34

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Czerwiec 2002

Rozwiązanie zadania 72

W EdW 2/2002 zamieszczony był fragment
schematu samochodowego regulatora głoś−
ności, nadesłanego jako rozwiązanie jednego
z poprzednich zadań Szkoły. Pokazany jest
on na rysunku A. Podstawowa idea jest inte−
resująca, a jej Autorowi niewątpliwie należy
się pochwała, niemniej orzekliście stanow−
czo, że układ nie będzie działał zgodnie
z oczekiwaniami.

Istotnie, koncepcji skokowej, logaryt−

micznej regulacji głośności nie da się zreali−
zować z pomocą tak włączonych tranzysto−
rów bipolarnych. Zgodnie stwierdziliście, że
„tranzystory będą przepuszczać tylko dodat−
nie połówki sygnału”. Takie stwierdzenie jest
na pewno zbyt uproszczone, ale jego główny
sens jest prawidłowy – zwykłe tranzystory
bipolarne nie czują się zbyt dobrze w obwo−
dach regulacji przebiegów zmiennych. Nie−
którzy przekonywali, ze sygnały o amplitu−
dach mniejszych niż 0,6V w ogóle przez taki
regulator nie przejdą, co jest już stwierdze−
niem ryzykownym, choć na pozór dobrze
uzasadnionym.

Trzeba lojalnie przypomnieć, bo młodsi

Czytelnicy o tym wiedzieć nie mogą, że
w niektórych starych magnetofonach najzwy−
klejszy tranzystor bipolarny pracował w ob−
wodzie automatycznej regulacji poziomu –
jako regulator, a nie przełącznik. Nie będę też
tłumaczył, że nawet w profesjonalnych przy−
rządach pomiarowych germanowe tranzysto−
ry TG50 czy ASY... pracowały w roli regula−
torów i kluczy analogowych (sam chyba z raz
popełniłem układ z tranzystorami, o ile do−
brze pamiętam, ASY36 pracującymi w roli
kluczy analogowych). W EdW nigdy nie zaj−
mowaliśmy się tym tematem, bo dziś są
o wiele lepsze sposoby regulacji, niemniej
tranzystor bipolarny może pracować w tak
zwanym trybie inwersyjnym, kiedy jest pola−
ryzowany napięciem „odwrotnym” niż nor−
malnie. Oznacza to, że odpowiednio włączo−
ny i spolaryzowany, może być regulatorem
przebiegu zmiennego. Jednak dotyczy to tyl−

ko małych amplitud sygnału, rzędu kilkuna−
stu miliwoltów, a i tak poziom zniekształceń
pozostawia wiele do życzenia.

W proponowanym układzie rzeczywiście

tranzystory bipolarne się nie sprawdzą. Przede
wszystkim należałoby zastanowić się nad za−
sadą działania układu regulacji. W praktyce
będzie on włączony między wyjście
przedwzmacniacza, a wejście wzmacniacza
mocy, gdzie poziom sygnałów jest rzędu setek
miliwoltów. Trzeba wziąć pod uwagę, jakie
napięcia stałe będą występować na elemen−
tach układu, jaka będzie oporność wyjściowa
współpracującego przedwzmacniacza i wej−
ściowa wzmacniacza, oraz czy z obu stron
omawianego regulatora będą umieszczone
kondensatory? Ilustruje to rysunek B.

