-->Lautsprecher--->C1. Wie Sie in diesem Teil einer Zeit sehen können, entlädt sich der Kondensator und liefert einen Strom in die Last. Aber für einen negativen Anteil eines Eingangssignals nimmt der Transistorstrom ab, so dass jetzt der Lautsprecherstrom von der Versorgung über R3 -> C1 -> Lautsprecher bereitgestellt wird (C1 lädt). Dieser Strom kann also nicht größer als 3,3 V/400 R = 8 mA sein

Antworten (1)

Wenn ich den C2-Kondensator entferne, habe ich kein Ausgangssignal.

C2 ist Ihr Eingangskopplungskondensator, was bedeutet, dass Ihr Wechselstromsignal durchgelassen wird und kein Gleichstrom. Wenn Sie Ihre Quelle ohne C2 direkt mit dem Rest der Schaltung verbinden (direkte Kopplung), schließen Sie die Basis über Ihre Quelle effektiv gegen Masse kurz und der Transistor befindet sich nicht mehr im vorwärtsaktiven Modus, weshalb Sie keine erhalten Signal.

Warum konnte ich also nur einen winzigen Gewinn erzielen?

Diese Schaltung hat keine Chance, einen 8-Ohm-Lautsprecher anzutreiben. Sie werden extreme Belastungseffekte sehen. Zunächst einmal ist die Ausgangsimpedanz zu hoch und kann der Last nicht genügend Strom liefern. Sie benötigen eine Endstufe, um einen Lautsprecher anzutreiben. Eine Push-Pull-Stufe könnte funktionieren, wenn Sie sie richtig entwerfen.

Ich bin etwas überrascht, dass es überhaupt funktioniert, da das Audioeingangssignal sowohl positive als auch negative Komponenten hat.

Der Zweck Ihres Widerstandsteilers an der Basis besteht darin, die Basis über dem Boden bei einer bestimmten Gleichspannung vorzuspannen. Durch die Kopplung über C2 können Sie Ihr AC-Signal dieser DC-Vorspannung überlagern. Sie haben also ein wenig Spielraum, um negativ zu schwingen. Könnte es klarer machen, wenn Sie sich das AC-Ersatzschaltbild ansehen .

"... Sie werden die Basis effektiv durch Ihre Quelle gegen Masse kurzschließen" Meinen Sie, dass die Basisvorspannung einen Stromfluss von der Basis zur Signalquelle, dh zum Mikrofon, erzeugt?
Ich meine, Sie würden R2 im Grunde durch die Quelle kurzschließen. Wenn Sie sich das DC-Ersatzschaltbild ansehen, schließen Sie alle AC-Quellen kurz, stellen Sie sich das so vor. Der Kondensator verhindert, dass die AC-Quelle die DC-Vorspannung kurzschließt, während das AC-Signal durchgelassen wird.
Okay, machen Sie Sinn, danke für die Antwort. Ich werde Ihre Antwort als gültig markieren, obwohl ich immer noch denke, dass die Leistung dieses Verstärkers erheblich verbessert werden kann, ohne einen Operationsverstärker oder etwas anderes zu verwenden, wie Sie vorgeschlagen haben.
Sie werden wahrscheinlich auch einen größeren Ausgangskopplungskondensator benötigen. Ich überspringe jedoch viele Details.
Es könnte Ihnen helfen, mehr über das Design von Klasse-A-Endstufen und Ladeeffekten usw. zu recherchieren ...
Hmm, wie könnte eine größere Ausgangsobergrenze irgendetwas verbessern?
@DannyS es könnte in einigen Fällen den Niederfrequenzgang verbessern, aber hier sind andere Dinge falsch, die wichtiger sind. Recherchieren Sie etwas darüber, wie andere Leute 8-Ohm-Lautsprecher ansteuern, und Sie erhalten einige wichtige Hinweise.
Einsteiger-Audioverstärker der A-Klasse
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