LightSound: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ฉันซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าตั้งแต่อายุ 10 ขวบ พ่อของฉัน ช่างวิทยุสอนพื้นฐานและวิธีใช้หัวแร้งให้ฉันฟัง ฉันเป็นหนี้เขามาก วงจรแรกของฉันคือเครื่องขยายเสียงพร้อมไมโครโฟน และฉันก็ชอบที่จะได้ยินเสียงของฉันผ่านลำโพงที่เชื่อมต่ออยู่หรือเสียงจากภายนอกในขณะที่ฉันแขวนไมโครโฟนไว้นอกหน้าต่าง วันหนึ่ง พ่อของฉันเดินมารอบๆ พร้อมกับขดลวดที่เขาถอดออกจากหม้อแปลงเก่า และเขาพูดว่า "เชื่อมต่อสิ่งนี้แทนไมโครโฟนของคุณ" ฉันทำมันและนี่เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่น่าทึ่งที่สุดในชีวิตของฉัน ทันใดนั้น ฉันได้ยินเสียงหึ่งแปลกๆ เสียงฟู่ เสียงหึ่งๆ แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่คมชัด และเสียงบางอย่างที่คล้ายกับเสียงมนุษย์ที่บิดเบี้ยว มันเหมือนกับการดำน้ำในโลกที่ซ่อนเร้นที่อยู่ตรงหน้าหูของฉันซึ่งฉันไม่สามารถจำได้จนถึงขณะนี้ ในทางเทคนิคแล้วไม่มีอะไรมหัศจรรย์เกี่ยวกับเรื่องนี้ ขดลวดดักจับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากอุปกรณ์ในครัวเรือน ตู้เย็น เครื่องซักผ้า สว่านไฟฟ้า ทีวี วิทยุ ไฟถนน เป็นต้น แต่ประสบการณ์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับฉัน มีบางอย่างรอบตัวฉันที่ฉันไม่สามารถรับรู้ได้ แต่ด้วย mumbo-jumbo อิเล็กทรอนิกส์ฉันอยู่ในนั้น!

หลายปีต่อมา ฉันคิดเกี่ยวกับมันอีกครั้ง และความคิดหนึ่งก็ผุดขึ้นมาในหัวของฉัน จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันเชื่อมต่อโฟโตทรานซิสเตอร์กับแอมพลิฟายเออร์ ฉันจะได้ยินการสั่นสะเทือนที่ดวงตาของฉันขี้เกียจเกินกว่าจะจำได้หรือไม่? ฉันทำมันและอีกครั้งประสบการณ์นั้นยอดเยี่ยมมาก! ดวงตาของมนุษย์เป็นอวัยวะที่มีความซับซ้อนมาก มันให้แบนด์วิดธ์ข้อมูลที่ดีที่สุดของอวัยวะทั้งหมดของเรา แต่สิ่งนี้มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายบางอย่าง ความสามารถในการรับรู้การเปลี่ยนแปลงค่อนข้างจำกัด หากข้อมูลภาพเปลี่ยนแปลงมากกว่า 11 ครั้งต่อวินาที สิ่งต่างๆ ก็เริ่มเบลอ นี่คือเหตุผลที่เราสามารถชมภาพยนตร์ในโรงภาพยนตร์หรือทีวีของเราได้ สายตาของเราไม่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงได้อีกต่อไป และภาพนิ่งเดี่ยวเหล่านั้นก็หลอมรวมกันเป็นการเคลื่อนไหวต่อเนื่องกัน แต่ถ้าเราเปลี่ยนแสงเป็นเสียง หูของเราก็จะรับรู้การสั่นเหล่านั้นได้อย่างสมบูรณ์ถึงหลายพันครั้งต่อวินาที!

