Стереоусилитель на транзисторах своими руками: Схемы стерео усилитель на транзисторах своими руками. Транзисторный усилитель класса а своими руками. Собранный мной усилитель

Содержание

Схемы стерео усилитель на транзисторах своими руками. Транзисторный усилитель класса а своими руками. Собранный мной усилитель

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 .

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.

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.

Схема простого усилителя звука на транзисторах , которая реализована на двух мощных составных транзисторах TIP142-TIP147 установленных в выходном каскаде, двух маломощных BC556B в дифференциальном тракте и один BD241C в цепи предварительного усиления сигнала — всего пять транзисторов на всю схему! Такая конструкция УМЗЧ свободно может быть использована например в составе домашнего музыкального центра или для раскачки сабвуфера установленного в автомобиле, на дискотеке.

Главная привлекательность данного усилителя мощности звука заключается в легкости его сборки даже начинающими радиолюбителями, нет необходимости в какой либо специальной его настройке, не возникает проблем в приобретении комплектующих по доступной цене. Представленная здесь схема УМ обладает электрическими характеристиками с высокой линейностью работы в частотном диапазоне от 20Гц до 20000Гц. p>

При выборе или самостоятельном изготовлении трансформатора для блока питания нужно учитывать такой фактор: — трансформатор должен иметь достаточный запас по мощности, например: 300 Вт из расчета на один канал, в случае двухканального варианта, то естественно и мощность удваивается. Можно применить для каждого свой отдельный трансформатор, а если использовать стерео вариант усилителя, то тогда вообще получится аппарат типа «двойное моно», что естественно повысит эффективность усиления звука.

Действующее напряжение во вторичных обмотках трансформатора должно составлять ~34v переменки, тогда постоянное напряжение после выпрямителя получится в районе 48v — 50v. В каждом плече по питанию необходимо установить плавкий предохранитель рассчитанный на рабочий ток 6А, соответственно для стерео при работе на одном блоке питания — 12А.

С 08.25.2012 доступен датагорский кит на базе рассмотренного в статье прототипа!
Забирайте на нашей Ярмарке:

Часто случается, что паяльщики обращаются к схемотехнике УЗЧ класса «А» с целью добраться до «того самого, офигительного звука», будь это классические усилители Джона Линсли-Худа, Нэльсона Пасса или множества вариантов из Сети, например наш .
К сожалению, при этом не все самодельщики принимают во внимание, что усилители класса «А» требуют использования источника питания с очень низким уровнем пульсаций. А это приводит к непобедимому фону и последующему разочарованию.

Фон — неприятная штука, почти метафизическая. Слишком много причин и механизмов возникновения. Методов борьбы описано тоже много: от правильной прокладки проводов до изменения схем.
Я сегодня хочу обратиться к теме «кондиционирования» питания УЗЧ. Будем давить пульсации!

Предлагаемый вашему вниманию стереофонический предварительный усилитель состоит из регулятора громкости с буферными каскадами без общей ООС на транзисторах, обладающих высокой линейностью и по субъективным оценкам звучащих лучше буферных каскадов на операционных усилителях.


Он предназначен для использования с высококачественными усилителями мощности звуковой частоты, выполненными на лампах, транзисторах или микросхемах.

Транзисторные симметричные буферные каскады, примененные в предварительном усилителе, могут быть использованы в других конструкциях — микшерах, темброблоках, корректорах и прочих устройствах.

Предварительный усилитель изготовлен в основном на компонентах для поверхностного монтажа и является третьим проектом , представленным автором в .

«Давненько не брал я в руки шашки…». Вернее я хотел сказать, что давненько не собирал усилителей на транзисторах. Всё лампы, да лампы, понимаешь. И тут, благодаря нашему дружному коллективу и участию , я приобрёл пару плат для сборки . Платы отдельно .


Платы пришли быстро. Игорь (Datagor) оперативно прислал документацию со схемой, описанием сборки и настройки усилителя. Кит всем хорош, схема классическая, обкатанная. Но меня обуяла жадность. 4,5 Ватта на канал — маловато будет. Хочу минимум 10 Вт, и не потому что я громко слушаю музыку (с моей акустикой чувствительностью 90 дБ и 2 Вт хватает), а… чтобы было.


Рис. 1. Буфер в сборе


Здравствуйте, друзья! Всем приятных летних дней!
Я разработал и проверил сборкой печатную плату для буфера из моей датагорской статьи .
Все детали размещены на печатной плате 55×66 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм.

Датагорцам большой привет!
В моей первой местной статье описано устройство, позволяющее определять коэффициент усиления по току биполярных транзисторов различной мощности обеих структур при значениях тока эмиттера от 2 мА до 950 мА.

На определенном этапе постижения темы усилителестроения я понял, что от двухтактных схем усилителей невозможно добиться высокого качества воспроизведения без тщательного подбора транзисторов в пары. Двухтакт изначально предполагает некую степень симметрии плеч, а, следовательно, ставить транзисторы в макет усилителя стоит только после того, как стало известно, какие параметры имеют транзисторы, которые вы держите в руках.


Это был отправной момент. Помимо этого, авторы многих схем выдвигают требования к параметрам устанавливаемых в схему транзисторов, в частности к их способности усиливать сигнал.
И, наконец, интересовала проблема выбора оптимального начального тока транзистора, чтобы поставить прибор в режим, обеспечивающий максимальную линейность его работы.
Собственно встал вопрос, какие параметры и чем измерять?

Здравствуйте, уважаемые читатели!
Этим небольшим, но полезным дополнением я продолжаю тему, поднятую . Для отказа от разделительного конденсатора на выходе буферного каскада представляет интерес двухполярное питание нашего устройства (рис. 1).


Рис. 1. Схема буферного каскада с двухполярным питанием


Для простоты изображен один канал и не показаны фильтрующие конденсаторы по цепям питания.
Смещение для задания режима работы буферного каскада по постоянному току обеспечено за счет источника напряжения на элементах HL1, R3, C2, C3, R2.

Вчера, 17:35 изменил Datagor. Дополнения камрадов

Простейший усилитель звука на одном транзисторе за 15 минут


Привет, Самоделкины! Если у Вас есть динамик и источник звука, но нечем его усилить — то в этой статье мы расскажем Вам, как собрать усилитель из хлама =)

Для этого нам потребуются следующие компоненты и инструменты:
1. n-p-n кремниевый транзистор КТ805 или его аналоги. (этот самый мощный в серии)
2. Электролитический конденсатор емкостью 100мкФ и напряжением более 16 вольт
3. переменный резистор около 5кОм
4. монтажная плата (необязательно — можно сделать навесным монтажем)
5. радиатор
6. провода
7. разъем мини джек
8. блок питания 5-12 В постоянного тока
9. паяльник, канифоль, припой .(вот такой подобран хлам)

Первым делом устанавливаем компоненты на монтажную плату.

К базе КТ805 припаиваем центральный вывод переменного резистора и отрицательный вывод конденсатора.

Второй вывод переменного резистора — это + питания и + динамика припаиваем на плату
Коллектор транзистора (центральный контакт) будет минус динамика.

К эмиттеру подключаем минус питания и отрицательный провод входного сигнала. Положительным проводом является + конденсатора.

Для тестов остается припаять 3 пары проводов Вход Выход и Питание (на фото слева направо). Транзистор устанавливаем на радиатор.

Приступаем к тестам и настройке. Собираем и подключаем все компоненты на столе, строго соблюдая полярность! Желательно и схему проверить на наличие коротких замыканий.

Нашим подстроечным резистором подбираем правильный режим работы. Короче говоря согласуем работу транзистора с сопротивлением динамика.

Ура! Настройка прошла успешно! Окультуриваем и устанавливаем все в корпус.

Всем удачи и хороших идей!

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Усилитель на двоих транзисторах

усилитель звука, усилитель, своими руками, простой усилитель, купить усилитель, усилитель своими руками, электроника, amplifier, просто, унч, купить усилитель звука, основы электроники, сделать, как сделать, аудио усилитель, усилитель мощности, усилитель мощность, electronicsclub, радиодетали, усилитель звука своими руками, сделать усилитель, усилитель звука для колонок, электротехника, tda, электроника для начинающих, радиолюбитель, electronics, радиоэлектроника, усилитель мощности звука, простой усилитель звука, сам, радиолюбитель тв, радиолюбитель tv, стерео, транзистор, уроки электроники, усилитель d класса, усилитель схема, сделай, автозвук, sound amplifier, аудиомания, audiomania, в домашних условиях, самодельный усилитель, схема, как сделать усилитель, алиэкспресс, звук, aliexpress, электроника из китая, колонка усилитель, усилитель для колонок, схема усилителя звука, усилитель из китая, на одном транзисторе, усилитель звука купить, усилитель нч, усилитель с караоке, на транзисторе, hi-fi, мощный усилитель, tda7560, на микросхеме, tda7850, av-512, простой, высококачественный, платы микросхема автомагнитола транзисторах биполярных усилитель звука своими руками, ciclon, 50 ватт, усилитель алиэкспресс, сделай сам, мощный, hi-fi класса, 4х канальный, однополярное питание, 12в, 4х50вт, мощности, стереоусилитель, усилитель мощности звуковой частоты, схема усилителя, ta8229k, из зарядки, из зарядника, усилитель из магнита, усилитель стерео, усилитель на параллельных транзисторах, audio, для чего, mystery, loud, alphard, db, deaf, как подключить, дефбонс, bounce, реальный усилитель звука без батареек и транзисторов, усилитель звука из лампы, tpa3116 2. 1, tpa3116d2 2.1, tpa3116, tpa3116d2 + ne5532, усилитель сабвуфера с предусилителем, усилитель d-класса, усилитель звука 2.1, сабвуферный усилитель, tpa3116d2, усилитель с выходом под сабвуфер, усилители мощности звука, аудио звук, стерео усилитель, усилитель на микросхеме, усилитель звука для начинающих, усилитель с сабвуфером, усилитель 2.1, tea2025b, цифровой усилитель звука, колонка домашний, усилок с али, quennway, gzbotolave, китайский усилок на микросхеме, усилитель звука с китая, tda7294, усилитель для сабвуфера, обзор на усилители звука, ys audio, stk4234, sunbuck, teli, kintiger, noobsound, tiancoolkei, breeze audio, shinco, усилитель громкости, усилитель музыки, 100вт, собрать усилитель, самоделки, компанец, усилитель из зарядника, простой громкий классный усилитель на транзисторах для сабвуфера своими руками, из самых доступных деталей, по заявкам моих зрителей, alpha mods, обман, классный простой дешевый хороший усилитель звука своими руками, усиление звука, усилитель звука в наушниках, мощный усилитель звука и dvd плеера в авто магнитола сабвуфер своими руками транзисторы, 300вт, усилитель недорого, мощный усилитель звука, усилитель для 75 гдн или s90, ecbkbntkm lkz s90, набор усилитель, предварительный усилитель, транзистор усилитель, усилитель d, схема усилителя d, домашний акустика, дом акустика, усилитель микросхема d, усилитель видео, усилитель с micro sd, звуковой трансформатор, купить алиэкспресс, аудио алиэкспресс, как работает звуковой трансформатор, караоке, услитель с usb, китайский усилитель, колонка сделать, machete, класс усилителя, усилитель из китая какой усилитель лучше, усилитель для 75 гдн, усилитель звука 2*160 ватт из китая класса d на tda7498e против 75 гдн-4 или s90, tda7498e против 75 гдн-4 или s90, s90, тда7498, усилитель купить, 75гдн, усилитель для с90, сделать аудио, колонка звук, колонка схема, tda7498e, усилитель звука на тда 7498е, с90 усилитель, усилитель 160 ватт, усилитель авто, басы, transistor (invention), простой дешовый мощный громкий усилитель звука на транзисторах сабвуфер микросхема своими руками, dual mono vs stereo, усилитель на кт837, кт837, how to make, поделки своими руками, dual mono, 1300w, amplifer, урок, усилитель b класса, class a, class b, class d, class ab, operational amplifier, the amplifier on one transistor, простейший, самый простой, на трех элементах, ребёнок делает, тда, усилок, усилитель низких частот, качественный звук, ламповый звук, ламповый услитель, with their hands, transistor, усилитель для наушников, xduoo ta-01b, xduoo ta-10, xduoo ta-02s, усилитель a класса, класс усилетеля, gearbest, товары из китая, приколы, clait, 2019, 2000 ватт, 1000 ватт, review, обзор, автомобильный усилитель звука, как выбрать усилитель звука, усилитель звука из китая, электроника алиэкспресс, распаковка посылок, посылки из китая, китай, очень громкий усилитель, усилитель на полевом транзисторе, интегрированный, интегральный, мощность, ламповый, рейтинг усилителей, выбор усилителя, топ усилителей, магазин электроники, модуль звука, усилитель с блютуз, усилители, ватт усилитель, звук усилитель, акустический система, громкий усилитель, усилки, телевизор, руками, своими, нормально, аз, музыка, акб, аккумулятор, долбит, бас, авто, music education (field of study), sound (literature subject), машина, тачка,

виды, схемы, простые и сложные

– 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.

УМЗЧ мощностью 350 Вт

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 паять электропаяльником 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.

Простейшие усилители звука

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:

УМЗЧ 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.

Чертежи печатных плат и указания по налаживанию простого высококачественного УМЗЧ

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<I2, P будет отрицательным. Полезно запомнить – P=3дБ соотв. численному отношению в 1,41 раза, P=6дБ – в 2 раза, P=12дБ – в 4 раза, P=20дБ в 10 раз, P=40дБ в 100 раз и P=60дБ в 1000 раз.

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.

Кривые равной громкости

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».

Ламповый УМЗЧ с возможностью переключения режимов выходного каскада

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.

Описание бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ

Усовершенствованный бестрансформаторный выходной каскад лампового УМЗЧ

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.

Выходные трансформаторы двухтактных оконечных каскадов наматываются по специальным схемам, чтобы уменьшить паразитную (через поле рассеяния, не через сердечник) магнитную связь между секциями анодной обмотки. Связь через поле рассеяния – специфический для «двухтактников» и весьма сильный фактор, ухудшающий звук. Схемы намотки выходных трансформаторов ультралинейных 2-тактных выходных каскадов весьма сложны.

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.

Магнитопроводы и каркас обмоток звуковых трансформаторов

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.

Самодельный выходной трансформатор звуковой частоты

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.

Звуковые усилители на микросхемах TDA

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).

Импульсные звуковые усилители класса D на микросхемах

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.

4-канальный УМЗЧ на микросхеме

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.

Усилитель и акустика для сабвуфера

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.

Усилители для наушников на транзисторах и микросхемах

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.

На закуску

В заключение – полнейшая экзотика, усилитель для наушников… на лампах, см. рис., причем всего один канал, для другого нужны еще такие же раритеты. Хотя в этом усилителе реализованы едва ли не все ламповые ритуалы (кроме, пожалуй фиксированного смещения от батареек), он не только и не столько дань любезности вакуумным аудиофилам: при прослушивании на ТДС-7 через этот усилитель сквозного аналога звук, по сравнению с KA2206B, заметно улучшается.

Ламповый усилитель для наушников

***

© 2012-2020 Вопрос-Ремонт.ру

Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

DIY ради настоящего Hi-Fi / Своими руками (DIY) / iXBT Live

От автора:  «Если из десяти открывших статью, один дочитает до конца — хорошо. Если из десяти прочитавших, один пройдет путь до конца – значит я не впустую потратил свое время»

«Выберите себе работу по душе, и вам не придется работать ни одного дня в своей жизни»

— Конфуций

           Кто из нас в детстве не любил мастерить? Да что угодно! Лук со стрелами или меч играть в «Робин Гуда», после просмотра одноименного фильма, пистолет или автомат играть в войнушку… Взрослея, каждый находит себе другие занятия. Жаль, что не все они одинаково полезны… Можно как согласиться, так и поспорить с утверждением Конфуция, превратив хобби в работу. Хорошо, когда ты признан и за тем, что ты делаешь выстраивается неиссякаемая очередь. Тогда можно назначать завышенную цену и работать только тогда, когда хочется, например, по велению вдохновения. Чаще же наоборот, хобби, превращаясь в работу, становится рутиной, лямкой, которую нужно продолжать тянуть хоть она уже и не в радость… Поэтому остановимся на хобби уровня: «захотел и сделал». По-английски DIY (Do It Yourself) — «сделай это сам». DIY — довольно распространенное за рубежом занятие – мастерить поделки в свое удовольствие. В России же, которой еще предстоит, надеюсь, время капитализма с человеческим лицом, наметилась обратная тенденция. Если в советское время было множество кружков для изготовления всевозможных поделок, то в нынешней России главным приоритетом, к сожалению, являются деньги. Самый распространенный вопрос, когда показываешь кому-либо из знакомых то, что сделал: 

 

 

Или:

 

 

Признаюсь, сам в начале пришел в радиохобби из желания сэкономить, точнее сделать, то что стоит много задешево. С этого все и началось. Вспомнив закон Ома из школы и купив паяльник, начал делать усилитель, который по заявлению его разработчика с форума радиолюбителей «звучит, как заводской за 1000 долларов…» Много позже, желая еще больше сэкономить, стал делать DAC, самый дешевый из которых до появления китайских «брендов» стоил еще в несколько раз дороже, хотя тут уже присутствовал и азарт, а смогу ли я сделать то, что делают настоящие специалисты в радиоэлектронике. Постепенно вникая в суть, читая специализированную литературу и делая именно так, как правильно, а не так, как сделали бы из стремления сэкономить, свыкаешься с мыслью, что или можно топтаться на уровне дешевых поделок или делать что-то действительно стоящее, вкладывая уже порой немаленькие средства…

            Поэтому сразу скажу, кто хочет выгоды по сравнению с «Али» или особых прибылей, можно закрывать статью и открыть Алиэкспресс (хотя и тут, если купить набор для сборки, а не законченную вещь, статья может пригодится). Всем же, кто хочет сделать что-то хорошее и стоящее своими руками, посвящается.

            В этой статье постараюсь подробно описать, как сделать хороший усилитель, не сильно вдаваясь в технические подробности, но акцентируя внимание на нужных для первого раза простых мелочах и тонкостях.

«Семь раз отмерь, один отрежь» — народная мудрость.

            Итак, кто в первый раз взял в руки паяльник и решил себе сделать «усилитель для компьютера» или усилитель для пассивной стереосистемы (например, акустика досталась от знакомого), или в активной «внутри что-то сломалось и там ничего не понять – проще выкинуть», я рекомендую обратить внимание на усилитель на микросхемах Lm3886 или TDA7293/94. Усилители на них просты в изготовлении и не нуждаются в настройке. Если все правильно спаять и подключить, сразу можно слушать музыку. И не просто слушать, а слушать с помощью действительно качественного усиления. На них сейчас и остановлюсь, основной же будет все же усилитель более продвинутого уровня на транзисторах.

           Сразу нужно разобраться с необходимым инструментом. Если вы не уверены, что данное хобби Вас захватит, можете купить самый недорогой паяльник 60Ватт на первое время. 60Ватт,  а не, к примеру, 30Ватт — просто потому, что лудить провод сечением больше 1,5мм2 мощным значительно легче, как и припаивать детали к большим по площади полигонам меди. Купите катушку припоя, намотанную проволокой, содержащей внутри себя канал с канифолью, с сечением провода до 1мм (чем тоньше, тем легче паять мелкие детали) и купите сразу простой мультиметр. Это в любом случае пригодится Вам в быту и даже вот с таким набором я сделал первый усилитель на Lm3886, который действительно звучал достаточно хорошо (значительно лучше, чем использовавшийся тогда у меня ресивер Yamaha RX363).  

          Теперь, когда определились с необходимым инструментом, можно определиться со схемой и платой. Я указал сразу две микросхемы, потому что они превосходят остальные по совокупности параметров. Почему две? Какую выбрать – тут решает Ваш музыкальный вкус. Кому важен чуть более четкий, динамичный и мощный (панчевый) бас и готов в ущерб получить слегка упрощенные высокие частоты, следует выбрать TDA7293, а кто любит кристальный звон тарелочек, колокольчиков и прочий Джаз, однозначно нужно смотреть в сторону Lm3886. Да, сразу скажу, что бас микросхемы lm3886 проигрывает второй микросхеме не всегда, зависит от размера мидвуфера (динамика, что будет воспроизводить средние и низкие частоты) и импеданса акустических систем (чем больше диаметр басовика и ниже его сопротивление, тем сильнее это заметно).

Рассмотрим упрощенную схему на TDA.

На ней видим, что микросхема включена в инвертирующем режиме (используется вход отрицательной полярности). Главный плюс в том, что в этом случае не нужно в обратной связи использовать электролитический конденсатор, который довольно сильно портит звук привнося свои искажения в сигнал. Также в инвертирующем режиме улучшается подавление синфазных шумов (помех). Платой за использование инвертированного режима является использование дополнительного операционного усилителя (ОУ) в качестве буфера. Коэффициент усиления TDA близок к рекомендованному в datasheet – 20 (вычисляется как R9+R10/R5). Коэффициент усиления операционного усилителя, используемого в качестве буфера равен 3 (R3/R4+1). Питание на этой упрощенной схеме не нарисовано, но сразу скажу, что здесь оно должно быть двухполярным со средней точкой, например, +25В  0 -25В. Приоритет двухполярного питания тоже в отсутствии электролитического конденсатора и уже на выходе, что еще сильнее слышно. Питание операционного усилителя стабилизированное с помощью стабилитронов также двухполярное +12В  0  -12В.

После того, как разобрались со схемой, можно сделать разводку платы в программах типа SprintLayot, DipTrace и тому подобных, а можно воспользоваться моей, сразу сделав заказ на 5 штук за пару баксов. Заказать платы TDA7293 можно по ссылке.

Моя плата была разведена с учетом моих знаний и умений и под мои потребности. По возможности минимизирована длина дорожек, силовые цепи сделаны полигональными, под землю отведен отдельный слой. Силовая земля отделена от слаботочной. Собрана неоднократно и прослушана мной и знакомыми. Плата разведена так, что предполагает возможность использования как выводных деталей (впаиваемых в отверстия), так и СМД (поверхностного монтажа). В случае, если видите оба варианта, знайте, что припаивать нужно только один. По выводным резисторам я предпочитаю марку RN55 от Vishay, по SMD рекомендую MELF от Vishay или любую фирменную (не с «Али») тонкопленку. Но для первого раза можно впаять и то, что купил в ближайшем магазине или Али, главное не напутать с номиналами и проверять мультиметром деталь перед пайкой на брак. По конденсаторам небольшой емкости (10pF и 220pF) рекомендую использовать полипропиленовые MKP. Конденсаторы, шунтирующие питание операционного усилителя можно поставить и лавсановую пленку, и НП0 керамику, но в идеале также MKP полипропилен. Электролитические конденсаторы питания операционного усилителя можно использовать 16В. и выше, подходящих габаритов с емкостью не менее 100мкФ. Остальные конденсаторы ставятся в зависимости от применяемого трансформатора на 35В или 50В. Хочу заметить, что максимальное напряжение питания микросхемы TDA не стоит делать выше 40В., особой мощности выжать не получится, а проблемы, попадись акустика с низким импедансом, появятся на мощностях близких к максимальным. Электролитические конденсаторы питания, что рядом с TDA должны быть с минимальным ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). Большие «банки» питания лучше ставить ёмкостью не менее 6800мкФ. Я обычно ставлю по 10000мкФ. Так у Вас получится как минимум вдвое больше емкость, чем обычно ставят в усилители/ресиверы до 500 долларов. По электролитам я отдаю предпочтение Panasonic серии FC, но можно применять и другие (Samhwa, Nichicon, Nippon-Chemicon, Jamicon и т.п.).  Диоды в мост предпочтительнее ставить Шоттки или UltaFast на напряжение от 100В. с током 3-5A. В этом месте тоже предусмотрен вариант установки как выводных диодов, так и поверхностного монтажа (СМД). Кстати, при выборе деталей поверхностного монтажа, которые немного более предпочтительны для снижения индуктивности, возникающей из-за переходных отверстий, Вам просто необходим будет пинцет для удержания этих мелких деталей. Мне больше нравятся пинцеты с изогнутым наконечником примерно под 135 градусов.

После того, как сделаете на столе несколько прожогов, может понадобится термостойкий силиконовый коврик для пайки, но можно попытаться быть аккуратным и справляться без него хотя бы первое время. Собственно, в сборке можете ориентироваться в сборке на фото моего варианта. И задавать вопросы в случае, если такие возникнут.

 Далее вариант для тех, кто решил выбрать микросхему LM3886, упрощенная схема ниже

На схеме видим, что микросхема также включена в инвертирующем режиме (используется вход отрицательной полярности) по той же самой причине. Коэффициент усиления Lm3886 – 12,34 (вычисляется как R6/R5). Выбран минимально возможным без дополнительной коррекции, так как многими замечено, что чем меньше коэффициент усиления данной микросхемы, тем лучше она звучит. Коэффициент усиления операционного усилителя, используемого в качестве буфера равен 3 (R3/R4+1). Питание на этой упрощенной схеме не нарисовано, но сразу скажу, что здесь оно должно быть также двухполярным со средней точкой, например, как на схеме, +30В  0 -30В. Питание операционного усилителя стабилизированное с помощью стабилитронов также двухполярное +12В  0  -12В.

Рекомендации по подбору деталей будут теми же, что и на TDA. Операционный усилители (ОУ) использовать в качестве буфера лучше AD825, OPA1611, LME49710, AD845, и им подобные (можно и древний, поэтому очень распространенный NE5534) в форм-факторе DIP-8 (или SOIC через переходник).

Предпочтительны ОУ с JFETвходом, но можно устанавливать и другие, по своему предпочтению, ориентируясь на то, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя было в пределах допустимого (для себя считаю допустимым до 65мВ).     

Заказать платы Lm3886 можно по ссылке.

Вот тоже фото плат в сборе для наглядности

Когда Вы все собрали (спаяли) и отмыли платы от канифоли, предстоит первый запуск…

Кстати, о необходимости промывания плат. Делать это нужно обязательно, хоть большинство канифоли, использующейся в канале олова и не является токопроводящей, она имеет свойство впитывать и накапливать влагу, что ведет к всевозможным окислениям с течением времени. И если даже это не приведет к замыканию, будьте уверены, дополнительные искажения сигнала точно появятся. Это проверено и подтверждено измерениями, хотя зачастую и не слышно на слух. Для промывки я использую зубную щетку, ватные палочки и спирт из аптеки (можно использовать изопропиловый или медицинский).

Мощную микросхему усилителя, обязательно необходимо крепить к охлаждающему радиатору. ВНИМАНИЕ! Микросхемы могут быть с изолированным корпусом (на фото LM3886) и не изолированным (металлическая на фото TDA7293). В первом случае достаточно просто прижать микросхему к радиатору, предварительно смазав ее контактирующую с радиатором сторону термопастой, а во втором нужно расположить между ними изолирующую прокладку (слюда, керамика, и т.п.), также смазав изолирующую прокладку с обеих сторон термопастой. После чего с помощью мультиметра убедиться, что радиатор точно изолирован от металлической подложки микросхемы.

Трансформатор подбирается из учета, что выпрямленное напряжение будет примерно в 1,4 раза больше переменного, что показывает мультиметр сразу на выводах трансформатора. Также нужно учитывать возможные перепады (утро/вечер) в сети 220Вольт, если такие у Вас присутствуют. Нужно иметь в виду, что напряжение, указанное на конденсаторах, является максимально допустимым. Нельзя его превышать и желательно иметь запас между напряжением выдаваемым диодным мостом и максимальным напряжением конденсатора 5-10 Вольт.

 «Если есть сомнение, ответ очевиден.» — Еврейская поговорка.

Первое включение всегда лучше делать, включив в цепь 220в. последовательно лампочку. Хочу заострить внимание: именно последовательно, тогда она будет гореть только в случае, если есть на плате короткое замыкание (тем самым спасая от перегорания ту часть, где есть КЗ), а не всегда, как если бы подсоединить ее параллельно. То есть лампочка должна быть между трансформатором и розеткой, своего рода предохранителем. Вот как на картинке ниже.

Громкоговоритель (динамик) вначале лучше не подключать, а после включения в сеть розетки, когда лампочка вспыхнет от зарядки конденсаторов и погаснет, нужно будет измерить значение постоянного напряжения на выходе, предварительно замкнув перемычкой разъем входного сигнала. С замкнутым входом значение постоянного напряжения не должно быть больше нескольких десятков милливольт. Если напряжение больше 1Вольта – можно начинать волноваться, что же Вы сделали не так. Если оно в районе пары вольт, причиной может быть, как неудачный (не подходящий для работы в этом месте) операционный усилитель в буфере, так и какой-нибудь не отмытый флюс. Если больше – хуже. Значит где-то что-то напутали (что наиболее вероятно) или попалась неисправная деталь. В этом случае все внимательно нужно перепроверить, возможно даже выпаивая детали из платы.

Если же первый запуск прошел удачно, можно на вход подать сигнал и на выходе, подключив тестовый динамик, услышать звук. Далее расположив и закрепив все, например, на фанерке, можно подключить к акустической системе и послушать результат.

Если результат Вас устраивает, можно приступать к размещению этого комплекта в корпусе, выбрав его на Ваш вкус, исходя из финансовых возможностей. От такого простого недорогого:

До таких, более дорогих вариантов:

Идеальным (или очень близким к идеальному) расположением частей усилителя в корпусе я считаю таким:

Здесь все расположено так, чтобы можно было использовать максимально короткие провода входного сигнала, ведь на него проще всего «наловить» наводки. Трансформатор, который тоже является источником помех, расположен в удалении как от плат, так и от цепей входного сигнала. Силовые провода тщательно свиты и тоже располагаются в удалении от сигнальных. Более того, трансформатор отделен дополнительной «стеной защиты» от плат в виде радиаторов. Надеюсь, после краткого объяснения, основной принцип стал понятен. Здесь на фото мы видим один трансформатор, но с раздельными обмотками для каждого канала усилителя, что практически то же самое, что и два отдельных трансформатора, а сточки зрения излучаемых помех даже лучше. Но не стоит этот вариант путать с трансформатором, обмотки которого просто разделены (запараллелены) на два канала. Хотя так тоже делают в большинстве промышленных аппаратов исходя из экономии, так больше шансов получить «земляную петлю» и неприятный эффект в виде фона, порой даже явно слышимого из динамиков акустических систем параллельно с сигналом. И тут уже будет нужно стараться располагать провода и детали так, чтобы этот эффект максимально минимизировать. Сразу скажу, что с моими платами мне это удавалось всегда. В конечном устройстве необходимо помнить о необходимости установки предохранителя, а также рекомендуется устанавливать EMI-фильтр, защищающий от помех в сети 220В, создаваемых приборами с импульсными блоками питания. 

В заключении хочу сказать, что с удовольствием отвечу на любой вопрос и постараюсь помочь советом, если Вы решитесь изготовить себе аналогичное устройство. В итоге, Вы получите отлично звучащий Hi-Fi усилитель, а я буду считать свою миссию выполненной. А также в зависимости от количества прочитавших и активности, решу, нужна ли статья о сборке и настройке усилителя следующей ступени на транзисторах.

PS: И специально для тех, кто считает, что тема не полностью раскрыта, размещаю фото этой прекрасной во всех отношениях девушки – коллеги по хобби, как мотиватор.

 

Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах. Секреты звучания забытых германиевых УНЧ.

Эх, жалко пацанов — королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов… Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.

«Кремний — всему голова» — крикнут яростные члены на форумных дебатах.
«Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт» — вторят им другие, «для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои тупоголовые выводы».

На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры — тоже надо.
Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха — опять же, надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить: «Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»

На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.

Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук похож на звук ламповика.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться — не похож, абсолютно разное звучание.

Электрофон сетевой транзисторный «Вега-101-стерео» с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Однако душещипательные воспоминания о том, как звучали в конце 70-ых простенькие Веги с их примитивной схемотехникой открыли историю ожесточённой борьбы человечества с феноменом транзисторного звучания.

Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень — нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера — уже является буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ на потерю бдительности в процессе настройки схемы.

А теперь обещанные схемы.


Рис.1 Схема усилителя мощностью 1,5 Вт

Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% — 1 Вт, максимальная — 1,5Вт, чувствительность по входу — 0,2 В.
Усилитель сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 9В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.


Рис.2 Схема однотактного усилителя класса А

Схема, приведённая на Рис.2 — для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя, работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора — 150мА.


Рис.3 Схема германиевого усилителя мощностью 10 Вт

На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
При налаживании устройства подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равным половине напряжения питания.

Рис.4 Схема мощного усилителя на германиевых транзисторах

Схема более мощного усилителя приведена на Рис.4. Усилитель рассчитан на подключение электрогитары и микрофона, но может быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность — 30 Вт.
Максимальная выходная мощность — 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений — не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона — 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары — 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.


Рис.5 Схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B

На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B. При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков, намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя транзисторов — 120-150 мА.
При снижении напряжения питания на каждом плече до 30В транзисторы DTG110B без каких-либо колебаний могут быть заменены на отечественные П210А.

Именно таким путём пошёл большой поклонник «германиевого» звука, схемотехник и постоянный участник выставок «Российский Hi-End» Жан Цихисели.
Вот что он пишет про свою конструкцию германиевого УМЗЧ, являющуюся развитием темы усилителя с согласующим трансформатором (Рис.6):

Рис.6 Схема усилителя на транзисторах П-210

«Вашему вниманию представлен германиевый усилитель с выходной мощностью 60 Вт на нагрузке 8 Ом. Выходные транзисторы, используемые в усилителе, П210А, П210Ш. Полоса частот: 20-16000гц. Субъективной нехватки высоких частот практически не ощущается. При нагрузке 4 Ом усилитель выдаёт 100вт.
Согласующий трансформатор выполнен на железе Ш20 на 40. Первичная обмотка разделена на две части и содержит 480 вит.
Вторичная обмотка содержит 72 витка и мотается в два провода одновременно. Сначала наматывается 240 вит первички, затем вторичка, затем снова 240 вит первички.
Диаметр провода первички 0,355 мм, вторички 0,63 мм.
Трансформатор собирается встык (с зазором), зазор — прокладка из кабельной бумаги примерно 0,25 мм.
Резистор номиналом 120 Ом включён для гарантированного отсутствия самовозбуждения при отключённой нагрузке.
Цепочки 250 Ом + 2 по 4.7 Ом, служат для подачи начального смещения на базы выходных транзисторов. С помощью подстроечных резисторов 4,7 Ом устанавливается ток покоя 100ма. Выходные транзисторы П210 должны быть при этом практически едва тёплые.
Для точной установки нулевого потенциала резисторы 250 Ом должны быть точно подобраны. В реальной конструкции они состоят из четырёх резисторов по 1 кОм 2вт.
Для плавной установки тока покоя используются подстроечные резисторы R18, R19 типа СП5-3В 4,7 Ом 5%».

Честно говоря, я не сильно понимаю, каким образом транзисторы П210А с Uкэ max = 65 В будут нормально и надёжно работать в устройстве с напряжением питания ± 40 В. Однако есть такая схема и есть такой автор, и слов из песни не выкинешь, и не пропьёшь талант, тем более, что в материальной жизни этот усилитель существует и наверняка кого-то радует красивым и мощным германиевым звуком.
Ладно, едем дальше.

Рис.7 Усилитель мощностью 30Вт на ГТ806

Схема, представленная на Рис.7, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:

«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:

Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.

Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.

Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада 100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.

Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».

Я никогда не ставил в выходные каскады УМЗЧ высокочастотные транзисторы ГТ806, однако знаю, что при их использовании порой возникают сложности, связанные как с устойчивостью усилителя, так и с надёжностью изделия, связанной с внезапными отказами транзисторов.
Такого же мнения придерживается и Жан Цихисели, который для звуковых целей рекомендует использовать следующий ряд германиевых транзисторов (из числа отечественных): П201, П202, П203, П4, 1Т403, ГТ402, ГТ404, ГТ703, ГТ705, П213-П217, П208, П210.

 

Схема простейшего стереоусилителя 6Вт » Паятель.Ру


Этот усилитель можно использовать как ремонтный модуль при ремонте импортной или отечественной аудиотехники, как усилитель для воспроизведения сигнала от CD-ROMa персонального компьютера на небольшие акустические системы, и во многих других случаях. Применение современных составных транзисторов позволяет собрать усилитель в виде миниатюрного модуля.


При питании от источника +12В усилитель имеет следующие характеристики:

1. Номинальный диапазон частот при неравномерности 6 дб…………….. 60-22000 Гц.
2. Входное напряжение ЗЧ, при котором обеспечивается номинальная мощность … 0,25 В.
3. Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом (8 Ом ) …………….6 Вт (3 Вт).
4. КНИ не превышает 0,3%.

Принципиальная схема одного из каналов усилителя показана на рисунке. Он выполнен на одном из усилителей микросхемы К548УН1А и комплементарной паре составных мощных транзисторов. Основное усиление по напряжению происходит в микросхеме, а на транзисторах выполнен выходной каскад усиления мощности. Усилитель охвачен цепью ООС R2 R1 С3. Коэффициент усиления задается параметрами этой цепи.

Диоды VD1-VD4 задают ток покоя транзисторов выходного каскада и стабилизируют его при изменении температуры их переходов.

Нагрузка — акустическая система, которая подключается между выходом и общим проводом питания через разделительный конденсатор С5. От емкости этого конденсатора сильно зависит воспроизведения низких частот, поэтому, если позволяют габариты и имеется возможность, нужно устанавливать конденсаторы С5 как можно большей емкости (до 4700 мкФ).

Конденсатор С4 — блокировочный по цепи питания, он один на оба канала. Транзисторы выходного каскада нужно установить на радиаторы. Особенность схемы, состоящая в том, что коллекторы этих транзисторов имеют контакт с одной из шин питания позволяют для обеих каналов стереоусилителя использовать всего два радиатора, один общий для транзисторов VT1 и второй общий для транзисторов VT2.

Изолировать транзисторы не нужно, тогда радиатор транзисторов VT2 можно соединить с общим проводом (минусом), а радиатор транзисторов VT1 использовать как шину подачи плюса напряжения питания.

Электролитические конденсаторы К50-16, К50-35 или аналогичные импортные. Емкость С1 может быть 1…5 мкФ. Емкость С2 — 0,047-0,22 мкФ.

Налаживание состоит в том, чтобы подбором номинала R2 установить на точке соединения эмиттеров VT1 и VT2 напряжение, равное половине напряжения питания.

Затем нужно установить необходимую чувствительность усилителя подбором номинала R1. Следует иметь ввиду, что с увеличением чувствительности происходит и увеличение КНИ.

Не исключено включение каналов стерео-усилителя по схеме мостового монофонического усилителя. Тогда мощность увеличится примерно в два раза, а конденсаторы С5 можно будет исключить.

Создайте этот 8-ми транзисторный стереоусилитель

Во время исследования перехода на твердотельные устройства я наткнулся на действительно интересную статью о первой в мире транзисторной системе Hi-Fi. Эта статья дает хорошее закулисное представление о том, как выполняется электронный дизайн. Часто успех зависит от убеждения начальника в том, что определенная идея или процесс стоит того.Транзисторы в 50-е годы были трудными в производстве, шумными и ненадежными, а когда они работали, то только на низкой частоте и очень малой мощности. Многие инженеры изо всех сил пытались выяснить, для чего нужен транзистор, кроме миниатюрных слуховых аппаратов или преобразования сигнала в схемах диодной логики. Конечно, вакуумная трубка была большой и неэффективной, но она могла делать все, что требовалось в то время. За исключением случаев, когда вам нужны были тысячи их для компьютера, тогда они были не так хороши.

Логический модуль IBM 700 Series

К 1960-м годам транзистор, наконец, нашел свою нишу в портативных и мобильных радиоприемниках AM, стереосистемах Hi-Fi, компьютерах и телефонных ретрансляторах, в то время как электронные лампы продолжали оставаться в высокочастотных радиоприемниках, усилителях мощности RF и высоковольтных устройствах. переключатели. Транзистору пришлось вести борьбу с электронной лампой, пока разрабатывались новые материалы и производственные процессы.Переход на транзисторы и устаревание электронных ламп потребовали десятилетий, а не взрыва. ЭЛТ-дисплей, гигантская стеклянная вакуумная бутылка, заполненная оловом, медью, цинком, цезием, серебром и свинцом, не исчезла со сцены до первого десятилетия 21-го века, замененного плоским стеклянным экраном, полным транзисторов. Но в наших микроволновых печах все еще есть электронные лампы. Думаю, последний бой.

В 1968 году Radio Shack представила свои первые наборы P-Box, предназначенные для экспериментаторов в области электроники.Это были отличные комплекты, содержащие все электронные компоненты, провода и монтажную плату, необходимые для создания полезного электронного устройства. Первые комплекты P-Box, выпущенные в 1968 году, подозрительно походили на те, что продавались Eico под брендом Eicocraft, но быстро расширились (Radio Shack продавала экспериментальные комплекты Eico, Knight и Allied Radio до 1973 года). В 1969 году был выпущен комплект 8-транзисторного стереоусилителя, который был снят с производства в 1972 году. Причины неясны, но я подозреваю, что германиевые транзисторы с «согласованной парой» были дорогими и труднодоступными.Кроме того, комплект усилителя был одним из самых сложных в каталоге и, вероятно, работал не очень хорошо, что было бы разочарованием, учитывая его стоимость.

После прочтения статьи о транзисторных Hi-Fi, упомянутых ранее, и изучения доступной документации по набору 8-ми транзисторного стереоусилителя, я захотел его создать. В самых дешевых усилителях 1969 года использовалось как минимум два трансформатора связи. Эти трансформаторы упростили схему усилителя, но они добавили веса и ограничили низкочастотный и высокочастотный отклик.В комплекте Radio Shack использовалась двухтактная конструкция с прямым соединением, которую в то время можно было найти только в «серьезном» Hi-Fi оборудовании, где не было трансформаторов. Все, что мне нужно было сделать, это переработать комплект для кремниевых транзисторов, улучшить схему двухтактного смещения и ограничить высокочастотную характеристику чем-то разумным. Результату этой работы и посвящена данная статья. Я был очень рад, что в итоге я получил симпатичный маленький «винтажный» усилитель, который воспроизводит звук, заполняющий всю комнату, при подключении к эффективной акустической системе.Как вы можете видеть из демонстрации видео в начале этой статьи, вам не нужно 1000 Вт при 0,0000001% THD, чтобы заполнить комнату хорошими мелодиями.

Технические характеристики созданного мною усилителя были следующими:

THD: <1% при 500 мВт на канал

Входное сопротивление: 700 кОм минимум

Чувствительность: -10 дБВ (0,316 В среднекв.) См. Примечание ниже

Частотный диапазон: от 35 Гц до 20 кГц (+/- 1 дБ)

Частоты среза: 27 Гц и 65 кГц

Входная мощность: 9 В при 500 мА макс. Или 12 В при 700 мА макс.Рекомендуется 1000 мА.

Выходная мощность при 9 В Входная мощность: 1 Вт на 8 Ом (0,5 Вт на канал) или 2 Вт на 4 Ом (1 Вт на канал)

Выходная мощность при 12 В Входная мощность: 2 Вт на 8 Ом (1 Вт на канал) или 4 Вт на 4 Ом (2 Вт на канал)

Примечание. Входная чувствительность усилителя масштабируется до входных напряжений линейного уровня потребителя около 0,8 В (пиковое значение) (0,316 В среднеквадратичного значения) для максимальной выходной мощности. Хотя это идеально подходит для ноутбука, MP3-плеера, микшера, CD-плеера, AM / FM-тюнера или старинной магнитофонной деки, этого может быть недостаточно для многих звукоснимателей акустических / электрических инструментов или динамических микрофонов без предварительного усилителя или «топтания». коробка».

ТАКЖЕ …

Обязательно ознакомьтесь с руководством по сборке ниже по странице, потому что оно включает несколько предложений по улучшению усилителя:

  • Добавление светодиодного индикатора питания
  • Удвоение выходной мощности до 2 Вт
  • Добавление источника питания переменного тока для домашнего и портативного использования
  • И многое другое …

Схема стереоусилителя

Усилители правого и левого каналов идентичны, поэтому в этом разделе я опишу только левый канал.

В усилителе три каскада: дифференциальный усилитель (Q1), драйвер с общим эмиттером (Q2) и двухтактный выход (Q3 и Q4).

Ступени усилителя

Дифференциальный каскад усилителя

Каскад дифференциального усилителя обеспечивает три основные функции для остальных каскадов:

1. Схема смещения начальной загрузки, состоящая из C2 и R2-R5, которая увеличивает входное сопротивление усилителя примерно до 2 МОм.

2. Контур обратной связи постоянного тока, состоящий из R7 и R8, для управления общим усилением усилителя, уменьшения искажений и поддержания двухтактного выходного напряжения на уровне 1/2 напряжения источника питания.

3. Фильтр нижних частот первого порядка, состоящий из C3 в сочетании с R7 / R8, который ограничивает высокочастотную характеристику до 65 кГц.

Резисторы R2 и R3 образуют цепь смещения делителя напряжения для Q1, которая устанавливает напряжение коллектора около 8,2 В и ток коллектора на уровне 500 мкА. Коэффициент усиления по напряжению для дифференциального усилителя составляет -21 дБ (потери), а фазовый сдвиг сигнала составляет 180 градусов, поэтому требуется еще один каскад усилителя, чтобы исправить это перед отправкой сигнала на выходной каскад.

Не беспокойтесь о том, что первая ступень будет выглядеть немного необычно. Это не канонический дифференциальный усилитель из класса схем, в котором используются два транзистора. В проекте 8-ми транзисторного стереоусилителя требовалось использовать только 4 транзистора на канал, поэтому в конструкции был отказан от одного из транзисторов дифференциального усилителя и использовалась схема эмиттера в качестве входа. У него есть некоторые ограничения, но он работает.

Стандартный дифференциальный усилитель


Для тех, кто хотел бы самостоятельно поэкспериментировать с этой частью схемы, чтобы увидеть, как она действительно работает, я предоставил быстрый дизайн, аналогичный тому, который использовался в проекте усилителя, и включил схему ниже.Это всего лишь несколько компонентов, и их можно смонтировать на макетной плате без пайки.

Однотранзисторный дифференциальный усилитель


Подключите генератор сигналов к клемме IN +, заземлите клемму IN-, а затем подключите канал 1 двойного осциллографа к клемме OUT, а канал 2 — к клемме IN +. Установите генератор сигналов на 1 кГц с выходом 1Vpp. Кривая осциллографа должна выглядеть как первая кривая ниже. Обратите внимание, что вход и выход дифференциального усилителя синфазны, а коэффициент усиления (Vpp OUT / Vpp IN) приблизительно равен единице.

Неинвертирующий вход (желтый) и выход дифференциального усилителя (синий) — в фазе


Снимите генератор сигналов и осциллограф. Подключите генератор сигналов к клемме IN-, заземлите клемму IN +, а затем подключите канал 1 осциллографа с двумя трассами к клемме OUT, а канал 2 — к клемме IN-. Кривая осциллографа должна выглядеть как вторая кривая ниже. Обратите внимание, что вход и выход дифференциального усилителя сдвинуты по фазе на 180 градусов, а коэффициент усиления усилителя (Vpp OUT / Vpp IN) приблизительно равен единице.

Инвертирующий вход (желтый) и выход дифференциального усилителя (синий) — фазовый сдвиг на 180 градусов


Это поведение, ожидаемое от дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 1. Вы могли бы увидеть подобное поведение от ИС операционного усилителя или канонического 2-х транзисторного дифференциального усилителя.

Одним из важнейших показателей характеристик дифференциального усилителя является коэффициент подавления синфазного сигнала (CMMR). Если вы подаете сигнал точно такой же амплитуды и фазы на клеммы IN + и IN- дифференциального усилителя, выходной сигнал должен быть нулевым.Если это не так, значит, усилитель привел к ошибке на выходе. Практичные диффузоры не идеальны, поэтому CMMR часто используется как мера качества. ИС коммерческих операционных усилителей обычно достигают CMMR от 70 до 100 дБ в зависимости от частоты сигнала. Простой однотранзисторный дифференциальный усилитель не так хорош, но в конце концов, это всего лишь один транзистор.

Чтобы определить CMMR для схемы диффузора, показанной выше, замените R6 подстроечным резистором 2 кОм (контакт 1 — эмиттер Q1, контакт 2 — C2 +).Подсоедините клеммы IN + и IN- к генератору сигналов. Выключите канал 2 осциллографа и регулируйте канал 1, пока не появится сигнал. Отрегулируйте резистор подстроечного резистора, пока выходное напряжение диффузора не станет настолько низким, насколько возможно. Выходной сигнал должен быть около 10 мВ от пика до пика, как показано на графике ниже.

Неинвертирующие и инвертирующие входы, связанные вместе, отображающие синфазный выход


Следующий расчет дает значение CMMR этого дифференциального усилителя:

Дифференциальный режим усиления = OUT / (IN + — IN-) = 1Vpp / (1Vpp — 0Vpp) = 1

Синфазное усиление = OUT / IN = 0.01Vpp / 1Vpp = 0,01

CMMR = усиление в дифференциальном режиме / усиление в синфазном режиме = 1 / 0,01 = 100

CMMRdb = 20 * log (CMMR) = 40 дБ

Таким образом, эта схема дифференциального усилителя очень проста, использует только один транзистор и может масштабироваться для различных коэффициентов усиления в дифференциальном режиме.

Но …

Это CMMR не так хорош, как канонический диффузор или операционный усилитель, а входное сопротивление на неинвертирующем входе довольно низкое (около 1500 Ом).

Но если вы примете это во внимание, легко сконструировать небольшой усилитель, который действительно хорошо работает всего с несколькими транзисторами.

Ступень драйвера общего эмиттера

Это каскад усиления по напряжению усилителя. Q2 усиливает выходной сигнал Q1 и обеспечивает усиление по напряжению +45 дБ, которое используется для управления двухтактным выходным каскадом. Чтобы максимизировать усиление и размах выходного напряжения, Q2 не использует дегенерацию эмиттера, поэтому его выход коллектора будет довольно нелинейным и зависит от температуры.Это исправляется с помощью контура обратной связи по постоянному току R7 и R8.

Ток коллектора для Q2 установлен на 5 мА и течет через динамик, R11, D1 и D2. Этого небольшого тока через динамик недостаточно для генерирования измеримой мощности или слышимого шума, но он обеспечивает небольшой сигнал обратной связи в цепи коллектора Q2, который корректирует искажение кроссовера в Q3 / Q4.

Кроссовер искажений без двухтактного смещения

В исходной схеме усилителя использовался резистор для установки тока покоя для Q3 / Q4.Падение напряжения на этом резисторе было пропорционально току коллектора в Q2 и немного включало Q3 / Q4, так что усилитель работал в режиме класса A для слабых сигналов. К сожалению, при изменении температуры в Q3 / Q4 их базовый ток будет увеличиваться, увеличивая падение напряжения на резисторе. По мере увеличения падения напряжения на резисторе ток покоя Q3 / Q4 будет увеличиваться, повышая их температуру. Этот цикл будет повторяться до тех пор, пока температуры Q3 / Q4 не станут настолько высокими, что они самоуничтожатся.

Чтобы избежать этого, я заменил оригинальный резистор смещения на D1 и D2. Комбинация этих двух диодов обеспечивает смещение 1,4 В для Q3 / Q4, которое почти не зависит от тока базы Q3 / Q4. Не совсем независимый, но гораздо ближе, чем резистор. D1 и D2 также имеют отрицательный температурный коэффициент по отношению к напряжению перехода. Таким образом, когда температура окружающей среды увеличивается, что приводит к увеличению тока в Q3 / Q4, напряжение перехода D1 / D2 уменьшается, что снижает ток в Q3 / Q4.В идеале D1 и D2 должны быть физически близки к Q3 / Q4 (по возможности установлены на радиаторе), но используемая здесь схема стабилизации диода отлично зарекомендовала себя в моих тестах на температуру и выходную мощность. Конденсатор C4 предотвращает звон во время перехода Q3 / Q4.

Отсутствие кроссоверных искажений при двухтактном смещении диода

Двухтактный выходной каскад

Двухтактный выходной каскад обеспечивает необходимое усиление по току в сочетании с усилением по напряжению драйвера CE для создания выходной мощности, которая управляет динамиком.Q3 и Q4 работают независимо для больших сигналов (работа класса B), но в тандеме для малых сигналов (работа класса A). Для больших сигналов Q3 будет проводить одну половину цикла, а Q4 — вторую половину. Для небольших сигналов Q3 и Q4 будут вносить вклад в обе половины цикла.

Выходное напряжение постоянного тока на Q3 / Q4 составляет 1/2 напряжения источника питания, чтобы обеспечить максимальное колебание напряжения переменного тока без искажения ограничения.Для батареи 9 В выходное напряжение постоянного тока двухтактной составляет 4,5 В. Мы не хотим, чтобы это постоянное напряжение появлялось на динамике, поскольку это приведет к потере большого количества энергии на нагрев катушки динамика и отсутствие звука в процессе. Мы хотим, чтобы на динамик поступало только напряжение переменного тока от каскада CE Driver. C5 отделяет выходное напряжение постоянного тока на двухтактном каскаде от динамика и позволяет подавать только напряжение переменного тока. Компромисс с разделительным конденсатором C5 заключается в том, что на низких частотах импеданс C5 снижает выходное напряжение на динамик, что ограничивает самую низкую частоту от источника музыки, которая может быть усилена, которая в данном случае составляет около 27 Гц.

Коэффициент усиления по напряжению выходного каскада Push-Pull составляет -6 дБ (потери), но коэффициент усиления по току для каскада Push-Pull составляет + 35 дБ, что позволяет небольшому току в Q2 производить большой ток в Q3 / Q4. Общий коэффициент усиления по напряжению усилителя складывается из всех коэффициентов усиления каскада:

Diff Amp Gain + CE Driver Gain + Push-Pull Gain = (-21 дБ) + 45 дБ + (-6 дБ) = + 18 дБ

Рабочие параметры

После сборки усилителя были измерены следующие рабочие параметры при напряжении питания 9 В:

Ток покоя постоянного тока = 11 мА на канал (всего 22 мА)

Максимальное колебание напряжения = 6Vpp

Отклонение источника питания = -20 дБ

Коэффициент усиления по напряжению = + 18 дБ

Выходная мощность при КНИ 1% = 0.525 Вт на канал

Входное сопротивление = 700 кОм

Частотная характеристика +/- 1 дБ = от 35 Гц до 20 кГц

Отсечка по нижнему краю = 27 Гц

Высокочастотная отсечка = 65 кГц

Описанный здесь проект 8-ми транзисторного стереоусилителя основан на одноименном комплекте Radio Shack pbox, но в него добавлены кремниевые транзисторы и пассивные компоненты, которые можно легко приобрести у поставщиков электроники, таких как Mouser и Digikey.Я построил модернизированный комплект усилителя, описанный здесь, и считаю, что он работает лучше, чем исходный комплект в 1969 году. Чтобы упростить воспроизведение моей работы, я предоставил иллюстрации и пошаговую документацию по сборке на основе публикации стиль, использованный для оригинального продукта. Но каждая страница была создана с оригинальным контентом специально для обновленного усилителя.

Скачать инструкцию по сборке >>> ЗДЕСЬ <<<.

Я собрал комплект за два вечера, не торопясь и дважды проверяя свой прогресс, следуя руководству.Если вы знакомы с техникой изготовления макетов, вы, вероятно, сможете завершить проект за один вечер.

Важное примечание:

Обязательно прочтите раздел «Усовершенствования и хитрости», прежде чем заказывать детали и начинать сборку. Возможно, вы захотите включить некоторые из предлагаемых модификаций во время строительства или придумать свои собственные перед тем, как начать.

Просмотрите список деталей и получите указанные компоненты.Все компоненты доступны от Mouser или Digikey или могут быть приобретены у других поставщиков, которые могут быть более удобными для вашей географии. Общая стоимость всех новых запчастей в небольших количествах составляет около 40 долларов, не включая налоги и доставку. Чтобы представить эту стоимость в перспективе, в 1969 году был представлен 8-ми транзисторный стереоусилитель по розничной цене 8,95 долларов. Экономическая стоимость 9 долларов в 1969 году эквивалентна примерно 61 доллару сегодня. Если вычесть стоимость указанных мною регуляторов громкости (регуляторы не были включены в исходный комплект), проект усилителя может быть построен примерно за половину скорректированной стоимости проектного комплекта, предложенного Radio Shack в 1969 году.Но имейте в виду, что Radio Shack нужно было получать прибыль от продажи и поддержки своего набора, что объясняет каталожную цену.

Ниже приведены несколько примечаний относительно деталей, используемых для проекта 8-транзисторного стереоусилителя:

1. Резисторы для этого проекта можно приобрести в Mouser, Digikey, Newark или у других розничных продавцов электронных компонентов. Но я очень рекомендую отличный комплект резисторов Joe Knows Electronics. Он включает в себя большинство (но не все) резисторов, которые вам нужны для этого проекта, и более 860 различных значений, которые можно использовать для других проектов, и все они указаны в отдельных пластиковых упаковках за 20 долларов.В этом проекте я использовал все резисторы на 1/4 Вт, чтобы сэкономить место. Вы также можете найти хорошие предложения на комплекты резисторов на Amazon, выполнив поиск по запросу «комплект резисторов» и ища комплект с допуском 1%, который включает в себя наибольшее количество значений и количество деталей по лучшей цене. Некоторые действительно хорошие комплекты резисторов можно найти менее чем за 20 долларов. Я делал это несколько раз и всегда был доволен деталями, которые я получал, независимо от поставщика.

2. Конденсаторы для проекта можно приобрести у Mouser, Digikey, Newark или у других розничных продавцов электронных компонентов.Я использовал конденсаторы из набора конденсаторов Joe Knows и набор электролитов, который я нашел на Amazon за 10 долларов.

3. Транзисторы для проекта — это обычные транзисторы 2N3904 / 2N3906, которые можно найти практически в любом месте, выполнив поиск по номеру транзистора. Все полупроводники, которые я использовал, были из набора полупроводников Джо Ноуса. Это отличный набор компонентов, который включает в себя три буклета, объясняющих, как компоненты работают, и предлагает несколько примеров схем, чтобы помочь проиллюстрировать, как их подключить в схему.

4. Корпус для проекта стереоусилителя, который я построил, — это Hammond 1591GSBK ABS Project Box от Mouser. Я использовал кусок векторного макета, который поместился наверху, и покрасил распылением высокотемпературным автомобильным красным цветом и покрыл его прозрачным слоем. Мне нравится внешний вид красного на черном, а красный цвет макета соответствует красному цвету оригинального комплекта pbox. Это полностью зависит от вас, как вы хотите разместить и раскрасить комплект, который вы построите.

5. В оригинальном комплекте pbox использовались луженые пружинные зажимы для крепления батареи, динамиков и входных соединений к корпусу монтажной платы.Эти зажимы было проблемой припаивать, когда они были новыми, и они потускнели, как сумасшедшие после установки, что привело к прерывистым соединениям. К счастью для всех, они больше не доступны. Для этого проекта я обнаружил, что лучше всего подходят двухпозиционные клеммные колодки и стереоразъем 1/8 дюйма (3,5 мм).

Обратите внимание: у меня нет деловых отношений ни с одним из вышеперечисленных поставщиков. Ничего ценного не было обменено на мою рекомендацию. Ни один из вышеперечисленных поставщиков не предоставил какой-либо компенсации во время создания этого проекта.Я не получу никакой компенсации, если вы решите создать этот проект или приобрести компоненты у любого поставщика, которого я рекомендую. У меня просто был хороший опыт работы с поставщиками, которых я рекомендую, и я верю, что вы тоже.

В оригинальной схеме стереоусилителя от Radio Shack использовалось 8 германиевых транзисторов, расположенных в три этапа: дифференциальный усилитель, драйвер CE и двухтактный выход. Эти каскады были обычным явлением в конструкции высококачественных коммерческих усилителей, поэтому проект 8-ми транзисторного стереоусилителя должен был тогда заслужить много поклонников.Однако всего через 3 года набор был отозван, что говорит о том, что после первоначального маркетингового интервала по каталогу продукт был всего около года. Когда в 1969 году был выпущен комплект, кремниевые транзисторы заменили германий в новых коммерческих усилителях. Однако GE и ETCO продолжали продавать германиевые транзисторы любителям примерно до 1979 года через Radio Shack, Lafayette, Poly Paks и другие. Итак, почему комплект не прошел успешно?

Что ж, на то есть веские причины:

Германий был относительно простым элементом в работе на заре создания транзисторов, но его недостатки сделали кремний более привлекательным элементом после того, как были преодолены производственные проблемы.Германий имеет более низкий энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости, что приводит к более высокому току утечки, пропорциональному температуре. Германий имеет более низкую теплопроводность, чем кремний, что затрудняет избавление транзистора от внутреннего тепла. При повышении внутренней температуры возникает больший ток утечки, который выделяет больше тепла … и так далее. Комбинация этих двух свойств может привести к тепловому разгоне, закончившемуся саморазрушением устройства. Первоначальная конструкция усилителя не предусматривала метода предотвращения теплового разгона в двухтактной конфигурации, что делало усилитель ненадежным.

К 1959 году ни один производитель не обнаружил способа создания оксида на германии. Это позволило планарным транзисторам из оксида кремния достичь доминирующего положения в производстве с точки зрения производительности, стоимости и надежности. Поскольку стоимость кремниевых транзисторов упала, германий не успевал за ними, и в конечном итоге транзисторы, используемые в наборе, стали слишком дорогими. Чтобы свести к минимуму возможность теплового разгона, Radio Shack продавала согласованные пары полупроводников, которые сортировались вручную, что еще больше увеличивало стоимость транзисторов.

При цене 9 долларов (61 доллар в 2017 году) 8-транзисторный стереоусилитель был самым дорогим комплектом в линейке Pbox и содержал 56 деталей. Для сравнения, в комплекте с 3-х транзисторным коротковолновым радиоприемником по цене 8 долларов было всего 39 деталей, а в комплекте с беспроводным FM-микрофоном по цене 7 долларов было всего 23. Я подозреваю, что очень мало молодых клиентов могли позволить себе такой сложный продукт, и было больше заводских переделок и возврат возвращается, чем ожидалось.

Итак …

Чтобы преодолеть ограничения исходного комплекта, я включил несколько модификаций для повышения производительности и надежности, в том числе:

1.Измените конструкцию усилителя, чтобы использовать доступные кремниевые транзисторы.

2. Улучшенный контроль смещения для двухтактной ступени.

3. Увеличьте выходную емкость связи для улучшения низкочастотной характеристики.

4. Добавьте компенсационный конденсатор для увеличения спада высоких частот выше звуковых частот.

5. Замените луженые пружинные клеммы клеммными колодками и стереоразъемом для повышения надежности подключения.

6. Измените масштаб усиления усилителя для достижения максимальной мощности при современных линейных напряжениях.

Я не пытался упростить проект. Мой редизайн требует 69 деталей, а документ по сборке занимает 9 страниц. Так что новичку не рекомендую. Но если вам нравится работать с дискретными аналоговыми компонентами на монтажной плате и у вас есть хорошие навыки пайки, этот проект — как раз то, что вам нужно.

Я думаю, что этот редизайн комплекта — одно из самых увлекательных, которые я получил, работая над этими редизайнами Pbox. Проект 8-ми транзисторного стереоусилителя, который я построил, может легко заполнить комнату отличным звуком, если подключить к нему набор хороших динамиков.Впечатляет то, что можно достичь с помощью нескольких транзисторов и стандартной батареи на 9 В (даже если эта батарея не продержится долго при полной мощности).

Схема печатной платы (верх)

Руководство по сборке содержит пошаговый контрольный список для установки и пайки каждого компонента на плиту. Как вы можете видеть на иллюстрации с противоположной стороны, я использовал двухточечную проводку со сплошным соединительным проводом 24 AWG.Большинство подключений можно выполнить только с помощью выводов компонентов. Но провода питания, заземления и сигнальной шины лучше всего выполнять с помощью длинных соединительных проводов.

Схема печатной платы (снизу)

Когда дело доходит до проводки, старайтесь быть настолько аккуратным, как я указал в руководстве по сборке. Вам не обязательно быть лучшим мастером пайки в мире, но нет веских причин делать работу на полпути. Сделайте все возможное, чтобы ваш проект выглядел как можно лучше.

Перфорированная плата, указанная в списке деталей, слишком велика для размещения на корпусе Hammond, поэтому требуется некоторая обрезка, как показано на изображениях ниже. Выполните следующие действия, чтобы подготовить перфокарт перед установкой компонентов:

Предупреждение: когда я пишу «острый край», я имею в виду нож Xacto или аналогичный. Эти продукты очень острые (подумайте о хирургическом скальпеле) и могут сильно повредить, если вы не будете очень осторожны.Будьте предельно осторожны при работе с любым режущим инструментом.

1. Используя острый край, аккуратно сделайте надрез на перфорированной плате вдоль ряда отверстий ВЕРХНИЙ РЯД и НИЖНИЙ РЯД до конца платы. Проведите острым краем над линией надреза несколько раз, пока он не войдет в перфорированную плату на 1/4 — 1/2 пути.

2. Острым краем аккуратно сделайте надрез на перфорированной плате вдоль ПРАВОЙ КОЛОННЫ и ЛЕВОЙ КОЛОННЫ отверстий до конца доски. Проведите острым краем над линией надреза несколько раз, пока он не войдет в перфорированную плату на 1/4 — 1/2 пути.

Надрезать края перфорированной платы по пунктирной линии

3. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ВЕРХНИЙ РЯД от линии надреза. Работайте с одним концом ВЕРХНЕГО РЯДА, двигаясь к центру, а затем другим концом. Секция TOP ROW со временем отколется от перфорированной платы.

4. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните НИЖНИЙ РЯД от линии надреза. Работайте с одним концом НИЖНЕГО РЯДА, двигаясь к центру, а затем другим концом.Секция НИЖНЕГО РЯДА со временем отколется от перфорированной платы.

5. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ПРАВУЮ КОЛОНКУ от линии надреза. Работайте с одним концом ПРАВОЙ КОЛОННЫ, двигаясь к центру, а затем другим концом. Секция ПРАВАЯ КОЛОНКА со временем отколется от перфорированной платы.

6. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ЛЕВУЮ КОЛОНКУ от линии надреза. Работайте с одним концом ЛЕВОЙ КОЛОННЫ, двигаясь к центру, а затем другим концом.Секция COLUMN со временем отколется от перфорированной платы.

Осторожно разломайте края перфорированной плиты по линиям разреза

7. Используя нож Exacto, совместите обрезанную перфорированную плату с корпусом Hammond и увеличьте отверстия в углу, чтобы они совпадали с угловыми монтажными отверстиями в корпусе. Работайте медленно и осторожно с минимальным давлением, чтобы не сломать угловой элемент.

8. Поместите монтажные скобы потенциометра на перфорированную плату и увеличьте отверстия в перфорированной плате, чтобы они совпадали с отверстиями в скобах.Работайте медленно и осторожно с минимальным давлением, чтобы не повредить перфорированный картон.

Вырезать отверстия для винтов корпуса и кронштейна

9. Распылите краску на перфорированный картон любым цветом по вашему выбору или оставьте его естественным. Это твой выбор.

Краска желаемого цвета

Я обычно использую плоский красный, а затем 2-3 слоя глянцевого лака.

Скобы для регулировки громкости, которые я сделал, были из старого номерного знака, который я вырезал ножницами.Но вы можете использовать любой тонкий металл, который у вас есть. Я также использовал заглушки для разъемов PCI от старого настольного компьютера. Я покрасил кронштейны темно-серой автомобильной краской, но вы можете использовать любой цвет, который вам нравится. Нет попытки. Делай или не делай.

Выполните первые несколько шагов из руководства по сборке, чтобы установить монтажные кронштейны регулятора громкости. По завершении проект должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже.

Потенциометры, указанные в списке деталей, поставляются с шестигранными гайками и плоскими шайбами.В руководстве по сборке указан порядок установки этого оборудования. Чтобы вал потенциометра не выходил слишком далеко от кронштейна, я установил внутреннюю шестигранную гайку и плоскую шайбу так, чтобы внешняя шестигранная гайка и шайба находились внутри первой пары витков резьбы на валу.

Важное примечание: Если вы используете потенциометры другого производителя, чем я указал, убедитесь, что они поставляются с монтажным оборудованием, иначе вам нужно будет приобрести собственное.

Потенциометры и оборудование для их крепления

Положение крепежа на кронштейне

Установленные потенциометры и оборудование

1/8 дюйма (3.5 мм) стерео-разъем, указанный в списке деталей, имеет предварительно сформированные контакты для автоматической вставки в печатную плату. Я выпрямил штифты плоскогубцами, выровнял штифты на монтажной плате и сильно надавил на разъем, чтобы он встал заподлицо. Возможно, вам придется немного увеличить отверстия в перфорированной плате, если разъем не будет вставлен с умеренным усилием. Не применяйте чрезмерное давление.

Три двухпозиционных клеммных колодки будут установлены заподлицо с монтажной платой с очень небольшим усилием. Слегка согните штифты наружу, чтобы они оставались на месте.

В руководстве по сборке описаны эти шаги, но я хотел, чтобы вы могли видеть, как должна выглядеть плата после установки всех разъемов.

Стереоразъем установлен

Установлены разъемы для динамиков и питания

По завершении усилитель левого канала должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже.Я использовал цветной соединительный провод для соединений потенциометра, чтобы было легче идентифицировать каждый выступ потенциометра (A, B или C).

После завершения усилитель правого канала должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже. Я использовал цветной соединительный провод для соединений потенциометра, чтобы было легче идентифицировать каждый выступ потенциометра (A, B или C).

После завершения 8-ми транзисторный стереоусилитель должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже.Теперь вы готовы подключить аккумулятор и динамики, подключить источник звука и прослушать некоторые мелодии на усилителе, который вы построили сами.

Руководство по сборке описывает настройку и работу усилителя, а также некоторые модификации, которые при желании можно сделать для удвоения выходной мощности. Хотя для меня 1Вт был достаточно впечатляющим.

Если вам понравился этот проект или у вас есть какие-либо вопросы, напишите мне в комментариях, и я сразу свяжусь с вами.Спасибо за прочтение!

NetZener

Схема усилителя 150 Вт

Схема недорогого усилителя мощностью 150 Вт

В этом проекте мы создаем простую схему усилителя мощностью 150 Вт.

Описание

На мой взгляд, это самая дешевая схема усилителя на 150 Вт, которую вы можете сделать. Основанная на двух силовых транзисторах Дарлингтона TIP 142 и TIP 147, эта схема может обеспечить выдачу 150 Вт Rms на динамик с сопротивлением 4 Ом.Достаточно, чтобы тебя раскачивали?; Тогда попробуйте это.

TIP 147 и 142 — это дополнительные транзисторы на паре Дарлингтона, которые могут выдерживать ток 5 А и 100 В, известные своей прочностью. Здесь два транзистора BC 558 Q5 и Q4 подключены как предварительный усилитель, а TIP 142, TIP 147 вместе с TIP41 (Q1, Q2, Q3) используются для управления динамиком. Эта схема спроектирована настолько прочно, что ее можно собрать даже на Перфорированная плата или даже пайка контактов. Схема может питаться от двойного источника питания +/- 45 В, 5 А.Вы должны попробовать эту схему, она отлично работает!

Блок предусилителя этой схемы основан на Q4 и Q5, которые образуют дифференциальный усилитель. Использование дифференциального усилителя во входном каскаде снижает шум, а также обеспечивает возможность применения отрицательной обратной связи. Таким образом улучшаются общие характеристики усилителя. Входной сигнал подается на базу Q5 через разделительный конденсатор постоянного тока C2. Напряжение обратной связи подается на базу Q4 от перехода резисторов 0,33 Ом через резистор 22 кОм.Комплементарный двухтактный каскад класса AB построен на транзисторах Q1 и Q2 для управления громкоговорителем. Диоды D1 и D2 смещают дополнительную пару и обеспечивают работу класса AB. Транзистор Q3 управляет двухтактной парой, а его база напрямую соединена с коллектором Q5.

Принципиальная электрическая схема и список деталей. Принципиальная схема усилителя мощностью 150 Вт Печатные платы

для этого проекта можно заказать через PCBWay . В ближайшее время мы загрузим образец файла печатной платы (для загрузки).

Примечания.
  • Помните, что TIP 142 и 147 — это пары Дарлингтона. Они для простоты показаны на рисунке как обычные транзисторы. Так что не путайте. Даже если внутри каждого из них 2 транзистора, 2 резистора и 1 диод, только три контакта, база эмиттер и коллектор выходят наружу. Остальные соединены внутри, поэтому для простоты вполне нормально принять каждый из них как транзистор.
  • Используйте хорошо отрегулированный и фильтрованный источник питания.
  • Подключите 10K POT последовательно ко входу в качестве регулятора громкости, если вам нужно.На принципиальной схеме не показано.
  • Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт.

Источник питания для этой схемы.

Нерегулируемый двойной источник питания A + 40 / -40 для питания этого усилителя показан ниже. Этого блока питания достаточно для питания одного канала, а для стереосистем удваивают номинальные токи трансформатора, диодов и предохранителей.

Блок питания для этого проекта

TIP 142 & 147 Внутренняя схема и распиновка. СОВЕТ 142-СОВЕТ 147 Схема выводов со схемами

Примечание: — Мы объяснили, как создать схему этой схемы и ее печатной платы с помощью онлайн-инструмента EDA — EasyEDA . Вы можете прочитать статью, чтобы понять, как нарисовать и разработать печатную плату этой схемы.

У нас есть более подробный список схем усилителей, которые вы можете посетить;

1. Схема стереоусилителя 2 х 60 Вт — спроектирована с использованием LM4780, ИС аудиоусилителя, которая может выдавать выходную мощность 60 Вт RMS на канал на 8-омные динамики.Преимущества использования этой ИС — низкий уровень гармонических искажений по сравнению с другими усилителями ИС аналогичной категории и степень отклонения источника питания 85 дБ. Кроме того, для этого требуется минимум компонентов и встроенная функция отключения звука.

2. Схема усилителя для наушников — Это простая схема, в которой используются всего 3 транзистора, которые можно использовать для управления наушниками. Он может быть легко собран любым и может питаться от батареи на 3 вольта.

3. Схема усилителя на МОП-транзисторе — В этой схеме используются два МОП-транзистора и один транзистор; что позволяет легко построить схему.Он может обеспечить выходную мощность 18 Вт на динамик 8 Ом или 30 Вт на динамик 4 Ом; Вы можете делать это так, как вам нравится. Еще одно преимущество этой схемы — минимальное использование компонентов.

4. Усилитель мощностью 40 Вт с использованием TDA1514 — TDA1514 — это высококачественный Hi-Fi усилитель от Philips. Требуется двойное питание + 25 / -25 В. Преимуществами использования TDA1514 являются низкий коэффициент нелинейных искажений, функция отключения звука в режиме ожидания, тепловая защита и другие функции. Он может обеспечить выходную мощность 40 Вт на динамик с сопротивлением 8 Ом.Для желаемой надежности этой схемы вам понадобится подходящий радиатор.

5. Схема стереоусилителя 2 х 32 Вт — Эта схема построена с использованием TDA2050, который представляет собой микросхему аудиоусилителя 32 Вт класса AB (монолитную). Эта ИС имеет множество функций, таких как тепловое отключение, низкий коэффициент нелинейных искажений, защита от короткого замыкания и т. Д. В этой схеме используются две из этих ИС TDA205o; по одному на каждый канал. Для питания этой схемы требуется двойной источник питания на 18 вольт.

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.
печатных плат и связанных деталей доступны на Магазин аудио AMB.
Полная поддержка предоставляется по адресу Аудио форум AMB DIY.

маг.

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

ресурсов
  • Акустическая обработка и дизайн для студий звукозаписи и комнат прослушивания 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 вертушек и прочие hifi штучки (на немецком языке)
  • Цифровое издание EE Power, посвященное индустрии силовой электроники
  • 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 и публикации Яна Диддена, сделанные своими руками
  • Обсуждение дизайна колонок Линн Олсон «Искусство дизайна колонок»
  • Резисторы Mil-spec
  • Испытание полевого МОП-транзистора 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 работы
  • 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
  • Программное обеспечение RightMark Audio Analyzer (RMAA) 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 инженерные анализы 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 стандартных 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.

Схема транзисторного усилителя мощности 100 Вт: узнайте, как его построить

Введение

Если мы сравним простоту предлагаемой схематической конструкции транзисторного усилителя мощности 100 Вт с его выходной мощностью, которая составляет хорошие 100 Вт, это действительно выглядит очень впечатляюще.

Вся схема использует общедоступные компоненты и может быть просто построена на плате общего назначения. Если все соединения выполнены точно, как показано на схеме, схема должна немедленно начать «накачивать» ваши громкоговорители высококачественным музыкальным выходом. Я лично протестировал эту схему и считаю, что ее реакция выдающаяся, построил пару таких, и она станет совместимой со стереовходами — это также означает, что теперь вы производите 200 Вт невероятной музыкальной мощности.

Рассмотрим работу схемы.

Описание схемы

На первый взгляд схема кажется несимметричной по конструкции из-за несбалансированного выходного каскада. Однако более пристальный взгляд докажет, что это неверно. Транзисторы T9, T10, T11 и T12, T13 и T14 образуют две хорошо сбалансированные половины схемы, идеально дополняющие друг друга.

Входной каскад использует стандартную конфигурацию фильтра R / C. R1 и R2 фиксируют входное сопротивление, а включение C1 создает фильтр верхних частот, который блокирует все частоты около 1.5 Гц. C1 также функционирует как изолятор смещения постоянного тока входного каскада.

Наличие R2 и C2 гарантирует, что частота выше 250 кГц не попадет в цепь, тем самым блокируя большинство высокочастотных радиочастотных вторжений.

Транзисторы T1 и T2 подключены в стандартном режиме дифференциального усилителя.

Оставшаяся часть схемы в основном является выходным каскадом и отвечает за усиление дифференциального каскада в громкоговорителях.

Технические характеристики:

Выходная мощность составляет 60 Вт на 8 Ом и 100 Вт на 4 Ом громкоговоритель.

Суммарный коэффициент гармонических искажений менее 0,01%.

Диапазон частот от 20 Гц до 20 кГц.

Входная чувствительность составляет около 750 мВ.

Частотные характеристики лежат в диапазоне от 1 дБ от 15 Гц до примерно 100 кГц.

Из-за очень высокого коэффициента усиления, составляющего около 20 000, выходной каскад может иметь идеально низкий потребляемый ток покоя около 40 мА.

Ток покоя можно установить через P1 с помощью цифрового мультиметра, подключенного к резисторам R6 и R7.

Отрегулируйте P1, пока счетчик не покажет около 40 мВ, что соответствует току 50 мА.

Важные технические параметры, которым необходимо следовать

Хотя параметры схемы не критичны и могут быть построены на плате общего назначения, следует позаботиться о том, чтобы компоновка компонентов не сильно отличалась от принципиальной схемы.

Предпочтительно использовать отдельные радиаторы для транзисторов T10, T11, T13, T14, чтобы избежать попадания грязных слюдяных изоляторов, пасты для радиаторов и т. Д.

Выходной каскад схемы практически не подвержен колебаниям температуры, однако в идеале T8, T9 и T7, T12 можно соединить друг с другом (склеив их вместе) для повышения термической стабильности схемы.

Выходная катушка индуктивности L1 образована намоткой 20 витков 0,8 мм суперэмалированного медного провода прямо над резистором R24.

Потребление тока может колебаться в пределах от 1 до 3 ампер в зависимости от уровня громкости устройства.

Список деталей

Для построения этой схематической конструкции транзисторного усилителя мощности на 100 Вт вам потребуются следующие детали.

Все резисторы 1 / 4Вт, CFR, если не указано иное.

R1 = 470K,

R2 = 47K,

R3 = 330E,

R4, R5 = 10K,

R6, R7, R20, R21, R22, R23, R24 = 1E / 2W,

R8, R17 = 56E,

R9 = 100K,

R10, R11, R12, R13 = 4K7,

R14, R15 = 10K,

R16, R19 = 100E,

R25 = 10E / 2W,

P1 = 100E Preset,

C1 = 1µ / 25V,

C2 = 1n, CERAMIC,

C3, C4 = 100Pf

C5 = 100n,

C6, C7 = 1000uF / 35V,

L1 = см. Текст, 9000

D1, D2 = КРАСНЫЙ светодиод 5 мм,

Остальные диоды = 1N4148,

T1 = Пара хорошо согласованных BC546,

T2 = Пара хорошо согласованных BC556,

T3 = BC557,

T4 , T7, T8 = BC547,

T5, T12 = BC556,

T6, T9 = BC546,

T10 = BD140 (установка на радиатор канала «C»)

T13 = BD139 (установка на радиатор канала «C» )

T11, T14 = 2N3055 (установка на большой оребренный радиатора)

Плата общего назначения,

Источник питания = 25-0-25 В, 5 ампер.

Предохранитель

, сетевой шнур, металлический корпус, выключатель, внешние розетки и т. Д.

Если вам нужна дополнительная информация об идентификации компонентов и построении схем, см. Мою статью «Что вам нужно для изготовления электронных схем в Bright Hub».

Компьютеры и электроника — Создайте простой усилитель звука мощностью 1 Вт

Простой усилитель звука мощностью 1 Вт

Макетная плата без пайки позволяет легко экспериментировать с дополнениями к радиосхему.В этом разделе мы построим простой усилитель, так что вся комната может слышать радио через динамик. Наш усилитель не вызовет ушей, так как мы максимально упростили сборки, но выход довольно впечатляющий для одного транзистора.


Нажмите на фото для увеличения

С усилителем наша магнитола выглядит как на фото выше.

Ниже представлен крупный план секции усилителя:


Нажмите на фото для увеличения

Все детали для усилителя (кроме аккумулятора) несем в нашей каталог.

Усилителю нужны эти детали:

  • Транзистор Дарлингтона MPSW45A
    Это основная рабочая часть усилителя.
  • Маленький динамик
  • Два резистора по 100000 Ом
    На этом резисторе будет четыре цветные полосы. Цвета будут коричневыми, черными, желтыми и золотыми.
  • Резистор 10000 Ом
    Цвета: коричневый, черный, оранжевый и золотой.
  • Резистор 50 Ом
    Цвета: зеленый, черный, черный и золотой.
  • A Зажим аккумулятора 9 В
  • Аккумулятор 9 В

Используя помеченную сетку, как и раньше, детали соединяются следующим образом:

  • Перемычка: J22 — I27
  • Резистор 10000 Ом (коричневый, черный, оранжевый): от G20 до F28
  • Резистор 100000 Ом (коричневый, черный, желтый): от h37 до h38
  • Резистор 100000 Ом (коричневый, черный, желтый): I28 — I29
  • MPSW45A: J27, J28 и J29
  • Резистор 50 Ом (зеленый, черный, черный): I33 — I34
  • Динамик: от F29 до J33
  • Отрицательный провод аккумуляторной батареи 9 В (черный): F26
  • Положительный 9-вольтный провод аккумуляторной батареи (красный): F34

Более постоянная версия

Как и раньше, мы можем скопировать схему на печатную плату. и надежно припаяйте все детали на место.


Нажмите на фото для увеличения


Нажмите на фото для увеличения


Щелкните фото, чтобы увеличить его

Как это сделать?

Сердце усилителя — транзистор. Мы могли бы использовать больше обычный NPN-транзистор, такой как 2N4401, но для получения более громкого звука мы используйте специальный транзистор типа «два в одном», называемый Дарлингтоном.


Нажмите на фото для увеличения

Транзистор Дарлингтона имеет два транзистора в одном корпусе, и может усиливать сигналы гораздо больше, чем один транзистор.

Транзисторы усиливают сигнал, действуя как переменный резистор. Ставим сигнал в базе, и сигнал контролирует, сколько тока идет через транзистор от эмиттера к коллектору.

Однако, если мы просто поместим сигнал в базу, транзистор будет полностью выключиться, когда сигнал был слабым, и полностью включиться, когда сигнал высокий. Это поведение полезно, когда мы хотим использовать транзистор в качестве переключателя, но мы должны изменить его поведение, чтобы аудио усилитель.

Когда сигнал равен нулю, мы хотим, чтобы выход усилителя был на полпути между 0 и 9 вольт (4,5 вольт). Мы можем организовать это происходит при использовании делителя напряжения. Делитель напряжения — это два резистора, один подключен к положительной стороне батареи, а другой — к отрицательная сторона. Там, где они встречаются посередине, напряжение будет разделено пополам (если резисторы одинаковые).

Поскольку ток постоянно протекает через резисторы, мы хотим, чтобы их значения быть высокими, чтобы через них не протекал большой ток.Это предотвратит они не нагреваются и продлевают срок службы батареи. В нашей схеме мы используйте 100000 Ом.

Большие резисторы в делителе напряжения также упрощают задачу. для сигнала, чтобы подтолкнуть напряжение выше или ниже. Это хорошая вещь, поскольку это означает, что наш усилитель будет более чувствительным. В нашем случае сигнал от радио слишком сильный, и сигнал толкает напряжение слишком высокое или слишком низкое, вызывая искажения. Итак, добавляем еще резистор на 10 000 Ом, чтобы согласовать сигнал с нашим усилителем.

Транзистор может выдержать 1 ватт, прежде чем он станет слишком горячим, что снижает его продолжительность жизни. Если мы подадим полные 9 вольт, цепь потянет более 2 Вт, и хотя звук был бы приятным и громким, транзистор будет сильно нагреваться, и батарея не продержится долго. Чтобы сделать усилитель потребляет всего один ватт, мы вставляем резистор на 50 Ом, чтобы снизить Текущий. Вы могли заметить на фотографиях, что я действительно использовал 100 Ом для прототипа, чтобы снизить уровень шума в лаборатории.Ты можете думать об этом резисторе как о регуляторе громкости, хотя вы не можете отрегулируйте его, не выбирая другой резистор. Переменный резистор, который может выдерживать 2 Вт и перейти от 50 Ом до 150 Ом, что позволит вам варьировать громкость. Мы оставим эту модификацию экспериментатору.

Следующий: Усилитель звука на интегральной схеме мощностью 1 Вт.

Очень вкусно

Некоторые из моих других веб-сайтов:


Отправить письмо на Саймон Квеллен Филд через sfield @ scitoys.com > Google

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. Частотный диапазон — 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 снизит 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 осуществляется 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.

КОНТУРА ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ:

Схема предусилителя

была построена на базе операционного усилителя 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 в высоком разрешении

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 состоит из реле Q19 и RC цепочки 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 видел 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 это подвергает динамики воздействию полного напряжения 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 вокруг 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, 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 практически невозможно согласовать все компоненты, 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. Вы должны обеспечить достаточный радиатор для охлаждения силовых транзисторов. 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.
  9. Диодные мосты также должны быть установлены на радиаторе, достаточном для обработки примерно 10-15 Вт рассеиваемой мощности.
  10. Используйте топологию топологии 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 фиктивный груз. 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 синусоидальный сигнал) или что-то еще 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 в течение некоторого времени (15-20 минут), а затем отключите входной сигнал.Снова измерьте смещение выходного напряжения и снова отрегулируйте с помощью R10.
  7. Перезагрузите усилитель снова и посмотрите, все ли работает как надо, если нет, повторите шаги и снова отрегулируйте.

Надеюсь, вам всем понравился этот проект, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять свои вопросы в разделе комментариев ниже.

Усилитель мощности класса A 25 Вт

Усилитель мощности класса A 25 Вт
Elliott Sound Products пр.3Б

© Январь 2004 г., Род Эллиотт (ESP)


Для этого проекта доступно
печатных плат.Нажмите на картинку для более подробной информации.

Введение

Усилитель P3A оказался чрезвычайно популярным, и DoZ (Death of Zen — см. Проект 36) продолжает предоставлять энтузиастам простой, надежный и легкий в сборке усилитель класса A. Для некоторых DoZ слишком простой , и у меня было много запросов на печатную плату для Project 10 — усилитель класса A, не слишком отличающийся от P3A. К сожалению, P10 все еще настолько отличается, что печатную плату P3A использовать нельзя, поэтому после некоторых начальных симуляций и пробного запуска родилась эта новая версия.

Фото готовой (последней ревизии) печатной платы см. В Project 3A.

Поскольку доступны печатные платы (с использованием печатной платы для P3A), это значительно упрощает сборку и использует новейшие транзисторы OnSemi, разработанные специально для аудиоприложений. Эти новые транзисторы были протестированы в P3A и P3B и дали отличные результаты.

Выходными устройствами являются MJL4281A (NPN) и MJL4302A (PNP), они обладают высокой пропускной способностью, отличным SOA (безопасная рабочая зона), высокой линейностью и высоким коэффициентом усиления.Драйверные транзисторы — MJE15034 (NPN) и MJE15035 (PNP). Все устройства рассчитаны на 350 В, силовые транзисторы имеют рассеиваемую мощность 230 Вт, а драйверы — 50 Вт.

Вы также можете использовать транзисторы BD139 / 140 в качестве драйверов и силовые транзисторы MJL21193 / 4 с небольшой потерей производительности или без нее.

Усилитель также может работать при более низких напряжениях питания для меньшей мощности, но я не рекомендую менее ± 18 В, что обеспечит около 15 Вт на 8 Ом. Это напряжение питания (приблизительно) может быть получено с помощью трансформатора 15-0-15В.


Описание

Основа для этого усилителя существует уже несколько лет как проект 3A, и для работы в классе A требуется только увеличение тока покоя. Самым большим изменением является выходная мощность (резко сниженная по сравнению с 60-100 Вт в версии Class-AB), но 25 Вт для многих по-прежнему более чем достаточно.

Блок питания — это то место, где вы увидите изменения — он должен обеспечивать постоянный ток 1,5 А и требует очень низких пульсаций и шума.Конструкция, показанная ниже, будет стоить очень дорого, но это справедливо для любого усилителя класса A.

Первое, что нужно проверить с усилителем класса A, — это рассеивание мощности выходных транзисторов, а также драйверов. При рекомендуемом напряжении питания ± 25 В постоянного тока (номинальное) и токе покоя 1,5 А каждый силовой транзистор будет рассеивать 37,5 Вт, или 75 Вт для пары в одном канале. Термические сопротивления, которые необходимо учитывать, перечислены ниже вместе с типичными значениями…

R th Типичное значение
Соединение — корпус 0,7 ° C / Вт
Корпус — радиатор 1,0 ° C / Вт 1,0 ° C / Вт 0,5 ° C / Вт
Всего (переход — окружающая среда) 2,2 ° C / Вт
Таблица 1 — Термическое сопротивление (каждый транзистор)

Типичное снижение характеристик представляет собой линейную кривую, начинающуюся при температуре перехода 25 ° C и допускающую нулевое рассеяние при 150 ° C.OnSemi часто использует коэффициент снижения мощности 1,43 Вт / ° C, начиная с 25 ° C — значение не является необоснованным, но это предполагает максимальную температуру перехода до 200 ° C. Для максимальной надежности я буду использовать показатель 1,6 Вт / ° C, который снижает мощность транзистора мощностью 200 Вт до нуля ватт при 150 ° C — гораздо безопаснее.

Исходя из таблицы 1, каждый транзистор будет работать при …

T j = R th * Power So …
T j = 2,2 × 37,5 = 82,5 ° C Выше температуры окружающей среды!

Исходя из типичной температуры окружающей среды 25 ° C, это означает, что транзисторные переходы будут работать при 107.5 ° C и с учетом коэффициента снижения 1,6 Вт / ° C, мощность транзистора должна быть снижена на 87,5 × 1,6 = 140 Вт. Устройство мощностью 200 Вт теперь рассчитано на максимальное рассеивание 60 Вт! Это предполагает использование радиатора 0,5 ° C / Вт для каждого транзистора или всего 0,25 ° C / Вт — это действительно очень большой радиатор.

Здесь не так много запаса, поэтому, хотя можно использовать транзисторы немного более горячими, чем предлагается (с помощью радиатора меньшего размера), я абсолютно не рекомендую этого.Лучший способ снизить тепловое сопротивление — использовать максимально тонкую изоляцию и убедиться, что интерфейс транзистор-радиатор соответствует идеальным (или как можно более близкому к идеальному).

Использование зажимной планки (вместо того, чтобы полагаться на монтажные отверстия транзистора) поможет снизить термическое сопротивление до минимально возможного, в сочетании с тонкими изоляторами и точным количеством необходимой термопасты. Рассмотрите возможность использования небольшого вентилятора, работающего на низкой скорости. Воздушный поток должен быть направлен к ребрам радиатора, и даже небольшое количество воздуха будет иметь удивительно большую разницу.

Как почти все усилители класса A, здесь нет защиты от короткого замыкания на выходе, поэтому, если провода динамика закорочены во время работы усилителя с сигналом, существует реальный риск разрушения транзисторов.

Напряжение питания должно быть максимум ± 25В. Это питание легко получить от трансформатора 20–0–20 В, как показано ниже.


Рисунок 1 — Схема усилителя

Как видно, это не сложный усилитель, и фактически он полностью идентичен таковому для P3A.

Для использования на 4 Ом (включая перемычку на нагрузку 8 Ом), не превышайте ± 25 В и не превышайте ток покоя 1,5 А. Усилитель будет работать как класс A примерно до 9 Вт на 4 Ом, а после этого перейдет в режим класса AB.

D1 — это стандартный зеленый светодиод, который не является дополнительным и не должен использоваться в качестве индикатора панели! Не используйте светодиоды высокой яркости и не меняйте цвет. Это не для внешнего вида (хотя зеленый светодиод выглядит на плате довольно аккуратно), а для падения напряжения — у разных цветных светодиодов падение напряжения немного разное.Светодиод устанавливает ток через входной каскад дифференциальной пары. Цель состоит в том, чтобы напряжение на светодиодах составляло около 1,9–2 В. Это может показаться низким для типичных зеленых светодиодов, поскольку они обычно рассчитаны на 2-2,2 В (хотя некоторые из них намного выше и не могут использоваться). Тем не менее, светодиод с номинальным 2,2 В будет иметь правильное напряжение при низком токе — только 1,1 мА обеспечивает R8 с питанием ± 25 В.

VR1 используется для установки тока покоя, и обычно это максимальное значение 1.5А. Усилитель будет нормально работать при более низком токе, но не будет соответствовать классу A. Драйвер класса A (Q4) имеет постоянную нагрузку по току благодаря схеме начальной загрузки R9, R10 и C5. Стабильность определяется C4, и значение этого ограничения не должно уменьшаться. С быстрыми выходными транзисторами, такими как указанные, ширина полосы мощности превышает 30 кГц.

При использовании предлагаемых и рекомендуемых источников питания на 25 В для Q4 обычно не требуется радиатор. Драйверы вывода (Q5 и Q6) выиграют от радиатора, хотя он не обязательно должен быть большим.

Хотя я показал выходные транзисторы MJL4281A и MJL4302A, они появились совсем недавно, и какое-то время их будет трудно достать. Рекомендуемые альтернативы — MJL21193 и MJL21194.

Больше невозможно рекомендовать какие-либо устройства Toshiba, поскольку они являются наиболее часто подделываемыми транзисторами из всех. 2SA1302 и 2SC3281 сейчас устарели, и если вы их обнаружите, они почти наверняка являются поддельными, поскольку Toshiba не производила эти устройства примерно с 1999 ~ 2000 годов.

Перед подачей питания убедитесь, что VR1 настроен на максимальное сопротивление, чтобы получить минимальный ток покоя. Это очень важно, так как если установить минимальное сопротивление, ток покоя действительно будет очень высоким (более чем достаточно, чтобы взорвать выходные транзисторы!).


Строительство

Поскольку у меня есть платы для этого усилителя, я, очевидно, предлагаю использовать их, так как это значительно упрощает конструкцию и обеспечивает соблюдение технических характеристик.Обратите внимание, что компоновка любого усилителя мощности очень важна, и были приложены большие усилия, чтобы минимизировать проблемные области — если вы сделаете свою собственную печатную плату, маловероятно, что вы сможете соответствовать опубликованным спецификациям. Печатная плата P3A спроектирована так, чтобы ее можно было разрезать посередине, чтобы получить два отдельных усилителя, и это важно для данной конструкции. Даже не считайте попыткой запустить пару усилителей на одном радиаторе!

Все резисторы должны быть изготовлены из металлической пленки на 1 / 4Вт или 1 / 2Вт, 1% для минимального шума, за исключением R9, R10 и R15, которые должны быть типа 1 / 2Вт, а R13, R14 должны быть с проволочной обмоткой 5Вт.

Конденсатор начальной загрузки (C5) должен быть рассчитан как минимум на 25 В, но другие электролитические компоненты могут иметь любое доступное напряжение. Подстроечный резистор (VR1) должен быть многооборотным, так как текущая настройка имеет решающее значение.

Для каждого из этих усилителей потребуется радиатор 0,25 ° C / Вт (очень большой). Подумайте об использовании вентилятора или даже водяного охлаждения, чтобы поддерживать как можно более низкую температуру. Помните — не бывает слишком большого радиатора.

Не используйте «Sil-Pads» — даже если у вас есть доступ к самым лучшим (и самым дорогим) типам с низким термическим сопротивлением, поскольку, по моему опыту, они все еще недостаточно хороши.Рекомендуется каптон (максимум 25 мкм, или 0,001 дюйма). Если вы не можете получить слюду толщиной 25 мкм или меньше (примерно до 10 мкм), не используйте ее, так как тепловое сопротивление будет слишком высоким.


Основные характеристики

Ниже показаны основные результаты измерений …

Чувствительность входного сигнала мсек. 1]
Параметр Измерение
Усиление 27 дБ
Входной импеданс 24k
Частота Входная чувствительность от 15 Гц до 30 кГц (-1 дБ) типично
Искажения (THD) 0.04% типично при 1–25 Вт, 1 кГц
Питание (источники питания 25 В, нагрузка 8 Ом) [1] 25 Вт
Питание (источники питания 25 В, нагрузка 4 Ом) [3] 50 Вт
Гудение и шум [4] -73 дБВ невзвешенное
Смещение постоянного тока <100 мВ (<25 мВ стандартно)
Таблица 2 — Технические характеристики

Примечания …

  1. Частотная характеристика зависит от номинала входных конденсаторов и конденсаторов обратной связи, и вышеупомянутое является типичным для этого (при полной мощности), когда используются указанные значения.Высокочастотная характеристика фиксируется C4, и это не должно изменяться.
  2. Это типичное значение, которое зависит от регулирования источника питания (как 3, ниже).
  3. Типичный. Только приблизительно 9 Вт будет производиться в классе A, после чего усилитель вернется к классу AB
  4. . В частности,
  5. Hum сильно зависит от компоновки, источника питания и внутренней проводки.

Включение

Если у вас нет настольного блока питания с двумя выходами…

Перед первым включением питания временно установите «предохранительные» резисторы 22 Ом и 5 Вт с проволочной обмоткой вместо предохранителей. Не подключайте нагрузку в это время! При подаче питания убедитесь, что напряжение постоянного тока на выходе меньше 1 В, и измерьте каждую шину питания (на усилителе и после предохранительных резисторов). Они могут немного отличаться, но оба должны быть не менее примерно 20 В. Если сильно отличается от указанного выше, проверьте все транзисторы на предмет нагрева — если какое-либо устройство горячее, немедленно отключите питание, а затем исправьте ошибку.

Если у вас есть подходящие запасы скамейки …

Это намного проще! Медленно увеличивайте напряжение до ± 20 В, наблюдая за током питания. Если ток внезапно начинает быстро расти, а напряжение перестает расти, значит, что-то не так, в противном случае продолжайте тестирование. (Примечание: при увеличении напряжения питания от нуля выходное напряжение будет уменьшаться — примерно до 2 В, а затем быстро вернется к почти 0 В. Это нормально.)

Как только все станет хорошо, подключите нагрузку динамика и источник сигнала (все еще с установленными защитными резисторами) и убедитесь, что издаются подходящие шумы (например, музыка или тон) — держите громкость на низком уровне, иначе усилитель будет сильно искажать с резисторами все еще там, если вы попытаетесь получить от него слишком большую мощность.

Если усилитель прошел эти испытания, снимите защитные резисторы и установите предохранители на место. Отключите нагрузку динамика и снова включите усилитель. Убедитесь, что напряжение постоянного тока на выводе динамика не превышает 100 мВ, и выполните еще одно «тепловое испытание» для всех транзисторов и резисторов.

Когда вы убедитесь, что все в порядке, установите ток смещения. Подключите мультиметр между коллекторами Q7 и Q8 — вы измеряете падение напряжения на двух резисторах 0,33 Ом.Правильный ток покоя для «полного» класса A составляет 1,5 А, но я настоятельно рекомендую вам для начала использовать более низкий ток! Напряжение, которое вы измеряете на резисторах, должно быть установлено на уровне 500 мВ ± 5 мВ.

Если вы установите ток покоя примерно на 1 А, усилитель будет работать в классе A примерно до 8 Вт и перейдет в класс AB при более высокой мощности. Это снижает рассеяние и по-прежнему позволяет работать с классом А на большинстве уровней прослушивания. Усилители класса A не рассчитаны на высокую мощность, и нереально ожидать, что выходная мощность будет соответствовать усилителям класса AB.Уменьшение тока также означает, что и усилители, и блок питания будут охлаждаться.

После того, как ток установлен, дайте усилителю прогреться (что произойдет — и довольно быстро) и отрегулируйте смещение, когда температура стабилизируется. или ток превысит номинальное значение 1,5 А — этот должен быть . перепроверил пару раз, так как температура и ток покоя немного взаимозависимы. Ни при каких обстоятельствах нельзя блуждать во время установки смещения! Если ток продолжает увеличиваться, немедленно отключит питание .Если радиатор слишком мал или тепловой контакт между транзисторами и радиатором недостаточно хорош, усилитель будет становиться все горячее и горячее, пока не выйдет из строя!

Если температура продолжает расти, радиатор слишком мал. Это условие приведет (а не может — приведет) к разрушению усилителя. Прежде чем продолжить, отключите питание и установите радиатор большего размера. Также обратите внимание, что, хотя силовые транзисторы смонтированы на плате, никогда не используйте усилитель без радиатора — даже для тестирования, даже на короткий период.Выходные транзисторы перегреются и выйдут из строя.

После завершения всех тестов выключите питание и повторно подключите динамик и источник музыки.


Блок питания

Прежде чем описывать блок питания, я должен выпустить это …

ВНИМАНИЕ: Электропроводка должна выполняться с использованием сетевого кабеля, который должен быть отделен от всей проводки постоянного тока и сигнальной проводки. Все подключения к сети должны быть защищены термоусадочными трубками для предотвращения случайного контакта.Электропроводка должна выполняться квалифицированным персоналом. попытайтесь подключиться к источнику питания, если не имеете соответствующей квалификации. Неисправная или неправильная проводка электросети может привести к смерти или серьезным травмам.

Простой источник питания с трансформатором 20-0-20 даст номинальную мощность около 25 Вт на 8 Ом. На это влияет множество факторов, таких как регулировка трансформатора, величина емкости и т. Д. Для каждого усилителя трансформатор 120 ВА будет (едва) достаточным, а 150 ВА предпочтительнее.Для работы пары ампер от одного трансформатора, трансформатор должен быть не менее 300 ВА. 500 ВА предпочтительно, чтобы напряжение не упало слишком сильно из-за постоянной нагрузки. Не стесняйтесь увеличивать емкость — как показано на рисунке, этого достаточно, но значения выше 50 000 мкФ (на шину питания) для каждого усилителя не принесут значительных преимуществ. Более низкая емкость также может быть использована за счет некоторой дополнительной пульсации. Как показано, пульсации будут около 20 мВ P / P при нагрузке 1,5 А.

Катушки индуктивности должны иметь наименьшее возможное сопротивление постоянному току, иначе значительное напряжение будет потеряно в виде тепла.Совершенно нормально (на самом деле, предпочтительно) использовать индукторы с железным сердечником, но они должны иметь значительный воздушный зазор, чтобы предотвратить насыщение. Катушка индуктивности с сердечником потребует меньше витков и будет иметь меньшее сопротивление, чем катушка с воздушным сердечником такой же индуктивности.


Рисунок 2 — Рекомендуемый источник питания

Для стандартного источника питания, как отмечалось выше, я предлагаю минимум трансформатора 300 ВА для одной платы усилителя (то есть двух усилителей). Для стран с напряжением 115 В предохранитель должен быть на 6 А, и во всех случаях требуется плавкий предохранитель с задержкой срабатывания из-за пускового тока трансформатора и конденсаторов фильтра.C9 — сетевой конденсатор номиналом X2. При размещении параллельно вторичной обмотке трансформатора он снижает радиочастотные помехи (кондуктивные излучения) на полезную величину. Это не обязательно, но рекомендуется.

Напряжение питания будет зависеть от номинала трансформатора и сопротивления постоянному току индукторов 10 мГн. Невозможно получить номинальную мощность, если трансформатор не соответствует требованиям или сопротивление индуктора слишком велико. Из-за продолжительной нагрузки и плохого регулирования трансформатора с конденсаторными входными фильтрами, как правило, рекомендуется использовать трансформатор с наивысшей номинальной мощностью в ВА, которую вы можете себе позволить.

Мостовой выпрямитель должен быть типа 35 А, а конденсаторы фильтра должны быть рассчитаны минимум на 35 В. Купите конденсаторы с максимально возможным номинальным током пульсаций — ток пульсаций высокий и постоянный, и не подходящие конденсаторы выйдут из строя. Вся проводка должна быть толстой, а постоянный ток должен сниматься с последнего набора конденсаторов в фильтре.



Указатель проектов
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторскими правами © 2000-2003. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *