Зачем Grundig объединил кремний и германий: схемотехника катушечника TK 121

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Завод Grundig выпускал катушечный магнитофон TK 121 с 1969 по 1973 год. В части сервисных каталогов указан период с 1969 по 1972 год. Размеры корпуса составляют 39,0 x 16,0 x 29,0 см при массе 8,0 кг. Это монофонический аппарат бытового назначения с одной рабочей скоростью. В звуковом тракте этой модели инженеры объединили кремниевые транзисторы в предварительных каскадах и германиевые приборы в выходном усилителе мощности.

Магнитофон работает со скоростью движения ленты 9,5 см/с. Кинематика рассчитана на катушки диаметром до 15 см. Звуковой тракт воспроизводит диапазон частот от 40 до 12 500 Гц. Такие параметры соответствовали бытовым требованиям к фиксации речи и радиопередач в начале 1970-х годов.

Автор: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Распределение транзисторов в схеме

Электрическая схема магнитофона содержит 10 полупроводниковых приборов. Предварительный усилитель и корректирующие цепи собраны на кремниевых транзисторах BC107, BC183, BC109, BC181 и высоковольтном BF257. Кремниевые структуры обеспечивают низкий уровень собственного шума и стабильный ток базы при изменениях питающего напряжения. Выходной каскад усилителя мощности выполнен на комплементарной паре германиевых транзисторов AD161 и AD162.

Выбор германия для выходного узла обусловлен величиной напряжения отпирания p-n перехода. Прямое падение напряжения на открытом германиевом переходе составляет от 0,1 до 0,3 В (среднее значение равно 0,2-0,3 В). Для кремниевого перехода этот показатель составляет от 0,6 до 0,7 В. Разницу в поведении полупроводников можно сравнить с заслонками разного веса: легкая створка смещается от слабого потока воздуха, тогда как массивная перегородка требует ощутимого нажима. В двухтактном выходном каскаде кремниевые транзисторы при околонулевом напряжении сигнала закрываются, вызывая искажения формы волны. Транзисторы AD161 и AD162 открываются при потенциале от 0,1 В, поэтому синусоида слабого сигнала сохраняет непрерывность.

Автор: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Тепловой режим и ограничения германия

Номинальная выходная мощность усилителя магнитофона составляет 4 Вт. Звук воспроизводится через встроенный громкоговоритель с овальным диффузором размером 18,2 x 9,7 см. Транзисторы AD161 со структурой NPN и AD162 со структурой PNP рассчитаны на постоянный ток коллектора до 1 А и пиковый ток до 2 А. Предельное напряжение коллектор-эмиттер составляет 20 В. Паспортная рассеиваемая мощность транзистора равна 4-6 Вт, а отдельные модификации допускают рассеивание до 8 Вт.

Основным ограничением германиевых приборов является низкая термостойкость. Предельная допустимая температура перехода для AD161 и AD162 составляет 85-90 °C. Кремниевые транзисторы сохраняют работоспособность при нагреве до 150 °C. При росте температуры германиевого кристалла выше 85 °C обратный ток коллектора резко возрастает, вызывая лавинный разогрев и электрический пробой структуры. Из-за этого свойства германиевый каскад требовал установки массивных металлических теплоотводов даже при выходной мощности 4 Вт.

Автор: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Серийное производство Grundig TK 121 завершилось в 1973 году. Развитие схем температурной стабилизации и появление доступных кремниевых транзисторов средней мощности позволили инженерам перейти на полностью кремниевые тракты, отличавшиеся высокой надежностью и компактными габаритами охлаждающих элементов.

Изображение в превью:
Автор: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0
Источник: commons.wikimedia.org
Другое
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

2 комментария

i
Германиевые транзисторы там были только потому что не было доступных кремниевых. То же самое было в СССР где долго (вплоть до конца 70-х) ставили германиевые П21х и ГТ402/404 в выходные и предвыходные каскады — хотя все маломощное быстро перешло на дешевые кремниевые КТ315/361.
А вот «величина напряжения отпирания p-n перехода» совершенно не при чем, выходной каскад работает в режиме AB со смещением и транзисторы там «отперты», что германий, что кремний. Кстати, мощные германиевые транзисторы СССР помимо проблемы с температурой имели плохие частотные характеристики. Уже на частотах 10-12 кГц они не успевали за сигналом что приводило к сквозному току в входном каскаде.
D
Эти афтары (по другому не назовешь) сами совсем не понимают что тут публикуют. И причинно следственные связи у него отсутствуют, он в последнем абзаце правильно написал, но сам не понял:))).
Развитие схем температурной стабилизации и появление доступных кремниевых транзисторов средней мощности позволили инженерам перейти на полностью кремниевые тракты, отличавшиеся высокой надежностью и компактными габаритами охлаждающих элементов.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему в пустыне Атакама расцвели растения? Разбираем особенности природного явления

Пустыня Атакама считается одной из самых засушливых территорий планеты. Она состоит из скал, каменистых склонов и обширных пространств, где дождей не бывает годами. Однако в 2026 году пейзаж...

Природа изобрела пластик до людей: как пчелы делают биоразлагаемый «целлофан» и чему у них учатся ученые

Около трети всего пластика, который производят в мире — это полиэтилен. Из него делают пакеты, пищевую пленку, контейнеры и упаковку для товаров повседневного спроса. Этот материал стал...

«Феррари» отдала победу Ферстаппену, а Антонелли стал чемпионом: итоги Гран-при Мехико Формулы-1 2026 года

Сезон Формулы-1 2026 года постепенно подходит к своему завершению. Уже на девятнадцатом этапе стало известно имя чемпиона. Как прошёл Гран-при Мехико, как «Феррари» отдала победу Максу Ферстаппену...

Обзор Kiwi Ears AD1: недорогой ЦАП с поддержкой CTIA

Мы много говорим о разнообразных портативных ЦАПах, однако пока ещё не касались предельно компактных, легких и недорогих решений на чипах от не особо именитых компаний. При том, что последние уже...

Создан компьютер из живых бактерий: как деление клеток в микроканалах заменяет работу процессора

В математике и программировании существует большой класс задач, которые легко сформулировать, но крайне трудно решить в большом масштабе. Их называют комбинаторными задачами полного перебора....

Парк Юрского периода ближе, чем кажется? Ученые нашли кровь динозавра возрастом 115 млн лет

Международная группа исследователей опубликовала в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences статью, которая вызвала серьезные споры среди палеонтологов. Авторы работы изучили...