Amplificatorul cu tranzistor, în ciuda istoriei sale îndelungate, rămâne un subiect preferat de cercetare atât pentru începători, cât și pentru radioamatorii experimentați. Și acest lucru este de înțeles. Este o componentă indispensabilă a celor mai populare amplificatoare de frecvență joasă (de sunet). Ne vom uita la modul în care sunt construite amplificatoarele cu tranzistori simple.
Raspunsul in frecventa amplificatorului
În orice receptor de televiziune sau radio, în fiecare centru muzical sau amplificator de sunet puteți găsi amplificatoare de sunet cu tranzistori (frecvență joasă - LF). Diferența dintre amplificatoarele audio cu tranzistori și alte tipuri constă în caracteristicile de frecvență ale acestora.
Un amplificator audio pe bază de tranzistori are un răspuns de frecvență uniform în banda de frecvență de la 15 Hz la 20 kHz. Aceasta înseamnă că amplificatorul convertește (amplifică) toate semnalele de intrare cu o frecvență în acest interval aproximativ în mod egal. Figura de mai jos arată curba de răspuns în frecvență ideală pentru un amplificator audio în coordonatele „amplificare câștig Ku - frecvența semnalului de intrare”.
Această curbă este aproape plată de la 15 Hz la 20 kHz. Aceasta înseamnă că un astfel de amplificator ar trebui utilizat special pentru semnale de intrare cu frecvențe între 15 Hz și 20 kHz. Pentru semnalele de intrare cu frecvențe de peste 20 kHz sau sub 15 Hz, eficiența și performanța se degradează rapid.
Tipul de răspuns în frecvență al amplificatorului este determinat de elementele radio electrice (ERE) ale circuitului său și, în primul rând, de tranzistorii înșiși. Un amplificator audio pe bază de tranzistori este de obicei asamblat folosind așa-numitele tranzistoare de frecvență joasă și medie, cu o lățime de bandă totală a semnalului de intrare de la zeci și sute de Hz la 30 kHz.
Clasa de operare a amplificatorului
După cum se știe, în funcție de gradul de continuitate a fluxului de curent pe parcursul perioadei sale printr-o treaptă de amplificare a tranzistorului (amplificator), se disting următoarele clase de funcționare a acestuia: „A”, „B”, „AB”, „C”, „D”.
În clasa de funcționare, curentul „A” trece prin cascadă pentru 100% din perioada semnalului de intrare. Funcționarea cascadei în această clasă este ilustrată de figura următoare.
În clasa de funcționare a etapei de amplificare „AB”, curentul trece prin aceasta mai mult de 50%, dar mai puțin de 100% din perioada semnalului de intrare (a se vedea figura de mai jos).
În clasa de funcționare a etapei „B”, curentul circulă prin aceasta pentru exact 50% din perioada semnalului de intrare, așa cum este ilustrat în figură.
În cele din urmă, în funcționarea în etapă de clasa C, curentul trece prin ea pentru mai puțin de 50% din perioada semnalului de intrare.
Amplificator de joasă frecvență folosind tranzistori: distorsiuni în principalele clase de funcționare
În zona de lucru, un amplificator cu tranzistori de clasă „A” are un nivel scăzut de distorsiune neliniară. Dar dacă semnalul are supratensiuni în impulsuri, ceea ce duce la saturarea tranzistorilor, atunci apar armonici mai mari (până la a 11-a) în jurul fiecărei armonici „standard” a semnalului de ieșire. Acest lucru provoacă fenomenul așa-numitului sunet tranzistor sau metalic.
Dacă amplificatoarele de putere de joasă frecvență care utilizează tranzistori au o sursă de alimentare nestabilizată, atunci semnalele lor de ieșire sunt modulate în amplitudine în apropierea frecvenței rețelei. Acest lucru duce la un sunet aspru la marginea stângă a răspunsului în frecvență. Diverse metode de stabilizare a tensiunii fac proiectarea amplificatorului mai complexă.
Eficiența tipică a unui amplificator de clasă A cu un singur capăt nu depășește 20% datorită tranzistorului deschis constant și fluxului continuu al unei componente de curent constant. Puteți face un amplificator de clasă A push-pull, eficiența va crește ușor, dar semi-undele semnalului vor deveni mai asimetrice. Transferul unei cascade de la clasa de operare „A” la clasa de operare „AB” determină de patru ori distorsiunile neliniare, deși eficiența circuitului său crește.
La amplificatoarele din clasa „AB” și „B”, distorsiunea crește pe măsură ce nivelul semnalului scade. Unul dorește involuntar să ridice un astfel de amplificator mai tare pentru a experimenta pe deplin puterea și dinamica muzicii, dar adesea acest lucru nu ajută prea mult.
Clase intermediare de muncă
Clasa de muncă „A” are o variație - clasa „A+”. În acest caz, tranzistoarele de intrare de joasă tensiune ale unui amplificator din această clasă funcționează în clasa „A”, iar tranzistoarele de ieșire de înaltă tensiune ale amplificatorului, atunci când semnalele lor de intrare depășesc un anumit nivel, intră în clasele „B” sau „AB”. Eficiența unor astfel de cascade este mai bună decât în clasa pură „A”, iar distorsiunile neliniare sunt mai mici (până la 0,003%). Cu toate acestea, au și un sunet „metalic” datorită prezenței armonicilor mai mari în semnalul de ieșire.
La amplificatoarele din altă clasă - "AA" gradul de distorsiune neliniară este și mai mic - aproximativ 0,0005%, dar sunt prezente și armonici mai mari.
Reveniți la amplificatorul cu tranzistori de clasă A?
Astăzi, mulți experți în domeniul reproducerii de înaltă calitate a sunetului pledează pentru revenirea la amplificatoarele cu tuburi, deoarece nivelul distorsiunilor neliniare și al armonicilor mai mari pe care le introduc în semnalul de ieșire este evident mai mic decât cel al tranzistorilor. Cu toate acestea, aceste avantaje sunt compensate în mare măsură de necesitatea unui transformator de potrivire între treapta de ieșire a tubului de înaltă impedanță și difuzoarele audio cu impedanță scăzută. Cu toate acestea, un amplificator simplu cu tranzistor poate fi realizat cu o ieșire de transformator, așa cum va fi arătat mai jos.
Există, de asemenea, punctul de vedere că calitatea maximă a sunetului poate fi furnizată numai de un amplificator hibrid tub-tranzistor, toate etapele fiind cu un singur capăt, neacoperite și funcționând în clasa „A”. Adică, un astfel de repetor de putere este un amplificator cu un singur tranzistor. Circuitul său poate avea o eficiență maximă realizabilă (în clasa „A”) de cel mult 50%. Dar nici puterea, nici eficiența amplificatorului nu sunt indicatori ai calității reproducerii sunetului. În acest caz, calitatea și liniaritatea caracteristicilor tuturor ERE din circuit capătă o importanță deosebită.
Deoarece circuitele cu un singur capăt capătă această perspectivă, vom analiza posibilele lor variații mai jos.
Amplificator single-ended cu un tranzistor
Circuitul său, realizat cu un emițător comun și conexiuni R-C pentru semnalele de intrare și ieșire pentru funcționarea în clasa „A”, este prezentat în figura de mai jos.
Acesta arată tranzistorul Q1 al structurii n-p-n. Colectorul său este conectat la borna pozitivă +Vcc prin rezistența de limitare a curentului R3, iar emițătorul este conectat la -Vcc. Un amplificator bazat pe un tranzistor cu structură pnp va avea același circuit, dar bornele de alimentare se vor schimba locurile.
C1 este un condensator de decuplare prin care sursa semnalului de intrare AC este separată de sursa de tensiune DC Vcc. În acest caz, C1 nu împiedică trecerea curentului de intrare alternativ prin joncțiunea bază-emițător a tranzistorului Q1. Rezistoarele R1 și R2, împreună cu rezistența joncțiunii E - B, formează Vcc pentru a selecta punctul de funcționare al tranzistorului Q1 în modul static. O valoare tipică pentru acest circuit este R2 = 1 kOhm, iar poziția punctului de operare este Vcc/2. R3 este un rezistor de sarcină al circuitului colector și servește la crearea unui semnal de ieșire de tensiune alternativă pe colector.
Să presupunem că Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm și câștigul de curent h = 150. Selectăm tensiunea la emițător Ve = 9 V, iar căderea de tensiune pe joncțiunea „E - B” este considerată egală cu Vbe = 0,7 V. Această valoare corespunde așa-numitului tranzistor de siliciu. Dacă am lua în considerare un amplificator bazat pe tranzistoare cu germaniu, atunci căderea de tensiune pe joncțiunea deschisă „E - B” ar fi egală cu Vbe = 0,3 V.
Curentul emițătorului aproximativ egal cu curentul colectorului
Ie = 9 V/1 kOhm = 9 mA ≈ Ic.
Curentul de bază Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.
Căderea de tensiune la rezistorul R1
V(R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 V - 9,7 V = 10,3 V,
R1 = V(R1)/Ib = 10,3 V/60 µA = 172 kOhm.
C2 este necesar pentru a crea un circuit pentru trecerea componentei alternative a curentului emițătorului (de fapt curentul colectorului). Dacă nu ar fi acolo, atunci rezistența R2 ar limita foarte mult componenta variabilă, astfel încât amplificatorul cu tranzistor bipolar în cauză ar avea un câștig de curent scăzut.
În calculele noastre, am presupus că Ic = Ib h, unde Ib este curentul de bază care curge în el de la emițător și care apare atunci când o tensiune de polarizare este aplicată la bază. Cu toate acestea, un curent de scurgere de la colectorul Icb0 curge întotdeauna prin bază (atât cu și fără polarizare). Prin urmare, curentul real al colectorului este egal cu Ic = Ib h + Icb0 h, i.e. Curentul de scurgere într-un circuit cu OE este amplificat de 150 de ori. Dacă am avea în vedere un amplificator bazat pe tranzistoare cu germaniu, atunci această circumstanță ar trebui să fie luată în considerare în calcule. Cert este că au un Icb0 semnificativ de ordinul mai multor μA. Pentru siliciu, acesta este cu trei ordine de mărime mai mic (aproximativ câțiva nA), așa că este de obicei neglijat în calcule.
Amplificator single-ended cu tranzistor MOS
Ca orice amplificator cu tranzistor cu efect de câmp, circuitul luat în considerare are analogul său între amplificatoare. Prin urmare, să considerăm un analog al circuitului anterior cu un emițător comun. Este realizat cu o sursă comună și conexiuni R-C pentru semnalele de intrare și ieșire pentru funcționare în clasa „A” și este prezentat în figura de mai jos.
Aici C1 este același condensator de decuplare, prin care sursa semnalului de intrare AC este separată de sursa de tensiune DC Vdd. După cum știți, orice amplificator bazat pe tranzistori cu efect de câmp trebuie să aibă potențialul de poartă al tranzistorilor săi MOS mai mic decât potențialul surselor lor. În acest circuit, poarta este împământată de rezistența R1, care are de obicei o rezistență ridicată (de la 100 kOhm la 1 Mohm), astfel încât să nu devieze semnalul de intrare. Practic nu trece curent prin R1, astfel încât potențialul de poartă în absența unui semnal de intrare este egal cu potențialul de masă. Potențialul sursei este mai mare decât potențialul de masă din cauza căderii de tensiune pe rezistorul R2. Astfel, potențialul de poartă este mai mic decât potențialul sursei, care este necesar pentru funcționarea normală a Q1. Condensatorul C2 și rezistența R3 au același scop ca în circuitul anterior. Deoarece acesta este un circuit sursă comun, semnalele de intrare și de ieșire sunt defazate la 180°.
Amplificator cu iesire transformator
Al treilea amplificator cu tranzistor simplu cu o singură treaptă, prezentat în figura de mai jos, este, de asemenea, realizat conform unui circuit cu emițător comun pentru funcționare în clasa „A”, dar este conectat la un difuzor cu impedanță scăzută printr-un transformator de potrivire.
Înfășurarea primară a transformatorului T1 încarcă circuitul colector al tranzistorului Q1 și dezvoltă semnalul de ieșire. T1 transmite semnalul de ieșire către difuzor și potrivește impedanța de ieșire a tranzistorului cu impedanța scăzută (de ordinul a câțiva ohmi) a difuzorului.
Divizorul de tensiune al sursei de alimentare a colectorului Vcc, asamblat pe rezistențele R1 și R3, asigură selectarea punctului de funcționare al tranzistorului Q1 (furnizează o tensiune de polarizare la baza acestuia). Scopul elementelor rămase ale amplificatorului este același ca și în circuitele anterioare.
Amplificator audio push-pull
Un amplificator LF push-pull cu doi tranzistori împarte frecvența de intrare în două semi-unde antifază, fiecare dintre ele amplificată de propria treaptă a tranzistorului. După efectuarea unei astfel de amplificari, semi-undele sunt combinate într-un semnal armonic complet, care este transmis sistemului de difuzoare. O astfel de transformare a semnalului de joasă frecvență (divizare și re-fuziune), în mod natural, provoacă o distorsiune ireversibilă în acesta, datorită diferenței de frecvență și proprietăți dinamice ale celor două tranzistoare ale circuitului. Aceste distorsiuni reduc calitatea sunetului la ieșirea amplificatorului.
Amplificatoarele push-pull care funcționează în clasa „A” nu reproduc suficient de bine semnale audio complexe, deoarece un curent continuu de magnitudine crescută curge continuu în brațele lor. Acest lucru duce la asimetria semi-undelor de semnal, la distorsiunea de fază și, în cele din urmă, la pierderea inteligibilității sunetului. Când sunt încălzite, doi tranzistori puternici dublează distorsiunea semnalului în frecvențele joase și infra-joase. Dar totuși, principalul avantaj al circuitului push-pull este eficiența acceptabilă și puterea de ieșire crescută.
În figură este prezentat un circuit push-pull al unui amplificator de putere care utilizează tranzistori.
Acesta este un amplificator pentru funcționare în clasa „A”, dar poate fi utilizată clasa „AB” și chiar „B”.
Amplificator de putere cu tranzistor fără transformator
Transformatoarele, în ciuda succeselor în miniaturizare, rămân încă cele mai voluminoase, mai grele și mai scumpe dispozitive electronice. Prin urmare, a fost găsită o modalitate de a elimina transformatorul din circuitul push-pull prin efectuarea acestuia pe două tranzistoare complementare puternice de diferite tipuri (n-p-n și p-n-p). Majoritatea amplificatoarelor de putere moderne folosesc tocmai acest principiu și sunt proiectate să funcționeze în clasa „B”. Circuitul unui astfel de amplificator de putere este prezentat în figura de mai jos.
Ambele tranzistoare sunt conectate conform unui circuit cu un colector comun (follower emitter). Prin urmare, circuitul transferă tensiunea de intrare la ieșire fără amplificare. Dacă nu există semnal de intrare, atunci ambii tranzistori sunt la limita stării de pornire, dar sunt opriți.
Când un semnal armonic este aplicat la intrare, semi-undă pozitivă deschide TR1, dar pune tranzistorul pnp TR2 complet în modul de tăiere. Astfel, numai semiunda pozitivă a curentului amplificat curge prin sarcină. Semiunda negativă a semnalului de intrare deschide doar TR2 și închide TR1, astfel încât semiunda negativă a curentului amplificat este furnizată sarcinii. Ca rezultat, un semnal sinusoidal amplificat de putere completă (datorită amplificării curentului) este eliberat la sarcină.
Amplificator cu un singur tranzistor
Pentru a înțelege cele de mai sus, să asamblam un amplificator simplu folosind tranzistori cu propriile noastre mâini și să ne dăm seama cum funcționează.
Ca sarcină pentru un tranzistor de putere mică T de tip BC107, vom porni căști cu o rezistență de 2-3 kOhm, vom aplica o tensiune de polarizare la bază de la un rezistor de înaltă rezistență R* de 1 MOhm și vom include un condensator electrolitic de decuplare C cu o capacitate de 10 μF până la 100 μF în circuitul de bază T. Alimentarea circuitului Vom folosi 4,5 V/0,3 A din baterie.
Dacă rezistența R* nu este conectată, atunci nu există nici curent de bază Ib, nici curent de colector Ic. Dacă este conectat un rezistor, tensiunea de la bază crește la 0,7 V și un curent Ib = 4 μA trece prin el. Câștigul de curent al tranzistorului este de 250, ceea ce dă Ic = 250Ib = 1 mA.
După ce am asamblat un amplificator cu tranzistor simplu cu propriile noastre mâini, acum îl putem testa. Conectați căștile și plasați degetul pe punctul 1 al diagramei. Vei auzi un zgomot. Corpul tău percepe radiația de alimentare la o frecvență de 50 Hz. Zgomotul pe care îl auzi de la căști este această radiație, amplificată doar de un tranzistor. Să explicăm acest proces mai detaliat. O tensiune AC de 50 Hz este conectată la baza tranzistorului prin condensatorul C. Tensiunea de bază este acum egală cu suma tensiunii DC offset (aproximativ 0,7 V) provenind de la rezistorul R* și tensiunea AC degete. Ca urmare, curentul colectorului primește o componentă alternativă cu o frecvență de 50 Hz. Acest curent alternativ este folosit pentru a deplasa membrana difuzorului înainte și înapoi la aceeași frecvență, ceea ce înseamnă că vom putea auzi un ton de 50 Hz la ieșire.
Ascultarea unui nivel de zgomot de 50 Hz nu este foarte interesantă, așa că puteți conecta surse de semnal de joasă frecvență (CD player sau microfon) la punctele 1 și 2 și puteți auzi vorbire sau muzică amplificată.
Amplificatoarele cu tranzistori, în ciuda apariției unor amplificatoare cu microcircuite mai moderne, nu și-au pierdut relevanța. Obținerea unui microcircuit uneori nu este atât de ușoară, dar tranzistorii pot fi îndepărtați din aproape orice dispozitiv electronic, motiv pentru care radioamatorii pasionați acumulează uneori munți din aceste părți. Pentru a le găsi o utilizare, îmi propun să asamblam un amplificator de putere cu tranzistor simplu, al cărui ansamblu îl poate stăpâni chiar și un începător.
Sistem
Circuitul este format din 6 tranzistoare și poate dezvolta o putere de până la 3 wați atunci când este alimentat cu o tensiune de 12 volți. Această putere este suficientă pentru a suna o cameră mică sau un loc de muncă. Tranzistoarele T5 și T6 din circuit formează treapta de ieșire; în locul lor, pot fi instalate analogii domestici KT814 și KT815 pe scară largă. Condensatorul C4, care este conectat la colectorii tranzistorilor de ieșire, separă componenta DC a semnalului de ieșire, motiv pentru care acest amplificator poate fi utilizat fără o placă de protecție a difuzoarelor. Chiar dacă amplificatorul se defectează în timpul funcționării și apare o tensiune constantă la ieșire, acesta nu va trece dincolo de acest condensator și difuzoarele sistemului de difuzoare vor rămâne intacte. Este mai bine să folosiți un condensator de separare a filmului C1 la intrare, dar dacă nu aveți unul la îndemână, va fi unul ceramic. Analogii diodelor D1 și D2 din acest circuit sunt 1N4007 sau KD522 domestic. Difuzorul poate fi folosit cu o rezistență de 4-16 ohmi; cu cât rezistența este mai mică, cu atât circuitul va dezvolta mai multă putere.(descărcări: 686)
Ansamblu amplificator
Circuitul este asamblat pe o placă de circuit imprimat de 50x40 mm, un desen în format Sprint-Layout este atașat articolului. Placa de circuit imprimat dată trebuie să fie reflectată la imprimare. După gravarea și îndepărtarea tonerului de pe placă, găurile sunt găurite, cel mai bine este să folosiți un burghiu de 0,8 - 1 mm, iar pentru găuri pentru tranzistorii de ieșire și un bloc terminal de 1,2 mm.
După găurirea găurilor, se recomandă cositorirea tuturor pistelor, reducându-le astfel rezistența și protejând cuprul de oxidare. Apoi piesele mici sunt lipite - rezistențe, diode, urmate de tranzistori de ieșire, bloc terminal, condensatori. Conform diagramei, colectorii tranzistorilor de ieșire trebuie conectați; pe această placă, această conexiune are loc prin scurtcircuitarea „spatelor” tranzistorilor cu un fir sau cu un radiator, dacă se folosește unul. Trebuie instalat un radiator dacă circuitul este încărcat pe un difuzor cu o rezistență de 4 ohmi sau dacă la intrare este furnizat un semnal de volum mare. În alte cazuri, tranzistoarele de ieșire se încălzesc cu greu și nu necesită răcire suplimentară.
După asamblare, asigurați-vă că spălați orice flux rămas de pe șine și verificați placa pentru erori de asamblare sau scurtcircuite între șinele adiacente.
Configurarea și testarea amplificatorului
Odată ce asamblarea este completă, puteți aplica puterea plăcii amplificatorului. Un ampermetru trebuie conectat la golul dintr-unul dintre firele de alimentare pentru a monitoriza consumul de curent. Aplicam putere și ne uităm la citirile ampermetrului; fără a aplica un semnal la intrare, amplificatorul ar trebui să consume aproximativ 15-20 mA. Curentul de repaus este stabilit de rezistența R6; pentru a-l crește, trebuie să reduceți rezistența acestui rezistor. Curentul de repaus nu trebuie crescut prea mult, deoarece Generarea de căldură pe tranzistoarele de ieșire va crește. Dacă curentul de repaus este normal, puteți aplica un semnal la intrare, de exemplu, muzică de la un computer, telefon sau player, puteți conecta un difuzor la ieșire și puteți începe să ascultați. Deși amplificatorul are un design simplu, oferă o calitate a sunetului foarte acceptabilă. Pentru a reda două canale simultan, stânga și dreapta, circuitul trebuie asamblat de două ori. Vă rugăm să rețineți că, dacă sursa de semnal este situată departe de placă, aceasta trebuie conectată cu un fir ecranat, altfel interferențele și interferențele nu vor fi evitate. Astfel, acest amplificator este complet universal datorită consumului scăzut de curent și dimensiunii compacte a plăcii. Poate fi folosit atât ca parte a difuzoarelor computerului, cât și la crearea unui mic centru de muzică staționar. Asamblare fericită.Amplificator cu un singur tranzistor— aici este proiectarea unui ULF simplu pe un tranzistor. Cu scheme similare și-au început călătoria mulți radioamatori. Odată ce am asamblat un amplificator simplu, ne străduim întotdeauna să producem un dispozitiv mai puternic și de înaltă calitate. Și astfel totul continuă și mai departe, există întotdeauna dorința de a face un amplificator de putere impecabil.
Cel mai simplu circuit amplificator prezentat mai jos este realizat cu un tranzistor bipolar și șase componente electronice, inclusiv un difuzor. Acest design al unui dispozitiv care amplifică sunetul de joasă frecvență a fost creat doar pentru radioamatorii începători. Scopul său principal este de a clarifica principiul simplu de funcționare al amplificatorului, astfel încât acesta este asamblat folosind un număr minim de elemente radio-electronice.
Acest amplificator are în mod natural o putere scăzută; pentru început, este mare și nu este necesar. Cu toate acestea, dacă instalați un tranzistor mai puternic și creșteți puțin tensiunea de alimentare, puteți obține aproximativ 0,5 W la ieșire. Și aceasta este deja considerată o putere destul de decentă pentru un amplificator cu un astfel de design. În diagramă, pentru claritate, se folosește un tranzistor bipolar cu conductivitate n-p-n, dar puteți folosi oricare dintre ele cu orice conductivitate.
Pentru a obține o ieșire de 0,5 W, cel mai bine este să utilizați tranzistoare bipolare puternice, cum ar fi KT819 sau analogii lor străini, de exemplu 2N6288, 2N5490. De asemenea, puteți utiliza tranzistori de siliciu de tip KT805, analogii lor străini sunt BD148, BD149. Condensatorul din circuitul căii de ieșire poate fi setat la 0,1 mF, deși valoarea sa nominală nu joacă un rol important. Cu toate acestea, modelează sensibilitatea dispozitivului în raport cu frecvența semnalului sonor.
Dacă instalați un condensator cu o capacitate mare, atunci ieșirea va fi predominant frecvențe joase, iar frecvențele înalte vor fi întrerupte. Și invers, dacă capacitatea este mică, atunci frecvențele joase vor fi tăiate și frecvențele înalte vor fi trecute. Prin urmare, acest condensator de ieșire este selectat și instalat în funcție de preferințele dumneavoastră cu privire la intervalul audio. Tensiunea de alimentare pentru circuit trebuie selectată în intervalul de la 3v la 12v.
De asemenea, aș dori să precizez că acest amplificator de putere vă este prezentat doar în scop demonstrativ, pentru a arăta principiul de funcționare a unui astfel de dispozitiv. Sunetul acestui dispozitiv va fi, desigur, la un nivel scăzut și nu poate fi comparat cu dispozitivele de înaltă calitate. Când volumul de redare este crescut, în dinamică va apărea o distorsiune sub formă de wheezing.
Existau deja publicații pe Habré despre amplificatoarele cu tub DIY, care erau foarte interesante de citit. Nu există nicio îndoială că sunetul lor este minunat, dar pentru utilizarea de zi cu zi este mai ușor să folosești un dispozitiv cu tranzistori. Tranzistoarele sunt mai convenabile deoarece nu necesită încălzire înainte de funcționare și sunt mai durabile. Și nu toată lumea va risca să înceapă o saga de tuburi cu potențiale anodice de 400 V, dar transformatoarele cu tranzistori de câteva zeci de volți sunt mult mai sigure și pur și simplu mai accesibile.
Ca circuit pentru reproducere, am ales un circuit de la John Linsley Hood din 1969, luând parametrii autorului pe baza impedanței difuzoarelor mele de 8 ohmi.
Circuitul clasic de la un inginer britanic, publicat în urmă cu aproape 50 de ani, este încă unul dintre cele mai reproductibile și primește recenzii extrem de pozitive. Există multe explicații pentru asta:
- numărul minim de elemente simplifică instalarea. De asemenea, se crede că cu cât designul este mai simplu, cu atât sunetul este mai bun;
- în ciuda faptului că există două tranzistoare de ieșire, acestea nu trebuie să fie sortate în perechi complementare;
- o ieșire de 10 wați este suficientă pentru locuințele umane obișnuite, iar o sensibilitate de intrare de 0,5-1 volți este de acord foarte bine cu ieșirea celor mai multe plăci de sunet sau playere;
- clasa A - este si clasa A in Africa, daca vorbim de sunet bun. Comparația cu alte clase va fi discutată mai jos. 
Design interior
Un amplificator începe cu putere. Cel mai bine este să separați două canale pentru stereo folosind două transformatoare diferite, dar m-am limitat la un transformator cu două înfășurări secundare. După aceste înfășurări, fiecare canal există pe cont propriu, așa că nu trebuie să uităm să înmulțim cu două tot ce este menționat mai jos. Pe o placă facem punți folosind diode Schottky pentru redresor.
Este posibil cu diode obișnuite sau chiar punți gata făcute, dar apoi trebuie să fie ocolite cu condensatori, iar căderea de tensiune pe ele este mai mare. După poduri există filtre CRC formate din doi condensatori de 33.000 uF și un rezistor de 0,75 Ohm între ele. Dacă luați o capacitate mai mică și un rezistor, filtrul CRC va deveni mai ieftin și se va încălzi mai puțin, dar ondulația va crește, ceea ce nu este comme il faut. Acești parametri, IMHO, sunt rezonabili din punct de vedere al efectului prețului. Pentru filtru este nevoie de un rezistor de ciment puternic; la un curent de repaus de până la 2A, acesta va disipa 3 W de căldură, deci este mai bine să îl luați cu o marjă de 5-10 W. Pentru rezistoarele rămase din circuit, 2 W de putere vor fi destul de suficiente.
Apoi trecem la placa amplificatorului în sine. Magazinele online vând o mulțime de truse gata făcute, dar nu sunt mai puține plângeri cu privire la calitatea componentelor chinezești sau la layout-urile analfabete de pe plăci. Prin urmare, este mai bine să o faci singur, la discreția ta. Am realizat ambele canale pe o singură placă de breadboard, astfel încât să o pot atașa ulterior pe fundul carcasei. Rularea cu elemente de testare:
Totul, cu excepția tranzistorilor de ieșire Tr1/Tr2, este pe placa însăși. Tranzistoarele de ieșire sunt montate pe radiatoare, mai multe despre cele de mai jos. Următoarele observații trebuie făcute la diagrama autorului din articolul original:
Nu totul trebuie lipit strâns deodată. Este mai bine să configurați mai întâi rezistențele R1, R2 și R6 ca trimmere, să le dezlipiți după toate ajustările, să le măsurați rezistența și să lipiți rezistențele constante finale cu aceeași rezistență. Configurarea se reduce la următoarele operații. În primul rând, folosind R6, este setat astfel încât tensiunea dintre X și zero să fie exact jumătate din tensiunea +V și zero. Într-unul dintre canale nu aveam destui 100 kOhm, așa că este mai bine să iau aceste trimmere cu rezervă. Apoi, folosind R1 și R2 (menținând raportul lor aproximativ!) curentul de repaus este setat - setăm testerul să măsoare curentul continuu și să măsoară acest curent în punctul de intrare pozitiv al sursei de alimentare. A trebuit să reduc semnificativ rezistența ambelor rezistențe pentru a obține curentul de repaus necesar. Curentul de repaus al unui amplificator din clasa A este maxim și, de fapt, în absența unui semnal de intrare, totul intră în energie termică. Pentru difuzoarele de 8 ohmi, acest curent, conform recomandării autorului, ar trebui să fie de 1,2 A la o tensiune de 27 Volți, ceea ce înseamnă 32,4 Wați de căldură pe canal. Deoarece setarea curentului poate dura câteva minute, tranzistoarele de ieșire trebuie să fie deja pe radiatoare de răcire, altfel se vor supraîncălzi rapid și vor muri. Pentru că sunt în mare parte încălzite.
Este posibil ca, ca experiment, să doriți să comparați sunetul diferiților tranzistori, astfel încât să puteți lăsa și posibilitatea înlocuirii convenabile a acestora. Am incercat la intrare 2N3906, KT361 si BC557C, a existat o mica diferenta in favoarea acestuia din urma. În pre-weekend am încercat KT630, BD139 și KT801, și ne-am așezat pe cele importate. Deși toate tranzistoarele de mai sus sunt foarte bune, diferența poate fi mai degrabă subiectivă. La ieșire, am instalat imediat 2N3055 (ST Microelectronics), deoarece multor oameni îi plac.
La reglarea și scăderea rezistenței amplificatorului, frecvența de tăiere a frecvenței joase poate crește, așa că pentru condensatorul de intrare este mai bine să folosiți nu 0,5 µF, ci 1 sau chiar 2 µF într-o peliculă polimerică. Există încă o schemă de imagine rusă a unui „amplificator ultraliniar de clasă A” care plutește în jurul internetului, unde acest condensator este în general propus ca 0,1 uF, care este plin de o întrerupere a tuturor basului la 90 Hz:
Ei scriu că acest circuit nu este predispus la autoexcitare, dar pentru orice eventualitate, un circuit Zobel este plasat între punctul X și masă: R 10 Ohm + C 0,1 μF.
- siguranțe, acestea pot și trebuie instalate atât pe transformator, cât și pe intrarea de putere a circuitului.
- ar fi foarte indicat sa folosesti pasta termica pentru contact maxim intre tranzistor si radiator.
Prelucrarea metalelor si tamplarie
Acum despre partea tradițională cea mai dificilă din bricolaj - corpul. Dimensiunile carcasei sunt determinate de calorifere, iar in clasa A trebuie sa fie mari, retineti aproximativ 30 wati de caldura pe fiecare parte. La început, am subestimat această putere și am făcut o carcasă cu radiatoare medii de 800 cm² pe canal. Cu toate acestea, cu curentul de repaus setat la 1,2 A, s-au încălzit până la 100 ° C în doar 5 minute și a devenit clar că era nevoie de ceva mai puternic. Adică trebuie fie să instalați radiatoare mai mari, fie să folosiți răcitoare. Nu am vrut să fac un quadcopter, așa că am cumpărat un HS 135-250 uriaș și frumos, cu o suprafață de 2500 cm² pentru fiecare tranzistor. După cum a arătat practica, această măsură s-a dovedit a fi puțin excesivă, dar acum amplificatorul poate fi atins ușor cu mâinile - temperatura este de numai 40 ° C chiar și în modul de repaus. Găurirea găurilor în radiatoare pentru monturi și tranzistoare a devenit o mică problemă - burghiele pentru metal chinezești achiziționate inițial au fost găurite extrem de lent, fiecare gaură ar fi durat cel puțin o jumătate de oră. Burghie cu cobalt cu un unghi de ascuțire de 135° de la un cunoscut producător german au venit în ajutor - fiecare gaură este trecută în câteva secunde!Am făcut corpul în sine din plexiglas. Comandam imediat dreptunghiuri tăiate de la geamuri, facem găurile necesare pentru fixarea în ele și le pictăm pe revers cu vopsea neagră.
Plexiglasul pictat pe verso arată foarte frumos. Acum nu mai rămâne decât să asamblați totul și să vă bucurați de muzică... oh, da, în timpul asamblarii finale este, de asemenea, important să distribuiți corect terenul pentru a minimiza fundalul. Așa cum a fost descoperit cu decenii înaintea noastră, C3 trebuie conectat la pământul de semnal, adică. la minusul de intrare-intrare, iar toate celelalte minusuri pot fi trimise la „stea” din apropierea condensatoarelor de filtru. Dacă totul este făcut corect, atunci nu veți putea auzi niciun fundal, chiar dacă aduceți urechea la difuzor la volum maxim. O altă caracteristică „la sol” care este tipică pentru plăcile de sunet care nu sunt izolate galvanic de computer este interferența de la placa de bază, care poate ajunge prin USB și RCA. Judecând după Internet, problema apare frecvent: în difuzoare se aud sunetele HDD-ului, imprimantei, mouse-ului și sursei de alimentare de fundal a unității de sistem. În acest caz, cel mai simplu mod de a rupe bucla de masă este să acoperiți conexiunea de masă de pe mufa amplificatorului cu bandă electrică. Nu este nimic de care să te temi aici, pentru că... Va exista o a doua buclă de masă prin computer.
Nu am făcut un control al volumului pe amplificator, pentru că nu am putut obține niciun ALPS de înaltă calitate și nu mi-a plăcut foșnetul potențiometrelor chinezești. În schimb, a fost instalat un rezistor obișnuit de 47 kOhm între masă și semnalul de intrare. Mai mult, regulatorul de pe o placă de sunet externă este întotdeauna la îndemână și fiecare program are și un glisor. Doar playerul de vinil nu are control de volum, așa că pentru a-l asculta am atașat un potențiometru extern la cablul de conectare.
Pot ghici acest container în 5 secunde...
În sfârșit, puteți începe să ascultați. Sursa de sunet este Foobar2000 → ASIO → extern Asus Xonar U7. Difuzoare Microlab Pro3. Principalul avantaj al acestor difuzoare este un bloc separat al propriului amplificator pe cipul LM4766, care poate fi scos imediat undeva departe. Un amplificator dintr-un mini-sistem Panasonic cu o inscripție mândră Hi-Fi sau un amplificator de la playerul sovietic Vega-109 a sunat mult mai interesant cu această acustică. Ambele dispozitive de mai sus funcționează în clasa AB. JLH, prezentat în articol, i-a învins pe toți tovarășii menționați mai sus cu un singur wicket, conform rezultatelor unui test orb pentru 3 persoane. Deși diferența era audibilă la urechea goală și fără nici un fel de teste, sunetul era clar mai detaliat și mai transparent. Este destul de ușor, de exemplu, să auzi diferența dintre MP3 256kbps și FLAC. Înainte credeam că efectul fără pierderi semăna mai mult cu un placebo, dar acum părerea mea s-a schimbat. De asemenea, a devenit mult mai plăcut să asculți fișiere necomprimate de la războiul intensității - intervalul dinamic mai mic de 5 dB nu este deloc gheață. Linsley-Hood merită investiția de timp și bani, deoarece un amplificator de marcă similară va costa mult mai mult.Costuri materiale
Transformator 2200 rub.Tranzistoare de ieșire (6 buc. cu rezervă) 900 rub.
Condensatoare de filtru (4 buc) 2700 rub.
„Rassypukha” (rezistoare, condensatoare mici și tranzistoare, diode) ~ 2000 de rub.
Radiatoare 1800 rub.
Plexiglas 650 rub.
Vopsea 250 de ruble.
Conectori 600 rub.
Plăci, fire, lipire cu argint etc. ~1000 de rub.
TOTAL ~12100 rub.
Impedanța mare de intrare și feedback-ul superficial sunt secretul principal al sunetului tub cald. Nu este un secret pentru nimeni că amplificatoarele de cea mai înaltă calitate și cele mai scumpe, care aparțin categoriei HI-End, sunt fabricate folosind tuburi. Să înțelegem ce este un amplificator de calitate? Un amplificator de putere cu frecvență joasă are dreptul să fie numit de înaltă calitate dacă repetă complet forma semnalului de intrare la ieșire fără a-l distorsiona; desigur, semnalul de ieșire este deja amplificat. Pe Internet puteți găsi mai multe circuite de amplificatoare cu adevărat de înaltă calitate, care pot fi clasificate ca HI-End și nu necesită neapărat circuite cu tuburi. Pentru a obține o calitate maximă, aveți nevoie de un amplificator a cărui etapă de ieșire funcționează în clasa pură A. Liniaritatea maximă a circuitului oferă o cantitate minimă de distorsiune la ieșire, prin urmare, în proiectarea amplificatoarelor de înaltă calitate, se acordă o atenție specială acestui lucru. factor. Circuitele cu tuburi sunt bune, dar nu întotdeauna disponibile chiar și pentru auto-asamblare, iar tuburile industriale UMZCH de la producători de marcă costă de la câteva mii la câteva zeci de mii de dolari SUA - acest preț nu este cu siguranță accesibil pentru mulți.
Apare întrebarea: pot fi obținute rezultate similare din circuitele tranzistoare? răspunsul va fi la sfârșitul articolului.
Există destul de multe circuite liniare și ultra-liniare ale amplificatoarelor de putere de joasă frecvență, dar circuitul care va fi luat în considerare astăzi este un circuit ultra-liniar de înaltă calitate, care este implementat cu doar 4 tranzistoare. Circuitul a fost creat în 1969 de către inginerul audio britanic John Linsley-Hood. Autorul este creatorul mai multor alte circuite de înaltă calitate, în special clasa A. Unii experți numesc acest amplificator cea mai înaltă calitate dintre ULF-urile cu tranzistori și m-am convins de acest lucru în urmă cu un an.
Prima versiune a unui astfel de amplificator a fost prezentată la. O încercare reușită de implementare a circuitului m-a forțat să creez un ULF cu două canale folosind același circuit, să asamblam totul într-o carcasă și să-l folosesc pentru nevoi personale.
Caracteristicile schemei
În ciuda simplității sale, schema are mai multe caracteristici. Funcționarea corectă poate fi întreruptă din cauza dispoziției incorecte a plăcii, a plasării proaste a componentelor, a sursei de alimentare incorecte etc.
Sursa de alimentare este un factor deosebit de important - sfătuiesc insistent să nu alimentați acest amplificator de la toate tipurile de surse de alimentare; cea mai bună opțiune este o baterie sau o sursă de alimentare cu o baterie conectată în paralel.
Puterea amplificatorului este de 10 wați cu o sursă de alimentare de 16 volți într-o sarcină de 4 ohmi. Circuitul în sine poate fi adaptat pentru capete de 4, 8 și 16 ohmi.
Am creat o versiune stereo a amplificatorului, ambele canale sunt situate pe aceeași placă.
Deoarece tranzistoarele originale ale circuitului nu au putut fi găsite, a trebuit să fie utilizați analogi. Întreaga bază este domestică. Primul tranzistor (unde se formează de fapt sunetul) a fost făcut din germaniu; sună mai bine după ureche. Puteți folosi orice tranzistoare de germaniu de putere mică P-N-P MP25 și altele asemenea. Dacă se dorește, tranzistorul poate fi înlocuit cu KT361 sau altele nu mai puțin zgomotoase.
Cel de-al doilea este destinat conducerii etajului de ieșire, am instalat KT801 (a fost destul de greu să-l pun mâna pe el.
În etapa de ieșire în sine, am instalat comutatoare bipolare puternice de conducție inversă - KT803 a primit, fără îndoială, sunet de înaltă calitate cu ele, deși am experimentat cu mulți tranzistori - KT805, 819, 808 și chiar am instalat întrerupătoare compozite puternice - KT827, cu el. puterea este mult mai mare, dar sunetul nu este comparat cu KT803, deși aceasta este doar părerea mea subiectivă.
Un condensator de intrare cu o capacitate de 0,1-0,33 μF, trebuie să utilizați condensatori de film cu scurgeri minime, de preferință de la producători cunoscuți, la fel și cu condensatorul electrolitic de ieșire.
Dacă circuitul este proiectat pentru o sarcină de 4 ohmi, atunci nu ar trebui să creșteți tensiunea de alimentare peste 16-18 volți.
Am decis să nu instalez un regulator de sunet; acesta, la rândul său, afectează și sunetul, dar este recomandabil să instalați un rezistor de 47k paralel cu intrarea și minus.
Placa în sine este o placă prototip. A trebuit să mă chinuiesc mult timp cu placa, deoarece liniile pieselor au avut și o anumită influență asupra calității sunetului în ansamblu. Acest amplificator are o gama de frecvente foarte larga, de la 30 Hz la 1 MHz.
Configurarea nu ar putea fi mai ușoară. Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați un rezistor variabil pentru a obține jumătate din tensiunea de alimentare la ieșire. Pentru setări mai precise, merită să utilizați un rezistor variabil cu mai multe ture. Conectam un cablu de multimetru la sursa de alimentare minus, îl punem pe celălalt la linia de ieșire, adică la plusul electrolitului la ieșire, astfel, rotind încet variabila, obținem jumătate din sursa de alimentare la ieșire.
Curentul de repaus al amplificatorului este de 0,5-0,7A și acest lucru este destul de normal pentru clasa A. Eficiența circuitului nu este mai mare de 25%, toată puterea principală a sursei de alimentare se transformă în căldură inutilă, care este eliberată de tranzistori ai etajului de ieșire, deci au nevoie de răcire intensivă, eventual Veți avea nevoie și de un răcitor.