Po uproszczeniu i pomi−
nięciu

niedoskonałości

tranzystorów zasada regu−
lacji pokazana jest na ry−
sunku C. Nawet gdyby
tranzystory spełniły swoją
role przełączników, taki
sposób regulacji jest niedobry. Wpływ rezy−
stancji

wyjściowej

przedwzmacniacza

(Rwy) możemy pominąć, bo rezystancja ta
jest zwykle mała, rzędu omów. Nie można
natomiast zapomnieć o rezystancji wejścio−
wej wzmacniacza mocy (Rwe). Przecież od−
grywa ona kluczową rolę i to właśnie ona
tworzyłaby dzielnik ze zmienną rezystancją
omawianego regulatora, co ilustruje rysu−
nek D. W takim razie właśnie rezystancja
Rwe decydowałaby o zakresie i charaktery−
styce regulacji systemu. A rezystancja ta mo−
że być różna – zakres spodziewanych warto−
ści wynosi 4,7k

Ω

...100k

Ω

. Już tu widać, że

w układzie powinien być dodatkowy rezystor,
uniezależniający od rezystancji Rwe.

To jeden pro−

blem. Teraz ko−
lejny. Rysunek B
wskazuje,

że

tranzystory mają
pełnić jedynie ro−
lę kluczy: tylko
jeden z nich bę−
dzie

otwarty,

wszystkie pozo−
stałe – zamknię−
te. Aby otworzyć
tranzystor bipolarny, trzeba umożliwić prze−
pływ prądu bazy. W pokazanym układzie prąd
bazy... nie ma którędy popłynąć do masy. Roz−
wiązaniem obu wspomnianych problemów
byłoby dodanie rezystora Rx o niedużej war−
tości (330

Ω

...1k

Ω

) według rysunku E.

Ale rozwiązanie

to nie rozwiązuje
problemu. Zawsze
na jednym z wyjść
układu

scalonego

U3 (patrz rysunek
A) pojawi się pełne
napięcie zasilania.
Patrząc z punktu wi−
dzenia prądów i napięć stałych sytuacja bę−
dzie wyglądać, jak na rysunku F, gdzie po−
minąłem pozostałe (wyłączone) tranzystory.
Czy już widzisz, że kolektor tranzystora nie
jest zasilany napięciem/prądem stałym? Wo−
bec tego tranzystor pracuje co najwyżej ja−
ko... dioda. Oile dobrze pamiętam, w kon−
kursie Jak to działa? w tym numerze oma−
wiany jest układ przełącznika diodowego. Tu
sytuacja jest nieco inna, bo zamiast diody jest
tranzystor pracujący w zupełnie nietypowym
układzie. Czy taki układ będzie działał?

Jeśli chcesz – sprawdź.
Ja nie będę sprawdzał. Zwrócę natomiast

uwagę na kolejny problem: jakie wartości będą
mieć rezystory umieszczone w obwodach baz
poszczególnych tranzystorów?

Czy mają być jednakowe, czy może mają

być w jakiś sposób związane z wartością
oporności umieszczonej w emiterze? Czy już
widzisz, że różne wartości sumy rezystancji
w obwodach bazy i emitera poszczególnych
tranzystorów, dadzą różne napięcia stałe na
rezystorze Rx? A jeśli tak, to przełączanie
spowoduje gwałtowne skoki tego napięcia
i tym samym głośne stuki w głośnikach. I to
jest ostateczny powód, dla którego układ nie
sprawdzi się w praktyce.

Przy jeszcze głębszej analizie układu nale−

żałoby jeszcze wziąć pod uwagę, że złącze
emiter baza spolaryzowane wstecznie zacho−

C

C

C

C

o

o

o

o

tt

tt

u

u

u

u

n

n

n

n

ii

ii

e

e

e

e

g

g

g

g

rr

rr

a

a

a

a

?

?

?

?

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Q9

Q8

Q7

Q1

U3

Q0

*

*

*

*

330



330



1k

3,3k
10k

33k

100k

330k

1M
3,3M

10M

We

Wy

~

~

A

PRZEDWZMACNIACZ

WZMACNIACZ MOCY

Rwy

Rwy

Cwy

Cwy

Cwe

Cwe

Rwe

Rwe

B

R

wy

R

wy

R

we

R

we

R

reg

R

reg

C

R

reg

R

reg

R

we

R

we

D

R

330

x



R

330

x



E

R

x

R

x

330



330



330 ...

...10M





330 ...

...10M





?

~

~

+U

zas

U3

F

35

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Czerwiec 2002

wuje się jak dioda Zenera o napięciu około 6V.
W układzie z rysunku E szansa na ujawnienie
się tych ukrytych diod Zenera jest znikoma,
niemniej w oryginalnym układzie z rysunku
A niewątpliwie dałyby o sobie znać przy na−
pięciach zasilania większych niż 7...8V.

Omawiając ten niecodzienny układ regu−

lacyjny, chciałbym zwrócić szczególną uwa−
gę właśnie na problem napięć stałych i stu−

ków wynikających ze zmiany stałych napięć
polaryzacji. Nie tylko hobbyści popełniają tu
błędy. Widać to było także po nadesłanych
propozycjach wykorzystania kluczy analogo−
wych. Stosując takie klucze, na przykład
w postaci kostek 4066 czy lepiej 4051, nale−
ży zastosować odpowiednie obwody polary−
zujące, na przykład według rysunku G, bo
wtedy taki regulator może pracować nawet
z bardzo dużymi sygnałami (byle zmieściły
się w zakresie napięć zasilania) i na pewno
nie wystąpią niepotrzebne stuki.

Na koniec muszę wspo−

mnieć, że większość uczest−
ników nie dotarła w analizie
do sedna problemu, choć ge−
neralnie wnioski były prawi−
dłowe. Często powtarzana
propozycja włączenia rezy−
storów nie w obwodach emi−
terów, tylko kolektorów też
nie jest do końca przemyśla−
na, bo właśnie wtedy na tranzystorach kolekto−
rach tranzystorów wystąpi zmienne napięcie
(gdy emitery będą dołączone do masy).
Trzeba wtedy też dodać „od góry” rezystor
Rx o dużej wartości – zobacz rysunek H.
Wtedy wartości rezystorów „dolnych” będą
małe, co w sumie nie jest korzystne. Jedna

z pozostałych
p r o p o z y c j i
prawdopodob−
nie niedługo
trafi do tej ru−
bryki.
Drobne nagro−
dy za najlep−
sze odpowie−
dzi otrzymują:

Marcin Ataman − Kletno
Maciej Kaczmarek – Drzewce

Jerzy Czereśniewicz – Szczecin.

Zadanie numer 76

Na rysunku J pokazany jest fragment
rozwiązania jednego z wcześniej−
szych zadań Szkoły (detektor burzy).
Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienia mogą i powinny być

jak najkrótsze, co znacznie ułatwi mi

analizę nadesłanych odpowiedzi. Kartki opa−
trzcie dopiskiem NieGra76 i nadeślijcie
w terminie 45 dni od ukazania się tego nume−
ru EdW. Nagrodami będą drobne kity AVT
lub inne przydatne nagrody rzeczowe.

Piotr Górecki

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Mariusz Chilmon Augustów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Dariusz Knull Zabrze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Piotr Romysz Koszalin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Michał Stach Kamionka Mała. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz Cyga Chełmek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Robert Jaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Dawid Lichosyt Gorenice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Kuśmierczuk Gościno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Kamil Urbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

+ zas

+ zas

+ zas

+ zas

2

2

2

+

we

klucze

analogowe

klucze

analogowe

10k

22k

47k

1M

10k

wy

10k

100

100

10k

G

+

+

A

C4

100pF

C4

100pF

R1

6,8

M



M



R2

6,8

M



M



R3

470



R3

470



C2 220nF

R4 4,6k



R4 4,6k



U1A

U1=LM358

C1

220uF

/16V

C1

220uF

/16V

+12V

+12V

+12V

przekaźnik
12V

R5

680

k



k



R6 100k



R6 100k



R7 330k



R7 330k



U1B

D1

1N4148

C3

10uF

/16V

S1

T1

BC414

T2

BC338

T2

BC338

D2

1N401

J

R

x

R

x

we

wy

H