Усилитель самый простой: Самый простой усилитель звука | Практическая электроника

Содержание

Самый простой усилитель звука на одном транзисторе. Усилитель низкой частоты на мощных транзисторах

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.


Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.


Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.


Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.


Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2... 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит - напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 - 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.


Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).


Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.


Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 - вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 - 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.


Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.


Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой

Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.

Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.

Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.

Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.

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

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

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

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

Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п.

Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.

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


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

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

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

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


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

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


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

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

TDA2003

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

100 Ом

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

КТ315А

3 Поиск в Чип и Дип В блокнот
С1 Электролитический конденсатор 1 мкФ х 16В 1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
С2, С3 Электролитический конденсатор 1000 мкФ х 16В 2 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R1, R2 Резистор

100 кОм

2 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R3 Резистор

47 кОм

1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R4 Резистор

1 кОм

1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R5 Переменный резистор 50 кОм 1

В режиме усиления транзистор усилитель работает в схемах приемников и усилителях звуковой частоты (УЗЧ и УНЧ). При работе применяются малые токи в базовой цепи, управляющие большими токами в коллекторе.В этом заключается и отличие режима усиления от режима переключения, который лишь открывает или закрывает транзистор в зависимости от Uб на базе.

В качестве опыта для начинающего радиолюбителя соберем самый простой усилитель транзистор, в соответствии с предлагаемой схемой и рисунком.


К коллектору VT1 подсоединим высокоомный телефон BF2 , между базой и минусом блока питания подключим сопротивление , и развязывающую емкость конденсатора C св .

Конечно, сильного усиления звукового сигнала от такой схемы мы не получим, но услышать звук в телефоне BF1 все таки можно, т.к мы собрали ваш первый усилительный каскад.

Усилительным каскадом называют схему транзистора с резисторами, конденсаторами и другими радиокомпонентами, обеспечивающими последнему условия работы как транзистор усилитель. Кроме того сразу скажем о том, что усилительные каскады можно соединять между собой и получать многокаскадные усилительные устройства.

При подключение источника питания к схеме, на базу транзистора через сопротивление Rб идет небольшое отрицательное напряжение порядка 0,1 – 0,2В, называемое напряжением смещения. Оно немного приоткрывает транзистор, т.е снижает высоту потенциальных барьеров, и через переходы полупроводникового прибора начинает течь небольшой ток, который держит усилитель в дежурном режиме, из которого он способен мгновенно выйти, как только на входе появится входной сигнал.

Без присутствия напряжения смещения эмиттерный переход будет заперт и, как диод, будет не пропускать положительные полупериоды входного напряжения, а усиленный сигнал будет искажаться.

Если на вход усилителя подсоединить еще один телефон и применить его в роли микрофона, то он будет преобразовывать возникающие на его мембране звуковые колебания в переменное напряжение звукового диапазона, которое через емкость Ссв будет следовать на базу транзистора.

Конденсатор Ссв является связующим компонентом между телефоном и базой. Он отлично пропускает напряжение ЗЧ, но создает серьезную преграду постоянному току идущему из базовой цепи к телефону. Кроме того телефон обладает внутренним сопротивлением порядка 1600 Ом, поэтому без этой емкости конденсатора база через внутреннее сопротивление соединялась бы с эмиттером и никакого усиления не было бы.

Теперь, если начать говорить в телефон-микрофон, то эмиттерной цепи появятся колебания тока телефона Iтлф, которые и будут управлять большим током возникающем в коллекторе и эти усиленные колебания, преобразованные вторым телефоном в обычный звук, мы и будем слышать.

Процесс усиления сигнала можно представить так. В момент отсутствия напряжения входного сигнала Uвх, в цепях базы и коллектора протекают незначительные токи (прямые участки диаграммы а, б, в), заданные приложенным напряжением блока питания, напряжением смещения и усилительными характеристиками биполярного транзистора.

Как только на базу поступает входной сигнал (правая часть диаграммы а), то в зависимости от него начнут изменяться и токи в цепях трехвыводного полупроводникового прибора (правая часть диаграммы б, в).

В отрицательной полуволне сигнала, когда Uвх и напряжение БП суммируются на базе - токи протекающие через транзистор возрастают.

При плюсовой волне минусовое напряжение на базе снижается, как и протекающие токи. Вот таким образом и работает транзистор усилитель.

Если на выход подключить не телефон а резистор, то появляющееся на нем напряжение переменной составляющей усиленного сигнала можно подвести ко входной цепи второго каскада для дополнительного усиления. Один прибор способен усиливать сигнал в 30 - 50 раз.

По этому же принципу работают VT противоположной структуры n-p-n. Но для них полярность включения блока питания необходимо поменять на противоположную.

Для работы транзистора усилителя на его базу, относительно эмиттера, вместе с напряжением входного сигнала обязательно должно поступать постоянное напряжение смещения, открывающее полупроводниковый прибор.

Для германиевых VT открывающее напряжение должно быть не более 0,2 вольта, а для кремниевых 0,7 вольта. Напряжение смещения на базу не подают только тогда, когда эмиттерный переход транзистора применяют для детектирования сигнала, но об этом мы поговорим позднее.

Усилитель низкой частоты (УНЧ) является составной частью большинства радиотехнических устройств как то телевизора, плеера, радиоприемника и различных приборов бытового назначения. Рассмотрим две простые схемы двухкаскадного УНЧ на .

Первый вариант УНЧ на транзисторах

В первом варианте усилитель построен на кремниевых транзисторах n-p-n проводимости. Входной сигнал поступает через переменный резистор R1, который в свою очередь является нагрузочным сопротивлением для схемы источника сигнала. подсоединены к коллекторной электроцепи транзистора VT2 усилителя.

Настройка усилителя первого варианта сводится к подбору сопротивлений R2 и R4. Величину сопротивлений нужно подобрать такой, чтобы миллиамперметр, подключенный в коллекторную цепь каждого транзистора, показывал ток в районе 0,5…0,8 мА. По второй схеме необходимо также выставить коллекторный ток второго транзистора путем подбора сопротивления резистора R3.

В первом варианте возможно применить транзисторы марки КТ312, или их зарубежные аналоги, однако при этом необходимо будет выставить правильное смещение напряжения транзисторов путем подбора сопротивлений R2, R4. Во втором варианте в свою очередь, возможно применить кремневые транзисторы марки КТ209, КТ361, или зарубежные аналоги. При этом выставить режимы работы транзисторов можно путем изменения сопротивления R3.

В коллекторную электроцепь транзистора VT2 (обоих усилителей) взамен наушников возможно подключить динамик с высоким сопротивлением. Если же необходимо получить более мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на , который обеспечивает усиление до 15 Вт.

Источник питания должен выдавать стабильное или нестабильное двуполярное напряжение питания ±45V и ток 5А. Эта схема УНЧ на транзисторах весьма проста, так как в выходном каскаде используется пара мощных комплементарных транзисторов Дарлингтона . В соответствии с справочными характеристиками эти транзисторы могут коммутировать ток до 5А при напряжении эмиттерном-коллекторном переходе до 100V.

Схема УНЧ представлена на рисунке чуть ниже.

Сигнал требующий усиления через предварительный УНЧ подается на предварительный дифферециальный усилительный каскад построенный на составных транзисторах VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде, снижает шумовые эффекты и обеспечивает работу отрицательной обратной связи. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС по постоянному току реализуется через резистор R6. ОС по переменной состовляющей осуществляется через резистор R6, но её величина зависит от номиналов цепочки R7-C3. Но следует учитовать, что слишком сильное увеличение сопротивления R7 приводет к возбуждению.

Режим работы по постоянному току обеспечивается подбором резистора R6. Выходной каскад на транзисторах Дарлингтона VT3 и VT4 работает в классе АВ. Диоды VD1 и VD2 нужны для стабилизации рабочей точки выходного каскада.

Транзистор VT5 ппредназначен для раскачки выходного каскада, на его базу поступает сигнал с выхода дифференциального предварительного усилителя, а так же постоянное напряжение смещения, которое определяет режим работы выходного каскада по постоянному току.

Все конденсаторы схемы должны быть рассчитаны на максимальное постоянное напряжение не ниже 100V. Транзисторы выходного каскада рекомендуется закрепить на радиаторы площадью не меньше 200 см в квадрате

Рассмотренная схема простого двухкаскадного усилителя разработана для работы с наушниками или для использования в простых устройствах с функцией предварительного усилителя.

Первый транзистор усилителя подсоединен по схеме с общим эмиттером, а второй транзистор с общим коллектором. Первый каскад предназначен для базового усиления сигнала по напряжению, а второй каскада усиливает уже по мощности.


Малое выходное сопротивление второго каскада двухкаскадного усилителя, называемого эмиттерным повторителем, позволяет подсоединять не только наушники с большим сопротивлением, но и другие виды преобразователей акустического сигнала.

Эта тоже двухкаскадная схема УНЧ выполненная на двух транзисторах, но уже противоположной проводимости. Ее главная особенность в том, что связь между каскадами непосредственная. Охваченная ООС через сопротивление R3 напряжение смещения со второго каскада проходит на базу первого транзистора.


Конденсатор СЗ, шунтирует резистор R4, уменьшает ООС по переменному току, тем самым уменьшающая усиление VT2. Путем подбора номинала резистора R3 задают режим работы транзисторов.

УМЗЧ на двух транзисторах


Этот достаточно легкий усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) можно спаять всего на двух транзисторах. При напряжении питания 42В постоянного тока выходная мощность усилителя достигает 0,25 Вт при нагрузке 4 Ом. Потребляемый ток всего 23 mA. Усилитель работает в однотактном режиме «А».

Напряжение низкой частоты от источника сигнала подходит к регулятору громкости R1. Далее через защитный резистор R3 и конденсатор C1 сигнал оказывается на базе биполярного транзистора VT1 включенного по схеме с общим эмиттером. Усиленный сигнал через R8 подается на затвор мощного полевого транзистора VT2 включенный по схеме с общим истоком и его нагрузкой служит первичная обмотка понижающего трансформатора К вторичной обмотке трансформатора можно подключить динамическую головку или акустическую систему.

В обоих транзисторных каскадах присутствует местная отрицательная обратная связь по постоянному и переменному току, так и общей цепью ООС.

В случае увеличения напряжения на затворе полевого транзистора сопротивление сток исток его канала уменьшается и напряжение на его стоке уменьшается. Это влияет и на уровень сигнала поступающий на биполярный транзистор, что снижает напряжения затвор-исток.

Совместно с цепями местной отрицательной обратной связи, таким образом, стабилизируются режимы работы обоих транзисторов даже в случае незначительного изменения питающего напряжения. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R10 и R7. Стабилитрон VD1 предназначен для предотвращения выхода полевого транзистора из строя. Питание усилительного каскада на VT1 производится через RC фильтр R12C4. Конденсатор C5 блокировочный по цепи питания.

Усилитель может быть собран на печатной плате размерами 80×50 мм,на ней расположены все элементы кроме понижающего трансформатора и динамической головки

Наладку схемы усилителя осуществляют при том напряжении питания, при котором он будет работать. Для тонкой настройки рекомендуется использовать осциллограф, щуп которого подключают к выводу стока полевого транзистора. Подав на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 100 … 4000 Гц, с помощью регулировки подстроечного резистора R5 добиваются того, чтобы отсутствовали заметные искажения синусоиды при как можно большем размахе амплитуды сигнала на выводе стока транзистора.

Выходная мощность усилителя на полевом транзисторе небольшая, всего 0,25Вт, напряжение питания от 42В до 60В. Сопротивление динамической головки 4 Ома.

Аудио сигнал через переменное сопротивление R1, затем R3 и разделительную емкость C1 поступает на усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. Далее с этого транзистора усиленный сигнал через сопротивление R10 проходит на полевой транзистор.


Первичная обмотка трансформатора является нагрузкой для полевого транзистора, а к вторичной обмотки подключен четырех омная динамическая головка. Соотношением сопротивлений R10 и R7 задаем степень усиления по напряжению. С целью защиты униполярного транзистора в схему добавлен стабилитрон VD1.

