Transistor-Integrator - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Dieses Instructable zeigt Ihnen, wie Sie einen Transistor-Analog-Integrator entwerfen und herstellen.

Der Integrator ermöglicht die kumulative Verstärkung kleiner Eingangssignale.

Diese Schaltung ist veraltet und kann mit Operationsverstärkern realisiert werden.

Sie können es jedoch immer noch zusammenbauen, wenn Sie über Allzwecktransistoren verfügen.

Der Rf-Widerstand muss angepasst werden, da jeder Transistor eine andere Stromverstärkung hat.

Lieferungen

Teile: Matrixplatine, Drähte, Allzweck-NPN-Transistoren - 10, Allzweck-PNP-Transistor - 3, 1-mm-Draht, 470 nF Kissenkondensatoren - 5, andere Komponenten, die in der Schaltung gezeigt werden.

Toos: Zange, Abisolierzange.

Optionale Teile: Löten.

Optionales Werkzeug: Lötkolben.

Schritt 1: Entwerfen Sie die Schaltung

Die erste Stufe ist die AC-Verstärkerstufe (Wechselstrom).

Die zweite Stufe ist der Stromspiegelquellenintegrator. Ich habe einen Stromspiegel anstelle eines einzelnen Transistors verwendet, weil ich einen vorhersehbaren Ladestrom haben möchte. Die Stromverstärkung des Transistors kann sich mit der Temperatur und dem Kollektorstrom ändern.

Die Spannung am Kondensator C2 ist proportional zum Integral des Stroms. In einer Transistor-Stromspiegelquelle bleibt der Versorgungsstrom unabhängig von der Last-/Kondensatorspannung gleich, es sei denn, der Kondensator ist vollständig geladen oder der Transistor ist vollständig gesättigt. Deswegen:

Vc2 = (1/C2)*(Ic2*t/2)

C2 = C2a + C2b

Wobei: t = Zeit (Sekunden), Ic2 = C2-Kondensatorstrom (Ampere)

Die C2-Kondensatoren werden nicht vollständig entladen, wenn das Eingangssignal der Schaltung Null ist, da der Q3-Transistor ausgeschaltet wird, wenn die Vbe3-Spannung unter etwa 0,7 V fällt. Die C2-Kondensatoren entladen sich jedoch genug, um einen Q3-Transistorausgang von Null zu erzeugen.

Da ich eine Stromspiegelquelle verwende und die beiden Transistoren in der zweiten Zyklushälfte AUS sind, wenn Vc1 eine Sinuskurve als durchschnittlich ist, Ic2 = rms ((Vc1peak - 0,7 V) / (Rc2a + 1/(j*2*pi *Cb2*f)))

Wobei: f = Frequenz (Hz), Vc1peak = Vc1 AC Amplitude.

RMS steht für den quadratischen Mittelwert.

Klicken Sie auf diesen Link:

Die letzte und dritte Stufe ist ein weiterer AC-Verstärker.

Die Schaltung arbeitet mit mindestens 3 V. Möglicherweise können Sie jedoch die Versorgungsspannung auf nur 1,5 V reduzieren, wenn Sie alle Widerstandswerte reduzieren. Das Problem bei niedrigen Spannungen besteht jedoch darin, dass das Eingangssignal mit dem Rauschen konkurrieren muss.

Schritt 2: Machen Sie die Schaltung

Ich habe die Schaltung und auch diesen Artikel modifiziert. Ich habe die alten Elektrolytkondensatoren durch Kissenkondensatoren ersetzt. Ich habe auch ein paar Transistoren parallel hinzugefügt.

Sie können sehen, dass ich keinen Lötkolben verwendet habe. Möglicherweise benötigen Sie es jedoch.

Schritt 3: Testen

Erstes Diagramm: Sinuswelle

Zweiter Graph: Rechteckwelle

Dritter Graph: Dreieckswelle

Die Ausgangsspannung der Schaltung steigt langsam an, wenn die Eingangsfrequenz auf etwa 50 Hz erhöht wird. Dann senke ich die Frequenz und die Eingangsspannung sinkt, wie Sie in meinen Testergebnissen sehen. Dies liegt an den Hochpassfiltereigenschaften des Q1-Transistor-Wechselstromverstärkers.

Aus meinen Testergebnissen ist jedoch nicht ersichtlich, dass die Ausgangsspannung durch die Erhöhung der Frequenz aufgrund der Tiefpassfiltereigenschaften der C2-Kondensatoren (C2a und C2b) sinkt. Ich habe mich einfach entschieden, mich nicht mit der Aufzeichnung dieser Grafiken zu beschäftigen. Dies liegt daran, dass die Kondensatoren keine Zeit zum Aufladen haben.