Мощна усилвателна схема на биполярен транзистор. Мощен транзисторен усилвател

Редакторите на сайта "Две схеми" представят прост, но качествен усилвател LF на MOSFET транзистори. Веригата му трябва да е добре позната на радиолюбителите аудиофили, тъй като тя вече е на 20 г. Веригата е разработка на известния Антъни Холтън, поради което понякога се нарича ULF Holton. Системата за усилване на звука има ниско хармонично изкривяване, не повече от 0,1%, с мощност на натоварване от около 100 вата.

Този усилвател е алтернатива на популярните усилватели от серията TDA и подобни поп, тъй като на малко по-висока цена можете да получите усилвател с очевидно по-добри характеристики.

Голямото предимство на системата е простият дизайн и изходното стъпало, състоящо се от 2 евтини MOSFET. Усилвателят може да управлява както 4, така и 8 ома високоговорители. Единствената корекция, която трябва да се направи по време на стартиране, е да се зададе стойността на тока на покой на изходните транзистори.

Принципна схема на UMZCH Holton

Схемата е класически двустъпален усилвател, състои се от диференциален входен усилвател и балансиран усилвател на мощност, в който работи една двойка мощни транзистори. Схемата на системата е представена по-горе.

Печатна електронна платка

Ето и архива от PDF файловепечатна електронна платка - .

Принципът на работа на усилвателя

Транзисторите T4 (BC546) и T5 (BC546) работят в конфигурация на диференциален усилвател и се захранват от източник на ток, изграден на базата на транзистори T7 (BC546), T10 (BC546) и резистори R18 (22 kohm), R20 (680 ома). ) и R12 (22 com). Входният сигнал се подава към два филтъра: нискочестотен филтър, изграден от елементите R6 (470 ома) и C6 (1 nf) - ограничава високочестотните компоненти на сигнала и лентов филтър, състоящ се от C5 (1 uF), R6 и R10 (47 kΩ), ограничаващи компонентите на сигнала при инфраниски честоти.

Натоварването на диференциалния усилвател е резистори R2 (4,7 kohm) и R3 (4,7 kohm). Транзисторите T1 (MJE350) и T2 (MJE350) са друг етап на усилване, а транзисторите T8 (MJE340), T9 (MJE340) и T6 (BD139) са неговото натоварване.

Кондензаторите C3 (33pF) и C4 (33pF) противодействат на възбуждането на усилвателя. Кондензатор C8 (10 nF), свързан паралелно с R13 (10 kΩ / 1 V), подобрява преходния отговор на ULF, което е важно за бързо нарастващи входни сигнали.

Транзисторът T6, заедно с елементите R9 (4,7 ома), R15 (680 ома), R16 (82 ома) и PR1 (5 ома), ви позволява да зададете правилната полярност на изходните етапи на усилвателя в покой. С помощта на потенциометър е необходимо да настроите тока на покой на изходните транзистори в рамките на 90-110 mA, което съответства на спад на напрежението на R8 (0,22 ома / 5 W) и R17 (0,22 ома / 5 W) в рамките на 20-25 mV. Общата консумация на ток в режим на покой на усилвателя трябва да бъде около 130 mA.

Изходните елементи на усилвателя са MOSFETs T3 (IRFP240) и T11 (IRFP9240). Тези транзистори са инсталирани като последовател на напрежение с голям максимален изходен ток, така че първите 2 етапа трябва да имат достатъчно голяма амплитуда за изходния сигнал.

Резисторите R8 и R17 се използват главно за бързо измерване на тока на покой на транзисторите на усилвателя на мощност, без да се намесва във веригата. Те също могат да бъдат полезни, ако системата се разшири с друга двойка мощни транзистори, поради разлики в съпротивлението на отворените канали на транзисторите.

Резисторите R5 (470 ома) и R19 (470 ома) ограничават скоростта на зареждане на капацитета на пропускащите транзистори и следователно ограничават честотен диапазонусилвател. Диоди D1-D2 (BZX85-C12V) защитават мощни транзистори. При тях напрежението при стартиране спрямо захранванията за транзистори не трябва да бъде повече от 12 V.

Платката на усилвателя осигурява места за захранващи филтърни кондензатори C2 (4700 uF / 50 V) и C13 (4700 uF / 50 V).

Управлението се захранва чрез допълнителен RC филтър, изграден върху елементите R1 (100 ома / 1 V), C1 (220 μF / 50 V) и R23 (100 Ω / 1 V) и C12 (220 μF / 50 V).

Захранване за UMZCH

Веригата на усилвателя осигурява мощност, която достига реални 100 вата (ефективна синусоида), с входно напрежение от порядъка на 600 mV и съпротивление на натоварване от 4 ома.

Препоръчителният трансформатор е 200 W тороид с напрежение 2x24 V. След изправяне и изглаждане трябва да получите двуполюсно захранване на усилвателите на мощност в района на +/-33 V. Показаният тук дизайн е MOSFET моно усилвателен модул с много добра производителност, който може да се използва като самостоятелна единица или като част от .

- Комшията се умори да чука по акумулатора. Той усили музиката, така че да не се чува.
(Из аудиофилския фолклор).

Епиграфът е ироничен, но аудиофилът не е непременно „болен в главата“ с физиономията на Джош Ърнест на брифинг за отношенията с Руската федерация, който „бърза“, защото съседите са „щастливи“. Някой иска да слуша сериозна музика у дома като в залата. Качеството на оборудването за това е необходимо, което за феновете на децибелите на силата на звука като такива просто не се вписва там, където разумните хора имат ум, но за последните този ум идва от цените на подходящи усилватели (UMZCH, аудио честота усилвател на мощност). И някой по пътя има желание да се присъедини към полезни и вълнуващи области на дейност - техниката на възпроизвеждане на звук и електрониката като цяло. Които в дигиталната ера са неразривно свързани и могат да се превърнат във високодоходна и престижна професия. Първата стъпка по този въпрос, оптимална във всички отношения, е да направите усилвател със собствените си ръце: именно UMZCH позволява, с първоначално обучение, базирано на училищна физика, на една и съща маса, да преминете от най-простите структури за половин вечер (които въпреки това „пеят“ добре) до най-сложните единици, през които добра скала бандата ще свири с удоволствие.Целта на тази публикация е да покрие първите етапи от този път за начинаещи и, може би, да каже нещо ново на опитни.

Протозои

Така че, като за начало, нека се опитаме да направим усилвател на звук, който просто работи. За да разберете напълно звуковото инженерство, ще трябва постепенно да овладеете доста. теоретичен материали не забравяйте да обогатявате багажа си от знания, докато напредвате. Но всяка „умност“ се смила по-лесно, когато видите и усетите как работи „хардуерно“. В тази статия също няма да мине без теория - в това, което трябва да знаете в началото и какво може да се обясни без формули и графики. Междувременно ще бъде достатъчно да можете да използвате мултитестера.

Забележка:ако все още не сте запоявали електроника, имайте предвид, че нейните компоненти не трябва да се прегряват! Поялник - до 40 W (по-добре от 25 W), максимално допустимото време за запояване без прекъсване е 10 s. Запоеният кабел за радиатора се държи на 0,5-3 см от мястото на запояване от страната на корпуса на устройството с медицинска пинсета. Не трябва да се използват киселини и други активни флюсове! Припой - POS-61.

Отляво на фиг.- най-простият UMZCH, "който просто работи." Може да се монтира както на германиеви, така и на силициеви транзистори.

На тази троха е удобно да овладеете основите на настройката на UMZCH с директни връзки между каскадите, които дават най-чистия звук:

• Преди първото включване товарът (високоговорителят) се изключва;
• Вместо R1 запояваме верига от постоянен резистор от 33 kOhm и променлив (потенциометър) от 270 kOhm, т.е. първа бележка. четири пъти по-малък, а вторият ок. два пъти номинала спрямо оригинала по схемата;
• Подаваме захранване и чрез завъртане на плъзгача на потенциометъра в точката, маркирана с кръст, задаваме определения ток на колектора VT1;
• Премахваме захранването, запояваме временните резистори и измерваме общото им съпротивление;
• Като R1 задаваме резистор с номинална стойност от стандартен диапазон, най-близо до измереното;
• Заменяме R3 с постоянна верига 470 Ohm + 3,3 kOhm потенциометър;
• Същото като по ал. 3-5, включително a задайте напрежение, равно на половината от захранващото напрежение.

Точка а, откъдето се поема сигналът към товара, е т.нар. средна точка на усилвателя. В UMZCH с еднополюсна мощност половината от стойността му е зададена в него, а в UMZCH с биполярна мощност - нула спрямо общия проводник. Това се нарича регулиране на баланса на усилвателя. При еднополюсен UMZCH с капацитивно развързване на товара не е необходимо да го изключвате по време на настройка, но е по-добре да свикнете да го правите рефлексивно: небалансиран 2-полярен усилвател със свързан товар може да изгори собствените си мощни и скъпи изходни транзистори , или дори „нов, добър“ и много скъп мощен високоговорител.

Забележка:компонентите, които изискват избор при настройка на устройство в оформление, са обозначени на диаграмите със звездичка (*) или тире с апостроф (‘).

В центъра на същата фиг.- прост UMZCH на транзистори, който вече развива мощност до 4-6 W при натоварване от 4 ома. Въпреки че работи, подобно на предишния, в т.нар. клас AB1, не е предназначен за Hi-Fi звук, но ако замените чифт такъв усилвател клас D (вижте по-долу) в евтини китайски компютърни високоговорители, звукът им се подобрява значително. Тук научаваме още един трик: на радиаторите трябва да се поставят мощни изходни транзистори. Компонентите, които изискват допълнително охлаждане, са оградени в диаграмите с пунктирана линия; обаче не винаги; понякога - с указание за необходимата площ на разсейване на радиатора. Регулиране на този UMZCH - балансиране с R2.

Вдясно на фиг.- все още не е чудовище от 350 W (както беше показано в началото на статията), но вече е доста солиден звяр: обикновен транзисторен усилвател от 100 W. През него може да се слуша музика, но не и Hi-Fi, работният клас е AB2. Въпреки това, за отбелязване на място за пикник или среща на открито, училищно събрание или малък търговски етаж, той е доста подходящ. Аматьорска рок група, която има такъв UMZCH за инструмент, може да се представи успешно.

В този UMZCH се появяват още 2 трика: първо, в много мощни усилватели каскадата за натрупване на мощен изход също трябва да се охлади, така че VT3 се поставя на радиатор от 100 кв. вижте За мощност VT4 и VT5 са необходими радиатори от 400 квадратни метра. вижте Второ, UMZCH с биполярно захранване изобщо не са балансирани без товар. Или единият, или другият изходен транзистор преминава в прекъсване, а спрегнатият преминава в насищане. След това, при пълно захранващо напрежение, токовите удари по време на балансирането могат да разрушат изходните транзистори. Следователно, за балансиране (R6, познахте ли?), Усилвателят се захранва от +/-24 V и вместо товара е включен жичен резистор от 100 ... 200 Ohm. Между другото, завъртулките на някои от резисторите в диаграмата са римски цифри, означаващи необходимата им мощност на разсейване на топлината.

Забележка:източник на захранване за този UMZCH се нуждае от мощност от 600 вата или повече. Изглаждащи филтриращи кондензатори - от 6800 uF до 160 V. Паралелно с електролитните кондензатори на IP се включват керамични 0,01 uF кондензатори за предотвратяване на самовъзбуждане при ултра аудио честотиах, способен моментално да изгори изходните транзистори.

На полеви работници

На пътеката. ориз. - друга опция за доста мощен UMZCH (30 W и със захранващо напрежение 35 V - 60 W) на мощен полеви транзистори:

Звукът от него вече черпи от изискванията за Hi-Fi начално ниво(ако, разбира се, UMZCH работи по съгл. Акустични системи, AC). Мощните полеви работници не изискват много мощност за натрупване, така че няма каскада преди захранване. Дори мощните транзистори с полеви ефекти не изгарят високоговорителите при никакви неизправности - те самите изгарят по-бързо. Също неприятно, но все пак по-евтино от смяна на скъпа глава за бас високоговорител (GG). Не се изисква балансиране и като цяло настройка на този UMZCH. Има само един недостатък, като дизайн за начинаещи: мощните транзистори с полеви ефекти са много по-скъпи от биполярните за усилвател със същите параметри. IP изискванията са същите както преди. повод, но мощността му е необходима от 450 вата. Радиатори - от 200кв. см.

Забележка:няма нужда да изграждате мощен UMZCH на транзистори с полеви ефекти за импулсни захранвания, например. компютър. Когато се опитват да ги „закарат“ в активния режим, необходим за UMZCH, те или просто изгарят, или издават слаб звук, но „никакъв“ в качеството. Същото важи и за мощните високоволтови биполярни транзистори например. от хоризонталното сканиране на стари телевизори.

Право нагоре

Ако вече сте направили първите стъпки, тогава ще бъде съвсем естествено да искате да строите UMZCH клас Hi-Fi, без да навлизате твърде дълбоко в теоретичната джунгла.За да направите това, ще трябва да разширите инструменталния парк - имате нужда от осцилоскоп, генератор на звукова честота (GZCH) и миливолтметър променлив токс възможност за измерване на постоянната съставка. Като прототип за повторение е по-добре да вземете UMZCH E. Gumeli, описан подробно в Радио № 1 за 1989 г. За да го изградите, ще ви трябват няколко евтини достъпни компонента, но качеството отговаря на много високи изисквания: мощност до 60 W, честотна лента 20-20 000 Hz, неравномерна честотна характеристика 2 dB, коеф. нелинейно изкривяване(THD) 0.01%, ниво на собствен шум -86 dB. Въпреки това настройката на усилвателя Gumeli е доста трудна; ако можете да се справите с него, можете да поемете всеки друг. Някои от известните сега обстоятелства обаче значително опростяват създаването на този UMZCH, вижте по-долу. Имайки предвид това и факта, че не всеки успява да влезе в архивите на Радиото, би било редно да повторим основните моменти.

Схеми на прост висококачествен UMZCH

Схемите на UMZCH Gumeli и спецификациите за тях са дадени на илюстрацията. Радиатори на изходни транзистори - от 250 кв. виж за UMZCH съгласно фиг. 1 и от 150 кв. вижте за вариант съгласно фиг. 3 (номерацията е оригинална). Транзисторите на предизходния етап (KT814/KT815) са монтирани на радиатори, извити от алуминиеви плочи 75x35 mm с дебелина 3 mm. Не си струва да замените KT814 / KT815 с KT626 / KT961, звукът не се подобрява забележимо, но е сериозно трудно да се установи.

Този UMZCH е много критичен за захранването, топологията на инсталацията и изобщо, следователно трябва да се регулира в структурно завършен вид и само със стандартен източник на захранване. При опит за захранване от стабилизиран IP, изходните транзистори изгарят веднага. Следователно на фиг. рисунки на оригинала печатни платкии инструкции за настройка. Към тях може да се добави, че първо, ако се забележи „възбуждане“ при първото стартиране, те се борят с него чрез промяна на индуктивността L1. Второ, изводите на частите, монтирани върху дъските, не трябва да са по-дълги от 10 mm. Трето, силно нежелателно е да се променя топологията на инсталацията, но ако е много необходимо, трябва да има рамков екран от страната на проводниците (заземителен контур, подчертан в цвят на фигурата) и пътищата на захранване трябва минават извън него.

Забележка:прекъсвания на пистите, към които са свързани базите на мощни транзистори - технологични, за установяване, след което се запечатват с капки спойка.

Създаването на този UMZCH е значително опростено и рискът от срещане на "възбуждане" в процеса на използване е намален до нула, ако:

• Минимизирайте взаимното окабеляване, като поставите платки върху високомощни транзисторни радиатори.
• Напълно изоставете съединителите вътре, извършвайки цялата инсталация само чрез запояване. Тогава няма да имате нужда от R12, R13 в мощна версия или R10 R11 в по-малко мощна (те са пунктирани на диаграмите).
• Използвай за вътрешна инсталацияаудио проводници от безкислородна мед с минимална дължина.

Когато тези условия са изпълнени, няма проблеми с възбуждането и установяването на UMZCH се свежда до рутинна процедура, описана на фиг.

Жици за звук

Аудио кабелите не са празна измислица. Необходимостта от тяхното използване в момента е безспорна. В медта с примес на кислород най-тънкият оксиден филм се образува върху повърхностите на металните кристалити. Металните оксиди са полупроводници и ако токът в проводника е слаб без постоянна съставка, формата му се изкривява. На теория изкривяванията на безброй кристалити трябва да се компенсират взаимно, но остава много малко (изглежда, поради квантовата несигурност). Достатъчно, за да бъде забелязан от взискателните слушатели на фона на най-чистия звук на съвременния UMZCH.

Производители и търговци без угризения на съвестта подхлъзват обикновена електрическа мед вместо безкислородна мед - невъзможно е да се различи един от друг с око. Има обаче обхват, при който фалшификатът не е недвусмислено: кабел с усукана двойка за компютърни мрежи. Поставете решетка с дълги сегменти отляво, тя или няма да стартира изобщо, или постоянно ще се проваля. Разпръскване на импулси, нали знаете.