ฉันประดิษฐ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เล็กๆ น้อยๆ เพื่อเปลี่ยนสมาร์ทโฟนของฉันให้เป็นเครื่องรับแสง ทำให้ฉันสามารถบันทึกเสียงเหล่านั้นได้ เนื่องจากอิเล็กทรอนิคส์นั้นง่ายมาก ฉันต้องการแสดงให้คุณเห็นถึงพื้นฐานของการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ในตัวอย่างนี้ เราจะเจาะลึกเข้าไปในทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ แต่อย่ากังวลไป ฉันจะคิดเลขให้ง่าย!

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ 1: ทรานซิสเตอร์คืออะไร?

ต่อไปนี้คือการแนะนำอย่างรวดเร็วและไม่สกปรกของคุณเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว มีสองประเภทที่แตกต่างกัน หนึ่งชื่อ NPN และนี่คือสิ่งที่คุณสามารถเห็นในภาพ อีกประเภทคือ PNP และเราจะไม่พูดถึงเรื่องนี้ที่นี่ ความแตกต่างเป็นเพียงเรื่องของกระแสและแรงดันขั้วและไม่เป็นที่สนใจอีกต่อไป

ทรานซิสเตอร์ NPN เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ขยายกระแส โดยทั่วไปคุณมีสามขั้ว หนึ่งมีพื้นฐานอยู่เสมอ ในภาพของเราเรียกว่า "อีซีแอล" จากนั้นคุณมี "ฐาน" ซึ่งอยู่ทางซ้ายและ "ตัวรวบรวม" ซึ่งเป็นตัวบน กระแสใดๆ ที่เข้าสู่ IB ฐานจะทำให้กระแสขยายลอยผ่าน IC ตัวรวบรวมและไหลผ่านตัวปล่อยกลับเข้าสู่พื้นดิน กระแสจะต้องถูกขับเคลื่อนจากแหล่งจ่ายแรงดันภายนอก UB อัตราส่วนของ IC กระแสขยายและ IB กระแสฐานคือ IC/IB=B B เรียกว่าเกนกระแสไฟตรง ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและวิธีการตั้งค่าทรานซิสเตอร์ในวงจรของคุณ นอกจากนี้ มีแนวโน้มที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนในการผลิตที่รุนแรง ดังนั้นจึงไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะคำนวณด้วยค่าคงที่ พึงระลึกไว้เสมอว่ากำไรในปัจจุบันอาจแพร่กระจายได้มาก นอกเหนือจาก B แล้ว ยังมีค่าอื่นที่ชื่อว่า "เบต้า" Wile B แสดงลักษณะของการขยายสัญญาณ DC เบต้าทำเช่นเดียวกันสำหรับสัญญาณ AC ปกติ B กับ beta จะไม่ต่างกันมาก

เมื่อรวมกับกระแสไฟเข้าแล้ว ทรานซิสเตอร์ก็มีแรงดันไฟขาเข้าด้วย ข้อจำกัดของแรงดันไฟฟ้านั้นแคบมาก ในการใช้งานปกติจะเคลื่อนที่ในพื้นที่ระหว่าง 0.62V..0.7V การบังคับเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าบนฐานจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากของกระแสตัวสะสมเนื่องจากการขึ้นต่อกันนี้เป็นไปตามเส้นโค้งเลขชี้กำลัง

ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ 2: การออกแบบขั้นตอนแรกของแอมพลิฟายเออร์

ตอนนี้เรากำลังเดินทาง ในการแปลงแสงแบบมอดูเลตเป็นเสียง เราจำเป็นต้องมีโฟโตทรานซิสเตอร์ โฟโตทรานซิสเตอร์มีลักษณะคล้ายกับทรานซิสเตอร์ NPN มาตรฐานของขั้นตอนก่อนหน้าอย่างมาก แต่ยังมีความสามารถไม่เพียงเปลี่ยนกระแสสะสมโดยการควบคุมกระแสฐาน นอกจากนี้กระแสสะสมขึ้นอยู่กับแสง กระแสไฟน้อย-มาก กระแสไฟน้อย-แสงน้อย มันง่ายมาก

การระบุแหล่งจ่ายไฟ

เมื่อฉันออกแบบฮาร์ดแวร์ สิ่งแรกที่ฉันทำคือตัดสินใจเกี่ยวกับพาวเวอร์ซัพพลาย เพราะสิ่งนี้จะส่งผลต่อทุกอย่างในวงจรของคุณ การใช้แบตเตอรี่ขนาด 1, 5V อาจเป็นความคิดที่ไม่ดี เพราะตามที่คุณเรียนรู้ในขั้นตอนที่ 1 UBE ของทรานซิสเตอร์จะอยู่ที่ประมาณ 0, 65V และเท่ากับ 1, 5V แล้วครึ่งทางแล้ว เราควรสำรองให้มากกว่านี้ ฉันชอบแบตเตอรี่ 9V ราคาถูกและง่ายต่อการจัดการและไม่ใช้พื้นที่มากนัก มาต่อกันที่ 9V. UB=9V

การระบุตัวสะสมปัจจุบัน

นี่เป็นสิ่งสำคัญและส่งผลกระทบต่อทุกสิ่งเช่นกัน ไม่ควรเล็กเกินไปเพราะทรานซิสเตอร์จะไม่เสถียรและสัญญาณรบกวนเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังต้องไม่สูงเกินไปเพราะทรานซิสเตอร์มีกระแสไฟว่างและแรงดันไฟอยู่เสมอ และนั่นหมายความว่ามันกินพลังงานที่เปลี่ยนเป็นความร้อน กระแสไฟมากเกินไปทำให้แบตเตอรี่หมดและอาจฆ่าทรานซิสเตอร์เนื่องจากความร้อน ในแอปพลิเคชันของฉัน ฉันจะเก็บกระแสของตัวสะสมไว้ระหว่าง 1…5mA เสมอ ในกรณีของเราลองใช้ 2mA ไอซี=2mA.

ทำความสะอาดแหล่งจ่ายไฟของคุณ

หากคุณกำลังออกแบบแอมพลิฟายเออร์สเตจ คุณควรรักษาแหล่งจ่ายไฟ DC ของคุณให้สะอาดอยู่เสมอ แหล่งจ่ายไฟมักเป็นแหล่งกำเนิดเสียงและฮัมแม้ว่าคุณจะใช้แบตเตอรี่ก็ตาม เนื่องจากคุณมักจะมีความยาวสายเคเบิลที่เหมาะสมซึ่งเชื่อมต่อกับรางจ่ายไฟซึ่งอาจทำงานเป็นเสาอากาศสำหรับเสียงฮัมที่มีกำลังเพียงพอทั้งหมด โดยปกติฉันกำลังกำหนดเส้นทางกระแสไฟจ่ายผ่านตัวต้านทานขนาดเล็กและให้ตัวเก็บประจุโพลาไรซ์ไขมันในตอนท้าย มันตัดสัญญาณ ac ทั้งหมดลงกับพื้น ในภาพ ตัวต้านทานคือ R1 และตัวเก็บประจุคือ C1 เราควรเก็บตัวต้านทานให้เล็กเพราะแรงดันตกที่มันสร้างจำกัดเอาต์พุตของเรา ตอนนี้ฉันสามารถโยนประสบการณ์ของฉันและบอกว่าแรงดันตก 1V นั้นทนได้หากคุณทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ 9V ยูเอฟ=1V.

ตอนนี้เราต้องคาดหวังความคิดของเราสักหน่อย คุณจะเห็นในภายหลังว่าเราจะเพิ่มสเตจทรานซิสเตอร์ตัวที่สองซึ่งจำเป็นต้องได้รับกระแสไฟที่สะอาด ดังนั้นปริมาณกระแสที่ไหลผ่าน R1 จึงเป็นสองเท่า แรงดันตกคร่อม R1 คือ R1=UF/(2xIC) = 1V/4mA = 250 Ohms คุณจะไม่มีวันได้ตัวต้านทานที่คุณต้องการอย่างแน่นอน เพราะพวกมันถูกสร้างขึ้นในช่วงค่าที่แน่นอน ค่าที่ใกล้ที่สุดกับค่าของเราคือ 270 Ohms และเราจะปรับค่านั้นให้ R1=270 โอห์ม

จากนั้นเลือก C1=220uF ที่ให้ความถี่มุม 1/(2*PI*R1*C1) = 2, 7Hz อย่าคิดมากเกี่ยวกับเรื่องนี้ ความถี่ของมุมคือความถี่ที่ตัวกรองเริ่มระงับสัญญาณ ac มากถึง 2, 7Hz ทุกอย่างจะผ่านไปโดยไม่ลดทอนมากหรือน้อย เกิน 2, 7Hz สัญญาณจะถูกระงับมากขึ้นเรื่อยๆ การลดทอนของตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำอันดับหนึ่งอธิบายโดย A=1/(2*PI*f*R1*C1) ศัตรูที่ใกล้ที่สุดในแง่ของการรบกวนคือเสียงฮัมของสายไฟ 50Hz ลองใช้ f=50 แล้วเราจะได้ A=0, 053 นั่นหมายถึงมีเพียง 5 เท่านั้น 3% ของสัญญาณรบกวนจะผ่านเข้าไปในฟิลเตอร์ น่าจะเพียงพอกับความต้องการของเรา

การระบุอคติแรงดันสะสม

อคติคือจุดที่คุณใส่ทรานซิสเตอร์ของคุณไว้เมื่ออยู่ในโหมดว่าง สิ่งนี้ระบุกระแสและแรงดันไฟฟ้าเมื่อไม่มีสัญญาณอินพุตที่จะขยาย ข้อกำหนดที่ชัดเจนของอคตินี้เป็นพื้นฐาน เนื่องจากตัวอย่างเช่น แรงดันไบแอสบนตัวสะสมจะระบุจุดที่สัญญาณจะแกว่งไปมาเมื่อทรานซิสเตอร์ทำงาน การวางจุดนี้ผิดพลาดจะส่งผลให้สัญญาณบิดเบี้ยวเมื่อสวิงเอาท์พุตกระทบพื้นหรือแหล่งจ่ายไฟ นี่เป็นข้อ จำกัด ที่แน่นอนที่ทรานซิสเตอร์ไม่สามารถผ่านได้! โดยปกติแล้ว จะเป็นความคิดที่ดีที่จะใส่ความเอนเอียงของแรงดันเอาต์พุตไว้ตรงกลางระหว่างกราวด์กับ UB ที่ UB/2 ในกรณีของเรา (UB-UF)/2 = 4V แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างคุณจะเข้าใจในภายหลัง ฉันต้องการให้มันต่ำลงเล็กน้อย อันดับแรก เราไม่ต้องการสวิงเอาต์พุตขนาดใหญ่ เพราะแม้หลังจากการขยายสัญญาณในขั้นตอนที่ 1 นี้ สัญญาณของเราจะอยู่ในช่วงมิลลิโวลต์ ประการที่สอง อคติที่ต่ำกว่าจะดีกว่าสำหรับสเตจทรานซิสเตอร์ต่อไปนี้ดังที่คุณเห็น งั้นเรามาใส่อคติกับ 3V กัน UA=3V.

คำนวณตัวต้านทานตัวสะสม

ตอนนี้เราสามารถคำนวณส่วนประกอบที่เหลือได้ คุณจะเห็นว่ากระแสสะสมไหลผ่าน R2 หรือไม่ เราจะได้แรงดันตกที่มาจาก UB เนื่องจาก UA = UB-UF-IC*R1 เราจึงสามารถแยก R1 และรับ R1 = (UB-UF-UA)/IC = (9V-1V-3V)/2mA = 2, 5K อีกครั้งเราเลือกค่ามาตรฐานถัดไปและเราใช้ R1 = 2, 7K Ohm

คำนวณตัวต้านทานฐาน

สำหรับการคำนวณ R3 เราสามารถหาสมการอย่างง่ายได้ แรงดันไฟฟ้าข้าม R3 คือ UA-UBE ตอนนี้เราต้องรู้กระแสฐาน ฉันบอกคุณแล้วว่ากระแส DC ได้รับ B=IC/IB ดังนั้น IB = IC/B แต่ค่าของ B คืออะไร? น่าเศร้าที่ฉันใช้โฟโตทรานซิสเตอร์จากแพ็คเกจส่วนเกินและไม่มีการทำเครื่องหมายที่เหมาะสมบนส่วนประกอบ เราเลยต้องใช้จินตนาการของเรา โฟโตทรานซิสเตอร์ไม่มีการขยายเสียงมากนัก ออกแบบมาเพื่อความเร็วมากกว่า ในขณะที่อัตราขยาย DC-current สำหรับทรานซิสเตอร์ปกติสามารถเข้าถึง 800 ปัจจัย B ของโฟโตทรานซิสเตอร์อาจอยู่ระหว่าง 200..400 ไปกับ B=300 กัน R3 = (UA-UBE)/IB = B*(UA-UBE)/IC = 352K โอห์ม ซึ่งใกล้เคียงกับ 360K โอห์ม น่าเศร้าที่ฉันไม่มีค่านี้ในกล่องของฉัน ดังนั้นฉันจึงใช้ 240K+100K ในซีรีย์แทน R3 = 340K โอห์ม

คุณอาจถามตัวเองว่าทำไมเราจึงระบายกระแสฐานออกจากตัวสะสม ไม่ใช่จาก UB ให้ฉันบอกคุณนี้ ความลำเอียงของทรานซิสเตอร์เป็นสิ่งที่เปราะบางเนื่องจากทรานซิสเตอร์มีแนวโน้มที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนในการผลิตรวมถึงการพึ่งพาอุณหภูมิอย่างรุนแรง นั่นหมายความว่าหากคุณไบแอสทรานซิสเตอร์ของคุณโดยตรงจาก UB มันอาจจะหลุดออกไปในไม่ช้า เพื่อรับมือกับปัญหานั้น นักออกแบบฮาร์ดแวร์ใช้วิธีการที่เรียกว่า "คำติชมเชิงลบ" มาดูวงจรของเรากันอีกครั้ง กระแสฐานมาจากแรงดันสะสม ทีนี้ลองนึกภาพว่าทรานซิสเตอร์อุ่นขึ้นและค่า B จะเพิ่มขึ้น นั่นหมายถึงกระแสของตัวสะสมกำลังไหลมากขึ้นและ UA ลดลง แต่ UA ที่น้อยกว่าก็หมายถึง IB ที่น้อยลงและแรงดันไฟฟ้า UA ก็เพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย เมื่อลด B คุณจะมีผลเช่นเดียวกันในทางกลับกัน นี่คือข้อบังคับ! นั่นหมายความว่าด้วยการเดินสายที่ชาญฉลาด เราสามารถจำกัดอคติของทรานซิสเตอร์ได้ คุณจะเห็นข้อเสนอแนะเชิงลบอื่นในขั้นตอนต่อไปเช่นกัน อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้ว คำติชมเชิงลบจะลดการขยายของสเตจด้วย แต่มีวิธีที่จะเอาชนะปัญหานี้ได้

ขั้นตอนที่ 3: ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ 3: การออกแบบขั้นตอนที่สอง

