Усилитель класса а на полевом транзисторе – SRPP на лампах + УМЗЧ на полевых транзисторах » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Содержание

УНЧ КЛАССА А НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Это однотактный MOSFET усилитель класса A. Зачем он нужен, ведь своим КПД такая схема не выдерживает никакой критики? УНЧ класса А имеет очень хороший звук, и как правило не предназначен для того, чтобы играть очень громко, он должен играть очень качественно. Такие усилители имеют свои неоспоримые преимущества - они дают чистый, неискаженный звук, вот почему мечта многих аудиофилов - иметь усилитель класса А высокого класса.

Схема усилителя класса А на MOSFET

Схема усилителя класса А на MOSFET

Этот усилитель был создан на основе принципиальной схемы, показанной выше. Вместо 2SK1058 использовался 2SK2221, потому что различия между ними невелики. Кроме того, 4700 мкФ был заменен на конденсатор 6800 мкФ. 

Схема БП УНЧ класса А

Схема бп усилителя класса А

Источник питания потребовал некоторых изменений. В выпрямительном мосту использованы диоды BYW 29/100. Конденсаторы 100 нФ расположены вокруг диодов для фильтрации шума при их переключении. Конденсаторы 1 мкФ размещены параллельно конденсаторов 10000 мкФ для фильтрации. Все представлено на схеме блока питания. 

Схема бп усилителя класса А

После сборки усилитель сразу заработал и весьма впечатляюще. Однако следует отметить, что в его случае используйте хорошую фильтрацию на источнике питания, чтобы устранить гудение. Но в остальном это довольно простой проект, с которым может справиться даже не слишком опытный радиолюбитель. 

Схема бп усилителя класса А

В качестве нагрузки транзистора выступают четыре не индуктивных проволочных резистора мощностью по 10 Вт. Да, класс А очень неэффективен в плане расхода мощности. Уходит более 60 Вт, чтобы получить только несколько ватт звука из динамика.

Схема бп усилителя класса А

Это типичный пример усилителя SE. Резистор действует как источник тока для транзистора. Ток покоя легко рассчитывается как 0,8 А. Потеря мощности составляет около 20 Вт. Теоретическая максимальная мощность составляет 5 Вт.

Схема усилителя класса А - второй вариант

Схема усилителя класса А на MOSFET 2

А это несколько модифицированная схема: транзистор T2 заменяет резистор 15 Ом 40 Вт в верхней схеме и является источником тока для T3, T1 и R1 для поддержания тока источника тока равным Ube (0,7 В) / R1 (0,47 Ом) = 1,5 А. Мощность на R1 = Ube (0,7 В) x I (1,5 А) = 1 Вт. Мощность на T2, а также на T3 = Uds (17,5 В) xI (1,5 А) = 26 Вт. Транзисторы Т2 и Т3 в совокупности отводят тепло мощностью 52 Вт. А мощность на динамике около 12 Вт (на 8 Ом). Самым большим преимуществом источника тока является то, что для переменного напряжения он имеет очень высокое сопротивление.

Если требуется УНЧ класс "А" чисто для наушников - смотрите эту схему. В общем попробуйте собрать этот УМЗЧ А-класса и послушать - будете приятно удивлены!

   Схемы усилителей

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей


Мне захотелось построить усилитель со следующими параметрами:
1. Без ООС, так называемый вариант «0-NFB» (zero negative feed back)
2. Чистый класс А
3. Однотактный
Нельсон Пасс (Nelson Pass) проделал огромную работу в этом направлении при строительстве своего усилителя «Zen», но я решил пойти еще дальше! Я построю «Усилитель Без Деталей» — Zero Component Amplifier (ZCA).
smile
Думаете, я пытался найти «Священный Грааль» в усилительной схемотехнике, этакий прямой кусок серебрянного провода, дающий чистое усиление без искажений?

Содержание / Contents

Несомненно, чтобы усилитель назывался усилителем, он должен содержать активные компоненты, обеспечивающие усиление. Меня всегда восхищали однотактные ламповые усилители. Как такое вообще возможно? Посмотрите, одна лампа, пара резисторов и выходной трансформатор. Поэтому я и решил создать усилитель на полевом транзисторе, придерживаясь такой же простоты дизайна.

Один канальный полевой униполярный МОП-транзистор, пригодный для аудио, парочка резисторов и конденсаторов, и конечно же умощненный хорошо «профильтрованный» блок питанния. Схема такого усилителя представлена на рис. 1.

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей
Рис. 1: Схема однотактного усилителя класса A на MOSFET-е

Применен полевик 2SK1058 от Hitachi. Это N-канальный MOSFET. Внутренняя схема и распиновка для 2SK1058 представлена на рис. 2.

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей
Рис. 2: Hitachi 2SK1058 N-Channel MOSFET

Я использовал конденсаторы Sprague Semiconductor Group во входных цепях и большие электролиты на выходе с «бутербродом» из полиэстерного конденсатора на 10 мф. Все резисторы, если не указано иначе, на 0,5 Ватт. Четыре 10-ти Ваттных проволочных резистора работают в качестве нагрузки. Внимание, эти резисторы рассеивают около 30 Ватт и становятся чрезвычайно горячими даже при простое усилителя.

Да, это класс А, а низкий КПД — расплата. Он съедает 60 Ватт, чтобы выдать ок. 5Вт! Мне пришлось использовать мощный и качественный радиатор с эффективным теплоотведением (0.784 °C/Ватт).

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей
Фото 1: Печатная плата усилителя в сбореБлок питания состоит из трансформатора мощностью 160 Ватт, нагруженного на 25-ти Амперный выпрямительный мост, и обеспечивает напряжени ок. 24 Вольт. Используется П-образный фильтр (конденсатор — дроссель — конденсатор) состоящий из электролитов на 10.000 Мф и 5-ти Амперных дросселей индуктивностью 10 мГн.
Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей
Рис. 3: Схема блока питанияОднотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей
Фото 2: Усилитель в сбореОднотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей

Фото 3: Усилитель в сборе, вид сзадиСмещение задаётся резистором на 1 мОм и потенциометром на 100 кОм. Просто установите потенциометром половину напряжения питания в точке соединения MOSFET-а и нагрузочного резистора.Я прослушивал мой усилитель с ламповым предусилителем на 12AU7, т. к. он обеспечивает наиболее чистый звук. Я понятия не имею об коэффициентах искажений этого усилителя и т. п. цифрах, лишь скажу, что у него точная звукопередача и деликатно текстурированный тембральный окрас.

Для работы с усилителем требуется высокочувствительная, эффективная аккустика, т. к. он выдаёт ок. 5 Ватт RMS (и до 15 Ватт на пиках, что я ясно наблюдал на экране осциллографа). Передача басса оказалась значительно лучшей, чем можно было ожидать от такого решения.
Усилитель с легкостью раскачивает мои 12-ти дюймовые трех-полосные колонки.

Усилитель удался. Конечно, не совсем «без деталей», но очень близко! Один 18-ти баксовый полевик надрывает задницу, чтобы подарить Вам офигенное впечатление от прослушивания. Не просите от него больше, чем ожидали.

Усилитель воспроизводит все аккустические инструменты с несравненным натуралистичным качеством.
Простое джазовое трио, классический квартет или нежный мужской/женский вокал показывают то, для чего этот усилитель и был сделан — красоту!

• Чувствительность усилителя по входу низкая, около 2 Вольт. Если такого источника у вас нет, то предусилитель НЕОБХОДИМ. Любой, с выходом 1-2 Вольта.

• Используйте чувствительные АС 5-10 Вт с легкими (бумага, волокна и пр.) диффузорами, как для ламповых усилителей небольшой мощности.

• Оригинальный транзистор 2SK1058 найти нынче практически невозможно. У китайцев сейчас есть предложения по 2SK1058, вот только гарантий, как обычно, нет. Можно получить битые, перемаркированные, отбракованные или вполне здоровые.
Можно и нужно пробовать, но на свой риск.
Обратие внимание на корпус 2SK1058 (см. выше в статье), он очень своеобразный, часть объявлений по фоткам сразу можно исключить.

Пробуйте разные варианты, сравнивая параметры в датащитах, ищите доступный транзистор с подобными параметрами. И даже пробуйте просто на слух.
За неимением 2SK1058, по при большом желании, люди собирают на неподходящих IRF530, IRF540, IRF610 и пр.

Всем Доброй Удачи!
Игорь

Камрад, смотри полезняхи!

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей

Игорь Котов (Datagor)

Россия, Сибирь, г.Новокузнецк

Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.

 

Транзисторный усилитель класса А своими руками / Habr

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:

— минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
— несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
— выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
— класс А — он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.


Внутренний дизайн

Усилитель начинается с питания. Разделение двух каналов для стерео правильнее всего вести уже с двух разных трансформаторов, но я ограничился одним трансформатором с двумя вторичными обмотками. После этих обмоток каждый канал существует сам по себе, поэтому надо не забывать умножать на два всё упомянутое снизу. На макетке делаем мосты на диодах Шоттки для выпрямителя.

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

— не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

— не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

— при регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

— пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
— предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
— очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Теперь о традиционно самой сложной части в DIY — корпусе. Габариты корпуса задаются радиаторами, а они в классе А должны быть большими, помним про 30 Ватт тепла с каждой стороны. Сначала я недоучёл эту мощность и сделал корпус со средненькими радиаторами 800см² на канал. Однако при выставленном токе покоя 1.2А они нагрелись до 100°С уже за 5 минут, и стало ясно, что нужно нечто помощнее. То есть нужно либо ставить радиаторы побольше, либо использовать кулеры. Делать квадрокоптер мне не хотелось, поэтому были куплены гигантские красавцы HS 135-250 площадью 2500 см² на каждый транзистор. Как показала практика, такая мера оказалась немного избыточной, зато теперь усилитель спокойно можно трогать руками – температура равна лишь 40°С даже в режиме покоя. Некоторой проблемой стало сверление отверстий в радиаторах под крепления и транзисторы – изначально купленные китайские свёрла по металлу сверлили крайне медленно, на каждую дырку уходило бы не менее получаса. На помощь пришли кобальтовые свёрла с углом заточки 135° от известного немецкого производителя — каждое отверстие проходится за несколько секунд!

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд...

Наконец, можно приступать к прослушиванию. В качестве источника звука используется Foobar2000 → ASIO → внешняя Asus Xonar U7. Колонки Microlab Pro3. Главное достоинство этих колонок — это отдельный блок собственного усилителя на микросхеме LM4766, который можно сразу убрать куда-то подальше. Намного интереснее с этой акустикой звучали усилок от мини-системы Panasonic с гордой надписью Hi-Fi или усилитель советского проигрывателя Вега-109. Оба вышеупомянутых аппарата работают в классе АВ. Представленный в статье JLH переиграл всех вышеперечисленных товарищей в одну калитку, по результатам слепого теста для 3 человек. Хотя разницу было слышно невооружённым ухом и без всяких тестов – звук явно детальнее и прозрачнее. Весьма легко, например, услышать различие между MP3 256kbps и FLAC. Раньше я думал, что эффект lossless больше как плацебо, но теперь мнение изменилось. Аналогичным образом гораздо приятнее стало слушать нескомпрессованые от loudness war файлы — dynamic range меньше 5 Дб вообще не айс. Линсли-Худ стоит затрат времени и денег, ибо аналогичный брендовый усилок будет стоить намного дороже.
Материальные затраты

Трансформатор 2200 р.
Выходные транзисторы (6 шт. с запасом) 900 р.
Конденсаторы фильтра (4 шт) 2700 р.
«Рассыпуха» (резисторы, мелкие конденсаторы и транзисторы, диоды) ~ 2000 р.
Радиаторы 1800 р.
Оргстекло 650 р.
Краска 250 р.
Разъёмы 600 р.
Платы, провода, серебряный припой и пр. ~1000 р.
ИТОГО ~12100 р.

Однотактный усилитель в классе А – Поделки для авто

Классические усилители класса ЗЕН вроде бы уже давно в прошлом, но радиолюбители в последнее время часто воспроизводят подобные схемы. Данный класс усилителей имеет превосходные частотно-динамические показатели. Знаменитый усилитель Марка Хьюстона дает отличный звук, хотя в некоторых своих роликах эту схему неоднократно рекомендовал не повторять.

Но с использованием хороших современных комплектующих картина сразу улучшается. Получается однотактный усилитель класса А, в котором усилительным элементом является достаточно мощный полевой транзистор. Мощность усилителя достигает до 5 ватт, думайте это мало? наоборот для усилителей класса А такая мощность очень велика. Желающие развеять сомнения могут собрать схему самостоятельно и убедиться.

Единственный недостаток схемы, как и всякого усилителя класса А – низкий КПД, величина которого составляет максимум 15-20%. Следовательно остаток первоначальной энергии расходуется на нагревание транзистора и ограничительного резистора.

Однотактный усилитель в классе А

Эту схему справедливо называют усилителем без деталей, так как ее элементная база содержит всего несколько компонентов, хотя несмотря на это придется много времени уделить магазинам электроники, чтобы их раздобыть. Основу работы понять нетрудно.