Авторът, когато все още се говореше за аудио кабели, разбра, че по принцип това не е празно бърборене, особено след като безкислородните проводници по това време отдавна се използват в оборудване със специално предназначение, с което той беше добре запознат вида дейност. След това го взех и смених обикновения кабел на моите слушалки TDS-7 с домашно направен от „vitukha“ с гъвкави многожични кабели. Звукът, на ухо, постоянно се подобрява за аналогови песни чрез, т.е. по пътя от студийния микрофон до диска, никога не е дигитализиран. Записите върху винил, направени с помощта на DMM технология (Direct Meta lMastering, директно отлагане на метал), звучаха особено ярко. След това междублоковото редактиране на цялото домашно аудио беше преобразувано в "vitushny". Тогава напълно случайни хора започнаха да забелязват подобрението на звука, те бяха безразлични към музиката и не бяха предупредени предварително.

Как да направите свързващи проводници от усукана двойка, вижте по-нататък. видео.

Видео: Направи си сам свързващи проводници с усукана двойка

За съжаление, гъвкавата "vituha" скоро изчезна от продажба - не се държеше добре в гофрирани конектори. Въпреки това, за информация на читателите, гъвкавият „военен“ проводник MGTF и MGTFE (екраниран) е направен само от безкислородна мед. Фалшификацията е невъзможна, т.к. върху обикновена мед, изолацията от флуоропластична лента се разпространява доста бързо. MGTF вече е широко достъпен и е много по-евтин от маркови, гарантирани аудио кабели. Има един недостатък: не може да се направи цветно, но това може да се коригира с тагове. Има и безкислородни жици за намотаване, вижте по-долу.

Теоретична интерлюдия

Както можете да видите, още в самото начало на овладяването на звуковото инженерство трябваше да се справим с концепцията за Hi-Fi (High Fidelity), висока вярноствъзпроизвеждане на звук. Hi-Fi се предлага на различни нива, които са следващите. основни параметри:

1. Диапазон от възпроизводими честоти.
2. Динамичен диапазон - съотношението в децибели (dB) на максималната (пикова) изходна мощност към нивото на собствения шум.
3. Ниво на собствен шум в dB.
4. Фактор на нелинейно изкривяване (THD) при номинална (дългосрочна) изходна мощност. Приема се, че SOI при пикова мощност е 1% или 2% в зависимост от техниката на измерване.
5. Нередности в амплитудно-честотната характеристика (AFC) във възпроизводимата честотна лента. За високоговорители - отделно при ниски (LF, 20-300 Hz), средни (MF, 300-5000 Hz) и високи (HF, 5000-20 000 Hz) аудио честоти.

Забележка:съотношението на абсолютните нива на всякакви стойности на I в (dB) се определя като P(dB) = 20lg(I1/I2). Ако I1

Трябва да знаете всички тънкости и нюанси на Hi-Fi, когато проектирате и изграждате високоговорители, а що се отнася до домашно приготвен Hi-Fi UMZCH за дома, преди да преминете към тях, трябва ясно да разберете изискванията за тяхната мощност необходими за оценяване на дадена стая, динамичен диапазон (динамика), ниво на собствен шум и SOI. Постигането на честотна лента от 20-20 000 Hz от UMZCH с блокиране на краищата от 3 dB и неравномерност на честотната характеристика в средния диапазон от 2 dB на съвременна елементна база не е много трудно.

Сила на звука

Мощността на UMZCH не е самоцел, тя трябва да осигури оптимален обем на възпроизвеждане на звук в дадена стая. Може да се определи чрез криви на еднаква сила на звука, виж фиг. Естественият шум в жилищните помещения е по-тих от 20 dB; 20 dB е пустошта при пълно спокойствие. Нивото на силата на звука от 20 dB спрямо прага на чуване е прагът на разбираемост - все още можете да различите шепота, но музиката се възприема само като факт на нейното присъствие. Един опитен музикант може да каже кой инструмент свири, но не и точно какво.

40 dB - нормалният шум на добре изолиран градски апартамент в тих район или селска къща - представлява прага на разбираемост. Музика от прага на разбираемост до прага на разбираемост може да се слуша с дълбока корекция на честотната характеристика, предимно в баса. За да направите това, функцията MUTE е въведена в съвременния UMZCH (заглушаване, мутация, не мутация!), Която включва респ. коригиращи вериги в UMZCH.

90 dB е нивото на звука на симфоничен оркестър в много добра концертна зала. 110 dB могат да издадат разширен оркестър в зала с уникална акустика, от които има не повече от 10 в света, това е прагът на възприятие: по-силните звуци се възприемат дори като различими по смисъл с усилие на волята, но вече досаден шум. Зоната на силата на звука в жилищни помещения от 20-110 dB е зоната на пълна чуваемост, а 40-90 dB е зоната на най-добра чуваемост, в която неподготвените и неопитни слушатели напълно възприемат значението на звука. Ако, разбира се, той е в него.

Мощност

Изчисляването на мощността на оборудването за даден обем в зоната за слушане е може би основната и най-трудна задача на електроакустиката. За себе си, при условия, е по-добре да преминете от акустични системи (AS): изчислете тяхната мощност по опростен метод и вземете номиналната (дългосрочна) мощност на UMZCH, равна на пиковите (музикални) високоговорители. В този случай UMZCH няма да добави забележимо своите изкривявания към тези високоговорители, те вече са основният източник на нелинейност в аудио пътя. Но UMZCH не трябва да се прави твърде мощен: в този случай нивото на собствения му шум може да бъде над прага на чуваемост, т.к. счита се от нивото на напрежение на изходния сигнал при максимална мощност. Ако го разгледаме много просто, тогава за стая от обикновен апартамент или къща и високоговорители с нормална характерна чувствителност (изход на звук) можем да вземем следа. Оптимални стойности на мощността на UMZCH:

• До 8 кв. m - 15-20 W.
• 8-12 кв. m - 20-30 W.
• 12-26 кв. m - 30-50 W.
• 26-50 кв. m - 50-60 W.
• 50-70 кв. m - 60-100 вата.
• 70-100 кв. m - 100-150 вата.
• 100-120 кв. m - 150-200 вата.
• Над 120 кв. m - определя се изчислено според акустичните измервания на място.

Динамика

Динамичният диапазон на UMZCH се определя от равни криви на силата на звука и прагови стойности за различни степени на възприятие:

1. Симфонична музика и джаз със симфоничен съпровод - 90 dB (110 dB - 20 dB) идеален, 70 dB (90 dB - 20 dB) приемлив. Звук с динамика от 80-85 dB в градски апартамент няма да бъде разграничен от идеалния от нито един експерт.
2. Други сериозни музикални жанрове - 75 dB е отлично, 80 dB е над покрива.
3. Пукане всякакви и филмови саундтраци - 66 dB за очите е достатъчно, т.к. тези опуси вече са компресирани на нива до 66 dB и дори до 40 dB по време на запис, така че можете да слушате всичко.

Динамичният диапазон на UMZCH, правилно избран за дадено помещение, се счита за равен на собственото ниво на шум, взето със знак +, това е т.нар. съотношение сигнал/шум.

И АЗ

Нелинейните изкривявания (NI) UMZCH са компоненти на спектъра на изходния сигнал, които не са били във входа. Теоретично най-добре е NI да се „натисне“ под нивото на собствения му шум, но технически това е много трудно за изпълнение. На практика те отчитат т.нар. маскиращ ефект: при нива на звука под прибл. 30 dB диапазонът от честоти, възприемани от човешкото ухо, се стеснява, както и способността за разграничаване на звуците по честота. Музикантите чуват ноти, но е трудно да преценят тембъра на звука. При хора без музикален слух ефектът на маскиране се наблюдава вече при 45-40 dB сила на звука. Следователно UMZCH с THD от 0,1% (-60 dB от ниво на звука от 110 dB) ще бъде оценен като Hi-Fi от обикновен слушател, а с THD от 0,01% (-80 dB) може да се счита за не изкривяване на звука.

Лампи

Последното твърдение може би ще предизвика отхвърляне, до ярост, сред привържениците на тръбната схема: те казват, че само тръбите дават истински звук, а не всеки, а определени видове осмични. Успокойте се, господа - специален лампов звук не е измислица. Причината е фундаментално различни спектри на изкривяване за електронни тръби и транзистори. Които от своя страна се дължат на факта, че електронният поток в лампата се движи във вакуум и в него не се проявяват квантови ефекти. Транзисторът е квантово устройство, при което малките носители на заряд (електрони и дупки) се движат в кристал, което обикновено е невъзможно без квантови ефекти. Следователно спектърът на изкривяванията на тръбата е кратък и чист: в него ясно се проследяват само хармоници до 3-ти - 4-ти и има много малко комбинирани компоненти (суми и разлики на честотите на входния сигнал и техните хармоници). Следователно, в дните на вакуумните вериги, SOI се наричаше хармоничен коефициент (KH). В транзисторите спектърът на изкривяване (ако са измерими, резервацията е произволна, вижте по-долу) може да бъде проследен до 15-ия и по-високи компоненти и в него има повече от достатъчно комбинирани честоти.

В началото на твърдотелната електроника дизайнерите на транзисторизирани UMZCH взеха за тях обичайния "тръбен" SOI от 1-2%; звук със спектър на лампово изкривяване от такава величина се възприема от обикновените слушатели като чист. Между другото, самата концепция за Hi-Fi тогава не съществуваше. Оказа се - звучат тъпо и глухо. В процеса на развитие на транзисторната технология беше разработено разбиране за това какво е Hi-Fi и какво е необходимо за него.

Понастоящем трудностите на нарастване на транзисторната технология са успешно преодолени и страничните честоти на изхода на добър UMZCH почти не се улавят от специални методи за измерване. И схемата на лампата може да се счита за преминала в категорията на изкуството. Основата му може да бъде всякаква, защо електрониката не може да отиде там? Тук би била подходяща аналогия с фотографията. Никой не може да отрече, че съвременният цифров SLR дава изображение неизмеримо по-ясно, по-детайлно, по-дълбоко като яркост и цветова гама от шперплатова кутия с акордеон. Но някой с най-готиния Никон "щрака снимки" като "това е моята дебела котка се напи като копеле и спи с разтворени лапи", а някой със Смена-8М на черно-бяла лента на Свемов прави снимка пред която хора се тълпят на престижно изложение.

Забележка:и още веднъж се успокойте - не всичко е толкова лошо. Към днешна дата лампите с ниска мощност UMZCH имат поне едно приложение, а не от най-малко значение, за което са технически необходими.

Експериментален стенд

Много любители на звука, след като едва са се научили как да запояват, веднага „влизат в лампите“. Това в никакъв случай не е за осъждане, напротив. Интересът към произхода винаги е оправдан и полезен, а електрониката е станала такава на лампите. Първите компютри са лампови, бордовото електронно оборудване на първите космически кораби също е лампово: по това време вече е имало транзистори, но те не могат да издържат на извънземно лъчение. Между другото, тогава, под най-строга секретност, бяха създадени и тръбни ... микросхеми! Микролампи със студен катод. Единственото известно споменаване за тях в открити източници е в рядката книга на Митрофанов и Пикерсгил „Съвременни приемно-усилвателни лампи“.

Но стига с текстовете, да се заемем с работата. За тези, които обичат да се занимават с лампите на фиг. - диаграма на настолна лампа UMZCH, предназначена специално за експерименти: SA1 превключва режима на работа на изходната лампа, а SA2 превключва захранващото напрежение. Веригата е добре позната в Руската федерация, леко усъвършенстване докосна само изходния трансформатор: сега можете не само да „задвижвате“ собствения си 6P7S в различни режими, но и да изберете коефициента на превключване на мрежата на екрана за други лампи в ултралинеен режим ; за по-голямата част от изходните пентоди и лъчеви тетроди е или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Вижте по-долу за производството на изходен трансформатор.

Китаристи и рокери

Това е случаят, когато не можете без лампи. Както знаете, електрическата китара се превърна в пълноценен солов инструмент, след като предварително усиленият сигнал от пикапа започна да преминава през специален префикс - фюзер - умишлено изкривявайки неговия спектър. Без това звукът на струната беше твърде остър и кратък, защото. електромагнитен пикап реагира само на режимите на неговите механични трептения в равнината на звуковата дъска на инструмента.

Скоро се появи неприятно обстоятелство: звукът на електрическа китара с фюзер придобива пълна сила и яркост само при високи обеми. Това е особено очевидно за китари с humbucker пикап, който дава най-"злия" звук. Но какво да кажем за начинаещ, принуден да репетира у дома? Не отивайте в залата, за да изпълнявате, без да знаете как точно ще звучи инструментът там. И просто любителите на рока искат да слушат любимите си неща в пълен сок, а рокерите като цяло са свестни и неконфликтни хора. Поне тези, които се интересуват от рок музика, а не от скандална среда.

Така се оказа, че фаталният звук се появява при нива на звука, приемливи за жилищни помещения, ако UMZCH е тръба. Причината е специфичното взаимодействие на спектъра на сигнала от фюзера с чист и къс спектър от лампови хармоници. Тук отново е подходяща аналогия: черно-бяла снимка може да бъде много по-изразителна от цветна, т.к. оставя само контура и светлината за гледане.

Тези, които се нуждаят от лампов усилвател не за експерименти, а поради техническа необходимост, нямат време да овладеят тънкостите на ламповата електроника за дълго време, те са страстни за другите. UMZCH в този случай е по-добре да се направи без трансформатор. По-точно, с единичен съгласуващ изходен трансформатор, който работи без постоянно отклонение. Този подход значително опростява и ускорява производството на най-сложния и критичен монтаж на лампата UMZCH.

„Безтрансформаторен“ лампов изходен етап UMZCH и предусилватели за него

Вдясно на фиг. е дадена диаграма на безтрансформаторен изходен етап на лампов UMZCH, а отляво са опции за предусилвател за него. По-горе - с контрол на тона според класическата схема на Baksandal, която осигурява доста дълбока настройка, но въвежда малки фазови изкривявания в сигнала, които могат да бъдат значителни при работа с UMZCH на двулентов високоговорител. По-долу има по-прост предусилвател с контрол на тона, който не изкривява сигнала.

Но да се върнем към края. В редица чуждестранни източници тази схема се счита за откровение, но идентична с нея, с изключение на капацитета на електролитните кондензатори, се намира в Наръчника на съветския радиолюбител от 1966 г. Дебела книга от 1060 страници. Тогава нямаше интернет и бази данни на дискове.

На същото място, вдясно на фигурата, накратко, но ясно са описани недостатъците на тази схема. Подобрено, от същия източник, дадено по пътеката. ориз. на дясно. В него екранната решетка L2 се захранва от средната точка на анодния токоизправител (анодната намотка на силовия трансформатор е симетрична), а екранната решетка L1 през товара. Ако вместо високоговорители с висок импеданс включите съвпадащ трансформатор с конвенционален високоговорител, както в предишния. верига, изходната мощност е прибл. 12 W, защото активното съпротивление на първичната намотка на трансформатора е много по-малко от 800 ома. SOI на това крайно стъпало с трансформаторен изход - прибл. 0,5%

Как да си направим трансформатор?

Основните врагове на качеството на мощен сигнален нискочестотен (звуков) трансформатор са разсеяното магнитно поле, чиито силови линии са затворени, заобикаляйки магнитната верига (ядро), вихрови токове в магнитната верига (токове на Фуко) и в по-малка степен магнитострикция в ядрото. Поради това явление небрежно сглобен трансформатор "пее", бръмчи или скърца. Токовете на Фуко се борят чрез намаляване на дебелината на плочите на магнитната верига и допълнителното им изолиране с лак по време на монтажа. За изходните трансформатори оптималната дебелина на плочите е 0,15 mm, максимално допустимата е 0,25 mm. За изходния трансформатор не трябва да се вземат по-тънки плочи: коефициентът на запълване на сърцевината (централната сърцевина на магнитната верига) със стомана ще падне, напречното сечение на магнитната верига ще трябва да се увеличи, за да се получи дадена мощност, която само ще увеличи изкривяването и загубите в него.

В сърцевината на аудио трансформатор, работещ с постоянно отклонение (напр. аноден ток на изходен етап с единичен край), трябва да има малка (определена чрез изчисление) немагнитна междина. Наличието на немагнитна междина, от една страна, намалява изкривяването на сигнала от постоянно отклонение; от друга страна, в конвенционална магнитна верига това увеличава разсеяното поле и изисква по-голямо ядро. Следователно немагнитната междина трябва да бъде изчислена оптимално и изпълнена възможно най-точно.

За трансформатори, работещи с намагнитване, оптималният тип сърцевина е направен от Shp плочи (щанцован), поз. 1 на фиг. При тях при проникването на сърцевината се образува немагнитна междина и затова е стабилна; стойността му се посочва в паспорта за плочите или се измерва с набор от сонди. Разсеяното поле е минимално, т.к страничните разклонения, през които се затваря магнитният поток, са твърди. Shp плочите често се използват за сглобяване на трансформаторни ядра без намагнитване, т.к Шп плочите са изработени от висококачествена трансформаторна стомана. В този случай сърцевината се сглобява в припокриване (плочите се поставят с прорез в една или друга посока), а напречното му сечение се увеличава с 10% спрямо изчисленото.

По-добре е да навивате трансформатори без намагнитване върху USh ядра (намалена височина с разширени прозорци), поз. 2. При тях намаляването на разсейващото поле се постига чрез намаляване на дължината на магнитния път. Тъй като плочите USh са по-достъпни от Shp, трансформаторните сърцевини с намагнитване често също се правят от тях. След това сглобяването на сърцевината се извършва в разрез: сглобява се пакет от W-плочи, полага се лента от непроводим немагнитен материал с дебелина, равна на стойността на немагнитната междина, покрита с кокетка от пакет джъмпери и дръпнати заедно с клипс.

Забележка:"Аудио" сигналните магнитни вериги от типа ShLM за изходни трансформатори на висококачествени тръбни усилватели са малко полезни, те имат голямо поле на разсейване.

На поз. 3 е диаграма на размерите на сърцевината за изчисляване на трансформатора, на поз. 4 дизайн на навиваща се рамка, а на поз. 5 - модели на неговите детайли. Що се отнася до трансформатора за изходния етап "без трансформатор", по-добре е да го направите на SLMme с припокриване, защото. отклонението е незначително (токът на отклонение е равен на тока на екранната решетка). Основната задача тук е да се направят намотките възможно най-компактни, за да се намали разсеяното поле; тяхното активно съпротивление пак ще се окаже много по-малко от 800 ома. Колкото повече свободно пространство остава в прозорците, толкова по-добре се оказва трансформаторът. Следователно, намотките се навиват на завой (ако няма машина за навиване, това е ужасна машина) от възможно най-тънката жица, коефициентът на полагане на анодната намотка за механичното изчисление на трансформатора се приема като 0,6. Жицата за навиване е от марките PETV или PEMM, имат безкислородна сърцевина. Не е необходимо да се вземат PETV-2 или PEMM-2, те имат увеличен външен диаметър поради двойното лакиране и полето на разсейване ще бъде по-голямо. Първо се навива първичната намотка, т.к. именно неговото разсеяно поле влияе най-много на звука.

Желязото за този трансформатор трябва да се търси с дупки в ъглите на плочите и скобите (вижте фигурата вдясно), т.к. "За пълно щастие" сглобяването на магнитната верига се извършва по следния начин. ред (разбира се, намотките с проводници и външната изолация вече трябва да са на рамката):

1. Пригответе полуразреден акрилен лак или по стария начин шеллак;
2. Плочите с джъмпери бързо се лакират от едната страна и се поставят в рамката възможно най-бързо, без да се натиска силно. Първата плоча се поставя с лакираната страна навътре, следващата - с нелакираната страна към лакираната първа и т.н.;
3. Когато прозорецът на рамката е пълен, се поставят скоби и се затягат плътно с болтове;
4. След 1-3 минути, когато изтичането на лак от празнините видимо спре, плочите се добавят отново, докато прозорецът се запълни;
5. Повторете параграфи. 2-4, докато прозорецът е плътно опакован със стомана;
6. Сърцевината отново се издърпва плътно и се изсушава върху батерия или др. 3-5 дни.

Ядрото, сглобено по тази технология, има много добра изолация на пластини и стоманен пълнеж. Загубите поради магнитострикция изобщо не се откриват. Но имайте предвид - за ядрата на техния пермалой тази техника не е приложима, т.к. от силни механични въздействия, магнитните свойства на пермалоя се влошават необратимо!

На микрочипове

UMZCH на интегрални схеми (IC) най-често се извършва от тези, които са доволни от качеството на звука до среден Hi-Fi, но са по-привлечени от евтиността, скоростта, лекотата на сглобяване и пълната липса на каквито и да било процедури за настройка, които изискват специални познания . Просто усилвател на микросхеми е най-добрият вариант за манекени. Класиката на жанра тук е UMZCH на TDA2004 IC, стоящ на серията, дай Боже, от 20 години, отляво на фиг. Мощност - до 12 W на канал, захранващо напрежение - 3-18 V еднополярно. Радиаторна площ - от 200 кв. вижте за максимална мощност. Предимството е възможността да работите с много ниско съпротивление, до 1,6 Ohm, натоварване, което ви позволява да премахнете пълната мощност при захранване от 12 V бордова мрежа и 7-8 W - с 6-волтова захранване, например, на мотоциклет. Въпреки това, изходът на TDA2004 в клас B е недопълнителен (на транзистори със същата проводимост), така че звукът определено не е Hi-Fi: THD 1%, динамика 45 dB.

По-модерният TDA7261 дава не по-добър звук, но по-мощен, до 25 W, т.к. горната граница на захранващото напрежение е увеличена до 25V. TDA7261 може да се управлява от почти всички бордови мрежи, с изключение на самолетни 27 V. С помощта на шарнирни компоненти (каишки, вдясно на фигурата), TDA7261 може да работи в режим на мутация и със St-By (Stand By , изчакайте), която превключва UMZCH в режим на минимална консумация на енергия, когато няма входен сигнал за определено време. Удобствата струват пари, така че за стерео ще ви трябва чифт TDA7261 с радиатори от 250 кв. виж за всеки.

Забележка:ако ви привличат усилватели с функцията St-By, имайте предвид, че не трябва да очаквате от тях говорители, по-широки от 66 dB.

"Свръхикономичният" като мощност TDA7482, вляво на фигурата, работещ в т.нар. клас D. Такива UMZCH понякога се наричат ​​цифрови усилватели, което не е вярно. За истинска дигитализация се вземат семпли на ниво от аналогов сигнал при честота на квантуване най-малко два пъти по-висока от възпроизводимите честоти, стойността на всяка проба се записва в код за коригиране на грешки и се съхранява за бъдеща употреба. UMZCH клас D - импулсен. При тях аналогът директно се преобразува в поредица от високочестотни импулси с широчинно-импулсна модулация (PWM), която се подава към високоговорителя през нискочестотен филтър (LPF).

Звукът от клас D няма нищо общо с Hi-Fi: THD от 2% и динамика от 55 dB за UMZCH клас D се считат за много добри показатели. И TDA7482 тук, трябва да кажа, изборът не е оптимален: други компании, специализирани в клас D, произвеждат UMZCH IC по-евтино и изискват по-малко закрепване, например серията Paxx D-UMZCH, вдясно на фиг.

От TDA трябва да се отбележи 4-канален TDA7385, вижте фигурата, на който можете да сглобите добър усилвател за високоговорители до среден Hi-Fi включително, с разделяне на честотите на 2 ленти или за система със субуфер. Филтрирането на ниски честоти и средно високи честоти и в двата случая се извършва на входа на слаб сигнал, което опростява дизайна на филтрите и позволява по-дълбоко разделяне на лентите. И ако акустиката е субуфер, тогава 2 канала на TDA7385 могат да бъдат разпределени за суб-ULF на мостовата верига (вижте по-долу), а останалите 2 могат да се използват за средни и високи честоти.

UMZCH за субуфер

Субуферът, който може да се преведе като "субуфер" или буквално "субуфер", възпроизвежда честоти до 150-200 Hz, в този диапазон човешкото ухо практически не може да определи посоката към източника на звук. В високоговорителите със субуфер високоговорителят „субуфер“ е поставен в отделен акустичен дизайн, това е субуферът като такъв. Субуферът е поставен по принцип така, както е по-удобно, а стерео ефектът се осигурява от отделни MF-HF канали със собствени малогабаритни високоговорители, за чието акустично оформление няма особено сериозни изисквания. Познавачите са съгласни, че все още е по-добре да слушате стерео с пълно разделяне на каналите, но субуферните системи значително спестяват пари или труд по пътя на баса и улесняват поставянето на акустика в малки помещения, поради което са популярни сред потребителите с нормален слух и не е особено взискателен.

„Изтичането“ на средни и високи честоти в субуфера и от него във въздуха значително разваля стереото, но ако рязко „прекъснете“ суббаса, което между другото е много трудно и скъпо, тогава много ще възникне неприятен ефект на прескачане на звука. Следователно филтрирането на канали в субуфер системите се извършва два пъти. На входа MF-HF с басови "опашки" се отличават с електрически филтри, които не претоварват пътя MF-HF, но осигуряват плавен преход към суб-бас. Бас със средни "опашки" се комбинират и подават към отделен UMZCH за субуфера. Средната честота е допълнително филтрирана, така че стереото да не се влошава, тя вече е акустична в субуфера: субуферът се поставя например в преградата между резонаторните камери на субуфера, които не позволяват средните честоти да излизат, вижте на точно на фиг.

Редица специфични изисквания са наложени на UMZCH за субуфер, от които "манекените" считат възможно най-голямата мощност за основна. Това е напълно погрешно, ако, да речем, изчислението на акустиката за стая даде пикова мощност W за един високоговорител, тогава мощността на субуфера се нуждае от 0,8 (2W) или 1,6W. Например, ако високоговорителите S-30 са подходящи за стаята, тогава е необходим субуфер 1,6x30 \u003d 48 вата.

Много по-важно е да се гарантира липсата на фазови и преходни изкривявания: ако изчезнат, определено ще има звуков скок. Що се отнася до THD, той е приемлив до 1%.Изкривявания на басите на това ниво не се чуват (вижте кривите на равна сила на звука), а „опашките“ на техния спектър в най-добре чуваемия среден диапазон няма да излязат от субуфера.

За да се избегнат фазови и преходни изкривявания, усилвателят за субуфера е изграден по т.нар. мостова схема: изходите на 2 идентични UMZCH се включват в обратна посока през високоговорителя; сигналите към входовете са в противофаза. Липсата на фазови и преходни изкривявания в мостовата верига се дължи на пълната електрическа симетрия на пътищата на изходния сигнал. Идентичността на усилвателите, които образуват раменете на моста, се осигурява от използването на сдвоени UMZCH на ИС, направени на същия чип; това е може би единственият случай, когато усилвател на микросхеми е по-добър от дискретен.

Забележка:мощността на моста UMZCH не се удвоява, както някои хора мислят, тя се определя от захранващото напрежение.

Пример за мостова схема UMZCH за субуфер в стая до 20 кв. m (без входни филтри) на IC TDA2030 е дадено на фиг. наляво. Допълнително филтриране на средните честоти се извършва от веригите R5C3 и R'5C'3. Радиаторна площ TDA2030 - от 400 кв. виж Мостовите UMZCH с отворен изход имат неприятна характеристика: когато мостът е небалансиран, в тока на натоварване се появява постоянен компонент, който може да деактивира високоговорителя, а защитните вериги на суббаса често се провалят, изключвайки високоговорителя, когато не е необходим. Ето защо е по-добре да защитите скъпия високоговорител „dubovo“ с неполярни батерии от електролитни кондензатори (маркирани в цвят, а диаграмата на една батерия е дадена в страничната лента.

Малко за акустиката

Акустичният дизайн на субуфера е специална тема, но тъй като тук е даден чертеж, са необходими и обяснения. Материал на корпуса - MDF 24 мм. Резонаторните тръби са изработени от достатъчно издръжлива пластмаса без звънене, например полиетилен. Вътрешният диаметър на тръбите е 60 мм, издатините навътре са 113 мм в голямата камера и 61 в малката. За конкретна глава на високоговорителя субуферът ще трябва да бъде преконфигуриран за най-добър бас и в същото време за най-малко въздействие върху стерео ефекта. За да настроите тръбите, те отнемат очевидно по-големи дължини и, натискайки навътре и навън, постигат желания звук. Външните издатини на тръбите не влияят на звука, след това те се отрязват. Настройките на тръбата са взаимозависими, така че трябва да се бъркате.

Усилвател за слушалки

Усилвател за слушалки се прави на ръка най-често по 2 причини. Първият е за слушане "в движение", т.е. извън дома, когато мощността на аудио изхода на плейъра или смартфона не е достатъчна за изграждане на "бутони" или "репеи". Второто е за домашни слушалки от висок клас. Hi-Fi UMZCH за обикновен хол е необходим с динамика до 70-75 dB, но динамичният обхват на най-добрите съвременни стерео слушалки надвишава 100 dB. Усилвател с такава динамика е по-скъп от някои автомобили и мощността му ще бъде от 200 вата на канал, което е твърде много за обикновен апартамент: слушането на много ниско ниво на мощност разваля звука, вижте по-горе. Следователно има смисъл да се направи отделен усилвател с ниска мощност, но с добра динамика, специално за слушалки: цените за битови UMZCH с такова тегло очевидно са твърде високи.

Диаграмата на най-простия усилвател за слушалки на транзистори е дадена в поз. 1 фиг. Звук - с изключение на китайските "бутони", работи в клас B. Също така не се различава по ефективност - 13-мм литиеви батерии издържат 3-4 часа при пълен обем. На поз. 2 - TDA classic за слушалки в движение. Звукът обаче дава доста приличен, до среден Hi-Fi, в зависимост от параметрите на цифровизацията на пистата. Аматьорските подобрения на лентата TDA7050 са безброй, но никой все още не е постигнал прехода на звука към следващото ниво на класа: самата „mikruha“ не позволява. TDA7057 (поз. 3) е просто по-функционален, можете да свържете контрола на звука на обикновен, а не двоен потенциометър.

UMZCH за слушалки на TDA7350 (поз. 4) вече е проектиран да изгради добра индивидуална акустика. Именно на тази IC се сглобяват усилватели за слушалки в повечето домакински UMZCH от среден и висок клас. UMZCH за слушалки на KA2206B (поз. 5) вече се счита за професионален: неговата максимална мощност от 2,3 W е достатъчна, за да управлява такива сериозни изодинамични "репеи" като TDS-7 и TDS-15.

Нискочестотният усилвател (ULF) е неразделна част от повечето радиоустройства като телевизор, плейър, радио и различни домакински уреди. Помислете за две прости двустепенни вериги ULF включен.

Първата версия на ULF на транзистори

В първата версия усилвателят е изграден върху n-p-n силициеви транзистори. Входният сигнал идва през променлив резистор R1, който от своя страна е товарен резистор за веригата източник на сигнал. свързан към колекторната верига на транзистора VT2 на усилвателя.

Настройката на усилвателя на първата опция се свежда до избора на съпротивления R2 и R4. Стойността на съпротивлението трябва да бъде избрана така, че милиамперметърът, свързан към колекторната верига на всеки транзистор, да показва ток в областта от 0,5 ... 0,8 mA. Съгласно втората схема е необходимо също да зададете тока на колектора на втория транзистор, като изберете съпротивлението на резистора R3.

В първия вариант е възможно да се използват транзистори от марката KT312 или техните чуждестранни аналози, но в този случай ще е необходимо да зададете правилното отклонение на напрежението на транзисторите, като изберете съпротивленията R2, R4. Във втория вариант, на свой ред, е възможно да се използват силициеви транзистори от марката KT209, KT361 или чуждестранни аналози. В този случай можете да зададете режимите на работа на транзисторите, като промените съпротивлението R3.

В колекторната верига на транзистора VT2 (и двата усилвателя), вместо слушалки, е възможно да свържете високоговорител с високо съпротивление. Ако трябва да получите по-мощно усилване на звука, тогава можете да сглобите усилвател, който осигурява усилване до 15 вата.

Най-простият транзисторен усилвател може да бъде добър инструмент за изучаване на свойствата на устройствата. Схемите и дизайните са доста прости, можете самостоятелно да произведете устройството и да проверите неговата работа, да измерите всички параметри. Благодарение на съвременните транзистори с полеви ефекти е възможно да се направи миниатюрен микрофонен усилвател буквално от три елемента. И го свържете към персонален компютър, за да подобрите параметрите за запис на звук. И събеседниците по време на разговори ще чуват вашата реч много по-добре и по-ясно.

Честотни характеристики

Усилватели с ниска (звукова) честота се предлагат в почти всички домакински уреди - музикални центрове, телевизори, радиостанции, радиостанции и дори персонални компютри. Но има и високочестотни усилватели на транзистори, лампи и микросхеми. Тяхната разлика е, че ULF ви позволява да усилите сигнала само на звуковата честота, която се възприема от човешкото ухо. Транзисторните аудио усилватели ви позволяват да възпроизвеждате сигнали с честоти в диапазона от 20 Hz до 20 000 Hz.

Следователно дори най-простото устройство е в състояние да усили сигнала в този диапазон. И го прави възможно най-равномерно. Усилването зависи пряко от честотата на входния сигнал. Графиката на зависимостта на тези величини е почти права линия. Ако, от друга страна, на входа на усилвателя се подаде сигнал с честота извън обхвата, качеството на работа и ефективността на устройството бързо ще намалее. ULF каскадите се сглобяват, като правило, на транзистори, работещи в ниски и средни честотни диапазони.

Класове на работа на звукови усилватели

Всички усилващи устройства са разделени на няколко класа, в зависимост от това каква е степента на протичане на ток през каскадата през периода на работа:

1. Клас "А" - токът тече непрекъснато през целия период на работа на усилващото стъпало.
2. В клас на работа "B" ток протича за половината период.
3. Клас "AB" показва, че токът протича през усилващия етап за време, равно на 50-100% от периода.
4. В режим "C" електрическият ток протича по-малко от половината от работното време.
5. Режим "D" ULF се използва в радиолюбителската практика съвсем наскоро - малко повече от 50 години. В повечето случаи тези устройства са изпълнени на базата на цифрови елементи и имат много висок КПД – над 90%.

Наличието на изкривяване в различни класове нискочестотни усилватели

Работната зона на транзисторен усилвател от клас "А" се характеризира с доста малки нелинейни изкривявания. Ако входящият сигнал изхвърля импулси с по-високо напрежение, това води до насищане на транзисторите. В изходния сигнал по-високите хармоници (до 10 или 11) започват да се появяват близо до всеки хармоник. Поради това се появява метален звук, характерен само за транзисторните усилватели.

При нестабилно захранване изходният сигнал ще бъде моделиран в амплитуда близо до честотата на мрежата. Звукът ще стане по-груб от лявата страна на честотната характеристика. Но колкото по-добра е стабилизацията на мощността на усилвателя, толкова по-сложен става дизайнът на цялото устройство. ULF, работещи в клас "А", имат относително ниска ефективност - по-малко от 20%. Причината е, че транзисторът е постоянно включен и през него постоянно тече ток.

За да увеличите (макар и незначително) ефективността, можете да използвате схеми за издърпване. Един недостатък е, че полувълните на изходния сигнал стават асиметрични. Ако преминете от клас "А" към "АВ", нелинейното изкривяване ще се увеличи 3-4 пъти. Но ефективността на цялата верига на устройството все още ще се увеличи. ULF класовете "AB" и "B" характеризират увеличаването на изкривяването с намаляване на нивото на сигнала на входа. Но дори и да увеличите звука, това няма да помогне напълно да се отървете от недостатъците.

Работа в междинни класове

Всеки клас има няколко разновидности. Например, има клас усилватели "A +". В него транзисторите на входа (ниско напрежение) работят в режим "А". Но високоволтовите, инсталирани в изходните етапи, работят или в "B", или в "AB". Такива усилватели са много по-икономични от тези, работещи в клас "А". Забележимо по-малък брой нелинейни изкривявания - не по-висок от 0,003%. По-добри резултати могат да бъдат постигнати с биполярни транзистори. Принципът на работа на усилвателите на тези елементи ще бъде разгледан по-долу.

Но все пак има голям брой висши хармоници в изходния сигнал, което прави звуковата характеристика метална. Има и усилвателни схеми, които работят в клас "AA". При тях нелинейното изкривяване е още по-малко – до 0,0005%. Но основният недостатък на транзисторните усилватели все още е там - характерен метален звук.

"Алтернативни" дизайни

Не може да се каже, че те са алтернативни, просто някои специалисти, участващи в проектирането и монтажа на усилватели за висококачествено възпроизвеждане на звук, все повече предпочитат тръбните конструкции. Ламповите усилватели имат следните предимства:

1. Много ниско ниво на нелинейно изкривяване в изходния сигнал.
2. Има по-малко по-високи хармоници, отколкото в транзисторните конструкции.

Но има един огромен минус, който надвишава всички предимства - определено трябва да инсталирате устройство за координация. Факт е, че тръбната каскада има много високо съпротивление - няколко хиляди ома. Но съпротивлението на намотката на високоговорителя е 8 или 4 ома. За да ги съчетаете, трябва да инсталирате трансформатор.

Разбира се, това не е много голям недостатък - има и транзисторни устройства, които използват трансформатори, за да съгласуват изходното стъпало и системата от високоговорители. Някои експерти твърдят, че най-ефективната схема е хибридна - в която се използват усилватели с единичен край, които не са обхванати от отрицателна обратна връзка. Освен това всички тези каскади работят в режим ULF клас "А". С други думи, транзисторният усилвател на мощност се използва като повторител.

Освен това ефективността на такива устройства е доста висока - около 50%. Но не трябва да се фокусирате само върху показателите за ефективност и мощност - те не говорят за високото качество на възпроизвеждане на звук от усилвателя. Много по-важни са линейността на характеристиките и тяхното качество. Затова трябва да обърнете внимание преди всичко на тях, а не на мощността.

Схема на еднокраен ULF на транзистор

Най-простият усилвател, изграден по схемата с общ емитер, работи в клас "А". Схемата използва полупроводников елемент с n-p-n структура. В колекторната верига е монтирано съпротивление R3, което ограничава протичащия ток. Колекторната верига е свързана към положителния захранващ проводник, а емитерната верига е свързана към отрицателния. В случай на използване на полупроводникови транзистори с p-n-p структура, веригата ще бъде абсолютно същата, само полярността ще трябва да се обърне.

С помощта на свързващ кондензатор C1 е възможно да се отдели AC входния сигнал от DC източника. В този случай кондензаторът не е пречка за протичането на променлив ток по пътя база-емитер. Вътрешното съпротивление на прехода емитер-база, заедно с резисторите R1 и R2, е най-простият делител на захранващото напрежение. Обикновено резисторът R2 има съпротивление от 1-1,5 kOhm - най-типичните стойности за такива вериги. В този случай захранващото напрежение е разделено точно наполовина. И ако захранвате веригата с напрежение от 20 волта, можете да видите, че стойността на текущото усилване h21 ще бъде 150. Трябва да се отбележи, че HF усилвателите на транзисторите са направени по подобни схеми, само че работят малко по-различно.

В този случай напрежението на емитера е 9 V, а спадът в секцията на веригата "E-B" е 0,7 V (което е типично за транзистори, базирани на силициеви кристали). Ако разгледаме усилвател, базиран на германиеви транзистори, тогава в този случай спадът на напрежението в секцията "EB" ще бъде 0,3 V. Токът в колекторната верига ще бъде равен на този, който протича в емитера. Можете да изчислите, като разделите напрежението на емитера на съпротивлението R2 - 9V / 1 kOhm = 9 mA. За да се изчисли стойността на базовия ток, е необходимо да се разделят 9 mA на усилването h21 - 9mA / 150 \u003d 60 μA. ULF дизайните обикновено използват биполярни транзистори. Принципът на неговата работа е различен от полевия.

На резистора R1 вече можете да изчислите стойността на спада - това е разликата между базовото и захранващото напрежение. В този случай базовото напрежение може да се намери по формулата - сумата от характеристиките на емитера и прехода "E-B". При захранване от източник от 20 волта: 20 - 9,7 \u003d 10,3. От тук можете да изчислите стойността на съпротивлението R1 = 10,3 V / 60 μA = 172 kOhm. Веригата съдържа капацитет C2, който е необходим за реализирането на веригата, през която може да премине променливата компонента на емитерния ток.

Ако не инсталирате кондензатор C2, променливият компонент ще бъде много ограничен. Поради това такъв транзисторен аудио усилвател ще има много ниско усилване на тока h21. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че в горните изчисления базовият и колекторният ток се приемат за равни. Освен това базовият ток се приема за този, който протича във веригата от емитера. Това се случва само когато към изхода на основата на транзистора се приложи напрежение на отклонение.

Но трябва да се има предвид, че абсолютно винаги, независимо от наличието на отклонение, токът на утечка на колектора задължително преминава през основната верига. В схеми с общ емитер токът на утечка се увеличава най-малко 150 пъти. Но обикновено тази стойност се взема предвид само при изчисляване на усилватели на базата на германиеви транзистори. В случай на използване на силиций, при който токът на веригата "K-B" е много малък, тази стойност просто се пренебрегва.

MIS транзисторни усилватели

Показаният на диаграмата усилвател с полеви транзистори има много аналози. Включително използването на биполярни транзистори. Следователно можем да разгледаме като подобен пример дизайна на звуков усилвател, сглобен съгласно обща емитерна верига. Снимката показва схема, направена по схема с общ източник. R-C връзките са монтирани на входните и изходните вериги, така че устройството да работи в режим на усилвател клас "А".

Променливият ток от източника на сигнала е отделен от постояннотоковото захранващо напрежение с кондензатор C1. Уверете се, че транзисторният усилвател с полеви ефекти трябва да има потенциал на гейта, който ще бъде по-нисък от този на източника. В представената диаграма портата е свързана към общ проводник чрез резистор R1. Съпротивлението му е много голямо - резисторите от 100-1000 kOhm обикновено се използват в дизайните. Избира се толкова голямо съпротивление, че сигналът на входа да не се шунтира.

Това съпротивление почти не преминава електрически ток, в резултат на което потенциалът на портата (при липса на сигнал на входа) е същият като този на земята. При източника потенциалът е по-висок от този на земята, само поради спада на напрежението върху съпротивлението R2. От това става ясно, че потенциалът на портата е по-нисък от този на източника. А именно това е необходимо за нормалното функциониране на транзистора. Трябва да се отбележи, че C2 и R3 в тази схема на усилвател имат същата цел като в дизайна, обсъден по-горе. И входният сигнал се измества спрямо изходния сигнал на 180 градуса.

ULF с изходен трансформатор

Можете да направите такъв усилвател със собствените си ръце за домашна употреба. Извършва се по схемата, която работи в клас "А". Дизайнът е същият като разгледания по-горе - с общ излъчвател. Една особеност - необходимо е да се използва трансформатор за съвпадение. Това е недостатък на такъв транзисторен аудио усилвател.

Колекторната верига на транзистора е натоварена с първична намотка, която развива изходен сигнал, предаван през вторичната към високоговорителите. На резистори R1 и R3 е монтиран делител на напрежение, който ви позволява да изберете работната точка на транзистора. С помощта на тази схема към основата се подава преднапрежение. Всички други компоненти имат същата цел като схемите, обсъдени по-горе.

двутактен аудио усилвател

Това не означава, че това е обикновен транзисторен усилвател, тъй като работата му е малко по-сложна от тази на тези, обсъдени по-рано. При двутактовия ULF входният сигнал се разделя на две полувълни, различни по фаза. И всяка от тези полувълни се усилва от собствена каскада, направена на транзистор. След като всяка полувълна бъде усилена, двата сигнала се комбинират и изпращат към високоговорителите. Такива сложни преобразувания могат да причинят изкривяване на сигнала, тъй като динамичните и честотните свойства на два, дори от един и същ тип, транзистора ще бъдат различни.

В резултат на това качеството на звука на изхода на усилвателя е значително намалено. Когато работи двутактен усилвател от клас "А", не е възможно да се възпроизведе сложен сигнал с високо качество. Причината е, че през рамената на усилвателя непрекъснато протича повишеният ток, полувълните са асиметрични и се получават фазови изкривявания. Звукът става по-малко разбираем, а при нагряване изкривяването на сигнала се увеличава още повече, особено при ниски и свръхниски честоти.

Безтрансформаторен ULF

Нискочестотният усилвател на транзистор, направен с помощта на трансформатор, въпреки факта, че дизайнът може да има малки размери, все още е несъвършен. Трансформаторите все още са тежки и обемисти, така че е по-добре да се отървете от тях. Много по-ефективна верига се прави на допълнителни полупроводникови елементи с различни видове проводимост. Повечето от съвременните ULF се изпълняват точно по такива схеми и работят в клас "B".

Два мощни транзистора, използвани в дизайна, работят според емитерната верига (общ колектор). В този случай входното напрежение се предава на изхода без загуба и усилване. Ако на входа няма сигнал, тогава транзисторите са на ръба на включване, но все още са изключени. Когато на входа се приложи хармоничен сигнал, първият транзистор се отваря с положителна полувълна, а вторият в този момент е в режим на прекъсване.

Следователно само положителни полувълни могат да преминат през товара. Но отрицателните отварят втория транзистор и напълно блокират първия. В този случай в товара има само отрицателни полувълни. В резултат на това сигналът с усилена мощност е на изхода на устройството. Такава схема на транзисторен усилвател е доста ефективна и е в състояние да осигури стабилна работа, висококачествено възпроизвеждане на звук.

ULF схема на един транзистор

След като сте проучили всички горепосочени характеристики, можете да сглобите усилвател със собствените си ръце на проста елементна база. Транзисторът може да се използва вътрешно KT315 или някой от неговите чуждестранни аналози - например BC107. Като товар трябва да използвате слушалки, чието съпротивление е 2000-3000 ома. Трябва да се приложи преднапрежение към основата на транзистора чрез резистор 1 MΩ и разделителен кондензатор 10 µF. Веригата може да се захранва от източник с напрежение 4,5-9 волта, ток - 0,3-0,5 A.

Ако съпротивлението R1 не е свързано, тогава няма да има ток в основата и колектора. Но когато е свързан, напрежението достига ниво от 0,7 V и позволява да тече ток от около 4 μA. В този случай коефициентът на усилване на тока ще бъде около 250. От тук можете да направите просто изчисление на транзисторния усилвател и да разберете тока на колектора - той се оказва 1 mA. След като сте сглобили тази схема на транзисторен усилвател, можете да я тествате. Свържете товара - слушалки към изхода.

Докоснете входа на усилвателя с пръст - трябва да се появи характерен шум. Ако не е там, най-вероятно дизайнът е сглобен неправилно. Проверете отново всички връзки и рейтинги на елементите. За да направите демонстрацията по-ясна, свържете източник на звук към ULF входа - изхода от плейъра или телефона. Слушайте музика и оценете качеството на звука.

Те са нещо от миналото и сега, за да сглобите всеки прост усилвател, вече не е нужно да страдате от изчисления и да занитвате голяма печатна платка.

Сега почти цялото евтино усилващо оборудване е направено на микросхеми. Най-широко използваните TDA чипове за усилване на аудио сигнала. В момента те се използват в автомобилни радиостанции, активни субуфери, домашна акустика и много други аудио усилватели и изглеждат по следния начин:

Плюсове на TDA чиповете

1. За да монтирате усилвател върху тях, достатъчно е да захранвате, да свържете високоговорители и няколко радио елемента.
2. Размерите на тези микросхеми са доста малки, но те ще трябва да бъдат поставени върху радиатор, в противен случай те ще станат много горещи.
3. Те се продават във всеки магазин за радио. На Али нещо е скъпо, ако го вземете на дребно.
4. Имат вградени различни защити и други опции, като заглушаване и т.н. Но според моите наблюдения защитите не работят много добре, така че микросхемите често умират или от прегряване, или от. Така че е препоръчително да не затваряте щифтовете на микросхемата един към друг и да не прегрявате микросхемата, изстисквайки целия сок от нея.
5. Цена. Не бих казал, че са много скъпи. За цената и функциите, които изпълняват, те нямат равни.

Едноканален усилвател на TDA7396

Нека да съберем прост едноканален усилвател на чипа TDA7396. По време на писането го взех на цена от 240 рубли. В листа с данни за микросхемата се казва, че тази микросхема може да достави до 45 вата при натоварване от 2 ома. Тоест, ако измерите съпротивлението на бобината на високоговорителя и то ще бъде около 2 ома, тогава е напълно възможно да получите пикова мощност от 45 вата на високоговорителя.Тази мощност е напълно достатъчна, за да организирате дискотека в стаята не само за себе си, но и за вашите съседи и в същото време да получите посредствен звук, който, разбира се, не може да се сравни с hi-fi усилвателите.

Ето разводката на чипа:

Ще сглобим нашия усилвател според типичната схема, която беше приложена в самия лист с данни:

Подаваме +V на крак 8 и не подаваме нищо на крак 4. Така че диаграмата ще изглежда така:

Vs е захранващото напрежение. Може да бъде от 8 до 18 волта. “IN+” и “IN-” - тук даваме слаб звуков сигнал. Закачаме високоговорителя към 5-ия и 7-ия крак. Поставяме шестия крак на минус.

Ето моята сборка за вграден монтаж

Не използвах кондензатори при входна мощност 100nF и 1000uF, тъй като имам чисто напрежение, идващо от захранването.

Разтърси високоговорителя със следните параметри:

Както можете да видите, съпротивлението на намотката е 4 ома. Честотната лента показва, че това е тип субуфер.

А ето как изглежда моят суб в собственоръчно направен калъф:

Опитах се да снимам видео, но звукът на видеото е много лош за мен. Но все пак мога да кажа, че от телефона със средна мощност вече кълвеше, така че ушите бяха увити, въпреки че консумацията на цялата верига в работна форма беше само около 10 вата (умножаваме 14,3 по 0,73). В този пример взех напрежението, както в кола, тоест 14,4 волта, което се вписва добре в нашия работен диапазон от 8 до 18 волта.

Ако нямате мощен източник на енергия, тогава той може да бъде сглобен по тази схема.

Не се циклете в този чип. Тези TDA чипове, както казах, има много видове. Някои от тях усилват стерео сигнала и могат да извеждат звук към 4 високоговорителя едновременно, както се прави в автомобилните радиостанции. Така че не бъдете мързеливи да се ровите в Интернет и да намерите подходящ TDA. След като завършите монтажа, оставете вашите съседи да проверят вашия усилвател, като развиете копчето за сила на звука за цялата балалайка и облегнете мощния високоговорител на стената).

Но в статията събрах усилвател на чип TDA2030A

Получи се много добре, тъй като TDA2030A има по-добри характеристики от TDA7396

Също така ще добавя, за промяна, друга схема от абонат, чийто усилвател на TDA 1557Q работи правилно повече от 10 години подред:

Усилватели на Aliexpress

На Ali също намерих комплекти комплекти на TDA. Например, този стерео усилвател е 15 вата на канал и струва $1. Тази мощност е достатъчна, за да се мотаете с любимите си песни в малката стая

Можеш да купиш.

И тук той е готов точно сега

Както и да е, има много от тези усилвателни модули в Aliexpress. Кликнете върху тази връзка и изберете всеки усилвател, който харесвате.