Транзисторный усилитель а класса своими руками: Простой транзисторный усилитель своими руками

Содержание

Простой транзисторный усилитель своими руками

Сейчас в интернете можно найти огромное количество схем различных усилителей на микросхемах, преимущественно серии TDA. Они обладают достаточно неплохими характеристиками, хорошим КПД и стоят не так уж и дорого, в связи с этим и пользуются такой популярностью. Однако на их фоне незаслуженно остаются забытыми транзисторные усилители, которые хоть и сложны в настройке, но не менее интересны.

Схема усилителя


В этой статье рассмотрим процесс сборки весьма необычного усилителя, работающего в классе «А» и содержащего всего 4 транзистора. Эта схема разработана ещё в 1969 году английским инженером Джоном Линсли Худом, несмотря на свою старость, она и по сей день остаётся актуальной.

В отличие от усилителей на микросхемах, транзисторные усилители требуют тщательной настройки и подбора транзисторов. Эта схема – не исключение, хоть она и выглядит предельно простой. Транзистор VT1 – входной, структуры PNP. Можно экспериментировать с различными маломощными PNP-транзисторами, в том числе и с германиевыми, например, МП42. Хорошо себя зарекомендовали в этой схеме в качестве VT1 такие транзисторы, как 2N3906, BC212, BC546, КТ361. Транзистор VT2 – структуры NPN, средней или малой мощности, сюда подойдут КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Особое внимание стоит уделить выходным транзисторам VT3 и VT4, а точнее, их коэффициенту усиления. Сюда хорошо подходят КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Нужно отобрать два одинаковых транзистора с как можно более близким коэффициентом усиления, при этом он должен более 120. Если коэффициент усиления выходных транзисторов меньше 120, значит в драйверный каскад (VT2) нужно поставить транзистор с большим усилением (300 и более).

Подбор номиналов усилителя


Некоторые номиналы на схеме подбираются исходя из напряжения питания схемы и сопротивления нагрузки, некоторые возможные варианты показаны в таблице:

Не рекомендуется поднимать напряжение питания более 40 вольт, могут выйти из строя выходные транзисторы. Особенность усилителей класса А – большой ток покоя, и, следовательно, сильный разогрев транзисторов. При напряжении питания, например, 20 вольт и токе покоя 1.5 ампера усилитель потребляет 30 ватт, не зависимо от того, подаётся на его вход сигнал или нет. На каждом из выходных транзисторов при этом будет рассеиваться по 15 ватт тепла, а это мощность небольшого паяльника! Поэтому транзисторы VT3 и VT4 нужно установить на большой радиатор, используя термопасту.
Данный усилитель склонен в появлению самовозбуждений, поэтому на его выходе ставят цепь Цобеля: резистор сопротивлением 10 Ом и конденсатор 100 нФ, включенные последовательно между землёй и общей точкой выходных транзисторов (на схеме эта цепь показана пунктиром).
При первом включении усилителя в разрыв его питающего провода нужно включить амперметр для контроля тока покоя. Пока выходные транзисторы не разогрелись до рабочей температуры, он может немного плавать, это вполне нормально. Также при первом включении нужно замерять напряжение между общей точкой выходных транзисторов (коллектор VT4 и эммитер VT3) и землёй, там должна быть половина питающего напряжения. Если напряжение отличается в большую или меньшую сторону, нужно покрутить подстроечный резистор R2.

Плата усилителя:



Плата изготовлена методом ЛУТ.

Собранный мной усилитель







Несколько слов о конденсаторах, входном и выходном. Ёмкость входного конденсатора на схеме обозначена 0,1 мкФ, однако такой ёмкости не достаточно. В качестве входного следует поставить плёночный конденсатор ёмкостью 0,68 – 1 мкФ, иначе возможен нежелательный срез низких частот. Выходной конденсатор С5 стоит взять на напряжение не меньшее, чем напряжением питания, жадничать с ёмкостью также не стоит.
Преимуществом схемы этого усилителя является то, что она не представляет опасности для динамиков акустической системы, ведь динамик подключается через разделительный конденсатор (С5), это значит, что при появлении на выходе постоянного напряжения, например, при выходе усилителя из строя, динамик останется цел, ведь конденсатор не пропустит постоянное напряжение.

Простой транзисторный усилитель класса А

Здравствуйте, аудиофилы-самоделкины! (аудиофилы в хорошем смысле, конечно)

Речь сегодня пойдёт о самом что ни на есть аудиофильском усилителе - класс А, всё-таки. Не хухры-мухры. Спроектирован он был ещё в прошлом веке, но и по сей день его собирают множество радиолюбитей, вот что значит по-настоящему удачная схема. Называется он "JLH 1969" - аббревиатура инициалов автора схемы и год создания. Конечно, база компонентов в те времена была совсем другой, но это не помешает нам собрать этот легендарный усилитель из того, что найдётся сейчас под рукой. Особенностью схемы является её работа в классе А с высоким током покоя выходного каскада. Это обеспечивает минимум нелинейных искажений в выходном сигнале, некую музыкальность, но зато схема потребляет значительный ток и требует для выходных транзисторов приличного размера радиаторов. Некоторые люди считают, что такая схемотехника является наиболее правильной и позволяет слушать музыку с максимальным качеством воспроизведения. Ниже представлена сама схема.



Схема содержит всего 4 транзистора, из них VT3 и VT4 - выходные, должны обладать максимально близкими параметрами, для этого достаточно просто взять два транзистора из одной партии, отлично подойдут КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. При этом их коэффициент усиления должен быть как минимум 120. VT1 - маломощный входной PNP структуры, подойдут 2N3906, BC212, BC546, КТ361, а так же можно поэкспериментировать с различными германиевыми вариантами, благо их PNP структуры много. VT2 образует драйверный каскад, сюда нужно что-то чуть помощнее, например, КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165.

Некоторые номиналы схемы, для пущей академичности, следует варьировать исходя из сопротивления нагрузки и напряжения питания. Напряжение может варьироваться от 12 до 40В, соответственно чем оно больше, тем больше будет выходная мощность, и тем сильнее будет греться оконечный каскад. Ниже представлена таблица для подбора номиналов.

Несколько слов о настройке. Первым делом включать усилитель нужно без нагрузки и без подключенного источника сигнала. Включаем сперва на небольшом напряжении, контролируем ток покоя, он должен составлять 0,8 - 1,5А. Параллельно с этим замеряем напряжение в точке соединения VT3 и VT4 - оно должно быть равно половине напряжения питания. Если это не так, то подгоняем его максимально близко с помощью подстроечного резистора R2. Также на схеме можно увидеть нарисованную пунктиром цепь Цобеля - последовательно включенный резистор и конденсатор, они служат для подавления самовозбуждения. Резистор сопротивлением 10 Ом, конденсатор 100 нФ.

Монтаж выполняется на печатной плате, обратите внимание, что она полностью залита землей вокруг дорожек, это способствует лучшей помехозащищённости и в какой-то степени защищает от самовозбуждения. Однако при пайке нужно быть максимально аккуратным, запросто можно случайно посадить "соплю" между земляным полигоном и дорожкой. Если усилитель не заработает с первого раза, рекомендую тщательно прозвонить всё на замыкание, ведь глазом волосинку-перемычку очень сложно увидеть. Удачной сборки!
plata.zip [17 Kb] (скачиваний: 215)
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Самодельный полный усилитель. Транзисторный усилитель класса а своими руками

Статья о том, как можно своими руками собрать усилитель, который имеет звучание на уровне заводских, среднего ценового диапазона. Нижее будет описана сборка полного УНЧ, в состав которого входят предусилитель, усилитель мощности звука, индикатор, защита, два блока питания. Всё это собрано в корпусе от Радиотехники. Для увеличения электросхемы - клик.

Из множества различных схем те, что по моему личному мнению, являются оптимальными по соотношению цена/качество. Никаких изменений кроме описанных в оригинальные схемы не вносил, всё сделано так, как оно есть. Для питания усилителя мощности взял тороидальный трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками по 20 В мощностью около 100 Вт и прикрутил его болтом к металлической подложке на дне корпуса усилителя, предварительно просверлив в ней отверстие нужного диаметра. Рядом с этим трансом располагаем выпрямитель усилителя мощности. Собираем блок из 6 конденсаторов по 4700 мкФ х 50В, по 3 в плечо и шунтируем двумя плёночными конденсаторами по 1 мкФ. Предусилитель, индикатор, защита и коммутация будут работать от родного трансформатора.


Предусилитель на трёх ОУ NE5532 – звук отличный! Есть режим линейности АЧХ, коэффициента гормоник на данные опреционники в даташите я почему то не нашёл, но есть данные что 0,007 %. Плохо, что нет тонкомпенсации и её реализация возможна опять же со специальным резистором. Как раз этот темброблок и пойдёт в состав моего полного усилителя. Плату не нашёл, пришлось разрабатывать самому. Можно .


Усилитель мощности при напряжении +/- 27 Вольт и при подаче синусоиды частотой 1 кГц при 4-х омной нагрузке выдал 104 Ватта. Конечно, существует множество других схем усилителей мощности, но я выбрал эту, потому что она простая, дешёвая и качество звучания несравнимо лучше чем у .


Общий провод блока питания усилителя мощности с рамой корпуса непосредственно как предусилитель не соединять! Появляется низкочастотный гул, как раз поэтому проблема с питанием защиты так и осталась нерешённой, т.к. при присоединении общего провода защиты с общим проводом усилителя мощности также появляется небольшой гул. Поэтому схема защиты на данный момент функционирует только как схема задержки включения включения, в таком режиме никаких лишних шумов нет. В качестве катушки в усилителе мощности прекрасно подошла катушка от Холтона - родного мощника Радиотехники.


Испытания. Отличная детализация звука, хорошая стереопанорама. Что касается баса – тут тоже всё в порядке, он чёткий, но не жёсткий. Радиаторы предвыходных транзисторов тёплые, выходных – холодные, так и должно быть. Мощность 100 Ватт на 4 Ома, замерить коэффициент искажений возможности нет, однако думаю он небольшой.

Прежде, чем начну свою статью, хочу сказать, если у вас крепкие нервы, куча свободного времени, определенных навыков в электронике, любите слушать в машине очень громкую музыку, мощный бас и готовы потратить на такой проект немало денег, то эта статья именно для вас!

Идея о создании усилителя повышенной мощности была давно, но из-за отсутствия времени и финансов, проект откладывался. И вот лето... каникулы... Было решено воплотить идею в реальность и для этого было потрачено ровно 3 месяца, поскольку были большие проблемы с деталями но, не смотря на это, усилительный комплекс был с успехом собран и испытан.

Для начала хочу пояснить смысл выражения "усилительный комплекс". Дело в том, что было принято решение собрать высококачественный усилитель, который бы мог питать всю аудиосистему автомобиля. Всю силовую часть (усилители мощности) нужно было совместить "под одной крышей", в итоге получилось 5 отдельных усилителей с суммарной мощностью 680 ватт, не путайте с китайскими ваттами, тут чистые 680 ватт номинальной мощности, максимальная мощность системы доходит до 750 ватт.
Требования к комплексу были таковы.
1) Высокое качество звучания
2) Высокая выходная мощность
3) Относительно простая конструкция
4) Малые затраты, по сравнению с ценами заводских систем такого рода
5) Способность питать 10 -12 динамических головок + сабвуфер

Для выполнения этой идеи было использовано 5 отдельных усилителей мощности, в том числе и высококачественный усилитель по схеме Ланзара, для питания канала сабвуфера.

Ниже параметры и серии микросхем, которые были использованы в этом усилителе.
TDA 7384 - 4x40W (2штуки, суммарная мощность микросхем 320 ватт или 8 каналов, по 40 ватт на канал)
TDA 2005 - 1x20W (2x10W) (2 штуки, суммарная мощность 40 ватт или 2 канала по 20 ватт)

Вышеуказанные микросхемы предназначены для питания фронтальной акустики.Данное решение самое экономичное, для создания усилителя такого рода, с денежными затратами можете ознакомится в конце статьи.
Самая трудная часть в любом усилителе такого рода это преобразователь напряжении, он предназначен для питания усилителя сабвуфера, пожалуй, с него и начнем.
Преобразователь напряжения

На создание у меня ушло ровно две недели.

Генератор импульсов преобразователя напряжения (отныне ПН) построен на традиционной микросхеме TL494. Это двухтактный ШИМ контроллер высокой точности, отечественный аналог 1114ЕУ3/4.
Микросхема в себе не содержит дополнительный усилитель на выходе. Дополнительный каскад построен на маломощных транзисторах, сигнал от них подается на затворы полевых ключей.

Схема известна под названием пуш-пулл или двухтактный преобразователь. Схема не новая, но пришлось изменить некоторые номиналы схемы под свои нужды. На каждом плече стоят два мощных полевика серии IRF3205. Через теплопроводимые прокладки они укреплены на теплоотводы, которые были сняты из компьютерных БП

В выпрямительной части использованы диоды КД213А, они как раз для таких целей, поскольку могут работать на частотах 70-100 кГц, а максимальный ток доходит до 10 ампер, в данной схеме диоды в дополнительных теплоотводах не нуждаются, перегрева не замечал.

Реле по питанию использовал 2 штуки по 20 ампер каждая, но желательно поставить реле на 50-60 ампер, поскольку преобразователь тянет немалый ток.В ПН реализована система ремоут контроль (REM), т.е. для включения сабвуфера не нужны мощные переключатели. Подавая плюс на ремоут контроль, мгновенно срабатывают реле, и подается питание преобразователя.

Особо мучился с намоткой трансформатора, поскольку трансформатор был собственной задумки. К сожалению ферритовых колец, я не смог найти, поэтому пришлось идти на альтернативное решение.
На халяву достались несколько компьютерных блоков питания, из них были выпаяны большие трансформаторы.

Половинки феррита приклеены друг к другу намертво, поэтому их нужно греть зажигалкой в течении 30 секунд, затем осторожно вынимать из каркаса. В итоге, с трансформаторов были отмотаны штатные обмотки, а выводы зачищены.

В конце каркасы прикреплены друг к другу. В итоге получился один удлиненный каркас, на который можно свободно мотать нужные нам обмотки

Путем опытов было найдено нужное количество витков в первичной обмотке. В итоге первичная обмотка содержит 10 витков (2х5вит) с отводом от середины.

Намотка делалась сразу 5-ю жилами провода 0,8 мм. Сначала по всей длине каркаса мотаются 5 витков, затем обмотку изолируем и поверх мотаем еще 5 витков идентично первой. Обмотки мотаем В ОДИНАКОВОМ НАПРАВЛЕНИИ, например по часовой стрелке.

После окончания намотки провода скручиваем в косичку, не забывая заранее сдирать лак, далее залуживаем покрывая слоем олова.
Теперь нужно сфазировать обмотки. На самом деле нечего трудного тут нету, просто нужно найти "начало" и "конец" обмоток и соединить, например, начало первой обмотки с концом второй или начало второй с концом первой, место соединения - отвод, на который подается плюс от общего питания (см. схему).
После фазировки обмоток мотаем пробную вторичную обмотку, она нужна для того, чтобы при неправильной фазировке не отмотать всю вторичную обмотку. Пробная обмотка может содержать любое количество витков, например 3 витка проводом 0,8 мм, далее собираем трансформатор, вставляя половинки сердечника.

Включая схему трансформатор не должен издавать "жужжания", транзисторы не должны перегреваться, если преобразователь работает в холостую. На вторичную обмотку подключаем лампу накаливания 12 вольт пару ватт, которая должна загораться почти полным накалом, при этом транзисторы должны быть холодными и только через несколько минут работы можно почувствовать незначительное тепловыделение. Если все нормально, то снимаем пробную обмотку и мотаем на ее место нормальную, которая мотается по тому же принципу, что и первичная.

На сей раз обмотка намотана двумя жилами провода 0,8-1мм и содержит 30 витков (2х15вит). Мотаются две идентичные обмотки, каждая по 15 витков и растянута по длине всего каркаса. После намотки первой половины, изолируем обмотку, поверх мотаем вторую. Обмоткифазируются по тому же принципу, что и первичная.

После намотки вторичной обмотки, провода на концах скручиваются и залуживаются. В конечном этапе укрепляются половинки сердечника. На этом трансформатор готов!

ВАЖНО! В преобразователях такого рода (пуш-пулл) между половинками сердечника не должно быть зазора! Даже малейший зазор в доли миллиметра повлечет за собой резкое повышению тока покоя и перегрев полевых транзисторов! Именно из-за неуклюжести я спалил несколько полевых транзисторов. Следите за тем, чтобы половинки феррита как можно сильнее прижимались друг к другу.Такой трансформатор способен обеспечивать нужное напряжение и ток, для питания сабвуферного усилителя.
Запаиваем трансформатор на плату и приступаем к намотке дросселей.

Дросселя
В схеме использовано 3 дросселя. Они предназначены для фильтрации ВЧ шумов и помех, которые могут образоваться на линиях питания.Главный дроссель использован на плюсовой линиипитании преобразователя. Он намотан 4-я жилами провода 0,8 мм. Кольцо использовал те, что в компьютерных блоках питания. Количество витков дросселя 13.

Остальные два дросселя стоят после диодного выпрямителя в ПН, тоже намотаны на кольцах из компьютерных БП и содержат 8 витков 3-я жилами провода 0,8мм.

Честно говоря, не ожидал что получится такой качественный ПН, ток покоя схемы не превышает 200 мА, для такого монстра это нормально, на выходе напряжение +/-63 вольта, уклон незначительный, всего в пол вольта.Максимальная мощность преобразователя позволило бы питать два таких усилителя, но тут он работает с большим запасом.

Усилители на TDA2005, для маломощных головок

Сборка этого блока отняло всего 2 часа. За это время были собраны два идентичных усилителя мощности. Усилители были выбраны как самый дешевый вариант для маломощных АС, их можно использовать для питания АС расположенных на передней доске автомобиля. Каждая микросхема развивает 20-24 ватт мощности и обладает весьма недурным качеством звучания.

Каждая микросхема подключена по мостовой схеме, при стереофоническом подключении одна микросхема способна отдавать до 12 ватт на нагрузку 4 Ом

Микросхемы через изоляционную прокладку установлены на теплоотвод. Громкость настраивается заранее, при помощи регулятора.Сначала планировалась другая плата, по этой и были собраны усилители, затем была придумана общая плата, которая введена в архив проекта.

TDA 7384 для, фронтальной АС

Для более мощных АС использованы квадрафонические микросхемыTDA 7384. Каждая из микросхем способна отдавать на нагрузку 4 Ом до 40 ватт мощности на канал. Итог - 8 каналов по 40 ватт, звучит очень хорошо.

Такие микросхемы используют в автомагнитолах, если лень купить, то можно достать из нерабочих магнитол.

Микросхемы имеют разные независимые друг от друга фильтры, если использовать общий фильтр, то возможны шумы и возбуждения.
Оба усилителя начинают работать при подаче +12вольт от аккумулятора на вывод REM. Усилители были собраны на одной плате, но позже пришлось переставлять блоки, поэтому каждый усилитель был реализован на отдельной плате.

Усилитель сабвуфера

Знаменитая схема Ланзара, полное описание, сборка, схема и настройка описана здесь, поэтому нет нужды рассказывать про этот усилитель. Усилитель полностью собран на транзисторах, обладает очень хорошим качеством звучания и повышенной выходной мощностью. В схеме я сделал некоторые замены и ниже представлена та схема, по которой я собирал, оригинал схемы в той же ветке форума.

Поскольку мне не удалось найти некоторые номиналы схемы, то пришлось делать некоторые замены, в частности эмиттерные резисторы были заменены на 0,39 Ом 5 ватт. Транзистор BD139 заменен на отечественный аналог KT815Г, кроме того заменены маломощные транзисторы дифференциальных каскадов и предвыходных каскадов схемы.

На входе можно убрать электролитические конденсаторы, если входной заменить на 2,2 мкф и более.

Первый запуск усилителя желательно делать с одной парой выходных транзисторов с закороченным на землю входом, чтобы при поломках не спалить транзисторы конечного каскада, они самое дорогое в этом усилителе.

Особое внимание обратите на монтаж схемы, следите за цоколевками транзисторов и правильностью подключения стабилитронов, последние при неправильном подключении работают как диод.Регулятор тока покоя я поставил обычный, никому не советую повторить мою ошибку, лучше поставить многооборотный, им можно точно настроить ток покоя схемы, также удобен для настройки.

Выходной каскад усилителя работает в режиме АВ, это по сути полностьюсимметричная схема, уровень нелинейных искажений сведен к минимуму. Благодаря своим высоким показателям, данный усилитель относится к усилителям категорииHi-Fi, получить 300 ватт на этом усилителе не проблема. Также есть возможность подключать на выходе нагрузку 2 Ом, т.е. можно питать целых два сабвуферные головки, подключая их параллельно.В этом случае нельзя поднимать напряжение усилителя выше 45-50 вольт.

Поднять мощность усилителя, можно добавлением еще одной или двух пар выходных транзисторов, но не забывайте о повышении питания, поскольку выходная мощность усилителя напрямую зависит от питания.

Защита АС

Не смотря на то, что усилитель мощности достаточно надежный, иногда могут быть неполадки. Выходной каскад,самая уязвимая часть любого усилителя, из за выхода из строя выходных транзисторов образуется постоянное напряжение на выходе. Постоянка выводит из строя дорогостоящую динамическую головку. Любой усилитель такого рода имеет защиту, который защитит АС от постоянного напряжения.
При включении усилителя реле замыкается, включая головку, при постоянном напряжении на выходе УМ реле размыкается, сохраняяголовку

Защита имеет относительно простую схему, содержит 3 активных компонента (транзисторы), реле на 10-20 ампер, остальное мелочи. При включении УМ реле замыкается с небольшой задержкой. Питание на защиту подается от одного плеча преобразователя, через ограничительный резистор 1 килоом, резистор подобрать с мощностью 1-2 ватт.

Маломощные транзисторы могут быть заменены на любые другие, параметры которых схожи с используемыми. Реле подключен к коллектору более мощного транзистора, следовательно, конечный транзистор нужен более мощный. Из отечественного интерьера можно использовать транзисторы КТ 815,817 или более мощные - КТ805,819. Я заметил тепловыделение на этом транзисторе, поэтому укрепил его на небольшой теплоотвод. Защита и индикатор выходного сигнала смонтированы на одной плате.

Блок стабилизации

Двухполярный стабилизатор напряжения, обеспечивает нужное напряжение для питания блока фильтров и индикатора аудио сигнала. Стабилитроны стабилизируют напряжение до 15 вольт.

Этот блок собран на отдельной плате, стабилитроны желательно использовать с мощностью 0,5 ватт

Индикатор уровня звукового сигнала

Особо углубляться в работу схемы не стану, посколькусхема такого индикатора описана в одной из моих

В индикаторе использованы микросхемыLM324. Использовать операционный усилитель для этих целей целесообразно, поскольку микросхемы стоят всего 0,7 $ (каждая). В индикаторе использовано 8 светодиодов, можно ставить любые светодиоды, которые под рукой. Индикатор работает в режиме "столб". Питание индикатора обеспечивает преобразователь напряжения, затем напряжениестабилизируетсядо нужного номинала и подается на индикатор уровня.Индикатор подключается на выход усилителя мощности, подстроечным регулятором настраиваем индикатор на нужный уровень срабатывания светодиодов.

Блок сумматора и ФНЧ

Сумматор предназначен для суммирования сигнала обеих каналов, поскольку сабвуфер у нас один. После этого сигнал фильтруется, срезаются частоты ниже, чем 16Гц и выше чем 300Гц. Регулирующий фильтр срезает сигнал от 35Гц - 150Гц.

Сборка

После тщательной проверки всех блоков, можно приступить к монтажу.

Корпус от DVD проигрывателя, другого удобного, к сожалению не нашел. На переднюю панель, где раньше располагался дисплей, прикрепил светодиоды индикатора. Все платы прикреплены ко дну усилителя через изолирующие шайбы, которые в свою очередь были сняты с отечественной аппаратуры

Все микросхемы и транзисторы прикручены к теплоотводам через изоляционные прокладки. Желательно использование термопасты, к сожалению, она у нас не продается, но и без нее все не так уж и страшно.
Входныеразъемы усилителей были выпаяны из DVD, в качестве клемм выходов был использованразъем от автомагнитолы.

В моей конструкции использован всего один кулер, он предназначен для охлаждения теплоотводов силовых ключей ПН и TDA7384, сабвуферный усилитель в принудительном охлаждении не нуждается, поскольку для него я подобрал громадный теплоотвод, который практически не греется.
Провода питания каждого усилителей присоединены к общим клеммам питания.REM контроль позволяет в нужный момент отключить любой из усилителей (например, пару TDA 2005) Питание каждого усилителя осуществляется через реле, которые активируются при подаче плюса на вывод REM.

Каждый из усилителей имеет отдельную систему ремоут контроля, которые выведены на контактную платформу с боковой стороны корпуса.

Ящик сабвуфера

Спустя пару месяцев после начала сборки, мне удалось купить сабвуферную головку SONY XPLOD XS-GTX120L, параметры головки ниже.
Номинальная мощность - 300 Вт
Пиковая мощность - 1000 Вт
Диапазон частот 30 - 1000 Гц
Чувствительность - 86 дБ
Выходное сопротивление - 4 Ом
Диапазон частот - 30 - 1000 Гц
Материал диффузора – полипропилен

Поскольку в магазинах продавали только ламинированные ДСП, а МДФ у нас вообще не встречается, то пришлось выбирать из того, что было. К счастью с материалом повезло. ДСП еще со времен СССР отлично сохранилось на чердаке, толщина 22 мм.

Диаметр порта ФИ - 14 см, длина трубы 7 см.
Для головки было вырезано отверстие с диаметром 28 см. После изготовления всех частей ящика, настало время собрать его. Сборку удобно начать стыковкой дна и передней части ящика. Вначале дрелью были сделаны отверстия под шурупы (сверлом малого диаметра), а уже после были прикручены шурупы. Перед этим места креплений были покрыты клеем ПВА.
Клея жалеть не нужно, чтобы потом не жаловаться на свисты. У меня получился достаточно хороший ящик, работал как можно аккуратно. В конце швы были покрыты силиконом с внутренней стороны коробка (силикон имеет неприятный запах, поэтому эту работу следует выполнить в гараже или на свежем воздухе). После сбора ящика не удержался, поставил головку туда, где ей положено быть и включил

Я не могу передать это словами и даже роликом, поскольку это нужно чувствовать, а не слушать. Чувствуется весьобъем ящика, размах головки, мощь и качество Ланзара и все это воплощается в давление на груди.... Это словами не описать и только потом начинаешь понимать, что все кругом рушится и разваливается, стакан двигается по столу сам по себе, стекла начинают "вздуваться" от давления. Одним словом в доме все было под "дозой" вибрации.

Специальный клей для ковролина у нас продавался, но банка аэрозоли стоит 25$, поэтому пришлось использовать клей ПВА. Для начала наждачкой обработал ящик, этот процесс отнял у меня 4 часа. На уже надрезанный ковролин наносим клей ПВА. После этого ящик нужно "прокатить" по заранее надрезанному ковролину. Завернули ящик, теперь для того, чтобы клей нормально высох, набиваем по краям мелкие гвозди, затем после высыхания их можно снять или оставить.

После вырезаем отверстияголовкиифазоинвертора.Головка прикрепляется к ящику десяти саморезами, это обеспечивает плотный контакт, никаких добавочных прокладок не нужно.

Это альтернативное решение, опять же вызвано дефицитом заводскихразъемов.

Получилось неплохо. Для него было вырезано отдельное отверстие.
С внутренней стороны, после запайки провода, отверстиеразъема было загерметизирована силиконовым герметиком, во избежание свистов и нежелательных шумов.

Итоговые затраты на конструкцию

Преобразователь напряжения:
BC557 3шт - 2,5$
TL494 1шт - 1$
IRF3205 4шт - 10$
Диоды КД213А 4шт - 4$
Конденсаторы полярные - 10$

Резисторы - 2$
Дросселя и трансформаторы - из старых блоков питания ПК
Реле - из стабилизатора напряжения

Усилитель ланзар:
Транзисторы
2SA1943 2шт - 6$
2SC5200 2шт - 6$
2SB649 2шт - 2$
2SD669 2шт - 2$
2N5401 2шт - 1$
2N5551 2шт - 1$
Резисторы 5ватт - 4 шт - 3$
Остальные резисторы - 4$
Конденсаторы неполярные - 3$
Конденсаторы полярные - 5$
Стабилитроны - 2шт - 1$

Остальные усилители:
TDA7388 2шт - 15$
TDA2005 2шт - 2,5$
Резисторы - 2$
Конденсаторы неполярные - 4$
Конденсаторы неполярные - 6$

Блок фильтров:
TL072 1шт -1$
TL084 1шт - 1$
Конденсаторы неполярные - 3$
Резисторы - 2$
Регуляторы 3шт - 4$

Блок индикаторов:
LM324 2шт - 2$
Светодиоды и все остальное - 2$

Блок стабилизаторов:
Транзисторы 2$
Стабилитроны 13 вольт 6шт - 1,5$
Стабилизаторы 7815 2шт - 1,5$
Стабилитроны 7915 1шт - 0,7$
Остальное - 2$

Защита АС:
Транзисторы - 2$
Реле - даром
все остальное 1$
Штекеры, гнезда иразъемы к счастью имелись в запасе

Ящик сабвуфера:
Саморезы 50 шт - 0,5$
Герметик 2 флакона - 2$

ДСП - даром
Клей ПВА – даром
Головка - 65$
Ковролин - 15$

Итоги

Вот собственно и все. Результатами доволен, очень доволен! Купить подобный усилитель не возможно, аналогичные по мощностью усилители стоят от 400$! Хотя китайские производители предлагают за значительно малые деньги, но качество и надежность.... В общем, усилитель получился на трижды ура! Все работает отлично, осталось только купить машину и насладится рукотворным усилком, а усилитель пока будет работать дома, от мощного блока питания на 12 вольт.

У многих владельцев смартофонов и планшетов стоит проблема звука, точнее его недостаточной громкости. К сожалению, программными средствами, решить ее удается очень редко. Поэтому нужно применить метод достаточно простой и бюджетный, чтобы сделать несложное электронное устройство, которое увеличит мощность вашего устройства. Тогда можно будет слушать любимую музыку и просматривать видео на нормальной и даже очень сильной громкости.

В этом видео-уроке будет показан самый простейший усилитель звука, который может сделать любой человек, даже школьник, который никогда не брал в руки паяльник. Его схема, подходящая для мобильного телефона, состоит из простейших компонентов. Когда усилитель будет готов, можно улучшить качество воспроизведения звука, воспользовавшись . О том, как его сделать, показано в отдельном видео на сайте.

В этой же статье речь пойдет об усилителе, к которому можно присоединить просто динамик, или воспользоватся идеей, как сказано выше.

Схема усилителя звука на микросхеме lm386

Что нужно для сборки усилителя?

Во-первых, нам нужен разъем для кроны, крона на 9 вольт, один динамик, мощностью 1 Вт и сопротивление 8 Ом. Кроме этого также нужен один мини-джек на 3,5 мм, один резистор на 10 ом, переключатель, микросхема LM386 и один конденсатор на 10 В и 220 MF. Схема была нарисована на листе бумаги.


Схема усилителя для телефона

Как вы можете увидеть, эта микросхема содержит четыре фиксатора на каждой стороне, есть 8 фиксаторов в целом. Чтобы не путать и не перевернуть микросхему вверх ногами и припаять неправильно, на ней имеется выемка в форме полукруга. Нам нужно положить микросхему так, чтобы этот значок расположился сверху и можно паять все шаг за шагом.

Вы могли бы заметить, что номер 6-это предпоследняя лапка справа, к ней припаяем один провод. Этот провод должен быть привязан к выключателю, второй контакт от выключателя должен быть связан с плюсом коннектора кроны.

Следующий этап.

Под номером 5 контакт, он последний с правой стороны. К нему нужно припаять конденсатор, у которого есть два полюса – плюс и минус. Как мы должны идентифицировать их? Есть ноль с черной полоской – это минус, другая сторона – это плюс. По схеме мы соединяем плюс с последним контактом справа.

Давайте двигаться вперед. Минус от конденсатора надо припаять к плюсу динамика. Мы собираемся взять провод и удлинить контакт конденсатора. Теперь припаяем провод минуса конденсатора к плюсу от динамика. Далее минус от динамика присоединим к 4-му и 2-му фиксаторам микросхем. Будем использовать при этом перемычку между данными ножками микросхемы.

Теперь надо подключить резистор. К второй его ножке припаяем проводок. Он является плюсом от мини-джека. Если разобрать его, вы можете увидеть там два контакта для левого и правого каналов. Соединим их вместе и припаяем красный провод, которым мы удлинили провод от резистора. Минус, или, иначе говоря, масса от мини-джека должен быть припаян к минусу динамика.

Наконец, мы просто должны припаять минус разъема кроны к минусу динамика. Берем провод и припаиваем к минусу динамика. Вот и все. Это очень легко. Вы могли заметить, что это заняло 5-10 минут.

Теперь можно проверить усилитель звука для мобильных телефонов и смартфонов.

Данный усилитель мощности основан на PA100, подробно описанный в приложении от National Semiconductor"s AN1192

Когда я собрал свои мощные самодельные 4-х омные колонки, то усилитель не мог "раскачать" такую нагрузку, поэтому решено было собирать более мощный усилитель. Я разработал схему усилителя мощности, в которой используется две микросхемы LM3886 на канал, в схеме с параллельным включением. На 8-ми омной нагрузке выходная мощность усилителя получается порядка 50 Ватт, на 4-х омной 100 Ватт. В данном усилителе используется четыре микросхемы УНЧ LM3886.

Кстати Jeff Rowland в некоторых своих Hi-Fi конструкциях использует LM3886 и имеет хорошие отзывы. Так что недорогой усилитель тоже может быть качественным!

Микросхема LM3886 включена по схеме неинвертирующего усилителя. Входное сопротивление УНЧ зависит от резистора R1 (47 кОм). Резистор R20 (680 Ом) и конденсатор C20 (470 пФ) образуют фильтр высоких частот на входных RCA-разъемах. Конденсаторы C4 и С8 (220 пФ) служат для фильтрации ВЧ на входах микросхемы LM3886.

При сборке усилителя, в некоторых местах я использовал высококачественные конденсаторы: C1 (1 мкФ) "Auricap" для фильтрации постоянной составляющей, С2 и С6 (100 мкФ) "Blackgate" и С12, С16 (1000 мкФ) "Blackgate".

Принципиальная схема усилителя приведена ниже.

Разработка печатной платы велась с учетом того, чтобы силовая земля (питания) и сигнальная были разделены. Сигнальная земля находится в середине и окружена силовой землей. Возле С5 они соединены тонкой дорожкой. Проектирование печатной платы велось в программе PADS PowerPCB 5.0.

Сам делать печатную плату я не стал, а отдал фирме. Когда забрал ее, то обнаружил,что некоторые отверстия были меньшего диаметра чем нужно. Рассверлил уже сам вручную. На фото ниже фотография платы.

Резисторы 1кОм и 20кОм были вручную подобраны с точностью до 0.1%. В качестве выходных резисторов я использовал шесть резисторов номиналом 1 Ом 0.5 Ватт 1%, потому как 3-х Ваттный 1% резистор найти проблематично.

Я использовал изолированную версию микросхемы - LM3886 TF, поэтому я напрямую присоединил к корпусу и радиатору через теплопроводную пасту.

Разделительный конденсатор "Auricap" 1мкФ 450В. Был куплен высококачественный конденсатор, поскольку он задействован в главной сигнальной цепи.

Конденсаторы в ВЧ-фильтре: "Silver Mica" 47пФ и 220пФ.

В фильтре по питанию использовался конденсатор "Blackgate" 1000мкФ 50В

Кондеры C2 и C6 тоже фирмы "Blackgate" номиналом 100мкФ 50В. Для лучшего результата лучше использовать биполярные конденсаторы, однако я использовал электролиты, т.к. биполярные не поместились бы на плату.

Фильтрующая цепочка R20(680 Ом) + C20(470 пФ) помещена прямо на RCA-разъеме. Это помогает отфильтровывать ВЧ-шумы до того, как они попадут на плату усилителя.

Разделительный конденсатор источника питания 0.1мкФ припаян с обратной стороны платы усилителя прямо на ножку LM3886, это позволяет лучше фильтровать ВЧ-шумы.

Микросхема LM3886 посажена на алюминиевый радиатор, а затем к корпусу усилителя. Снаружи корпуса я прикрепил еще 3 радиатора от процессорных вентиляторов PC. Везде использовалась термопаста для лучшей теплоотдачи.

Со всеми этими радиаторами усилитель греется совсем немного на средней громкости.

В источнике питания я использовал микросхему регулируемого стабилизатора напряжения LT1083. Перед ней поставил конденсаторы емкостью 10000 мкФ после - 100 мкФ. Преимущество использования регулируемого стабилизатора напряжения в том, что практически отсутствует напряжение пульсаций. Без него слышен небольшой 50/100 Гц шум.

В диодных мостах использовались мощные диоды MUR860.

Стабилизатор напряжения LT1083 может обеспечивать ток до 8А.

Трансформатор использовался мощностью 500ВА 2х25В. После стабилизатора, напряжение 30 Вольт.

В дальнейшем планирую заменить стабилизатор на более мощный (см. схему ниже). Транзистор TIP2955 способен выдерживать токи до 15А.

После сборки усилителя я измерил постоянное напряжение и получил смещение около 7 мВ на разъемах динамика. Разница напряжения между двумя выходами микросхем меньше чем 1 мВ.

Звучание усилителя чем то похоже на звучание собранного мною ранее усилителя на LM3875 - очень чистое. Не слышен ни шум, ни шипение, ни гудение. Сравнивая с усилителем на LM3875, данный усилитель развивает примерно вдвое большую мощность на моих 4-х Омных колонках и обеспечивает глубокий и напористый бас и хорошую динамику.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
УНЧ
U1, U2 Аудио усилитель

LM3886

2 В блокнот
C1 Конденсатор 1 мкФ 1 В блокнот
C2, C6 100 мкФ 2 В блокнот
C3, C7 Конденсатор 4.7 пФ 2 В блокнот
C4, C8 Конденсатор 220 пФ 2 В блокнот
C5, C9 Электролитический конденсатор 10 мкФ 2 В блокнот
C10, C11, C13 Конденсатор 0.1 мкФ 3 В блокнот
C12, C14 Электролитический конденсатор 1000 мкФ 2 В блокнот
C20 Конденсатор 470 пФ 1 В блокнот
R1 Резистор

47 кОм

1 В блокнот
R2, R3, R7, R8 Резистор

1 кОм

4 В блокнот
R4, R9 Резистор

22 кОм

2 В блокнот
R5, R10 Резистор

10 кОм

1 В блокнот
R6, R11, R13-R16 Резистор

0.5Ом 1Вт 1%

6 В блокнот
R12 Резистор

2 Ом

1 В блокнот
R20 Резистор

680 Ом

1 В блокнот
Блок питания
U1, U2 Линейный регулятор

LT1083

2 В блокнот
D1-D8 Выпрямительный диод

MUR860

8 В блокнот
C1, C4 Электролитический конденсатор 10000 мкФ 2 В блокнот
C2, C5 Конденсатор 1 мкФ 2 В блокнот
C3, C6 Электролитический конденсатор 100 мкФ 2 В блокнот
R1, R2 Резистор

100 Ом

2 В блокнот
R3, R4 Подстроечный резистор 2.5 кОм 2 В блокнот
TX1, TX2 Трансформатор 220/25В 2 В блокнот
Мощный стабилизатор
N1, N2 Линейный регулятор

LM317

2 В блокнот
V1, V2 Биполярный транзистор

TIP2955

2 В блокнот
V3-V12 Выпрямительный диод

MUR1560

10 В блокнот
V13, V14 Выпрямительный диод

1N4007

2

В один прекрасный миг мне потребовался оконечный усилитель для дома, который входил бы в состав комплекса: ПРИБОЙ Э104С -> Radiotehnika УП-001 -> Оконечный усилитель -> ВЕГА 50АС-106. Требования были такие: приличное качество звучания, использование существующего конструктива. При этом я не стал ограничиваться готовыми схемотехническими изысканиями в сети или в радиолюбительской литературе, а попытался создать свой усилитель, на основе имеющегося опыта и материала. Данному усилителю и посвящена эта статья.

Поскольку электрическая начинка еще полбеды, а для радиолюбителя поиск корпуса является головной болью, подрывающей национальное здоровье нашей страны, проблему корпуса следует затронуть в первую очередь. Есть множество вариантов для решения проблемы, решил взять за основу корпус советского усилителя «Электрон 104-стерео» выпуска 1977 г. и всем настоятельно рекомендую искать этот неисправный усилитель для будущего корпуса и для выгодного заимствования понижающего трансформатора (который также будет являться главным элементом питания усилителя). Данные усилители почти повсеместно эксплуатировались в театральных кружках, школах, детских садах в актовых залах. Веду речь к тому, что пора бы начинать заводить «друзей» в школах. Корпус данного усилителя представляет собой яркий пример неэкономного расходования алюминия, что позволяет использовать возможности конструктива корпуса для мощных усилителей. Вместе с тем недостатком данного корпуса является близость одного из каналов к трансформатору питания (синяя стрелка), что может породить такое явление как присутствие в одном из каналов усилителя фона, частотой, кратной частоте сети. Поэтому, было решено перенести месторасположение диодного моста (зеленая стрелка).

Схема питания особенностей не имеет и представляет собой фактически схему питания изначального усилителя, но с измененным конструктивом. Окончательный этап размещения всей электрической составляющей проиллюстрирован ниже.


Теперь можно перейти к электрической части. Усилитель представляет собой классическую топологию Лина, с изменениями и дополнениями. Параметры усилителя:

Характеристика - Величина :

  • Диапазон питающих напряжений: ±24...35В
  • Полоса воспроизводимых частот, не уже: 20-20000Гц
  • Эффективная выходная мощность, при нагрузке 4 Ом и питании ±35В: 80Вт
  • Коэффициент гармонических искажений, при максимальной выходной мощности и входном сигнале – синус 1кГц: 0,004%
  • Коэффициент гармонических искажений, при максимальной выходной мощности и входном сигнале – синус 20кГц: 0,02%
  • Отношение сигнал/шум, на частоте 1кГц, не менее - 95дБ

Схема усилителя звука


Входной каскад усилителя мощности собран по дифференциальной схеме на транзисторах Т3 и Т4, нагруженный на генератор стабильного тока, выполненный по традиционной классической схеме на транзисторе Т5. В эмиттеры транзисторов дифференциального каскада включены резисторы R3, R4, R6, R7 играющие роль местной ООС, таким образом было достигнуто снижение нелинейности внутреннего сопротивления эмиттерного перехода. В коллекторную же область входного каскада включено токовое зеркало на элементах T1 и T2, с дополнительными резисторами в эмиттерах для снижения влияния эффекта Эрли, для достижения более точной балансировки входного каскада.

Далее, второй каскад усилителя выполнен на транзисторе T6 по схеме усилителя напряжения и имеющий в своем составе двухполюсную коррекцию. Цепь смещения выполнена по схеме «транзисторного стабилитрона» с использованием элемента T8. Установленный на радиатор вместе с выходным каскадом, он выполняет еще и функцию термостабилизатора. Включение резистора подстройки тока покоя R22 выполнено таким образом, чтобы обеспечить безопасность схемы от случайного обрыва движка съемного контакта, и в связи с этим, предотвратить резкое повышение тока покоя выходного каскада. Ток на цепь смещения подается также с генератора стабильного тока на транзисторе T7, имеющего общий источник опорного напряжения с генератором для дифференциального каскада (диоды D1,D2). Выходной каскад выполнен по симметричной схеме включения эмиттерных повторителей. Выходной сигнал проходит через выходной фильтр R37L2 и цепь Зобеля (R36C8), предотвращающий самовозбуждение усилителя на высоких частотах.

Немного осциллограмм


1) Синус 1кГц, 80Вт


2) Синус 20кГц, 80Вт


3) Меандр 1кГц


4) Меандр 1кГц

Конструкция и детали домашнего аудиоусилителя

Катушка L2 наматывается на любом карандаше (карандаш вытащить из катушки), проводом сечением 1 мм и содержит в себе 10-12 витков. Транзистор Т8 устанавливается на радиатор, вместе с выходными транзисторами. Все транзисторы должны быть изолированы друг от друга через слюдяные прокладки. Для снижения влияния изменения температуры на значение постоянного напряжения на выходе усилителя, рекомендуется прижать попарно друг с другом транзисторы Т1, Т2 и Т3, Т4 ПВХ-стяжками или термоусадкой. Элементы Т9-Т10 располагаются на отдельных алюминиевых пластинах (радиаторах), площадью рассеивания 30-40см2. Рисунок печатной платы делается под существующий конструктив, в моем случае чертеж рисовался на бумаге карандашом. Универсальная печатная плата, вид сверху, выглядит следующим образом (не тестировалась и не проверялась, возможны ошибки). её файл можно тут.

Настройка УНЧ


Первое включение необходимо производить через токоограничивающие резисторы в питании, а также с эквивалентом нагрузки, после прогрева и убежденности в том, что все узлы схемы работают нормально, т.е. не вызывают стрессовых ситуаций у вас и окружающих людей. После этого, к усилителю подводят полноценное питание, не снимая эквивалентное сопротивление. Подстроечным резистором R15 добиваются нуля на выходе усилителя, а подстроечным резистором R22 устанавливают ток покоя, в пределах 40-50 миллиампер. Результат: по-настоящему живое и хорошее звучание, отличный низ (и это на 50АС-106!), было собрано 4 экземпляра, все запустились с первого раза.

Усилитель на транзисторах Класс А 10Вт

Уже и не помню откуда мне пришла идея собрать Унч класса А, зато четко помню как я искал эту схему. А все как было, нашел я на свалке 4 транзистора советских КТ803А в железном корпусе. Они такие были тертые, но тем не менее мультиметр показал что все четыре живые, как пользоваться мультиметром можно посмотреть тут. Ища что можно собрать на этих транзисторах, попала мне схема усилителя Класс А от J. Linsley Hood… Кто этот человек понятия я не имею, но схема рабочая и очень качественная, не смотря что отзывы о ней не лучшие и человеку этому огромное спасибо за качество и простоту…

Короче после кучки эксперементов до ума довел я одну из плат и проект бросил из-за не хватки время, а схема у меня осталась и я сейчас с вами поделюсь..

Схема усилителя Класс А на КТ803А

Используемые в схеме усилителя компоненты
C1 = 1.5мФ
C2 = 100мФ
C3 = 220мФ
C5 = 10000мФ
C7-8 = 0,1мФ

P1 = 100к
R1 = 39к
R2 = 100к
R3 = 8.2к
R4 = 2.7к
R5 = 220
R8 = 2.2к
R9 = 10

VT1 = КТ361
VT2 = КТ602БМ
VT3-4 = КТ803А

Некоторые детали, напряжение питания и ток покоя берутся из этой таблицы исходя из нагрузки, которую вы будете подключать к выходу УНЧ.

Rнагр

R6

R7

C4

C6

U пит

4

47

180

470мФ

4700мФ

18В

8

100

560

220мФ

2200мФ

27В

16

200

1,2к

220мФ

2200мФ

37В

Настройка вся сводится к выставлению на плюсовом выходе конденсатора C6 подстроечным резистором P1, половины от напряжения питания, естественно без подключенного источника сигнала и без подключенной нагрузки

Короче собирал я данный усилитель, звук был на столько насыщенный и чистый. Питал все добро от старенького трансформатора от УНЧ Радиотехника У101 вроде(время прошло 2 года как собирал), источник звука был мой пк и неоцифрованный звук компакт диска с любимыми треками моего брата, группы «Любэ».

Все кто будет повторять схему, будьте внимательны к разводке печатной платы. Помните что расположение деталей на плате играет огромное значение в качестве звука…
Удачи в повторении и побольше качественных и простых схем..
С ув. Админ-чек

Похожие материалы: Загрузка...

Качественный усилитель звука своими руками. Схема двух простых усилителей Транзисторный усилитель своими руками 805

Высокое входное сопротивление и неглубокая ОС - основной секрет теплого лампового звучания. Ни для кого не секрет, что именно на лампах реализуются самые высококачественные и дорогие усилители, которые относятся к разряду HI-End. Давайте поймем, что такое качественный усилитель? Качественным имеет право называться тот усилитель мощности НЧ, который полностью повторяет форму входного сигнала на выходе, не искажая его, разумеется выходной сигнал уже усиленный. В сети можно встретить несколько схем действительно высококачественных усилителей, которые имеют право относится к разряду HI-End и совсем не обязательна ламповая схематика. Для получения максимального качества, нужен усилитель, выходной каскад которого работает в чистом классе А. Максимальная линейность схемы дает минимальное кол-во искажений на выходе, поэтому в строении высококачественных усилителей особое внимание уделяется именно этому фактору. Ламповые схемы хороши, но не всегда доступны даже для самостоятельной сборки, а промышленные ламповые УМЗЧ от брендовых производителей стоят от нескольких тысяч, до нескольких десятков тысяч долларов США - такая цена уж точно не по карману многим.
Возникает вопрос - можно ли аналогичных результатов добиться от транзисторных схем? ответ будет в конце статьи.