22

Самый «нагреваемый» элемент в схеме – резистор, расположенный на плюсовой шине, который рассеивает 60-65% суммарной мощности, выделяя тепло, поэтому его следует брать большой мощности, порядка 40 ватт. Используются полипропиленовый конденсатор и пленочный конденсатор параллельно выходному электролиту на 10 мкФ.

Однотактный усилитель для авто фото
Усилитель настраивается переменным резистором на 100 кОм, задающим на затворе полевого транзистора напряжение смещения. Его рекомендуется взять многооборотным, поскольку даже незначительное отклонение от нужного сопротивления может привести к ненормальной работе усилителя мощности в целом.

собираем усилитель сами фото

Номинал резистора сопротивлением 15 Ом может на 5 Ом отклоняться в большую или меньшую сторону, но это не критично. Его эффективная мощность должна составлять не менее 40 Ватт, ибо основная часть начальной мощности (около 65%) рассеивается на этом резисторе в виде ненужного тепла, а остальное на транзисторе. Все остальные компоненты в схеме не перегреваются.

DSC_0005

Силовым элементом, который также и является усилительным элементом является полевой транзистор. Его можно брать и низковольтным и высоковольтным. Если будете использовать низковольтные полевые транзисторы, то подойдут транзисторы серии IRFZ20, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46 и т.д.. А если будете использовать высоковольтные, что более предпочтительнее, то советую брать хотя бы на 200-250 Вольт.

усилитель для авто фото

В моем варианте использован полевой транзистор серии IRF630, можно заменить и на IRF640, который тоже отлично порекомендовал себя. Емкость входного конденсатора не принципиальна, может отклонятся в ту или иную сторону на 50%. Можно использовать конденсаторы пленочного типа, с емкостью от 0,1 мкФ до 2 мкФ.

Если на выходе поставить пленочный конденсатор емкостью 5 мкФ вместо 10 мкФ, качество работы усилителя не страдает от этого.

в автомобиль усилитель класса а
Выходной электролит желательно подобрать на напряжение 25 Вольт, но в принципе подойдет на 16 В. Напряжение на плюсе этого конденсатора должно быть 12 Вольт относительно земли.

DSC_0009
Полевой ключ обязательно устанавливается на теплоотвод, возможно для схемы потребуется принудительный обдув, поскольку резистор очень сильно нагревается (на нем без шуток можно сварить чашечку кофе).

Питать такой усилитель от не стабилизированных источников питания крайне не рекомендую.

Автор; АКА Касьян 

Похожие статьи:

Схема усилителя класса AB на полевых транзисторах мощность150 Вт

Схема усилителя мощности звука — 150 Вт

Схема усилителя-1Схема усилителя-1

Схема усилителя. В этом материале мы вместе с вами рассмотрим довольно простой усилитель звука с выходной мощностью 150 Вт при нагрузке 4 Ом. Схема в достаточной степени качественная, можно даже сказать высококачественная.

Схема усилителя-2Схема усилителя-2 Схема усилителя-3Схема усилителя-3

Усилитель выполнен на транзисторах, за основу была взята базовая схема изобретателя Хун-Чан Лина. Мной в топологию данного аппарата практически ничего не добавлено. Но вместе с тем, усилитель разработан в сверх-упрощенном варианте, не теряя при этом надежности и превосходного звучания. Отличительная черта схемы заключается в ее непосредственности и одновременно в повторяемости.

Схема усилителя-4Схема усилителя-4

На принципиальной схеме представлен усилитель мощности, имеющий в оконечном тракте две пары мощных полевых транзисторов. Печатную плату, которого вы найдете ниже, в приложении.

Выходной каскад усилителя обеспечен надежной электронной защитой от короткого замыкания в акустике. Принципиальная схема усилителя была усовершенствована в конце 2017 года.

Схема усилителя-6Схема усилителя-6

Технические данные транзисторного усилителя

Схема усилителя-7Схема усилителя-7

Сам усилитель не привередливый, не предъявляющий высоких требований к электронным компонентам.

Резисторы

Постоянные резисторы, помимо отдельно отмеченных на схеме, нужно выбирать из расчета 0,25Вт рассеиваемой мощности. Сопротивления желательно устанавливать типа МЛТ или зарубежные аналоги из категории металлопленочных, которые создают меньше фонового шума.

Подбор компонентов

Использовать в схеме прецизионные резисторы, точность которых составляет от 0,001% до 0,5% нет никакой необходимости, вполне нормально будет применение резисторов с точностью 10%. В отличии от резисторов, здесь особое значение имеет качество конденсаторов. А именно тех, которые установлены в сигнальном тракте — это C1 и C5, вот к ихнему подбору нужно отнестись со всем вниманием.

Эти емкости, один из которых электролит, другой пленочный, лучше всего взять какой нибудь известной фирмы. Конечно данный совет необязателен, но все же. Чем качественнее будут компоненты установленные в цепях прохождения звукового сигнала, тем ярче будет звуковая картина на выходе. Схема усилителя предполагает электролитический конденсатор С5 на 220µ х 16v, но его желательно поставить не полярный, с таким же номиналом. А в случае, если такового нет, то допускается установка полярной емкости.

Несколько важных советов:

  • При выборе электролитических конденсаторов, обращайте принципиальное внимание на фирму-производителя. Никогда не связывайтесь с такими «компаниями» из поднебесной как Elzet, Chang и нескольких других им подобных.
  • Ни при каких обстоятельствах вы не должны применять электролитические емкости изготовленные еще при Советском Союзе. Дело в том, что прошло с тех пор уже много лет, и они вполне вероятно полностью высохли, следовательно, их емкость не гарантирует нужных электрически характеристик.
  • Установленные в схеме емкости С9, С10, С11, С12, С3, С4 – это электролиты, их функция заключается в фильтрации постоянного напряжения питания. Поэтому, требования к ним высокого качества можно игнорировать. Однако, китайские емкости все же ставить не рекомендуется, особенно когда обозначенная на них фирма вам незнакома. Это относится и к советским конденсаторам — помните, что они могут оказаться высохшими!

Конденсаторы

Подбор номинальных напряжений данных конденсаторов, нужно выполнять согласно указанным значениям в схеме. Емкости С13, С14 относятся к классу само восстанавливающихся конденсаторов, у которых в качестве диэлектрика применяется пленка. Они не являются полярными. Что касается номиналов напряжений для них, то их следует также подбирать согласно указанным у схеме значениям, исходя из максимального напряжения питания усилителя.

Тоже самое и с их качеством, которое принципиального значения особо не имеет. Тем не менее, придерживайтесь всегда привычки использовать комплектующие такие, чтобы потом за них не переживать.

Транзисторы

По полупроводникам, в частности транзисторов можно сказать только одно. Главным условием здесь должно быть: устанавливать только то, что обозначено в схеме. Избегайте применения транзисторов аналогичных указанных там, только советского производства, особенно с датой выпуска конца 80-х годов.

Как уже говорилось выше, аппарат довольно надежный, и схема усилителя рассчитана на стабильную работу выходного каскада в классе AB. В связи с этим, необходимо обеспечить оконечному тракту существенное охлаждение. Определяющим фактором качественного рассеивания выделяемого транзисторами тепла является площадь радиатора. Например; для устройства имеющего 1Вт выходной мощности, потребуется теплоотвод из алюминиевого сплава с размерами 14-18см².

Толщина основания теплоотвода никогда не помешает, если она несколько больше расчетной и позволяют габариты усилителя. Требующую площадь теплоотвода рассчитывают с помощью формулы:

S=Pвых*(1-КПД)*(12..18), где Pвых — выходная мощность усилителя. Для 150Вт’ного усилителя площадь радиатора должна находится в пределах: от S=150*(1-0,6)*12=720см2, до S=150*(1-0,6)*18=1080см2.

При использовании в конструкции системы принудительного охлаждения с применением вентиляторов, площадь радиаторов можно значительно уменьшить. Но в таком варианте возникает шум от работающих вентиляторов, хотя, для кого, что важнее, увеличение площади теплоотводов либо шум с некоторым количеством пыли.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности установленная на выходе звуковой цепи, представляет из себя бескаркасный дроссель, содержащий 18-20 витков, намотанный на стержне Ø 8мм медным проводом сечением 1,5 мм². Абсолютная точность катушки здесь особой не играет роли.

Выходная мощность усилителя, как известно, определяется значением питающего напряжения. При известном комплексном сопротивлении акустики, и исходя из требуемой мощности на выходе, можно определить по данному графику какое нужно питающее напряжение для усилителя.

Схема усилителя-046Схема усилителя-046

Выходной каскад

Если вы устанавливаете только две пары транзисторов в выходном тракте, тогда не стоит поднимать напряжение питания больше +/- 45v, несмотря на то, какое сопротивление в акустической системе. Для корректной работы аппарата с установленными в оконечном каскаде двух пар транзисторов, какие указаны в схеме, оптимальное решение — 150 Вт. В том случае, когда установлено четыре пары выходных ключей, то тогда возможно увеличить питающее напряжение до значения +/-60v. Благодаря такому напряжению питания, при сопротивлении в нагрузке 4 Ом, усилитель раскачает мощность на выходе до 380Вт.

Схема усилителя не требует никаких дополнительных настроек и начинает работать сразу же по окончанию сборки. Кстати, аппарат не требует даже начальной установки тока покоя.

Устранение неполадок</3>

Важно! Какие могут возникнуть проблемы при первом включении усилителя после завершения сборки. На выходных клеммах присутствует постоянное напряжение, появился специфический запах горелого, идет ощутимый перегрев, происходит самовозбуждение. Здесь, вероятнее всего вы где-то, что-то недоглядели.

Во первых нужно проверить правильность и качество монтажа, печатную плату очистить от горевшего флюса, образовавшегося при пайки. Далее нужно удостоверится в корректности установки установки резисторов, на предмет соответствия их номиналов со схемой. Также обратите внимание на цоколевку транзисторов.

Здесь представлена печатная плата усилителя после травления:

Схема усилителя-047Схема усилителя-047 Схема усилителя-048Схема усилителя-048

Схема усилителя имеет раздельную шину заземления для сигнального и силового трактов, тем самым исключается возможность образования фонового искажения.

Места подключения на печатной плате:

  • IN — вход сигнала.
  • sGND — входная земля (земля от источника сигнала).
  • OUT — выход усилителя.
  • GND — один контакт для подключения к земле блока питания, второй — минусовой выход усилителя к АС.
  • +/-U — шины для подключения источника питания усилителя.

Перечень требующихся электронных компонентов:

Скачать перечень требующихся электронных компонентов: amp206
Скачать: publp-2k17
Скачать: publp-4-2k17

Сборка транзисторного усилителя звука на 150Вт

Германиевый усилитель класса А. - Усилители на транзисторах - Звуковоспроизведение

 

Николай Трошин

Давно хотелось сделать усилитель класса А на германиевых транзисторах. Преимущества таких усилителей известны: это - низкие нелинейные искажения простота схемы, - постоянная потребляемая мощность, не зависящая от уровня выходной мощности что в свою очередь  тоже приводит к снижению искажений.
Есть и недостатки: - большая мощность рассеиваемая транзисторами выходного каскада, что приводит к их значительному нагреву, из чего следует - сложность получения выходной мощности усилителя более 10…15 Вт.

Однако, как показывает жизнь, выходной мощности 10 Вт. (в стерео варианте 2*10 Вт), бывает вполне достаточно для нормального озвучивания помещения средних размеров, при наличии акустической системы средней чувствительности.
Попробуем определиться с транзисторами для выходного каскада. Поскольку они рассеивают значительную мощность (при 10ваттном варианте усилителя на каждом транзисторе выходного каскада рассеивается не менее 20 Вт), допустимая мощность этих транзисторов должна быть достаточно велика.
Допустим, что температура корпуса транзистора на радиаторе составляет 55 градусов (при температуре в помещении 25 градусов). Это совсем немного для подобных усилителей. По справочным данным на ГТ806 мощность на коллекторе не должна превышать 15 Вт (при 55 град.) При более высокой температуре допустимая мощность еще меньше. Поэтому на ГТ806 вряд ли получим 10 Вт на выходе усилителя.

Остаются из отечественных 1Т813 и П210. Транзисторы 1Т813 крайне редки. Поэтому попробуем П210.
Полазив по просторам интернета в поисках схем усилителей  А класса, обнаружил, что кроме схемы Линси Худа в разных вариантах, ничего другого практически нет.
Собрав ее с П210 на выходе убедился, что на низких и средних частотах она работает хорошо, а на высоких (20кгц) удается получить всего 1-1,5 Вт неискаженной мощности.
Объясняется это видимо тем, что один из выходных транзисторов включен по схеме с общим эмиттером, преимуществом которой является усиление как по току так и по напряжению, а недостатком - неважные частотные свойства, особенно при использовании нч транзисторов.
Вследствие этого возникла мысль построить схему так, чтобы усиление по напряжению обеспечивалось первыми каскадами усилителя, а выходной каскад работал бы чисто, как усилитель тока с включением транзистора с общим коллектором.
Такой каскад имеет обычно лучшие частотные свойства, чем каскад с общим эмиттером. Схема усилителя в упрощённом для понимания виде представлена на рис. 1.

Однако в реальной жизни все несколько сложнее:
1. Поскольку транзисторы VT2 VT3 работают в режиме большего сигнала, для получения максимальной амплитуды и малых искажений, а также максимального усиления при разомкнутой ООС  - вместо резисторов R6 R7 должны быть источники тока.
2. Для получения большего усиления (при разомкнутой ООС), желательно увеличить коэффициент усиления и рабочий ток транзистора первого каскада.
В итоге получилась вот такая схема (рис 2).

В коллекторной цепи транзистора VT6, стоит своеобразный источник тока. Поскольку для его изготовления нужен мощный N-P-N германиевый транзистор, а я знаю только один такой - это ГТ705, который довольно редкий.
Было принято решение собрать его аналог - составной транзистор по схеме Шиклаи на транзисторах МП37б и П214. Схема содержит всего три каскада усиления, по этому желательно иметь К ус VT6 не менее 80, VT8 не менее 50.
Настройка схемы сводится к установке на эмиттере VT8 половины напряжения питания. Данный усилитель обеспечивает выходную мощность до 10 вт при нагрузке 8 ом. Диапазон рабочих частот 20-20000 Гц.
Звучание очень приятное. При использовании приличной акустической системы, разницу звучания форматов МР3 320кб и lossless - я различаю.

Схема нормально работает и без подбора транзисторов по Кус, однако при Кус VT8 - 40, выходная мощность на частоте 20000 Гц составит примерно 8 Вт. Это не критично, поскольку в реальном музыкальном сигнале уровень столь высоких частот гораздо ниже чем на СЧ и НЧ. Кус П210 менее 40 встречаются редко.

При наличии транзистора ГТ705, схему можно упростить. Ставим его на место VT4. VT5 из схемы убираем. Резистор R8 уменьшаем до 1.5 кОм. Можно убрать VT2 без большой потери качества. При этом R5 1,5 кОм, R6 750 Ом, R7 100 Ом.

Детали:
Конденсаторы должны быть приличного качества. На вход можно поставить пленочный. Все резисторы мощностью 0,125 Вт, кроме резисторов R11 и R12. Резистор R11 - 5 Вт, R12 - 1 Вт.
Очень важен номинал резисторов R 10 - 1ом, R12 - 0,15ом. От этого зависит правильный режим работы усилителя.
Особое внимание нужно уделить радиаторам выходных транзисторов. Они должны быть площадью рассеивания не менее 1000 кв. см. на каждый выходной транзистор, либо применить принудительный обдув, на транзисторы П605 и П214 - не менее 100 кв. см. и!!! НИКАКИХ ПРОКЛАДОК между транзистором и радиатором  а вот термо-проводящую пасту использовать – желательно.
При использовании нагрузки 4 Ом, нужно снизить напряжение питания до 20в, R12 до 0,1ом. Кус VT8 - желательно не менее 60, либо поставить параллельно еще один П210 (в эмиттерах каждого - резистор 0,1 Ом).

Ток потребляемый от источника питания примерно 1,7 А при нагрузке 8 Ом и 2.5 А при нагрузке 4 Ом. 
Еще несколько слов. На кремниевых транзисторах усилитель получается заметно проще, а звучание тоже весьма достойное. Возможно схему позднее представлю .

 

Простой усилитель класса А - Усилители на транзисторах - Звуковоспроизведение

 

Николай Трошин

Данная статья является продолжением работы на тему использования усилителей работающих в А классе для высококачественного звуко-усиления. 
Представляю на Ваше рассмотрение, хорошо отработанную схему усилителя на кремниевых транзисторах.
Неоспоримым преимуществом кремния - является способность работать при гораздо более высоких температурах (по сравнению с германием). При хорошем тепловом контакте транзистора с радиатором, можно считать допустимой температуру радиатора 90…95 град. 

 

Понятно, что при столь высокой разнице температур радиатора и окружающей среды, теплообмен происходит очень эффективно.
Поэтому при одинаковых площадях радиаторов выходных транзисторов, на кремнии можно получить примерно в 2 раза больше мощности по сравнению с германием. 
Большой ассортимент  кремниевых средне и высокочастотных транзисторов большой мощности, позволяет построить высококачественный усилитель  А класса при совсем простой схеме.

Данная схема обеспечивает выходную мощность 20 ватт на нагрузке 4 ом. Диапазон рабочих частот усилителя 20…25000 Гц.
В качестве транзистора VT1 здесь можно использовать КТ208Д, КТ209Д, КТ361Г, Е, КТ3107Б, Г, И, К. В качестве транзистора VT2 можно использовать транзисторы КТ815, КТ801, П701, транзистор VT3 КТ814, VT4 - КТ818БМ, ГМ, транзистор VT5 - КТ819БМ, ГМ.
Схема может работать без подбора транзисторов по коэффициенту усиления, однако поскольку она содержит всего 2 каскада усиления, желательно иметь коэффициент усиления транзистора VT1 - не менее 150, транзисторов VT2, VT5 - не менее 50, транзистора VT4 - не менее 80.
Оценить коэффициент усиления транзистора не сложно. Достаточно включить испытуемый транзистор по вот такой схеме (для мощных транзисторов).

Резистор R1 обеспечивает ток в базу примерно 1 ма. Измерительный миллиамперметр измеряет ток коллектора (я использовал стрелочный тестер с пределом измерений 300 ма). Отношение тока коллектора к базовому току - будет коэффициентом усиления транзистора.
Для транзисторов средней мощности, надо уменьшить базовый ток в 10 раз (R1 36k), а для транзистора малой мощности, базовый ток уменьшаем в 100 раз (R1 360k). В качестве источника питания, я использовал 3 щелочные (алкалиновые) батарейки размера АА, которые просто спаял между собой хорошо разогретым паяльником, с использованием не толстого провода (паять надо быстро, чтобы не перегреть батарейку).

При использовании нагрузки 8 ом, напряжение питания нужно увеличить до 39…40 вольт, резистор R10 до 0,25 Ом.
Настройка усилителя сводится к установке половины напряжения питания на коллекторе VT5.
Усилитель потребляет значительную мощность, примерно 100 ватт на каждый канал. Поэтому источник питания должен быть серьезным.
Силовой трансформатор для блока питания, нужно применять мощностью не менее 250 ватт, либо использовать два однотипных трансформатора (на каждый канал) с такой же общей мощностью.
Схема источника питания показана на рисунке ниже.

Вторичная обмотка силового трансформатора должна иметь выходное напряжение ХХ 26 - 27 вольт. Такая схема должна быть на каждый канал усилителя, причем при нагрузке 4 ом, возможно лучше сразу поставить конденсаторы по 22000 мкФ.
Диодный мост с номинальным током не менее 10 А либо 4 диода на 10 А. Большая емкость конденсаторов объясняется значительным током потребления, в том числе и в режиме покоя усилителя, когда пульсации особенно заметны.
Применять электронные фильтры или стабилизаторы я не стал, поскольку они иногда являются причиной самовозбуждения усилителя и источником помех и наводок.

Детали для усилителя:
Резисторы могут быть любой мощности не менее 0.125 ватт за исключением R9 5 ватт, R10 2 ватт. Очень важен номинал резистора R10. От этого зависит правильный режим работы усилителя.
Конденсатор С1 лучше поставить пленочный, С4 пленочный или слюдяной.
Выходные транзисторы КТ818, КТ819 обязательно с буквой "М" в конце (в металлическом корпусе), БМ, ГМ. Радиаторы под них я использовал ребристые размером 120*170, толщиной 35 мм. Если радиаторы будут меньше, то необходим принудительный обдув.
На КТ815 небольшой радиатор-пластинка 2-3 кв. см. На П701 радиатор не нужен.
На резисторе R9 рассеивается значительная мощность. При наличии осциллографа и генератора можно попробовать ее уменьшить. Подаем сигнал на вход,на выход подключаем эквивалент нагрузки и осциллограф. Резистором R4 добиваемся симметричного ограничения максимально возможной амплитуды сигнала. Далее увеличивая резистор R9 добиваемся начала ограничения сигнала сверху. Выпаиваем и измеряем номинал. После этого устанавливаем резистор на 25…30% меньше.
При желании поэкспериментировать можно собрать совсем упрощенную схему.

Транзисторы здесь должны иметь больший К ус. Первый не менее 200, второй не менее 100.
Резистор R7 мощностью не менее 50 ватт. При отсутствии такого можно использовать электрический чайник и утюг по 2000 ватт на220в, соединенные параллельно, либо 2 ТЭН на 2000 ватт. - получается сопротивление около 10 ом. Кстати это можно использовать и как эквивалент нагрузки.
Данная схема позволяет получить 4…5 ватт (потреблять будет все равно около 90 ватт.) На коллекторе VT2 нужно выставить 12 вольт.

Удачи Вам в творчестве и конструировании!

   

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *