Analiza wzmacniaczy z tranzystorami germanowymi i krzemowymi - parametry tranzystorów

[Romekd]

Czołem.
Wczoraj odebrałem przesyłką z czterema tranzystorami GT321W, lampami i układami od peski_49. Tranzystory są nowe (w sensie NOS), nieużywane i wyglądają super. Na początku nie wiedziałem jak rozpoznać rozkładu wyprowadzeń tranzystora, gdyż zagięte doprowadzenie kolektora (zgrzane z obudową) występuje tylko w jednym egzemplarzu, a w pozostałych wyprowadzenie nie ma charakterystycznego zagięcia, które wg noty katalogowej wskazuje na kolejność liczenie wyprowadzeń i rozmieszczenie wyprowadzenia bazy i emitera. Z resztą zrobiłem zdjęcia, by pokazać jak to u mnie wygląda. Na "spłaszczu" kapelusza jest natomiast biała kropka przy jednym z wyprowadzeń, ale dostępny mi katalog milczy na ten temat (rozwiązanie z kropką jest lepsze od wygięcia drucika, gdyż pozwala określić miejsce bazy i emitera bez potrzeby zaglądania pod "kapelusz", co stanowiłoby kłopot przy już wlutowanym w płytkę tranzystorze).

Oczywiście kierunek wygięcia doprowadzenia kolektora przy obudowie wprowadza w błąd...

Prąd emiter-kolektor zmierzyłem dla dwóch konfiguracji tranzystora. Jedna, to pomiar przy odłączonej bazie, a druga przy połączonej bazie z emiterem przy pomocy rezystora 10 kΩ. Może ktoś spróbuje zgadnąć jakie otrzymałem wyniki? Pomiaru dokonywałem na szeregowo włączonym z wyprowadzeniem kolektora rezystorze 1 kΩ/0,1% w temperaturze powietrza w pracowni równej 21,7°C. Napięcie na wyjściu zasilacza wynosiło 15,00 V. Ktoś spróbuje zgadnąć wartości prądów?

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Bardzo ciekawe wskazania daje zbliżenie ręki na odległość ok 5 cm i umieszczenie jej nad tranzystorem. Temperatura obudowy tranzystora zmienia się wówczas dość wolno, więc z uniesioną ręką nad tranzystorem czekałem 5 minut i dopiero po tym czasie notowałem wynik pomiaru. Różnice w wartości prądu potrafiły być nawet dwukrotne. Ktoś z Was pokusi się o próbę zgadnięcia prądu zerowego. Od wartości tego prądu zależy to, czy tego typu element nadaje się jako pierwszy tranzystor w przedstawionym w wątku wzmacniaczu. Proszę "strzelać"
Na Wasze sugestie czekam do godziny 15:00:0,999 sekundy (by była jasność ). Później przedstawię wyniki własnych pomiarów. Prąd tranzystorów mierzyłem jako spadek napięcia na rezystorze 1 kΩ/06W/0,1%; napięcie z zasilacza wynosiło cały czas 15 V.

Pozdrawiam
Romek

[Einherjer]

Strzelam w okolice 200 uA.

[Romekd]

Przy spiętym wyprowadzeniu bazy i emitera opornikiem 10 kΩ, czy przy bazie "wiszącej" powietrzu?
To jednak robi dużą różnicę...

Pozdrawiam
Romek

[Einherjer]

Przy spiętym wyprowadzeniu bazy i emitera opornikiem 10 kΩ, czy przy bazie "wiszącej w powietrzu"?
To jednak robi dużą różnicę...

Pozdrawiam
Romek

Ze zwartą bazą, z "wiszącą w powietrzu" prąd powinien być beta razy większy.

[Romekd]

łukasz, prawie Ci się udało trafić w wartości prądów wyświetlane przez miernik. Piszę "prawie" gdyż odchyłki na poziomie -50%...+100% można określić jako jeszcze dopuszczalne i wynikające z rozrzutu parametrów poszczególnych tranzystorów. Zanim przedstawię wyniki, kilka słów o sposobie dokonywania pomiarów. Otóż po wciśnięciu tranzystora w płytkę stykową za każdym razem zaczynałem pomiar od zmierzenia prądu dla otwartego obwodu bazy, przy czym za każdym razem czekałem 15 minut na odczytanie końcowych wskazań miernika, by warunki cieplne w tranzystorze ustabilizowały się. W tracie tych 15. minut wychodziłem z pomieszczenia i wracałem po kwadransie. Po wykonaniu pomiaru podłączałem rezystor 10 kΩ między bazę i emiter i dawałem układowi kolejne 15 minut na ustalenie się nowych warunków cieplnych, po czym ponownie wykonywałem pomiar. I tak dla kolejnych trzech tranzystorów. Po włączeniu badanego egzemplarza obserwowałem stopniowy wzrost prądu kolektora, który po około 10 minutach stabilizował się i ustalał na konkretnej wartości, a po włączeniu rezystora między bazę i emiter obserwowałem stopniowe obniżanie się wartości prądu, wywołane spadającą temperaturą germanowej struktury tranzystora. Tak wykonałem osiem pomiarów, które przedstawię w kolejnym wpisie.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Zacznę od wartości spadków napięcia na rezystorze 1 kΩ przy otwartym obwodzie bazy. Spadek napięcia równy np. 1 V na rezystorze oznacza przepływ prądu o wartości 1 mA, przy czym napięcie między emiterem a kolektorem w czasie pomiaru jest również mniejsze o 1 V, czyli nie wynosi już 15 V, a ma wartość równą 14 V. Tranzystory ponumerowałem. Tak przedstawiały się wyniki dla temperatury w pomieszczeniu wynoszącej 21,7°C

1 - 1,7201 V (prąd 1,72 mA, szum w paśmie 1,5 Hz...780 kHz równy ok. 200 μV/RMS/, "ważony" krzywą "A" równy ok. 90 μV/RMS/)

2 - 1,8017 V (prąd 1,80 mA, szum w paśmie 1,5 Hz...780 kHz równy ok. 130 μV/RMS/, "ważony" krzywą "A" równy ok. 60 μV/RMS/)

3 - 2,4369 V (prąd 2,44 mA, szum w paśmie 1,5 Hz...780  kHz równy ok. 260 μV/RMS/, "ważony" krzywą "A" równy ok. 120 μV/RMS/)

4 - 1,0521 V (prąd 1,05 mA, szum w paśmie 1,5 Hz...780 kHz równy ok. 140 μV/RMS/, "ważony" krzywą "A" równy ok. 60 μV/RMS/)

Po podłączeniu rezystora 10 kΩ między bazę i emiter:

1 - 0,4048 V (0,40 mA)
2 - 0,4115 V (0,41 mA)
3 - 0,2558 V (0,26 mA)
4 - 0,1167 V (0,12 mA)

Tranzystor o numerze 3 ponownie przetestowałem przy odpiętym obwodzie bazy i jego prąd podnosił się z 1,52 mA do 2,32 mA (po kwadransie; w pracowni panowała nieco niższa temperatura niż wcześniej, więc może to wpłynęło na nieco niższy prąd kolektora niż obserwowałem poprzednio), a następnie umieściłem dłoń jakieś 5 cm nad tranzystorem. Po pięciu minutach trzymania ręki nad tranzystorem prąd kolektora podniósł się do wartości 4,53 mA, co mnie mocno zaskoczyło, gdyż nie zdawałem sobie sprawy, że dłoń uniesiona 5 cm nad tranzystorem tak wpłynie na wzrost temperatury struktury i wzrost prądu zerowego...
Po tych testach stwierdzam, że tranzystor germanowy typu GT321W absolutnie nie nadaje się do użycia jako T1 omawianego w wątku wzmacniacza (ze względu na duże szumy i duży zerowy prąd kolektora). Jednak intuicja i tym razem mnie nie zawiodła

Pozdrawiam
Romek

[Einherjer]

No to teraz wypadałoby, żebym pomierzył MP37B. Zobaczymy co się da jutro zrobić.

[Wiech]

Po tych testach stwierdzam, że tranzystor germanowy typu GT321W absolutnie nie nadaje się do użycia jako T1 omawianego w wątku wzmacniacza.

Dzięki Romku za tą twardą , realistyczną ocenę tego tranzystora.

No to teraz wypadałoby, żebym pomierzył MP37B

A MP37 nie ma odwrotnej polaryzacji?
Prędzej MP40 lub MP26

Panowie dzięki za uwagi, ale podrzućcie jakieś sensowne rozwiązanie z tym T1 w germanie.
Może coś z TME,? choć u nich wybór mniej niż mały w załącznikach to co mają na półce.

Pozdrawiam
Wiesław

[Einherjer]

Zapomniałem, że w Twoim układzie T1 ma być PNP. Mam też gdzieś tranzystory komplementarne do MP37B, nie pamiętam teraz numerków.

[Wiech]

Pewnie MP39 lub MP40 -41.

[Wiech]

Tak wgląda strona z podobnymi tranzystorami

[Marek7HBV]

Tranzystor na wejściu decyduje o poziomie szumów i pod tym kątem powinien być dobierany. Ale w układzie o galwanicznym połączeniu problemem staje się napięcie {co jest przy tranzystorach rosyjskich problemem}. Można temu zaradzić stosując kaskodę {WE-WB}.

[Romekd]

Czołem.

Pewnie MP39 lub MP40 -41.

Zanim zaczniesz dobierać konkretne typy tranzystorów do swojego wzmacniacza, spróbuj dokładnie zrozumieć jego działanie, przeanalizuj szczegółowo swoją aplikację i spróbuj zrozumieć znaczenie każdego elementu, możliwe jego wartości i rolę pełnioną w układzie. Analiza znanych rozwiązań pozwoli Ci zauważyć, że występują tu pewne reguły, które niemal dokładnie powtarzają się w każdym podobnym układzie. Poniżej jeszcze raz układ zaproponowany przez Ciebie.



1. Dlaczego R11 ma wartość 1,1 kΩ - w jaki sposób wymusza on konkretną wartość prądu kolektora tranzystora T1? Czy ta wartość jest optymalna (dla danego tranzystora i całego układu) i jakie inne wartości może on mieć i dlaczego mają się one mieścić akurat w takim, a nie innym przedziale wartości?

2. Dlaczego rezystor R5 ma mieć wartość 3,3 kΩ i dlaczego wywiera on znaczenie na dwa kluczowe parametry wzmacniacza, czyli na napięcie kolektor-emiter tranzystora T1 i wzmocnienie napięciowe całego układu? Czy jego wartość jest prawidłowa (później, po ustaleniu jego oporności dobiera się wartość rezystora R1 i kondensatora C4, ale to później...)?

3. Jakie znaczenie i na co mają wpływ wartości rezystorów R7 i R8? Jaki jest powód stosowania sprzężenia bootstrap i w czym ono jest lepsze (pod pewnymi względami) i gorsze (pod innymi) od zastosowania w tym miejscu źródła prądowego z tranzystorem?

4. Dlaczego rezystory R15 i R16 mają wartość równą po 100 Ω. Czy taka wartość jest dobra zarówno dla wzmacniaczy z tranzystorami krzemowymi jak i germanowymi. Co wymuszają (jakie ustalają parametry prądu tranzystorów T4 i T6). Jak wpływa wartość tych dwóch identycznych pod względem oporności rezystorów na parametry dynamiczne wzmacniacza i mocy traconej w T4 i T6 w warunkach spoczynkowych (bez wysterowania układu)?

5. Czy rezystory (R9, R10 i PR2) w obwodzie bazy tranzystora (T3) służącego do ustalania i późniejszej kompensacji temperaturowej tranzystorów mocy (T5 i T7) mogą mieć dowolną wartość, gdyż ważne są jedynie stosunki ich rezystancji?

Moim zdaniem dopiero po zrozumieniu roli tych elementów w układzie można przystąpić do prób zrobienia i uruchomienia wzmacniacza, o którym dyskutujemy (a jest on naprawdę prosty; po dokładnym zrozumieniu tych zagadnień można zacząć budować bardziej rozbudowane układy o dużo lepszych parametrach...). W kolejnym poście spróbuję rozwijać opisane tu zagadnienia. Chyba że uważacie te kwestie za zbyt proste i oczywiste, ale jeśli tak, to dlaczego przedstawiony tu schemat jest pod wieloma względami błędny?

Pozdrawiam
Romek

[Wiech]

Witam
Romku pytania są na tą chwilę bez odpowiedzi , przynajmniej dla mnie, ale jak będę miał czas to poszukam w necie lub w literaturze,
Tak na szybko to mniej wiecej znam częściową odpowiedź na pytanie 5 - tam powinna być różnica napięć między kolektorem a emiterem ok 0,66V i to powinny zapewniać te rezystory, obecnie mają one ok 2-3x za duże wartości.

Ten schemat powstał przez zmianę tranzystorów z krzemowych na germanowe i stąd takie różnice.
To tak a szybko, muszę teraz iść do roboty.


Pozdrawiam
Wiesław