pierwszy_wzmacniaczI.pdf

(568 KB) Pobierz

wzmacniaczI.pdf

Zestawy startowe

Mój pierwszy wzmacniacz

Wiele osób chciałoby praktycznie zainteresować się elektroniką

i budować rozmaite układy, ale wydaje im się, że jest to bardzo

trudne. Rzeczywiście, osiągnięcia współczesnej elektroniki

przyprawiają dziś o zawrót głowy, a zajrzenie do wnętrza nowo−

czesnego telefonu komórkowego, magnetowidu, czy kompute−

ra może utwierdzić w przekonaniu, że elektronikami mogą być

tylko ludzie z ogromną wiedzą i umiejętnościami.

Nic bardziej błędnego!

Każdy, kto ma szczere chęci, może zająć się elektroniką, jako

pięknym hobby.

Na początek wcale nie trzeba wielkiej wiedzy. Nie potrzeba też

ani specjalnych umiejętności, wystarczy kilka podstawowych

narzędzi (lutownica, pinceta, szczypce boczne) oraz jakikolwiek

miernik uniwersalny.

Niniejszy dwuczęściowy artykuł przeznaczony jest przede

wszystkim dla osób, które chciałyby rozpocząć fascynującą

przygodę z elektroniką, a nie wiedzą od czego zacząć.

Podano w nim podstawowe wiadomości o schematach, ukła−

dach i podzespołach elektronicznych.

Zachęcono do budowy prostego, bardzo użytecznego wzmac−

niacza akustycznego.

Komplet elementów wzmacniacza wraz z płytką będzie

można kupić w sieci handlowej AVT. Dla początkujących

przygotowano także dwa „zestawy startowe” (tańszy oraz

droższy) zawierające niezbędne narzędzia i miernik uniwer−

salny (multimetr). Zestawy te zostaną zaprezentowane

szczegółowo za miesiąc.

Wszystkie wspomniane zestawy mogą się stać znakomitym

prezentem dla starszych i młodszych, których chcielibyście za−

razić elektronicznym hobby. Pomyślcie, kogo ze swoich bliskich

chcielibyście obdarować. W następnym numerze EdW znaj−

dziecie specjalny kupon promocyjny, uprawniający do zamówie−

nia takich zestawów.

układów elektronicznych jest wzmac−

niacz akustyczny.

Właśnie od takiego wzmacniacza warto

zacząć swą elektroniczną twórczość.

Do uruchomienia i wykorzystania ukła−

du nie jest potrzebna żadna wcześniejsza

wiedza – wszystkie potrzebne informacje

zawarte są w artykule.

pełnią wszystkie elementy, jednak bardzo

ważne jest, by były one połączone dokład−

nie tak, jak to przewidział konstruktor ukła−

du. Wszelkie pomyłki po włączeniu napię−

cia zasilającego spowodują albo błędne

działanie układu, albo brak jakiegokolwiek

działania, albo nawet nieodwracalne uszko−

dzenie niektórych elementów.

Dlatego zawsze należy zwracać szcze−

gólną uwagę na poprawność montażu.

W elektronice podstawową pomocą

przy analizie i wykonywaniu układu nie są

wcale jego fotografie, tylko schematy i wy−

kaz elementów. Będziesz miał do czynienia

z dwoma rodzajami schematów: ideowymi

i montażowymi.

W zasadzie do zmontowania prostego

układu wystarczy schemat montażowy

i wykaz elementów.

Ale, jak się szybko przekonasz, w elekt−

ronice najważniejszy jest schemat ideowy,

który pokazuje wszystkie elementy (w po−

staci symboli) i sposób ich połączenia. Zu−

pełnie początkującym muszę więc powie−

dzieć teraz parę słów na temat schematu

ideowego oraz zasad rysowania schematów

ideowych.

Aby nie pogubić się w mnóstwie ele−

mentów i połączeń, oraz wprowadzić po−

rządek przy rysowaniu schematów, wpro−

wadzono standardowe symbole elementów

elektronicznych i ogólne zasady rysowania

schematów.

Dla ułatwienia przygotowałem ci ścią−

gawkę z symbolami elementów oraz foto−

grafiami, jak wyglądają w rzeczywistości.

Znajdziesz ją na

. Zmontowany

układ pokazany jest na fotografiach.

Żeby wykonać układ elektroniczny,

trzeba odpowiednio połączyć (zlutować)

pewną ilość elementów: rezystorów (zwa−

nych potocznie opornikami), kondensato−

rów, diod, tranzystorów, układów scalo−

nych, a często także innych podzespołów.

Niekoniecznie trzeba wiedzieć, jaką rolę

. Na fotogra−

fiach zobaczysz, jak takie elementy na−

prawdę wyglądają. Zapoznaj się więc z ele−

mentami i ich symbolami.

Sprawa symboli elementów jest ważna,

a wygląd tych symboli jest ustalony przez

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

47

J ednym z najbardziej użytecznych

Schemat ideowy

Schemat ideowy swojego wzmacniacza

znajdziesz na

rysunku 1

rysunku 2

4542056.108.png

Pierwszy krok

Rys. 1a. Schemat ideowy układu.

Polską Normę. Co ciekawe, symbole uży−

wane w różnych krajach różnią się między

sobą w pewnych szczegółach, dlatego

w obcojęzycznych źródłach można spotkać

inne symbole elementów (niektóre poda−

łem ci także dla informacji – nie stosuj ich

jednak na swoich schematach).

Popatrz teraz na schemat ideowy Twoje−

go Pierwszego Wzmacniacza pokazany na

rysunku 1. Zauważ, że wszystkie rezystory

są ponumerowane: od R1...R11. W ozna−

czeniu rezystora zawsze występuje litera R.

Tak samo kondensatory, niezależnie, czy są

to kondensatory stałe, czy elektrolityczne,

mają w oznaczeniu literę C (od ang. Capa−

citor). Potencjometry oznaczane są literą P,

a potencjometry montażowe niektórzy

oznaczają literą P, a inni PR, bo potencjo−

metry montażowe nazywamy potocznie pe−

erkami. Diody oznaczane są literą D. W na−

szym układzie występuje tylko jedna dioda,

i na dodatek jest to dioda świecąca, po−

wszechnie nazywana LEDem (od ang.

Light Emmiting Diode). Często oznacza się

diody świecące nie literą D, tylko LED.

Tranzystory oznaczamy literą T, ale na Za−

chodzie powszechnie stosuje się oznaczanie

literą Q. Układy scalone oznaczane są US

albo U. W literaturze angielskojęzycznej

spotyka się tylko oznaczenia U oraz IC (od

ang. Integrated Circuit – układ scalony).

O ile sposób rysowania symboli rezysto−

rów, kondensatorów, diod i tranzystorów jest

ściśle ustalony, o tyle symbole układów sca−

lonych (z wyjątkiem układów cyfrowych, lo−

gicznych) rysujemy różnie, według potrzeb.

Nie ma też specjalnych zasad numeracji

elementów, ale dobrą zasadą jest trzymanie

się ogólnych reguł. Zauważ, że numeracja

rezystorów wzrasta od lewej strony rysun−

ku do prawej. Pozwala to łatwiej zlokalizo−

wać element na schemacie ideowym.

Podstawowe elementy już znasz – teraz pa−

rę słów o połączeniach. Jest oczywiste, że linia

łącząca na schemacie ideowym końcówki

tych elementów wskazuje, iż są one połączone

(przewodem, ścieżką płytki drukowanej).

Zapamiętaj raz na zawsze, że jeśli

w punkcie zbiegu linii występuje kropka,

to te linie są połączone. Jeśli dwie linie

(połączenia) krzyżują się na schemacie, ale

nie ma tam kropki – połączenia między ob−

wodami nie ma. Pokazałem ci to na

rysun−

, zawierających fragmenty

schematów ideowych. Dodatkowo na

i

3b

ry−

znajdziesz sposób rysowania nie

stosowany już w praktyce – starsi elektro−

nicy czasem z przyzwyczajenia tak właśnie

zaznaczają brak połączenia. Ty stosuj tylko

sposoby z rysunków 3a i 3b.

Odszukaj teraz na rysunku 1 kondensa−

tor C6. Czy ma on być połączony z bazą

tranzystora T1 i z kondensatorem C1?

Oczywiście że nie, ponieważ w miejscu

skrzyżowania linii nie ma kropki. Ujemna

elektroda (nóżka) kondensatora C6 jest po−

łączona tylko z rezystorami R4 i R5. Chy−

ba jest to dla ciebie oczywiste?

Charakterystycznym zwyczajem przy ry−

sowaniu schematów ideowych jest też sto−

sowanie pewnych, powiedzmy – skrótów.

Na przykład, zamiast rysować wszyst−

kie połączenia za pomocą linii łączących

poszczególne elementy, wprowadzamy

umowne symbole. Najczęściej spotyka się

symbol masy. Pojęcie masy ma swoje ko−

rzenie w urządzeniach lampowych, gdzie

lampy i łączówki lutownicze mocowane

były mechanicznie na blaszanej podstawie

zwanej chassis (czytaj: szasi). Ta metalowa

podstawa była połączona z ujemnym bie−

gunem głównego napięcia zasilającego. Ta

metalowa podstawa była też często uzie−

miana, czyli łączona z rurami wodociągo−

wymi lub innymi zakopanymi w ziemi

przedmiotami metalowymi.

W takim urządzeniu lampowym metalo−

wa podstawa rzeczywiście była „masą”,

Rys. 1b.

także pod względem wagi, ale przede

wszystkim było to doprowadzenie ujemne−

go napięcia zasilającego. Wystarczyło do−

łączyć element do któregokolwiek punktu

metalowej podstawy, by uzyskać połącze−

nie z ujemnym biegunem zasilania, czyli

właśnie z masą elektryczną układu. Jeśli

potem mierzono w układzie jakieś napię−

cia, zwykle były to napięcia między masą

a danym punktem.

Nie zawsze metalowa obudowa – masa –

połączona jest z ujemnym biegunem napię−

cia zasilającego. Na przykład w telekomuni−

kacji od dziesiątków lat masa jest łączona do

dodatniego bieguna napięcia zasilającego.

Biegunowość nie jest więc tu istotna.

Dziś rzadko stosuje się metalowe pod−

stawy czy nawet metalowe obudowy. Czy

w urządzeniu zmontowanym na płytce dru−

kowanej i umieszczonym w plastikowej

obudowie, można mówić o masie?

Tak!

Choć nie ma tam fizycznie żadnej meta−

lowej, blaszanej masy, jeden z biegunów

napięcia zasilającego oraz wszystkie połą−

czone z nim obwody nazywa się obwodem

48

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

kach 3a

sunku 3c

4542056.119.png

4542056.129.png

4542056.140.png

4542056.001.png

4542056.012.png

4542056.023.png

4542056.034.png

4542056.045.png

4542056.056.png

4542056.064.png

4542056.065.png

4542056.066.png

4542056.067.png

4542056.068.png

4542056.069.png

4542056.070.png

4542056.071.png

4542056.072.png

4542056.073.png

4542056.074.png

4542056.075.png

4542056.076.png

4542056.077.png

4542056.078.png

Pierwszy krok

a)

b)

c)

Rys. 3. Zaznaczanie połączenia i braku

połączenia

poziomą kreskę, rysowaną zawsze jako

oznaczenie masy.

Oprócz oznaczeń i skrótów podanych

na rysunku 4 spotkasz też inne oznaczenia,

na przykład skróty V+, V−, czy U+, U−, czy

jeszcze inne.

