В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Рис. 3.29. Монтажная плата ( а) и корпус ( б) устройства «Электронного уха»

Микрофон лучше всего закрепить металлическим хомутиком к корпусу усилителя, а для увеличения дальности действия «электронного уха» надо надеть на микрофон рупор, склеенный из картона или чертежной бумаги.

Налаживание усилителя заключается в проверке и установке (если это понадобится) силы тока коллекторов транзисторов.

Вначале миллиамперметр включают в цепь коллектора транзистора VT1 и подбором резистора R1 добиваются силы тока 0,2 мА. Затем устанавливают силу тока транзистора VT2 в пределах 0,3…0,5 мА, затем транзистора VT3 в пределах 0,8…1,0 мА. Но настройка будет значительно эффективнее, если использовать осциллограф и генератор звуковой частоты. Для этого вместо резистора R1 использовать постоянный резистор сопротивлением примерно 300…350 кОм и переменный резистор сопротивлением 250…200 кОм, а вместо резистора R7 — постоянный резистор сопротивлением 200…250 кОм и переменный резистор сопротивлением 250…200 кОм. Использование осциллографа и генератора звуковых частот позволяет не просто добиться максимального усиления, а получить от каждого каскада наибольшее (но, может быть, не максимальное) усиление при минимальных искажениях сигнала (в данном случае синусоиды).

Пользуются «электронным ухом» так. Включают питание и направляют рупор в нужную сторону. Переменным резистором R2 устанавливают такое усиление, при котором хорошо прослушиваются лесные шумы или звуки на расстоянии нескольких метров, но усилитель еще не возбуждается. Кроме того, необходимо помнить, что при большом усилении усилитель может возбудиться из-за акустической связи между микрофоном и телефоном. Чтобы избежать этого, надо устройство держать на некотором расстоянии впереди себя.

3.5.3. Электронная сирена с усилителем

Сирена — это прибор для получения звуков различной высоты. Их устанавливают на специальных автомашинах, используют для подачи сигнала тревоги. Сирена может найти применение и в различных играх. Кроме того, на примере этого устройства можно изучить принцип формирования различных звуков с помощью электронных средств.

Электронная сирена (рис. 3.30) выполнена на четырех маломощных низкочастотных транзисторах и представляет собой два симметричных мультивибратора. Один из них, собранный на транзисторах VT1, VT2, генерирует колебания частотой 1…2 Гц, другой, на транзисторах VT3, VT4, — более высокой частоты.

Рис. 3.30. Принципиальная схема электронной сирены

К выходу первого мультивибратора подключена интегрирующая цепочка R5C3, на выходе которой имеется пилообразное напряжение. Этим напряжением управляется второй мультивибратор, в результате чего на резисторе-нагрузке R9 получается последовательность импульсов различной длительности, имитирующих и телефонах звук механической сирены. Постоянная времени цепи наряда интегрирующей цепи τ 3= ( R4+ R5)∙ C3= 1,12 с, а разряда τ p= ( R5+ R эк VT2)∙ С3= 0,6 с.

С учетом того, что за время t 3конденсатор С3 заряжается до 63 % от максимума, можно считать, что за время действия импульса мультивибратора ( T /2 ~= 0,5) напряжение на нем увеличивается почти линейно. Разряжается конденсатор почти в два раза быстрее, чем заряжается.

Транзисторы в сирене могут быть серий МП39—МП42 со статическим коэффициентом передачи тока 30…50, резисторы — мощностью от 0,125 Вт, конденсаторы — любого типа с номинальным напряжением более 9 В.

Частота повторения сигнала сирены определяется сопротивлением резисторов R2, R3 и емкостью конденсаторов C1, С2, а тональность звучания зависит от сопротивления резисторов R7, R8 и емкости конденсаторов С4, С5. Номиналы выше указанных резисторов и конденсаторов могут быть и иными по сравнению с указанными на схеме.

Период колебаний симметричного мультивибратора определяется по формуле:

Т= 1,4 R 6 C = 1,4∙110∙10 3∙10∙10 -6= 1,54 с.

Схема УЗЧ, к которому можно подключить электронную сирену, приведена на рис. 3.31.

Рис. 3.31. Принципиальная схема УЗЧ к электронной сирене

На входе усилителя стоит частотно-зависимый делитель напряжения R1C1, где R1 одновременно выполняет роль регулятора громкости. Предварительный усилитель выполнен на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Его нагрузкой является резистор R3 (сопротивление диода VD1 в прямом направлении мало, им можно пренебречь). Он не только усиливает сигнал, но и обеспечивает усилителю мощности двухтактный режим работы. Затем — на усилитель мощности, собранный по двухтактной схеме. Затем сигнал подается на предоконечный каскад, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Этот каскад нужен для того, чтобы обеспечить двухтактный режим работы выходного каскада. Для облегчения этой задачи и упрощения схемы каскада в нем использованы транзисторы разной структуры — VT2 структуры р-n-р и VT3 — структуры n-р-n . При этом транзистор VT2 усиливает отрицательные полуволны, a VT3 — положительные.

С нагрузок каскада (резисторы R4 и R5) сигналы поступают далее на транзисторы VT4 и VT5 выходного каскада усиления мощности. Мощные колебания звуковой частоты со средней точки (точки симметрии) поступают через конденсатор С3 к головке ВА1 громкоговорителя и преобразуются в звуковые колебания.

Емкость конденсатора С3 должна быть возможно большей, чтобы не оказывать заметного сопротивления колебаниям низких звуковых частот.

Диод VD1 обеспечивает устранение переходных искажений типа «ступеньки». Суть искажений состоит в том, что выходной сигнал с транзистора отслеживает входной сигнал с разницей на величину падения напряжения U бэ; на положительном интервале входного сигнала выходное напряжение примерно на 0,6 В меньше, чем входное, на отрицательном интервале — наоборот (рис. 3.32).

Рис. 3.32. Иллюстрация переходных искажений типа «ступеньки»

Коллекторный ток транзистора VT1 создает на этом диоде падение напряжения в доли вольта, которое вместе с усиливаемым сигналом подается на базы транзисторов VT2 и VT3. При этом на базе транзистора VT2 имеется отрицательное напряжение смещения, а на базе транзистора VT3 — положительное. В результате транзисторы несколько приоткрываются и уменьшают искажение слабого сигнала, т. е. усилитель работает в режиме АВ.