שאלה על סוגים של רכיבים אלקטרונים להגברה

[lishaina]

שבת שלום לחברי הפורום.

 

רציתי קצת להחכים, איזה סוגים של רכיבים קיימים להגברה? הכוונה למשל:

 

במגברים יש MOSFET

 

ברדיו דיסק איזה רכיב אלקטרוני מגביר?

 

והאם במגברים שדרך כלל שנשרפים בתוצאה מעומס הרכיב שנשרף זה אחד הMOSFET ים?

 

תודה מראש

[Bobby2002]

שלום

האמת חיכיתי לשאלה כזאת.

בסך הכל, היום קיימים שלושה סוגים של התקנים מגבירים:

1. שפופרת וואקום

2. שנאי

3. טרנזיסטור

זהו.

הכי ישן הוא השנאי. בצורה מופשטת, יש לו שני סלילים שלכל אחד מהם יש מספר ליפופי חוט נחושת או אלומיניום. שני הסלילים יושבים על ליבת ברזל (או ליתר דיוק פריט - FERRITE שזה תרכובת של ברזל עם עוד כמה דברים.) סליל אחד משמש מבוא או כניסה, סליל שני מהווה יציאה. כאשר מסופק אות משתנה בסליל כניסה, נוצר שדה מגנטי הן בסליל והן בליבה, שדה מגנטי זה גורם ליצירת מתח וזרם בסליל יציאה. ע"י משחק ביחס הליפופים מגיעים להגברה רצויה של מתח למשל על חשבון זרם. פעם אחרונה שאני יודע שהשתמשו בסליל להגברה נטו היה בתחילת שנות השישים כאשר ליאו פנדר (כן, אותו FENDER) תיכנן ובנה מגבר גיטרה 100 וואט הראשון בעולם לDICK DALE האגדי. היום השנאי לא משמש להגברה במגברים כלל רק להמרת מתחים והתאמת התנגדויות (ליתר דיוק עכבות) במגברי שפופרות.

שפופרת היא יחידת הגברה עם חתיכת היסטוריה. יש שיגידו שאי אפשר להחליף שפופרת בשום דבר חוץ משפופרת. העיקרון פשוט: יש חוט להט שמחומם וכתוצאה נפלטים האלקטרונים מהחוט. אם נשים מעל החוט הזה נקודה או חתיכת מתכת יותר חיובית במטען, האלקטרונים יזרמו מהחוט (הנקרא קתודה CATHODE) לאותה חתיכת מתכת (שנקראת אנודה ANODE). אם, בנוסף נרכיב מעין רשת בין אנודה לקתודה וניישם מתח על הרשת, ככל שמשתנה האות בין קתודה לרשת כך ישתנה זרם האלקטרונים. כך השפופרת יכולה להגביר אות. (בערך, ההסבר האמיתי ארוך ,משעמם ומייגע). היום לא קיימים מגברים לרכב שבנויים לגמרי משפופרות ואותם מגברים שיש בהם שפופרות, הם בדרך כלל מגברים היברידיים כלומר שיש בהם דרגה של שפופרות ודרגות של טרנזיסטורים, כאשר הטרנזיסטורים הם בדרך כלל בדרגת יציאה. ככה בנוי למשל BUTLER 475.

אם הזכרתי טרנזיסטור, אז חייבים להזכיר שקיימים שני סוגים של טרנזיסטורים עיקריים: ביפולאריים ואניפולריים. ביפולריים בנויים משני סוגים של מוליך למחיצה (המסומנים N או P) ואניפולריים בנויים מסוג אחד של מוליך (רק N או רק P). אחד מהסוגים של טרנזיסטור אניפולרי הוא טרנזיסטור מסוג FET - טרנזיסטור מבוסס אפקט השדה.אחד הסוגים של FET הוא הMOSFET שבנוי מחתיכת מוליך למחיצה שיש לו כניסה חיובית (SOURCE) ויציאה שלילית (DRAIN). על החתיכה הזאת בערך באמצע בין SOURCE ל-DRAIN יושבת חתיכת מתכת שמבודדת ממוליך למחיצה ע"י תחמוצת של אותה המתכת הנקראת שער (GATE). מכאן השם טרנזיסטור מבוסס אפקט שדה מתכת-תחמוצת-מוליך למחיצה (METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR).

הרעיון של הגברה בטרנזיסטורים דיי דומה לשפופרת אם כי שונה בצורת ביצוע.

בטרנזיסטור ביפולרי יש כניסה שנקראת קולט (COLLECTOR) שאלים נכנס זרם שיוצא מפולט (EMITTER). האיזור של קולט ופולט בנוי מאותו סוג של מוליך למחיצה כאשר ביניהם יש איזור דק מאוד של מוליך למחיצה מסוג אחר. אוזור זה נקרא בסיס (BASE). אם נדאג לאספקה של זרם מקולט לפולט, על ידי שינוי הזרם מבסיס לפולט (דיי דומה לרשת בשפופרת) ניתן לשלוט בזרם הזורם בין קולט לפולט. קיבלנו הגברה. על ידי חיווט וחיבור הטרנזיסטור ניתן לקבל הגבר זרם או הגבר מתח. שילוב של מגבר מתח ומגבר זרם נותן מגבר הספק.

בMOSFET המצב דומה. הזרם זורם ממקור (SOURCE) לשפך (DRAIN). כאשר מיישמים מתח על השער (GATE), נוצר שדה מגנטי בתוך המוליך למחיצה שאליו מוצמד השער. שדה מגנטי זה מפריע לזרימת האלקטרונים ככל שהמתח עליו חיובי יותר ממתח על השפך. ואז, שינוי של מתח בין GATE ל-DRAIN משנה את הזרם שזורם בין SOURCE ל-DRAIN. הופ, קיבלנו הגברה כי מתח על השער יכול להשתנות מעט אך בכך לגרום לשינויים חזקים בין SOURCE ל-DRAIN.

היתרון הגדול של MOSFET על טרנזיסטורים ביפולריים הוא בפשטות היצירה שלהם. הרבה (היום מדובר במיליארדים) טרנזיסטורים מסוג MOSFET ניתן להכניס לתוך פיסת סיליקון (אלמנט צורן ולא הסיליקון שבניתוחים פלסטיים באיזורים עליונים של גוף של המין היפה ). וכך ניתן לקבל צ'יפ עם תכונות רצויות. היום לרוב במגברים לרכב משתמשים בשני הסוגים של הטרנזיסטורים: ביפולאריים בדרגות שלפני היציאה (חוצץ, משווה, מגבר מתח, דרייבר, מעגלי ייצוב ובקרה) וMOSFET ביציאה (כלומר MOSFET משמש כמגבר זרם הודות היכולת שלהם להעביר זרמים גבוהים יחסית). פעם האחרונה שאני יודע שהשתמשו בטרנזיסטורים ביפולריים בלבד במגבר לרכב היה במגברי LANZAR ו-JENSEN (אולי גם BLAUPUNKT, לא בטוח) בסוף שנות השמונים, תחילת שנות התשעים.

 

ברדיודיסק הרכיב שמגביר את הסיגנל לרמקולים הוא צ'יפ הבנוי מכמה מאות (לפעמים אלף-אלף חמש מאות)טרנזיסטורי MOSFET. הצ'יפ הוא בעצם מגבר הספק לארבעה ערוצים. קיים מבחר אדיר של צ'יפים כאלה בשוק בתצורות שונות. מעגלי בקרה בקדיודיסק בנויים או מטרנזיסטורים ביפולריים או מצ'יפים בעלי תפקיד כזה או אחר.

 

אני לא נכנס כאן לדיון מה יותר טוב ומה פחות טוב, רק מסביר מה קורה בשטח. הוויכוח של מה יותר טוב: שפופרת או טרנזיסטור וטרנזיסטור או צ'יפ הוא ארוך ומלא דעות (לפעמים קדומות) לכאן או לכאן.

 

מקווה שהייתי ברור, יש הרבה מאוד הפשטות בהסבר שלי כי אי אפשר לדחוף שלוש שנים (ועוד כמה עשרות שנים של נסיון גם לא אישי) של לימודי חשמל לתוך הודעת פורום אחת.

[scoob]

במילה אחת וואוו!

תודה רבה, למדנו עוד משהו.

[MorH]

הסבר מאלף, תודה

[Bobby2002]

האמת שדילגתי על המון נושאים כמו מהו מוליך למחיצה וסוגיו, סוגי שפופרות, MOSFET כמפסק אלקטרוני מתח עבודה של מגבר, המרת מתח הזנה במגברי רכב ועוד כמה עשרות נושאים. אם יש עניין, אני יכול להוסיף עוד איזה הסבר שיש לו קשר למגברי רכב.

[lanosforce]

ג'יזס קרייסט בובי, לא ידעתי שאתה דובר סינית טהורה

 

שיעור בסיסי ומאלף על מבנה חלקי המגבר הגולמי!

 

אם אני זוכר נכון רוב הצ'יפים של המגברים הסטנדרטיים המצויים בשוק הם של פיליפס בכלל - כל מיני מודלים שמתחילים באות T

 

אני זוכר שפעם רציתי לבנות מגבר בסיסי - מאין DIY שכזה.

 

אפשר להוריד סכימות שלמות מהאתר של פיליפס וגם PDFים של רכיב מגבר בסיסי שכזה ולראות מה כל רגל במגבר עושה - איפה הכניסות, היכן היציאות, בקרת מתח (ווליום) וכו' וכו' - זה מאוד מעניין.

 

בנוסף לזה - מגברי שפופרות ביתיים הם הרבה פחות מורכבים ויש מגזינים ואתרים שנותנים לכם סכמות ורשימות חלקים ברורות כולל הוראות מדוייקות כיצד לבנות אחד.

 

באחת ההזמנות שביצעתי דרך מדיסאונד קיבלתי את הקבלים עטופים במגזין אודיו מדהים שכלל מרשם שכזה.

[Bil]

מצטרף לתודות לבובי

[Bobby2002]

אדי

סינית? הגזמת. אם תראה את ההודעה שלי לאבא שלך או לכל מהנדס חשמל\אלקטרוניקה, הוא מה זה יירד עליי. יכסח אתי נמוך נמוך כמו דשא צעיר.

האמת היום שוק הצ'יפי הגברה ל-12 וולט נשלט ע"י שתי חברות - ST ו-PHILLIPS כאשר קיימים גם הרבה מאוד חברות ממזרח הרחוק שמייצרים צ'יפים מהדורות הקודמים ברישיון (או שלא ). פעם גם TOSHIBA , סוני, מוטורולה, APEX ועוד כמה היו ממש חזקים בתחום (סדרות TMA TA של טושיבה נחשבו פעם למובילות בתחום) אבל, אין בתחום הזה כסף אז חברות כבדות ירדו מזה. מחיר ללקוח עסקי שמזמין בכמויות של צ'יפ הגברה 4 ערוצים הנשלט ע"י מיקרובקר עם נתוני עיוות מכובדים מגיע לסכום מטורף של 8 דולר. ציפ'ים יותר פשוטים עולים בין 1 ל-1.5 דולר.

בנוסף, הקטע של סיבוך הסכימה הוא מאוד יחסי. יש למשל סכימה מאוד ידועה של מגבר (PASS ZEN למשל - גוגל יעזור) קלאס A שבנוי על טרנזיסטור אחד (!) ואני גם יכול להביא דוגמה של מגבר מונו שפופרות הבנוי על 12 או 14 שפופרות בהספק של 25 או 40 וואט. אבל כן, בידי קהילת DIY יש המון סכימות ותוכניות של מגברים מבוססי שפופרות, טרנזיסטורים, צ'יפים בהספקים שונים ואיכות בהרבה מקרים עולה מהמוצרים מוכנים בשוק בעלויות נמוכות בהרבה ממוצרים מוכנים.

אבל אם נחזור לרגע לנושא השרשור, אפשר להגיד שהיום ב99.99% מהמקרים דרגת היציאה בנויה מטרנזיסטורי MOSFET וכנ"ל גם רדיודיסקים (בתצורה של צ'יפ הגברה). במגברים, בדרך כלל, דרגות שלפני היציאה בנויות מטרנזיסטורים ביפולריים פרט ממגברים היברידיים שבהם יש שימוש מצומצם בשפופרות

[Music_fanat]

איזה הסבר!!

כל הכבוד על הבקיאות..