Siema. W ostatniej dzidzie pokazałem Wam jak działa tranzystor bipolarny i jak zbudować z niego bufor napięcia. Dzisiaj zbudujemy wzmacniacz ze wzmocnieniem >1, czyli zwiększymy napięcie. Zapraszam.

Powyższe zdjęcie prezentuje nam tranzystor w układzie ze wspólnym emiterem. Czym? No właśnie. Zanim przejdziemy do sedna, słów kilka na temat układów pracy bipolara. Wyróżniamy 3 układy pracy: wspólny emiter(CE), wspólny kolektor(CC) i wspólna baza(CB). Nazwa bierze się stąd, która elektroda jest niepodłączona do sygnału wejściowego ani wyjściowego. Ostatnim razem braliśmy sygnał wyjściowy z emitera, także wspólny został kolektor. Stąd ostatnia topologia to był wzmacniacz ze wspólnym kolektorem. Tabelka poniżej prezentuje ogólne cechy każdej topologii: (Źródło wikipedia)

Na chwilę obecną interesują nas 2 parametry: wzmocnienie napięciowe i impedancja wejściowa. Wmocnienie napięciowe określa jak mniej więcej możemy wzmocnić sygnał (pomnożyć A razy) - dla CC wynosi on 1 i wykazaliśmy to ostatnio eksperymentalnie, natomiast CE może osiągnąć duże wzmocnienie. Wzmocnienie generalnie ustala się za pomocą doboru komponentów i jest niezależne od wzmocnienia beta tranzystora. Impedancja wejściowa z kolei określa ile prądu ze źródła będzie pobierał nasz wzmacniacz. Ogólna zasada jest taka, żeby impedancja wejściowa była jak największa, dzięki czemu osiągniemy mniejsze straty sygnału a i wyjście źródła sygnału jest mniej obciążone. Jak to działa? Żeby wytłumaczyć to zjawisko posłuże się rzeczywistym modelem elektrycznym baterii:

Jak widzimy, bateria ma swoją rezystancję wewnętrzną którą możemy reprezentować na schemacie jako rezystor na wyjściu. Możemy to potraktować jako impedancję wyjściową. Obciążenie traktujemy jako impedancję wejściową. W tym przypadku, ich różnica jest duża 1/100, ale możemy już zaobserwować delikatny spadek napięcia - obciążenie nie ma 12V lecz "zaledwie" 11,9V. Taka sytuacja jest ok, ale co się stanie jeśli podepniemy niską/wysoką impedancję wyjściową do niskiej wejściowej?

Napięcie już spadło do 10V. Dzieje się tak, gdyż te rezystory zachowują się jak dzielnik napięcia - i tak rozumiemy połączenie impedancji wyjściowej i wejściowej. OK, wiemy już co nieco o topologiach wzmacniacza i istotnych parametrach, więc możemy się zabrać za konstrukcję wzmacniacza CE. Posłużymy się układem z ostatniego odcinka i go ulepszymy:

Jak widzicie, dodałem rezystor na kolektorze, oraz wyjście jest wzięte z kolektora - prąd płynie poprzez kondensator (sprzęgający - odcina DC) i rezystor (symuluje obciążenie np. kolejny stopień wzmacniacza). Wzmacniacz działa, ale sygnał nie jest wzmocniony i do tego jeszcze odwrócony. Już tłumaczę.
Przy obliczaniu wzmacniacza CE musimy pamiętać o 3 zasadach:

1.1 Sygnał wyjściowy jest odwrócony w fazie o 180 stopni - do góry nogami.
1.2 Wzmocnienie ustawiamy za pomocą rezystora na kolektorze i emiterze. A = Rc/Re
1.3 Aby zmaksymalizować headroom i zmniejszyć zniekształcenia, ustawiamy punkt pracy - Napięcie na kolektorze Uc = 0,5*Vcc.

Impedancją wejściową się nie przejmujemy - jeśli chcemy uzyskać wysoką Rwe, stosujemy układ CC. W przypadku CE teoretycznie też moglibyśmy uzyskać wysoką, ale kosztowałoby to nas mnóstwo headroomu - zwiększając Re zmniejszamy wzmocnienie oraz maksymalny prąd kolektora. No dobrze, spróbujmy zwiększyć wzmocnienie do A = 10:

No i oczywiście wyszła z tego popelina. Dlaczego? Przyjrzyj się uważnie pomiarom prądu emitera i bazy oraz napięciom. Ograniczyliśmy prąd kolektora używając dużych rezystancji: Icmax = Vcc/(Rc + Re), jednocześnie układ biasowania został bez zmian. Powoduje to nasycenie tranzystora - czyli dochodzi do sytuacji w której tranzystor zachowuje się jak stary dziadek - chciałby ale nie może ... przepuścić więcej prądu kolektora. OK, w takim razie policzmy jakie rezystory dobrać
aby uzyskać wzmocnienie 10x i stabilną pracę. Liczymy step by step:

2.1 Ustalamy wzmocnienie - w naszym przypadku A = 10, zatem Rc = 10*Re
2.2 Ustalamy napięcie na kolektorze - 0,5*Vcc = 4,5V. Uc = Vcc - Ic*Rc. Dokładając to równanie sprawa zaczyna się powoli wyjaśniać
2.3 Ustalamy jakiś prąd spoczynkowy kolektora np. 2mA
2.4 Znając parametr beta (w tym przypadku 100) dobieramy Rb tak aby uzyskać odpowiednie Ic wg wzoru Ib = (Vcc-0,7)/(Rb+Re). Uwaga! Ta metoda nie jest "profesjonalna" ponieważ beta tranzystora ma bardzo duży rozrzut względem egzemplarzy tego samego typu tranzystora, temperatury, prądu kolektora. Aby uzyskać stabilność pracy należy dodać rezystor uziemiający bazę - za chwilę pokaże.

Policzmy to. 4,5V = 2mA*Rc, wychodzi Rc = 2,25 kOhm. Zatem Re = 225 Ohm. Ib = Ic/beta = 20 uA. 20 uA = (9-0,7)/(Rb + beta*Re). Wychodzi Rb = 392,5 kOhm. Wrzućmy te wartości do symulacji i zobaczmy co się stanie:

Proszę bardzo: gra i trąbi. Widzimy że wzmocnienie nie wynosi dokładnie 10 (amplitudy powinny być identyczne, kanał wyjściowy ma podziałkę 10x większą) ale niestety jest to nie do przeskoczenia, teoretycznie powinniśmy założyć nieco większe wzmocnienie żeby uzyskać docelowe. No dobrze, a co ze stabilnością? Już tłumaczę. Aby ulepszyć układ, możemy dołożyć jeden rezystor tworząc dzielnik napięcia na bazie. Znając założone napięcie na emiterze (w naszym przypadku 0,45V) ustawiamy taki dzielnik napięcia, żeby wynosiło Ue + 0,7 = 1,15V. Przy okazji zamienię wartości rezystorów na coś bardziej dostępnego - typowe wartości z szeregu E24 które wszyscy znajdziecie w domu bądź w lokalnym sklepie:

Po paru minutach eksperymentowania znalazłem odpowiednie wartości. Generalnie dobranie rezystorów dzielnika nie jest takie oczywiste. Rezystor oznaczony na niebiesko podpierdala troche prądu od prądu bazy, co sprawia że napięcie na bazie zmienia się w "losowy" sposób. W moim przypadku musiałem dobrać takie wartości, aby utrzymać stosunek rezystancji ustawiający napięcie 1,15V na bazie, uważając na to by wartość R3 nie była zbyt duża ... i R7 też. Generalnie w tej konfiguracji wszystko zależy od wszystkiego i liczenie tego ręcznie jest bez sensu (parametr beta zmienia się szybko jak poglądy Hołowni,
stąd też idea dzielnika). Dlatego trzeba mierzyć prąd kolektora i napięcie Uc i kombinować. Ja się kieruje następującą procedurą:

3.1 Wybieramy jakąś rezystancje R3.
3.2 Dobieramy odpowiednią rezystancję R7 aby teoretyczne napięcie na dzielniku zgadzało się z założonym Ub (w moim przypadku 1,15V).
3.3 Mierzymy prąd kolektora. Jeśli Ic jest mniejsze niż założone (w moim przypadku 4.5mA) to zmniejszamy rezystancję, jeśli większe to zwiększamy.
3.4 Powtórz do skutku

Na fioletowo jest zaznaczony rezystor który też utrudnia sprawę. Działa on tłumiąco (tworzy dzielnik napięcia z impedancją wejściową). W moim przypadku
impedancja wejściowa jest bardzo smutna (Re = 100 ohm), rzędu kilku kOhm, co sprawia że sygnał traci amplitudę już na starcie. Ta rezystancja w połączeniu z
kondensatorem i rezystorami dzielnika odpowiadają za wzmocnienie mniejsze niż teoretyczne. Mimo to, nie powinniśmy się go pozbywać - ten rezystor zabezpiecza
bazę tranzystora przed przepięciami - np. podczas wpinania kabla do gniazda, albo załączenie efektu, dzięki czemu też nie słyszymy trzasków lub klikania.

Na dzisiaj tyle. Podsumowując, nauczyliśmy się jak zbudować wzmacniacz tranzystorowy w konfiguracji CE i ustawić precyzyjnie jego punkt pracy. W kolejnych dzidach nauczymy się o kolejnych praktykach ulepszających wzmacniacz oraz filtrach. Miłego wieczoru

Witajcie. Jest to pierwsza z kilku dzid poświęconych elektronice i budowie wzmacniaczy audio/efektów gitarowych. Dzisiaj na warsztat bierzemy tranzystory:

Każdy z Was o nich słyszał, jednak założę się że większość nie wie jak to dokładnie działa ani jak wykorzystać je w praktycznym zastosowaniu. Do zrozumienia
naszych rozważań wymagana jest podstawowa znajomość elektryki: prawa Ohma i Kirchoffa. Warto wiedzieć jak działa dioda (nie, nie chodzi o to że świeci). Opis nie jest bardzo akademicki, ale powinien dobrze oddać ideę projektowania układów z tranzystorami.
W niniejszej dzidzie posłużymy się uproszczonym modelem tranzystora - wzmacniaczem prądu.
Ale od początku...
Tranzystor jest elementem półprzewodnikowym, istnieją różne jego odmiany - możemy tranzystory podzielić przede wszystkim na unipolarne i bipolarne - to najogólniej opisuje ich konstrukcję oraz zasadę działania. Nas interesują tranzystory bipolarne (unipolary i inne to temat na inną dzide), które dalej możemy rozróżnić wedle polaryzacji: NPN oraz PNP. Polaryzacja wynika z układu warstw półprzewodnika wewnątrz tranzystora, jednakże kwestie konstrukcyjne nas w tej chwili nie interesują. Tranzystor ma trzy "nóżki" (elektrody) - bazę (B), emiter (E) i kolektor (C). Najogólniej, zasada działania tranzystora jest następująca: mały prąd bazy (Ib) powoduje przepływ dużego prądu kolektora (Ic) który w tranzystorze "sumuje się" z prądem bazy i wypływa poprzez emiter (prąd emitera Ie = Ib + Ic). To jest opis dla tranzystora NPN, dla PNP polaryzacja jest odwrócona, ale to zostawmy na inną okazję.

Do czego te elektrody służą? Już spieszę z odpowiedzią. Przede wszystkim, aby tranzystor w ogóle przewodził prąd  musimy go odpowiednio spolaryzować czyli:

1.1. Kolektor podłączamy do dodatniego względem emitera napięcia (+, inaczej Vcc)
1.2. Emiter podłączamy do masy (GND)
1.3. Na bazę podajemy sygnał sterujący (AC lub DC)

Tak wygląda nasz układ na chwilę obecną:

Proste? No nie do końca. Odpowiednia polaryzacja nie wystarczy aby tranzystor działał poprawnie i nie uległ uszkodzeniu. Aby go poprawić, musimy zrozumieć jak działa wzmacniacz prądowy.
Tranzystorem w tym uproszczonym modelu rządzi jedna najważniejsza zasada: Ic = Ib * b, gdzie Ic to prąd kolektora, Ib to prąd bazy a b to parametr beta (wzmocnienie prądowe). Zatem, wynika z tego że możemy sterować dużym prądem
kolektora za pomocą małego prądu bazy. Genialne.
Niestety, ta jedna zasada nie wystarczy nam do skonstruowania sprawnego wzmacniacza, ponieważ są jeszcze inne czynniki które musimy uwzględnić:

2.1. Spadek napięcia Baza-emiter (Ube)
2.2. Nieliniowa charakterystyka prądu kolektora - napięcia kolektor-emiter (Uce)
2.3. Wahania parametru beta w zależności od temperatury, prądu kolektora i Uce

Oraz różne inne bardziej skomplikowane, jednakże o mniejszym impakcie na nasz końcowy efekt.
Zacznijmy rozwiązywać problemy od początku. Ube wynosi około 0,6V i nieznacznie się zmienia w zależności od temperatury i przede wszystkim prądu kolektora. Złącze baza-emiter zachowuje się w przybliżeniu jak dioda, dlatego możemy
przyjąć założenie, że ten spadek napięcia jest równy 0,7V i nie zmienia się. To implikuje w 2 kolejne zależności:

3.1. Napięcie na emiterze jest zawsze 0,7V niższe niż na bazie
3.2. Jeśli napięcie na bazie jest niższe niż 0,7V, tranzystor jest zatkany.

Jak już o tym mowa, to warto wspomnieć o trzech obszarach pracy tranzystora: zatkanym (nie przewodzi), aktywnym (przewodzi mniej więcej liniowo), nasyconym (przewodzi maksymalny prąd kolektora). Do tego jeszcze wrócimy, ale
póki co pamiętajmy że dążymy do ustawienia tranzystora w obszarze aktywnym, aby uzyskać wzmocnienie z małymi zniekształceniami.
Aby poprawić nasz układ dodamy 2 rezystory, jeden na bazie (bias) oraz jeden na emiterze, oraz kondensator:

Co one dają?

4.1. Rb ustawia bias current, czyli mały prąd DC, powodujący przepływ prądu kolektora. Za pomocą Rb ustawiamy "punkt pracy". Mówiąc prosto: Rb "otwiera" tranzystor tak, że po podaniu sygnału sterującego (np. audio) nie dojdzie do sytuacji
gdzie napięcie na bazie jest za niskie aby otworzyć tranzystor. To tzw praca w klasie A, i charakteryzuje się najlepszą jakością kosztem niskiej sprawności energetycznej. Do biasowania jeszcze wrócimy, ale w tym przypadku wzór na prąd bazy to
(Vcc - 0,7)/(Rb + beta*Re).
4.2. Re ustawia maksymalny prąd kolektora (i emitera, zakładamy że Ic = Ie, ponieważ Ib jest bardzo małe), co jest konieczne żeby zabezpieczyć się przed koniecznym zakupem nowego tranzystora, a także ustawia napięcie na BAZIE - pamiętamy że
napięcie na bazie = Ue + Ube czyli napięcie na emiterze + 0,7V. Bez tego rezystora otrzymamy permamentne 0,7V na bazie, co powoduje dużo problemów ze stabilnością, o zniekształceniach nie mówiąc.
Maksymalny prąd kolektora liczymy wg prawa Ohma, tj zakładamy że Uce = 0 i Icmax = Vcc/Re. Do liczenia prądu kolektora jeszcze wrócimy.
Ponadto, ten rezystor stabilizuje termicznie tranzystor wprowadzając tzw. ujemne prądowe sprzężenie zwrotne. O sprzężeniu zwrotnym pogadamy w innej dzidzie, ale na chwilę obecną pamiętajmy że to coś zajebistego.
4.3. Kondensator jest po to aby odseparować napięcie DC na bazie od napięcia sygnału AC. Doprowadzenie DC do źródła AC może je uszkodzić. Pamiętamy że nasz sygnał audio bezproblemowo przepłynie przez kondensator. Ten kap tworzy
również filtr high-pass z Rb, ale filtry to temat na inną dzidę.

Podstawmy jakieś wartości rezystorów oraz kondensatora i zobaczmy co się stanie:

Już objaśniam co tu się dzieje. Patrząc na oscyloskop widzimy że sygnał idealnie został odtworzony na wyjściu (wyjście to napięcie na emiterze!) - tranzystor w takiej konfiguracji pracuje jako wtórnik napięciowy (inaczej bufor). Beta tranzystora w symulacji wynosi 100, co ładnie widać po prądach - I(dc) na bazie 7,49 uA, I(dc) na emiterze 749 uA, także wzmocnienie prądu działa jak przewidzieliśmy. Niestety, wzmocnienie napięciowe dalej wynosi 1, także nie udało nam się wzmocnić sygnału. Także
zwróć uwagę na napięcie na emiterze - 7,49V. Mimo że dla tego małego sygnału (0.2V rms to dość typowy sygnał z np gitary) wzmacniacz działa dobrze, zobacz co się stanie jeśli zwiększymy jego amplitudę:

Dodałem jeszcze 2 rezystory aby zasymulować uziemienie sygnału oraz pewną szeregową rezystancję wejściową, ale to co jest ważne to zniekształcenie sygnału na dodatniej półfali. Rzuć okiem na punkt 2.2 - widoczne zniekształcenia wynikają z tego,
iż nie ustawiliśmy odpowiednio punktu pracy co skutkuje ograniczonym headroomem (czyli "przestrzenią" w której mieści się dopuszczalny sygnał wejściowy). Zwróć uwagę na napięcie na emiterze V(dc) - wynosi 6,81V! Czyli podając sygnał który ma ponad 2Vpp próbujemy wymusić napięcie na emiterze wyższe niż napięcie zasilania, co jest niemożliwe. W przypadku bufora jest to niedopuszczalne, ale tak m.in. tworzy się przester, pożądany w naszym gitarowym sprzęcie :) Aby naprawić ten mankament możemy np. zmniejszyć prąd bazy - zamiana rezystora Rb z 100k na 1M załatwi robotę:

W tym przypadku widzimy jak napięcie na emiterze opadło do 4.15V, zwiększając znacznie headroom. Tworzenie kontrolowanego przesteru oraz metody jego uzyskania ukażą się w kolejnych dzidach. Na dziś to już tyle! Podsumowując informacje z dzisiaj:
wyjaśniliśmy podstawy działania tranzystora, kilka najpopularniejszych problemów podczas projektowania układów z nimi, zaprojektowaliśmy prosty bufor oraz poprawiliśmy jego headroom dopasowując prąd bazy (aby zmniejszyć napięcie emitera).
W kolejnych dzidach tranzystorowych dowiemy się jak uzyskać wzmocnienie napięcia oraz jak poprawić parametry naszego wzmacniacza. Zapraszam również do dyskusji w komentarzach!
Miłego weekendu dzidowcy

Siemacie! Jakiś czas temu zabrałem się za budowanie efektów gitarowych. Zdjęcie prezentuje pierwszą kostkę z której jestem naprawdę zadowolony - jest to overdrive, który świetnie nadaje się do wykręcania vintagowych brzmień. Brzmi bardzo śpiewnie i ciepło, zachowując dynamikę gry (bardzo mało kompresuje sygnał). Topologia układu jest w dużej mierze własna, bazuje ona na mieszaniu sygnału czystego z przesterem tubescreamer, z oryginalną kontrolą tonu; paleta brzmień jest bardzo szeroka. W tle projekt nad którym obecnie pracuję, distortion. Jeśli chcielibyście poczytać dzidy na temat budowy efektów czy elektroniki ogółem w wydaniu How To, dajcie znać w komentarzach. Miłego czworodzionka życzę wszystkim dzidowcom

Dostałem pozytywne komenty na fb więc się podzile z dzidowcami moją twórczością. Moją pasją jest twórzenie muzy mniej więcej w tym stylu, elektronika i tym pochodne, do tego kawałka złożyłem klip z darmowych sampli.

Nie będe udawał, ale jestem średni w elektronike.
Teraz do rzeczy.
Posiadam radio samochodowe z USA.
Radio jest zablokowane bo ktoś 10razy źle wpisał numer seryjny.
Rozwiązanie problemu to:
-ASO, ale dzowniłem już do 10 różnych i wszędzie mi powiedzieli, że oni nie wiedzą i to za stare.
-Lub wylutowanie eeprom i przylutowanie nowego 93c66 pustego
Pytanie:
Czy to na pewno zadziała?
Ten eeprom odpowiada za ten system any-złodziejowy. Czy jak będzie pusty to radio się odpali normalnie?

Oraz kolejna sprawa czy mamy tutaj elektronika z małopolski co byłby mi z tym w stanie pomóc?

Kolejna kwestia:
Radio jest z USA więc logicznie patrząc najprawodopodobniej nie łapie fal 0.2, 0.4 itd bo u nich łapie co drugą nieparzystą.
Radia o tym samym oznaczeniu wychodziły na europę.
I tutaj rodzi się pytanie czy da się coś z tym zrobić? Przerobić to żeby łapał co 0.1.
To będzie gdzieś zakodowane, czy jakieś cewki trzeba zmienić?

To co mogę powiedzieć to radio z tyłu ma dwa wejścia na antenę? I czy to może być tak że jedno wejście będzie działać co 0.1 a drugie będzie miało skok co 0.2?
Na zdjeciu numery seryjne z nalepki

To co widzicie na zdjęciu to "lewy" wentylator, z odwrotną geometrią łopatek. Jaki jest tego sens? Ano taki, że wentylatory można stackować, jeden za drugim. Ale jak macie wszystkie kręcące się w jedną stronę to jedyne co zyskacie to huk i turbulencje. Żeby działało, musicie mieć wentylatory które mają ciąg w tą samą stronę ale jeden kręci się w lewo a drugi w prawo. Tak jak w tym ruskim śmigłowcu Ka-52. Nie wiem jak w śmigłowcu ale w chłodzeniu PC każdy kolejny wentylator w stacji zwiększa przepływ powietrza o około 30%. Czy ma to sens? Nie XD ale chcę takie coś zrobić for shit and giggles plus dla nauki. 

A pytanie, czy można gdzieś w Polsce takie kupić najlepiej bez ledów LGBT bo nie chce mi się czekać 3 miesiące na przesyłkę, bo zanim przyjdzie to zapomnę po chuj to kupowałem XD