Все номиналы деталей имеются на схеме. Трансформатор можно использовать типа ТВК110ЛМ или ТВК110Л2, от блока кадровой развертки старого телевизора или аналогичный.

УМЗЧ по схеме Агеева

Наткнулся на эту схему в старом выпуске журнала радио, впечатления от нее остались самыми приятными,во первых схема настолько проста, что ее сможет собрать и начинающий радиолюбитель,во вторых при условии рабочих компонентов и правильной сборки наладки она не требует.


Если вас заинтересовала эта схема, то остальные подробности по ее сборке вы сможете найти в журнале радио №8 за 1982 год.

Высококачественные транзисторные УНЧ

Самый простой усилитель звука для мобильного телефона

24.07.2019 Электронная техника

У большинства обладателей смартофонов и планшетов стоит неприятность звука, правильнее его недостаточной громкости. К сожалению, программно, решить ее удается весьма редко. Исходя из этого необходимо применить способ достаточно несложный и бюджетный, дабы сделать несложное электронное устройство, которое увеличит мощность вашего устройства.

 Тогда возможно будет слушать любимую музыку и просматривать видео на обычной а также весьма сильной громкости.

В этом видео-уроке будет продемонстрирован самый несложный усилитель звука, что может сделать любой человек, кроме того школьник, что ни при каких обстоятельствах не брал в руки паяльник.  Его схема, подходящая для сотового телефона, складывается из несложных компонентов.  В то время, когда усилитель готовься , возможно улучшить уровень качества воспроизведения звука, воспользовавшись внешним динамиком.

О том, как его сделать, продемонстрировано в отдельном видео на сайте.

В данной же статье обращение отправится об усилителе, к которому возможно присоединить легко динамик, либо воспользоватся идеей, как сообщено выше.

Что необходимо для сборки усилителя?

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

Схема усилителя для телефона

Как вы имеете возможность заметить, эта микросхема содержит четыре фиксатора на каждой стороне, имеется 8 фиксаторов в целом. Дабы не путать и не перевернуть микросхему вверх ногами и припаять неправильно, на ней имеется углубление в форме полукруга. Нам необходимо положить микросхему так, дабы данный значок расположился сверху и возможно паять все ход за шагом.

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

Следующий этап.

Под номером 5 контакт, он последний с правой стороны. К нему необходимо припаять конденсатор, у которого имеется два полюса — плюс и минус. Как мы должны идентифицировать их?

Имеется ноль с тёмной полосой – это минус, вторая сторона — это плюс. По схеме мы соединяем плюс с последним контактом справа.

Позволяйте двигаться вперед. Минус от конденсатора нужно припаять к плюсу динамика. Мы планируем взять провод и удлинить контакт конденсатора. Сейчас припаяем провод минуса конденсатора к плюсу от динамика.

Потом минус от динамика присоединим к  4-му и 2-му фиксаторам микросхем. Будем применять наряду с этим перемычку между данными ножками микросхемы.

Сейчас нужно подключить резистор. К второй его ножке припаяем проводок.  Он есть плюсом от мини-джека.

 В случае если разобрать его, вы имеете возможность заметить в том месте два контакта для правого и левого каналов. Соединим их совместно и припаяем красный провод, которым мы удлинили провод от резистора. Минус, либо, в противном случае говоря, масса от мини-джека должен быть припаян к минусу динамика.

Наконец, мы легко должны припаять минус разъема кроны к минусу динамика. Берем провод и припаиваем к минусу динамика. Вот и все. Это весьма легко.

Вы имели возможность подметить, что это заняло 5-10 мин..

Сейчас возможно проверить усилитель звука для смартфонов и мобильных телефонов.

Видео блогера Романа Урсу

Усилитель звука для телефона из любого радио


Похожие статьи, которые вам понравятся:
  • Усилитель 3g сигнала для модема

    Тема этого видео урока: Как сделать самодельный усилитель сигнала 3G модема. Разглядим пара весьма несложных, но в также время действенных способов….

  • Схема простого реле времени для начинающих радиолюбителей

    В этом выпуске канала Паяльник TV разглядим несложную схему. Она является несложный таймер, либо реле времени. Выполнена всего на одном активном…

  • Лайфхак для телефона

    В двух представленных ниже роликах лайфхак для вашего телефона. В случае если родной аккумулятор смартфона куда-то затерялся либо , то не отчаивайтесь,…

Усилитель на одном транзисторе

   Сегодня мы рассмотрим самый простой вариант усилителя низкой частоты на одном транзисторе. Это отличный вариант для начинающего радиолюбителя, поскольку данный усилитель является демонстрационной установкой для познавания работы транзистора. На коллектор подключена нагрузка, в данном случае обмотка трансформатора, при подачи звукового сигнала на базу транзистора, переход последнего открывается и закрывается по величине подаваемого сигнала и в коллекторной цепи, а следовательно в обмотке трансформатора образуется переменное напряжение, которое методом индукции передается во вторичную обмотку, к которому подключен динамик. Динамик желательно использовать на 8 или 16 ом, хотя будет работать любой динамик с любым сопротивлением катушки.

   Для работы с устройством нам нужно:

   1) Сетевой трансформатор на 12 вольт, мощность от 5 до 50 ватт (больше нет смысла).  
   2) Резистор на 100 килоом с мощностью от от 0,25 до 1 ватт.
   3) Конденсатор неполярный, емкость от 0,1 микрофарад (маркировка 104) до 4,7 микрофарад (маркировка 474).
   4) Биполярный низкочастотный транзистор обратной проводимости, тут выбор широкий, можно использовать буквально любые - КТ819, 805, 829 или маломощные типа КТ817, 815 и им подобные. Также возможно применение транзисторов прямой проводимости типа КТ818, 837 и их импортные аналоги. Одним словом можно ставить любые транзисторы прямой или обратной проводимости, только при использовании транзисторов прямой проводимости, нужно поменять полярность питания, плюс от источника подключаем к эмиттеру транзистора. 
   5) Источник питания - любой аккумулятор от 3-х до 12 вольт, емкость от 400 ма.
   6) Сам динамик, о котором было сказано вначале статьи. 

   Итак, собираем сверхпростую схему УНЧ, динамик подключаем к сетевой обмотке трансформатора. 

   Звуковой сигнал подаем от компьютера или телефона. В итоге мы получаем почти десятикратное усиление звука, при питании 12 вольт 1 ампер, мощность усилителя достигает до 1 ватта. Конечно не очень мощно, но зато конструкция проста до безобразия.


Понравилась схема - лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Самый простой усилитель звука для мобильного телефона

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

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

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

Схема усилителя звука на микросхеме lm386

Что нужно для сборки усилителя?

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

Схема усилителя для телефона

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

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

Следующий этап.

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

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

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

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

Теперь можно проверить усилитель звука для мобильных телефонов и смартфонов.

Простой усилитель для наушников - AudioKiller's site

Этот усилитель можно использовать как отдельное устройство, так и встраивать его в различную аппаратуру — усилители, ЦАПы, и т.п.

Это простая, но очень неплохая схема. Я задумал еще четыре схемы, причем очень высокого качества, и таких, которые можно (и нужно) изготовить в виде отдельного блока в отдельном корпусе. И которые не уступят хорошим дорогим моделям (а то и превзойдут, т.к. планируются использовать не выдумки, а хорошие технические решения). Схемы разные и интересные и находятся в состоянии проработки. Вот первая из них. Как только они будут готовы, я их опубликую в журнале «Радио» а потом на сайте

В «школьных» учебниках термину «усилитель» дают такое определение: усилитель – устройство, у которого мощность на выходе больше, чем мощность на входе. То есть, усилитель обязательно усиливает либо напряжение, либо ток, либо и то, и другое одновременно. Однако это не всегда так. По-другому можно сказать, что усилитель – это устройство, обеспечивающее в нагрузке требуемые параметры сигнала (напряжение, ток, мощность, АЧХ, и т.п.) при заданных параметрах источника сигнала. Это более точное определение и оно очень хорошо подходит к усилителям наушников, потому что обычно от них не требуют усиливать ни напряжение, ни ток, ни мощность. Наоборот, иногда это все нужно уменьшать. Например, для большинства наушников рабочее напряжение меньше одного вольта амплитуды, а на выходе стационарного СД-плеера или «нормальной» звуковой карты оно достигает трех вольт. И выходного тока этих устройств обычно вполне достаточно для работы наушников. Поэтому, если просто подключить наушники к выходу звуковой карты или СД-плеера, то они, скорее всего, играть будут. И скорее всего слишком громко. В звуковой карте можно отрегулировать громкость программно и слушать. Другое дело, что выходы этих устройств не рассчитаны на подключение такой низкоомной нагрузки. Например, там могут стоять выходные конденсаторы маленькой емкости – для высокоомной нагрузки, каковой является усилитель, это в самый раз. А подключив наушники, получим спад АЧХ на частоте 300…500 Гц. Да и блок питания электроники источника сигнала может быть не рассчитан на дополнительный ток миллиампер в 30…50, уходящий в наушники.

Хотя, если честно, то усилитель наушников (да и любой другой) все-таки усиливает мощность: ведь у него высокое входное сопротивление, и мощность, потребляемая от источника сигнала, очень маленькая. Намного меньше, чем выходная мощность на наушники.

Поэтому основные задачи, решаемые усилителем наушников, таковы:

  1. Иметь высокое входное сопротивление, которое «ожидает увидеть» на своем выходе источник сигнала.
  2. Иметь регулятор громкости.
  3. Иметь низкое выходное сопротивление и возможность легко выдать на выход ток примерно до 20…50 мА на канал.
  4. Иметь на выходе нулевой потенциал по постоянному току, причем без выходных разделительных конденсаторов.

Все эти задачи легко решает практически любой современный операционный усилитель (ОУ). Так что самый простой и достаточно хороший усилитель для наушников может быть собран всего на одном ОУ. И качество звучания он дает такое, что многие переход на лучший усилитель на самом деле не заметят.

Важное замечание. Этот усилитель для наушников не предназначен для внесения каких-нибудь «красиво звучащих» искажений, он не изменяет усиливаемый сигнал и поэтому «не звучит красиво». Он звучит максимально правильно, чтобы сигнал в ваших наушниках был максимально похож на то, что слышал бы (в наушниках) звукорежиссер, слушая подготовленную к тиражированию фонограмму. Если хотите «приукрашенного» звука – делайте усилитель на одном транзисторе, в инете таких схем много. По этой же причине в данный усилитель не нужно ставить офигенно дорогих аудиофильских деталей – он прекрасно работает с нормальными качественными. Перебирая проводочки и конденсаторы, можно конечно изменить его звучание, но на самом деле это будет всего лишь самовнушение.

Итак, усилитель для наушников на одном ОУ. Поскольку напряжение источника сигнала усиливать не нужно, то ОУ включается повторителем напряжения. При этом глубина его ООС максимальна, а искажения – минимальны. Уменьшить уровень сигнала (что практически всегда требуется) можно регулятором громкости.

Схема усилителя для наушников.

Переменный резистор Р1-Р2 – регулятор громкости. В скобках даны пределы его сопротивлений, при которых все тоже работает, но лучше выбирать те значения, что без скобок. По-хорошему, он должен иметь логарифмическую зависимость сопротивления от угла поворота, но для наушников, громкость которых обычно не регулируют в широких пределах, а настраивают один раз, вполне подойдет линейный регулятор. Конденсаторы С1 и С2 отсекают постоянное напряжение во входном сигнале и одновременно являются фильтром инфранизких частот. С такой емкостью нижняя рабочая частота усилителя примерно равна 10 Гц. Снижать ее не стОит, а вот повысить (уменьшив емкость конденсаторов) в принципе можно, особенно если вы берете входной сигнал с проигрывателя виниловых грампластинок – в них из-за коробления пластинки и эксцентриситета могут возникать мощные колебания с частотой примерно 0,5…3 Гц. Чтобы их лучше подавить, частоту входного фильтра усилителя можно выбрать примерно 25 Гц, тем более, что более низкие частоты на винил практически не пишут.

Выходные резисторы R5,R6 помогают ОУ защищаться от КЗ при включении-выключении наушников. Кроме того, они немного повышают выходное сопротивление усилителя. Некоторые наушники при повышении (в разумных пределах) выходного сопротивления усилителя немного лучше звучат. Так что с этими резисторами можно немного поэкспериментировать, подбирая их под себя. Только не забывайте, что R5=R6.

Резисторы R0R и R0L нужны в том редчайшем случае, если при полной громкости ее все равно не хватает, и наушники звучат тихо. Установка этих резисторов увеличивает коэффициент усиления в два раза. Для того, чтобы минимизировать постоянную составляющую на выходе, хорошо бы при этом сделать R1 = R2 = 24кОм.

Ну и самое «вкусное» — напоследок. Микросхемы. На самом деле, подойдут любые «обычные» ОУ с выходным током, достаточным для ваших наушников. Список тех, что я проверял экспериментально – на схеме. ОУ других типов применять в принципе можно, но неизвестно, насколько хорошо они подойдут по выходному току. По идее, неплохо подойдут и TL072. «Сверхбыстрые», или какие-нибудь Rail-to-rail ставить не рекомендую: огромная скорость на самом деле не нужна, а в режиме повторителя они могут возбуждаться. Или ловить ВЧ помехи. Иногда приходится слышать: а давайте установим «супермикросхему», типа она будет очень хорошо работать в облегченном режиме. Это все равно, что на Жигули установить двигатель от Боинга, чтобы он работал в облегченном режиме. Насчет того, какая микросхема лучше по звучанию: практически никакая. В «зрячем» прослушивании мы хорошо замечаем разницу, потому что видим микросхему. Я проводил слепой тест сравнения такого усилителя между микросхемами JRC4556, имеющую большой выходной ток и высоколинейный выходной каскад (Линейность ОУ при больших выходных токах), и JRC4558 у которой выходной каскад весьма слаботочный. Наушники Sennheiser HD-598 сопротивлением 50 Ом (т.е. достаточно низкоомные, чтобы потреблять сравнительно большой ток), и тест показал, что эти две сильно разные микросхемы (микросхему 4558 я даже вообще не рекомендую) различаются слабо: различие есть, но оно статистически малозначимо (хотя и прослушиваний было мало – я пока только отлаживаю все это дело). Так что если такие сильно разные микросхемы (а одна из них практически не пригодна для питания наушников) различаются несильно, то хорошие микросхемы между собой будут неразличимы (это если вы микросхему в возбуждение не загоните).

Питание усилителя может быть стабилизированным и не стабилизированным. Стабилизированное немного лучше. Напряжение от 12 до 15 вольт на плечо. Если напряжения плеч одинаковые – это очень хорошо, но не обязательно, лишь бы не сильно различались. Для стабилизатора обеспечить одинаковость напряжений легко, а вот в случае нестабилизированного питания и разбаланса напряжений обмоток силового трансформатора, можно словить и разные напряжения. Чтобы этого не случилось, следует использовать «стандартную» схему двухполярного двухполупериодного выпрямления с одним диодным мостом, в ней каждая из полуобмоток трансформатора работает поочередно на оба плеча выпрямленного напряжения. Что-то типа вот этого (это очень варьируемая схема):

Ток, потребляемый усилителем от источника питания порядка 50…100 мА.

Как лучше делать блок питания – отдельным, или на плате усилителя? Если на плате, то надо помнить, что через конденсаторы фильтров проходят импульсы зарядного тока в несколько ампер. И это все рядом с сигналом. Если отдельно – то начинает сказываться сопротивление и индуктивность кабеля. Хотя, во втором случае конденсаторы в цепи питания на самой плате помогают избавиться не только от влияния кабеля, но и вообще отстроиться от неидеальности отдельного блока питания.

Напряжение питания 12 вольт предпочтительнее, т.к. до ограничения далеко, а микросхема меньше греется, что при низкоомной нагрузке заметно. Если есть в наличии конденсаторы с низким ESR, то их лучше устанавливать на самой плате (а не в отдельном блоке питания). Если нет – не страшно. Не нужно гнаться за суперконденсаторами, типа Rubycon, Elna, Nichicon (хотя, если они есть — ставьте, они очень хорошие). Вполне подойдут «обычные» конденсаторы Jamicon, CapXon, Samwha, ELNA, Panasonic, Epcos. Лишь бы не какие-нибудь «Суньвынь». С отечественными надо быть осторожными – есть с хорошими параметрами, но большими габаритами; есть с маленькими габаритами и плохими параметрами; есть с большими габаритами и плохими параметрами. И вроде как появились маленькие и хорошие. Не измерив, не скажу. Емкость С4, С5 можно увеличить, но без маньячества: огромные конденсаторы вызовут появление индуктивности у длинных проводов и дорожек платы. Если питание стабилизированное, С3…С5 можно использовать керамические.

В принципе, как сделать источник питания можно почитать здесь: Маломощный блок питания. Причем там на рисунке 5 приведена схема с резисторами в первичной обмотке. Их сопротивления можно увеличить в 2…3 раза (для трансформатора с габаритной мощностью не более 20 ВА), что уменьшит бросок тока при включении и слегка снизит индукцию в трансформаторе, а значит и излучаемые им помехи. Только нужно проконтролировать температуру резисторов (перед этим НАДО ВЫКЛЮЧИТЬ блок питания из сети!!!) – если греются, увеличить их мощность или снизить сопротивление. И напряжение на выходе выпрямителя из-за влияния резисторов может немного упасть, хотя это не страшно — на усилитель можно подавать и более низкое напряжение, но все же меньше 9 вольт на плечо не следует. И микросхемы стабилизатора использовать без индекса L, в корпусе ТО220 (большом), как рисунке 10 слева — они легко обеспечат нужный ток и не будут сильно греться.

Дополнение.

Был задан вопрос: действительно ли один обычный операционный усилитель потянет наушники? Ведь есть схемы, где ОУ умощняется дополнительными транзисторами. Причем в старой советской аппаратуре только такие схемы и использовались.

Действительно, старые ОУ (в том числе и советские) имели сравнительно небольшой выходной ток и сильно нелинейный выходной каскад, поэтому их приходилось умощнять. Выходной ток современных ОУ в 3…6 раз больше, а собственные искажения выходного каскада при этом могут быть даже меньше! Посмотрите графики Кг и особенно нормированного к номеру гармоники Кг’, показывающего преобладание «плохо звучащих» высших гармоник. Так что современные качественные ОУ, особенно такие, у которых выходной каскад может выдать сравнительно большой ток при низких искажениях, звучат очень хорошо, и именно их я и рекомендовал для этого усилителя. Скорее всего, что очень многие люди не заметят разницы между «голым» (но хорошим) ОУ и более «крутой» схемой с умощненным операционником. Если же в схеме используются старые «советские» детали (ОУ и транзисторы), то она может иметь даже худшие параметры из-за плохих свойств устаревших компонентов. Я уже писал выше, что при работе на сравнительно низкоомные наушники сопротивлением 50 Ом (причем наушники не дешевые, так что их собственное качество звучания высокое) даже применение сравнительно слабой и «не очень» современной микросхемы (такой, которую я не рекомендую по причине ее небольшого выходного тока и высоких искажений) «не бросается в глаза» – снижение качества звучания не очень заметно, но все же оно есть. А с хорошей микросхемой – так и еще намного лучше!

Схема на одном ОУ применяется, например, для питания наушников в серьезной музыкальной звуковой карте EMU-0404. Такой же выход я использую в своем мультимедийном усилителе Обзор и доработка Top device TD 180/2.0 (только я забыл там на рисунке изменить название ОУ — у меня на наушники реально работает ОРА2134). И звучит вполне хорошо (от звуковой карты ESI [email protected]).

На самом деле я планирую собрать и более «навороченные» схемы усилителей для наушников (потому что они способны дать максимальное качество звука), причем уже вчерновую проработал три интересные схемы умощнения ОУ, но пока что нет времени на это. Когда соберу, то обязательно сравню их со схемой на одном ОУ в слепом тесте (только такой тест дает реальное сравнение именно звука, а не моих визуальных предпочтений или сиюминутных настроений). Вот тогда и посмотрим – есть ли разница и велика ли она…

31.08.2013 — 11.09.2013

Total Page Visits: 978 - Today Page Visits: 3

Усилители мощности – Схема-авто – поделки для авто своими руками

Аксессуары для представительского транспортаУсилители мощности

13

Сегодня аксессуары и тюнинг для иномарок в современном автомобильном магазине ПЭК: Молл  найти не проблема. Более того, потребитель, который отправляется

Мощный, высококачественный усилитель для авто.Усилители мощности

38.3k.

Этот проект был заказан у меня некоторое время назад. Проект из себя представляет стереофонический УМЗЧ высокой мощности и качества. Честно говоря, изначально

Автомобильный усилитель мощности на TDA1562Усилители мощности

35.6k.

Этот усилитель собран на микросхеме TDA1562(Philips 1998г.),и из себя представляет умощненная версия усилителя на TDA1560 с мощностью 40 Вт.

Преобразователь из UPS.Усилители мощности

25.6k.

В последнее время очень часто ко мне люди обращаются с просьбой предоставить инструкцию с переделкой ИБП (юпс) в автомобильный преобразователь напряжения

Мощный сабвуферный усилитель.Усилители мощности

40.8k.

Хотите купить автомобильный усилитель мощности для саба? Спешить не нужно, если руки растут из правильного места и шарите в электронике, то можно своими

Усилитель мощности на микросхеме ТDА2003Усилители мощности

16.7k.

Представляю схему усилителя на микросхеме тда2003. Усилитель работает в классе АВ. Это монофонический унч с выходной мощностью до 7 ватт на нагрузку 4

Усилитель на микросхеме TDA2004 в автоУсилители мощности

44.6k.

Недавно  нашел у себя в чердаке ящик домашнего усилителя, с низкочастотным динамиком, и решил в нем собрать усилитель для своего автомобиля.

Усилитель для сабвуфераАвтозвук

34.2k.

TDA7294 – одни из самых популярных микросхем усилителя низкой частоты. Микросхема широко применяется радиолюбителями для построения в основном сабвуферов.

Простой УНЧ для автомобиля на TDA2005 своими рукамиУсилители мощности

16.7k.

Усилитель на микросхеме TDA2005 – это стереофонический УНЧ с выходной мощностью 10-12 Ватт на канал, есть также вариант моно, в этом случае выходная

Самодельный усилитель для автомобиля, схема.Усилители мощности

22.6k.

Очередная конструкция самодельного усилителя для автомобиля. На сей раз речь пойдет про микросхемный усилитель, который уже несколько лет применяется в

Сверхмаленький преобразователь напряженияИнверторы

41.1k.

Этот преобразователь был изготовлен для запитки таких автомобильных усилителей, как тфа 7194/93 из бортовой сети автомобиля 12 Вольт. Компактность инвертора

Мощный усилитель для автоУсилители мощности

18.4k.

Приветствую дорогие радиолюбители! Думаю у каждого из нас в числе первых конструкций был какой-нибудь 2, 5, 10 ваттный звуковой усилитель.

Делаем усилитель на ТДА2005 в автомобильУсилители мощности

4.1k.

Недавно один из знакомых попросил собрать небольшой усилитель, если точнее – компьютерные колонки. Причина – не устраивала громкость и качество

Небольшой автомобильный преобразователь для TDA7293Инверторы

17.5k.

Преобразователь реализован с применением нестандартной для этих целей микросхемы IR2153, которая чаще всего применяется в импульсных сетевых блоках питания.

Чистый класс усилителя А в машинеУсилители мощности

11.8k.

Усилители класса А сегодня редко применяются, это уже давно забытое прошлое, но зря. Как известно, в классе А усилительный элемент –

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 JFET-входом, 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.

 

Простые аналоговые усилители: 8 ступеней

Биполярные переходные транзисторы (BJT) чрезвычайно распространены и полезны. (Для получения дополнительной информации о некоторых простых случаях использования BJT см. Мою предыдущую инструкцию.) Сложная часть - это поиск точки покоя или Q-точки. Это рабочая область, в которой BJT не полностью или полностью выключен, поэтому вы можете использовать его как усилитель, а не только как твердотельный переключатель. Это также позволяет использовать источник питания от одного источника и при этом сохранять колебания напряжения на выходе динамика.Биполярные транзисторы также легче использовать в качестве аналоговых усилителей, чем полевые МОП-транзисторы, потому что рабочая область не такая крутая и, следовательно, имеет больший диапазон входного сигнала.

BJT хорошо усиливает ток, идущий от микрофона, но сам по себе ему будет сложно управлять динамиком. Добавив небольшой аудиопреобразователь, мы можем преобразовать часть усиленного тока в напряжение, а затем управлять динамиком.

Вам понадобится:

- 2N3904 NPN BJT. Мне нравится 3904, но подойдет практически любой NPN BJT.

- Потенциометр 10 кОм

- Небольшой аудиопреобразователь. Обмотка 1 кОм с одной стороны, обмотка 8 Ом с другой.

Схема:

Трансформатор, скорее всего, будет иметь центральную отводку на стороне 1 кОм, что даст вам две половины по 500 Ом каждая. Вам нужно будет провести некоторое тестирование с вашим мультиметром, чтобы выяснить, где находятся контакты 1 кОм. Затем динамик подключается напрямую через два контакта 8 Ом.

Потенциометр настроен как делитель напряжения и позволяет вам установить точку Q вашего конкретного BJT.Поскольку нет двух компонентов с точно одинаковыми рабочими параметрами, точка Q будет отличаться для каждого BJT, который вы пробуете. Вот почему вы используете горшок, а не резисторы с фиксированным номиналом.

Соберите схему, как показано, убедившись, что горшок повернут до упора влево, и вставьте аккумулятор. Аккуратно потирая микрофон, медленно поверните потенциометр вправо, пока не услышите какой-то звук. При дальнейшем повороте звук исчезнет. Обязательно поворачивайте медленно, так как точку Q легко пройти.

Вот как вся схема работает на осциллографе, с одним каналом перед потенциометром 10 кОм (желтый) и вторым на выводе коллектора BJT (синий).

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 радиосхеме. 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 будут 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 обозначенную сетку, как и раньше, детали соединяются следующим образом:

  • Перемычка: J22 на I27
  • Резистор 10000 Ом (коричневый, черный, оранжевый): G20 - 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-вольтовый 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 по 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 транзистором Дарлингтона.


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, нам нужны 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, так как 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

Simple Class A Amplifier

Simple Class A Усилитель
The Audio Pages
Elliott Sound Products Простой усилитель класса A

На основе оригинальной статьи Джона Линсли-Гуда


Основной индекс
Указатель статей
Указатель сайта усилителя класса A

Авторские права на эту статью являются собственностью Mr.Linsley Hood и Electronics World (ранее Wireless World). Он перепечатан здесь как услуга для читателей, и ESP не претендует на какие-либо права интеллектуальной собственности, за исключением редакционных комментариев. Он воспроизводится с использованием оригинального текста (или того количества, которое мне удалось получить), а описания принадлежат автору (за исключением примечаний редактора).

Следует отметить, что статья была первоначально опубликована где-то в 1969 году, и что транзисторы в настоящее время устарели. Большая часть описательного текста больше не подходит для новых разработок, и комментарии по усилителям класса AB могут быть неприменимы сегодня.

Оригинальные статьи Джона Линсли Гуда и другие материалы можно найти на сайте усилителя класса A (TCAAS).


Простой усилитель класса A

Конструкция 10 Вт, дающая субъективно лучшие результаты, чем транзисторные усилители класса B

от J. L. Linsley Hood, M.I.E.E.

* Примечания редактора Рода Эллиотта

За последние несколько лет был опубликован ряд отличных разработок домашних усилителей звука.Однако некоторые из этих конструкций в настоящее время устаревают из-за изменений в доступности компонентов, а другие предназначены для обеспечения уровней выходной мощности, превышающих требования обычной гостиной. Кроме того, большинство дизайнов имели тенденцию быть довольно сложными.

В сложившихся обстоятельствах казалось целесообразным подумать о том, насколько простой может быть конструкция, которая дала бы адекватную выходную мощность вместе со стандартом безупречных характеристик, и результатом этого исследования стала настоящая конструкция.


Выходная мощность и искажения

Ввиду огромной популярности лампового усилителя Mullard "5-10" оказалось, что выходная мощность 10 Вт будет достаточной для нормального использования; действительно, когда два таких усилителя используются в качестве стереопары, общий вывод звука при полной мощности может быть весьма удивительным при использовании достаточно чувствительных динамиков.

* Для сегодняшних ораторов и ожиданий это явно не так. Однако 10 Вт, вероятно, будет достаточно для твитеров в триампированной системе, и это причина публикации данной схемы.

Первоначальные стандарты гармонических искажений для звука были установлены Д. Т. Уильямсоном в серии статей, опубликованных в Wireless World в 1947 и 1949 годах; и предложенный им стандарт для общего гармонического искажения менее 0,1% при полной номинальной выходной мощности был общепринятым в качестве целевого показателя для высококачественных усилителей мощности звука. Поскольку основная проблема при проектировании ламповых усилителей звука заключается в трудности получения адекватных характеристик выходного трансформатора, и поскольку современные методы транзисторных схем позволяют проектировать усилители мощности без выходных трансформаторов, казалось возможным стремиться к несколько более высокому стандарту. , 0.Общий коэффициент гармонических искажений 05% при полной выходной мощности в диапазоне 30 Гц - 20 кГц. Это также означает, что выходная мощность будет постоянной в этом диапазоне частот.


Схема

Первой известной автору схемой усилителя, в которой использовалась конструкция бестрансформаторного транзистора для получения стандарта характеристик, приближающегося к характеристикам усилителя «Вильямсон», была схема, опубликованная в Wireless World в 1961 году Тоби и Динсдейлом. В нем использовался выходной каскад класса B с последовательно соединенными транзисторами с квазикомплементарной симметрией.Последующие высококачественные транзисторные усилители мощности в основном следовали принципам конструкции, изложенным в этой статье.

Основным преимуществом усилителей этого типа является то, что нормальное статическое рассеивание мощности очень низкое, а общая эффективность преобразования мощности высока. К сожалению, есть также некоторые неотъемлемые недостатки из-за внутреннего несходства в отклике двух половин двухтактной пары (если комплементарные транзисторы используются в асимметричной схеме) вместе с некоторым перекрестным искажением из-за I c / V b характеристики.Многое было сделано, особенно Бейли, чтобы свести к минимуму последнее.

Дополнительной характеристикой выходного каскада класса B является то, что потребность в токе выходных транзисторов увеличивается вместе с выходным сигналом, и это может снизить выходное напряжение и ухудшить сглаживание источника питания, если это не спроектировано должным образом. Кроме того, из-за увеличения тока возбуждения с выходной мощностью возможна переходная перегрузка, которая переводит выходные транзисторы в состояние теплового разгона, особенно при реактивных нагрузках, если не используется подходящая схема защиты.Эти требования объединились, чтобы увеличить сложность схемы, и хорошо спроектированный усилитель мощности класса B с низким уровнем искажений больше не является простой или недорогой конструкцией.

* Термический пробой, о котором идет речь, теперь известен как вторичный пробой, когда транзистор испытывает локальный нагрев на кремниевый кристалл. Этот эффект очень быстр и может привести к почти мгновенному разрушению транзистора. Это одна из причин того, что полевые МОП-транзисторы предпочитают многие разработчики усилителей.

Альтернативный подход к конструкции транзисторного усилителя мощности, сочетающий хорошие характеристики с простой конструкцией, заключается в использовании выходных транзисторов в конфигурации класса А. Это позволяет избежать проблем асимметрии в квазикомплементарных схемах, теплового разгона при переходной перегрузке, перекрестных искажений и зависимых от сигнала изменений в потребляемом токе источника питания. Однако он менее эффективен, чем схема класса B, и выходные транзисторы должны быть установлены на больших радиаторах.

Базовая конструкция класса A состоит из одного транзистора с подходящей коллекторной нагрузкой. использование резистора, как на рис. 1 (а), было бы практическим решением, но наилучший КПД преобразования мощности будет около 12%. Дроссель НН, как показано на рис. 1 (b), даст гораздо больший КПД, но правильно спроектированный компонент будет громоздким и дорогим и лишит многих преимуществ бестрансформаторной конструкции. Использование второго аналогичного транзистора в качестве нагрузки коллектора, как показано на рис.1 (c), было бы более удобным с точки зрения размера и стоимости, и позволило бы эффективно управлять нагрузкой в ​​двухтактном режиме, если бы входы из двух транзисторов были подходящей величины и противоположны по фазе.Это требование может быть выполнено, если транзистор драйвера подключен, как показано на рис. 2.

Этот метод подключения также отвечает одному из наиболее важных требований к усилителю с низким уровнем искажений: - что основная линейность усилителя должна быть хорошей даже при отсутствии обратной связи. Этому способствует несколько факторов. Нелинейность Ic / Vb характеристик выходных транзисторов имеет тенденцию к устранению, потому что в течение той части цикла, в которой один транзистор приближается к отсечке, другой полностью включен.Существует мера внутренней обратной связи вокруг контура Tr1 Tr2 Tr3 из-за влияния, которое характеристики базового импеданса Tr1 оказывают на выходной ток Tr3. Кроме того, задающий транзистор Tr3, который должен обеспечивать большой размах напряжения, работает в условиях, благоприятствующих низким гармоническим искажениям: - низкое выходное сопротивление нагрузки, высокое входное сопротивление.

* Потенциально стоящим усовершенствованием этой схемы является добавление резистора 0,1 Ом в цепь эмиттера Tr1.Этот применяет локальную обратную связь ко всему каскаду усиления, обеспечивая значительное уменьшение искажений. Если используется, это должен быть 5-ваттный провод с обмоткой. тип для обработки тока.

* Верхний транзистор (Tr2) работает как источник тока, выходной ток которого модулируется. Это позволяет схеме работают при примерно половине тока покоя, который потребовался бы, если бы модуляция не применялась. Необходимо выбрать значения для R1 и R2, на основе усиления Тр2.Для источника питания 40 В, если Tr2 должен иметь усиление 50 при 1 А, тогда ...

(R1 + R2) = 20 В / 20 мА (базовый ток) = 1000 Ом.

Одна проблема с этим подходом заключается в том, что ток, обеспечиваемый Tr2, будет изменяться в зависимости от температуры. Читатели, желающие поэкспериментировать с этим Схема должна гарантировать, что ток проверяется при нормальной рабочей температуре (т.е.ГОРЯЧЕЙ). В схеме нет механизма для предотвращения теплового разгона, за исключением использования радиатора подходящего размера. В какой-то момент схема должна стабилизировать ток покоя.Если это так нет (а ток продолжает расти), значит радиатор маловат. Чтобы обеспечить срок службы транзисторов, они не должны работают при температуре выше 50 ° C, что в нормальных условиях должно быть вполне достижимым. Поскольку каждый транзистор работает на (или около) 25 Вт, радиатор каждого транзистора должен иметь теплоемкость около 1 ° C / Вт. Радиатор лучше (то есть большего размера) совершенно не годится вреда, и обеспечит защиту от теплового разгона.

Есть и более новая версия этого усилителя, но я не планирую ее переиздавать.Больше можно найти на Сайт усилителя класса A (TCAAS).

Коэффициент усиления разомкнутой цепи схемы составляет приблизительно 600 с типичными транзисторами. Коэффициент усиления замкнутого контура определяется на частотах, достаточно высоких для того, чтобы импеданс C3 был небольшим по сравнению с R4, соотношением (R3 + R4) / R4. Для значений, указанных на рис. 3, это 13. Это дает коэффициент обратной связи около 160 миллиом.

Поскольку схема имеет единичное усиление на постоянном токе, из-за включения C3 в цепь обратной связи выходное напряжение Ve поддерживается на том же уровне, что и база Tr4, плюс потенциал эмиттера базы Tr4 и падение потенциала вдоль R3 из-за эмиттерного тока этого транзистора.Поскольку выходной транзистор Tr1 будет включать столько тока, сколько необходимо для снижения Ve до этого значения, резистор R2, который вместе с R1 регулирует ток коллектора Tr2, можно использовать для установки статического тока выходных каскадов усилителя. . Также будет очевидно, что Ve можно установить на любое желаемое значение небольшими корректировками R5 и R6. Оптимальная производительность будет достигнута, когда оно будет равно половине напряжения питания. (Полвольта или около того в любом случае будет лишь незначительно отличаться от максимальной достижимой выходной мощности и других характеристик этого усилителя, поэтому нет необходимости в большой точности при настройке.)

* Не упоминается назначение C1 (вместе с R1 и R2). Этот конденсатор обеспечивает "начальную загрузку", которая пытается поддерживать постоянное напряжение на R2. Если напряжение на резисторе остается постоянным, значит, ток через резистор должен также остаются постоянными. Если значение C1 слишком мало, исходя из самого низкого значения, производительность этой схемы будет сильно снижена. частота срабатывания и параллельное значение R1 и R2. Для работы до 20 Гц (при условии, что R1 + R2 = 1000 Ом) конденсатор должен быть не менее 220 мкФ.

Аналогичным образом, реактивное сопротивление C1 должно быть низким по отношению к импедансу динамика (предпочтительно менее 1/2 импеданса динамика при самом низком интересующая частота - предполагается 20 Гц). Это примерно 2000 мкФ. Рекомендуется рабочее напряжение не менее 50В для всех электролитические конденсаторы, а также для оптимальной ВЧ. производительность, полиэстер емкостью 1 мкФ может использоваться параллельно с каждым электроприводом. По моему опыту это не нужен, но многие не согласятся, поэтому, если хотите, добавьте.

Повсюду используются кремниевые планарные транзисторы

, что обеспечивает хорошую термическую стабильность и низкий уровень шума.Кроме того, поскольку нет необходимости в дополнительной симметрии, все силовые каскады могут использовать транзисторы n-p-n, которые в кремнии обеспечивают лучшую производительность и самую низкую стоимость. Общая производительность при выходной мощности 10 Вт или на любом более низком уровне больше, чем соответствует стандартам, установленным Williamson. Графики выходной мощности и коэффициента усиления / частоты показаны на рис. 4 и 5, а соотношение между выходной мощностью и полным гармоническим искажением показано на рис. 6. Поскольку усилитель представляет собой прямую схему класса A, искажение линейно уменьшается с выходным напряжением.(Это не обязательно будет иметь место в системе класса B, если присутствует какое-либо значительное количество перекрестных искажений.) Анализ компонентов искажения на уровнях порядка 0,05% затруднен, но кажется, что остаточное искажение ниже Уровень, на котором начинается отсечение, - это преимущественно вторая гармоника.


Стабильность, выходная мощность и сопротивление нагрузки Кремниевые планарные NPN-транзисторы

в целом имеют отличные высокочастотные характеристики, что способствует очень хорошей стабильности усилителя при реактивных нагрузках.Автор еще не нашел комбинацию L и C, которая делает систему нестабильной, хотя система легко станет колебательной с индуктивной нагрузкой, если R3 шунтируется небольшим конденсатором, чтобы вызвать спад на высоких частотах.

Схема, показанная на рис. 3, может использоваться, с очень небольшими изменениями в значениях компонентов, для управления импедансом нагрузки в диапазоне 3-15 Ом. Однако выбранная выходная мощность представлена ​​различным соотношением тока / напряжения в каждом случае, и поэтому ток через выходные транзисторы и размах выходного напряжения будут разными.Размах пикового напряжения и средний выходной ток можно довольно просто вычислить из хорошо известного соотношения W = I 2 R и V = IR, где символы имеют свое обычное значение. (однако следует помнить, что расчет выходной мощности основан на среднеквадратичных значениях тока и напряжения, что их необходимо умножить на 1,41, чтобы получить пиковые значения, и что измеренный размах напряжения представляет собой размах напряжения от пика до пика, который вдвое больше пикового значения.)

Когда эти расчеты были произведены, размах напряжения от пика до пика для мощности 10 Вт на нагрузке 15 Ом оказался равным 34.8 вольт. Поскольку два выходных транзистора имеют нижнее напряжение около 0,6 вольт каждый, источник питания должен обеспечивать минимум 36 вольт для обеспечения этого выхода. Для нагрузок 8 и 3 Ом минимальное значение h.t. напряжение в сети должно быть 27 В и 17 В соответственно. Необходимые минимальные токи - 0,9, 1,2 и 2,0 ампер. Предлагаемые значения компонентов для работы с этими импедансами нагрузки показаны в таблице 1. C3 и C1 вместе влияют на напряжение и спад мощности на низких звуковых частотах, желательно, чем показано на фиг.4 и 5.

Поскольку соответствующие напряжения питания и выходные токи приводят к рассеянию порядка 17 Вт на каждом выходном транзисторе, и поскольку нежелательно (для долговечности компонентов) допускать высокие рабочие температуры, для каждого транзистора должна быть предусмотрена соответствующая площадь радиатора. Предлагается пара отдельно установленных радиаторов с оребрением 125 мм на 100 мм (5 дюймов на 4 дюйма). К сожалению, это штраф, который должен быть уплачен за операцию класса А.Для источников питания выше 30 В Tr1 и Tr2 должны иметь значение Mj481s, а Tr3 - 2n1613.

Если выходное сопротивление предусилителя превышает несколько тысяч Ом, входной каскад усилителя модифицируется, чтобы включить простой f.e.t. Схема повторителя источника, показанная на рис. 8. Это увеличивает гармонические искажения примерно до 0,12% и поэтому (теоретически) является менее привлекательным решением, чем лучший предварительный усилитель.

Высокочастотный спад может быть получен, если необходимо, подключив небольшой конденсатор между затвором f.e.t и отрицательная (земная) линия.


Подходящие транзисторы

Было проведено несколько экспериментов, чтобы определить, в какой степени на характеристики схемы влияют тип и коэффициент усиления по току используемых транзисторов. Как и ожидалось, лучшая производительность была получена при использовании транзисторов с высоким коэффициентом усиления и когда в выходном каскаде использовалась согласованная пара. Неизвестно никакой адекватной замены для типа 2N697 / 2N1613, используемого в каскаде драйвера, но примеры этого типа транзистора от трех разных производителей использовались с явно идентичными результатами.Аналогичным образом, использование альтернативных типов входных транзисторов не привело к заметным изменениям производительности, и Texas Instruments 2N4058 полностью взаимозаменяема с Motorola 2N3906, использованной в прототипе.

Наиболее заметные изменения в производительности были обнаружены в характеристиках усиления по току пары выходных транзисторов, и для минимально возможных искажений с любой парой напряжение в точке подачи от громкоговорителя должно быть отрегулировано так, чтобы оно находилось в пределах 0,25 В. половины потенциала линии питания.

В этих экспериментах использовались транзисторы Motorola MJ480 / 481, за одним исключением, в котором были опробованы устройства Texas 2S034. Основной вывод, который можно сделать из этого, заключается в том, что тип используемого транзистора может не иметь большого значения, но что если есть различия в текущих коэффициентах усиления выходных транзисторов, необходимо использовать устройство с более высоким коэффициентом усиления. в позиции Tr1.

Когда компоненты искажения были обнаружены до начала ограничения формы сигнала, они почти полностью были вызваны присутствием вторых гармоник.


Конструктивные указания

Усилитель

Компоненты, необходимые для пары стереоусилителей мощностью 10 + 10 Вт, могут быть удобно собраны на стандартном «Lektrokit» 4 "X 4,75" s.r.b.p. штыревой плате с четырьмя силовыми транзисторами, установленными на внешних радиаторах. Если не указано иное, значения компонентов не являются особо критическими, и резисторы с допуском 10%, безусловно, могут быть использованы без вреда для здоровья. Однако самый низкий уровень шума будет достигнут при использовании компонентов хорошего качества и резисторов из углеродной пленки или оксида металла.

* Во всем следует использовать резисторы с металлической пленкой, так как они превосходят типы с углеродной пленкой по всем параметрам. Это обычно доступен только с допуском 1% или выше, что не вызовет никаких проблем.

Блок питания

Предлагаемая форма блока питания показана на рис. 9 (а). Поскольку потребность в токе усилителя по существу постоянна, может использоваться схема последовательного транзистора сглаживания, в которой выходное напряжение источника питания может регулироваться путем выбора входного тока базы, обеспечиваемого эмиттерным повторителем Tr2 и потенциометром VR1.При значениях емкости накопительного конденсатора, приведенных в таблице 3, уровень пульсаций будет меньше 10 мВ при номинальном выходном токе, при условии, что коэффициент усиления по току последовательного транзистора больше 40. Для выходных токов до 2,5 А последовательно Указанные транзисторы будут подходящими при условии, что они установлены на радиаторах, соответствующих их нагрузке.

Однако при текущих уровнях, необходимых для работы 3-омной версии усилителя в качестве стереопары, одного MJ480 больше не будет достаточно, и необходимо использовать более подходящий последовательный транзистор, такой как Mullard BDY20, с, например, 2N1711 как Tr2, или с параллельной компоновкой, как показано на рис.9 (б).

Суммарное сопротивление в «первичной» цепи выпрямителя, включая вторичную обмотку трансформатора, должно быть не менее 0,25 Ом. Когда источник питания, с усилителем или без него, должен использоваться с ВЧ. блока усилителя-тюнера может потребоваться добавить конденсатор 0,25 мкФ (160 В) во вторичные обмотки T1 для предотвращения переходного излучения. Указанные выпрямительные диоды представляют собой герметизированные мосты International Rectifier.

* Этот источник питания не является регулируемым, а представляет собой простой умножитель емкости.Для более полного описания лучшей схемы см. Фильтр источника питания умножителя емкости на этих страницах.

Ограничение тока
* Хотя в исходной статье об этом не упоминалось (и мне удалось на время «потерять» файл схемы), текущий ограничитель был включен. Это гарантирует, что ток через устройства вывода не превысит заданное значение, хотя я считаю, что концепция ошибочна и имеет ограниченную ценность в этом общем дизайне.

Схема выше показывает способ подключения ограничителя тока. Он не стабилизирует ток покоя (без сигнала), а только способен гарантировать, что абсолютный максимальный ток не превышает значения, определяемого потенциометром 100 Ом. Чтобы быть полезным, ток необходим стабилизатор, который обеспечит постоянство рабочего тока в режиме отсутствия сигнала независимо от температуры или напряжения питания. вариации. Информация для достижения этой цели не предоставляется.

Дополнительные примечания

Эта статья (с редакционными примечаниями) перепечатывается в качестве услуги для читателей, которым напоминаются законы об авторском праве, которые могут ограничивать права читателей на воспроизведение, коммерческое производство и т. Д. Представленная информация не предназначена для использования в качестве руководства по строительству, а предназначена, прежде всего, для представления интереса и может служить отправной точкой для других проектировщиков.

Первоначальному изделию уже много лет, и некоторые из упомянутых типов транзисторов заменены значительно лучшими конструкциями.Я оставляю читателям экспериментировать с типами устройств. Хотя большая часть дизайна по-прежнему актуальна для нового дизайна, я думаю, что этого усилителя может не хватать по сравнению с более поздними тенденциями дизайна. В частности, система смещения нестабильна с температурой, и дрейф постоянного тока будет очевиден. Кроме того, коэффициент усиления разомкнутого контура очень низок, поэтому обратная связь намного меньше, чем хотелось бы (хотя многие сочтут это хорошо!). Как упоминалось выше, дополнительная локальная обратная связь (0.Резистор 1 Ом в эмиттере Tr1) может уменьшить искажения разомкнутого контура, но еще больше снижает коэффициент усиления. Я предлагаю поэкспериментировать (пока я провел лишь несколько компьютерных симуляций) и буду признателен за отзывы всех, кто попробует эту схему.

Я бы также предположил, что усилитель мощности с одним источником питания на самом деле не является предложением для новых разработок (хотя DoZ использует тот же принцип), и биполярный (+/-) источник питания может быть предпочтительнее. В этом случае стабилизация постоянного тока становится серьезной проблемой, поскольку небольшие напряжения смещения постоянного тока могут оказаться катастрофой, в частности, для высокочастотных динамиков.

Схемы невысокого качества, но являются оригиналами с исходной WWW-страницы. Я не предлагаю их перерисовывать, так как этот дизайн предоставляется только для информации.

Автор
Джон Л. Линсли-Худ был плодовитым автором конструкций усилителей и до своей смерти в 2004 году представлял новые идеи и схемы в британском журнале Electronics World (ранее Wireless World). Его влияние на дизайн качественного звука усилителей было немало. Это не значит, что я согласен со всеми его идеями или теориями или поддерживаю их, но, по крайней мере, у него хватило смелости сказать то, что он думает, и у журнала тоже хватило смелости напечатать это.См. Статью в Википедии, чтобы узнать немного об этом.



Основной индекс
Указатель статей
Указатель сайта усилителя класса A

Список простых звуковых схем и усилителей для DIY (Сделай сам)

Эта статья представляет собой сборник простых и популярных аудиосхем, которые мы публиковали на протяжении многих лет в CircuitsToday . Этот список включает в себя набор простых схем усилителя, которые вы можете попробовать дома, и некоторых других схем, связанных со звуком, для конкретных приложений.

Источник изображения

1. Схема усилителя мощностью 150 Вт - Эта схема является самым популярным усилителем, который мы когда-либо публиковали. Он получил более 700 комментариев и продолжает расти. Этот усилитель был протестирован многими читателями CircuitsToday, и многие из них получили правильный выход. Большинство проблем и проблем, поднятых читателями во время тестирования схемы, были решены г-ном Ситараманом (который является автором этого портала). Если вы заинтересованы в тестировании или создании проекта усилителя самостоятельно, это первое, что я когда-либо рекомендовал бы.

2. 100-ваттный аудиоусилитель на основе TDA7294 - это схема усилителя на основе микросхемы (TDA7294), которая может легко выдавать 100-ваттную выходную мощность RMS на 8-омный динамик. TDA7294 обладает низким уровнем шума, низким уровнем искажений, хорошим подавлением пульсаций и может работать в широком диапазоне напряжений питания. Это ИС, специально разработанная для аудиоприложений Hi-Fi.

3. Цифровая схема регулировки громкости - это простая цифровая схема регулировки громкости, построенная с использованием микросхемы MAX5486.IC - MAX5486 - это ИС цифрового регулятора громкости с кнопочным интерфейсом, которая имеет встроенный источник напряжения смещения. Таким образом, вам не нужно подключать какие-либо внешние схемы для той же цели. Схема регулировки громкости на основе MAX5486 может использоваться во многих приложениях, таких как персональные аудиосистемы, портативные аудиоустройства и т. Д.

4. Схема микшера многоканального звука - Эта схема микшера многоканального звука была разработана с использованием микросхемы IC LM3900, которая представляет собой четырехканальный усилитель. Эта схема разработана с использованием 4 микросхем LM3900.Эта конкретная схема имеет 2 микрофонных входа и 2 линейных входа. Вы можете добавить больше входов, подключив их параллельно, что делает его схемой многоканального аудиомикшера.

5. Пассивная схема регулировки тембра - Это простая схема регулировки тембра, которую вы можете сделать с компонентами, доступными под рукой. Единственный активный компонент в этой схеме - операционный усилитель TL072. Схема названа пассивной, потому что секция регулировки тембра полностью обрабатывается с помощью пассивных компонентов.Действительно недорогая и простая в сборке аудиосхема, которую можно попробовать своими руками.

6. Схема 3-канального аудиоразветвителя - Это простая 3-канальная схема аудиоразветвителя, разработанная на ОУ NE5532 от Fairchild Semiconductors. хорошо подходит для высококачественных аудиоприложений.

7. Аудиоусилитель 2 × 60 Вт - это высококачественный аудиоусилитель, разработанный с использованием микросхемы LM4780, который способен выдавать среднеквадратичную мощность 60 Вт на канал на динамики 8 0hms.LM4780 имеет очень низкий уровень общих гармонических искажений и коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) 85 дБ. Эта ИС от National Semiconductors требует очень мало внешних компонентов и имеет встроенную функцию отключения звука. LM4780 полностью защищен технологией торговой марки SPiKe и имеет отношение сигнал / шум более 97 дБ.

8. 5-полосный графический эквалайзер - Эта схема графического эквалайзера разработана с использованием LA3600, который представляет собой одиночный интегрированный операционный усилитель от Sanyo Semiconductors.LA3600 может работать от напряжения от 5 до 15 В постоянного тока и чрезвычайно устойчив к емкостным нагрузкам.

9. Звуковая карта USB - А как насчет проектирования звуковой карты USB? Эта схема немного устарела, поскольку использует USB 1.0, но все же стоит попробовать для вашего обучения. Эта схема разработана с использованием PCM2702, который представляет собой интегрированный 16-битный цифро-аналоговый преобразователь с двумя цифро-аналоговыми выходными каналами. Эта микросхема также имеет ряд полезных функций, таких как встроенный тактовый генератор, цифровой аттенюатор, флаг воспроизведения, флаг приостановки. , нулевой флаг, функция отключения звука и т. д.Самое интересное, что эта схема работает по принципу plug & play и не требует каких-либо драйверов для операционных систем Windows XP и Windows Vista.

Примечание: - На этом веб-сайте есть много других аудиосхем, которые весьма интересны и полезны. В ближайшие дни я отредактирую эту статью, чтобы добавить эти схемы, так что вы можете оставить эту статью в закладках. Вы точно будете в восторге.

Схема усилителя мощности класса A

- Теория | Типовой проект дома

Усилитель мощности класса А.

Усилитель мощности класса A - это тип усилителя мощности, в котором выходной транзистор постоянно включен, а выходной ток течет в течение всего цикла формы входной волны. Усилитель мощности класса A является самой простой из конфигураций усилителей мощности. Они обладают высокой точностью воспроизведения и полностью невосприимчивы к кроссоверным искажениям. Несмотря на то, что усилители мощности класса A имеют несколько хороших характеристик, они не являются лучшим выбором из-за их низкой эффективности. Поскольку активные элементы (транзисторы) постоянно смещены в прямом направлении, через них будет протекать некоторый ток, даже если нет входного сигнала, и это основная причина неэффективности.Выходные характеристики усилителя мощности класса A показаны на рисунке ниже.

Из приведенного выше рисунка ясно, что точка Q расположена точно в центре линии нагрузки постоянного тока, а транзистор проводит ток для каждой точки входной волны. Теоретический максимальный КПД усилителя мощности класса A составляет 50%. На практике при емкостной связи и индуктивных нагрузках (громкоговорители) КПД может упасть до 25%. Это означает, что 75% мощности, потребляемой усилителем от линии питания, тратится впустую.Большая часть потерянной мощности теряется в виде тепла на активных элементах (транзисторе). В результате даже умеренно мощный усилитель мощности класса A требует большого блока питания и большого радиатора.

Схема усилителя мощности класса А.

Принципиальная схема двухкаскадного несимметричного усилителя мощности класса A показана выше. R1 и R2 - резисторы смещения. Они образуют сеть делителей напряжения, которая подает на базу транзистора напряжение на 0,7 В выше, чем «отрицательный максимальный размах амплитуды» входного сигнала.Это причина того, что транзистор включен независимо от амплитуды входного сигнала. Конденсатор Cin - это входной развязывающий конденсатор, который удаляет компоненты постоянного тока, присутствующие во входном сигнале. Если Cin отсутствует, а во входном сигнале присутствуют компоненты постоянного тока, эти компоненты постоянного тока будут напрямую связаны с базой транзистора и обязательно изменят условия смещения.

Rc - резистор коллектора, Re - сопротивление эмиттера. Их значение выбирается таким образом, чтобы ток коллектора находился на желаемом уровне, а рабочая точка располагалась в центре линии нагрузки при условии нулевого сигнала.Размещение рабочей точки как можно ближе к центру линии нагрузки очень важно для работы усилителя без искажений. Cc - это конденсатор связи, который соединяет два каскада вместе. Его функция - блокировать прохождение компонентов постоянного тока от первой ступени ко второй ступени.

Ce - это шунтирующий конденсатор эмиттера, функция которого заключается в шунтировании составляющих переменного тока в токе эмиттера во время работы усилителя. Если Ce нет, компоненты переменного тока будут падать на эмиттерный резистор, что приведет к снижению коэффициента усиления (дегенеративная обратная связь).Самое простое объяснение состоит в том, что дополнительное падение напряжения на Re будет добавлено к напряжению база-эмиттер, а это означает, что для прямого смещения транзистора требуется дополнительное прямое напряжение.

Cout - выходной конденсатор связи, который связывает выход с нагрузкой (громкоговорителем). Cout блокирует попадание компонентов постоянного тока второй ступени в нагрузку (динамик). Конденсатор связи Cout, Cin и Cc ухудшает низкочастотную характеристику усилителя. Это связано с тем, что эти конденсаторы образуют фильтры верхних частот вместе с входным сопротивлением последующих каскадов, что приводит к ослаблению низкочастотных компонентов.Формы входных и выходных сигналов двухкаскадного усилителя RC-пары показаны на рисунке ниже.

Преимущества усилителя мощности класса А.
  • Конструкция класса А самая простая.
  • Высокая точность, потому что входной сигнал будет точно воспроизводиться на выходе.
  • Поскольку активное устройство работает постоянно, время на включение не требуется, и это улучшает высокочастотный отклик.
  • Поскольку активное устройство проводит весь цикл входного сигнала, переходных искажений не будет.
  • Несимметричная конфигурация может быть практически реализована в усилителе класса А. Несимметричный означает только одно активное устройство (транзистор) в выходном каскаде.
Недостатки усилителя мощности класса А.
  • Главный недостаток - низкая эффективность.
  • Действия по повышению эффективности, такие как трансформаторная связь и т. Д., Влияют на частотную характеристику.
  • Мощные усилители мощности класса A дороги и громоздки из-за большого блока питания и радиатора.
Трансформаторный усилитель мощности класса А.

Усилитель, в котором нагрузка подключена к выходу с помощью трансформатора, называется усилителем с трансформаторной связью. Использование трансформаторной связи позволяет значительно повысить эффективность усилителя. Трансформатор связи обеспечивает хорошее согласование импеданса между выходом и нагрузкой, и это основная причина повышения эффективности. Согласование импеданса означает, что выходной импеданс усилителя равен входному сопротивлению нагрузки, и это важный критерий для передачи максимальной мощности.Принципиальная схема типичного одноступенчатого усилителя класса A показана на схеме ниже.

Согласование импеданса может быть достигнуто путем выбора количества витков первичной обмотки так, чтобы ее чистый импеданс был равен выходному сопротивлению транзисторов, и выбора количества витков вторичной обмотки таким образом, чтобы ее чистый импеданс был равен входному сопротивлению громкоговорителей.

Преимущества усилителя с трансформаторной связью.
  • Главное преимущество - повышение эффективности.
  • Обеспечивает хорошую изоляцию по постоянному току, поскольку нет физического соединения между выходом усилителя и нагрузкой. Аудиосигналы передаются с одной стороны на другую за счет индукции.
Недостатки трансформаторного усилителя.
  • Немного сложно сделать / найти точно подходящий трансформатор.
  • Трансформаторы громоздкие, что увеличивает стоимость и размер усилителя.
  • Обмотка трансформатора не обеспечивает сопротивления постоянному току.Если на выходе усилителя присутствуют какие-либо компоненты постоянного тока, они будут проходить через первичную обмотку и насыщать сердечник. Это приведет к снижению активности трансформатора.
  • Трансформаторная муфта снижает низкочастотную характеристику усилителя.
  • Трансформаторная муфта вызывает гудение на выходе.
  • Трансформаторная муфта может использоваться только для небольших нагрузок.

Какие бывают классы аудиоусилителей?

первоначально опубликовано: 20 апреля 2014 г.

Если вы когда-нибудь заглядывали в спецификации усилителя, то, возможно, заметили класс усилителя.Обычно обозначаемые одной или двумя буквами, наиболее распространенными классами усилителей, используемыми сегодня в бытовом домашнем аудио, являются классы A, A / B, D, G и H. Эти классы не являются простыми системами оценки, а описывают топологию усилителя, т.е. как они функционируют на базовом уровне. В то время как каждый класс усилителей имеет свой собственный набор сильных и слабых сторон, их работа (и то, как оценивается конечная производительность) остается прежней: усилить форму волны, отправляемую на него предусилителем, без внесения искажений или, по крайней мере, с минимальными искажениями. .Так что же означает наш алфавитный набор классов усилителей? Продолжайте читать, чтобы узнать, но сначала посмотрите наше недавно добавленное видео-обсуждение на YouTube!

Классы усилителей Обсуждение на YouTube

Мы собираемся обсудить, как усилители проводят через сигналы, поэтому ниже показана базовая диаграмма синусоидального сигнала.

Sinewave - полная длина волны представляет 360 градусов

Класс A

По сравнению с другими классами усилителей, которые мы рассмотрим, усилители класса A являются относительно простыми устройствами.Определяющий принцип работы класса A заключается в том, что все выходные устройства усилителя должны проводить полный цикл сигнала в 360 градусов. Класс A также можно разделить на усилители с несимметричным выходом и двухтактные усилители. Двухтактное отклонение от основного объяснения выше за счет использования выходных устройств попарно. В то время как оба устройства проводят полный цикл в 360 градусов, одно устройство будет брать на себя большую часть нагрузки в течение положительной части цикла, а другое обрабатывает большую часть отрицательного цикла; Основным преимуществом такой схемы является уменьшение искажений по сравнению с несимметричными схемами, поскольку гармоники четного порядка подавляются.Кроме того, конструкции класса А «толкают / толкают» менее восприимчивы к гудению; односторонние конструкции, как правило, требуют особого внимания к источнику питания, чтобы смягчить эту проблему.

Простая диаграмма класса A (слева; любезно предоставлено sound.westhost.com) и мощный усилитель класса A Pass Labs XS150 (справа).

Из-за положительных характеристик, связанных с работой класса A, он считается золотым стандартом качества звука во многих кругах аудиофилов.Однако у этих конструкций есть один важный недостаток: эффективность. Требование к проектам класса A иметь все выходные устройства всегда проводящими приводит к значительным потерям мощности, которая в конечном итоге преобразуется в тепло. Это еще больше усугубляется тем фактом, что конструкции класса A требуют относительно высоких уровней тока покоя, который представляет собой величину тока, протекающего через выходные устройства, когда усилитель производит нулевой выходной сигнал. Реальные показатели эффективности могут составлять порядка 15-35% с вероятностью падения до однозначных цифр при использовании высокодинамичного исходного материала.

Класс B

В то время как все выходные устройства в усилителе класса A проводят 100% времени, в усилителях класса B используется двухтактная компоновка таким образом, что только половина выходных устройств проводит ток в любой момент времени: одна половина покрывает Часть формы волны +180 градусов, а другая - часть -180 градусов. Как следствие, усилители класса B значительно более эффективны, чем их аналоги класса A, с теоретическим максимумом 78,5%.Учитывая относительно высокую эффективность, класс B использовался в некоторых профессиональных усилителях звука, а также в некоторых домашних ламповых усилителях.

Несмотря на их очевидную силу, велика вероятность, что вы не увидите слишком много чистых усилителей класса B, плавающих вокруг. Причина этого известна как искажение кроссовера.

Переходное искажение, влияющее на простую синусоидальную волну; изображение любезно предоставлено sound.westhost.com.

Как видно на изображении выше, кроссоверное искажение представляет собой проблему / задержку при передаче обслуживания между устройствами, обрабатывающими положительную и отрицательную части формы волны.Излишне говорить, что такое искажение в достаточной степени слышно, и хотя некоторые конструкции класса B были лучше других в этом отношении, класс B не получил особой любви со стороны аудиофилов.

Класс A / B

Class A / B, как можно догадаться, сочетает в себе лучшее из класса A и класса B, чтобы создать усилитель без недостатков ни того, ни другого. Благодаря такому сочетанию сильных сторон усилители класса A / B в значительной степени доминируют на потребительском рынке. Так как же им это удалось? Решение на самом деле довольно простое по своей концепции: там, где в классе B используется двухтактная схема, при которой каждая половина выходного каскада имеет проводимость на 180 градусов, усилители класса A / B увеличивают это до ~ 181-200 градусов.Таким образом, вероятность возникновения «разрыва» в цикле значительно снижается, и, следовательно, кроссоверное искажение снижается до точки, где оно не имеет никаких последствий.

Так что насчет этого маленького вопроса эффективности? Достаточно сказать, что класс A / B выполняет свои обещания, легко превосходя по эффективности чистые конструкции класса A со скоростью порядка ~ 50-70%, достигаемой в реальном мире. Фактические уровни, конечно, зависят от смещения усилителя и программного материала среди других факторов.Также стоит отметить, что некоторые конструкции класса A / B делают шаг вперед в своем стремлении избавиться от кроссоверных искажений, работая в чистом режиме класса A с мощностью до нескольких ватт. Это действительно снижает эффективность при работе на низких уровнях, но все же гарантирует, что усилитель не превратится в печь при выдаче большого количества энергии.

Пример схемы класса A / B (слева; взято из Википедии) и усилителя Emotiva XPA-1L класса A / B, который работает в чистом режиме класса A до первых 35 Вт (справа).

Класс G и H

Еще одна пара конструкций, разработанных с целью повышения эффективности, технически говоря, усилители класса G и H официально не признаны. Вместо этого они представляют собой вариации на тему класса A / B, в которых используется переключение шины напряжения и модуляция шины соответственно. В любом случае, в условиях низкого спроса в системе используется более низкое напряжение на шине, чем у усилителя класса A / B сравнимо номинальным номиналом, что значительно снижает потребление энергии; по мере возникновения условий высокой мощности система динамически увеличивает напряжение на шине (т.е. переключается на шину высокого напряжения) для обработки переходных процессов большой амплитуды.

Сравнение топологий класса B и класса G (слева; изображение взято с sound.westhost.com) и Outlaw Model 2200, компактного, круто работающего усилителя класса G мощностью 200 Вт (справа).

Так в чем же здесь недостаток? Одним словом: стоимость. В оригинальных схемах коммутации шин использовались биполярные транзисторы для управления выходными шинами, что увеличивало сложность и стоимость. В наши дни это часто сокращается до некоторой степени с использованием сильноточных полевых МОП-транзисторов для выбора / изменения рельсов.Использование полевых МОП-транзисторов не только дополнительно повышает эффективность и снижает нагрев, но и требует меньшего количества деталей (обычно по одному устройству на рельс). Помимо затрат на коммутацию шины / модуляцию шины, также стоит отметить, что в некоторых усилителях класса G используется больше устройств вывода, чем в типичной конструкции класса A / B. Одна пара устройств будет работать в обычном режиме A / B, питаясь от низковольтных шин; Между тем другая пара остается в резерве, чтобы действовать как усилитель напряжения, и активируется только по мере необходимости.В конце концов, из-за этих дополнительных затрат вы обычно увидите только усилители класса G и H, связанные с мощными усилителями, где повышенная эффективность делает это оправданным. Компактные конструкции могут также использовать топологии класса G / H в отличие от класса A / B, учитывая, что возможность переключения в режим низкого энергопотребления означает, что они могут обойтись немного меньшим радиатором.

Класс D

Усилители класса D, часто ошибочно называемые «цифровым усилением», представляют собой зенит эффективности усилителя, причем в реальных условиях достигаются коэффициенты, превышающие 90%.Перво-наперво: почему его относят к классу D, если «цифровое усиление» неправильно? Это была просто следующая буква в алфавите, причем класс C использовался в неаудио приложениях. Что еще более важно, как возможна эффективность более 90%? В то время как все упомянутые выше классы усилителей имеют одно или несколько постоянно активных устройств вывода, даже когда усилитель фактически находится в режиме ожидания, усилители класса D быстро переключают устройства вывода между выключенным и включенным состоянием; Например, конструкции класса T, которые представляют собой реализацию класса D, разработанного Tripath, в отличие от формального класса, используют частоты переключения порядка 50 МГц.Устройства вывода обычно управляются широтно-импульсной модуляцией: прямоугольные волны различной ширины генерируются модулятором, который представляет аналоговый сигнал, который необходимо воспроизвести. При таком жестком управлении выходными устройствами теоретически возможен 100% -ный КПД (хотя, очевидно, недостижимый в реальном мире).

Пример полной мостовой схемы класса D (слева; получено с сайта sound.westhost.com) и усилителя IQ M300 класса D, чудо мощностью 300 Вт (справа).

Углубляясь в мир класса D, вы также найдете упоминания об усилителях с аналоговым и цифровым управлением. Усилители класса D с аналоговым управлением имеют аналоговый входной сигнал и аналоговую систему управления, обычно с некоторой степенью коррекции ошибок обратной связи. С другой стороны, усилители класса D с цифровым управлением используют сгенерированное цифровым способом управление, которое переключает силовой каскад без контроля ошибок (можно показать, что те из них, которые имеют контроль ошибок, топологически эквивалентны аналоговому управлению класса D с ЦАП на передней панели. ).В целом, стоит отметить, что класс D с аналоговым управлением имеет тенденцию иметь преимущество в производительности по сравнению с цифровым аналогом, поскольку они, как правило, предлагают более низкий выходной импеданс и улучшенный профиль искажений.

Далее, есть (не очень) мелочь, связанная с выходным фильтром: обычно это L-C цепь (катушка индуктивности и конденсатор), помещенная между усилителем и динамиками, чтобы уменьшить шум, связанный с работой класса D. Фильтр имеет большое значение: некачественный дизайн может поставить под угрозу эффективность, надежность и качество звука.Кроме того, обратная связь после выходного фильтра имеет свои преимущества. Хотя в конструкциях, в которых на этом этапе не используется обратная связь, отклик может быть настроен на определенный импеданс, но когда такие усилители работают со сложной нагрузкой (например, реальный громкоговоритель, а не резистор), частотная характеристика может значительно варьироваться в зависимости от нагрузку на громкоговоритель он видит. Обратная связь стабилизирует эту проблему, обеспечивая плавную реакцию на сложные нагрузки.

В конечном счете, сложность класса D имеет свои плюсы: эффективность и, как следствие, меньший вес.Поскольку относительно мало энергии расходуется в виде тепла, требуется гораздо меньший отвод тепла. Более того, многие усилители класса D используются в сочетании с импульсными источниками питания (SMPS). Как и выходной каскад, сам источник питания можно быстро включать и выключать для регулирования напряжения, что приводит к дальнейшему повышению эффективности и возможности снижения веса по сравнению с традиционными аналоговыми / линейными источниками питания. Взятые вместе, даже мощные усилители класса D могут весить всего несколько фунтов.Недостатком источников питания SMPS перед традиционными линейными источниками является то, что первые обычно не имеют большого динамического запаса. Наше ограниченное тестирование усилителей класса D с линейными источниками питания по сравнению с источниками SMPS показало, что это верно, когда два усилителя мощности сравнимо номинальной мощности оба выдавали номинальную мощность, но один с линейным источником питания был способен обеспечить более высокие динамические уровни мощности. Тем не менее, конструкции SMPS становятся все более обычным явлением, и вы можете ожидать увидеть более мощные усилители следующего поколения класса D, использующие их.

Насколько эффективен типичный усилитель класса D по сравнению с обычным дизайном класса A / B?

Одним словом: чрезвычайно. В то время как эффективность усилителя класса A / B повышается по мере приближения к максимальной выходной мощности, конструкции класса D поддерживают высокий рейтинг эффективности в большей части своего рабочего диапазона; в результате эффективность в реальном мире еще больше склоняется в их пользу. Изображение любезно предоставлено sound.westhost.com.

Один усилитель, чтобы править всеми?

При правильной реализации любой из вышеперечисленных элементов, не относящихся к чистому классу B, может стать основой высококачественного усилителя.Вам недостаточно? Затем давайте посмотрим на относительные сильные и слабые стороны каждого дизайна:

Класс усилителя
Типичный КПД
Плюсы
Минусы
А ~ 15-35% Нет возможности кроссоверного искажения.
Неэффективность = нагрев
Конструкции с несимметричным концом, склонные к гудению и более высоким уровням искажений.
B ~ 70% Сравнительно высокий КПД.
Возможность значительного кроссоверного искажения и снижения качества воспроизведения
А / Б ~ 50-70% Более эффективен, чем класс A.
Относительно недорого.
Искажение кроссовера может быть спорным.
КПД хороший, но не большой.
G&H
~ 50-70% Повышенная эффективность по сравнению с классом A / B.
Дороже, чем класс A / B, но более высокие уровни мощности достигаются при меньшем форм-факторе.
D > 90% Максимально возможная эффективность
Легкий вес.
Широтно-импульсные модуляторы, работающие на относительно низких частотах, могут поставить под угрозу воспроизведение высокочастотного звука.
В некоторых конструкциях качество звука различается в зависимости от нагрузки на динамик.

Помимо потенциальных проблем с производительностью (которые в первую очередь являются следствием проектных решений, а не присущи классу), выбор класса усилителя в значительной степени является вопросом стоимости или эффективности.На сегодняшнем рынке доминирует класс A / B, и не зря: они работают очень хорошо, относительно дешевы, а их эффективность вполне достаточна для приложений с низким энергопотреблением (> 200 Вт). Конечно, поскольку производители усилителей пытаются раздвинуть границы подачи мощности с помощью таких усилителей, как 1000-ваттный моноблок Emotiva XPR-1, они обращаются к конструкциям класса G / H и класса D, чтобы их усилители не использовались в качестве обогревателей. Между тем, на другом конце рынка находятся поклонники класса A, которые могут простить неэффективность в надежде на более чистый звук.

Сводка

В конце концов, классы усилителей не обязательно так важны, как некоторые могут приписать. Да, есть важные различия, особенно когда дело касается стоимости, эффективности усилителя и, следовательно, веса. Безусловно, усилитель класса A мощностью 500 Вт - плохая идея, если только идея использования вашего усилителя в качестве духовки не нравится вам. С другой стороны, различия между классами сами по себе не определяют качество звука. В конце концов, все сводится к проектированию и внедрению; в Audioholics нам посчастливилось услышать (и измерить) отличные примеры усилителей всех классов.Есть любимый? Обязательно озвучивайте свое мнение на наших форумах.

Verdinut сообщений Сентябрь 19, 2018 21:20

Одним из примеров успешных усилителей классов A / B и A / B / H, использующих SMPS, является серия усилителей DCA, которые QSC Audio производит с 1998 года. Они доказали, что хорошо спроектированный усилитель может использовать импульсный источник питания и работать с ним. работа также, если не лучше, чем обычное линейное питание:

https://www.qsc.com/cinema/products/power-amplifiers/dca-series/

Я использую три DCA 1222 и один DCA 1824 в моем Система HT.

Matthew J Poes Сообщений: Сентябрь 19, 2018 20:28

Не скажу, что у меня есть фаворит, я тоже слышал отличные примеры всех типов. Однако как рецензент и настройщик, постоянно перемещающий усилители, я могу с уверенностью сказать, что мне нравятся усилители класса D с источниками питания SMPS. Просто ими легче управлять.

Я довольно часто делал самодельные усилители, собирая их либо из предварительно подготовленных модулей, комплектов, либо даже из моих собственных разработок. Я построил множество линейных источников питания, включая умножители емкости и источники CLC с катушками индуктивности размером с тороидальный трансформатор 1 кВА.Я измерил их поведение с помощью компьютерного моделирования.

Есть качество SMPS, которое, я думаю, заслуживает упоминания и обсуждения. Им нужно немного любви.

Питание SMPS регулируется по своей природе. Это означает, что напряжение не падает с нагрузкой. Вместо этого он регулирует напряжение, пока оно не достигнет своего предела. Это хорошо для поддержания выходной мощности при различных условиях нагрузки и в очень динамичных условиях. Это также гарантирует, что искажения усилителя и шум не вырастут внезапно на пределе.Линейные источники питания без регулирования не могут этого сделать и, следовательно, должны быть либо очень большими с огромной емкостью, либо использовать сложный метод CLC, как это сделал я, который действительно дорог и очень тяжел.

Ограничение SMPS состоит в том, что вы не можете рассматривать их максимальный номинальный ток выдачи или номинальную мощность так же, как линейные. Если рассматривать его как усилитель, то линейные софт-клипсы там, где SMPS-клипы жесткие. Когда линейный источник питания приближается к своему пределу, он просто постепенно понижает напряжение по мере увеличения тока (что на самом деле нормально для нагрузок с низким импедансом), пока не достигнет предела.Также увеличивается пульсация, поэтому рекомендуется использовать большую емкость, чтобы этого избежать. SMPS не снижает напряжение, он просто достигает своего предела, и срабатывает ограничитель тока. Это приводит к меньшему запасу мощности. Я построил усилитель мощностью 300 Вт на канал (класс A / B) и включил источник SMPS мощностью 1200 Вт, предназначенный для использования звука. Он не мог даже достичь 300 Вт (среднеквадратичное значение) до срабатывания ограничителя. Тем не менее, тороидального трансформатора 1,2 кВА и емкости 40 000 мкФ было бы достаточно при линейном питании, чтобы превысить этот рейтинг. Вместо этого усилителю требовалось вдвое больше источника питания, чтобы достичь ожидаемой мощности.Другими словами, SMPS не обязательно должен делать усилитель менее динамичным, производителям просто нужно начать использовать гораздо более мощные усилители. Вроде вдвое больше.

Еще одним приятным атрибутом SMPS является то, что их пульсации напряжения находятся на одном уровне с лучшими линейными источниками питания с расширенной фильтрацией. Никакой базовый линейный источник питания RC не может даже сравниться. Хотя многие могут указывать на шум переключения в SMPS, на самом деле в современных, хорошо спроектированных SMPS звукового уровня нет значимого шума переключения на выходе.У них действительно высокое радиочастотное излучение, но оно легко отфильтровывается. В конце концов, я думаю, нам всем нужны SMPS во всех усилителях.

ski2xblack сообщений Декабрь 28, 2017 14:04

JRoss, пост: 1226221, участник: 84460
Привет, Стив, это, наверное, странный вопрос для вас, ребята, потому что это 12 вольт. Усилитель класса A, AB и т. Д. Вы когда-нибудь слышали о классе A / G? Может оно существует? В моей коллекции есть предположения середины и конца 80-х с нанесенной по трафарету схемой A / G.Не могу найти на нем ничего. Так вопрос, может ли это быть? Дай мне знать. Thx
Это можно интерпретировать как любимую топологию TLS - Quad current dumpers. Усилитель класса A довольно умно сочетался с классом B. Не уверен, был ли он когда-либо реализован в мобильном аудио. Или это могло быть так, как сказал Стив.

Anywho, у меня есть усилители класса a / b и g (h?), А также пара ламп SE, которые не особенно хорошо усиливаются, но они точно обеспечивают шоколадные средние частоты.

Verdinut сообщений Декабрь 28, 2017 12:20

Самые мощные усилители QSC Audio работают в классе AB при более низких уровнях выходного сигнала, а затем переключаются на шину с более высоким напряжением для работы класса H.

Steve81 сообщений 28 декабря, 2017 11:31

JRoss, пост: 1226221, участник: 84460
Итак, вопрос, может ли это быть? Дай мне знать. Thx

Может. Лучше всего предположить, что это, вероятно, усилитель A / B, который работает в классе A до определенного уровня, а затем использует дополнительную эффективность переключения шины A / B + (G) для более высоких уровней выходного сигнала.

Простой операционный усилитель | Дискретные полупроводниковые схемы

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Две 6-вольтовые батареи
  • Четыре транзистора NPN - рекомендуются модели 2N2222 или 2N3403 (каталог Radio Shack № 276-1617 представляет собой пакет из пятнадцати транзисторов NPN, идеально подходящих для этого и других экспериментов).
  • Два транзистора PNP - рекомендуются модели 2N2907 или 2N3906 (каталог Radio Shack № 276-1604 представляет собой пакет из пятнадцати транзисторов PNP, идеально подходящих для этого и других экспериментов).
  • Два однооборотных потенциометра 10 кОм с линейным конусом (каталог Radio Shack № 271-1715)
  • Один резистор 270 кОм
  • Три резистора 100 кОм
  • Один резистор 10 кОм

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

уроков по электрическим схемам , том 3, глава 4: «Биполярные переходные транзисторы» Уроки электрических схем , том 3, глава 8: «Операционные усилители»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

  • Разработка схемы дифференциального усилителя с использованием токовых зеркал.
  • Влияние отрицательной обратной связи на дифференциальный усилитель с высоким коэффициентом усиления.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Эта схема является усовершенствованием дифференциального усилителя, показанного ранее. Вместо того, чтобы использовать резисторы для падения напряжения в цепи дифференциальной пары, вместо них используется набор токовых зеркал, в результате чего достигается более высокий коэффициент усиления по напряжению и более предсказуемые характеристики.

С более высоким коэффициентом усиления по напряжению эта схема может работать как рабочий операционный усилитель или операционный усилитель . Операционные усилители составляют основу множества современных аналоговых полупроводниковых схем, поэтому понимание внутренней работы операционного усилителя очень важно.

PNP-транзисторы Q 1 и Q 2 образуют токовое зеркало, которое пытается равномерно распределить ток через два транзистора дифференциальной пары Q 3 и Q 4 .NPN-транзисторы Q 5 и Q 6 образуют другое зеркало тока, устанавливая общий ток дифференциальной пары на уровне, заданном резистором R prg .

Измерьте выходное напряжение (напряжение на коллекторе Q 4 относительно земли) при изменении входных напряжений. Обратите внимание, как два потенциометра по-разному влияют на выходное напряжение: один вход имеет тенденцию управлять выходным напряжением в одном и том же направлении (неинвертирующий), а другой стремится управлять выходным напряжением в противоположном направлении (инвертирующий).

Вы заметите, что выходное напряжение наиболее чувствительно к изменениям на входе, когда два входных сигнала почти равны друг другу.

После того, как дифференциальный отклик схемы будет подтвержден (выходное напряжение резко переходит от одного экстремального уровня к другому, когда один вход регулируется выше и ниже уровня другого входного напряжения), вы готовы использовать эту схему в качестве реального операционного усилителя. Простая схема операционного усилителя, называемая повторителем напряжения , является хорошей конфигурацией, чтобы сначала попробовать.

Чтобы создать цепь повторителя напряжения, напрямую подключите выход усилителя к его инвертирующему входу. Это означает соединение клемм коллектора и базы Q 4 вместе и отказ от «инвертирующего» потенциометра:

Обратите внимание на треугольный символ операционного усилителя, показанный на нижней схеме. Инвертирующий и неинвертирующий входы обозначены символами (-) и (+) соответственно, а выходной терминал находится в правом верхнем углу.

Провод обратной связи, соединяющий выход с инвертирующим входом, показан красным на приведенных выше схемах. В качестве повторителя напряжения выходное напряжение должно очень точно «следовать» за входным напряжением, отклоняясь не более чем на несколько сотых вольта.

Это гораздо более точная схема повторителя, чем схема одиночного транзистора с общим коллектором, описанная в более раннем эксперименте! Более сложная схема операционного усилителя называется неинвертирующим усилителем , и в ней используется пара резисторов в контуре обратной связи для «обратной связи» части выходного напряжения на инвертирующий вход, заставляя усилитель выдавать напряжение, равное кратное напряжению на неинвертирующем входе.

Если мы используем два резистора одинакового номинала, напряжение обратной связи будет 1/2 от выходного напряжения, в результате чего выходное напряжение станет вдвое больше напряжения, подаваемого на неинвертирующий вход. Таким образом, мы имеем усилитель напряжения с точным коэффициентом усиления 2:

.

При тестировании этой схемы неинвертирующего усилителя вы можете заметить небольшие расхождения между выходным и входным напряжениями. Согласно значениям резистора обратной связи коэффициент усиления по напряжению должен быть ровно 2.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *