喊话器

晶体三极管最重要的应用就是组成各种放大器,把微弱的电信号进行放大。如扩大器就是把话筒送出来的微弱电信号经过电压放大和功率放大,最后驱动喇叭发出较大的声音。在这里介绍一个简单实用的由三极管等分立元件组成的喊话器功率放大电路。这个电路也可以作有源音箱的放大器。虽然现在广泛使用的是集成电路功率放大器,但是通过制做一个三极管功率放大器不仅能学到电路的基础知识,而且对了解集成电路功率放大器的工作原理也是十分有用的。

一、元器件及材料的准备

表3

所用的元器件如表3所示。在三极管的家族中,从它们的结构上来看,可以分为NPN型三极管与PNP型三极管两大类。从三极管的符号中可以看到发射极有一个箭头,箭头所指的方向就是电流的方向。 NPN型三极管发射极箭头向外,而PNP型三极管发射极箭头向里。因此可以明白NPN型三极管与PNP型三极管的工作电压和电流正好相反,这两类三极管是不能互换的,这在后边的制作中一定要注意。

电路中三极管VT3和VT4是一对推挽管,由于工作电流较大,所以要求它们的集电极最大允许电流不小于1A,集电极最大允许耗散功率不小于1W,这样放大器的输出功率可达1.5W左右。也可以用其他中功率或大功率三极管代用。

二、电路的制作与调试

图3-1是喊话器的电原理图,图3-2是它的电路板安装图,图3-3是它的电路板元件图。所有元器件的引线在安装前都应进行镀锡处理,这样才能保证焊接的可靠性。对照图3-1、图3-2和图3-3,依次将电阻器、二极管、电容器、三极管装到电路板上。电阻器在电路板上的安装孔距都是10mm，所以这些电阻器全部为卧式安装,可以贴近电路板。驻极体话筒、电位器、扬声器要用导线连接到电路板上。

图3-1 喊话器电原理图

图3-2 电路板安装图

图3-3 电路板元件图

三、三极管的放大作用与电路的工作原理

我们知道三极管有放大作用,而且是一种电流放大器件。但是它是怎样放大电流的呢?我们先按照图2-4的电路作一个实验,图中的三极管选用一只共发射极放大倍数β为100的管子。首先记录下基极回路中微安电表的数值和集电极回路中毫安电表的数值。然后减小电位器RP的阻值，使基极回路中的微安电表的电流指示增加30μA。这时再看集电极回路的毫安电表指示,大约增加了3mA。这就是三极管的电流放大作用。其实三极管并没有把基极电流放大,而是用基极电流控制了集电极电流的变化,这里的能量是电源提供的。因此所谓“放大”,实质上就是“以小控大”。

图3-4 三极管的放大原理

虽然三极管是一种电流放大器件,但由于集电极电阻的作用,我们也能把它做成一个交流电压放大器。

在喊话器电路中,BM是小型驻极体话筒,电阻器R1为驻极体话筒提供了一个工作电压。电阻器R2和电容器C1为滤波退耦电路,能避免自激,保证电路的稳定工作。 RP为音量电位器,可以调节喊话器的声音大小。电容器C2、C3、C4为音频藕合电容;C8是为滤除杂波防止啸叫而设置的。三极管VT1与电阻器R3、R4组成了一个典型的电压并联负反馈电路。推动级三极管VT2与推挽功放管VT3、VT4是直接耦合的。电阻器R5、R6为三极管VT2提供了一个稳定的工作点,电阻器R6接在输出中点电压上。由于VT2与推挽功放管VT3、VT4是直接耦合的,电阻器R6的这种接法,起着深度的负反馈作用,使电路能够稳定的工作。同时电阻器R7为VT2发射极反馈电阻,讲一步保证了电路静态工作点的稳定;电容器C5是VT2发射极旁路电容,为交流信号提供了通路,使交流信号不受反馈的影响。电阻器R8、R9与二极管VD是三极管VT2的集电极负载。调节R8的大小,可以改变推挽功放管VT3、VT4的静态工作电流;而二极管VD有一定的温度补偿作用,保证电路的工作稳定。需要注意的是,电阻器R9没有直接接到电源的负极上,而是通过扬声器才接到电源的负极上。这种连接有一定的自举作用,使三极管VT3工作时能得到足够的驱动电流。 C6是输出隔直流电容,也为三极管VT4的工作提供了一个工作电源,它的容量越大越好。电容器C7为电源滤波电容。

互补推挽电路使用导电特性完全相反的NPN型与PNP型三极管组成推挽放大器。当推动级三极管VT2集电极为正信号时,上边的NPN型三极管导通,而PNP型三极管截止;当推动级三极管VT2集电极为负信号时,下边的PNP型三极管导通,而NPN型三极管截止。两只三极管一推一拉使负载扬声器上得到一个完整的电压信号。由于电路采用了直接耦合的方法,克服了使用变压器所带来的一些弊病,改善了放大器的音质。因此互补推挽放大电路被广泛应用。