Zesilovač tranzistorového mikrofonu: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento článek ukazuje, jak vyrobit zesilovač tranzistorového mikrofonu.

Minimální napájení pro tento obvod je 1,5 V. Pokud však vyrábíte volitelný detektor LED (tranzistor Q3) a chcete, aby se vaše LED rozsvítila, budete potřebovat alespoň 3 V.

Signál z mikrofonu je zesílen tranzistorem Q1 a Q2 a poté aplikován na tranzistor Q3 pro detekci.

Na videu můžete vidět, jak můj obvod funguje.

Tento nápad mě napadl po přečtení tohoto článku:

Zásoby

Komponenty: levný mikrofon - 2, univerzální tranzistory - 5, 100 ohmový vysoce výkonný odpor - 5, 1 kohm odpor - 1, 10 kohm odpor - 10, 470 uF kondenzátor - 10, 220 kohm odpor - 2, 470 nF kondenzátor - 5, maticová deska, izolované vodiče, 1 mm kovový vodič, 1,5 V nebo 3 V napájecí zdroj (baterie AAA/AA/C/D), 1 odpor Megohm až 10 Megohm.

Nářadí: kleště, odizolovač drátu

Volitelné komponenty: pájka, LED - 2, svazek baterií.

Volitelné nástroje: páječka, USB osciloskop, multimetr.

Krok 1: Navrhněte obvod

Vypočítejte maximální proud LED:

IledMax = (Vs - Vled - VceSat) / Rled

= (3 V - 2 V - 0,2 V) / 100

= 0,8 V / 100 ohmů

= 8 mA

Vypočítejte napětí kolektoru tranzistoru Q1, Vc1:

Vc1 = Vs - Ic1 * Rc1 = Vs - Ib1 * Beta * Rc1

= Vs - (Vs - Vbe) / Rb1 * Beta * Rc1

= 3 V - (3 V - 0,7 V) / (2,2 * 10 ^ 6 ohmů) * 100 * 10 000 ohmů

= 1,95454545455 V

Předpěťové komponenty jsou pro druhý tranzistorový zesilovač stejné:

Vc2 = Vc1 = 1,95454545455 V

Tranzistor by měl být předpjatý na poloviční napájecí napětí 1,5 V, nikoli 1,95454545455 V. Je však těžké předpovědět proudový zisk, Beta = Ic / Ib. Při konstrukci obvodu tedy budete muset vyzkoušet různé odpory Rb1 a Rb2.

Vypočítejte minimální proudový zisk tranzistoru Q3, abyste zajistili saturaci:

Beta3Min = Ic3Max / Ib3Max

= Ic3Max / ((Vs - Vbe3) / (Rc2 + Ri3a))

= 10 mA / ((3 V - 0,7 V) / (10 000 ohmů + 1 000 ohmů))

= 10 mA / (2,3 V / 11 000 ohmů)

= 47.8260869565

Vypočítejte dolní frekvenci horního filtru:

fl = 1 / (2*pi*(Rc+Ri)*Ci)

Ri = 10 000 ohmů

= 1 / (2*pi*(10 000 ohmů + 10 000 ohmů)*(470*10^-9))

= 16,9313769247 Hz

Ri = 1 000 ohmů (pro LED detektor)

= 1 / (2*pi*(10 000 ohmů + 1 000 ohmů)*(470*10^-9))

= 30,7843216812 Hz

Krok 2: Simulace

Softwarové simulace PSpice ukazují, že maximální proud LED je pouze 4,5 mA. Důvodem je, že tranzistor Q3 není saturační kvůli nesrovnalostem modelu tranzistoru Q3 a tranzistoru Q3 v reálném životě, který jsem použil. Softwarový model tranzistoru Q3 PSpice měl velmi nízký proudový zisk ve srovnání s reálným tranzistorem Q3.

Šířka pásma je asi 10 kHz. Důvodem může být zbloudilá kapacita tranzistoru. Neexistuje však žádná záruka, že snížení hodnot odporu Rc zvýší šířku pásma, protože proudový zisk tranzistoru se může s frekvencí snižovat.

Krok 3: Vytvořte obvod

Pro svůj obvod jsem implementoval volitelný filtr napájecího zdroje. Tento filtr jsem z výkresu obvodu vynechal, protože existuje možnost výrazného poklesu napětí, který by snížil proud LED a intenzitu světla LED.

Krok 4: Testování

Když mluvím do mikrofonu, můžete vidět můj USB osciloskop ukazující průběh.