ฉันทำการทดสอบโดยใช้สัญญาณไฟเสียงจากสเตจพรีแอมพลิฟายเออร์ในขั้นตอนก่อนหน้าในสมาร์ทโฟนของฉัน เป็นกำลังใจ แต่ฉันคิดว่าการขยายเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยจะดีกว่า ฉันประเมินว่าการเพิ่มปัจจัย 5 เพิ่มเติมน่าจะทำงานได้ดี มาต่อกันที่สเตจที่สองกันเลย! โดยปกติเราจะตั้งค่าทรานซิสเตอร์อีกครั้งในสเตจที่สองด้วยอคติของตัวเองและป้อนสัญญาณพรีแอมพลิไฟเออร์จากสเตจแรกผ่านตัวเก็บประจุเข้าไป จำตัวเก็บประจุไม่ให้กระแสตรงผ่าน แค่สัญญาณไฟก็ผ่านได้ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถกำหนดเส้นทางสัญญาณผ่านขั้นตอนต่างๆ ได้ และความเอนเอียงของแต่ละขั้นตอนจะไม่ได้รับผลกระทบ แต่มาทำให้น่าสนใจขึ้นอีกนิดและพยายามบันทึกส่วนประกอบบางอย่างไว้เพราะเราต้องการให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กและสะดวก เราจะใช้เอาต์พุตไบแอสของสเตจ 1 สำหรับการไบแอสทรานซิสเตอร์ในสเตจ 2!

การคำนวณตัวต้านทานอีซีแอล R5

ในขั้นตอนนี้ทรานซิสเตอร์ NPN ของเราจะมีอคติโดยตรงจากสเตจก่อนหน้า ในแผนภาพวงจรเราจะเห็นว่า UE = UBE + ICxR5 เนื่องจาก UE = UA จากสเตจก่อนหน้า เราจึงสามารถแยก R5 = (UE-UBE)/IC = (3V-0.65V)/2mA = 1, 17K Ohm เราทำให้มันเป็น 1, 2K Ohm ซึ่งเป็นค่าปกติที่ใกล้ที่สุด R5 = 1, 2K โอห์ม

คุณสามารถดูความคิดเห็นประเภทอื่นได้ที่นี่ สมมติว่าในขณะที่ UE คงที่ ค่า B ของทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิ ดังนั้นเราจึงได้รับกระแสมากขึ้นผ่านตัวสะสมและตัวปล่อย แต่กระแสที่มากขึ้นผ่าน R5 หมายถึงแรงดันที่มากขึ้นใน R5 เนื่องจาก UBE = UE - IC*R5 การเพิ่มขึ้นของ IC หมายถึงการลดลงของ UBE และทำให้ IC ลดลงอีกครั้ง ที่นี่อีกครั้งเรามีกฎระเบียบที่ช่วยให้เรารักษาอคติให้คงที่

การคำนวณตัวต้านทานตัวสะสม R4

ตอนนี้เราควรจับตาดูการแกว่งของเอาต์พุตของสัญญาณตัวรวบรวม UA ของเรา ขีดจำกัดล่างคือความเอนเอียงของอีซีแอล 3V-0, 65V=2, 35V ขีดจำกัดบนคือแรงดัน UB-UB=9V-1V=8V เราจะใส่อคติของนักสะสมไว้ตรงกลาง UA = 2, 35V + (8V-2, 35V)/2 = 5, 2V. UA = 5, 2V. ตอนนี้การคำนวณ R4 เป็นเรื่องง่าย R4 = (UB-UF-UA)/IC =(9V-1V-5, 2V)/2mA = 1, 4K โอห์ม เราทำให้มัน R4 = 1, 5K โอห์ม

แล้วเครื่องขยายเสียงล่ะ?

แล้วปัจจัย 5 ของการขยายเสียงที่เราอยากได้ล่ะ? การขยายแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณ ac ในระยะที่คุณเห็นได้อธิบายไว้ในสูตรง่ายๆ วู = R4/R5 ค่อนข้างง่ายใช่มั้ย นี่คือการขยายของทรานซิสเตอร์ที่มีการป้อนกลับเชิงลบมากกว่าตัวต้านทานอีซีแอล จำไว้ว่าฉันบอกคุณว่าข้อเสนอแนะเชิงลบก็ส่งผลต่อการขยายสัญญาณเช่นกันหากคุณไม่ได้ใช้วิธีการที่เหมาะสมกับมัน

หากเราคำนวณการขยายด้วยค่าที่เลือกของ R4 และ R5 เราจะได้ V = R4/R5 = 1.5K/1.2K = 1.2 หืม มันค่อนข้างไกลจาก 5. แล้วเราจะทำอย่างไร? ก่อนอื่นเราเห็นว่าเราไม่สามารถทำอะไรกับ R4 ได้ ได้รับการแก้ไขโดยอคติเอาต์พุตและข้อจำกัดของแรงดันไฟฟ้า แล้ว R5 ล่ะ? มาคำนวณค่า R5 ที่ควรมีกันถ้าเราจะมีการขยายเสียงเป็น 5 กัน ง่ายมาก เพราะ Vu =R4/R5 นี่หมายความว่า R5 = R4/Vu = 1.5K โอห์ม/5 = 300 โอห์ม โอเค ไม่เป็นไร แต่ถ้าเราจะใส่ 300 โอห์มแทน 1.2K ในวงจรของเรา อคติของเราจะพัง ดังนั้นเราจึงต้องใส่ทั้งสอง 1.2K Ohm สำหรับ dc bias และ 300 Ohms สำหรับ ac คำติชมเชิงลบ มาดูภาพที่สองกัน คุณจะเห็นว่าฉันแบ่งตัวต้านทาน 1, 2K Ohm เป็น 220 Ohm และ 1K Ohm เป็นอนุกรม นอกจากนี้ ฉันเลือก 220 โอห์ม เพราะฉันไม่มีตัวต้านทาน 300 โอห์ม 1K ยังผ่านตัวเก็บประจุโพลาไรซ์ไขมัน สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร ดีสำหรับอคติ dc ที่หมายถึงข้อเสนอแนะเชิงลบ "เห็น" 1, 2K Ohm เนื่องจาก dc อาจไม่ผ่านตัวเก็บประจุดังนั้นสำหรับ dc bias C3 จึงไม่มีอยู่จริง! ในทางกลับกันสัญญาณ ac เพียงแค่ "เห็น" 220 โอห์มเพราะทุกแรงดันไฟ ac ที่ตกคร่อม R6 จะลัดวงจรลงกราวด์ ไม่มีแรงดันตก ไม่มีการตอบรับ เหลือเพียง 220 โอห์มสำหรับข้อเสนอแนะเชิงลบ ค่อนข้างฉลาดใช่มั้ย

เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณต้องเลือก C3 เพื่อให้อิมพีแดนซ์ต่ำกว่า R3 มาก ค่าที่ดีคือ 10% ของ R3 สำหรับความถี่ในการทำงานที่ต่ำที่สุด สมมติว่าความถี่ต่ำสุดของเราคือ 30 Hz อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุคือ Xc = 1/(2*PI*f*C3) ถ้าเราแยก C3 และใส่ความถี่และค่าของ R3 เราจะได้ C3=1/(2*PI*f*R3/10) = 53uF เพื่อให้ตรงกับค่าปกติที่ใกล้ที่สุด ให้ทำให้มันเป็น C3 = 47uF

ตอนนี้ดูแผนผังที่เสร็จสมบูรณ์ในรูปสุดท้าย เสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างกลไก ตอนที่ 1: รายการวัสดุ

ฉันใช้ส่วนประกอบต่อไปนี้เพื่อสร้างอุปกรณ์:

• ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดจากแผนผัง
• กล่องพลาสติกมาตรฐาน 80 x 60 x 22 มม. พร้อมช่องใส่แบตเตอรี่ 9V
• คลิปแบตเตอรี่ 9V
• สายสัญญาณเสียง 1 ม. 4pol พร้อมแจ็ค 3.5 มม.
• 3pol. ช่องเสียบสเตอริโอ 3.5mm
• สวิตช์
• ชิ้นส่วนของ perfboard
• แบตเตอรี่ 9V
• ประสาน
• ลวดทองแดง 2 มม. 0, ลวดกรองแยก 25 มม.

ควรใช้เครื่องมือต่อไปนี้:

• หัวแร้ง
• สว่านไฟฟ้า
• ดิจิตอลมัลติมิเตอร์
• ตะไบกลม

ขั้นตอนที่ 5: การสร้างกลไก: ตอนที่ 2

วางสวิตช์และซ็อกเก็ต 3, 5mm

ใช้ตะไบตะไบเป็นสองรูครึ่งรูที่ตัวเคสทั้งสองส่วน (บนและล่าง) ทำรูให้กว้างพอที่สวิตช์จะใส่เข้าไป ตอนนี้ ทำเช่นเดียวกันกับซ็อกเก็ต 3.5 มม. ซ็อกเก็ตจะใช้เชื่อมต่อที่อุดหู เอาต์พุตเสียงจาก 4pol แจ็คจะถูกส่งไปยังซ็อกเก็ต 3.5 มม.

ทำรูสำหรับสายเคเบิลและโฟโตทรานซิสเตอร์

เจาะรูขนาด 3 มม. ที่ด้านหน้าและติดกาวโฟโตทรานซิสเตอร์เข้าไปเป็นพิเศษเพื่อให้ขั้วของมันลอดผ่านรู เจาะรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. อีกด้านหนึ่ง สายสัญญาณเสียงที่มีแจ็ค 4 มม. จะวิ่งผ่าน

ประสานอิเล็กทรอนิกส์

ตอนนี้ประสานส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์บน perfboard แล้วต่อเข้ากับสายสัญญาณเสียงและแจ็ค 3.5 มม. ตามที่แสดงในแผนผัง ดูภาพที่แสดงพินสัญญาณบนแจ็คสำหรับการวางแนว ใช้ DMM ของคุณเพื่อดูว่าสัญญาณใดจากแจ็คที่ออกมาจากสายเพื่อระบุ

เมื่อทุกอย่างเสร็จสิ้น ให้เปิดอุปกรณ์และตรวจสอบว่าแรงดันเอาต์พุตบนทรานซิสเตอร์มากหรือน้อยในช่วงที่คำนวณได้ ถ้าไม่ลองปรับ R3 ในระยะแรกของเครื่องขยายเสียง อาจเป็นปัญหาเนื่องจากความคลาดเคลื่อนของทรานซิสเตอร์ที่แพร่หลาย คุณอาจต้องปรับค่าของมัน

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบ

ฉันสร้างอุปกรณ์ประเภทนี้เมื่อหลายปีก่อน (ดูวิดีโอ) จากนี้ไป ฉันได้รวบรวมตัวอย่างเสียงที่ฉันต้องการแสดงให้คุณเห็น ส่วนใหญ่ฉันเก็บสะสมไว้ขณะขับรถและใส่โฟโตทรานซิสเตอร์ไว้ด้านหลังกระจกหน้ารถ

• "Bus_Anzeige_2.mp3" นี่คือเสียงของ LED-Display ภายนอกบนรถบัสที่วิ่งผ่าน
• "Fahrzeug mit Blinker.mp3" ไฟกระพริบของรถ
• "LED_Scheinwerfer.mp3" ไฟหน้ารถ
• "Neonreklame.mp3" ไฟนีออน
• "Schwebung.mp3" จังหวะสองไฟขวางไฟหน้ารถ
• "Sound_Flourescent_Lamp.mp3" เสียงของ CFL
• "Sound_oscilloscope.mp3" เสียงหน้าจอออสซิลโลสโคปของฉันพร้อมการตั้งค่าเวลาต่างกัน
• "Sound-PC Monitor.mp3" เสียงของจอภาพ PC ของฉัน
• "Strassenlampen_Sequenz.mp3" ไฟถนน
• "Was_ist_das_1.mp3" เสียงที่แผ่วเบาและแปลกประหลาดราวกับเอเลี่ยนที่ฉันจับได้ว่าขับรถอยู่ในรถของฉัน

ฉันหวังว่าฉันจะได้ทำให้ความอยากอาหารของคุณเปียก และคุณจะได้ไปสำรวจโลกใหม่ของแสงสีด้วยตัวคุณเองตอนนี้!