Warum erzeugt diese Schaltung ein statisches Rauschen?

Ich habe heute Morgen gerade diesen Transistorverstärker mit gemeinsamem Emitter entworfen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich habe den Eingang in der Schaltung absichtlich entfernt. Hier noch ein paar Worte zur Schaltung:

  1. Ich habe zunächst mit nur einem Transistor (BC107) gebaut und getestet, indem ich ein Audiosignal als Eingang gegeben habe. Der Ausgang des 8-Ohm-Lautsprechers war ziemlich verzerrt, was meiner Meinung nach auf eine Impedanzfehlanpassung zurückzuführen war.

  2. Um die Verzerrung zu überwinden, habe ich eine zweite Stufe mit einem zweiten Transistor (2N3904) hinzugefügt. Die zweite Stufe ist eine Pufferschaltung (Common Collector Mode) und wurde direkt mit der ersten Stufe gekoppelt. Ich habe die direkte Kopplung ausprobiert, weil ich sie in meinen letzten Vorlesungen studiert habe und sie praktisch testen möchte.

Als ich nun die Batterie einschaltete, um Versorgungsspannung zu geben, und den Lautsprecher an der Ausgangsseite anschloss (ohne ein Eingangssignal an der Eingangsseite anzulegen), erhielt ich ein hochfrequentes, hörbares statisches Rauschen aus dem Lautsprecher wie dieses:

https://www.youtube.com/watch?v=XoiHXIwbtnc

Als ich den Kondensator gewechselt und mit Werten von 4,7 uF, 10 uF, 22 uF und 100 uF ausprobiert habe, stellte ich fest, dass die Frequenz mit zunehmender Kapazität abnahm. Ich habe die Schallfrequenz mit einer App in meinem Handy gemessen (ungefähre Frequenz).

Hier sind nun meine Fragen: Warum erzeugt diese Schaltung ein solches Rauschen? Kann diese Schaltung weiter vereinfacht werden, um die gleiche Ausgabe zu erzeugen. Außerdem habe ich die Idee, diese Schaltung als Musikinstrument zu entwickeln, indem ich mehrere Kondensatoren am Ausgang hinzufüge, so dass, wenn ich den Lautsprecher manuell mit einem Kondensator kurzschließe, ein Ton erzeugt wird und wenn ich ihn dann mit einem anderen Kondensator kurzschließe, es würde einen Ton mit einer anderen Frequenz erzeugen. Da ich die Frequenz verschiedener Musiknoten kenne, wie berechne ich die Kondensatorwerte theoretisch? Bitte geben Sie eine Formel an.

Im Allgemeinen bedeutet "statisch" "weißes Rauschen", was dieses Rauschen nicht ist.

Antworten (3)

Einige Anmerkungen: Ich habe zunächst mit nur einem Transistor (BC107) gebaut und getestet, indem ich ein Audiosignal als Eingang gegeben habe. Der Ausgang des 8-Ohm-Lautsprechers war ziemlich verzerrt, was meiner Meinung nach auf eine Impedanzfehlanpassung zurückzuführen war. Dies wird NICHT durch eine Impedanzfehlanpassung verursacht. Ein 8-Ohm-Lautsprecher hat eine sehr niedrige Impedanz, ein winziger BC107 wird große Probleme haben, ihn anzutreiben. Nicht bei niedrigen Lautstärken, aber selbst bei moderater Lautstärke wird ein BC107 es nicht schneiden. Was passiert, wenn der BC107 an seine Grenzen stößt? Ich beginne zu schneiden, was bedeutet, dass es dem Lautsprecher nicht mehr Signal liefern kann. Dieses Clipping hören Sie als Verzerrung.

Zur Impedanzfehlanpassung: Sie brauchen keine Impedanzanpassung, um einen Lautsprecher anzutreiben. 99,99 % der Audioverstärker haben eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz. Bei Belastung mit einer 8-Ohm-Last bedeutet dies, dass tatsächlich eine große Impedanzfehlanpassung vorliegt ! Aber das ist in Ordnung, da wir eine Spannung über den Lautsprecher legen wollen. Sie benötigen normalerweise nur eine Impedanzanpassung für Hochfrequenzsignale wie mehr als 10 MHz oder so ODER für den Transport von Audiosignalen über große Entfernungen (Telefonleitungen).

Jetzt haben Sie Schwingungen und ich denke, das liegt daran, dass Sie die Verstärkung Ihres Verstärkers erhöht haben (da Sie eine zusätzliche Stufe hinzugefügt haben). Ich hoffe, Sie stimmen zu, dass die Basis von Q1 der Eingang Ihres Verstärkers ist. Beachten Sie, dass die Spannung an diesem Eingang nur eine heruntergeteilte Version der Versorgungsspannung ist. Wenn die Versorgungsspannung variiert, ändert sich auch die Spannung am Eingang !

Geht nun ein Signal zum Lautsprecher, zieht die zweite Stufe Strom. Ich vermute, Sie speisen diesen Verstärker mit einer Batterie, sodass die Versorgungsspannung etwas abfällt, wenn Strom gezogen wird. Dieser kleine Abfall der Versorgungsspannung erscheint auch am Eingang und wird verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt. Dann zieht der Lautsprecher etwas Strom. Sehen Sie, dass es hier eine Schleife gibt? Für einen Oszillator braucht man eine Schleife. Du baust einen.

Ich schlage vor, die Verstärkung zu verringern, Sie können dies nicht tun, indem Sie den Wert von Cb ändern, sondern indem Sie einen Widerstand in Reihe mit Cb schalten . Ein Wert von 180 Ohm ist ein guter Ausgangspunkt.

Ich würde vorschlagen, mit einem Tischnetzteil zu testen. Der Unterschied ist leicht zu erkennen und auch die Leistung, die zum Betreiben dieser Schaltung erforderlich ist. Zumal du die Schule erwähnst. Schulen haben diese Dinge.

Sieht so aus, als hätten Sie den 100uF (oder so) Entkopplungskondensator über der Stromversorgung vergessen, also haben Sie einen Oszillator gebaut.

Ihre 9-V-Batterie hat eine erhebliche Impedanz. Wenn die Ausgangsstufe Strom zieht, sinkt die Batteriespannung, was in die erste Stufe zurückfließt und das Ganze zum Schwingen bringt.

Der Weg, dies zu beheben, besteht darin, einen anständigen Kondensator über die Batterie zu legen. Das senkt die Impedanz der Stromversorgung, hoffentlich bis zu dem Punkt, an dem der verbleibende Spannungsabfall aufgrund der Last der Endstufe nicht genug in die Eingangsstufe einspeist, um zu schwingen.

Es hat sich auch bewährt, die Versorgung empfindlicher Teile separat zu filtern. Ihre erste Stufe ist so ein sensibler Teil.

Eine andere Möglichkeit, damit umzugehen, ist negatives Feedback. Machen Sie etwas mehr Verstärkung, als Sie wirklich brauchen, und legen Sie dann negatives Feedback um die gesamte Schaltung, um eine kontrolliertere und flachere Verstärkung zu erhalten. Dadurch wird das Gerät auch immun gegen Stromversorgung oder andere Störungen, die nach der Eingangsstufe eingespeist werden.