Musisz zapamiętać, że taki skrótowy

sposób rysowania obwodów zasilania sto−

sujemy tylko po to, by nasze schematy by−

ły czytelniejsze – by nie zawierały plątani−

ny linii. W praktyce na schematach byłoby

najwięcej linii przedstawiających obwody

zasilania – dlatego właśnie linie zasilania

są najczęściej rysowane z użyciem wspo−

mnianych skrótów.

W tym miejscu od razu wspomnę ci

jeszcze o rysowaniu zamiast wielu linii, tak

zwanych szyn, zwanych BUSami (od ang.

Bus). Zamiast rysować połączenia, jak na

rysunku 5a

rysun−

Rys. 2. Ściągawka z oznaczeniami elementów

. Przypomina to wiązkę przewodów.

Żeby nie zgubić się w plątaninie przewo−

dów, poszczególne linie wchodzące

w skład wiązki czy też szyny, oznaczamy

tak zwanymi etykietami (na rysunku 5b są

to etykiety D0...D7 oraz E1). Linie i punk−

ty oznaczone na schemacie ideowym taką

samą etykietą mają być ze sobą połączone.

Jeszcze dalej idące uproszczenie stosuje−

my przy rysowaniu schematów, gdzie wy−

stępują układy cyfrowe. Wtedy z reguły

masy. Zazwyczaj ujemny biegun napięcia

zasilającego traktuje się jako masę. Obec−

nie często stosuje się układy zasilane na−

pięciem symetrycznym. Wtedy masę sta−

nowi obwód dołączony do punktu wspól−

nego obu źródeł zasilania.

Większość napięć mierzy się potem

między tą masą a danym punktem.

Można powiedzieć, że obwód masy jest

jakby obwodem wspólnym dla całego ukła−

du. Zazwyczaj przewody lub ścieżki obwo−

du masy są grubsze od pozostałych. W wie−

lu wypadkach nie wystarczy jakkolwiek po−

łączyć ze sobą wszystkie punkty, które ma−

ją być dołączone do obwodu masy – trzeba

przestrzegać pewnych zasad. Ten temat wy−

kracza jednak poza ramy artykułu.

Na niemal wszystkich schematach, tak−

że na naszym rysunku 1, wielokrotnie na−

potkasz symbol masy (krótką grubą pozio−

mą kreskę), a także skrót GND umieszczo−

ny pod kończącą linię. GND to powszech−

nie stosowany skrót oznaczający masę

(ang. GrouND).

Zapamiętaj więc raz na zawsze,że

wszystkie punkty i linie oznaczone symbo−

lem masy (i ewentualnie skrótem GND)

w rzeczywistości mają być ze sobą połą−

czone.

Oprócz skrótu GND, bardzo często spo−

tkasz skróty VCC, VEE, VSS, VDD – są

one stosowane w programach komputero−

wych do rysowania schematów i oznaczają

obwody napięć zasilania. Na

rysun−

zobaczysz częściej spotykane ozna−

czenia linii zasilania.

Do napięć zasilających stosuje się

zwykle inne oznaczenia, niż krótką grubą

Rys. 4. Sposoby oznaczania połączenia

z szyną zasilania

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

49

, wykorzystujemy bardziej

przejrzysty sposób pokazany na

ku 5b

ku 4

4542056.079.png

4542056.080.png

4542056.081.png

4542056.082.png

4542056.083.png

4542056.084.png

4542056.085.png

4542056.086.png

4542056.087.png

4542056.088.png

4542056.089.png

4542056.090.png

4542056.091.png

4542056.092.png

4542056.093.png

4542056.094.png

4542056.095.png

4542056.096.png

4542056.097.png

4542056.098.png

4542056.099.png

4542056.100.png

4542056.101.png

4542056.102.png

4542056.103.png

4542056.104.png

4542056.105.png

4542056.106.png

4542056.107.png

4542056.109.png

4542056.110.png

4542056.111.png

4542056.112.png

4542056.113.png

4542056.114.png

4542056.115.png

Pierwszy krok

a)

tam literki k lub M.) lepiej przy

rezystorach o wartościach rzędu

omów pisać dużą literę R. Wtedy

jest jasne, że 33R to 33

a)