Линейных и сверхлинейных схем усилителей мощности НЧ достаточно много, но схему, которая будет сегодня рассмотрена является ультралинейной схемой высокого качества, которая реализована всего на 4-х транзисторах. Схема была создана в далеком 1969 году, британским инженером-звуковиком Джоном Линсли-Худом (John Linsley-Hood). Автор является создателем еще нескольких высококачественных схем, в частности класса А. Некоторые знатоки называют этот усилитель самым качественным среди транзисторных УНЧ и я в этом убедился еще год назад.

Первая версия такого усилителя была представлена на . Удачная попытка реализации схемы заставила создать двухканальный УНЧ по этой же схеме, собрать все в корпусе и использовать для личных нужд.

Особенности схемы

Не смотря на простоту, схема имеет несколько особенностей. Правильный режим работы может нарушиться из-за неправильной разводки платы, неудачного расположения компонентов, неправильное питание и т.п..
Именно питание - особо важный фактор - крайне не советую питать данный усилитель от всевозможных блоков питания, оптимальный вариант аккумулятор или блок питания с параллельно включенным аккумулятором.
Мощность усилителя составляет 10 ватт с питанием 16 Вольт на нагрузку 4 Ом. Саму схему можно приспособить для головок 4, 8 и 16 Ом.
Мною была создана стереофоническая версия усилителя, оба канала расположены на одной плате.

Второй - предназначен для раскачки выходного каскада, поставил КТ801 (раздобыл достаточно трудно.
В самом выходном каскаде поставил мощные биполярные ключи обратной проводимости - КТ803 именно с ними получил несомненно высокое качество звучание, хотя экспериментировал со многими транзисторами - КТ805, 819 , 808, даже поставил мощные составные - КТ827, с ним мощность на много выше, но звук не сравниться с КТ803, хотя это лишь мое субъективное мнение.

Входной конденсатор с емкостью 0,1-0,33мкФ, нужно использовать пленочные конденсаторы с минимальной утечкой, желательно от известных производителей, тоже самое и с выходным электролитическим конденсатором.
Если схема рассчитана под нагрузку 4 Ом, то не стоит повышать напряжение питания выше 16-18 Вольт.
Звуковой регулятор решил не поставить, он в свою очередь тоже оказывает влияние на звук, но параллельно входу и минусу желательно поставить резистор 47к.
Сама плата - макетная. С платой пришлось долго повозиться, поскольку линии дорожек тоже оказывали некое влияние на качество звука в целом. Этот усилитель имеет очень широкий диапазон воспроизводимых частот, от 30 Гц до 1мГц.

Настройка - проще простого. Для этого нужно переменным резистором добиться половины питающего напряжения на выходе. Для более точной настройки стоит использовать многооборотный переменный резистор. Один шуп мультиметра присоединяем с минусом питания, другой ставим к линии выхода, т.е к плюсу электролита на выходе, таким образом, медленно вращая переменник добиваемся половины питания на выходе.

Сегодня я расскажу о своем самом первом усилителе средней мощности на транзисторах.

Усилитель реально классный, мне очень понравилось. На выходе стоят транзисторы КТ803А

Автором схемы является J. Linsley Hood. Схему я срисовал с какого-то старенького журнальчика. Естественно все транзисторы зарубежные, но их можно заменить нашими отечественными.

Вот схема этого чуда

C1 = 220мФ
C2 = 100нф
C3 = 100мФ
C3 = 100нФ

R2 = 2.7к
R2 = 220
R3 = 2.2к
R4 = 8,2к
R7 = 100к
R8 = 39к
R9 = 100к
R10 = 10

VT1 = КТ361(2N3906)
VT2 = КТ602БМ(2N3697, КТ630Д, КТ801)
VT3,4 = КТ803А(MJ480)

Некотрые номиналы деталей берутся из этой таблицы

Настройка усилителя сводится к установке половины напряжения резистором R9 в точке Контр.

Выходные транзисторы рекомендуется устанавливать на радиаторы площадью 200 кв. см под каждый транзистор. И нельзя соединять радиаторы, чтобы не было короткого замыкания. Я использовал на испытаниях простые две пластины из корпуса DVD/ Но в коробку буду мутить норм. радиаторы

Питал усилитель я от импульсного блока питания. И скажу что никакого самовозбуждения небыло. Все благодаря цепочке C5-R10.

Вот фото собранного усилителя

Печатка. Вид со стороны дорожек

Печатку для усилителя 10 Вт класса А на КТ803А

Постовой : Если вам надо провести качественные электро монтажные работы, то есть хорошая контора v220.kiev.ua . Делают качественно и быстро

Related Posts

Вынул из телевизоров динамики 3ГДШ-1, чтоб не лежали без дела решил сделать колонки, но так как внешний усилитель с сабвуфером у меня есть, значит, буду собирать сателлиты.

Всем привет, уважаемые радиолюбители и аудиоманы! Сегодня я расскажу как доработать высокочастотный динамик 3ГД-31 (-1300) он же 5ГДВ-1. Применялись они в таких акустических системах, как 10МАС-1 и 1М, 15МАС, 25АС-109…….Доработка и установка динамика 4ГД-35-65 в аудиосистему 10МАС-1М

И снова мой знакомый Вячеслав (SAXON_1996) Хочет поделится своей наработкой по колонкам. Слово Вячеславу Досталась как — то мне одна колонка 10МАС с фильтром и высокочастотным динамиком. Я долго не…….

Читатели! Запомните ник этого автора и никогда не повторяйте его схемы.
Модераторы! Прежде чем меня забанить за оскорбления, подумайте, что Вы "подпустили к микрофону" обыкновенного гопника, которого даже близко нельзя подпускать к радиотехнике и, тем более, к обучению начинающих.

Во-первых, при такой схеме включения, через транзистор и динамик пойдет большой постоянный ток, даже если переменный резистор будет в нужном положении, то есть будет слышно музыку. А при большом токе повреждается динамик, то есть, рано или поздно, он сгорит.

Во-вторых, в этой схеме обязательно должен быть ограничитель тока, то есть постоянный резистор, хотя бы на 1 КОм, включенный последовательно с переменным. Любой самоделкин повернет регулятор переменного резистора до упора, у него станет нулевое сопротивление и на базу транзистора пойдет большой ток. В результате сгорит транзистор или динамик.

Переменный конденсатор на входе нужен для защиты источника звука (это должен обьяснить автор, ибо сразу же нашелся читатель, который убрал его просто так, считая себя умнее автора). Без него будут нормально работать только те плееры, в которых на выходе уже стоит подобная защита. А если ее там нет, то выход плеера может повредиться, особенно, как я сказал выше, если выкрутить переменный резистор "в ноль". При этом на выход дорогого ноутбука подастся напряжение с источника питания этой копеечной безделушки и он может сгореть. Самоделкины, очень любят убирать защитные резисторы и конденсаторы, потому-что "работает же!" В результате, с одним источником звука схема может работать, а с другим нет, да еще и может повредиться дорогой телефон или ноутбук.

Переменный резистор, в данной схеме должен быть только подстроечным, то есть регулироваться один раз и закрываться в корпусе, а не выводиться наружу с удобной ручкой. Это не регулятор громкости, а регулятор искажений, то есть им подбирается режим работы транзистора, чтобы были минимальные искажения и чтобы из динамика не шел дым. Поэтому он ни в коем случае не должен быть доступен снаружи. Регулировать громкость, путем изменения режима НЕЛЬЗЯ. За это нужно "убивать". Если очень хочется регулировать громкость, проще включить еще один переменный резистор последовательно с конденсатором и вот его уже можно выводить на корпус усилителя.

Вообще, для простейших схем - и чтобы заработало сразу и чтобы ничего не повредить, нужно покупать микросхему типа TDA (например TDA7052, TDA7056... примеров в интернете множество) , а автор взял случайный транзистор, который завалялся у него в столе. В результате доверчивые любители будут искать именно такой транзистор, хотя коэффициент усиления у него всего 15, а допустимый ток аж 8 ампер (сожгет любой динамик даже не заметив).

Эта схема усилителя звука была создана всеми любимым британским инженером (электронщик-звуковик) Линсли-Худом. Сам усилитель собран всего на 4-х транзисторах. С виду — обыкновенная схема усилителя НЧ, но это лишь с первого взгляда. Опытный радиолюбитель сразу поймет, что выходной каскад усилителя работает в классе А. Гениально то, что просто и эта схема тому доказательство. Это сверхлинейная схема, где форма выходного сигнала не изменяется, то, есть на выходе мы получаем ту же форму сигнала, что на входе, но уже усиленный. Схема более известна под названием JLH — ультралинейный усилитель класса А , и сегодня я решил представить ее вам, хотя схема далеко не новая. Данный усилитель звука, своими руками собрать может любой рядовой радиолюбитель, благодаря отсутствию в конструкции микросхем, делающей его более доступным.

Как сделать усилитель для колонок

Схема усилителя звука

В моем случае использовались только отечественные транзисторы, поскольку с импортными напряг, да и стандартные транзисторы схемы, найти нелегко. Выходной каскад построен на мощных отечественных транзисторах серии КТ803 — именно с ними звук кажется лучше. Для раскачки выходного каскада использован транзистор средней мощности серии КТ801 (удалось найти с трудом). Все транзисторы можно заменить на другие (в выходном каскаде можно использовать КТ805 или 819). Замены не критичны.


Совет: кто решит попробовать на «вкус» этот самодельный усилитель звука — используйте германиевые транзисторы, они лучше звучат (ИМХО). Было создано несколько версий этого усилителя, все они звучат… божественно, других слов не могу найти.

Мощность представленной схемы не более 15 ватт (плюс минус), ток потребления 2 Ампер (иногда чуть больше). Транзисторы выходного каскада будут греться даже без подачи сигнала на вход усилителя. Странное явление, не правда ли? Но для усилителей класса. А, это вполне нормальное явление, большой ток покоя — визитная карточка буквально всех известных схем этого класса.


В ролике представлена работа самого усилителя, подключенного к колонкам. Обратите внимание, что ролик снят на мобильный телефон, но о качестве звука можно судить и так. Для проверки любого усилителя стоит лишь послушать всего одно мелодию — Бетховен «К Элизе». После включения становится ясно, что за усилитель перед вами.

90% микросхемных усилителей не выдержат тест, звук будет «обломанным» могут наблюдаться хрипы и искажения при высоких частотах. Но вышесказанное не касается схемы Джона Линсли, ультралинейность схемы позволяет полностью повторить форму входного сигнала, этим получая только чистое усиление и синусоиду на выходе.

В моем случае схема усилителя звука была реализована на макетной плате, пока нет возможности собрать второй канал, но в будущем обязательно сделаю и помещу все в корпус.



Алексей, почему бы не начать задавать вопросы более осознанно? Тогда и ответить можно будет точнее. Это я не потому, что вот я тут такой гуру весь в белом, а он там "запикано" презренный, потаскаю-ка я его фейсом по тейблу - нет, конечно. Но или "...составные применить можно или нет для повышения мощности...", или "...мощности хватает..." - здесь что-нибудь одно, согласитесь. А если интересует почему греются выходные транзисторы - так сразу бы об этом и спрашивали.
И, опять же, по порядку. "проблема в другом выхода греются" - вот это как понимать? Выход усилителя - это два провода, сигнальный и общий, они-то в вашем изложении и греются?
Ok, речь всё же идёт о чрезмерном, на ваш взгляд, нагреве выходных транзисторов. Они у вас "греются стоят все 4 транзистора на радиаторе" - попробую профильтровать этот поток. Греются - что значит "греются", в некоторых пределах эти транзисторы и должны греться. Греются под сигналом на большой мощности или греются без сигнала? До какой температуры греются - если приблизительно, то палец терпит (это 50-60 градусов) или можно на радиаторе чайник кипятить?
Не указано.
"все 4 транзистора на радиаторе от магнитофона комета" - и что? Алексей, самых разных моделей магнитофонов "Комета" с 50-х годов и до конца советских времён было выпущено чуть более чем до фига, это снова ни о чём. Каковы размеры радиатора и какова измеренная номинальная мощность усилителя на нагрузке какой величины?
Не указано.
"может радиатор маловат" - а хрен его знает, может и маловат. А может, и в самый раз. А может, великоват ток покоя. Каков ток покоя? Каков он при включении, то есть на холодном усилителе и каков после прогона усилителя без сигнала в течение минут 20-30? Почему выбрано такое значение этого тока, а не больше и не меньше?
Не указано.
"на выходе кт 819" - снова: и что? КТ819 в пластмассе или КТ819 в металле,- не указано - у этих разновидностей разная площадь контакта с радиатором, пластмассовые при прочих равных условиях греются чуть больше, ничего страшного.
Вот видите, Алексей, вы ставите вопросы таким образом, что ответить по вашей ситуации при всём желании едва ли возможно. Поэтому о некоторых причинах перегрева выходных транзисторов - довольно абстрактно:

Это так, на ходу припомнилось. Может, кто ещё что вспомнит. А ставить два в параллель выходных транзистора при такой выходной мощности смысла нет никакого: на нормальной нагрузке и в нормальном режиме одиночные потянут без всяких проблем. КТ819 точно потянут.
По хорошему надо не выдумывать что бы ещё куда прикрутить, а измерить режимы транзисторов и посмотреть осциллографом, что происходит в схеме как без сигнала, так и при работе от генераторов синуса и импульсного; что имеем на холостом ходу, а что - под нагрузкой или на её эквиваленте. Такой разговор будет предметным, а пока что всё напоминает попытку описать сегодняшнюю погоду исходя из ощущений на выставленном в форточку обслюнявленном пальце.
А первым делом - суметь корректно сформулировать задачу: что наблюдается, что не устраивает, к чему стремимся и какие издержки на этом пути будут считаться приемлемыми.
И тогда, Алексей, вам помогут более результативно.

Сделай сам усилитель hi fi. Транзисторный усилитель класса а своими руками

Усилитель сделан по схеме работающей в режиме АВ, гальваническая связь всех каскадов позволила охватить весь усилитель петлей широкополосной отрицательной обратной связью. Что обеспечило высокую стабильность работы при изменении питающего напряжения и температуры окружающей среды. Напряжение ОС снимается с эмиттеров выходных транзисторов и через R9 поступает на эмиттер VT1. Вторая ООС через R10 введена для уменьшения влияния конденсатора С5 на выходное сопротивление усилителя. Что дополнительно влияет на снижение КНИ.
Напряжение смещения базы выходных транзисторов поступает на VD2 включенного в цепь коллектора VT2. Нелинейность вольт-амперной харак-ки диода и ее зависимость от температуры окружающей среды используется для стабилизации выходного каскада.
С4 предотвращает самовозбуждение УМЗЧ на ВЧ, R11 предотвращает нарушение режима работы в случае обрыва цепи нагрузки.

Характеристики:

  • Номинальная мощность 16Вт, максимальная 20Вт
  • Номинальная чувствительность 0,32В
  • КНИ на f=1кГц не более 0,25%
  • Полоса пропускания при неравномерности АЧХ не более 2 дБ от 20 до 20кГц
  • Отношение сигн\шум -80Дб

Источник питания — не стабилизированный, КТ3102Г можно заменит на КТ3102Е или на КТ 342Г. КТ630 на КТ807, он установлен на небольшой металлический радиатор. Выходные транзисторы имеют радиатор площадью не менее 100 кв см.

Налаживание сводится к симметрированию проходной динамической характеристики путем подбора номиналов R1 R2. При этом постоянное напряжение на эмиттерах выходных транзисторов должно быть равно половине питания. Кроме того VD2 подбираем так чтобы, на нем падало напряжение 0,9В.

Литература — Радиоконструктор 1999 — 07

  • Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи
  • 15.10.2014

    На рис. показана схема простейшего усилителя НЧ, в котором можно использовать источник питания напряжением 4,5 или 9 В. При сопротивлении нагрузки 10 Ом и напряжении питания 4,5 В номинальная выходная мощность равна 70…80 мВт, а при повышении напряжения до 9 В 120… 150 мВт. В усилителе применены германиевые маломощные низкочастотные …

  • 20.09.2014

    В соответствии со стандартами IEC на практике применяется четыре способа кодировки номинальной емкости. 1. Кодировка 3-мя цифрами Первые две цифры указывают на значение емкости в пикофарадах (пф), последняя - количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пф первая …

– Сосед запарил по батарее стучать. Сделал музыку громче, чтобы его не слышать.
(Из фольклора аудиофилов).

Эпиграф иронический, но аудиофил совсем не обязательно «больной на всю голову» с физиономией Джоша Эрнеста на брифинге по вопросам отношений с РФ, которого «прёт» оттого, что соседи «счастливы». Кто-то хочет слушать серьезную музыку дома как в зале. Качество аппаратуры для этого нужно такое, какое у любителей децибел громкости как таковых просто не помещается там, где у здравомыслящих людей ум, но у последних оный за разум заходит от цен на подходящие усилители (УМЗЧ, усилитель мощности звуковой частоты). А у кого-то попутно возникает желание приобщиться к полезным и увлекательным сферам деятельности – технике воспроизведения звука и вообще электронике. Которые в век цифровых технологий неразрывно связаны и могут стать высокодоходной и престижной профессией. Оптимальный во всех отношениях первый шаг в этом деле – сделать усилитель своими руками: именно УМЗЧ позволяет с начальной подготовкой на базе школьной физики на одном и том же столе пройти путь от простейших конструкций на полвечера (которые, тем не менее, неплохо «поют») до сложнейших агрегатов, через которые с удовольствием сыграет и хорошая рок-группа. Цель данной публикации – осветить первые этапы этого пути для начинающих и, возможно, сообщить кое-что новое опытным.

Простейшие

Итак, для начала попробуем сделать усилитель звука, который просто работает. Чтобы основательно вникнуть в звукотехнику, придется постепенно освоить довольно много теоретического материала и не забывать по мере продвижения обогащать багаж знаний. Но любая «умность» усваивается легче, когда видишь и щупаешь, как она работает «в железе». В этой статье далее тоже без теории не обойдется – в том, что нужно знать поначалу и что возможно пояснить без формул и графиков. А пока достаточно будет умения и пользоваться мультитестером.

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Слева на рис. – простейший УМЗЧ, «который просто работает». Его можно собрать как на германиевых, так и на кремниевых транзисторах.

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

  • Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
  • Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
  • Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
  • Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
  • В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
  • Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
  • Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Точка а, откуда снимается сигнал в нагрузку это т. наз. средняя точка усилителя. В УМЗЧ с однополярным питанием в ней выставляют половину его значения, а в УМЗЧ в двухполярным питанием – ноль относительно общего провода. Это называется регулировкой баланса усилителя. В однополярных УМЗЧ с емкостной развязкой нагрузки отключать ее на время наладки не обязательно, но лучше привыкать делать это рефлекторно: разбалансированный 2-полярный усилитель с подключенной нагрузкой способен сжечь свои же мощные и дорогие выходные транзисторы, а то и «новый, хороший» и очень дорогой мощный динамик.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Примечание: не надо строить мощные УМЗЧ на полевых транзисторах для импульсных источников питания, напр. компьютерных. При попытках «загнать» их в активный режим, необходимый для УМЗЧ, они или просто сгорают, или звук дают слабый, а по качеству «никакой». То же касается мощных высоковольтных биполярных транзисторов, напр. из строчной развертки старых телевизоров.

Сразу вверх

Если вы уже сделали первые шаги, то вполне естественным будет желание построить УМЗЧ класса Hi-Fi, не вдаваясь слишком глубоко в теоретические дебри. Для этого придется расширить приборный парк – нужен осциллограф, генератор звуковых частот (ГЗЧ) и милливольтметр переменного тока с возможностью измерения постоянной составляющей. Прототипом для повторения лучше взять УМЗЧ Е. Гумели, подробно описанный в «Радио» №1 за 1989 г. Для его постройки понадобится немного недорогих доступных компонент, но качество удовлетворяет весьма высоким требованиям: мощность до 60 Вт, полоса 20-20 000 Гц, неравномерность АЧХ 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений (КНИ) 0,01%, уровень собственных шумов –86 дБ. Однако наладить усилитель Гумели достаточно сложно; если вы с ним справитесь, можете браться за любой другой. Впрочем, кое-какие из известных ныне обстоятельств намного упрощают налаживание данного УМЗЧ, см. ниже. Имея в виду это и то, что в архивы «Радио» пробраться не всем удается, уместно будет повторить основные моменты.

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Этот УМЗЧ очень критичен к электропитанию, топологии монтажа и общей, поэтому налаживать его нужно в конструктивно законченном виде и только со штатным источником питания. При попытке запитать от стабилизированного ИП выходные транзисторы сгорают сразу. Поэтому на рис. даны чертежи оригинальных печатных плат и указания по наладке. К ним можно добавить что, во-первых, если при первом включении заметен «возбуд», с ним борются, меняя индуктивность L1. Во-вторых, выводы устанавливаемых на платы деталей должны быть не длиннее 10 мм. В-третьих, менять топологию монтажа крайне нежелательно, но, если очень надо, на стороне проводников обязательно должен быть рамочный экран (земляная петля, выделена цветом на рис.), а дорожки электропитания должны проходить вне ее.

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Налаживание данного УМЗЧ много упрощается, а риск столкнуться с «возбудом» в процессе пользования сводится к нулю, если:

  • Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
  • Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
  • Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Производители и торговцы без зазрения совести подсовывают вместо бескислородной обычную электротехническую медь – отличить одну от другой на глаз невозможно. Однако есть сфера применения, где подделка не проходит однозначно: кабель витая пара для компьютерных сетей. Положить сетку с длинными сегментами «леварем», она или вовсе не запустится, или будет постоянно глючить. Дисперсия импульсов, понимаешь ли.

Автор, когда только еще пошли разговоры об аудиопроводах, понял, что, в принципе, это не пустая болтовня, тем более, что бескислородные провода к тому времени уже давно использовались в технике спецназначения, с которой он по роду деятельности был хорошо знаком. Взял тогда и заменил штатный шнур своих наушников ТДС-7 самодельным из «витухи» с гибкими многожильными проводами. Звук, на слух, стабильно улучшился для сквозных аналоговых треков, т.е. на пути от студийного микрофона до диска нигде не подвергавшихся оцифровке. Особенно ярко зазвучали записи на виниле, сделанные по технологии DMM (Direct Meta lMastering, непосредственное нанесение металла). После этого межблочный монтаж всего домашнего аудио был переделан на «витушный». Тогда улучшение звучания стали отмечать и совершенно случайные люди, к музыке равнодушные и заранее не предуведомленные.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

К сожалению, гибкая «витуха» скоро исчезла из продажи – плохо держалась в обжимаемых разъемах. Однако, к сведению читателей, только из бескислородной меди делается гибкий «военный» провод МГТФ и МГТФЭ (экранированный). Подделка невозможна, т.к. на обычной меди ленточная фторопластовая изоляция довольно быстро расползается. МГТФ сейчас есть в широкой продаже и стоит много дешевле фирменных, с гарантией, аудиопроводов. Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками. Есть также и бескислородные обмоточные провода, см. далее.

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

  1. Полосе воспроизводимых частот.
  2. Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
  3. Уровню собственных шумов в дБ.
  4. Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
  5. Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1

Все тонкости и нюансы Hi-Fi нужно знать, занимаясь проектированием и постройкой АС, а что касается самодельного Hi-Fi УМЗЧ для дома, то, прежде чем переходить к таким, нужно четко уяснить себе требования к их мощности, необходимой для озвучивания данного помещения, динамическому диапазону (динамике), уровню собственных шумов и КНИ. Добиться от УМЗЧ полосы частот 20-20 000 Гц с завалом на краях по 3 дБ и неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ на современной элементной базе не составляет больших сложностей.

Громкость

Мощность УМЗЧ не самоцель, она должна обеспечивать оптимальную громкость воспроизведения звука в данном помещении. Определить ее можно по кривым равной громкости, см. рис. Естественных шумов в жилых помещениях тише 20 дБ не бывает; 20 дБ это лесная глушь в полный штиль. Уровень громкости в 20 дБ относительно порога слышимости это порог внятности – шепот разобрать еще можно, но музыка воспринимается только как факт ее наличия. Опытный музыкант может определить, какой инструмент играет, но что именно – нет.

40 дБ – нормальный шум хорошо изолированной городской квартиры в тихом районе или загородного дома – представляет порог разборчивости. Музыку от порога внятности до порога разборчивости можно слушать при наличии глубокой коррекции АЧХ, прежде всего по басам. Для этого в современные УМЗЧ вводят функцию MUTE (приглушка, мутирование, не мутация!), включающую соотв. корректирующие цепи в УМЗЧ.

90 дБ – уровень громкости симфонического оркестра в очень хорошем концертном зале. 110 дБ может выдать оркестр расширенного состава в зале с уникальной акустикой, каких в мире не более 10, это порог восприятия: звуки громче воспринимаются еще как различимый по смыслу с усилием воли, но уже раздражающий шум. Зона громкости в жилых помещениях 20-110 дБ составляет зону полной слышимости, а 40-90 дБ – зону наилучшей слышимости, в которой неподготовленные и неискушенные слушатели вполне воспринимают смысл звука. Если, конечно, он в нем есть.

Мощность

Расчет мощности аппаратуры по заданной громкости в зоне прослушивания едва ли не основная и самая трудная задача электроакустики. Для себя в условиях лучше идти от акустических систем (АС): рассчитать их мощность по упрощенной методике, и принять номинальную (долговременную) мощность УМЗЧ равной пиковой (музыкальной) АС. В таком случае УМЗЧ не добавит заметно своих искажений к таковым АС, они и так основной источник нелинейности в звуковом тракте. Но и делать УМЗЧ слишком мощным не следует: в таком случае уровень его собственных шумов может оказаться выше порога слышимости, т.к. считается он от уровня напряжения выходного сигнала на максимальной мощности. Если считать совсем уж просто, то для комнаты обычной квартиры или дома и АС с нормальной характеристической чувствительностью (звуковой отдачей) можно принять след. значения оптимальной мощности УМЗЧ:

  • До 8 кв. м – 15-20 Вт.
  • 8-12 кв. м – 20-30 Вт.
  • 12-26 кв. м – 30-50 Вт.
  • 26-50 кв. м – 50-60 Вт.
  • 50-70 кв. м – 60-100 Вт.
  • 70-100 кв. м – 100-150 Вт.
  • 100-120 кв. м – 150-200 Вт.
  • Более 120 кв. м – определяется расчетом по данным акустических измерений на месте.

Динамика

Динамический диапазон УМЗЧ определяется по кривым равной громкости и пороговым значениям для разных степеней восприятия:

  1. Симфоническая музыка и джаз с симфоническим сопровождением – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) идеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) приемлемо. Звук с динамикой 80-85 дБ в городской квартире не отличит от идеального никакой эксперт.
  2. Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
  3. Попса любого рода и саундтреки к фильмам – 66 дБ за глаза хватит, т.к. данные опусы уже при записи сжимаются по уровням до 66 дБ и даже до 40 дБ, чтобы можно было слушать на чем угодно.

Динамический диапазон УМЗЧ, правильно выбранного для данного помещения, считают равным его уровню собственных шумов, взятому со знаком +, это т. наз. отношение сигнал/шум.

КНИ

Нелинейные искажения (НИ) УМЗЧ это составляющие спектра выходного сигнала, которых не было во входном. Теоретически НИ лучше всего «затолкать» под уровень собственных шумов, но технически это очень трудно реализуемо. На практике берут в расчет т. наз. эффект маскировки: на уровнях громкости ниже прим. 30 дБ диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот сужается, как и способность различать звуки по частоте. Музыканты слышат ноты, но оценить тембр звука затрудняются. У людей без музыкального слуха эффект маскировки наблюдается уже на 45-40 дБ громкости. Поэтому УМЗЧ с КНИ 0,1% (–60 дБ от уровня громкости в 110 дБ) оценит как Hi-Fi рядовой слушатель, а с КНИ 0,01% (–80 дБ) можно считать не искажающим звук.

Лампы

Последнее утверждение, возможно, вызовет неприятие, вплоть до яростного, у адептов ламповой схемотехники: мол, настоящий звук дают только лампы, причем не просто какие-то, а отдельные типы октальных. Успокойтесь, господа – особенный ламповый звук не фикция. Причина – принципиально различные спектры искажений у электронных ламп и транзисторов. Которые, в свою очередь, обусловлены тем, что в лампе поток электронов движется в вакууме и квантовые эффекты в ней не проявляются. Транзистор же прибор квантовый, там неосновные носители заряда (электроны и дырки) движутся в кристалле, что без квантовых эффектов вообще невозможно. Поэтому спектр ламповых искажений короткий и чистый: в нем четко прослеживаются только гармоники до 3-й – 4-й, а комбинационных составляющих (сумм и разностей частот входного сигнала и их гармоник) очень мало. Поэтому во времена вакуумной схемотехники КНИ называли коэффициентом гармоник (КГ). У транзисторов же спектр искажений (если они измеримы, оговорка случайная, см. ниже) прослеживается вплоть до 15-й и более высоких компонент, и комбинационных частот в нем хоть отбавляй.

На первых порах твердотельной электроники конструкторы транзисторных УМЗЧ брали для них привычный «ламповый» КНИ в 1-2%; звук с ламповым спектром искажений такой величины рядовыми слушателями воспринимается как чистый. Между прочим, и самого понятия Hi-Fiтогда еще не было. Оказалось – звучат тускло и глухо. В процессе развития транзисторной техники и выработалось понимание, что такое Hi-Fi и что для него нужно.

В настоящее время болезни роста транзисторной техники успешно преодолены и побочные частоты на выходе хорошего УМЗЧ с трудом улавливаются специальными методами измерений. А ламповую схемотехнику можно считать перешедшей в разряд искусства. Его основа может быть любой, почему же электронике туда нельзя? Тут уместна будет аналогия с фотографией. Никто не сможет отрицать, что современная цифрозеркалка дает картинку неизмеримо более четкую, подробную, глубокую по диапазону яркостей и цвета, чем фанерный ящичек с гармошкой. Но кто-то крутейшим Никоном «клацает фотки» типа «это мой жирный кошак нажрался как гад и дрыхнет раскинув лапы», а кто-то Сменой-8М на свемовскую ч/б пленку делает снимок, перед которым на престижной выставке толпится народ.

Примечание: и еще раз успокойтесь – не все так плохо. На сегодня у ламповых УМЗЧ малой мощности осталось по крайней мере одно применение, и не последней важности, для которого они технически необходимы.

Опытный стенд

Многие любители аудио, едва научившись паять, тут же «уходят в лампы». Это ни в коем случае не заслуживает порицания, наоборот. Интерес к истокам всегда оправдан и полезен, а электроника стала таковой на лампах. Первые ЭВМ были ламповыми, и бортовая электронная аппаратура первых космических аппаратов была тоже ламповой: транзисторы тогда уже были, но не выдерживали внеземной радиации. Между прочим, тогда под строжайшим секретом создавались и ламповые… микросхемы! На микролампах с холодным катодом. Единственное известное упоминание о них в открытых источниках есть в редкой книге Митрофанова и Пикерсгиля «Современные приемно-усилительные лампы».

Но хватит лирики, к делу. Для любителей повозиться с лампами на рис. – схема стендового лампового УМЗЧ, предназначенного именно для экспериментов: SA1 переключается режим работы выходной лампы, а SA2 – напряжение питания. Схема хорошо известна в РФ, небольшая доработка коснулась только выходного трансформатора: теперь можно не только «гонять» в разных режимах родную 6П7С, но и подбирать для других ламп коэффициент включения экранной сетки в ульралинейном режиме; для подавляющего большинства выходных пентодов и лучевых тетродов он или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Об изготовлении выходного трансформатора см. ниже.

Гитаристам и рокерам

Это тот самый случай, когда без ламп не обойтись. Как известно, электрогитара стала полноценным солирующим инструментом после того, как предварительно усиленный сигнал со звукоснимателя стали пропускать через специальную приставку – фьюзер – преднамеренно искажающую его спектр. Без этого звук струны был слишком резким и коротким, т.к. электромагнитный звукосниматель реагирует только на моды ее механических колебаний в плоскости деки инструмента.

Вскоре выявилось неприятное обстоятельство: звучание электрогитары с фьюзером обретает полную силу и яркость только на больших громкостях. Особенно это проявляется для гитар со звукоснимателем типа хамбакер, дающим самый «злой» звук. А как быть начинающему, вынужденному репетировать дома? Не идти же в зал выступать, не зная точно, как там зазвучит инструмент. И просто любителям рока хочется слушать любимые вещи в полном соку, а рокеры народ в общем-то приличный и неконфликтный. По крайней мере те, кого интересует именно рок-музыка, а не антураж с эпатажем.

Так вот, оказалось, что роковый звук появляется на уровнях громкости, приемлемых для жилых помещений, если УМЗЧ ламповый. Причина – специфическое взаимодействие спектра сигнала с фьюзера с чистым и коротким спектром ламповых гармоник. Тут снова уместна аналогия: ч/б фото может быть намного выразительнее цветного, т.к. оставляет для просмотра только контур и свет.

Тем, кому ламповый усилитель нужен не для экспериментов, а в силу технической необходимости, долго осваивать тонкости ламповой электроники недосуг, они другим увлечены. УМЗЧ в таком случае лучше делать бестрансформаторный. Точнее – с однотактным согласующим выходным трансформатором, работающим без постоянного подмагничивания. Такой подход намного упрощает и ускоряет изготовление самого сложного и ответственного узла лампового УМЗЧ.

“Бестрансформаторный” ламповый выходной каскад УМЗЧ и предварительные усилители к нему

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ, а слева – варианты предварительного усилителя для него. Вверху – с регулятором тембра по классической схеме Баксандала, обеспечивающей достаточно глубокую регулировку, но вносящей небольшие фазовые искажения в сигнал, что может быть существенно при работе УМЗЧ на 2-полосную АС. Внизу – предусилитель с регулировкой тембра попроще, не искажающей сигнал.

Но вернемся к «оконечнику». В ряде зарубежных источников данная схема считается откровением, однако идентичная ей, за исключением емкости электролитических конденсаторов, обнаруживается в советском «Справочнике радиолюбителя» 1966 г. Толстенная книжища на 1060 страниц. Не было тогда интернета и баз данных на дисках.

Там же, справа на рис., коротко, но ясно описаны недостатки этой схемы. Усовершенствованная, из того же источника, дана на след. рис. справа. В ней экранная сетка Л2 запитана от средней точки анодного выпрямителя (анодная обмотка силового трансформатора симметричная), а экранная сетка Л1 через нагрузку. Если вместо высокоомных динамиков включить согласующий трансформатор с обычным динамиков, как в пред. схеме, выходная мощность составить ок. 12 Вт, т.к. активное сопротивление первичной обмотки трансформатора много меньше 800 Ом. КНИ этого оконечного каскада с трансформаторным выходом – прим. 0,5%

Как сделать трансформатор?

Главные враги качества мощного сигнального НЧ (звукового) трансформатора – магнитное поле рассеяния, силовые линии которого замыкаются, обходя магнитопровод (сердечник), вихревые токи в магнитопроводе (токи Фуко) и, в меньшей степени – магнитострикция в сердечнике. Из-за этого явления небрежно собранный трансформатор «поет», гудит или пищит. С токами Фуко борются, уменьшая толщину пластин магнитопровода и дополнительно изолируя их лаком при сборке. Для выходных трансформаторов оптимальная толщина пластин – 0,15 мм, максимально допустимая – 0,25 мм. Брать для выходного трансформатора пластины тоньше не следует: коэффициент заполнения керна (центрального стержня магнитопровода) сталью упадет, сечение магнитопровода для получения заданной мощности придется увеличить, отчего искажения и потери в нем только возрастут.

В сердечнике звукового трансформатора, работающего с постоянным подмагничиванием (напр., анодным током однотактного выходного каскада) должен быть небольшой (определяется расчетом) немагнитный зазор. Наличие немагнитного зазора, с одной стороны, уменьшает искажения сигнала от постоянного подмагничивания; с другой – в магнитопроводе обычного типа увеличивает поле рассеяния и требует сердечника большего сечения. Поэтому немагнитный зазор нужно рассчитывать на оптимум и выполнять как можно точнее.

Для трансформаторов, работающих с подмагничиванием, оптимальный тип сердечника – из пластин Шп (просеченных), поз. 1 на рис. В них немагнитный зазор образуется при просечке керна и потому стабилен; его величина указывается в паспорте на пластины или замеряется набором щупов. Поле рассеяния минимально, т.к. боковые ветви, через которые замыкается магнитный поток, цельные. Из пластин Шп часто собирают и сердечники трансформаторов без подмагничивания, т.к. пластины Шп делают из высококачественной трансформаторной стали. В таком случае сердечник собирают вперекрышку (пластины кладут просечкой то в одну, то в другую сторону), а его сечение увеличивают на 10% против расчетного.

Трансформаторы без подмагничивания лучше мотать на сердечниках УШ (уменьшенной высоты с уширенными окнами), поз. 2. В них уменьшение поля рассеяния достигается за счет уменьшения длины магнитного пути. Поскольку пластины УШ доступнее Шп, из них часто набирают и сердечники трансформаторов с подмагничиванием. Тогда сборку сердечника ведут внакрой: собирают пакет из Ш-пластин, кладут полоску непроводящего немагнитного материала толщиной в величину немагнитного зазора, накрывают ярмом из пакета перемычек и стягивают все вместе обоймой.

Примечание: «звуковые» сигнальные магнитопроводы типа ШЛМ для выходных трансформаторов высококачественных ламповых усилителей мало пригодны, у них большое поле рассеяния.

На поз. 3 дана схема размеров сердечника для расчета трансформатора, на поз. 4 конструкция каркаса обмоток, а на поз. 5 – выкройки его деталей. Что до трансформатора для «бестрансформаторного» выходного каскада, то его лучше делать на ШЛМме вперекрышку, т.к. подмагничивание ничтожно мало (ток подмагничивания равен току экранной сетки). Главная задача тут – сделать обмотки как можно компактнее с целью уменьшения поля рассеяния; их активное сопротивление все равно получится много меньше 800 Ом. Чем больше свободного места останется в окнах, тем лучше получился трансформатор. Поэтому обмотки мотают виток к витку (если нет намоточного станка, это маета ужасная) из как можно более тонкого провода, коэффициент укладки анодной обмотки для механического расчета трансформатора берут 0,6. Обмоточный провод – марок ПЭТВ или ПЭММ, у них жила бескислородная. ПЭТВ-2 или ПЭММ-2 брать не надо, у них от двойной лакировки увеличенный наружный диаметр и поле рассеяния будет больше. Первичную обмотку мотают первой, т.к. именно ее поле рассеяния больше всего влияет на звук.

Железо для этого трансформатора нужно искать с отверстиями в углах пластин и стяжными скобами (см. рис. справа), т.к. «для полного счастья» сборка магнитопровода производится в след. порядке (разумеется, обмотки с выводами и наружной изоляцией должны быть уже на каркасе):

  1. Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
  2. Пластины с перемычками быстро покрывают лаком с одной стороны и как можно быстрее, не придавливая сильно, вкладывают в каркас. Первую пластину кладут лакированной стороной внутрь, следующую – нелакированной стороной к лакированной первой и т.д;
  3. Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
  4. Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
  5. Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
  6. Снова туго стягивают сердечник и сушат на батарее и т.п. 3-5 суток.

Собранный по такой технологии сердечник имеет очень хорошие изоляцию пластин и заполнение сталью. Потерь на магнитострикцию вообще не обнаруживается. Но учтите – для сердечников их пермаллоя данная методика неприменима, т.к. от сильных механических воздействий магнитные свойства пермаллоя необратимо ухудшаются!

На микросхемах

УМЗЧ на интегральных микросхемах (ИМС) делают чаще всего те, кого устраивает качество звука до среднего Hi-Fi, но более привлекает дешевизна, быстрота, простота сборки и полное отсутствие каких-либо наладочных процедур, требующих специальных знаний. Попросту, усилитель на микросхемах – оптимальный вариант для «чайников». Классика жанра здесь – УМЗЧ на ИМС TDA2004, стоящей на серии, дай бог памяти, уже лет 20, слева на рис. Мощность – до 12 Вт на канал, напряжение питания – 3-18 В однополярное. Площадь радиатора – от 200 кв. см. для максимальной мощности. Достоинство – способность работать на очень низкоомную, до 1,6 Ом, нагрузку, что позволяет снимать полную мощность при питании от бортовой сети 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовом питании, напр., на мотоцикле. Однако выход TDA2004 в классе В некомплементарный (на транзисторах одинаковой проводимости), поэтому звучок точно не Hi-Fi: КНИ 1%, динамика 45 дБ.

Более современная TDA7261 звук дает не лучше, но мощнее, до 25 Вт, т.к. верхний предел напряжения питания увеличен до 25 В. Нижний, 4,5 В, все еще позволяет запитываться от 6 В бортсети, т.е. TDA7261 можно запускать практически от всех бортсетей, кроме самолетной 27 В. С помощью навесных компонент (обвязки, справа на рис.) TDA7261 может работать в режиме мутирования и с функцией St-By (Stand By, ждать), переводящей УМЗЧ в режим минимального энергопотребления при отсутствии входного сигнала в течение определенного времени. Удобства стоят денег, поэтому для стерео нужна будет пара TDA7261 с радиаторами от 250 кв. см. для каждой.

Примечание: если вас чем-то привлекают усилители с функцией St-By, учтите – ждать от них динамики шире 66 дБ не стоит.

«Сверхэкономична» по питанию TDA7482, слева на рис., работающая в т. наз. классе D. Такие УМЗЧ иногда называют цифровыми усилителями, что неверно. Для настоящей оцифровки с аналогового сигнала снимают отсчеты уровня с частотой квантования, не мене чем вдвое большей наивысшей из воспроизводимых частот, величина каждого отсчета записывается помехоустойчивым кодом и сохраняется для дальнейшего использования. УМЗЧ класса D – импульсные. В них аналог непосредственно преобразуется в последовательность широтно-модулированных импульсов (ШИМ) высокой частоты, которая и подается на динамик через фильтр низких частот (ФНЧ).

Звук класса D с Hi-Fi не имеет ничего общего: КНИ в 2% и динамика в 55 дБ для УМЗЧ класса D считаются очень хорошими показателями. И TDA7482 здесь, надо сказать, выбор не оптимальный: другие фирмы, специализирующиеся на классе D, выпускают ИМС УМЗЧ дешевле и требующие меньшей обвязки, напр., D-УМЗЧ серии Paxx, справа на рис.

Из TDAшек следует отметить 4-канальную TDA7385, см. рис., на которой можно собрать хороший усилитель для колонок до среднего Hi-Fi включительно, с разделением частот на 2 полосы или для системы с сабвуфером. Расфильтровка НЧ и СЧ-ВЧ в том и другом случае делается по входу на слабом сигнале, что упрощает конструкцию фильтров и позволяет глубже разделить полосы. А если акустика сабвуферная, то 2 канала TDA7385 можно выделить под суб-УНЧ мостовой схемы (см. ниже), а остальные 2 задействовать для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, что можно перевести как «подбасовик» или, дословно, «подгавкиватель» воспроизводит частоты до 150-200 Гц, в этом диапазоне человеческие уши практически не способны определить направление на источник звука. В АС с сабвуфером «подбасовый» динамик ставят в отельное акустическое оформление, это и есть сабвуфер как таковой. Сабвуфер размещают, в принципе, как удобнее, а стереоэффект обеспечивается отдельными СЧ-ВЧ каналами со своими малогабаритными АС, к акустическому оформлению которых особо серьезных требований не предъявляется. Знатоки сходятся на том, что стерео лучше все же слушать с полным разделением каналов, но сабвуферные системы существенно экономят средства или труд на басовый тракт и облегчают размещение акустики в малогабаритных помещениях, почему и пользуются популярностью у потребителей с обычным слухом и не особо взыскательных.

«Просачивание» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а из него в воздух, сильно портит стерео, но, если резко «обрубить» подбасы, что, кстати, очень сложно и дорого, то возникнет очень неприятный на слух эффект перескока звука. Поэтому расфильтровка каналов в сабвуферных системах производится дважды. На входе электрическими фильтрами выделяются СЧ-ВЧ с басовыми «хвостиками», не перегружающими СЧ-ВЧ тракт, но обеспечивающими плавный переход на подбас. Басы с СЧ «хвостиками» объединяются и подаются на отдельный УМЗЧ для сабвуфера. Дофильтровываются СЧ, чтобы не портилось стерео, в сабвуфере уже акустически: подбасовый динамик, ставят, напр., в перегородку между резонаторными камерами сабвуфера, не выпускающими СЧ наружу, см. справа на рис.

К УМЗЧ для сабвуфера предъявляется ряд специфических требований, из которых «чайники» главным считают возможно большую мощность. Это совершенно неправильно, если, скажем, расчет акустики под комнату дал для одной колонки пиковую мощность W, то мощность сабвуфера нужна 0,8(2W) или 1,6W. Напр., если для комнаты подходят АС S-30, то сабвуфер нужен 1,6х30=48 Вт.

Гораздо важнее обеспечить отсутствие фазовых и переходных искажений: пойдут они – перескок звука обязательно будет. Что касается КНИ, то он допустим до 1% Собственные искажения басов такого уровня не слышны (см. кривые равной громкости), а «хвосты» их спектра в лучше всего слышимой СЧ области не выберутся из сабвуфера наружу.

Во избежание фазовых и переходных искажений усилитель для сабвуфера строят по т. наз. мостовой схеме: выходы 2-х идентичных УМЗЧ включают встречно через динамик; сигналы на входы подаются в противофазе. Отсутствие фазовых и переходных искажений в мостовой схеме обусловлено полной электрической симметрией путей выходного сигнала. Идентичность усилителей, образующих плечи моста, обеспечивается применением спаренных УМЗЧ на ИМС, выполненных на одном кристалле; это, пожалуй, единственный случай, когда усилитель на микросхемах лучше дискретного.

Примечание: мощность мостового УМЗЧ не удваивается, как думают некоторые, она определяется напряжением питания.

Пример схемы мостового УМЗЧ для сабвуфера в комнату до 20 кв. м (без входных фильтров) на ИМС TDA2030 дан на рис. слева. Дополнительная отфильтровка СЧ осуществляется цепями R5C3 и R’5C’3. Площадь радиатора TDA2030 – от 400 кв. см. У мостовых УМЗЧ с открытым выходом есть неприятная особенность: при разбалансе моста в токе нагрузки появляется постоянная составляющая, способная вывести из строя динамик, а схемы защиты на подбасах часто глючат, отключая динамик, когда не надо. Поэтому лучше защитить дорогую НЧ головку «дубово», неполярными батареями электролитических конденсаторов (выделено цветом, а схема одной батареи дана на врезке.

Немного об акустике

Акустическое оформление сабвуфера – особая тема, но раз уж здесь дан чертеж, то нужны и пояснения. Материал корпуса – МДФ 24 мм. Трубы резонаторов – из достаточно прочного не звенящего пластика, напр., полиэтилена. Внутренний диаметр труб – 60 мм, выступы внутрь 113 мм в большой камере и 61 в малой. Под конкретную головку громкоговорителя сабвуфер придется перенастроить по наилучшему басу и, одновременно, по наименьшему влиянию на стереоэффект. Для настройки трубы берут заведомо большей длины и, задвигая-выдвигая, добиваются требуемого звучания. Выступы труб наружу на звук не влияют, их потом отрезают. Настройка труб взаимозависима, так что повозиться придется.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников делают своими руками чаще всего по 2-м причинам. Первая – для слушания «на ходу», т.е. вне дома, когда мощности аудиовыхода плеера или смартфона не хватает для раскачки «пуговок» или «лопухов». Вторая – для высококлассных домашних наушников. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до 70-75 дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает 100 дБ. Усилитель с такой динамикой стоит дороже некоторых автомобилей, а его мощность будет от 200 Вт в канале, что для обычной квартиры слишком много: прослушивание на сильно заниженной против номинальной мощности портит звук, см. выше. Поэтому имеет смысл сделать маломощный, но с хорошей динамикой отдельный усилитель именно для наушников: цены на бытовые УМЗЧ с таким довеском завышены явно несуразно.

Схема простейшего усилителя для наушников на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук – разве что для китайских «пуговок», работает в классе B. Экономичностью тоже не отличается – 13-мм литиевых батареек хватает на 3-4 часа при полной громкости. На поз. 2 – TDAшная классика для наушников «на ход». Звук, впрочем, дает вполне приличный, до среднего Hi-Fi смотря по параметрам оцифровки трека. Любительским усовершенствованиям обвязки TDA7050 несть числа, но перехода звука на следующий уровень классности пока не добился никто: сама «микруха» не позволяет. TDA7057 (поз. 3) просто функциональнее, можно подключать регулятор громкости на обычном, не сдвоенном, потенциометре.

УМЗЧ для наушников на TDA7350 (поз. 4) рассчитан уже на раскачку хорошей индивидуальной акустики. Именно на этой ИМС собраны усилители для наушников в большинстве бытовых УМЗЧ среднего и высокого класса. УМЗЧ для наушников на KA2206B (поз. 5) считается уже профессиональным: его максимальной мощности в 2,3 Вт хватает и для раскачки таких серьезных изодинамических «лопухов», как ТДС-7 и ТДС-15.

Уже несколько десятилетий "QUAD-405" входит в число наиболее известных усилителей высшего качества. С применением новшеств, рожденных технологией, его параметры неоднократно улучшались. Мы познакомимся с его модифицированной версией, в которой упор сделан на повышение мощности.
Цель модификации состояла в том, чтобы повысить мощность "основной версии" "QUAD" вдвое, т.е. до 200 Вт, при сохранении всех его выходных параметров. Задача эта не из простых, поскольку она влечет за собой, в первую очередь, повышение питающего напряжения. Для получения синусоидальной мощности 200 Вт на 4-омной нагрузке необходим сигнал размахом 80 В (от пика до пика). Для этого уровня сигнала требуется питающее напряжение примерно ±50. .55 В. Ситуация еще более усложняется в случае 8-омных акустических систем. когда размах выходного сигнала нужно довести до 115 В. Необходимое для него питающее напряжение возрастает до ±60...65 В.
Из приведенных примеров явствует, что повышение мощности требует значительной осмотрительности в решении как схемотехнических, так и технологических проблем. Правильный выбор транзисторов является необходимым, но не достаточным условием корректного решения этой задачи.
Схема "QUAD-405/200"" изображена на рис.1. Коэффициент усиления переменного напряжения определяется в операционном усилителе 1С отношением сопротивлений R6 и R3. Отрицательная обратная связь, в силу наличия конденсатора СЗ, начинает действовать выше частоты 1 Гц. Через цепь R5-R3 с выхода усилителя осуществляется 100% отрицательная обратная связь по постоянному току. Поскольку относительно постоянного тока усилитель имеет единичное усиление, возникающее на выходе смещение (offset) совпадает с напряжением смещения операционного усилителя.

Усиление переменного напряжения и работа усилителя класса "А" на транзисторе Т2 на высокой частоте определяется, главным образом, элементами моста. Конденсатор С9 вместе с этим усилителем образует быстродействующий интегратор, при этом он одновременно служит одним из элементов моста. Следующим элементом моста является R37. Контроль за током выходного каскада (dumper) осуществляется третьим элементом моста - индуктивностью L2. Четвертым элементом моста служит эквивалентное сопротивление параллельной цепочки резисторов R16-R17, которая при этом с помощью R15 задает усиление каскада на Т2 по напряжению, способствуя очень хорошей линейности характеристики.
Тем же путем на Т2 поступает напряжение, осуществляющее компенсацию ошибки, возникающей вследствие падения напряжения на L2 за счет выходного тока. Этот сигнал ошибки проходит через усилитель и появляется на выходе с той же амплитудой, но с противоположной фазой по сравнению с сигналом, возникающем на 12. После того, как на громкоговорителе происходит взаимное вычитание двух сигналов ошибки, незначительное рассогласование моста создает отличный выходной сигнал без искажений. На функционирование системы влияют искажения усилителя класса "А", рассогласование моста, а также искажения операционного усилителя NE5534.
Ограничение частотного диапазона сигнала, поступающего на Т2, обеспечивается интегрирующей цепочкой R11-C6. Это устанавливает верхний предел по ширине полосы усилиливаемых частот и является одним из простейших способов защиты от интермодуляционных искажений. О надлежащем фазовом сдвиге усилителя на Т2. nпомимо С9, "заботится" также цепочка C8-R14, а также конденсатор СЮ. Избыточный фазовый сдвиг, возникающий во время включения выходного каскада, компенсируется за счет цепочек L3-R33 и L1-R36.
Усилитель "QUA0-405/200" размещается на односторонней печатной плате, чертеж которой приведен на рис.2, а расположение элементов - на рис. 3. Монтаж деталей на плату начинается с резисторов (детали устанавливаются в порядке возрастания их высоты). Это позволяет избежать смещения припаиваемой детали со своего места при переворачивании платы. Сопротивления резисторов рекомендуется измерять омметром, а не идентифицировать по нанесенному на них цветовому коду. Мощные резисторы следует устанавливать на высоте нескольких миллиметров над платой, чтобы они лучше охлаждались. Катушки индуктивности L1...L3 содержат по 22 витка обмоточного провода 01 мм, намотанного на оправку 013 мм (L1, L3) и 016 мм (L2).
Далее осуществляется операция, особо влияющая на надежность усилителя: монтаж оконечных транзисторов. Задумаемся о следующем: при КПД 70% и синусоидальном сигнале требуется отвести примерно 90 Вт тепловой мощности так, чтобы мгновенная температура полупроводников не приближалась к критическому значению! В каталогах данная температура указывается обычно в пределах 120...140°С. Достичь этого можно лишь путем установки транзисторов Т7...Т10 на радиатор с очень хорошей теплопередачей (с теплопроводящей пастой).
По завершении сборки внимательно осматриваем еще раз всю схему. При помощи омметра проверяем изоляцию между транзисторами и радиатором. Если все в порядке, можно произвести первое включение. Не следует торопиться, поскольку в случае мощного усилителя нельзя однозначно определить, как он себя поведет, когда установка рабочей точки еще не известна. Работая с должной осторожностью, можно избежать так называемого "эффекта дыма". Для этого включаем амперметры в положительную и отрицательную цепи питания. Следует тем или иным способом ограничить максимальный ток блока питания, чтобы в случае короткого замыкания не случилось беды.
В принципе, возможны два случая. В первом из них оконечный каскад функционирует нормально, во втором "дымит" по причине какой-то неисправности. В первом случае потребляемый ток составляет около 100 мА. Во втором случае существует какая-то аномалия, ток гораздо больше (он ограничивается лишь внутренним сопротивлением нашего блока питания). В свете этого желательно иметь защиту с такой характеристикой, импедансом которой при малых токах можно было бы пренебречь, в то время как при больших токах он бы скачкообразно возрастал. Такой характеристикой обладает обычная лампа накаливания.
Включим в положительную и отрицательную ветви питания по лампе (последовательной цепочке ламп), напряжение которой не меньше питающего. Защитная способность лампы накаливания основана на том свойстве, что между ее сопротивлением в холодном и горячем состоянии существует разница более одного порядка. Если усилитель работает хорошо, ток покоя составляет около 100 мА. При таком токе лампа накаливания за счет малого "холодного" сопротивления эквивалентна короткому замыканию, как если бы ее там и не было. Другими словами, когда она не горит, все в порядке. В противном случае, если пампа горит, это свидетельствует о большом токе и о наличии какой-либо неисправности в системе. Однако катастрофы не произошло, и невелика вероятность того, что какая-либо деталь вышла из строя. Опыт показывает, что большой ток обычно возникает из-за неправильной установки резисторов, дефектов на плате, плохой пайки, высокочастотного самовозбуждения и, гораздо реже, вследствие плохих деталей.
При наличии лампы нахождение неисправностей упрощается, поскольку схема может оставаться включенной более длительное время. За это время дефектная деталь хорошо прогреется, и ее нетрудно обнаружить на ощупь. Если это не помогает, понадобятся измерения с помощью инструментов. Данный метод защиты с использованием лампы накаливания успешно применим к любому усилителю.
Итак, подключаем питающее напряжение к соответствующим контактам. Его значение nне критично: ±45...55 В. Смотрим на лампы; если они не горят, контролируем по амперметрам ток в обеих ветвях питающего напряжения, а затем напряжение на выходе усилителя. Здесь должно быть около 0 В. Ток ниже 100 мА и наличие нуля в средней точке показывает, что рабочая точка по постоянному току установлена правильно, и можно осуществлять динамический контроль. В целях предосторожности лампы накаливания при малом сигнале можно оставить. Следует иметь в виду, что они лимитируют выходную мощность, и, в зависимости от величины сигнала, вспыхивают и "подсаживают" питание, как в случае неисправности, поэтому при большом сигнале их не используют.

Контролируем передачу сигнала без нагрузки при помощи генератора звуковых частот и осциллографа. Если после включения усилителя без сигнала и нагрузки какая-либо лампа светится, немедленно отключаем питание и занимаемся систематическим поиском ошибок. К сожалению, здесь нельзя дать точный рецепт, поскольку любая ошибка может повлиять на питание. Снова осматриваем усилитель, уделяя повышенное внимание дорожкам платы (наличию разрывов, замыканий и т.п.), пайкам (замыканию соседних точек, "непропаям"). полярности установленных диодов, конденсаторов и пр.
Подобный усилитель целесообразно дополнить соответствующей защитной схемой - "глушителем стука". В первую очередь, это предохраняет акустическую систему от бросков напряжения, возникающих в ходе выключения и включения усилителя, а также появления на выходе постоянного напряжения при возможной неисправности. При окончательной доводке перед выходным усилителем нужно включить какой-либо предусилитель и регулятор тембра, чтобы регулировать уровень и тембр звука.
Питание усилителя целесообразно осуществлять от простого в конструктивном отношении питающего блока (трансформатора-моста-конденсатора фильтра большой емкости). Для достижения выходной мощности 200 Вт с хорошим приближением требуется сетевой трансформатор минимум на 300 Вт. Подключение усилителя к блоку питания может производиться при помощи контактных соединений. Сигнальный вход на плате выполнен в виде паяльного "пятачка", поскольку сюда целесообразнее непосредственно припаять экранированный кабель от предусилителя.

Вступление

И это реально! Усилитель, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Вообще-то, по правде говоря, у "микросхемных" усилителей есть ряд ограничений, поэтому усилители на "рассыпухе" могут обеспечить более высокие показатели. В защиту микросхемы (а иначе почему я и сам ее использую, и другим рекомендую?) можно сказать:

  • схема очень простая
  • и очень дешевая
  • и практически не нуждается в наладке
  • и собрать ее можно за один вечер
  • а качество превосходит многие усилители 70-х... 80-х годов, и вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить)
  • таким образом, усилитель подойдет и начинающему, и опытному радиолюбителю (мне, например, как-то понадобился многоканальный усилитель проверить одну идейку. Угадайте, как я поступил?).

В любом случае, плохо сделаный и неправильно настроенный усилитель на "рассыпухе" будет звучать хуже микросхемного. А наша задача - сделать очень хороший усилитель. Надо отметить, что звучание усилителя очень хорошее (если его правильно сделать и правильно питать), есть информация, что какая-то фирма выпускала Hi-End усилители на микросхеме TDA7294 ! И наш усилитель ничуть не хуже!!!

Основные параметры

Я специально проведу замеры параметров микросхемы и опубликую отдельно. Здесь же скажу, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2...24 ома, на активное сопротивление 4 ома плюс либо емкость ~15 мкФ, либо индуктивность ~1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках (не таких сильных, как описано выше) искажения оставались малыми. Нужно отметить, что величина искажений сильно зависит от источника питания, особенно на емкостной нагрузке.

Схема

Схема этого усилителя - это практически повторение схемы включения, предлагаемой производителем. И это неслучайно - уж кто лучше знает, как ее включать. И наверняка не будет никаких неожиданностей из-за нестандартного включения или режима работы. Вот она, схема:

Признаюсь сразу - никаких 80-ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40-60, но зато это будут честные долговременные ваты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80-120 Вт). В "китайских" ватах это будет несколько тысяч, если кого интересует. Тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания, и позже, я напишу, как увеличить мощность, при этом улучшив еще и качество звучания. Следите за рекламой!

Описание схемы

Входная цепочка R1C1 представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), обрезающий все выше 90 кГц. Без него нельзя - ХХI век - это в первую очередь век высокочастотных помех. Частота среза этого фильтра довольно высока. Но это специально - я ведь не знаю, к чему будет подключаться этот усилитель. Если на входе будет стоять регулятор громкости, то в самый раз - его сопротивление добавится к R1, и частота среза снизится (оптимальное значение сопротивления регулятора громкости ~10 кОм, больше - лучше, но нарушится закон регулирования).

Далее цепочка R2C2 выполняет прямо противоположную функцию - не пропускает на вход частоты ниже 7 Гц. Если для вас это слишком низко, емкость С2 можно уменьшить. Если сильно увлечься снижением емкости, можно остаться совсем без низких. Для полного звукового диапазона С2 должно быть не менее 0,33 мкф. И помните, что у конденсаторов разброс емкостей довольно большой, поэтому если написано 0,47 мкф, то запросто может оказаться, что там 0,3! И еще. На нижней границе диапазона выходная мощность снижается в 2 раза, поэтому ее лучше выбирать пониже:

С2[мкФ] = 1000 / (6,28 * Fmin[Гц] * R2[кОм])

Резистор R2 задает входное сопротивление усилителя. Его величина несколько больше, чем по даташиту, но это и лучше - слишком низкое входное сопротивление может "не понравиться" источнику сигнала. Учтите, что если перед усилителем включен регулятор громкости, то его сопротивление должно быть раза в 4 меньше, чем R2, иначе изменится закон регулирования громкости (величина громкости от угла поворота регулятора). Оптимальное значение R2 лежит в диапазоне 33...68 кОм (большее сопротивление снизит помехоустойчивость).

Схема включения усилителя - неинвертирующая. Резисторы R3 и R4 создают цепь отрицательной обратной связи (ООС). Коэффициент усиления равен:

Ку = R4 / R3 + 1 = 28,5 раза = 29 дБ

Это почти равно оптимальному значению 30 дБ. Менять коэффициент усиления можно, изменяя резистор R3. Учтите, что делать Ку меньше 20 нельзя - микросхема может самовозбуждаться. Больше 60 его также делать не стОит - глубина ООС уменьшится, а искажения возрастут. При значениях сопротивлений, указанных на схеме, при входном напряжении 0,5 вольт выходная мощность на нагрузке 4 ома равна 50 Вт. Если чувствительности усилителя не хватает, то лучше использовать предварительный усилитель.

Значения сопротивлений несколько больше, чем рекомендовано производителем. Это во-первых, увеличивает входное сопротивление, что приятно для источника сигнала (для получения максимального баланса по постоянному току нужно чтобы R4 было равно R2). Во-вторых, улучшает условия работы электролитического конденсатора С3. И в-третьих, усиливает благотворное влияние С4. Об этом поподробнее. Конденсатор С3 последовательно с R3 создает 100%-ю ООС по постоянному току (так как сопротивление постоянному току у него бесконечность, и Ку получается равным единице). Чтобы влияние С3 на усиление низких частот было минимально, его емкость должна быть довольно большой. Частота, на которой влияние С3 становится заметной равна:

f [Гц] = 1000 / (6,28 * R3 [кОм] * С3 [мкФ]) = 1,3 Гц

Эта частота и должна быть очень низкая. Дело в том, что С3 - электролитический полярный, а на него подается переменное напряжение и ток, что для него очень плохо. Поэтому чем меньше значение этого напряжения, тем меньше искажения, вносимые С3. С этой же целью его максимально допустимое напряжение выбирается довольно большим (50В), хотя напряжение на нем не превышает 100 милливольт. Очень важно, чтобы частота среза цепи R3С3 была намного ниже, чем входной цепи R2С2. Ведь когда проявляется влияние С3 из-за роста его сопротивления, то и напряжеине на нем увеличивается (выходное напряжение услителя перераспределяется между R4, R3 и С3 пропорционально их сопротивлениям). Если же на этих частотах выходное напряжение падает (из-за падения входного напряжения), то и напряжение на С3 не растет. В принципе, в качестве С3 можно использовать неполярный конденсатор, но я не могу однозначно сказать, улучшится от этого звук, или ухудшится: неполярный конденсатор это "два в одном" полярных, включенных встречно.

Конденсатор С4 шунтирует С3 на высоких частотах: у электролитов есть еще один недостаток (на самом деле недостатков много, это расплата за высокую удельную емкость) - они плохо работают на частотах выше 5-7 кГц (дорогие лучше, например Black Gate, ценой 7-12 евро за штуку неплохо работает и на 20 кГц). Пленочный конденсатор С4 "берет высокие частоты на себя", тем самым снижая искажения, вносимые на них конденсатором С3. Чем больше емкость С4 - тем лучше. А его максимальное рабочее напряжение может быть сравнительно небольшим.

Цепь С7R9 увеличивает устойчивость усилителя. В принципе усилитель очень устойчив, и без нее можно обойтись, но мне попадались экземпляры микросхем, которые без этой цепи работали хуже. Конденсатор С7 должен быть рассчитан на напряжение не ниже, чем напряжение питания.

Конденсаторы С8 и С9 осуществляют так называемую вольтодобавку. Через них часть выходного напряжения поступает обратно в предоконечный каскад и складывается в напряжением питания. В результате напряжение питания внутри микросхемы оказывается выше, чем напряжение источника питания. Это нужно потому, что выходные транзисторы обеспечивают выходное напряжение вольт на 5 меньше, чем напряжение на их входах. Таким образом, чтобы получить на выходе 25 вольт, нужно подать на затворы транзисторов напряжение 30 вольт, а где его взять? Вот и берем его с выхода. Без цепи вольтодобавки выходное напряжение микросхемы было бы вольт на 10 меньше, чем напряжение питания, а с этой цепью всего на 2-4. Пленочный конденсатор С9 берет работу на себя на высоких частотах, где С8 работает хуже. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

Резисторы R5-R8, конденсаторы С5, С6 и диод D1 управляют режимами Mute и StdBy при включении и выключении питания. Они обеспечивают правильную последовательность включения/выключения этих режимов. Правда все отлично работает и при "неправильной" их последовательности , так что такое управление нужно больше для собственного удовольствия.

Конденсаторы С10-С13 фильтруют питание. Их использование обязательно - даже с самым наилучшим источником питания сопротивления и индуктивности соединительных проводов могут повлиять на работу усилителя. При наличии этих конденсаторов никакие провода не страшны (в разумных пределах)! Уменьшать емкости не стОит. Минимум 470 мкФ для электролитов и 1 мкФ для пленочных. При установке на плату необходимо, чтобы выводы были максимально короткими и хорошо пропаяны - не жалейте припоя. Все эти конденсаторы должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

И, наконец, резистор R10. Он служит для разделения входной и выходной земли. "На пальцах" его назначение можно объяснить так. С выхода усилителя через нагрузку на землю протекает большой ток. Может так случиться, что этот ток, протекая по "земляному" проводнику, протечет и через тот участок, по которому течет входной ток (от источника сигнала, через вход усилителя, и далее обратно к источнику по "земле"). Если бы сопротивление проводников было нулевым, то и ничего страшного. Но сопротивление хоть и маленькое, но не нулевое, поэтому на сопротивлении "земляного" провода будет появляться напряжение (закон Ома: U=I*R), которое сложится со входным. Таким образом выходной сигнал усилителя попадет на вход, причем эта обратная связь ничего хорошего не принесет, только всякую гадость. Сопротивление резистора R10 хоть и мало (оптимальное значение 1...5 Ом), но намного больше, чем сопротивление земляного проводника, и через него (резистор) во входную цепь попадет в сотни раз меньший ток, чем без него.

В принципе, при хорошей разводке платы (а она у меня хорошая) этого не произойдет, но с другой стороны, что-то подобное может случиться в "макромасштабе" по цепи источник_сигнала-усилитель-нагрузка. Резистор поможет и в этом случае. Впрочем, его можно вполне заменить перемычкой - он использован исходя из принципа "лучше перебдеть, чем недобдеть".

Источник питания

Усилитель питается двухполярным напряжением (т.е. это два одинаковых источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).

Минимальное напряжение питания по даташиту +- 10 вольт. Я лично пробовал питать от +-14 вольт - микросхема работает, но стОит ли так делать? Ведь выходная мощность получается мизерной! Максимальное напряжение питания зависит от сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника):

Сопротивление нагрузки, Ом

Максимальное напряжение питания, В

Эта зависимость вызвана допустимым нагревом микросхемы. Если микросхема установлена на маленьком радиаторе, напряжение питания лучше снизить. Максимальная выходная мощность, получаемая от усилителя приблизительно описывается формулой:


где единицы: В, Ом, Вт (я отдельно исследую этот вопрос и опишу), а Uип - напряжения одного плеча источника питания в режиме молчания.

Мощность блока питания должна быть ватт на 20 больше, чем выходная мощность. Диоды выпрямителя рассчитаны на ток не менее 10 Ампер. Емкость конденсаторов фильтра не менее 10 000 мкФ на плечо (можно и меньше, но максимальная мощность снизится а искажения возрастут).

Нужно помнить, что напряжение выпрямителя на холостом ходу в 1,4 раза выше, чем напряжение на втоичной обмотке трансформатора, поэтому не спалите микросхему! Простая, но довольно точная программа для расчета блока питания . И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по поредлагаемой программе все учитывается автоматически).



Простые унч на транзисторах своими руками. Простой транзисторный усилитель класса «А. Схемы и инструкции по изготовлению усилителя в домашних условиях

Редакция сайта «Две Схемы» представляет простой, но качественный усилитель НЧ на транзисторах MOSFET. Его схема должна быть хорошо известна радиолюбителям аудиофилам, так как ей уже лет 20. Схема является разработкой знаменитого Энтони Холтона, поэтому её иногда так и называют — УНЧ Holton. Система усиления звука имеет низкие гармонические искажения, не превышающие 0,1%, при мощности на нагрузку порядка 100 Ватт.

Данный усилитель является альтернативой для популярных усилителей серии TDA и подобных попсовых, ведь при чуть большей стоимости можно получить усилитель с явно лучшими характеристиками.

Большим преимуществом системы является простая конструкция и выходной каскад, состоящий из 2-х недорогих МОП-транзисторов. Усилитель может работать с динамиками сопротивлением как 4, так и 8 Ом. Единственной настройкой, которую необходимо выполнить во время запуска — будет установка значения тока покоя выходных транзисторов.

Принципиальная схема УМЗЧ Holton


Усилитель Холтон на MOSFET — схема

Схема является классическим двухступенчатым усилителем, он состоит из дифференциального входного усилителя и симметричного усилителя мощности, в котором работает одна пара силовых транзисторов. Схема системы представлена выше.

Печатная плата


Печатная плата УНЧ — готовый вид

Вот архив с PDF файлами печатной платы — .

Принцип работы усилителя

Транзисторы Т4 (BC546) и T5 (BC546) работают в конфигурации дифференциального усилителя и рассчитаны на питание от источника тока, построенного на основе транзисторов T7 (BC546), T10 (BC546) и резисторах R18 (22 ком), R20 (680 Ом) и R12 (22 ком). Входной сигнал подается на два фильтра: нижних частот, построенный из элементов R6 (470 Ом) и C6 (1 нф) — он ограничивает ВЧ компоненты сигнала и полосовой фильтр, состоящий из C5 (1 мкф), R6 и R10 (47 ком), ограничивающий составляющие сигнала на инфранизких частотах.

Нагрузкой дифференциального усилителя являются резисторы R2 (4,7 ком) и R3 (4,7 ком). Транзисторы T1 (MJE350) и T2 (MJE350) представляют собой еще один каскад усиления, а его нагрузкой являются транзисторы Т8 (MJE340), T9 (MJE340) и T6 (BD139).

Конденсаторы C3 (33 пф) и C4 (33 пф) противодействуют возбуждению усилителя. Конденсатор C8 (10 нф) включенный параллельно R13 (10 ком/1 В), улучшает переходную характеристику УНЧ, что имеет значение для быстро нарастающих входных сигналов.

Транзистор T6 вместе с элементами R9 (4,7 ком), R15 (680 Ом), R16 (82 Ом) и PR1 (5 ком) позволяет установить правильную полярность выходных каскадов усилителя в состоянии покоя. С помощью потенциометра необходимо установить ток покоя выходных транзисторов в пределах 90-110 мА, что соответствует падению напряжения на R8 (0,22 Ом/5 Вт) и R17 (0,22 Ом/5 Вт) в пределах 20-25 мВ. Общее потребление тока в режиме покоя усилителя должен быть в районе 130 мА.

Выходными элементами усилителя являются МОП-транзисторы T3 (IRFP240) и T11 (IRFP9240). Транзисторы эти устанавливаются как повторитель напряжения с большим максимальным выходным током, таким образом, первые 2 каскада должны раскачать достаточно большую амплитуду для выходного сигнала.

Резисторы R8 и R17 были применены, в основном, для быстрого измерения тока покоя транзисторов усилителя мощности без вмешательства в схему. Могут они также пригодиться в случае расширения системы на еще одну пару силовых транзисторов, из-за различий в сопротивлении открытых каналов транзисторов.

Резисторы R5 (470 Ом) и R19 (470 Ом) ограничивают скорость зарядки емкости проходных транзисторов, а, следовательно, ограничивают частотный диапазон усилителя. Диоды D1-D2 (BZX85-C12V) защищают мощные транзисторы. С ними напряжение при запуске относительно источников питания у транзисторов не должно быть больше 12 В.

На плате усилителя предусмотрены места для конденсаторов фильтра питания С2 (4700 мкф/50 в) и C13 (4700 мкф/50 в).


Самодельный транзисторный УНЧ на МОСФЕТ

Управление питается через дополнительный RC фильтр, построенный на элементах R1 (100 Ом/1 В), С1 (220 мкф/50 в) и R23 (100 Ом/1 В) и C12 (220 мкф/50 в).

Источник питания для УМЗЧ

Схема усилителя обеспечивает мощность, которая достигает реальных 100 Вт (эффективное синусоидальная), при входном напряжении в районе 600 мВ и сопротивлением нагрузки 4 Ома.


Усилитель Холтон на плате с деталями

Рекомендуемый трансформатор — тороид 200 Вт с напряжением 2х24 В. После выпрямления и сглаживания должно получиться двух полярное питание усилители мощности в районе +/-33 Вольт. Представленная здесь конструкция является модулем монофонического усилителя с очень хорошими параметрами, построенного на транзисторах MOSFET, который можно использовать как отдельный блок или в составе .

После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.

Начнем с более мощной схемы.
Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.

Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.

Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом.
Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.

Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п.
Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.

Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.

Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.

Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.

Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ.
Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.

И наконец - третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.

Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.

Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.

Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада.
Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Усилитель на микросхеме TDA2003
Аудио усилитель

TDA2003

1 В блокнот
С1 47 мкФ х 25В 1 В блокнот
С2 Конденсатор 100 нФ 1 Пленочный В блокнот
С3 Электролитический конденсатор 1 мкФ х 25В 1 В блокнот
С5 Электролитический конденсатор 470 мкФ х 16В 1 В блокнот
R1 Резистор

100 Ом

1 В блокнот
R2 Переменный резистор 50 кОм 1 От 10 кОм до 50 кОм В блокнот
Ls1 Динамическая головка 2-4 Ом 1 В блокнот
Усилитель на транзисторах схема №2
VT1-VT3 Биполярный транзистор

КТ315А

3 В блокнот
С1 Электролитический конденсатор 1 мкФ х 16В 1 В блокнот
С2, С3 Электролитический конденсатор 1000 мкФ х 16В 2 В блокнот
R1, R2 Резистор

100 кОм

2 В блокнот
R3 Резистор

47 кОм

1 В блокнот
R4 Резистор

1 кОм

1 В блокнот
R5 Переменный резистор 50 кОм 1 В блокнот
R6 Резистор

3 кОм

1 В блокнот
Динамическая головка 2-4 Ом 1 В блокнот
Усилитель на транзисторах схема №3
VT2 Биполярный транзистор

КТ315А

1 В блокнот
VT3 Биполярный транзистор

КТ361А

1 В блокнот
VT4 Биполярный транзистор

КТ815А

1 В блокнот
VT5 Биполярный транзистор

КТ816А

1 В блокнот
VD1 Диод

Д18

1 Или любой маломощный В блокнот
С1, С2, С5 Электролитический конденсатор 10 мкФ х 16В 3

Появилось желание собрать более мощный усилитель «А» класса. Прочитав достаточное количество соответствующей литературы и выбрал из предлагавшегося самую последнюю версию. Это был усилитель мощностью 30 Вт соответствующий по своим параметрам усилителям высокого класса.

В имеющеюся трассировку оригинальных печатных плат никаких изменений вносить не предполагал, однако, ввиду отсутствия первоначальных силовых транзисторов, был выбран более надежный выходной каскад с использованием транзисторов 2SA1943 и 2SC5200. Применение этих транзисторов в итоге позволило обеспечить большую выходную мощность усилителя. Принципиальная схема моей версии усилителя далее.

Это изображение плат собранных по этой схеме с транзисторами Toshiba 2SA1943 и 2SC5200.

Если присмотреться, то сможете увидеть на печатной плате вместе со всеми компонентами стоят резисторы смещения, они мощность 1 Вт углеродного типа. Оказалось, что они более термостабильны. При работе любого усилителя большой мощности выделяется огромное количества тепла, поэтому соблюдение постоянства номинала электронного компонента при его нагреве является важным условием качественной работы устройства.

Собранная версия усилителя работает при токе около 1,6 А и напряжении 35 В. В результате чего 60 Вт мощности непрерывного рассеивается на транзисторах в выходном каскаде. Должен заметить, что это только треть мощности, которую они способны выдержать. Постарайтесь представить, сколько тепла выделяется на радиаторах при их нагреве до 40 градусов.

Корпус усилителя сделан своими руками из алюминия. Верхняя плита и монтажная плита толщиной 3 мм. Радиатор состоит из двух частей, его габаритные размеры составляют 420 x 180 x 35 мм. Крепеж - винты, в основном с потайной головкой из нержавеющей стали и резьбой М5 или М3. Количество конденсаторов было увеличено до шести, их общая ёмкость 220000 мкФ. Для питания был использован тороидальный трансформатор мощностью 500 Вт.

Блок питания усилителя

Хорошо видно устройство усилителя, которое имеет медные шины соответствующего дизайна. Добавлен небольшой тороид, для регулируемой подачи под управлением схемы защиты от постоянного тока. Так же имеется ВЧ фильтр в цепи питания. При всей своей простоте, надо сказать обманчивой простоте, топологии платы этого усилителя и звук им производится как бы без всякого усилия, подразумевающего в свою очередь возможность его бесконечного усиления.

Осциллограммы работы усилителя

Спад 3 дБ на 208 кГц

Синусоида 10 Гц и 100 Гц

Синусоида 1 кГц и 10 кГц

Сигналы 100 кГц и 1 МГц

Меандр 10 Гц и 100 Гц

Меандр 1 кГц и 10 кГц

Полная мощность 60 Вт отсечение симметрии на частоте 1 кГц

Таким образом становится понятно, что простая и качественная конструкция УМЗЧ не обязательно делается с применением интегральных микросхем - всего 8 транзисторов позволяют добиться приличного звучания со схемой, собрать которую можно за пол дня.

Усилитель на одном транзисторе — здесь представлена конструкция простого УНЧ на одном транзисторе. Именно с подобных схем многие радиолюбители начинали свой путь. Однажды собрав несложный усилитель мы всегда стремимся изготовить более мощное и качественное устройство. И так все идет по нарастающей, всегда присутствует желание изготовить безупречный усилитель мощности.

Показанная ниже простейшая схема усилителя выполнена на одном биполярном транзисторе и шести электронных компонентах, включая динамик. Эта конструкция прибора усиливающего звук низкой частоты, создана как раз для начинающих радиолюбителей. Основная ее цель, это дать понять простой принцип работы усилителя, поэтому она собрана с использованием минимального количества радиоэлектронных элементов.

Этот усилитель естественно обладает небольшой мощностью, для начала она большая и не нужна. Однако, если установить более мощный транзистор и поднять немного напряжение питания, то на выходе можно получить примерно 0,5 Вт. А это уже считается довольно приличной мощностью для усилителя имеющего такую конструкцию. На схеме, для наглядности применен биполярный транзистор c проводимостью n-p-n, вы же можете использовать любые и с любой проводимостью.

Чтобы получить 0,5 Вт на выходе, то лучше всего применить мощные биполярные транзисторы типа КТ819 либо их зарубежные аналоги, например 2N6288, 2N5490. Также можно использовать кремневые транзисторы типа КТ805 их зарубежный аналог — BD148, BD149. Конденсатор в цепи выходного тракта можно установить 0,1mF, хотя его номинальное значение не играет большой роли. Тем не менее он формирует чувствительность прибора относительно частоты звукового сигнала.

Если поставить конденсатор имеющий большую емкость, то тогда на выходе будут преимущественно низкие частоты, а высокие будут срезаться. И наоборот, если емкость будет маленькая, то будут резаться низкие частоты, а высокие пропускаться. Поэтому, этот выходной конденсатор подбирается и устанавливается исходя из ваших предпочтений относительно звукового диапазона. Напряжение питания для схемы нужно выбирать в пределах от 3v — до 12v.

Хотелось бы еще пояснить — данный усилитель мощности представлен вам только в демонстрационных целях, показать принцип работы такого устройства. Звучание этого аппарата конечно будет на низком уровне и не идет ни в какое сравнение с высококачественными устройствами. При усилении громкости воспроизведения, в динамике будут возникать искажения в виде хрипов.

Читатели! Запомните ник этого автора и никогда не повторяйте его схемы.
Модераторы! Прежде чем меня забанить за оскорбления, подумайте, что Вы "подпустили к микрофону" обыкновенного гопника, которого даже близко нельзя подпускать к радиотехнике и, тем более, к обучению начинающих.

Во-первых, при такой схеме включения, через транзистор и динамик пойдет большой постоянный ток, даже если переменный резистор будет в нужном положении, то есть будет слышно музыку. А при большом токе повреждается динамик, то есть, рано или поздно, он сгорит.

Во-вторых, в этой схеме обязательно должен быть ограничитель тока, то есть постоянный резистор, хотя бы на 1 КОм, включенный последовательно с переменным. Любой самоделкин повернет регулятор переменного резистора до упора, у него станет нулевое сопротивление и на базу транзистора пойдет большой ток. В результате сгорит транзистор или динамик.

Переменный конденсатор на входе нужен для защиты источника звука (это должен обьяснить автор, ибо сразу же нашелся читатель, который убрал его просто так, считая себя умнее автора). Без него будут нормально работать только те плееры, в которых на выходе уже стоит подобная защита. А если ее там нет, то выход плеера может повредиться, особенно, как я сказал выше, если выкрутить переменный резистор "в ноль". При этом на выход дорогого ноутбука подастся напряжение с источника питания этой копеечной безделушки и он может сгореть. Самоделкины, очень любят убирать защитные резисторы и конденсаторы, потому-что "работает же!" В результате, с одним источником звука схема может работать, а с другим нет, да еще и может повредиться дорогой телефон или ноутбук.

Переменный резистор, в данной схеме должен быть только подстроечным, то есть регулироваться один раз и закрываться в корпусе, а не выводиться наружу с удобной ручкой. Это не регулятор громкости, а регулятор искажений, то есть им подбирается режим работы транзистора, чтобы были минимальные искажения и чтобы из динамика не шел дым. Поэтому он ни в коем случае не должен быть доступен снаружи. Регулировать громкость, путем изменения режима НЕЛЬЗЯ. За это нужно "убивать". Если очень хочется регулировать громкость, проще включить еще один переменный резистор последовательно с конденсатором и вот его уже можно выводить на корпус усилителя.

Вообще, для простейших схем - и чтобы заработало сразу и чтобы ничего не повредить, нужно покупать микросхему типа TDA (например TDA7052, TDA7056... примеров в интернете множество) , а автор взял случайный транзистор, который завалялся у него в столе. В результате доверчивые любители будут искать именно такой транзистор, хотя коэффициент усиления у него всего 15, а допустимый ток аж 8 ампер (сожгет любой динамик даже не заметив).

DIY Однотранзисторный усилитель звука класса A с использованием 2SC5200

Раскрытие информации: мы можем зарабатывать деньги или продукты от компаний, упомянутых в этом сообщении, через партнерские ссылки на продукты или услуги, связанные с содержанием этой статьи

(Последнее обновление: 3 апреля 2021 г.)

Описание:

Сделай сам Однотранзисторный усилитель звука класса A с использованием 2SC5200 - В этом руководстве вы узнаете, как сделать одиночный транзистор Аудиоусилитель с использованием транзистора 2SC5200 .Этот транзистор подходит для использования в выходном каскаде высококачественного аудио усилителя мощностью 100 Вт. Вы можете включить динамик и аудиоусилитель, используя батарею 12 В, солнечную панель, литий-ионные элементы, адаптер 110/220 В переменного тока на 12 В постоянного тока. Это полностью портативный; Вы можете использовать эту небольшую схему аудиоусилителя с мобильными телефонами, небольшими mp3-плеерами, ноутбуками и т. д.

Я планирую использовать этот аудиоусилитель в своих будущих проектах.

  • MP3-плеер своими руками.
  • Видеоплеер.
  • Система объявлений.
  • FM-радиопередатчик и приемник
  • Лазерный шпионский гаджет и так далее.

Вы также можете добавить потенциометр, если хотите контролировать уровень звука, но я думаю, что лучше не использовать потенциометр, поскольку мы можем регулировать громкость непосредственно с мобильного телефона или mp3-плеера. Кроме того, вы можете сэкономить деньги; соединения цепи будут уменьшены, размер цепи будет уменьшен.

Эта схема очень дешевая и требует всего нескольких электронных компонентов.

Мало электронных компонентов:

  1. 2SC5200 Транзистор:

2SC5200 первая нога - это база, средняя нога - коллектор, а крайняя правая нога - эмиттер.

  • Высокое напряжение пробоя: VCEO = 230 В (мин)
  • Дополняет 2SA1943

2SC5200 Максимальные характеристики (Tc = 25 градусов по Цельсию)

Загрузить 2SC5200 Лист данных: 2sc5200 Лист данных
  1. Резистор 1 кОм



  1. Конденсатор

    А, 25 В и 470 мкФ.

Это электролитный конденсатор. Более длинная нога - это плюс, а более короткая нога - это земля. если в случае, если обе ноги одинаковой длины, то нога на стороне лески будет наземной ногой.

  1. Гнездо питания постоянного тока

  1. А Радиатор

Без промедления приступим !!!

Ссылки для покупок на Amazon:

2SC5200 Транзистор:

Резистор 1 кОм:

470 мкФ конденсатор:

Радиатор:

Аудиоразъем:

Гнездо питания постоянного тока:

Прочие инструменты и компоненты:

Лучшие датчики Arduino:

Супер стартовый набор для начинающих

Цифровые осциллографы

Переменная поставка

Цифровой мультиметр

Наборы паяльников

Переносные сверлильные станки для печатных плат

* Обратите внимание: это партнерские ссылки.Я могу получить комиссию, если вы купите компоненты по этим ссылкам. Буду признателен за вашу поддержку!

Схема усилителя звука

2SC5200:

Как видите, принципиальная схема очень проста. Два провода динамика подключены к входному гнезду питания постоянного тока и коллектору транзистора 2SC5200. Резистор сопротивлением 1 кОм подключен между коллектором и базой транзистора 2SC5200. В то время как эмиттер 2SC5200 связан с землей.Положительный вывод конденсатора 470 мкФ соединен с резистором 1 кОм, а вывод заземления конденсатора соединен с двумя входными проводами аудиоразъема. Заземляющий провод аудиоразъема должен быть соединен с заземлением питания.

Пайка компонентов усилителя звука:

Я установил транзистор 2SC5200 и конденсатор емкостью 470 мкФ на радиаторе и выполнил пайку согласно уже объясненной принципиальной схеме.

Так выглядит окончательная схема усилителя звука.Теперь все, что вам нужно, это просто включить цепь с помощью адаптера 12 В, аккумулятора или солнечной панели. Подключите сотовый телефон и, наконец, выберите песню, которую хотите воспроизвести.

Для практической демонстрации посмотрите видео, приведенное ниже. Не забудьте подписаться на мой веб-сайт и мой канал на YouTube «Электронная клиника». Поддержите мой канал, поставив лайки и поделившись видео.

Посмотреть видеоурок:

Нравится:

Нравится Загрузка...

Усилитель

класса A - это транзисторный усилитель класса A

Усилители

с общим эмиттером (CE) предназначены для создания большого размаха выходного напряжения при относительно небольшом напряжении входного сигнала всего в несколько милливольт и используются в основном как «усилители малых сигналов», как мы видели в предыдущих уроках.

Однако иногда требуется усилитель для управления большими резистивными нагрузками, такими как громкоговоритель или для привода двигателя в роботе, и для этих типов приложений, где требуются высокие токи переключения, Требуются усилители мощности .

Основная функция усилителя мощности, также известного как «усилитель большого сигнала», заключается в передаче мощности, которая является произведением напряжения и тока на нагрузку. По сути, усилитель мощности также является усилителем напряжения, разница в том, что сопротивление нагрузки, подключенной к выходу, относительно низкое, например, громкоговоритель 4 Ом или 8 Ом, что приводит к протеканию больших токов через коллектор транзистора.

Из-за этих высоких токов нагрузки выходные транзисторы, используемые для выходных каскадов усилителя мощности, таких как 2N3055, должны иметь более высокие номинальные значения напряжения и мощности, чем обычные, используемые для усилителей малых сигналов, таких как BC107.

Поскольку мы заинтересованы в подаче максимальной мощности переменного тока на нагрузку, при потреблении минимально возможной мощности постоянного тока от источника питания, нас больше всего интересует «эффективность преобразования» усилителя.

Однако одним из основных недостатков усилителей мощности и особенно усилителя класса A является то, что их общая эффективность преобразования очень мала, поскольку большие токи означают, что значительное количество энергии теряется в виде тепла. Процентный КПД в усилителях определяется как r.РС. выходная мощность, рассеиваемая в нагрузке, деленная на общую мощность постоянного тока, потребляемую от источника питания, как показано ниже.

КПД усилителя мощности

  • Где:
  • η% - КПД усилителя.
  • Pout - выходная мощность усилителя, передаваемая на нагрузку.
  • Pdc - мощность постоянного тока от источника питания.

Для усилителя мощности очень важно, чтобы источник питания усилителя был хорошо спроектирован для обеспечения максимальной доступной непрерывной мощности для выходного сигнала.

Усилитель класса А

Наиболее часто используемым типом конфигурации усилителя мощности является усилитель класса A . Усилитель класса A представляет собой простейшую форму усилителя мощности, в которой используется один переключающий транзистор в стандартной конфигурации схемы с общим эмиттером, как было показано ранее, для создания инвертированного выхода. Транзистор всегда смещен в положение «ВКЛ», так что он проводит в течение одного полного цикла формы волны входного сигнала, создавая минимальные искажения и максимальную амплитуду выходного сигнала.

Это означает, что конфигурация усилителя класса A является идеальным рабочим режимом, потому что не может быть кроссовера или искажения при выключении выходного сигнала даже во время отрицательной половины цикла. Выходные каскады усилителя мощности класса A могут использовать один силовой транзистор или пары транзисторов, соединенных вместе, чтобы разделить высокий ток нагрузки. Рассмотрим схему усилителя класса A ниже.

Схема одноступенчатого усилителя

Это простейший тип схемы усилителя мощности класса А.Он использует несимметричный транзистор в качестве выходного каскада с резистивной нагрузкой, подключенной непосредственно к клемме коллектора. Когда транзистор переключается в положение «ВКЛ», он пропускает выходной ток через коллектор, что приводит к неизбежному падению напряжения на сопротивлении эмиттера, тем самым ограничивая отрицательную выходную мощность.

КПД этого типа схемы очень низок (менее 30%) и обеспечивает малую выходную мощность при большом потреблении источника питания постоянного тока. Усилительный каскад класса A пропускает тот же ток нагрузки, даже если входной сигнал не подается, поэтому для выходных транзисторов требуются большие радиаторы.

Однако еще один простой способ увеличить пропускную способность схемы по току и в то же время получить больший выигрыш по мощности - это заменить единственный выходной транзистор на транзистор Дарлингтона . Эти типы устройств в основном представляют собой два транзистора в одном корпусе, один маленький «пилотный» транзистор и другой более крупный «переключающий» транзистор. Большим преимуществом этих устройств является то, что входное сопротивление достаточно велико, а выходное сопротивление относительно низкое, что снижает потери мощности и, следовательно, нагрев внутри коммутирующего устройства.

Конфигурации транзисторов Дарлингтона

Общий коэффициент усиления по току Beta (β) или значение hfe устройства Дарлингтона является произведением двух отдельных коэффициентов усиления транзисторов, умноженных вместе, и очень высокие значения β наряду с высокими токами коллектора возможны по сравнению с одной транзисторной схемой.

Для повышения полного энергетического КПД усилителя класса A можно спроектировать схему с трансформатором, подключенным непосредственно к коллекторной цепи, чтобы сформировать схему, называемую усилителем с трансформаторной связью .Трансформатор повышает эффективность усилителя за счет согласования импеданса нагрузки с сопротивлением выхода усилителя с использованием коэффициента трансформации (n) трансформатора, и пример этого приведен ниже.

Схема усилителя с трансформаторной связью

Поскольку ток коллектора Ic уменьшается ниже точки Q покоя, установленной напряжением смещения базы, из-за изменений в базовом токе магнитный поток в сердечнике трансформатора падает, вызывая наведенную ЭДС в первичных обмотках трансформатора.Это вызывает повышение мгновенного напряжения коллектора до значения, вдвое превышающего напряжение питания 2Vcc, что дает максимальный ток коллектора в два раза Ic, когда напряжение коллектора является минимальным. Тогда эффективность этого типа конфигурации усилителя класса A можно рассчитать следующим образом.

Среднеквадратичное значение. Напряжение коллектора определяется как:

Среднеквадратичное значение. Ток коллектора определяется как:

Среднеквадратичное значение. Мощность, передаваемая на нагрузку (Pac), поэтому определяется как:

Средняя мощность, потребляемая от источника питания (Pdc), определяется по формуле:

, и, следовательно, эффективность усилителя с трансформаторной связью класса A определяется как:

Выходной трансформатор повышает эффективность усилителя за счет согласования полного сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением усилителя.При использовании выходного или сигнального трансформатора с подходящим соотношением витков эффективность усилителя класса A может достигать 40%, при этом большинство имеющихся в продаже усилителей мощности класса A имеют такую ​​конфигурацию.

Однако трансформатор является индуктивным устройством из-за его обмоток и сердечника, поэтому лучше избегать использования индуктивных компонентов в схемах переключения усилителя, поскольку любая генерируемая обратная ЭДС может повредить транзистор без надлежащей защиты.

Еще одним большим недостатком этого типа схемы усилителя класса А с трансформаторной связью является дополнительная стоимость и размер необходимого звукового трансформатора.

Тип «Класса» или классификация, присваиваемая усилителю, в действительности зависит от угла проводимости, части цикла входного сигнала в диапазоне 360 o , в которой транзистор проводит ток. В усилителе класса A угол проводимости составляет 360 o или 100% входного сигнала, в то время как в усилителях других классов транзистор проводит при меньшем угле проводимости.

Можно получить большую выходную мощность и эффективность, чем у усилителя класса A , используя два комплементарных транзистора в выходном каскаде, причем один транзистор является NPN или N-канальным типом, а другой транзистор PNP или P- канальный (дополнительный) тип, подключенный в так называемой «двухтактной» конфигурации.

Этот тип конфигурации усилителя мощности обычно называется усилителем класса B и представляет собой еще один тип схемы усилителя звука, который мы рассмотрим в следующем руководстве.

Эксперимент: Проектирование схем транзисторов


Процедура

Примечание: Эта схема была разработана, когда мы только учились обучать работе транзисторов.Теперь мудрее, мы знаем, что ниже есть некоторые ошибки в математике с вычислениями фильтра. Мы перепроектируем эту схему, когда позволят время и ресурсы, но обратите внимание, что схема все еще работает (может усиливать пики).

Все, что вам нужно, чтобы построить усилитель, - это транзистор, источник питания, резисторы и конденсаторы. Есть много способов смешать их вместе, что является искусством (Стив Джобс часто называл компоновку схем «цифровым искусством»), но мы дадим вам некоторые основные условия и предположения, с которыми можно поработать, а затем проведем вас через дизайн вашего самого первый простой био-усилитель!

Существует несколько конфигураций с использованием транзисторов NPN, но мы будем использовать «конфигурацию с общим эмиттером», потому что она позволяет получить высокий коэффициент усиления по напряжению.Почему его называют «усилителем с общим эмиттером»? - поскольку база - это вход, коллектор - это выход, а «общий» или земля - ​​это эмиттер.

Как любой прилежный инженер, давайте начнем с «требований», что является скучным способом сказать: «что мы хотим, чтобы эта машина действительно выполняла». В нашем биоусилителе мы хотим «усилить» очень слабые электрические сигналы в нервах тараканов. Давайте стремимся к «усилению» 150 или увеличению амплитуды сигнала в 150 раз. Мы также хотим ограничить то, что мы усиливаем, чтобы гарантировать, что мы обращаем внимание только на всплески (потенциалы действия), а не на другие электрические сигналы, такие как электрический шум из вашего дома.Итак, как и в реальном SpikerBox, мы хотим измерять только сигналы с компонентами выше 300 Гц (циклов в секунду). Это также называется "высокочастотным" сигналом.

Таким образом, у нас есть два требования

  1. Прирост 150.
  2. Настройка фильтра: фильтр высоких частот 300 Гц.

А теперь вернемся к искусству дизайна электроники. В основе нашего усилителя лежит превосходная книга Пола Шерца «Практическая электроника для изобретателей».

Детали
Помимо тараканов, кабеля и электрода, упомянутых выше, вам необходимо посетить местный дружественный RadioShack, чтобы получить:
  1. два NPN транзистора (2N4401) - из набора образцов транзисторов
  2. четыре 4.Резисторы 7 кОм - из набора образцов резисторов
  3. четыре резистора 1 кОм из того же набора образцов
  4. один резистор 50 Ом из того же набора образцов
  5. два конденсатора по 1 мкФ
  6. четыре конденсатора по 10 мкФ
  7. немного перемычки
  8. макетная плата без пайки
  9. Разъем аккумулятора 9В
  10. аккумулятор 9В
  11. разъем RCA
  12. a RadioShack Speaker (мы любим эти вещи)
Вам также понадобится небольшой кусок пробки или пенопласта, на который можно положить ногу таракана.

Проектирование схемы

Эмиттерные и коллекторные резисторы

Поскольку мы будем использовать батарею на 9 В, и наши шипы имеют как положительный, так и отрицательный компонент:

Мы хотим, чтобы нейронный сигнал превышал +4,5 В, чтобы у нас было достаточно «места» для напряжения, чтобы усилить как отрицательную, так и положительную части сигнала. Таким образом, необходимо, чтобы V c или напряжение на коллекторе составляло 1/2 V cc (это сбивает с толку, но Vcc означает «общий ток» или, в более общем смысле, наш источник питания 9 В).Таким образом, нам нужно поставить резистор на V c , чтобы установить V c = 1/2 V cc , и мы используем закон Ома V = IR, который мы можем переписать как:

I c - это ток через коллектор и функция транзистора (для его расчета вы используете лист данных транзистора). Мы будем использовать значение 1 мА для I c .

4,7 кОм - стандартное значение для комплекта резисторов, поэтому мы будем использовать 4,7 кОм для R c

.

Коэффициент усиления нашей схемы, как он есть, составляет ΔV c / ΔV e , что равно отношению R c / R e .

Мы уже установили R c = 4,7 кОм, а R e уже встроен в транзистор. Его R e называется транссопротивлением, которое рассчитывается как:

I e примерно такое же, как I c , поэтому сопротивление составляет 26 Ом.

Мы можем рассчитать выигрыш следующим образом:

Однако в транзисторе может быть нестабильное сопротивление, поэтому нам нужно добавить собственное сопротивление R в дополнение к сопротивлению.Шерц рекомендует V e с напряжением 1 В для стабилизации нестабильности транссопротивления, поэтому согласно закону Ома:

Но обратите внимание, что добавление этого R к схеме:

У нас будет изменение в прибыли. Новое усиление:

О, нет! Наше первоначальное усиление 180 исчезло! И наш выигрыш теперь намного меньше, чем нам нужно! Но не бойтесь, мы можем добавить конденсатор параллельно с резистором 1 кОм, который фактически заставит 1 кОм исчезнуть для нашего пикового сигнала.Мы все равно хотим добавить конденсатор, так как нам нужно сделать:

Фильтр высоких частот

Параллельно подключенные резистор и конденсатор действуют как фильтры верхних частот, и, как указано выше, мы хотим, чтобы наш фильтр высоких частот составлял 300 Гц. Это легко подсчитать.

У нас уже есть R = 1 кОм, а f должно быть 300 Гц, поэтому емкость конденсатора составляет 20 мкФ.

Все, что остается, - это входной конденсатор для устранения любого смещения постоянного тока на входном сигнале и поддержания стабильности нашей схемы. Давайте просто установим его на 1 мкФ.

Установка напряжений смещения

Помните из нашей теории транзисторов, что транзистор не включится без нажатия нижнего предела напряжения, а это примерно 0,6 В для схем на основе кремния. Нам нужно добавить резисторы смещения.

Мы хотим, чтобы напряжение на базе V b было на 0,6 В выше, чем напряжение на уровне V e , поэтому

Мы знаем, что V e составляет 1 В из-за падения напряжения, рассчитанного выше, поэтому V b должно быть 1.6В. Сделаем делитель напряжения!

Наш V в имеет курс 9 В, а наш V out равен 1,6 В, и мы используем классическое уравнение делителя напряжения:

Мы можем переставить уравнение и вычислить ...

Таким образом, R1 должен быть в ~ 4,6 раза больше, чем R2. Звучит достаточно просто, но, как показывает практика, для этой конструкции транзистора:

Итак, мы просто выберем R2 = 1 кОм и R1 = 4,7 кОм в качестве значений, поскольку мы уже используем эти значения резисторов и имеем их под рукой.

Вот и все! Пришло время ...

Построить схему

Вы посчитали, и теперь пришло время физически построить вашу схему. Поместите аккумулятор, транзистор, резисторы, конденсаторы и компоненты ввода / вывода на макетную плату, как показано ниже:

Присмотритесь к схеме на макетной плате:

Вставьте электроды в лапу таракана, как вы делали в предыдущих экспериментах, и подключите динамик к цепи.Полностью поверните динамик и почистите ногу таракана зубочисткой. Вы можете услышать очень слабый ответ, но он будет скрыт в шуме. Давайте еще немного усилим шипы. Вы можете создать «вторую стадию» усиления, так же, как мы это делаем с нашим обычным SpikerBox, где у вас есть выход схемы, переходящий во вход другой копии схемы, как показано ниже:

Однако вы обнаружите, что это «удвоение» делает схему немного нестабильной, поэтому давайте немного снизим усиление на втором этапе.Мы добавили резистор 50 Ом параллельно с R e , чтобы немного снизить усиление второй ступени, но все равно сделают более громкие всплески, когда вы подключите эту схему к ноге таракана. Смотрите видео ниже.

Теперь вы создали свой собственный усилитель на транзисторах! Поздравляю! Сообщите нам, если вы нашли способ сделать схему проще, чище и с большим усилением.

Обсуждение

Вы идете изобретать еще много чудесных вещей.История науки определяется изобретением нового оборудования в руках творческих умов. Телескоп позволяет видеть вещи очень далеко. Микроскоп позволяет увидеть очень маленькое. Аппарат ПЦР позволяет измерять молекулы ДНК, а транзистор позволяет наблюдать крошечные электрические сигналы. С помощью этих инструментов мы можем видеть и пытаться понять мир, недоступный нашим невооруженным чувствам. Теперь начнем открывать.

Вопросы для обсуждения

  1. Почему спайки от нашего простого двухтранзисторного биоусилителя «шумнее», чем SpikerBox? Что делает SpikerBox? Подсказка: SpikerBox имеет гораздо больше транзисторов и использует их для создания операционных усилителей, которые затем смешиваются с инструментальными усилителями.Добро пожаловать в искусство электроники!

Сделай сам! Усилитель мощности F5

В 2008 году компания Nelson Pass представила на audioXpress статью о своей новой конструкции усилителя мощности F5. В то время он написал: «Я считаю важным поддерживать AudioXpress, журнал, с которым у меня 35-летняя история, и который также служит опорой для сообщества DIY. Недавно они любезно напечатали проекты, которые я уже размещал в сети, но я решил, что они заслуживают лучшего.«Фактически, проект F5 был опубликован в мае 2008 года и оказал огромное влияние на мировое сообщество DIY и, безусловно, способствовал тому факту, что audioXpress все еще существует сегодня.

Как многие из вас, возможно, знают, First Watt посвящен исследованию качества работы небольших простых усилителей мощности. За последние четыре года пять таких усилителей были разработаны как концептуальные образцы и произведены в ограниченном количестве. F1 и F2 исследовали возможности работы источника тока с одноступенчатыми цепями класса A и без обратной связи.Aleph J использовал JFET-транзисторы для входного каскада двухкаскадного несимметричного усилителя класса A. F3 добился очень низкого уровня искажений, используя силовые полевые транзисторы JFET в одноступенчатой ​​несимметричной схеме класса A. F4 продемонстрировал, что усилитель не обязательно требует усиления напряжения, чтобы быть полезным.
Вот F5. Мы хотим еще больше расширить границы производительности простых маленьких усилителей с двухкаскадной двухкаскадной конструкцией на полевых транзисторах класса A.
Краткое руководство по усилителям на полевых транзисторах
Одна из целей этих статей - побудить людей создавать усилители, поэтому вот несколько учебных материалов для начинающих.Я уже писал некоторые из этих материалов раньше («The A75», Audio Amateur 4/92), но это было 15 лет назад, и, возможно, будет полезно повторить отрывки из этого. Все 31 год можно найти на сайте www.passdiy.com и по соответствующим ссылкам.

Я предполагаю, что вы понимаете концепции напряжения, тока и сопротивления. Если вы уже знаете, как работает полевой транзистор, можете пропустить. На рисунке 1 показан N-канальный полевой транзистор, квантово-механический черный ящик с тремя соединениями. Это устройство предназначено для работы в качестве клапана, немного похожего на водопроводный кран.На этом рисунке сток (D) полевого транзистора присоединен к источнику электропитания, аналогично источнику воды под давлением на другой стороне крана. Вы можете представить трубу как провод, а резервуар с водой как батарею или даже заряженный конденсатор.

Рисунок 1: Полевой транзистор и водопроводный кран.
Продолжая метафору, напряжение источника питания - это давление воды, а вода, текущая из источника питания, - это электрический ток. Источник (S) подключения полевого транзистора является выходом крана.Затвор (G) полевого транзистора - это управляющий штифт, и, как ручка на кране, он контролирует количество электрического тока, проходящего через полевой транзистор от стока к истоку. Для полевого транзистора это управление является функцией относительного напряжения между выводами затвора и истока. Для полевого транзистора с N каналом положительный подъем затвора по отношению к источнику увеличивает ток.

Да, я знаю, что некоторые из вас думают, что, возможно, источник должен быть сверху, а сток - снизу, но это не так. Возможно, вы не захотите звонить в квантовую механику, если у вас остановится водопровод.Идея о том, что ток, проходящий через полевой транзистор, контролируется напряжением между затвором и выводами истока, остается ключевой идеей, и если у вас это надежно зафиксировано, вы можете оставить метафору гидротехнической системы позади.

Полевые транзисторы бывают разных типов. Есть две полярности: канал N и канал P. Существуют разные номинальные значения напряжения, тока и мощности, а также различные полупроводниковые процессы, в результате которых возникают полевые транзисторы JFET и MOSFET. Во всех из них ток от стока к истоку регулируется напряжением между затвором и истоком.Полевой транзистор - это трехконтактное устройство, и есть три способа усиления с их помощью. Рисунок 2 иллюстрирует это с помощью N-канального полевого транзистора:

• Общий источник (CS) - это соединение, которое может обеспечить усиление как по напряжению, так и по току в цепи. Входное напряжение (показанное в виде небольшой графической синусоидальной волны) поступает на затвор, а выходное напряжение снимается со стока и появляется на резисторе между стоком и напряжением питания. Источник заземлен и не показывает напряжение сигнала, поэтому его называют общим источником.Обратите внимание, что выходное напряжение инвертировано
по фазе от входного напряжения.

• Общий сток (CD) дает только усиление по току и также известен как истоковый повторитель, поскольку выходное напряжение на истоковом резисторе почти идентично входному напряжению на затворе. В то время как сток обычно присоединяется к значению напряжения постоянного тока, напряжение переменного тока в идеале равно нулю, поэтому его называют общим стоком.

• Общий затвор дает только неинвертированное усиление напряжения, когда входной сигнал идет в исток и выходит из стока.Ворота заземлены.

Рисунок 2: Три режима работы.
На рисунке 2 показано, что происходит только с сигналами переменного тока, но не показаны значения постоянного напряжения и тока, необходимые полевым транзисторам для работы. Эти значения постоянного тока часто называют смещением устройства, и вы часто слышите этот термин в отношении усилителей. Оптимальные значения смещения зависят от устройства и схемы. Как правило, для работы в качестве усилителя полевой транзистор должен иметь по крайней мере несколько вольт между стоком и истоком.Если полевой транзистор является каналом N, сток должен быть положительным по крайней мере на несколько вольт по отношению к истоку. Если это канал P-типа, сток должен быть отрицательным по отношению к истоку.

Кроме того, затвор полевого транзистора должен быть установлен на значение постоянного тока относительно источника, чтобы ток и напряжение полевого транзистора находились в линейной области между крайними значениями напряжения и тока - где-то между полностью включенным и полностью. Это средний уровень, где искажения низкие.Обычно для N-канальных полевых транзисторов напряжение затвора равно 0 или немного отрицательно по отношению к истоку, а для N-канальных полевых МОП-транзисторов напряжение затвора составляет пару вольт положительно. Одной из важных функций схемы является настройка условий постоянного тока каскадов усиления, чтобы устройства могли стабильно работать в этой области. Для каждой усилительной схемы будет «зона наилучшего восприятия» напряжения и тока, которая обеспечит наилучшие общие характеристики.

Рисунок 3: Примеры из общих источников.
На рисунке 3 показаны некоторые примеры реальных схем, которые иллюстрируют простые усилители с общим источником, а также типичные для них напряжения и токи смещения. Вы можете построить обе эти схемы, которые будут работать, как показано.

Слева вы видите пример простого каскада предусилителя с усилением примерно в 10 раз (20 дБ). JFET самосмещается в этой схеме: при 5 мА, проходящем через JFET, напряжение на затворе должно быть около -0,25 В по отношению к источнику. Обратите внимание на 47 Ом последовательно с источником, увеличивая его напряжение до +0.25 В, что позволяет смещать затвор на 0 В постоянного тока или на землю.

Справа показан силовой полевой МОП-транзистор, созданный как простой усилитель мощности, предназначенный для передачи около 1 Вт на громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом. Резистор питания 16 Ом выступает в качестве источника тока для схемы, а два резистора 10 кОм на входе устанавливают значение постоянного тока для затвора примерно на 4 В, чтобы заставить его проводить ток смещения 1 А. Для более мощной версии см. Варианты Дзен №1 (audioXpress, март 2002 г.).

Рисунок 4: Примеры с общим стоком.
На рисунке 4 показаны некоторые реальные усилители с общим стоком, буфер линейного уровня, который можно использовать в активных фильтрах, и усилитель для наушников. В обоих случаях в усилителе нет усиления по напряжению, но есть усиление по току. Оба они имеют высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление.

Операция с общим вентилем встречается реже, обычно при «каскодном» соединении с другим устройством. Обсуждение каскадирования с хорошими примерами можно найти в Zen Variations 8 и 9 (audioXpress, январь 2006 г., май 2006 г.), а также в статье «Cascode Amplifiers», первоначально опубликованной в Audio Magazine, март 1978 г.

Рисунок 5: Упрощенная схема.
Упрощенная схема F5
На рис. 5 показан простейший возможный вариант F5. Топология знакома: двухкаскадная сопряженная комплементарная схема, использующая два полевых транзистора JFET для усиления на входе и два силовых полевых МОП-транзистора для выхода. Полевые транзисторы JFET Q1 и Q2 образуют дополнительный каскад с общим источником, где вход появляется на их затворах, а выход - на их стоках. JFET-транзисторы относятся к классу A с самосмещением около 6 мА, поэтому ток I1 выходит из их соединений стока и создает напряжение около 3.6 В через R3 и R4, значения которых составляют около 600 Ом. Это значение 3,6 В постоянного тока необходимо для смещения силовых полевых МОП-транзисторов Q3 и Q4 на проводимость.

Коэффициент усиления по напряжению Q1 и Q2 появляется на каждом из этих резисторов с коэффициентом усиления около 10 каждый. Коэффициент усиления 10 для входного каскада получается из отношения 600 Ом к кажущемуся сопротивлению от источника к земле, что составляет примерно 60 Ом. Это число 60 Ом является обратной величиной крутизны JFET плюс фактический резистор 10 Ом.

Крутизна JFET - это отношение изменения тока к изменению входного напряжения.Коэффициент усиления этой части обычно составляет 0,02 сименса, или 0,02 А на контрольный вольт, и если вы инвертируете, то получите 50 Ом (R = V / I). Получается, что внутри детали есть 50 Ом (хотя его нет), и к этому вы добавляете 10 Ом реального резистора, чтобы получить 60 Ом.

Q3 и Q4 берут на себя тяжелую работу в этой схеме, обеспечивая большой выходной ток, необходимый для управления громкоговорителем. Напряжение постоянного тока, возникающее от затвора к источнику этих устройств, составляет около 3,6 В, и это смещает полевые МОП-транзисторы примерно до 1.3А. Для такой схемы смещение 1,3 А означает, что усилитель будет работать с выходным током класса А до 2,6 А. Чтобы понять это, представьте себе состояние, при котором Q3 и Q4 работают на холостом ходу с током 1,3 А, так что весь ток идет от шины напряжения V + к шине напряжения V-, и никакой ток не проходит через громкоговоритель.

Когда на затворах Q1 и Q2 появляется положительное напряжение, ток через Q1 увеличивается, а ток через Q2 уменьшается. Результирующие напряжения на R3 и R4 увеличивают ток через Q3 и уменьшают ток через Q4.Это делает выходное напряжение положительным. По мере увеличения положительного входного напряжения вы приближаетесь к точке, в которой Q3 проводит ток 2,6 А, а Q4 - 0 ампер, и все 2,6 А проходят через громкоговоритель.

Мощность 2,6 А на 8 Ом составляет I2 * R, или 2,6 * 2,6 * 8 = 54 Вт. Это пиковое значение, а природа неискаженной синусоидальной волны заключается в том, что пиковая мощность в два раза больше средней, поэтому эта схема будет работать со средним классом А мощностью 27 Вт при сопротивлении 8 Ом. При токах выше 2,6 А один из транзисторов отключится, а другой будет продолжать увеличиваться выше 2.6A в так называемом классе AB.

Эта схема использует обратную связь для улучшения производительности несколькими способами. Обратная связь устанавливает усиление, снижает искажения, улучшает полосу пропускания и обеспечивает выходное сопротивление (коэффициент демпфирования) усилителя. Механизм обратной связи для этого усилителя представляет собой двойную пару низкоомных делителей напряжения с R3 по R6, которые подают выходной сигнал на источник
. контакты Q1 и Q2. Обратная связь с низким импедансом (ошибочно) называлась «обратной связью по току», и она популярна в простых высокоскоростных линейных схемах.Одна из прелестей такой схемы заключается в том, что в отличие от классической двухтранзисторной дифференциальной пары, доступный ток возбуждения превышает смещение входного каскада.

В этом примере что-то особенное в том, что каждый JFET имеет свою собственную обратную связь - для этого усилителя есть две отдельные петли обратной связи, так что петля Q1 / Q3 не зависит от петли для Q2 / Q4. Схема на рис. 5 иллюстрирует основы и действительно работает, но имеет тенденцию к нестабильности. Часто наблюдаются локальные паразитные колебания, и смещение дрейфует с температурой, что требует длительного периода настройки.В этой упрощенной схеме также не предусмотрена регулировка с учетом различий между реальными полевыми транзисторами, с которыми вы столкнетесь.

Рисунок 6: Усилитель F5.
Фактический рабочий контур
На рисунке 6 показана полностью функциональная версия схемы с полезными улучшениями: добавление R7 и R8 параллельно с R5 и R6 для разделения рассеяния, что позволяет недорогим резисторам 3 Вт выполнять свою работу. Вы никогда не знаете, к чему будет подключен усилитель, поэтому на входе усилителя теперь есть R9, чтобы избежать паразитных колебаний входных полевых транзисторов, и R10, чтобы гарантировать, что вход по умолчанию имеет ссылку на землю, когда ничего не подключено.

R11 и R12 - это силовые резисторы мощностью 3 Вт, добавленные к истоковым выводам полевых МОП-транзисторов для повышения термостойкости и использования в качестве удобных токоизмерительных элементов. R13 и R14 размещены последовательно с затворами полевых МОП-транзисторов, чтобы предотвратить паразитные колебания, так же, как вы это сделали с R9 на входном каскаде. Значения R2 и R4 были увеличены и затем помещены параллельно с подстроечными потенциометрами P1 и P2 на 5 кОм. Это позволяет регулировать ток смещения выходного каскада, а также смещение выходного постоянного тока.

На этом можно остановиться, и усилитель будет полностью работоспособен.Остальные дополнения улучшат отслеживание температуры и обеспечат ограничение выходного тока. Th2 и Th3 - это небольшие термисторы на 4,7 кОм, включенные последовательно с R15 и R16 соответственно. Сопротивление термистора уменьшается с температурой, и его размещение рядом с выходными транзисторами поможет компенсировать тепловой дрейф. Вы можете построить усилитель без них, но у вас будет больше времени на прогрев, и вы потратите больше времени на регулировку смещения.

На положительной половине выходного каскада Q5, R17, R19 и R21 будут произвольно ограничивать выход усилителя в случае, если вы случайно установите слишком высокое смещение или закоротите выход усилителя.Q6, R18, R20 и R22 делают то же самое для отрицательной половины усилителя. Выходные полевые МОП-транзисторы легко могут пропускать очень высокие токи по запросу Q1 и Q2, и разумно установить предел в случае аварии.

Понять схему ограничения несложно. Q5 и Q6 смотрят на напряжения на R11 и R12 и начинают проводить, когда их напряжение между базой и эмиттером превысит 0,4 В или около того. При 0,4 В Q5 и Q6 потребляют достаточный ток возбуждения от Q1 и Q2, чтобы начать производить измеренные искажения, и жесткое ограничение происходит, когда напряжение, управляющее Q5 или Q6, увеличивается до 0.6В.

Поскольку смещение 1,3 А через резисторы источника 0,47 Ом уже дает 0,6 В, вы должны разделить это напряжение вниз, чтобы ограничение происходило при более высоком токе. Вы делаете это для Q5 с резисторами делителя R17 и R19, а для Q6 с R18 и R20. R21 и R22 позволяют также регулировать точку ограничения на основе некоторой информации из выходного напряжения.

Где вы хотите ограничить? Усилитель с 24 шинами питания должен обеспечивать максимальную мощность 50 Вт на 8 Ом или около 2,5 А. Для нагрузки 4 Ом вам потребуется 5 А, а для нагрузки 2 Ом - 10 А.Поскольку у вас всего два устройства вывода, вам, вероятно, лучше на них остановиться.

Рассчитайте значения следующим образом, начиная с произвольных значений 1 кОм для R17 и R19. При пике 10 А напряжение на R11 или R12 будет около 4,7 В. Выберите R19 и R21, чтобы разделить это значение до 0,6 В, и решите формулу:

0,6 В / 4,7 В = R19 / (R17 + R19)
Поскольку R17 уже равен 1 кОм, вы упрощаете до 0,127 = R19 / (1000 + R19)
. И вы получаете R19 = 150 Ом.

10 А при полном коротком замыкании - это примерно 200 Вт, рассеиваемая на выходном транзисторе, что, вероятно, превысит его номинал.R21 добавляет к этому характеристику «обратного отсчета», так что текущее значение будет ниже при закороченном выходе. Чтобы предотвратить повреждение замкнутых коротких замыканий, вы хотите ограничить ток перехода через ноль примерно до 5А, сохраняя рассеивание только на этой стороне разрушения.

Текущее ограничение в целом имеет плохую репутацию, но я думаю, что это вопрос того, где и как устанавливаются ограничения. Если вы создаете этот усилитель, вы, конечно, можете удалить эту часть схемы, и, конечно же, вы не будете жаловаться, если закороченный выход позволяет дыму выйти из вашего усилителя.Как бы то ни было, вы все равно будете рисковать с закороченным выходом.

Выбор деталей
Используемые входные полевые транзисторы JFET: 2SK170 или 2SK370 для частей N-канала (Q1) и 2SJ74 или 2SJ108 для частей P-канала (Q2). В этих случаях код выбора Idss - BL, хотя типы V и GR могут работать с регулировкой их сопротивления стока. Главное в этих деталях - коэффициент крутизны 20 мс - многие потенциальные заменители намного ниже - от 4 до 10 мс.

Выходные полевые МОП-транзисторы относятся к канальному типу IRF240 N (Q3) и канальному типу IRD9240 P (Q4). Им потребуется номинальное напряжение более 50 В, номинальный ток от 15 до 20 А и рассеиваемая мощность около 150 Вт. Сопоставимые детали широко доступны, и здесь я использовал Fairchild FQA19N20C и FQA12P20.

Остальные части могут быть общими или специальными по вашему усмотрению. Я использовал резисторы Dale RN55D типа W и резисторы питания Panasonic мощностью 3 Вт от Digi-Key, где вы также можете получить 4.Термисторы и подстроечные резисторы 7 кОм. Аудиофилов часто беспокоит влияние конденсаторов в аудиосхемах, но быстрое изучение схемы развеет ваши опасения.

Блок питания
Источник питания тестируемого усилителя составляет ± 24 В и должен быть рассчитан на постоянный ток 6 А и пиковый ток более 10 А на канал. Обычные нерегулируемые расходные материалы будут работать нормально, и, если вам нужны предложения, Zen Variations # 5 (audioXpress, октябрь 2003 г.) и Zen Variations # 3 (audioXpress, август 2002 г.) имеют хорошие примеры регуляторов и исходных материалов, которые их питают.Я рекомендую напряжение на рейке от 23 до 25 В. (см. рисунок 15 в конце статьи)

Радиатор
При 1,3 А на канал вы увидите тепловыделение в режиме ожидания 62 Вт. Чтобы поддерживать повышение температуры радиатора на 20 ° C выше температуры окружающей среды, вам понадобится радиатор с номинальной мощностью около 0,6 ° C / ватт для каждого транзистора. Примером этого может быть кусок оребренного алюминия с рядом ребер размером 2 дюйма, прикрепленных к основанию размером 8 дюймов на 6 дюймов. Вам понадобится по два на канал.

Выходные устройства должны быть плотно прикреплены к радиатору.Монтажная поверхность на радиаторе должна быть не менее ¼ ″ толщиной, гладкой и блестящей. Вы можете использовать силиконовые прокладки для изоляции, но лучше всего подойдут слюдяная и силиконовая смазка.

Первоначальная корректировка
Перед подачей питания на усилитель необходимо установить минимальные значения P1 и P2. Проверьте это с помощью омметра. Когда приходит время «зажечь» усилитель в первый раз, используйте его, если у вас есть Variac, подключив линию переменного тока к усилителю с помощью быстродействующего предохранителя на 1 А.Медленно поверните вариак вверх и, если предохранитель не сработал, проверьте напряжение шины на каналах.

Каждый канал не нужно прикреплять к нагрузке для ее регулировки. Если единственная нагрузка, которая у вас есть, - это громкоговоритель, я не советую использовать его во время настройки. Для каждого канала вы будете настраивать P1 и P2 поочередно, чтобы достичь 0 В постоянного тока на выходе и 0,59 В на R11 и R12.

Каждый раз, когда вы настраиваете P1, вам, вероятно, придется возвращаться и снова настраивать P2, поэтому я рекомендую настраивать потенциометры с полумерами, поочередно устанавливая потенциометры на полпути к их целевому напряжению и измеряя значения постоянного тока.Если что-то не так, когда на выходе 0 В постоянного тока, значения на R11 и R12 будут одинаковыми.

Несмотря на тепловую компенсацию в схеме, вы должны предполагать, что будет дрейф при повышении температуры радиатора, и вам потребуется скорректировать значения в течение часа или двух. Обычно лучше всего начинать регулировку смещения с низкого уровня, примерно с 0,40 В на R11 и R12, пока усилитель немного не нагреется.

Вы должны иметь возможность снизить смещение выходного постоянного тока до 10 мВ или около того, и я считаю, что 50 мВ наиболее приемлемое значение для этого усилителя в прогретом состоянии.После того, как вы проработали усилитель в течение нескольких недель, рекомендуется снова проверить и отрегулировать смещение после прижигания деталей.

Рисунок 7: График зависимости гармонических искажений + шума от выходной мощности при 1 кГц и сопротивлении 8 Ом. Это самый низкий уровень искажений, достигнутый усилителями Zen или First Watt, который опускается до 0,001% ниже 1 Вт. Рисунок 8: Спектральное распределение искажений на 1 ватт, и вы можете видеть доминирующую 3-ю гармонику, а также 2-ю, 4-ю и 5-ю.Вертикальная шкала в децибелах относительно 1 ватта. На этом рисунке вы также можете увидеть минимальный уровень шума системы и усилителя на уровне -135 дБ или около того ниже 1 Вт. Рисунок 9: График зависимости гармонических искажений + шума от выходной мощности на нагрузке 4 Ом, достигающих 0,2% при 40 Вт. Рисунок 10: График зависимости гармонических искажений + шума от выходной мощности на 2 Ом, где усилитель начинает ограничиваться на 0,3% при 50 Вт. Рисунок 11: Искажение + шум в зависимости от частоты при 2 Вт на 8 Ом. Рисунок 12: Частотная характеристика, равная постоянному току и понижению -0.25 дБ при 200 кГц.
Измеренная производительность
Коэффициент усиления схемы составляет 15 дБ. Входное сопротивление составляет 101 кОм, а выходное сопротивление - 0,1 Ом, для коэффициента демпфирования 80. Шум правильно разложенной схемы составляет около 30 мкВ при тихом питании, а исходное питание с двумя конденсаторами 29000 мкФ и пульсацией 70 мВ даст шум около 100 мкВ (измерен в диапазоне от 20 до 20 000 Гц).

На рис. 7 показаны графики зависимости гармонических искажений и шума от выходной мощности при 1 кГц и сопротивлении 8 Ом.Это самый низкий уровень искажений, достигнутый усилителями Zen или First Watt, который опускается до 0,001% ниже 1 Вт.

На рис. 8, распределение спектра искажений при 1 Вт, вы можете видеть доминирующую 3-ю гармонику, а также 2-ю, 4-ю и 5-ю. Вертикальная шкала в децибелах относительно 1 Вт. Вы также можете увидеть минимальный уровень шума системы и усилителя на уровне -135 дБ или около того ниже 1 Вт.

На рисунке 9 показан график зависимости гармонических искажений + шума от выходной мощности нагрузки 4 Ом, достигающей 0.2% при 40Вт. На рисунке 10 показаны графики зависимости гармонических искажений и шума от выходной мощности на сопротивлении 2 Ом, где усилитель начинает ограничиваться на уровне 0,3% при 50 Вт.

На рисунке 11 показаны искажения и шум в зависимости от частоты при 2 Вт на 8 Ом. На рисунке 12 показана частотная характеристика, равная постоянному току с понижением -0,25 дБ на частоте 200 кГц. Рисунок 13 представляет собой прямоугольную характеристику на частоте 200 кГц при 1 Вт. Усилитель имеет постоянный ток и -0,25 дБ на частоте 200 кГц. Если у вас есть оборудование, чтобы увидеть это, вы можете обнаружить, что различные устройства усиления дадут вам небольшой пик где-то чуть ниже 1 МГц.Я обнаружил, что вы можете обрезать это, играя со значениями R13 и R14, но когда оба значения приближаются к 0 Ом, вы, вероятно, увидите паразитные колебания.

Вы можете дополнительно ограничить частотную характеристику с помощью входного конденсатора через R10, а также в цепи обратной связи с помощью емкости через R5 и / или R8. Как видите, я решил не делать этого. На рисунке 14 показано поведение усилителя при ограничении сопротивления 1 Ом при ± 10 А.

Заключение
Итак, у вас есть красивый маленький усилитель, не содержащий слишком большого количества деталей, который отлично звучит.

Рисунок 13: Отклик прямоугольной волны на частоте 200 кГц при мощности 1 Вт. Усилитель выравнивается по постоянному току и -0,25 дБ на частоте 200 кГц. Рисунок 14: Ограничение на 1 Ом при +/- 10 ампер. Рисунок 15: Источник питания. Термисторы, включенные последовательно с линией переменного тока, также используются для выбора линейных напряжений 120 или 240 В переменного тока, как показано на переднем крае компоновки печатной платы.
Copyright 2008 Nelson Pass - www.firstwatt.com

Эта статья была первоначально опубликована в audioXpress, май 2008 г.

AMB Laboratories


Аудиоресурсы для самостоятельной сборки

Это сайт для аудиофилов, которые любят строить и возиться с Hi-Fi оборудованием.
Надеюсь, эта информация вам будет интересна. - Ти Кан , Лаборатории AMB

Проекты АМБ

Ниже приведены высококачественные аудиопроекты DIY, которые вы можете создать. Печатные платы
и связанные с ними детали доступны на Магазин аудио AMB.
Полная поддержка предоставляется по адресу Аудио форум AMB DIY.

Магазин

Здесь вы можете найти печатные платы проекта AMB и связанные с ними детали.

Форум

Присоединяйтесь к нашему сообществу энтузиастов для обсуждений, связанных с DIY и аудио.AMB оказывает здесь поддержку проекта.

Ссылки

ресурса
  • Акустическая обработка и дизайн для студий звукозаписи и комнат для прослушивания от Итана Винера
  • AllAboutCircuits: новости, статьи, обучение и проекты
  • Журнал AudioXpress (ранее «Аудиоэлектроника», «Стекло Аудио», «Аудиолюбитель» и «Конструктор акустических систем»)
  • Заземление и соединение аудиокомпонентов, Дэвид Давенпорт
  • Аудио тестовые файлы Скачать цифровые тестовые файлы с высоким разрешением
  • Базовые паяльные жала Кермита В.Грей и Фред Лифтон (формат PDF, 86 КБ)
  • Принципиальная схема
  • Schematics.com позволяет пользователям обмениваться проектами и идеями в сообществе единомышленников
  • Соображения по поводу высокоэффективного конденсатора от Ричарда Марша
  • Поддельные транзисторы Отзывы Elliot Sound Products о поддельных транзисторах
  • DIY A / V RCA Compression Connector Cables Руководство Морселя по созданию межблочных соединений для аудиофилов
  • DIY Audio Projects Коллекция аудиопроектов для сборки, форум, галерея и блог
  • Цифровые мультиметры (цифровые мультиметры) Полезный синопсис
  • Datasheet Archive найти технические характеристики электронных компонентов
  • Discover Circuits аудиосхемы для любителей
  • Кришу.de DIY модификации проигрывателей и другие hifi штучки (на немецком языке)
  • Цифровое издание EE Power, посвященное силовой электронике
  • Форум EEweb для сообщества инженеров-электротехников
  • EEweb Германия Интернет-сообщество инженеров-электронщиков / электротехников и любителей
  • Electronics Point Статьи и форумы для инженеров-электриков
  • Мультимедийный громкоговоритель Eminent Technology Тестовые звуковые файлы тестовых сигналов
  • Как оценить изменения в моей системе воспроизведения статья из Zu Audio
  • Учебное пособие по смещению
  • JFET от Уэса Хейворда
  • Страницы аудио и электроники JustBlair с особым упором на усилители на базе Tripath
  • Linear Audio Аудио-сайт DIY и публикации Яна Диддена
  • Дискуссия Линн Олсон «Искусство дизайна акустических систем» о дизайне акустических систем
  • Резисторы Mil-spec
  • MOSFET
  • Испытание Nelson Pass
  • Измерения динамика динамика Thiele / Малые параметры
  • Многокаскадные дифференциальные усилители технический документ
  • Рекомендации по установке силовых полупроводников, указание по применению от Motorola
  • Nelson Pass (Pass Labs) Сайт для самостоятельной сборки
  • Выбор конденсаторов (Часть I) и (Часть II) Уолта Юнга и Ричарда Марша
  • Проекты hifi-страниц Per-Anders Sjöström, комплекты, загрузки, ссылки, блог, форум и т. Д.
  • Подключение звуковой системы RaneNote 110
  • RaneNote 151 заземление и экранирование аудиоустройств
  • RightMark Audio Analyzer (RMAA) компьютерная программа для тестирования аудиоустройств
  • Sam Electronic Circuits бесплатные электронные схемы для любителей
  • Стандартные значения резисторов, определенные EIA для различных семейств допусков
  • Статьи и советы Студии Статьи и советы по записи, микшированию и мастерингу
  • Пайка 101 для поверхностного монтажа от Curious Inventor, видеоурок по пайке и демонтажу устройств для поверхностного монтажа
  • Audiologica Tangent много полезной информации для любителей усилителей для наушников своими руками
  • The Amplifier Institute, усилитель звука Дугласа Селфа инженерный анализ и обсуждения
  • "Искусство электроники" от Horowitz & Hill превосходный учебник по электронике
  • Звук конденсаторов Стив Бенч
  • «Модернизация» компьютеров с линейно регулируемыми источниками питания - популярное занятие для аудио, и почему оно обычно не работает
  • Вт.Веб-сайт Маршалла Лича со ссылками на его работы
  • Веб-сайт Уолта Юнга со ссылками на его работы
  • Справочник по стабилитронам Удобная таблица общих стабилитронов
Веб-форумы, связанные со звуком
Онлайн-калькуляторы
Продавцы

Есть ли у вас комментарии об этом сайте? Пожалуйста, используйте это контактная форма, чтобы оставить сообщение.

DIY Усилители

Сегодняшняя тема посвящена усилителям DIY, твердотельным усилителям или твердотельным усилителям DIY ! Я уже говорил о процессе изготовления ламповых усилителей своими руками.Перейти к Ламповый усилитель своими руками.

Усилители DIY твердотельного типа в наши дни не могут быть проще. С изобретением и коммерциализацией полупроводниковых интегральных схем очень хорошая схема усилителя могла содержаться в одном кристалле! Чтобы назвать несколько, можно использовать усилители от STK, National, IRF, ST, TI, Tripath, Philips, Sanyo и т. Д. Можно даже пойти на дискретный, чтобы построить усилитель с нуля. Гибкость есть. Вариантов много.

Мои личные фавориты - LM3886, LM1875, LM4702 и LME49810 от National Semiconductor; или Tripath TA2020, TA4100, TA2022, TA3020 и TK2050; или IRF IRS2092; или NXP TDA8920, TDA8922, TDA8924, & TDA8950; и так далее.Я построил несколько их версий, и они дали хорошие результаты.

Для любителей дискретных компонентов есть множество транзисторов на выбор, из которых в настоящее время фаворитом является JFET. Passlabs DIY - первое имя, которое приходит мне в голову, когда я слышу слово «дискретный». Существует огромная группа мастеров, занимающихся самоделкой аудио, которые создают Passlabs DIY класса A, Burning Amplifier и усилители De-Lite с отличными результатами. Усилитель De-Lite очень интересен, поскольку в нем используется один транзистор для всего усилителя.Поговорим о минимализме! Другим лагерем класса А будет усилитель, разработанный Джоном Линсли Худом (JLH), и статьи по дизайну класса А Джин Хирага.

Есть и другой вариант - приобрести готовые модули, копии или клоны известных разработок или их собственные подлинные новаторские разработки. В Интернете их просто бесчисленное множество, на ваш выбор. Если вам нравится определенный фирменный звук от производителя высокого класса, но вы не можете себе его позволить, клонирование может быть одним из экономичных способов.

Для модулей нам просто нужно поставить корпус, блок питания, разъемы, аксессуары и выполнить электромонтажные работы. Звук высокого класса не за горами. eBay - хороший источник модулей, кроме интернет-магазинов. Имейте в виду, что не все построены одинаково. Кто-то будет лучше, кто-то будет просто барахлом. Покупайте с осторожностью. Проведите небольшое исследование, поищите отзывы или рекомендации от людей, которые создали и попробовали их услуги.

В ближайшее время мы постараемся поделиться опытом и проектами из них.Оставайтесь в курсе! Читатели, которые уже попробовали их, можете поделиться своими впечатлениями с другими любителями звука своими руками.

Мы даже можем добавить сцену с ламповой трубкой или ступень драйвера, чтобы оживить нашу жизнь! Это принесет нам лучшее из обоих миров: твердотельный контроль, мощность и авторитет с ламповой теплотой, мягкостью и богатым характером гармоник. Некоторые ребята даже пытались использовать линейный каскад с твердотельным электродом или каскад драйвера для управления ламповым каскадом.

Или, может быть, ламповый усилитель класса D?

Подобно ламповым усилителям, твердотельные усилители делятся на несколько классов.Я просто перечислю здесь самые распространенные. Вы можете узнать подробности в Google в Интернете или в Википедии для получения более подробной информации о классах.

* Класс A

* Класс AB

* Класс D / T

* Класс H

* Буфер

Подобно ламповым усилителям, изготовленным своими руками, полупроводниковые усилители тоже требуют ухода. Безопасность - это все! Это САМЫЙ важный фактор, о котором вам нужно подумать! Если вы не уверены в том, что делаете, не делайте этого!

Если вы хотите еще раз подумать, обратитесь к приведенной ниже ссылке на процесс DIY-усилителя: DIY Amplifier Process.


DIY усилители, твердотельные

DIY Tripath TA3020 Усилитель

DIY Tripath TK2050 Усилитель

DIY 5687 TA2022 Гибридный усилитель

Комплекты цифрового регулятора громкости


Возврат с Усилители DIY, твердотельные от до Аудиогид DIY


50 Вт DIY Hi-Fi аудио усилитель со схемой защиты

Иллюстрация изображения

Вы когда-нибудь создавали у себя дома супер-крутой усилитель Hi-Fi Audio с простыми компонентами? Если нет, вот ваше руководство, я уверен, что вам это понравится.В этой статье рассказывается о создании высококачественного аудиоусилителя своими руками со схемой защиты выходных транзисторов и схемой защиты двусторонних динамиков. Давайте обсудим некоторые поразительные особенности, которые могут убедить вас попробовать создать этот усилитель.

ОСОБЕННОСТИ ДАННОГО АУДИОУСИЛИТЕЛЯ Hi-Fi:

  1. Входная чувствительность - 0,25 мВмакс - большинство телефонов выдают такой уровень.
  2. Входное сопротивление - 470 Ом - зависит исключительно от R1. Вы можете увеличить R1 до любого желаемого значения или вообще исключить его, но я рекомендую вам оставить его на этом уровне.Большинство аудиокарт ноутбуков и телефонов легко справятся с таким сопротивлением.
  3. Частотная характеристика - 1 Гц - 45 кГц при -3 дБ
  4. Выходная мощность - 50 Вт или 70 Вт музыкальная мощность
  5. Потребляемая мощность - 95 Вт
  6. КПД - 53%
  7. Подавление пульсаций - -68 дБ - хорошее значение, которое ослабит шум источника питания до нескольких сотен мВ. Поскольку усилитель относится к классу B, в состоянии покоя не будет значительного потребления тока, поэтому конденсаторы 10 мФ обеспечат превосходную фильтрацию.При подаче сигнала гул по-прежнему будет настолько низким, что его не будет слышно.
  8. THD + N - 0,007 @ 50 Вт / 1 кГц - это значение усилителя мощности. Из-за необходимости предусилителя значение будет немного выше. Это значение часто не превосходит даже лучшие усилители класса А, поэтому усилитель будет иметь практически идеальное воспроизведение сигнала. Это значение часто является ориентировочным и может в некоторой степени варьироваться. В худшем случае 0,05%, что по-прежнему идеально для всех целей. Ключевым моментом является сохранение низкого коэффициента усиления по напряжению усилителя мощности, в данном случае 4.
  9. Выходные транзисторы этого аудиоусилителя защищены от чрезмерного потребления тока, как это может произойти, если выход закорочен, когда усилитель разогнан до максимума. Максимальный потребляемый ток составляет 6,3 А. Защита реализуется Q13 и Q14 и всеми окружающими компонентами в их непосредственной близости.

СТУПЕНИ УСИЛИТЕЛЯ Hi-Fi:

  1. Блок питания (БП)
  2. Цепь предусилителя
  3. Усилитель мощности и схема защиты

БЛОК ПИТАНИЯ (БП):

Источник питания состоит из обычного мостового выпрямителя.В схеме использовались фильтрующие конденсаторы С1 и С2. Значения этих C1 и C2 должны быть не менее 10 000 мкФ / 35 В. Я всегда предпочитаю использовать 1500 мкФ в качестве предельного значения для каждого усилителя тока, это эмпирическое правило, которому я следую. Важно подключить к мостам радиатор, он будет поддерживать температуру моста ниже 50 градусов Цельсия при рассеивании 10 Вт.

ЦЕПЬ ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ:

Схема предусилителя

была построена на операционном усилителе для усиления входного сигнала. Это не что иное, как неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления замкнутого контура около 20.Переменный резистор R3 используется для регулировки усиления этой цепи предусилителя. Затем усиленный сигнал поступает на следующий этап «Усилитель мощности и схема защиты».

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ И ЦЕПЬ ЗАЩИТЫ:

Щелкните изображение, чтобы увидеть принципиальную схему с высоким разрешением

Усилитель мощности принимает входной сигнал с высоким сопротивлением, дополнительно усиливает его и преобразует в сигнал с низким сопротивлением, подходящий для динамика. Смещение выходного напряжения устанавливается R10, а коэффициент усиления усилителя мощности устанавливается R14 и в настоящее время установлен на 4.3. Входного сигнала 4,6 В макс. Будет достаточно для полного размаха выходного сигнала.

Усилитель также имеет двустороннюю защиту динамиков. Одна из защит задерживает включение динамиков на 5 секунд после включения усилителя. Это сделано для того, чтобы свести на нет любые пики, которые могут поразить динамик в первые несколько секунд, прежде чем все режимы успокоятся. Это защищает динамики и останавливает громкий хлопок при первом включении усилителя. Другая защита включает реле Q19 и RC цепочку задержки R35, C9.Я разработал его для реле, которое включает напряжение 8 В. Подойдет любой, но время включения будет другим.

Вторая защита, которую я придумал, довольно интересна, и я лично не встречал ее ни в каких других схемах. Эта схема состоит из двух крайних правых операционных усилителей (они поставляются в одном корпусе) и Q20 и защищает динамики в случае выхода из строя какого-либо из силовых транзисторов. Обычно при этом на динамики оказывается полное напряжение на одной из шин (30 В), что может иметь катастрофические последствия для динамиков и диодных мостов.Суть в том, что этого следует полностью избегать.

Как это работает, спросите вы. Два операционных усилителя работают как компараторы. На одном конце установлено напряжение, близкое к напряжению шины. Вы можете выбрать любое напряжение от 22 В до 28 В, установленное R38 / R39 и R40 / R41. Я выбрал напряжение около 26В. Таким образом, поскольку выходное напряжение при нормальной работе никогда не превысит 0,707 максимального напряжения шины (21Vmax), можно с уверенностью предположить, что во время нормальной работы не произойдет ложного срабатывания.

На всякий случай при выходе из строя одного из силовых транзисторов чаще всего происходит короткое замыкание.Это подвергает динамик и другой вход уважаемого компаратора напряжению выше, чем опорное напряжение (26 В). Это заставляет операционный усилитель запускать транзистор Q20, который затем полностью разряжает C9, конденсатор, который удерживает транзистор управления реле включенным, тем самым прерывая соединение с динамиком. Эта защита работает очень быстро (50-60 мс) и превосходит простую защиту плавким предохранителем, которая может удерживать короткое замыкание до 1 с.

Компенсация температурного дрейфа термистором Q11 и R22.Оба должны быть установлены близко к радиатору или как-то приклеены к нему. Повышение температуры вызовет дрейф выходного напряжения около смещения 0 В, поэтому температурная зависимость термистора и транзистора Q11 будет поддерживать напряжение в центре около 0 В или частично сводит на нет этот эффект. Обычно используется более сложная система, но этот усилитель рассчитан только на 50 Вт, так что даже он поможет.

СОВЕТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ:

  1. Самый важный совет, который я должен вам дать, - никогда не исключать C6.Это (вместе с C4) два компонента, которые обеспечивают стабильность усилителя и предотвращают его склонность к колебаниям.
  2. Используйте в схеме наиболее подходящие транзисторы из BCxxx, которые вы можете получить. Просто купите 40-50 BC550 (они очень дешевые) и примерно 10-20 BC560 и протестируйте их все, и выберите только те, у которых самый близкий hFe, который вы можете получить.
  3. Также используйте резисторы с очень низким допуском, резисторы 3,3 кОм должны иметь допуск 1%.
  4. Поскольку совместить все компоненты практически невозможно, я добавил R10, который используется для точной настройки смещения выходного напряжения.Используя его, установите максимально близкое смещение к 0 В. Для этого не используйте на выходе вольтметр. они имеют тенденцию быть несколько неточными, вместо этого используйте измеритель мА, подключенный последовательно к нагрузке. Как только вы достигнете максимального значения, вы сможете достичь 0 мА, это ваша центральная точка.
  5. Схема рассчитана только на 50 Вт мощности. Если вы хотите получить от этого больше, вам нужно будет подключить еще одну пару выходных транзисторов параллельно, увеличить шины питания и увеличить коэффициент усиления усилителя мощности, уменьшив значение R14.2 / Rl.
  6. Необходимо обеспечить достаточный радиатор, чтобы силовые транзисторы оставались холодными. Держите термистор и Q11 близко или даже приклеенными к радиатору. Они являются компонентами компенсации температурного дрейфа.
  7. Установите ток через силовые транзисторы на 20 мА с помощью R20
  8. Установите смещение выходного напряжения как можно ближе к 0 В, вы можете с помощью R10 поддерживать работу усилителя на максимальной выходной мощности в течение 20 минут или около того и при необходимости отрегулировать заново.
  9. Диодные мосты также должны быть установлены на радиаторе, достаточном для обработки примерно 10-15 Вт рассеиваемой мощности
  10. Используйте топологию схемы заземления в виде звезды для минимального шума

ИНСТРУКЦИИ ПО ПЕРВОМУ ВКЛЮЧЕНИЮ:

  1. После сборки схемы убедитесь, что все правильно припаяно, и установите все радиаторы.
  2. Установите R20 где-нибудь в среднее положение.
  3. Добавьте фиктивную нагрузку. Просто используйте резистор 1 Вт / 4 Ом, погруженный в чистую воду.
  4. Включите его. Установите вольтметр на шкалу 20 мВ и измерьте падение напряжения на одном из резисторов 220 мОм. Отрегулируйте R20, пока не увидите значение около 5 мВ. Это означает, что ток холостого хода силовых транзисторов установлен на уровне 25 мА. Это устанавливает усилитель в область класса B. Если вы хотите продвинуть его дальше в области класса AB (что я действительно рекомендую), просто отрегулируйте R20, пока вы не получите показание 25 мВ.Это означает, что ток холостого хода установлен в районе 100 мА.
  5. Измерьте выходное напряжение. Используйте R10, чтобы отрегулировать смещение, пока не получите его как можно ближе к 0 В.
  6. Подайте входной сигнал (предпочтительно синусоидальную волну) или что-нибудь из источника, который вы собираетесь использовать чаще всего, поддерживая нагрузку с водяным охлаждением, и используйте осциллограф на выходе. Отрегулируйте усиление предусилителя до тех пор, пока на выходе не будет синусоидальной волны без ограничения, и оставьте усилитель работать на максимальной мощности некоторое время (15-20 минут), а затем отключите входной сигнал.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *