Ehituse ja tööpõhimõtte järgi eristatakse bipolaarseid- ja väljatransistore. Viimased sarnanevad pigem raadiolampidega ja on ka hinnatud muusikagurmaanidest võimendiehitajate seas. Moodsad väljatransid (ingl FET) on väga võimsad, lülitades mängeldes ja ilma igasuguse jahutuseta 50 A suuruseid voolusid, kuid seda vaid lülitirežiimis!
Transistor pole lamp
Bipolaartransistoridel on tavaliselt kolm väljaviiku. Juhtelektrood ehk baas on see, kuhu antakse sisendsignaal. Sarnaneb toimelt raadiolambi võrega, kuid erinevalt viimasest tarbib baasiahel alati voolu (võrevoolu tekkimine tähendab moonutusi ... ja üldse viga skeemis, v.a erilülitused). Sarnaselt anoodile on transistoril kollektor. Ka katoodi analoog eksisteerib, seda kutsutakse emitteriks.
Üldiselt pole päris korrektne tuua transistori analoogiks lampi, nad on selleks liiga erinevad (v.a ehk väljatransistor). Kolmjala ehitusega haakub paremini aseskeem, kus kaks dioodi anoode pidi kokku ühendatud. Ühenduspunkt oleks baas, üks katoodidest emitter ja teine kollektor (pole vahet kumb neist). Selline ehitus on npn-juhtivusega transistoril pnp-juhtivuse puhul oleksid dioodid teistpidi keeratud. Aseskeem on tore ja selgitab ära asjaolu, et alla 0,6-voldise signaali andmisel ränitransi baasile ei teki väljundis midagi mõistlikku. Samuti saab selgeks, et üle 0,6 voldi ei saa baasi ja emitterivaheline pinge tõusta (dioodi maksimaalne päripinge!), kui me just meelega ahelast transistori maha põletavat voolu läbi ei lase.
Muide, veel üks märkus. Nagu eelnevas mainisin, tüüritakse transistori (baasi-)vooluga. Signaalid igasugu ahelates on esindatud ikka pingena. Miski muundi peaks vist vahele surama? Nojah, selline muundi on eelnevate lugude lugejatele juba tuttav sõber takisti.
Aseskeemist veel niipalju, et siin tema rakendatavus ka lõpeb. Ühendatagu dioode kuidas tahes või milliseid tahes, signaali võimendamisest keelduvad nad kategooriliselt!
Transistoride andmelehed toovad ära hulga graafikuid. Elemendi tööd selgitab kõige paremini baasivoolu ja kollektorivoolu vaheline sõltuvus (vt joonist).
Kollektorivoolu sõltuvus sisendsignaalist (baasivool).
Jooniselt on näha, et muutes vähesel määral baasivoolu, kõigub kollektorivool suuremal määral. See aga tähendabki võimendamist! Muide, graafikul on ülal ja all kõverad otsad, mis normaalseks kasutamiseks kõlbmatud (tähendavad signaali moonutamist). Transi režiim tuleb valida nii, et ka maksimaalse sisendpinge (voolu) puhul ei väljutaks sõltuvuse sirges osast. Kitarri efektibloki ehitajatele meeldivad ilmselt just kõverad alad.
Tranistoridega on säärane imelik lugu, et kooliajal skeeme kokku tinutades oli nende ridade kirjutajal naiivne arvamus, et transistori olemus on selgemast selgem. Skeemid ju töötasid! Pärast ülikooli lõpetamist sai selgeks, et elektrongaasi kontsentratsioonist ja aukude efektiivsest massist polegi nii lihtne end läbi närida. Seepärast vaatamegi parem, mismoodi kolmejalgset sõpra praktiliselt kasutada.
Tegemaks asju veelgi segasemaks, peab märkima, et transil pole erinevalt juba tuttavast takistist ja teistest elementidest kindlat skeemitähist. Jah, vahel kirjutatakse T (nt T1 ... T14), teinekord jällegi Q või VT ja number. Aga tühja sellest - tähtis on sisu, mitte vorm (reklaamiinimesed võivad selle väitega mitte nõustuda...). Transi rakendatavuse skeemis määravad tema parameetrid, mida saab omakorda lugeda andmelehelt, kui on teada transi mark. Õnneks ei pea moodsal ajal enam käsiraamatuid otsima, netist leiab pea iga transi kohta piisavalt materjali.
Poodi, transistori järele
Poodi mingi skeemi jaoks transistore otsima minnes pole üldsegi vaja teada kolmjala kõiki tuhandet ja ühte parameetrit. Olulisemad omadused on:
-
maksimaalne tööpinge ehk pinge emitteri ja kollektori vahel. Signaalitransistoridel jääb see kusagile 50 voldi kanti, võimsatel teleka või monitori realaotuse elementidel aga 2 kV suurusjärku;
-
maksimaalne kollektorivool: sellest rohkem ei saa me transist läbi kütta, kui ei taha uut ostma minna. On olemas ka impulssvoolu märkiv parameeter, mis eelnevast tunduvalt suurem. Peab siiski meeles pidama, et impulss tähendab mitte pidevat koormust, vaid lühiajalist
; -
eelneva parameetriga seostub maksimaalne kanali takistus (antakse ainult väljatransistoride puhul!), mida moodsate elementide korral mõõdetakse millioomides. Üliväike takistus lubab isegi loobuda jahutusradiaatoritest;
-
vooluvõimendus ehk too kuulus beeta. Tegelikult on ta nimi h21e, kuid tihti kutsutakse parameetrit beetaks (kirjapildis β). Suurus on transi nn h-parameetritest kõige mainitum ja olulisem - astme võimendus ju huvitab ikka. Tavaliselt 100 suurusjärgus olev number ulatub liittranssidel (darlington-lülitus) isegi mitme tuhandeni. Võimsatel transistoridel on beeta suhteliselt väike (mõnikümmend);
-
piirsagedus ehk sagedus, mille juures meie seadis veel oma ülesandeid täita suudab. Võimendus langeb signaali sageduse kasvades, samuti ilmuvad elemendi mahtuvusest tingitud ebameeldivused.
Kolm lülitusviisi
Bipolaartransistoril on kolm standardlülitust. Enim kasutatav on ühise emitteriga (ÜE) lülitus. "Sisendiks" on baas ning skeemi pinge- ja vooluvõimendus on hea. Lülitus pöörab faasi 180º, st kui sisendpinge kasvab, siis väljundpinge väheneb. Ühise baasiga (ÜB) lülitusel, milles signaal antakse hoopis transi emitterile, on head sageduslikud omadused. Väljundsignaal on sisendiga vastandfaasis, nagu eelmiselgi juhul.
Ja lõpuks on veel olemas ühise kollektoriga lülitus,
mida tuntakse rohkem varjunime emitterjärgur all. Skeemi
pingevõimendus on alla ühe (tavaliselt u 0,95 kanti) ja
leiab kasutamist vooluvõimendina ehk puhverastmena. Signaalid
sisendis ja väljundis on samas faasis.
Kodutöö
Tänapäeval on enamik transistore koos oma lisaahelatega kolinud mikroskeemide sisemusse. Tulemusena saab ehitada väga väheste komponentidega skeemi. Näiteks järgnevas toodud kõrvaklappide võimendi skeemil on vaid 5 detaili! Transistor töötab patareilt pingega kuni 6 volti. Helitugevust reguleeritakse topeltpotentsiomeetriga VR1. Võimendi tarbib signaali puudumisel kõigest 3,2 mA ehk kui jätame kohustusliku sinise valgusdioodi seekord välja, saaks tavalise patareiga skeemi päris kaua kasutada. Valgusdiood rüüpaks kindlasti oma 10 mA!
Head tinutamist!
LOE VEEL
Horowitz, Paul & Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7. Tõeline elektroonika "piibel". Kohustuslik raamat!
Chu Moy populaarne patareitoitel kõrvaklappide võimendi
Meie skeemis kasutatud võimendikivi andmeleht