. Elektro−

nicy rozmiłowani w skrótach idą

jeszcze dalej – jeśli w zapisie wy−

stępuje przecinek, to nie piszą go,

a w jego miejsce wstawiają literę

k, M albo R. Rozszyfrujemy kilka

takich dziwolągów:

2R2 = 2,2

Ω

b)

Ω

5k11 = 5,11k

Ω

=5110

Ω

b)

Ω

Analogicznie sprawa się ma

z wartościami pojemności. Jed−

nostka podstawowa – farad (F) –

jest jednostką bardzo dużą, i war−

tości praktycznie stosowanych

kondensatorów wyrażamy w:

mikrofaradach (µF), nanofaradach

(nF) i pikofaradach (pF).

1 mikrofarad = 1µF = 1000nF

= 1000000pF

1nF = 1000pF

Czasami wartość dużych kon−

densatorów elektrolitycznych

w obwodach zasilania podaje się

w milifaradach (mF):

1 farad = 1F = 1000mF

= 1000000µF

Ale częściej, nawet przy du−

żych pojemnościach wyraża się

wartość w mikrofaradach. Przy−

kładowo pisze się zwykle 2200µF

zamiast 2,2mF

Na schematach pomija się

oczywiście literkę F – oznaczenie

farada.

Stąd zapis:

47n = 47nF

2n2 = 2,2nF

6p8 = 6,8pF

p7 = 0,7pF

nie spotkasz natomiast na schemacie ozna−

czenia 22µ, dlatego że zawarta jest tutaj

grecka litera µ.

Zamiast µ zawsze pisze się literę u – za−

pamiętaj to raz na zawsze!

Stąd:

2u2 = 2,2µF

47u = 47µF

u22 = 0,22µF = 220nF

u1 = 0,1µF = 100nF.

W przypadku kondensatorów elektroli−

tycznych (zobacz rysunek 2 i fotografie)

nie podaje się ani literki µ, ani u, bo wiado−

mo, że nie ma kondensatorów elektroli−

tycznych o wartościach mniejszych niż

1µF. W przypadku takich kondensatorów

często podaje się natomiast napięcie nomi−

nalne kondensatora. Stąd przy kondensato−

rach elektrolitycznych:

100 = 100µF

4700 = 4700µF

10/16 = 10µF/16V

100/100 = 100µF/100V

Ω

= 1500k

c)

Rys. 5. Sposób rysowania połączeń wielo−

przewodowych

w ogóle nie zaznaczamy na schemacie

ideowym obwodów zasilania takich ukła−

dów scalonych. Przykład znajdziesz na

ry−

d)

. Czternastonóżkowy układ scalony

CMOS 4011 zawiera cztery bramki NAND

(rysunek 6a). Kostka jest zasilana napię−

ciem dołączanym do przeciwległych nóżek

(nr 7 i nr 14). Na schemacie ideowym bar−

dzo rzadko znajdziesz te końcówki. Nie

szukaj więc końcówek zasilania układów

cyfrowych na schemacie ideowym. Oczy−

wiście muszą one być podłączone, ale my

liczymy na inteligencję analizującego ten

schemat (czyli twoją) i zamiast rysować

schemat tak jak na rysunku 6b, czy 6c, ry−

sujemy schemat 6d. Jeśli korzystamy z pro−

gramów komputerowych do rysowania

schematów (i projektowania płytek druko−

wanych), umieszczamy na schemacie ideo−

wym symbole (VCC, GND, VDD, VSS),

bo jest to konieczne do utworzenia listy po−

łączeń, czyli tak zwanej netlisty – wtedy

schemat wygląda, jak na rysunku 6e.

Oprócz skrótów w oznaczaniu obwo−

dów zasilania, stosuje się pewne uprosz−

czenia przy oznaczaniu wartości elemen−

tów. Przykładowo podstawową jednostką

rezystancji (oporności) jest om, oznacza się

go grecką literą

e)

Rys. 6. Różne sposoby rysowania schematów z

układami cyfrowymi

.

Jest to jednostka niewielka, więc prak−

tycznie stosowane rezystory mają wartości

wyrażone w kiloomach (1 kiloom = 1k

Ω

Niekiedy w przypadku układów wyso−

kiej częstotliwości, pomija się literkę p,

przy kondensatorach stałych. Można więc

spotkać schematy, gdzie wartość kondensa−

tora stałego nie zawiera żadnej litery:

15 = 15pF

33 = 33pF

W przypadku cewek i dławików nie za−

wsze pomija się oznaczenie jednostki pod−

stawowej – henra (H). Często wartość za−

wiera oznaczenie uH (mikrohenr), mH (mi−

lihenr) czy H (henr).

Tyle o skrótach.

Dobrze narysowany schemat powinien

ponadto ułatwiać zrozumienie działania

układu. Dlatego na naszym rysun−

ku 1 sygnały przebiegają od lewej strony

do prawej, dodatnia szyna zasilająca jest

narysowana u góry i prądy płyną „z góry

na dół”. Linią przerywaną zaznaczyłem,

które elementy montowane będą na płytce

drukowanej. Pozostałe elementy dołą−

czysz przewodami do punktów oznaczo−

nych literami A...P.

Ciąg dalszy w EdW 9/97.

Piotr Górecki

Ω

= 1000

Ω

) i megaomach (1megaom = 1M

Ω

).

Na schematach bardzo rzadko spotyka

się literę

Ω

, choćby dlatego że programy

do rysowania schematów nie mają możli−

wości wprowadzania greckich liter.

Jeśli więc napotkasz na schemacie war−

tość rezystora 2,7k – chodzi o rezystancję

2,7k

Ω

Ω

. Ponieważ generalnie nie piszemy

, więc wartość rezystora na schemacie

równa 15 oznacza 15

. Aby uniknąć wąt−

pliwości (czy przypadkiem nie zabrakło

Ω

50

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

1M5 = 1,5M

sunku 6

= 1000000

Ω

4542056.116.png

4542056.117.png

4542056.118.png

4542056.120.png

4542056.121.png

4542056.122.png

4542056.123.png

4542056.124.png

4542056.125.png

4542056.126.png

4542056.127.png

4542056.128.png

4542056.130.png

4542056.131.png

4542056.132.png

4542056.133.png

4542056.134.png

4542056.135.png

4542056.136.png

4542056.137.png

4542056.138.png

4542056.139.png

4542056.141.png

4542056.142.png

4542056.143.png

4542056.144.png

4542056.145.png

4542056.146.png

4542056.147.png

4542056.148.png

4542056.149.png

4542056.002.png

4542056.003.png

4542056.004.png

4542056.005.png

4542056.006.png

4542056.007.png

4542056.008.png

4542056.009.png

4542056.010.png

4542056.011.png

4542056.013.png

4542056.014.png

4542056.015.png

4542056.016.png

4542056.017.png

4542056.018.png

4542056.019.png

4542056.020.png

4542056.021.png

4542056.022.png

4542056.024.png

4542056.025.png

4542056.026.png

4542056.027.png

4542056.028.png

4542056.029.png

4542056.030.png

4542056.031.png

4542056.032.png

4542056.033.png

4542056.035.png

4542056.036.png

4542056.037.png

4542056.038.png

4542056.039.png

4542056.040.png

4542056.041.png

4542056.042.png

4542056.043.png

4542056.044.png

4542056.046.png

4542056.047.png

4542056.048.png

4542056.049.png

4542056.050.png

4542056.051.png

4542056.052.png

4542056.053.png

4542056.054.png

4542056.055.png

4542056.057.png

4542056.058.png

4542056.059.png

4542056.060.png

4542056.061.png

4542056.062.png

4542056.063.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

bezpieczniki.rar (1570 KB)
inne.rar (1920 KB)
elementy_indukcyjne.rar (1292 KB)
Podstawowe_porady.rar (1815 KB)
Kondensatory.rar (1477 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin