Opis rada audio pojačala na MOSFET tranzistorima. Najjednostavniji niskofrekventni pojačivači na ULF tranzistorima na 2 tranzistora različite vodljivosti

10.02.2022

Sada na Internetu možete pronaći ogroman broj sklopova za razna pojačala na mikro krugovima, uglavnom serije TDA. Imaju prilično dobre karakteristike, dobru efikasnost i nisu toliko skupi, u vezi s tim su toliko popularni. Međutim, na njihovoj pozadini nezasluženo su zaboravljena tranzistorska pojačala, koja, iako teška za postavljanje, nisu ništa manje zanimljiva.

Krug pojačala

U ovom članku ćemo razmotriti proces sklapanja vrlo neobičnog pojačala koji radi u klasi "A" i sadrži samo 4 tranzistora. Ovu shemu je davne 1969. godine razvio engleski inženjer John Linsley Hood, uprkos starosti, ona ostaje relevantna do danas.

Za razliku od IC pojačala, tranzistorska pojačala zahtijevaju pažljivo podešavanje i odabir tranzistora. Ova shema nije izuzetak, iako izgleda izuzetno jednostavno. Tranzistor VT1 - ulaz, PNP strukture. Možete eksperimentirati s raznim PNP tranzistorima male snage, uključujući germanijeve, na primjer, MP42. Tranzistori kao što su 2N3906, BC212, BC546, KT361 dobro su se dokazali u ovom krugu kao VT1. Ovdje su prikladni tranzistor VT2 - NPN strukture, srednje ili male snage, KT801, KT630, KT602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Posebnu pažnju treba posvetiti izlaznim tranzistorima VT3 i VT4, odnosno njihovom pojačanju. Ovdje su dobro prikladni KT805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Potrebno je odabrati dva identična tranzistora sa najbližim mogućim pojačanjem, a ono bi trebalo biti veće od 120. Ako je pojačanje izlaznih tranzistora manje od 120, tada se mora postaviti tranzistor sa visokim pojačanjem (300 ili više). stepen vozača (VT2).

Izbor snaga pojačala

Neke ocjene na kolu se biraju na osnovu napona napajanja kola i otpora opterećenja, neke moguće opcije su prikazane u tabeli:

Ne preporučuje se podizanje napona napajanja više od 40 volti, izlazni tranzistori mogu pokvariti. Karakteristika pojačala klase A je velika mirna struja i, posljedično, jako zagrijavanje tranzistora. S naponom napajanja od, na primjer, 20 volti i strujom mirovanja od 1,5 ampera, pojačalo troši 30 vati, bez obzira da li se signal primjenjuje na njegov ulaz ili ne. Istovremeno će se na svakom od izlaznih tranzistora raspršiti 15 vati topline, a ovo je snaga malog lemilice! Stoga se tranzistori VT3 i VT4 moraju instalirati na veliki radijator pomoću termalne paste.
Ovo pojačalo je sklono samopobuđivanju, stoga je na njegovom izlazu postavljen Zobelov krug: otpornik od 10 oma i kondenzator od 100 nF spojeni serijski između uzemljenja i zajedničke točke izlaznih tranzistora (ovo kolo je prikazano na dijagramu isprekidanom linijom).
Kada prvi put uključite pojačalo u procjepu njegove dovodne žice, morate uključiti ampermetar kako biste kontrolirali struju mirovanja. Dok se izlazni tranzistori ne zagriju na radnu temperaturu, može malo plutati, to je sasvim normalno. Također, kada ga prvi put uključite potrebno je izmjeriti napon između zajedničke tačke izlaznih tranzistora (kolektor VT4 i emiter VT3) i mase, trebalo bi da bude pola napona napajanja. Ako se napon razlikuje gore ili dolje, morate okrenuti otpornik za podešavanje R2.

Ploca pojacala:

(preuzimanja: 523)

Ploča je izrađena LUT metodom.

Pojačalo koje sam napravio

Nekoliko riječi o kondenzatorima, ulazu i izlazu. Kapacitet ulaznog kondenzatora na dijagramu je označen kao 0,1 uF, ali ovaj kapacitet nije dovoljan. Kao ulaz treba instalirati filmski kondenzator kapaciteta 0,68 - 1 μF, inače je moguć neželjeni prekid niske frekvencije. Izlazni kondenzator C5 treba uzeti za napon koji nije manji od napona napajanja, ne biste trebali biti pohlepni ni sa kapacitivnošću.
Prednost ovog kola pojačala je što ne predstavlja opasnost za zvučnike akustičkog sistema, jer je zvučnik povezan preko razdjelnog kondenzatora (C5), što znači da kada se na izlazu pojavi konstantan napon npr. kada pojačalo pokvari, zvučnik će ostati netaknut, jer kondenzator neće proći konstantan napon.

- Komšija se umorila od kucanja na akumulator. Pojačao je muziku tako da se nije mogao čuti.
(Iz audiofilskog folklora).

Epigraf je ironičan, ali audiofilu nije nužno "bolesna u glavi" od fizionomije Josha Earnesta na brifingu o odnosima sa Ruskom Federacijom, koji "juri" jer su komšije "srećne". Neko želi da sluša ozbiljnu muziku kod kuće kao u sali. Za to je neophodan kvalitet opreme, koja za ljubitelje decibela glasnoće kao takve jednostavno ne štima tamo gde razumni ljudi imaju pameti, ali za ove druge taj um dolazi od cena odgovarajućih pojačala (UMZCH, audio frekvencija pojačalo snage). I neko na tom putu ima želju da se pridruži korisnim i uzbudljivim oblastima aktivnosti - tehnici reprodukcije zvuka i elektronici uopšte. Koje su u digitalnom dobu neraskidivo povezane i mogu postati visoko profitabilna i prestižna profesija. Prvi korak u ovom pitanju, optimalan u svakom pogledu, je da napravite pojačalo vlastitim rukama: to je UMZCH koji omogućava, uz početnu obuku zasnovanu na školskoj fizici, na istom stolu, da se pola večeri pređe od najjednostavnijih struktura (koje, ipak, dobro "pjevaju") do najsloženijih jedinica, kroz koje se postiže dobra stijena bend će svirati sa zadovoljstvom. Svrha ove publikacije je pokriti prve etape ovog puta za početnike i, možda, ispričati nešto novo iskusnim.

Protozoa

Dakle, za početak, pokušajmo napraviti pojačalo zvuka koje jednostavno funkcionira. Da biste se temeljno udubili u zvučno inženjerstvo, morat ćete postepeno savladati dosta teorijskog materijala i ne zaboravite da obogatite svoju bazu znanja kako napredujete. Ali svaka "pametnost" je lakše svarljiva kada vidite i osjetite kako funkcionira "u hardveru". U ovom članku, također, neće proći bez teorije - u onome što morate znati na početku i što se može objasniti bez formula i grafikona. U međuvremenu će biti dovoljno da možete koristiti multitester.

Bilješka: ako još niste zalemili elektroniku, imajte na umu da se njene komponente ne smiju pregrijati! Lemilica - do 40 W (bolje od 25 W), maksimalno dozvoljeno vrijeme lemljenja bez prekida je 10 s. Zalemljeni vod za hladnjak se drži 0,5-3 cm od mjesta lemljenja sa strane kućišta uređaja medicinskom pincetom. Kiselina i drugi aktivni tokovi se ne smiju koristiti! Lem - POS-61.

Na lijevoj strani na sl.- najjednostavniji UMZCH, "koji jednostavno radi." Može se sklopiti i na germanijumskim i na silicijumskim tranzistorima.

Na ovoj mrvici prikladno je savladati osnove postavljanja UMZCH-a s direktnim vezama između kaskada, koje daju najjasniji zvuk:

Prije prvog uključivanja, opterećenje (zvučnik) se isključuje;
Umjesto R1 lemimo lanac konstantnog otpornika od 33 kOhm i varijabilnog (potenciometra) od 270 kOhm, tj. prva napomena. četiri puta manji, a drugi cca. dvostruko veća vrijednost u odnosu na original prema shemi;
Napajamo struju i rotacijom klizača potenciometra u tački označenoj križićem postavljamo zadanu struju kolektora VT1;
Uklanjamo napajanje, lemimo privremene otpornike i mjerimo njihov ukupni otpor;
Kao R1, postavljamo nazivni otpornik iz standardnog reda koji je najbliži izmjerenom;
R3 zamjenjujemo sa konstantnim 470 Ohm lancem + 3,3 kOhm potenciometrom;
Isto kao prema st. 3-5, uključujući podešen napon jednak polovini napona napajanja.

Tačka a, odakle se signal dovodi do opterećenja, je tzv. srednja tačka pojačivača. U UMZCH s unipolarnom snagom, polovina njegove vrijednosti je postavljena u njemu, au UMZCH s bipolarnom snagom - nula u odnosu na zajedničku žicu. Ovo se zove podešavanje balansa pojačala. U unipolarnom UMZCH-u sa kapacitivnim odvajanjem opterećenja, nije ga potrebno isključiti tokom podešavanja, ali je bolje da se naviknete da to radite refleksno: neuravnoteženo 2-polarno pojačalo sa povezanim opterećenjem može spaliti svoje moćne i skupe izlazne tranzistore, ili čak „novi, dobri“ i veoma skupi moćni zvučnik.

Bilješka: Komponente koje zahtijevaju odabir prilikom postavljanja uređaja u raspored su označene na dijagramima ili zvjezdicom (*) ili apostrofnom crticom (‘).

U sredini na istoj sl.- jednostavan UMZCH na tranzistorima, koji već razvija snagu do 4-6 W pri opterećenju od 4 oma. Iako radi, kao i prethodni, u tzv. klase AB1, nije namijenjena za Hi-Fi zvuk, ali ako zamijenite par takvog pojačala klase D (vidi dolje) u jeftinim kineskim kompjuterskim zvučnicima, njihov zvuk se značajno poboljšava. Ovdje učimo još jedan trik: snažni izlazni tranzistori moraju se postaviti na radijatore. Komponente koje zahtijevaju dodatno hlađenje zaokružene su na dijagramima isprekidanom linijom; međutim, ne uvijek; ponekad - s naznakom potrebne površine raspršivanja hladnjaka. Podešavanje ovog UMZCH-a - balansiranje sa R2.

Desno na sl.- još nije čudovište od 350 W (kao što je prikazano na početku članka), ali već prilično solidna zvijer: jednostavno tranzistorsko pojačalo od 100 W. Preko njega možete slušati muziku, ali ne i Hi-Fi, radna klasa je AB2. Međutim, za ocjenjivanje izletišta ili sastanka na otvorenom, školske skupštine ili malog trgovačkog prostora, sasvim je prikladan. Amaterski rok bend, koji ima takav UMZCH za instrument, može uspješno nastupiti.

U ovom UMZCH-u pojavljuju se još 2 trika: prvo, u vrlo snažnim pojačalima, kaskadu nakupljanja snažnog izlaza također treba ohladiti, pa se VT3 postavlja na radijator od 100 kvadratnih metara. vidi Za izlaz VT4 i VT5 potrebni su radijatori od 400 kvadratnih metara. vidi Drugo, UMZCH s bipolarnim napajanjem uopće nisu balansirani bez opterećenja. Ili jedan ili drugi izlazni tranzistor ide u prekid, a konjugirani ide u zasićenje. Zatim, pri punom naponu napajanja, strujni udari tokom balansiranja mogu uništiti izlazne tranzistore. Stoga, za balansiranje (R6, pogodili ste?), pojačalo se napaja od +/-24 V, a umjesto opterećenja uključen je žičani otpornik od 100 ... 200 Ohma. Usput, cigle na nekim otpornicima na dijagramu su rimski brojevi, koji označavaju njihovu potrebnu snagu odvođenja topline.

Bilješka: izvor napajanja za ovaj UMZCH treba snagu od 600 vati ili više. Kondenzatori filtera za izglađivanje - od 6800 uF do 160 V. Paralelno sa elektrolitičkim kondenzatorima IP-a, uključeni su i keramički od 0,01 uF kako bi se spriječilo samopobuđenje na ultrazvučnim frekvencijama, koje trenutno mogu spaliti izlazne tranzistore.

Na terenskim radnicima

Na stazi. pirinač. - još jedna opcija za prilično moćan UMZCH (30 W, i s naponom napajanja od 35 V - 60 W) na moćnim tranzistorima s efektom polja:

Zvuk iz njega već se oslanja na zahtjeve za početni nivo Hi-Fi (ako, naravno, UMZCH radi na odgovarajućim akustičnim sistemima, zvučnicima). Snažni radnici na terenu ne zahtijevaju mnogo energije za nakupljanje, tako da nema kaskade prije napajanja. Čak i moćni tranzistori s efektom polja ne spaljuju zvučnike ni pod kakvim kvarovima - oni sami brže izgaraju. Također neugodno, ali ipak jeftinije od zamjene skupe glave bas zvučnika (GG). Balansiranje i općenito prilagođavanje ovom UMZCH-u nisu potrebni. Ima samo jedan nedostatak, poput dizajna za početnike: snažni tranzistori s efektom polja su mnogo skuplji od bipolarnih za pojačalo s istim parametrima. IP zahtjevi su isti kao i prije. prilika, ali je potrebna njegova snaga od 450 vati. Radijatori - od 200 kvadratnih metara. cm.

Bilješka: nema potrebe za izgradnjom moćnog UMZCH-a na tranzistorima s efektom polja za prebacivanje napajanja, na primjer. kompjuter. Kada ih pokušavate "utjerati" u aktivni način rada koji je neophodan za UMZCH, oni ili jednostavno pregore, ili daju slab zvuk, ali "nikakav" u kvaliteti. Isto vrijedi i za moćne visokonaponske bipolarne tranzistore, na primjer. od horizontalnog skeniranja starih televizora.

Pravo gore

Ako ste već napravili prve korake, onda će biti sasvim prirodno da želite da gradite UMZCH klasa Hi-Fi, bez zalaska previše u teorijsku džunglu. Da biste to učinili, morat ćete proširiti park instrumenata - potreban vam je osciloskop, generator audio frekvencije (GZCH) i milivoltmetar naizmjenične struje s mogućnošću mjerenja konstantne komponente. Kao prototip za ponavljanje bolje je uzeti UMZCH E. Gumeli, koji je detaljno opisan u Radiju br. 1 za 1989. Da biste ga napravili, trebat će vam nekoliko jeftinih komponenti, ali kvalitet ispunjava vrlo visoke zahtjeve: snaga do 60 W, propusni opseg 20-20.000 Hz, neujednačenost frekvencijskog odziva 2 dB, faktor nelinearne distorzije (THD) 0,01%, nivo vlastite buke -86 dB. Međutim, postavljanje Gumeli pojačala je prilično teško; ako možeš da se nosiš sa tim, možeš da preuzmeš bilo koju drugu. Međutim, neke od sada poznatih okolnosti uvelike pojednostavljuju osnivanje ovog UMZCH, vidi dolje. Imajući to u vidu i činjenicu da ne uspevaju svi da uđu u arhivu Radija, bilo bi umesno ponoviti glavne stvari.

Sheme jednostavnog visokokvalitetnog UMZCH-a

UMZCH Gumeli šeme i specifikacije za njih date su na ilustraciji. Radijatori izlaznih tranzistora - od 250 sq. vidi za UMZCH prema sl. 1 i od 150 kv. vidi varijantu prema sl. 3 (numeracija je originalna). Tranzistori predizlaznog stepena (KT814/KT815) postavljeni su na radijatore savijene od aluminijumskih ploča 75x35 mm debljine 3 mm. Ne isplati se zamijeniti KT814 / KT815 sa KT626 / KT961, zvuk se ne popravlja primjetno, ali ga je ozbiljno teško ustanoviti.

Ovaj UMZCH je vrlo kritičan za napajanje, topologiju instalacije i općenito, stoga se mora prilagoditi u strukturalno završenom obliku i samo sa standardnim izvorom napajanja. Prilikom pokušaja napajanja sa stabiliziranog IP-a, izlazni tranzistori odmah pregore. Stoga, na sl. dati su crteži originalnih štampanih ploča i uputstva za postavljanje. Može im se dodati da se, prvo, ako je "uzbuđenje" primjetno pri prvom startu, bore se s njim promjenom induktivnosti L1. Drugo, provodnici dijelova ugrađenih na ploče ne smiju biti duži od 10 mm. Treće, vrlo je nepoželjno mijenjati topologiju instalacije, ali ako je to prijeko potrebno, sa strane vodiča mora postojati okvir okvira (petlja uzemljenja, označena na slici), a putevi napajanja moraju prolaziti izvan njega. .

Bilješka: lomovi u stazama na koje su spojene baze moćnih tranzistora - tehnoloških, za uspostavljanje, nakon čega se zatvaraju kapljicama lema.

Uspostavljanje ovog UMZCH-a uvelike je pojednostavljeno, a rizik od "uzbuđenja" u procesu upotrebe sveden je na nulu ako:

Minimizirajte ožičenje međusobnog povezivanja postavljanjem ploča na rashladne hladnjake tranzistora velike snage.
Potpuno napustite konektore iznutra, izvodeći cijelu instalaciju samo lemljenjem. Tada vam neće trebati R12, R13 u moćnoj verziji ili R10 R11 u manje moćnoj (isprekidani su na dijagramima).
Koristite minimalnu dužinu bakrenih audio žica bez kiseonika za unutrašnje ožičenje.

Kada su ovi uslovi ispunjeni, nema problema sa pobudom, a uspostavljanje UMZCH se svodi na rutinsku proceduru, opisanu na Sl.

Žice za zvuk

Audio žice nisu neaktivna fikcija. Potreba za njihovom upotrebom u ovom trenutku je neosporna. U bakru s primjesom kisika, najtanji oksidni film se formira na površinama metalnih kristalita. Metalni oksidi su poluvodiči i ako je struja u žici slaba bez konstantne komponente, njen oblik je izobličen. U teoriji, izobličenja na mirijadima kristalita bi trebalo da kompenzuju jedno drugo, ali vrlo malo (izgleda, zbog kvantnih nesigurnosti) ostaje. Dovoljno da ga pronicljivi slušaoci primete na pozadini najčistijeg zvuka modernog UMZCH-a.

Proizvođači i trgovci bez grižnje savjesti umjesto bakra bez kisika stavljaju običan električni bakar - nemoguće je okom razlikovati jedan od drugog. Međutim, postoji opseg u kojem lažnjak ne ide jednoznačno: kabl sa upredenim paricama za računarske mreže. Stavite rešetku sa dugim segmentima na lijevo, ili se neće uopće pokrenuti, ili će stalno otkazivati. Disperzija impulsa, znate.

Autor je, kada se još pričalo o audio žicama, shvatio da to, u principu, nije bilo prazno brbljanje, pogotovo jer su se žice bez kisika do tada već dugo koristile u opremi specijalne namjene, s kojom je dobro poznavao prirodu njegove aktivnosti. Onda sam ga uzeo i zamijenio obični kabel mojih TDS-7 slušalica domaćim od "vituhe" sa fleksibilnim upletenim žicama. Zvuk se, po sluhu, stalno poboljšavao za analogne trake kroz, tj. na putu od studijskog mikrofona do diska, nikad digitalizovan. Snimci na vinilu napravljeni korištenjem DMM tehnologije (Direct Meta lMastering, direktno nanošenje metala) zvučali su posebno sjajno. Nakon toga, međublokovsko uređivanje cijelog kućnog zvuka je pretvoreno u "vitushny". Tada su potpuno slučajni ljudi počeli primjećivati poboljšanje zvuka, bili su ravnodušni prema muzici i nisu bili unaprijed upozoreni.

Kako napraviti interkonektivne žice od upredenih para, pogledajte sljedeće. video.

Video: uradi sam upletene žice za povezivanje

Nažalost, fleksibilna "vituha" je ubrzo nestala iz prodaje - nije se dobro držala u presvučenim konektorima. Međutim, za informaciju čitatelja, fleksibilna "vojna" žica MGTF i MGTFE (oklopljena) izrađena je samo od bakra bez kisika. Falsifikovanje je nemoguće, jer. na običnom bakru izolacija od fluoroplastične trake se prilično brzo širi. MGTF je sada široko dostupan i mnogo je jeftiniji od brendiranih, zagarantovanih audio žica. Ima jedan nedostatak: ne može se napraviti u boji, ali se to može ispraviti oznakama. Postoje i žice za namotaje bez kiseonika, pogledajte ispod.

Teorijska pauza

Kao što vidite, već na samom početku savladavanja zvuka morali smo se pozabaviti konceptom Hi-Fi (High Fidelity), visoke vjernosti reprodukcije zvuka. Hi-Fi dolazi u različitim nivoima, koji su sljedeći. glavni parametri:

Opseg reproducibilnih frekvencija.
Dinamički raspon - odnos u decibelima (dB) maksimalne (vršne) izlazne snage prema nivou vlastite buke.
Nivo vlastite buke u dB.
Faktor nelinearnog izobličenja (THD) pri nazivnoj (dugotrajnoj) izlaznoj snazi. Pretpostavlja se da SOI pri vršnoj snazi iznosi 1% ili 2% u zavisnosti od tehnike merenja.
Nepravilnosti u amplitudno-frekvencijskoj karakteristici (AFC) u reproducibilnom frekvencijskom opsegu. Za zvučnike - odvojeno na niskim (LF, 20-300 Hz), srednjim (MF, 300-5000 Hz) i visokim (HF, 5000-20.000 Hz) audio frekvencijama.

Bilješka: omjer apsolutnih nivoa bilo koje vrijednosti I u (dB) je definiran kao P(dB) = 20lg(I1/I2). Ako I1

Morate znati sve suptilnosti i nijanse Hi-Fi-ja prilikom dizajniranja i izgradnje zvučnika, a što se tiče domaćeg Hi-Fi UMZCH-a za dom, prije nego što pređete na njih, morate jasno razumjeti zahtjeve za njihovu snagu potrebno za bodovanje date prostorije, dinamičkog opsega (dinamike), nivoa vlastite buke i SOI. Nije teško postići frekvencijski pojas od 20-20.000 Hz od UMZCH-a s blokadom na rubovima od 3 dB i neujednačenošću frekvencijskog odziva na srednjem opsegu od 2 dB na modernoj bazi elemenata nije teško.

Volume

Snaga UMZCH-a nije sama sebi svrha, ona bi trebala osigurati optimalnu jačinu reprodukcije zvuka u datoj prostoriji. Može se odrediti krivuljama jednake glasnoće, vidi sl. Prirodna buka u stambenim prostorijama je tiša od 20 dB; 20 dB je divljina u potpunoj tišini. Nivo jačine zvuka od 20 dB u odnosu na prag sluha je prag razumljivosti - i dalje možete razaznati šapat, ali muzika se doživljava samo kao činjenica njenog prisustva. Iskusan muzičar može reći koji instrument svira, ali ne tačno koji.

40 dB - normalna buka dobro izolovanog gradskog stana u mirnom kraju ili seoske kuće - predstavlja prag razumljivosti. Muzika od praga razumljivosti do praga razumljivosti može se slušati uz duboku korekciju frekvencijskog odziva, prvenstveno u basu. Da bi se to postiglo, funkcija MUTE je uvedena u moderni UMZCH (muta, mutacija, a ne mutacija!), Što uključuje odn. korektivni krugovi u UMZCH.

90 dB je jačina zvuka simfonijskog orkestra u vrlo dobroj koncertnoj dvorani. 110 dB može izdati prošireni orkestar u dvorani sa jedinstvenom akustikom, kojih u svijetu nema više od 10, ovo je prag percepcije: glasniji zvukovi se percipiraju čak i kao prepoznatljivi po značenju uz napor volje, ali već dosadna buka. Zona jačine zvuka u stambenim prostorijama od 20-110 dB je zona pune čujnosti, a 40-90 dB je zona najbolje čujnosti, u kojoj nespremni i neiskusni slušaoci u potpunosti percipiraju značenje zvuka. Ako je, naravno, u njemu.

Snaga

Proračun snage opreme za datu jačinu zvuka u području slušanja je možda glavni i najteži zadatak elektroakustike. Za sebe, u uvjetima je bolje ići od akustičnih sistema (AS): izračunajte njihovu snagu koristeći pojednostavljenu metodu i uzmite nominalnu (dugoročnu) snagu UMZCH jednaku vršnim (muzičkim) zvučnicima. U ovom slučaju, UMZCH neće primjetno dodati svoja izobličenja tim zvučnicima, oni su već glavni izvor nelinearnosti u audio putanji. Ali UMZCH ne bi trebao biti previše moćan: u ovom slučaju nivo vlastite buke može biti iznad praga čujnosti, jer. razmatra se iz naponskog nivoa izlaznog signala pri maksimalnoj snazi. Ako je to prilično jednostavno razmotriti, onda za sobu običnog stana ili kuće i zvučnike s normalnom karakterističnom osjetljivošću (izlaz zvuka) možete uzeti trag. UMZCH optimalne vrijednosti snage:

Do 8 sq. m - 15-20 W.
8-12 sq. m - 20-30 W.
12-26 sq. m - 30-50 W.
26-50 sq. m - 50-60 W.
50-70 sq. m - 60-100 vati.
70-100 sq. m - 100-150 vati.
100-120 sq. m - 150-200 vati.
Preko 120 kvadratnih metara. m - određuje se proračunom prema akustičnim mjerenjima na licu mjesta.

Dynamics

Dinamički raspon UMZCH određen je jednakim krivuljama glasnoće i vrijednostima praga za različite stupnjeve percepcije:

Simfonijska muzika i džez sa simfonijskom pratnjom - 90 dB (110 dB - 20 dB) idealno, 70 dB (90 dB - 20 dB) prihvatljivo. Zvuk s dinamikom od 80-85 dB u gradskom stanu ni jedan stručnjak neće razlikovati od idealnog.
Ostali ozbiljni muzički žanrovi - 75 dB je odlično, 80 dB je preko krova.
Pops bilo koje vrste i filmska muzika - 66 dB za oči je dovoljno, jer. ovi opusi su već komprimovani na nivoima do 66 dB pa čak i do 40 dB tokom snimanja, tako da možete slušati bilo šta.

Dinamički raspon UMZCH-a, ispravno odabran za datu prostoriju, smatra se jednakim vlastitom nivou buke, uzetom sa znakom +, to je tzv. odnos signal-šum.

SOI

Nelinearna izobličenja (NI) UMZCH su komponente spektra izlaznog signala koje nisu bile na ulazu. Teoretski, najbolje je NI "gurnuti" ispod nivoa vlastite buke, ali tehnički je to vrlo teško implementirati. U praksi uzimaju u obzir tzv. efekat maskiranja: na nivoima jačine ispod pribl. 30 dB opseg frekvencija koje percipira ljudsko uho sužava se, kao i sposobnost razlikovanja zvukova po frekvenciji. Muzičari čuju note, ali je teško procijeniti tembar zvuka. Kod ljudi bez muzičkog uha, efekat maskiranja je već uočen pri 45-40 dB jačine zvuka. Stoga će UMZCH sa THD od 0,1% (-60 dB sa nivoa jačine od 110 dB) biti ocijenjen kao Hi-Fi od strane običnog slušatelja, a sa THD od 0,01% (-80 dB) može se smatrati ne izobličavanje zvuka.

Lampe

Posljednja izjava će, možda, izazvati odbijanje, do bijesa, među pristašama cijevnih kola: kažu da samo cijevi daju pravi zvuk, i to ne bilo koji, već određene vrste oktalnih. Smirite se, gospodo - poseban zvuk cijevi nije fikcija. Razlog tome su fundamentalno različiti spektri izobličenja za elektronske cijevi i tranzistore. Što je pak posljedica činjenice da se tok elektrona u lampi kreće u vakuumu i da se u njemu ne pojavljuju kvantni efekti. Tranzistor je kvantni uređaj, gdje se manji nosioci naboja (elektroni i rupe) kreću u kristalu, što je općenito nemoguće bez kvantnih efekata. Stoga je spektar cijevnih izobličenja kratak i čist: u njemu se jasno prate samo harmonici do 3. - 4., a kombinacijskih komponenti (zbirova i razlika frekvencija ulaznog signala i njihovih harmonika) je vrlo malo. Stoga se u doba vakuumskih kola SOI nazivao koeficijent harmonika (KH). U tranzistorima se spektar izobličenja (ako su mjerljivi, rezervacija je nasumična, vidi dolje) može se pratiti do 15. i viših komponenti, a u njemu je više nego dovoljno kombinovanih frekvencija.

Na početku elektronike čvrstog stanja, dizajneri tranzistorizovanog UMZCH-a su za njih uzeli uobičajeni "cevni" SOI od 1-2%; zvuk sa spektrom izobličenja cevi ove veličine obični slušaoci percipiraju kao čist. Inače, sam koncept Hi-Fi tada nije postojao. Ispostavilo se - zvuče dosadno i gluvo. U procesu razvoja tranzistorske tehnologije razvijeno je razumijevanje šta je Hi-Fi i šta je za njega potrebno.

Trenutno, rastući problemi tranzistorske tehnologije su uspješno prevladani, a bočne frekvencije na izlazu dobrog UMZCH-a teško se mogu uhvatiti posebnim metodama mjerenja. A sklop lampe može se smatrati da je prešao u kategoriju umjetnosti. Njegova osnova može biti bilo koja, zašto tu ne može ići elektronika? Ovdje bi bila prikladna analogija sa fotografijom. Niko ne može poreći da moderni digitalni SLR daje sliku nemjerljivo jasniju, detaljniju, dublju u smislu svjetline i raspona boja od kutije od šperploče sa harmonikom. Ali neko sa najhladnijim Nikonom "klikne slike" tipa "ovo je moj debeli mačak se napio ko kopile i spava raširenih šapa", a neko sa Smena-8M na svemovskom crno-belom filmu se slika ispred kojeg ljudi se gomilaju na prestižnoj izložbi.

Bilješka: i još jednom se smiri - nije sve tako loše. Do danas, lampe male snage UMZCH imaju barem jednu preostalu primjenu, i to ne najmanje važnu, za koju su tehnički potrebne.

Eksperimentalni štand

Mnogi ljubitelji zvuka, koji su jedva naučili kako lemiti, odmah "odlaze u lampe". Ovo nikako ne zaslužuje osudu, naprotiv. Interes za porijeklo uvijek je opravdan i koristan, a elektronika je postala takva na lampama. Prvi kompjuteri su bili zasnovani na cevima, a elektronska oprema prve letelice takođe je bila zasnovana na cevima: u to vreme su već postojali tranzistori, ali nisu mogli da izdrže vanzemaljsko zračenje. Inače, tada su pod najstrožom tajnošću stvorena i cijevna ... mikro kola! Mikrolampe s hladnom katodom. Jedini poznati pomen o njima u otvorenim izvorima nalazi se u retkoj knjizi Mitrofanova i Pikersgila "Moderne prijemno-pojačavajuće lampe".

Ali dosta tekstova, da pređemo na posao. Za one koji vole da se petljaju sa lampama na sl. - dijagram stolne lampe UMZCH, dizajniran posebno za eksperimente: SA1 prebacuje način rada izlazne lampe, a SA2 - napon napajanja. Krug je dobro poznat u Ruskoj Federaciji, blago usavršavanje dotaklo je samo izlazni transformator: sada ne samo da možete "voziti" svoj izvorni 6P7S u različitim režimima, već i odabrati omjer prebacivanja mreže ekrana za druge lampe u ultra-linearnom načinu rada ; za veliku većinu izlaznih pentoda i tetroda snopa, to je ili 0,22-0,25, ili 0,42-0,45. U nastavku pogledajte proizvodnju izlaznog transformatora.

Gitaristi i rokeri

Ovo je slučaj kada ne možete bez lampe. Kao što znate, električna gitara je postala punopravni solo instrument nakon što je prethodno pojačani signal iz pickupa prošao kroz poseban prefiks - fuzer - namjerno izobličavajući njegov spektar. Bez toga je zvuk žice bio preoštar i kratak, jer. elektromagnetski pickup reaguje samo na modove svojih mehaničkih oscilacija u ravni zvučne ploče instrumenta.

Ubrzo je na vidjelo izašla neugodna okolnost: zvuk električne gitare s fuzerom dobiva punu snagu i svjetlinu samo pri velikim glasnoćama. Ovo je posebno vidljivo kod gitara sa humbucker pickupom, koji daje najzlobniji zvuk. Ali šta je sa početnikom koji je primoran da vežba kod kuće? Nemojte ići u salu da nastupate, ne znajući tačno kako će instrument tamo zvučati. A upravo ljubitelji roka žele da slušaju svoje omiljene stvari u punom soku, a rokeri su generalno pristojni i nekonfliktni ljudi. Barem one koje zanima rok muzika, a ne nečuveno okruženje.

Dakle, ispostavilo se da se fatalni zvuk pojavljuje na razinama glasnoće prihvatljivim za stambene prostore, ako je UMZCH cijev. Razlog je specifična interakcija spektra signala iz fuzera sa čistim i kratkim spektrom cijevnih harmonika. Ovdje je opet prikladna analogija: c/b fotografija može biti mnogo izražajnija od one u boji, jer. ostavlja samo konturu i svjetlo za gledanje.

Oni kojima je cijevno pojačalo potrebno ne za eksperimente, već zbog tehničke potrebe, nemaju vremena da dugo savladavaju zamršenosti cijevne elektronike, oni su strastveni prema drugima. UMZCH u ovom slučaju, bolje je učiniti bez transformatora. Preciznije, sa jednostranim izlaznim transformatorom koji radi bez konstantne pristranosti. Ovaj pristup uvelike pojednostavljuje i ubrzava proizvodnju najsloženijeg i najkritičnijeg sklopa svjetiljke UMZCH.

UMZCH cijevni izlazni stepen "bez transformatora" i pretpojačala za njega

Desno na sl. dat je dijagram izlaznog stupnja bez transformatora cijevnog UMZCH, a na lijevoj strani su opcije za pretpojačalo za njega. Iznad - s kontrolom tona prema klasičnoj Baksandal shemi, koja pruža prilično duboko podešavanje, ali unosi mala fazna izobličenja u signal, što može biti značajno pri radu UMZCH-a na 2-smjernom zvučniku. Ispod je jednostavnije pretpojačalo sa kontrolom tona koje ne iskrivljuje signal.

Ali da se vratimo na kraj. U brojnim stranim izvorima ovo kolo se smatra otkrovenjem, međutim, identično mu, s izuzetkom kapaciteta elektrolitskih kondenzatora, nalazi se u Priručniku sovjetskih radio-amatera iz 1966. Debela knjiga od 1060 stranica. Tada nije bilo interneta i baza podataka na diskovima.

Na istom mjestu, desno na slici, kratko, ali jasno su opisani nedostaci ove sheme. Poboljšano, iz istog izvora, dato na stazi. pirinač. desno. U njemu se ekranska mreža L2 napaja iz sredine anodnog ispravljača (anodni namotaj energetskog transformatora je simetričan), a mreža ekrana L1 kroz opterećenje. Ako umjesto zvučnika visoke impedancije, uključite odgovarajući transformator sa konvencionalnim zvučnikom, kao u prethodnom. strujnog kruga, izlazna snaga je cca. 12 W, jer aktivni otpor primarnog namota transformatora je mnogo manji od 800 oma. SOI ovog završnog stupnja sa izlazom transformatora - cca. 0,5%

Kako napraviti transformator?

Glavni neprijatelji kvalitete moćnog signalnog niskofrekventnog (zvučnog) transformatora su magnetsko lutajuće polje, čije su linije sile zatvorene, zaobilazeći magnetsko kolo (jezgro), vrtložne struje u magnetskom kolu (Foucaultove struje) i, u manjoj mjeri, magnetostrikcija u jezgru. Zbog ove pojave, nemarno sastavljen transformator "pjeva", zuji ili škripi. Foucaultove struje se bore smanjenjem debljine ploča magnetnog kola i dodatnom izolacijom lakom tijekom montaže. Za izlazne transformatore, optimalna debljina ploča je 0,15 mm, maksimalno dozvoljena je 0,25 mm. Za izlazni transformator ne treba uzimati tanje ploče: faktor punjenja jezgra (centralnog jezgra magnetskog kola) čelikom će pasti, poprečni presjek magnetnog kola će se morati povećati da bi se dobila zadana snaga, što samo će povećati izobličenje i gubitke u njemu.

U jezgri audio transformatora koji radi sa konstantnim prednaponom (npr. anodna struja jednostranog izlaznog stepena), mora postojati mali (utvrđen proračunom) nemagnetni razmak. Prisustvo nemagnetnog jaza, s jedne strane, smanjuje izobličenje signala zbog konstantne pristranosti; s druge strane, u konvencionalnom magnetnom kolu povećava lutajuće polje i zahtijeva veće jezgro. Stoga, nemagnetski zazor mora biti izračunat na optimalan način i izveden što je preciznije moguće.

Za transformatore koji rade sa magnetizacijom, optimalan tip jezgra je napravljen od Shp ploča (probušenih), poz. 1 na sl. Kod njih se prilikom prodiranja u jezgro formira nemagnetni jaz i stoga je stabilan; njegova vrijednost je navedena u pasošu za ploče ili se mjeri setom sondi. Zalutalo polje je minimalno, jer bočne grane kroz koje se zatvara magnetni tok su čvrste. Shp ploče se često koriste za sklapanje transformatorskih jezgara bez magnetizacije, jer Shp ploče su izrađene od visokokvalitetnog transformatorskog čelika. U ovom slučaju, jezgro se sklapa u preklapanju (ploče se postavljaju sa zarezom u jednom ili drugom smjeru), a njegov poprečni presjek se povećava za 10% u odnosu na izračunati.

Bolje je navijati transformatore bez magnetizacije na jezgre USh (smanjena visina sa proširenim prozorima), poz. 2. Kod njih se smanjenje lutajućeg polja postiže smanjenjem dužine magnetne putanje. Budući da su USh ploče pristupačnije od Shp, često se od njih izrađuju i jezgre transformatora s magnetizacijom. Zatim se montaža jezgre vrši u rezu: sastavlja se paket W-ploča, postavlja se traka od nevodljivog nemagnetnog materijala debljine jednake vrijednosti nemagnetnog razmaka, prekrivena jaram iz paketa džempera i spojen kopčom.

Bilješka: Magnetni krugovi "audio" signala tipa ShLM za izlazne transformatore visokokvalitetnih cijevnih pojačala su malo korisni, imaju veliko lutajuće polje.

Na pos. 3 je dijagram dimenzija jezgra za proračun transformatora, na poz. 4 dizajn okvira namotaja, a na poz. 5 - obrasci njegovih detalja. Što se tiče transformatora za "beztransformatorski" izlazni stepen, bolje je to uraditi na SLMme sa preklapanjem, jer. pristrasnost je zanemarljiva (struja prednapona je jednaka struji mreže ekrana). Glavni zadatak ovdje je učiniti namotaje što je moguće kompaktnijim kako bi se smanjilo polje lutanja; njihov aktivni otpor će i dalje biti mnogo manji od 800 oma. Što je više slobodnog prostora ostalo na prozorima, to je transformator bio bolji. Dakle, namotaji se vrte u zavoj (ako nema mašine za namotavanje, ovo je užasna mašina) od najtanje moguće žice, koeficijent polaganja anodnog namota za mehanički proračun transformatora uzima se kao 0,6. Žica za namotaje je marke PETV ili PEMM, imaju jezgro bez kisika. Nije potrebno uzimati PETV-2 ili PEMM-2, oni imaju povećan vanjski promjer zbog dvostrukog lakiranja i polje raspršenja će biti veće. Prvo se namota primarni namotaj, jer. njegovo lutajuće polje najviše utiče na zvuk.

Gvožđe za ovaj transformator mora se tražiti sa rupama u uglovima ploča i stezaljkama (vidi sliku desno), jer. "Za potpunu sreću" montaža magnetnog kola se vrši u nastavku. red (naravno, namotaji sa vodovima i vanjskom izolacijom bi već trebali biti na okviru):

Pripremite polurazrijeđeni akrilni lak ili, na starinski način, šelak;
Ploče sa džemperima se brzo lakiraju s jedne strane i što brže se stavljaju u okvir, bez jakog pritiska. Prva ploča se postavlja lakiranom stranom prema unutra, sljedeća - nelakiranom stranom prema prvo lakiranoj itd.;
Kada je okvir prozora pun, postavljaju se spajalice i čvrsto se pričvršćuju vijcima;
Nakon 1-3 minute, kada se istiskivanje laka iz praznina očigledno zaustavi, ploče se ponovo dodaju dok se prozor ne napuni;
Ponovite pasuse. 2-4 dok prozor ne bude čvrsto nabijen čelikom;
Jezgro se ponovo čvrsto povuče i suši na bateriji ili slično. 3-5 dana.

Jezgra sastavljena ovom tehnologijom ima vrlo dobru izolaciju ploča i čelično punjenje. Gubici zbog magnetostrikcije se uopće ne otkrivaju. Ali imajte na umu - za jezgre njihove permalloy, ova tehnika nije primjenjiva, jer. od jakih mehaničkih utjecaja, magnetska svojstva permaloja nepovratno se pogoršavaju!

Na mikročipovima

UMZCH na integriranim krugovima (IC) najčešće izrađuju oni koji su zadovoljni kvalitetom zvuka do prosječnog Hi-Fi-ja, ali ih više privlače jeftinoća, brzina, jednostavnost montaže i potpuno odsustvo bilo kakvih procedura podešavanja koje zahtijevaju posebno znanje . Jednostavno, pojačalo na mikro krugovima je najbolja opcija za lutke. Klasik žanra ovdje je UMZCH na TDA2004 IC, koji stoji na seriji, ne daj Bože, 20 godina, lijevo na sl. Snaga - do 12 W po kanalu, napon napajanja - 3-18 V unipolarni. Površina radijatora - od 200 kvadratnih metara. pogledajte maksimalnu snagu. Prednost je mogućnost rada na opterećenju vrlo malog otpora, do 1,6 Ohma, što vam omogućava da uklonite punu snagu kada se napajate iz mreže od 12 V, i 7-8 W - sa 6-voltnim napajanje, na primjer, na motociklu. Međutim, TDA2004 izlaz u klasi B nije komplementaran (na tranzistorima iste provodljivosti), tako da zvuk definitivno nije Hi-Fi: THD 1%, dinamika 45 dB.

Moderniji TDA7261 ne daje bolji zvuk, ali snažniji, do 25 W, jer. gornja granica napona napajanja je povećana na 25V. TDA7261 se može pokrenuti iz gotovo svih mreža u avionu, osim za avione 27 V. Uz pomoć zglobnih komponenti (remen, desno na slici), TDA7261 može raditi u mutacijskom modu i sa St-By (Stand By) , pričekajte) funkciju, koja prebacuje UMZCH u režim minimalne potrošnje energije kada nema ulaznog signala određeno vrijeme. Sadržaji koštaju, pa će vam za stereo trebati par TDA7261 sa radijatorima od 250 kvadratnih metara. vidi za svaku.

Bilješka: ako vas privlače pojačala sa St-By funkcijom, imajte na umu da od njih ne biste trebali očekivati zvučnike šire od 66 dB.

"Superekonomičan" po snazi TDA7482, lijevo na slici, radi u tzv. klasa D. Takvi UMZCH se ponekad nazivaju digitalnim pojačalima, što nije tačno. Za pravu digitalizaciju, uzorci nivoa se uzimaju iz analognog signala na frekvenciji kvantizacije koja je najmanje dvostruko veća od reproducibilnih frekvencija, vrijednost svakog uzorka se snima u kodu za ispravljanje grešaka i pohranjuje za buduću upotrebu. UMZCH klase D - pulsni. Kod njih se analogni direktno pretvara u niz visokofrekventnih impulsa moduliranih širinom impulsa (PWM), koji se dovodi do zvučnika kroz niskopropusni filter (LPF).

Zvuk klase D nema nikakve veze sa Hi-Fi: THD od 2% i dinamika od 55 dB za UMZCH klasu D smatraju se vrlo dobrim pokazateljima. A TDA7482 ovdje, moram reći, izbor nije optimalan: druge kompanije specijalizirane za klasu D proizvode UMZCH IC jeftinije i zahtijevaju manje vezivanja, na primjer, serija Paxx D-UMZCH, desno na Sl.

Od TDA-a treba napomenuti 4-kanalni TDA7385, pogledajte sliku, na kojem možete sastaviti dobro pojačalo za zvučnike do srednjeg Hi-Fi uključujući, sa podjelom frekvencija u 2 opsega ili za sistem sa subwooferom. Filtriranje niskih i srednjih visokih frekvencija u oba slučaja se vrši na ulazu na slab signal, što pojednostavljuje dizajn filtera i omogućava dublje razdvajanje opsega. A ako je akustika subwoofer, tada se 2 kanala TDA7385 mogu dodijeliti za sub-ULF kruga mosta (vidi dolje), a preostala 2 se mogu koristiti za srednje-visoke frekvencije.

UMZCH za subwoofer

Subwoofer, koji se može prevesti kao "subwoofer" ili, doslovno, "subwoofer" reproducira frekvencije do 150-200 Hz, u ovom opsegu ljudsko uho praktično nije u stanju odrediti smjer prema izvoru zvuka. U zvučnicima sa subwooferom, zvučnik "subwoofer" je postavljen u poseban akustični dizajn, ovo je subwoofer kao takav. Subwoofer je postavljen, u principu, kako je zgodnije, a stereo efekat obezbjeđuju odvojeni MF-HF kanali sa vlastitim malim zvučnicima, za čiji akustički dizajn nema posebno ozbiljnih zahtjeva. Poznavaoci se slažu da je ipak bolje slušati stereo sa potpunim odvajanjem kanala, ali sistemi sabvufera značajno štede novac ili trud na bas stazi i olakšavaju postavljanje akustike u male prostorije, zbog čega su popularni kod potrošača sa normalnim sluhom. i nije posebno zahtjevan.

"Propuštanje" srednje-visokih frekvencija u subwoofer, a iz njega u zrak, uvelike kvari stereo, ali ako oštro "odsječete" subbas, što je, inače, vrlo teško i skupo, onda se zvuk doći će do efekta skoka koji je vrlo neugodan za uho. Stoga se filtriranje kanala u subwoofer sistemima vrši dva puta. Na ulazu, MF-HF sa bas "repovima" odlikuju se električnim filterima, koji ne preopterećuju MF-HF putanju, ali pružaju nesmetan prelazak na subbas. Basovi sa srednjetonskim "repovima" se kombinuju i dovode u poseban UMZCH za subwoofer. Srednji tonovi se filtriraju kako se stereo ne bi pokvario, već je akustičan u subwooferu: subwoofer je smješten, na primjer, u pregradu između rezonatorskih komora subwoofera, koje ne puštaju srednjetonac van, vidi na desno na sl.

UMZCH-u se nameće niz specifičnih zahtjeva za subwoofer, od kojih "luke" smatraju najveću moguću snagu kao glavnu. Ovo je potpuno pogrešno, ako je, recimo, proračun akustike za prostoriju dao vršnu snagu W za jedan zvučnik, tada je za snagu subwoofera potrebno 0,8 (2W) ili 1,6W. Na primjer, ako su zvučnici S-30 prikladni za sobu, tada je potreban subwoofer 1,6x30 = 48 vata.

Mnogo je važnije osigurati odsustvo faznih i prolaznih izobličenja: ako odu, sigurno će doći do zvučnog skoka. Što se tiče THD-a, on je prihvatljiv do 1%.Izobličenja basa ovog nivoa se ne čuju (vidi krivulje jednake glasnoće), a „repovi“ njihovog spektra u najbolje čujnom srednjem opsegu neće izaći iz subwoofera.

Kako bi se izbjegla fazna i tranzijentna izobličenja, pojačalo za subwoofer je izgrađeno prema tzv. mostno kolo: izlazi 2 identična UMZCH uključeni su u suprotnom smjeru kroz zvučnik; signali na ulazima su u antifazi. Odsustvo faznog i prolaznog izobličenja u mosnom kolu je posljedica potpune električne simetrije puteva izlaznog signala. Identitet pojačala koji čine ramena mosta osiguran je korištenjem uparenih UMZCH na IC, napravljenih na istom čipu; ovo je možda jedini slučaj kada je pojačalo na mikro krugovima bolje od diskretnog.

Bilješka: snaga mosta UMZCH se ne udvostručuje, kako neki misle, određena je naponom napajanja.

Primjer mostnog UMZCH kruga za subwoofer u prostoriji do 20 kvadratnih metara. m (bez ulaznih filtera) na TDA2030 IC je dat na sl. lijevo. Dodatno filtriranje srednjeg tona se vrši pomoću kola R5C3 i R'5C'3. Površina radijatora TDA2030 - od 400 kvadratnih metara. pogledajte Bridge UMZCH s otvorenim izlazom imaju neugodnu osobinu: kada je most neuravnotežen, pojavljuje se konstantna komponenta u struji opterećenja koja može onemogućiti zvučnik, a zaštitni krugovi na subbasu često ne rade, isključujući zvučnik kada nije potreban. Stoga je bolje zaštititi skupi „dubovo“ woofer nepolarnim baterijama elektrolitskih kondenzatora (označeno bojom, a dijagram jedne baterije dat je u bočnoj traci.

Malo o akustici

Akustički dizajn subwoofera je posebna tema, ali pošto je ovdje dat crtež, potrebna su i objašnjenja. Materijal kućišta - MDF 24 mm. Cijevi rezonatora izrađene su od dovoljno izdržljive plastike bez prstena, na primjer, polietilena. Unutrašnji prečnik cevi je 60 mm, izbočine prema unutra su 113 mm u velikoj komori i 61 mm u maloj. Za određenu glavu zvučnika, subwoofer će morati da se rekonfiguriše za najbolji bas i, u isto vreme, za najmanji efekat na stereo efekat. Za ugađanje cijevi, one su očigledno veće dužine i, gurajući se unutra i van, postižu željeni zvuk. Vanjske izbočine cijevi ne utječu na zvuk, a zatim se odsjeku. Postavke cijevi su međusobno zavisne, tako da se morate popetljati.

Pojačalo za slušalice

Pojačalo za slušalice se izrađuje ručno najčešće iz 2 razloga. Prvi je za slušanje "u pokretu", tj. izvan kuće, kada snaga audio izlaza plejera ili pametnog telefona nije dovoljna za stvaranje "dugmadi" ili "čičaka". Drugi je za vrhunske kućne slušalice. Hi-Fi UMZCH za običnu dnevnu sobu je potreban s dinamikom do 70-75 dB, ali dinamički raspon najboljih modernih stereo slušalica prelazi 100 dB. Pojačalo s takvom dinamikom skuplje je od nekih automobila, a njegova snaga će biti od 200 vati po kanalu, što je previše za običan stan: slušanje na vrlo niskom nivou snage kvari zvuk, vidi gore. Stoga ima smisla napraviti zasebno pojačalo male snage, ali sa dobrom dinamikom, posebno za slušalice: cijene za kućni UMZCH s takvom težinom očito su previsoke.

Dijagram najjednostavnijeg pojačala za slušalice na tranzistorima dat je u poz. 1 sl. Zvuk - osim kineskih "dugmadi", radi u klasi B. Ne razlikuje se ni po ekonomičnosti - litijumske baterije od 13 mm traju 3-4 sata pri punoj jačini zvuka. Na pos. 2 - TDA classic za slušalice u pokretu. Zvuk, međutim, daje sasvim pristojan, do prosečan Hi-Fi, u zavisnosti od parametara digitalizacije trake. Amaterska poboljšanja TDA7050 trake su bezbrojna, ali još niko nije postigao prelazak zvuka na sledeći nivo klase: sama „mikruha“ to ne dozvoljava. TDA7057 (poz. 3) je jednostavno funkcionalniji, možete spojiti kontrolu jačine zvuka na običan, a ne dvostruki, potenciometar.

UMZCH za slušalice na TDA7350 (poz. 4) je već dizajniran da izgradi dobru individualnu akustiku. Na ovom IC-u su sastavljena pojačala za slušalice u većini kućnih UMZCH srednje i visoke klase. UMZCH za slušalice na KA2206B (poz. 5) već se smatra profesionalnim: njegova maksimalna snaga od 2,3 W dovoljna je za izgradnju tako ozbiljnih izodinamičkih "čičaka" kao što su TDS-7 i TDS-15.

Niskofrekventna pojačala (ULF) se koriste za pretvaranje slabih signala pretežno audio opsega u moćnije signale koji su prihvatljivi za direktnu percepciju putem elektrodinamičkih ili drugih emitera zvuka.

Imajte na umu da su visokofrekventna pojačala do frekvencija od 10 ... 100 MHz izgrađena po sličnim shemama, cijela razlika se najčešće svodi na činjenicu da se vrijednosti kapacitivnosti kondenzatora takvih pojačala smanjuju onoliko puta koliko je frekvencija visokofrekventnog signala veća od frekvencije niskofrekventnog signala.

Jednostavno jednotranzistorsko pojačalo

Najjednostavniji ULF, napravljen prema shemi sa zajedničkim emiterom, prikazan je na Sl. 1. Kao teret je korištena telefonska kapsula. Dozvoljeni napon napajanja za ovo pojačalo je 3 ... 12 V.

Poželjno je eksperimentalno odrediti vrijednost prednaponskog otpornika R1 (desetine kΩ), jer njegova optimalna vrijednost ovisi o naponu napajanja pojačala, otporu telefonske kapsule i koeficijentu prijenosa određenog primjerka tranzistora. .

Rice. 1. Shema jednostavnog ULF-a na jednom tranzistoru + kondenzator i otpornik.

Za odabir početne vrijednosti otpornika R1, treba uzeti u obzir da njegova vrijednost treba biti oko stotinu ili više puta veća od otpora uključenog u krug opterećenja. Za odabir prednaponskog otpornika preporučuje se serijski spojiti konstantni otpornik otpora od 20 ... 30 kOhm i varijabilni otpornik od 100 ... 1000 kOhm, nakon čega se primjenom audio signala male amplitude na ulaz pojačala, na primjer, sa kasetofona ili plejera, rotacijom dugmeta varijabilnog otpornika da bi se postigao najbolji kvalitet signala pri najvećoj jačini zvuka.

Vrijednost kapacitivnosti prijelaznog kondenzatora C1 (slika 1) može biti u rasponu od 1 do 100 mikrofarada: što je veća vrijednost ovog kapaciteta, to su niže frekvencije koje ULF može pojačati. Za savladavanje tehnike pojačavanja niskih frekvencija preporučuje se eksperimentisanje sa odabirom vrednosti elemenata i režima rada pojačala (sl. 1 - 4).

Poboljšane opcije pojačala sa jednim tranzistorom

Komplikovano i poboljšano u poređenju sa šemom na sl. 1 kola pojačala su prikazana na sl. 2 i 3. Na dijagramu na sl. 2, stepen pojačanja dodatno sadrži frekventno ovisan krug negativne povratne sprege (otpornik R2 i kondenzator C2), koji poboljšava kvalitet signala.

Rice. 2. Shema jednotranzistorskog ULF-a sa lancem frekventno zavisne negativne povratne sprege.

Rice. 3. Jednotranzistorsko pojačalo sa djeliteljem za napajanje baznog napona tranzistora.

Rice. 4. Jednotranzistorsko pojačalo sa automatskim podešavanjem prednapona za bazu tranzistora.

Na dijagramu na sl. 3, predrasuda prema bazi tranzistora je postavljena "čvrsto" pomoću razdjelnika, što poboljšava kvalitetu pojačala kada se njegovi radni uvjeti promijene. „Automatsko“ podešavanje prednapona zasnovano na tranzistoru za pojačavanje koristi se u kolu na sl. 4.

Dvostepeno tranzistorsko pojačalo

Serijskim povezivanjem dva najjednostavnija stepena pojačanja (slika 1), možete dobiti dvostepeni ULF (slika 5). Pojačanje takvog pojačala je jednako proizvodu pojačanja pojedinačnih stupnjeva. Međutim, nije lako postići veliko stabilno pojačanje uz naknadno povećanje broja stupnjeva: pojačalo će se najvjerovatnije samopobuditi.

Rice. 5. Šema jednostavnog dvostepenog bas pojačala.

Novi razvoji niskofrekventnih pojačala, čija se kola posljednjih godina često citiraju na stranicama časopisa, imaju za cilj postizanje minimalnog koeficijenta nelinearne distorzije, povećanje izlazne snage, proširenje pojasa pojačanih frekvencija itd.

Istovremeno, pri postavljanju raznih uređaja i provođenju eksperimenata često je potreban jednostavan ULF koji se može sastaviti za nekoliko minuta. Takvo pojačalo mora sadržavati minimalan broj manjkavih elemenata i raditi u širokom rasponu napona napajanja i otpora opterećenja.

ULF kolo na tranzistorima s efektom polja i silicijumskim tranzistorima

Dijagram jednostavnog niskofrekventnog pojačala snage s direktnom vezom između kaskada prikazan je na sl. 6 [Rl 3/00-14]. Ulazna impedansa pojačala određena je vrijednošću potenciometra R1 i može varirati od stotina oma do desetina megooma. Izlaz pojačala može se spojiti na opterećenje s otporom od 2 ... 4 do 64 oma i više.

Uz opterećenje visokog otpora, KT315 tranzistor se može koristiti kao VT2. Pojačalo radi u opsegu napona napajanja od 3 do 15 V, iako se njegove prihvatljive performanse održavaju čak i kada se napon napajanja smanji na 0,6 V.

Kondenzator C1 može se odabrati od 1 do 100 mikrofarada. U potonjem slučaju (C1 \u003d 100 μF), ULF može raditi u frekvencijskom pojasu od 50 Hz do 200 kHz i više.

Rice. 6. Šema jednostavnog niskofrekventnog pojačala na dva tranzistora.

Amplituda ULF ulaznog signala ne bi trebala prelaziti 0,5 ... 0,7 V. Izlazna snaga pojačala može varirati od desetina mW do jedinica W, ovisno o otporu opterećenja i veličini napona napajanja.

Podešavanje pojačala se sastoji u odabiru otpornika R2 i R3. Uz njihovu pomoć postavlja se napon na odvodu tranzistora VT1, jednak 50 ... 60% napona izvora napajanja. Tranzistor VT2 mora biti instaliran na ploču hladnjaka (radijator).

Tračnica-kaskadni ULF sa direktnim priključkom

Na sl. 7 prikazuje dijagram drugog vanjskog jednostavnog ULF-a s direktnim vezama između kaskada. Ova vrsta veze poboljšava frekvencijski odziv pojačala u niskofrekventnom području, sklop u cjelini je pojednostavljen.

Rice. 7. Šematski dijagram trostepenog ULF-a s direktnom vezom između stupnjeva.

U isto vrijeme, podešavanje pojačala je komplicirano činjenicom da svaki otpor pojačala mora biti odabran pojedinačno. Otprilike omjer otpornika R2 i R3, R3 i R4, R4 i R BF bi trebao biti unutar (30 ... 50) do 1. Otpornik R1 bi trebao biti 0,1 ... 2 kOhm. Proračun pojačala prikazan na sl. 7 se može naći u literaturi, npr. [P 9/70-60].

Sheme kaskadne ULF na bipolarnim tranzistorima

Na sl. 8 i 9 prikazuju kaskodne ULF kola na bipolarnim tranzistorima. Takva pojačala imaju prilično visoko pojačanje Ku. Pojačalo na sl. 8 ima Ku=5 u frekvencijskom opsegu od 30 Hz do 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF prema šemi na sl. 9 sa koeficijentom harmonika manjim od 1% ima pojačanje od 100 [RL 3/99-10].

Rice. 8. Kaskadno ULF na dva tranzistora sa pojačanjem = 5.

Rice. 9. Kaskadno ULF na dva tranzistora sa pojačanjem = 100.

Ekonomičan ULF na tri tranzistora

Za prenosivu elektronsku opremu važan parametar je efikasnost VLF. Šema takvog ULF-a prikazana je na sl. 10 [RL 3/00-14]. Ovdje se koristi kaskadna veza tranzistora s efektom polja VT1 i bipolarnog tranzistora VT3, a tranzistor VT2 je uključen na takav način da stabilizira radnu tačku VT1 i VT3.

Sa povećanjem ulaznog napona, ovaj tranzistor šantira spoj emiter-baza VT3 i smanjuje vrijednost struje koja teče kroz tranzistore VT1 i VT3.

Rice. 10. Šema jednostavnog ekonomičnog niskofrekventnog pojačala na tri tranzistora.

Kao iu gornjem krugu (vidi sliku 6), ulazni otpor ovog ULF-a može se podesiti u rasponu od desetina oma do desetina megoma. Kao opterećenje korišten je telefonski prajmer, na primjer, TK-67 ili TM-2V. Telefonska kapsula spojena utikačem može istovremeno služiti kao prekidač za napajanje strujnog kola.

ULF napon napajanja kreće se od 1,5 do 15 V, iako uređaj ostaje u funkciji čak i kada napon napajanja padne na 0,6 V. U opsegu napona napajanja od 2 ... 15 V, struja koju troši pojačalo opisuje se izrazom :

1(µA) = 52 + 13*(Upit)*(Upit),

gdje je Upit napon napajanja u voltima (V).

Ako isključite tranzistor VT2, struja koju troši uređaj povećava se za red veličine.

Dvokaskadni ULF sa direktnom vezom između kaskada

Primjeri ULF-a sa direktnim priključcima i minimalnim odabirom načina rada su kola prikazana na sl. 11 - 14. Imaju veliki dobitak i dobru stabilnost.

Rice. 11. Jednostavan dvostepeni ULF za mikrofon (nizak nivo šuma, visoko pojačanje).

Rice. 12. Dvostepeni niskofrekventni pojačivač na bazi KT315 tranzistori.

Rice. 13. Dvostepeni niskofrekventni pojačivač na bazi KT315 tranzistori - opcija 2.

Mikrofonsko pojačalo (slika 11) karakteriše nizak nivo unutrašnjeg šuma i visoko pojačanje [MK 5/83-XIV]. Kao mikrofon BM1 korišten je mikrofon elektrodinamičkog tipa.

Telefonska kapsula može služiti i kao mikrofon. Stabilizacija radne tačke (početno bias na osnovu ulaznog tranzistora) pojačavača na sl. 11 - 13 se izvodi zbog pada napona na otporu emitera drugog stupnja pojačanja.

Rice. 14. Dvostepeni ULF sa tranzistorom sa efektom polja.

Pojačalo (slika 14), koje ima visok ulazni otpor (oko 1 MΩ), napravljeno je na tranzistoru sa efektom polja VT1 (izvorni sljedbenik) i bipolarnom - VT2 (sa zajedničkim).

Kaskadno niskofrekventno tranzistorsko pojačalo sa efektom polja, koje takođe ima visoku ulaznu impedanciju, prikazano je na sl. 15.

Rice. 15. dijagram jednostavnog dvostepenog ULF-a na dva tranzistora sa efektom polja.

ULF kola za rad sa niskim opterećenjem

Tipični ULF, dizajniran za rad na opterećenju niskog otpora i koji ima izlaznu snagu od nekoliko desetina mW ili više, prikazan je na Sl. 16, 17.

Rice. 16. Jednostavan ULF za rad sa opterećenjem niskog otpora.

Elektrodinamička glava BA1 se može spojiti na izlaz pojačala, kao što je prikazano na sl. 16, odnosno u dijagonali mosta (sl. 17). Ako se izvor napajanja sastoji od dvije baterije (akumulatora) spojene u seriju, izlaz BA1 glave, desno prema dijagramu, može se direktno povezati na njihovu središnju tačku, bez kondenzatora C3, C4.

Rice. 17. Kolo niskofrekventnog pojačala sa uključivanjem opterećenja niskog otpora u dijagonali mosta.

Ako vam je potreban krug za jednostavnu cijevnu ULF, onda se takvo pojačalo može sastaviti čak i na jednoj cijevi, pogledajte našu web stranicu elektronike u odgovarajućem odjeljku.

Literatura: Shustov M.A. Praktična struja (knjiga 1), 2003.

Ispravke u postu: na sl. 16 i 17 umjesto diode D9 ugrađen je lanac dioda.

Najjednostavniji tranzistorski pojačavač može biti dobar alat za proučavanje svojstava uređaja. Sheme i dizajn su prilično jednostavni, možete samostalno proizvesti uređaj i provjeriti njegov rad, izmjeriti sve parametre. Zahvaljujući modernim tranzistorima sa efektom polja, moguće je napraviti minijaturno mikrofonsko pojačalo doslovno od tri elementa. I povežite ga sa personalnim računarom da poboljšate parametre snimanja zvuka. A sagovornici će tokom razgovora mnogo bolje i jasnije čuti vaš govor.

Frekventne karakteristike

Pojačala frekvencije niske frekvencije (zvuka) su dostupna u gotovo svim kućanskim aparatima - muzičkim centrima, televizorima, radijima, radio uređajima, pa čak i personalnim računarima. Ali postoje i visokofrekventna pojačala na tranzistorima, lampama i mikro krugovima. Njihova razlika je u tome što ULF omogućava pojačavanje signala samo audio frekvencije, koju percipira ljudsko uho. Tranzistorska audio pojačala vam omogućavaju da reprodukujete signale sa frekvencijama u rasponu od 20 Hz do 20.000 Hz.

Stoga, čak i najjednostavniji uređaj može pojačati signal u ovom rasponu. I to čini što je moguće ravnomjernije. Pojačanje direktno zavisi od frekvencije ulaznog signala. Grafikon zavisnosti ovih veličina je gotovo prava linija. S druge strane, ako se na ulaz pojačala primijeni signal s frekvencijom izvan opsega, kvalitet rada i efikasnost uređaja brzo će se smanjiti. ULF kaskade se u pravilu sklapaju na tranzistorima koji rade u niskim i srednjim frekvencijskim rasponima.

Klase rada audio pojačala

Svi uređaji za pojačavanje dijele se u nekoliko klasa, ovisno o tome koji stupanj struje teče kroz kaskadu tokom perioda rada:

Klasa "A" - struja teče neprekidno tokom čitavog perioda rada pojačala.
U klasi rada "B" struja teče upola manjeg perioda.
Klasa "AB" označava da struja teče kroz stepen pojačanja za vrijeme jednako 50-100% perioda.
U "C" modu, električna struja teče manje od polovine radnog vremena.
Mod "D" ULF se u radioamaterskoj praksi koristi nedavno - nešto više od 50 godina. U većini slučajeva ovi uređaji su realizovani na bazi digitalnih elemenata i imaju veoma visoku efikasnost - preko 90%.

Prisutnost izobličenja u različitim klasama niskofrekventnih pojačala

Radno područje tranzistorskog pojačala klase "A" karakteriziraju prilično mala nelinearna izobličenja. Ako dolazni signal izbacuje impulse višeg napona, to uzrokuje zasićenje tranzistori. U izlaznom signalu, viši harmonici (do 10 ili 11) počinju da se pojavljuju u blizini svakog harmonika. Zbog toga se pojavljuje metalni zvuk, karakterističan samo za tranzistorska pojačala.

Sa nestabilnim napajanjem, izlazni signal će se modelirati u amplitudi blizu mrežne frekvencije. Zvuk će postati oštriji na lijevoj strani frekvencijskog odziva. Ali što je bolja stabilizacija snage pojačala, dizajn cijelog uređaja postaje složeniji. ULF koji rade u klasi "A" imaju relativno nisku efikasnost - manje od 20%. Razlog je taj što je tranzistor stalno uključen i kroz njega stalno teče struja.

Da biste povećali (iako beznačajnu) efikasnost, možete koristiti push-pull sklopove. Jedan nedostatak je što polutalasi izlaznog signala postaju asimetrični. Ako pređete iz klase "A" u "AB", nelinearna distorzija će se povećati za 3-4 puta. Ali efikasnost cijelog kruga uređaja će se i dalje povećati. ULF klase "AB" i "B" karakterizira povećanje izobličenja sa smanjenjem nivoa signala na ulazu. Ali čak i ako pojačate glasnoću, to neće pomoći da se u potpunosti riješite nedostataka.

Rad u srednjim razredima

Svaka klasa ima nekoliko varijanti. Na primjer, postoji klasa pojačala "A +". U njemu tranzistori na ulazu (niskonaponski) rade u režimu "A". Ali visokonaponski, ugrađeni u izlazne faze, rade ili u "B" ili u "AB". Takva pojačala su mnogo ekonomičnija od onih koji rade u klasi "A". Primjetno manji broj nelinearnih izobličenja - ne veći od 0,003%. Bolji rezultati se mogu postići korištenjem bipolarnih tranzistora. Princip rada pojačala na ovim elementima bit će razmotren u nastavku.

Ali ipak postoji veliki broj viših harmonika u izlaznom signalu, što zvuk čini metalnim. Postoje i kola pojačala koja rade u "AA" klasi. Kod njih je nelinearna distorzija još manja - do 0,0005%. Ali glavni nedostatak tranzistorskih pojačala je još uvijek tu - karakterističan metalni zvuk.

"Alternativni" dizajni

Ne može se reći da su alternativni, samo neki stručnjaci koji se bave dizajnom i montažom pojačala za kvalitetnu reprodukciju zvuka sve više preferiraju dizajn cijevi. Cijevni pojačivači imaju sljedeće prednosti:

Veoma nizak nivo nelinearne distorzije u izlaznom signalu.
Ima manje viših harmonika nego u dizajnu tranzistora.

Ali postoji jedan ogroman minus koji nadmašuje sve prednosti - svakako morate instalirati uređaj za koordinaciju. Činjenica je da kaskada cijevi ima vrlo visok otpor - nekoliko hiljada oma. Ali otpor namotaja zvučnika je 8 ili 4 oma. Da biste ih uskladili, morate instalirati transformator.

Naravno, to nije veliki nedostatak - postoje i tranzistorski uređaji koji koriste transformatore kako bi uskladili izlazni stepen i sistem zvučnika. Neki stručnjaci tvrde da je najefikasnije kolo hibridno – koje koristi jednostruka pojačala koja nisu pokrivena negativnom povratnom spregom. Štaviše, sve ove kaskade rade u režimu ULF klase "A". Drugim riječima, tranzistorizirano pojačalo snage se koristi kao repetitor.

Štaviše, efikasnost takvih uređaja je prilično visoka - oko 50%. Ali ne biste se trebali fokusirati samo na pokazatelje efikasnosti i snage - oni ne govore o visokoj kvaliteti reprodukcije zvuka od strane pojačala. Mnogo važniji su linearnost karakteristika i njihov kvalitet. Stoga morate obratiti pažnju prije svega na njih, a ne na moć.

Shema jednostranog ULF-a na tranzistoru

Najjednostavniji pojačivač, izgrađen prema krugu zajedničkog emitera, radi u klasi "A". Kolo koristi poluvodički element sa n-p-n strukturom. U kolu kolektora je ugrađen otpor R3, koji ograničava struju koja teče. Kolektorsko kolo je spojeno na pozitivnu strujnu žicu, a emitersko kolo je povezano na negativnu. U slučaju korištenja poluvodičkih tranzistora s p-n-p strukturom, krug će biti potpuno isti, samo će se polaritet morati obrnuti.

Uz pomoć spojnog kondenzatora C1 moguće je odvojiti ulazni AC signal od istosmjernog izvora. U ovom slučaju, kondenzator nije prepreka protoku naizmjenične struje duž staze baza-emiter. Unutrašnji otpor spoja emiter-baza, zajedno sa otpornicima R1 i R2, je najjednostavniji djelitelj napona napajanja. Tipično, otpornik R2 ima otpor od 1-1,5 kOhm - najtipičnije vrijednosti za takve krugove. U ovom slučaju, napon napajanja je podijeljen tačno na pola. A ako napajate krug naponom od 20 Volti, možete vidjeti da će vrijednost strujnog dobitka h21 biti 150. Treba napomenuti da su VF pojačala na tranzistorima napravljena prema sličnim krugovima, samo što rade na malo drugačije.

U ovom slučaju, napon emitera je 9 V, a pad u sekciji "E-B" kola je 0,7 V (što je tipično za tranzistore na bazi silicijumskih kristala). Ako uzmemo u obzir pojačalo zasnovano na germanijumskim tranzistorima, tada će u ovom slučaju pad napona u sekciji "E-B" biti jednak 0,3 V. Struja u kolektorskom kolu bit će jednaka onoj koja teče u emiteru. Možete izračunati dijeljenjem napona emitera sa otporom R2 - 9V / 1 kOhm = 9 mA. Da biste izračunali vrijednost bazne struje, potrebno je podijeliti 9 mA s pojačanjem h21 - 9mA / 150 = 60 μA. ULF dizajn obično koristi bipolarne tranzistore. Princip njegovog rada je drugačiji od terenskog.

Na otporniku R1 sada možete izračunati vrijednost pada - ovo je razlika između osnovnog i napona napajanja. U ovom slučaju, osnovni napon se može naći po formuli - zbir karakteristika emitera i "E-B" prijelaza. Kada se napaja iz izvora od 20 volti: 20 - 9,7 = 10,3. Odavde možete izračunati vrijednost otpora R1 = 10,3V / 60 μA = 172 kOhm. Kolo sadrži kapacitet C2, koji je neophodan za realizaciju kola kroz koje može proći naizmenična komponenta emiterske struje.

Ako ne instalirate kondenzator C2, varijabilna komponenta će biti vrlo ograničena. Zbog toga će takvo tranzistorsko audio pojačalo imati vrlo nisko strujno pojačanje h21. Potrebno je obratiti pažnju da su u gornjim proračunima bazne i kolektorske struje pretpostavljene jednake. Štaviše, bazna struja je uzeta kao ona koja teče u kolo iz emitera. Događa se samo kada se na izlaz baze tranzistora primjenjuje prednapon.

Ali mora se imati na umu da apsolutno uvijek, bez obzira na prisutnost prednapona, struja curenja kolektora nužno teče kroz osnovni krug. U krugovima sa zajedničkim emiterom, struja curenja se povećava za najmanje 150 puta. Ali obično se ova vrijednost uzima u obzir samo pri izračunavanju pojačala na bazi germanijevih tranzistora. U slučaju korištenja silicija, u kojem je struja kruga "K-B" vrlo mala, ova vrijednost se jednostavno zanemaruje.

MIS tranzistorska pojačala

Tranzistorsko pojačalo s efektom polja prikazano na dijagramu ima mnogo analoga. Uključujući korištenje bipolarnih tranzistora. Stoga, kao sličan primjer možemo uzeti u obzir dizajn pojačala zvuka sastavljenog prema zajedničkom emiterskom krugu. Na slici je prikazano kolo napravljeno prema kolu sa zajedničkim izvorom. RC priključci su montirani na ulaznim i izlaznim krugovima tako da uređaj radi u režimu pojačala klase “A”.

Naizmjenična struja iz izvora signala odvojena je od DC napona napajanja kondenzatorom C1. Budite sigurni da pojačalo tranzistora s efektom polja mora imati potencijal gejta koji će biti manji od potencijala izvora. Na prikazanom dijagramu, kapija je povezana na zajedničku žicu preko otpornika R1. Njegov otpor je vrlo velik - u dizajnu se obično koriste otpornici od 100-1000 kOhm. Tako veliki otpor se bira tako da se signal na ulazu ne šantira.

Ovaj otpor gotovo ne propušta električnu struju, zbog čega je potencijal kapije (u nedostatku signala na ulazu) isti kao i zemlje. Na izvoru je potencijal veći od potencijala zemlje, samo zbog pada napona na otporu R2. Iz ovoga je jasno da je potencijal kapije manji od potencijala izvora. Naime, to je potrebno za normalno funkcioniranje tranzistora. Treba napomenuti da C2 i R3 u ovom krugu pojačala imaju istu svrhu kao u gore diskutovanom dizajnu. A ulazni signal je pomjeren u odnosu na izlazni za 180 stupnjeva.

ULF sa izlaznim transformatorom

Takvo pojačalo možete napraviti vlastitim rukama za kućnu upotrebu. Izvodi se prema šemi koja radi u klasi "A". Dizajn je isti kao što je gore opisano - sa zajedničkim emiterom. Jedna karakteristika - potrebno je koristiti transformator za usklađivanje. Ovo je nedostatak takvog tranzistorskog audio pojačala.

Kolektorsko kolo tranzistora je opterećeno primarnim namotom, koji razvija izlazni signal koji se prenosi kroz sekundar do zvučnika. Razdjelnik napona montiran je na otpornicima R1 i R3, što vam omogućava da odaberete radnu točku tranzistora. Uz pomoć ovog kruga na bazu se dovodi prednapon. Sve ostale komponente imaju istu svrhu kao i krugovi o kojima smo gore govorili.

push-pull audio pojačalo

To ne znači da je ovo jednostavno tranzistorsko pojačalo, jer je njegov rad malo složeniji od onih o kojima smo ranije govorili. U push-pull ULF, ulazni signal se dijeli na dva poluvala, različita u fazi. I svaki od ovih poluvalova pojačan je vlastitom kaskadom, napravljenom na tranzistoru. Nakon što je svaki poluval pojačan, oba signala se kombinuju i šalju na zvučnike. Takve složene transformacije mogu uzrokovati izobličenje signala, budući da će dinamička i frekvencijska svojstva dva, čak i istog tipa, tranzistora biti različita.

Kao rezultat toga, kvaliteta zvuka na izlazu pojačala je značajno smanjena. Kada radi push-pull pojačalo klase "A", nije moguće kvalitetno reproducirati složeni signal. Razlog je taj što povećana struja stalno teče kroz krakove pojačala, polutalasi su asimetrični i dolazi do faznih izobličenja. Zvuk postaje manje razumljiv, a kada se zagrije, izobličenje signala se još više povećava, posebno na niskim i ultra niskim frekvencijama.

ULF bez transformatora

Pojačalo niske frekvencije na tranzistoru, napravljeno pomoću transformatora, unatoč činjenici da dizajn može imati male dimenzije, još uvijek je nesavršen. Transformatori su i dalje teški i glomazni, pa ih se najbolje riješiti. Mnogo efikasnije je kolo napravljeno na komplementarnim poluvodičkim elementima sa različitim vrstama provodljivosti. Većina modernih ULF-ova izvodi se upravo prema takvim shemama i radi u klasi "B".

Dva moćna tranzistora korištena u projektiranju rade prema sljedbenom krugu emitera (zajednički kolektor). U ovom slučaju, ulazni napon se prenosi na izlaz bez gubitka i pojačanja. Ako na ulazu nema signala, onda su tranzistori na ivici uključivanja, ali su i dalje isključeni. Kada se na ulaz primijeni harmonijski signal, prvi tranzistor se otvara pozitivnim poluvalom, a drugi je u ovom trenutku u režimu prekida.

Dakle, samo pozitivni polutalasi mogu proći kroz opterećenje. Ali negativni otvaraju drugi tranzistor i potpuno blokiraju prvi. U ovom slučaju u opterećenju su samo negativni poluvalovi. Kao rezultat toga, signal pojačan u snazi je na izlazu uređaja. Takav krug tranzistorskog pojačala je prilično efikasan i u stanju je osigurati stabilan rad, kvalitetnu reprodukciju zvuka.

ULF kolo na jednom tranzistoru

Proučivši sve gore navedene karakteristike, možete sastaviti pojačalo vlastitim rukama na jednostavnoj bazi elemenata. Tranzistor se može koristiti u zemlji KT315 ili bilo koji od njegovih stranih analoga - na primjer BC107. Kao opterećenje, trebate koristiti slušalice, čiji je otpor 2000-3000 oma. Prednapon se mora primijeniti na bazu tranzistora kroz otpornik od 1 MΩ i kondenzator za razdvajanje od 10 µF. Krug se može napajati iz izvora napona od 4,5-9 volti, struje - 0,3-0,5 A.

Ako otpor R1 nije spojen, tada neće biti struje u bazi i kolektoru. Ali kada se poveže, napon dostiže nivo od 0,7 V i dozvoljava struji od oko 4 μA da teče. U ovom slučaju, strujni dobitak će biti oko 250. Odavde možete napraviti jednostavan proračun tranzistorskog pojačala i saznati struju kolektora - ispada da je 1 mA. Nakon što ste sastavili ovaj krug tranzistorskog pojačala, možete ga testirati. Povežite opterećenje - slušalice na izlaz.

Dodirnite prstom ulaz pojačala - trebao bi se pojaviti karakterističan šum. Ako ga nema, najvjerovatnije je dizajn pogrešno sastavljen. Ponovo provjerite sve veze i ocjene elemenata. Da bi demonstracija bila jasnija, povežite izvor zvuka na ULF ulaz - izlaz iz plejera ili telefona. Slušajte muziku i cijenite kvalitet zvuka.

Tranzistorsko pojačalo, uprkos svojoj već dugoj istoriji, ostaje omiljeni predmet proučavanja kako početnika tako i poštovanih radio-amatera. I ovo je razumljivo. Neizostavna je komponenta najmasovnijih i niskofrekventnih pojačala. Pogledat ćemo kako se grade najjednostavnija tranzistorska pojačala.

Frekvencijski odziv pojačala

U svakom televizijskom ili radio prijemniku, u svakom muzičkom centru ili pojačivaču zvuka, možete pronaći tranzistorska pojačala zvuka (niske frekvencije - LF). Razlika između audio tranzistorskih pojačala i drugih tipova leži u njihovom frekvencijskom odzivu.

Tranzistorsko audio pojačalo ima ujednačen frekvencijski odziv u frekvencijskom opsegu od 15 Hz do 20 kHz. To znači da se svi ulazni signali sa frekvencijom unutar ovog opsega pretvaraju (pojačavaju) od strane pojačala na približno isti način. Na slici ispod prikazana je idealna krivulja frekvencijskog odziva za audio pojačalo u koordinatama "pojačanje pojačala Ku - frekvencija ulaznog signala".

Ova kriva je skoro ravna od 15 Hz do 20 kHz. To znači da takvo pojačalo treba koristiti posebno za ulazne signale sa frekvencijama između 15 Hz i 20 kHz. Za ulazne signale iznad 20 kHz ili ispod 15 Hz, efikasnost i kvalitet njegovih performansi se brzo smanjuju.

Tip frekvencijskog odziva pojačala određen je električnim radio elementima (ERE) njegovog kola, a prije svega samim tranzistorima. Audio pojačalo bazirano na tranzistorima obično se sklapa na takozvanim tranzistorima niske i srednje frekvencije sa ukupnim opsegom ulaznih signala od desetina i stotina Hz do 30 kHz.

Klasa pojačala

Kao što znate, u zavisnosti od stepena kontinuiteta strujnog toka tokom svog perioda kroz tranzistorski pojačalni stepen (pojačalo), razlikuju se sledeće klase njegovog rada: "A", "B", "AB", "C", "D".

U radnoj klasi struja "A" teče kroz stepen za 100% perioda ulaznog signala. Rad kaskade u ovoj klasi je ilustrovan na sljedećoj slici.

U klasi rada pojačavača stepena "AB", struja teče kroz njega više od 50%, ali manje od 100% perioda ulaznog signala (vidi sliku ispod).

U klasi rada stepena "B", struja teče kroz njega tačno 50% perioda ulaznog signala, kao što je ilustrovano na slici.

I konačno, u klasi rada stepena "C", struja kroz njega teče manje od 50% perioda ulaznog signala.

Pojačalo niske frekvencije na tranzistorima: izobličenje u glavnim klasama rada

U radnom području, tranzistorsko pojačalo klase "A" ima nizak nivo nelinearne distorzije. Ali ako signal ima impulsne skokove napona, što dovodi do zasićenja tranzistora, tada se oko svakog "standardnog" harmonika izlaznog signala pojavljuju viši harmonici (do 11.). Ovo uzrokuje fenomen takozvanog tranzistoriziranog ili metalnog zvuka.

Ako niskofrekventni pojačivači snage na tranzistorima imaju nestabilizirano napajanje, tada se njihovi izlazni signali moduliraju u amplitudi blizu frekvencije mreže. To dovodi do oštrine zvuka na lijevoj ivici frekvencijskog odziva. Različite metode stabilizacije napona čine dizajn pojačala složenijim.

Tipična efikasnost jednostrukog pojačala klase A ne prelazi 20% zbog stalno uključenog tranzistora i kontinuiranog protoka DC komponente. Možete napraviti push-pull pojačalo klase A, efikasnost će se malo povećati, ali će polutalasi signala postati asimetričniji. Prenos kaskade iz radne klase "A" u radnu klasu "AB" učetvorostručava nelinearnu distorziju, iako se povećava efikasnost njenog kola.

U pojačalima klasa "AB" i "B", izobličenje se povećava kako se nivo signala smanjuje. Nehotice poželite da pojačate glasnije da biste upotpunili osjećaj snage i dinamike muzike, ali to često ne pomaže mnogo.

Srednji časovi rada

Klasa rada "A" ima raznolikost - klasa "A+". U ovom slučaju niskonaponski ulazni tranzistori pojačala ove klase rade u klasi "A", a visokonaponski izlazni tranzistori pojačala, kada im ulazni signali pređu određeni nivo, prelaze u klasu "B" ili "AB". Efikasnost takvih kaskada je bolja nego u čistoj klasi "A", a nelinearna distorzija je manja (do 0,003%). Međutim, njihov zvuk je također "metalni" zbog prisustva viših harmonika u izlaznom signalu.

Za pojačala druge klase - "AA" stepen nelinearne distorzije je još niži - oko 0,0005%, ali su prisutni i viši harmonici.

Povratak na tranzistorsko pojačalo klase "A"?

Danas se mnogi stručnjaci u području kvalitetne reprodukcije zvuka zalažu za povratak na cijevna pojačala, budući da je razina nelinearne distorzije i viših harmonika koje oni unose u izlazni signal očito niža od razine tranzistora. Međutim, ove prednosti su u velikoj mjeri nadoknađene potrebom za odgovarajućim transformatorom između cijevnog izlaznog stupnja visoke impedancije i zvučnika niske impedancije. Međutim, jednostavno tranzistorizirano pojačalo može se napraviti i sa izlazom transformatora, kao što će biti prikazano u nastavku.

Postoji i stanovište da samo hibridno cijevno-tranzistorsko pojačalo može pružiti vrhunski kvalitet zvuka, čiji su svi stupnjevi jednostruki, nisu pokriveni i rade u klasi "A". Odnosno, takav sljedbenik snage je pojačalo na jednom tranzistoru. Njegova shema može imati najveću moguću efikasnost (u klasi "A") ne više od 50%. Ali ni snaga ni efikasnost pojačala nisu pokazatelji kvaliteta reprodukcije zvuka. U ovom slučaju, kvalitet i linearnost karakteristika svih ERE u krugu su od posebne važnosti.

Budući da jednostruka kola dobijaju ovu perspektivu, u nastavku ćemo pogledati njihove opcije.

jednostruko pojačalo sa jednim tranzistorom

Njegovo kolo, napravljeno sa zajedničkim emiterom i RC priključcima za ulazne i izlazne signale za rad u klasi "A", prikazano je na donjoj slici.

Prikazuje npn tranzistor Q1. Njegov kolektor je povezan sa +Vcc pozitivnim terminalom preko strujno ograničavajućeg otpornika R3, a njegov emiter je povezan na -Vcc. P-n-p tranzistorsko pojačalo će imati isti krug, ali će vodovi napajanja biti obrnuti.

C1 je kondenzator za razdvajanje pomoću kojeg je AC ulazni izvor odvojen od izvora istosmjernog napona Vcc. Istovremeno, C1 ne sprječava prolaz naizmjenične ulazne struje kroz spoj baza-emiter tranzistora Q1. Otpornici R1 i R2, zajedno sa otporom "E - B" spoja, formiraju Vcc za odabir radne tačke tranzistora Q1 u statičkom režimu. Tipična za ovaj krug je vrijednost R2 = 1 kOhm, a pozicija radne točke je Vcc / 2. R3 je otpornik opterećenja kolektorskog kola i koristi se za stvaranje promjenjivog naponskog izlaznog signala na kolektoru.

Pretpostavimo da je Vcc = 20 V, R2 = 1 kΩ, a strujni dobitak h = 150. Odaberemo napon emitera Ve = 9 V, a pad napona na E-B spoju je Vbe = 0,7 V. Ova vrijednost odgovara tzv. -nazvan silicijumski tranzistor. Ako bismo razmatrali pojačalo bazirano na germanijumskim tranzistorima, onda bi pad napona na otvorenom E-B spoju bio Vbe = 0,3 V.

Struja emitera, približno jednaka struji kolektora

Ie = 9 V/1 kΩ = 9 mA ≈ Ic.

Struja baze Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.

Pad napona na otporniku R1

V(R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 V - 9,7 V = 10,3 V,

R1 \u003d V (R1) / Ib \u003d 10,3 V / 60 μA \u003d 172 kOhm.

C2 je potreban za stvaranje kola za prolazak varijabilne komponente emiterske struje (zapravo struje kolektora). Da ga nema, onda bi otpornik R2 ozbiljno ograničio varijabilnu komponentu, tako da bi dotično bipolarno tranzistorsko pojačalo imalo nisko strujno pojačanje.

U našim proračunima, pretpostavili smo da je Ic = Ib h, gdje je Ib struja baze koja teče u nju iz emitera i nastaje kada se na bazu primijeni prednapon. Međutim, kroz bazu uvijek (i sa i bez prednapona) teče i struja curenja iz kolektora Icb0. Dakle, stvarna struja kolektora je Ic = Ib h + Icb0 h, tj. struja curenja u kolu sa OE je pojačana 150 puta. Ako bismo razmatrali pojačalo bazirano na germanijumskim tranzistorima, onda bi se ova okolnost morala uzeti u obzir u proračunima. Činjenica je da imaju značajan Icb0 reda od nekoliko μA. U silicijumu je za tri reda veličine manji (oko nekoliko nA), pa se obično zanemaruje u proračunima.

Jednostruko pojačalo sa MIS tranzistorom

Kao i svaki tranzistorski pojačivač s efektom polja, krug koji se razmatra ima svoj analog među pojačavačima, stoga ćemo razmotriti analog prethodnog kola sa zajedničkim emiterom. Izrađen je sa zajedničkim izvorom i RC priključcima za ulazne i izlazne signale za rad u klasi "A" i prikazan je na donjoj slici.

Ovdje je C1 isti kondenzator za razdvajanje, pomoću kojeg je izvor naizmjeničnog ulaznog signala odvojen od izvora konstantnog napona Vdd. Kao što znate, svako pojačalo tranzistora sa efektom polja mora imati potencijal gejta svojih MIS tranzistora ispod potencijala njihovih izvora. U ovom kolu, kapija je uzemljena pomoću R1, koji je tipično visokog otpora (100 kΩ do 1 MΩ) tako da ne šantira ulazni signal. Kroz R1 praktički nema struje, tako da je potencijal gejta u odsustvu ulaznog signala jednak potencijalu zemlje. Potencijal izvora je veći od potencijala zemlje zbog pada napona na otporniku R2. Dakle, potencijal gejta je manji od potencijala izvora, koji je neophodan za normalan rad Q1. Kondenzator C2 i otpornik R3 imaju istu svrhu kao u prethodnom kolu. Pošto je ovo kolo sa zajedničkim izvorom, ulazni i izlazni signali su van faze za 180°.

Pojačalo sa transformatorskim izlazom

Treće jednostepeno jednostavno tranzistorsko pojačalo, prikazano na donjoj slici, takođe je napravljeno po krugu zajedničkog emitera za rad u klasi "A", ali je preko odgovarajućeg transformatora spojeno na zvučnik niske impedancije.

Primarni namotaj transformatora T1 je opterećenje kolektorskog kola tranzistora Q1 i razvija izlazni signal. T1 šalje izlazni signal zvučniku i osigurava da izlazna impedancija tranzistora odgovara niskoj (reda nekoliko oma) impedanciji zvučnika.

Razdjelnik napona kolektorskog napajanja Vcc, sastavljen na otpornicima R1 i R3, omogućava izbor radne točke tranzistora Q1 (isporučuje prednapon na njegovu bazu). Namjena preostalih elemenata pojačala je ista kao u prethodnim krugovima.

Push-Pull audio pojačalo

Dvotranzistorski push-pull niskofrekventni pojačivač dijeli ulaznu frekvenciju na dva antifazna poluvala, od kojih je svaki pojačan vlastitim tranzistorskim stepenom. Nakon takvog pojačanja, polutalasi se kombinuju u kompletan harmonijski signal, koji se prenosi na sistem zvučnika. Takva konverzija niskofrekventnog signala (cijepanje i ponovno spajanje), naravno, uzrokuje nepovratno izobličenje u njemu, zbog razlike u frekvencijskim i dinamičkim svojstvima dva tranzistora kola. Ova izobličenja smanjuju kvalitet zvuka na izlazu pojačala.

Push-pull pojačala koja rade u klasi "A" ne reproduciraju dovoljno složene audio signale, budući da konstantna struja povećane veličine neprekidno teče u njihovim rukama. To dovodi do asimetrije polutalasa signala, faznih izobličenja i, na kraju, do gubitka razumljivosti zvuka. Kada se zagriju, dva snažna tranzistora udvostručuju izobličenje signala na niskim i infra-niskim frekvencijama. Ali ipak, glavna prednost push-pull kola je njegova prihvatljiva efikasnost i povećana izlazna snaga.

Na slici je prikazano kolo pojačala snage tranzistora push-pull.

Ovo je pojačalo za klasu "A", ali se može koristiti i klasa "AB", pa čak i "B".

Tranzistorsko pojačalo bez transformatora

Transformatori, uprkos uspjehu u njihovoj minijaturizaciji, i dalje su najglomazniji, najteži i najskuplji ERE. Stoga je pronađen način da se transformator eliminiše iz push-pull kola tako što će se pokrenuti na dva moćna komplementarna tranzistora različitih tipova (n-p-n i p-n-p). Većina modernih pojačala snage koristi ovaj princip i dizajnirana su za rad u klasi "B". Dijagram takvog pojačala snage prikazan je na donjoj slici.

Oba njegova tranzistora su povezana u zajedničko kolo kolektora (emiter sljedbenika). Dakle, kolo prenosi ulazni napon na izlaz bez pojačanja. Ako nema ulaznog signala, tada su oba tranzistora na granici uključenog stanja, ali su isključena.

Kada se unese harmonični signal, njegov pozitivni poluval otvara TR1, ali stavlja p-n-p tranzistor TR2 u režim potpunog prekida. Dakle, samo pozitivni poluval pojačane struje teče kroz opterećenje. Negativni poluval ulaznog signala otvara samo TR2 i isključuje TR1, tako da se negativni poluval pojačane struje dovodi do opterećenja. Kao rezultat, na opterećenju se emituje sinusoidalni signal pune snage (zbog pojačanja struje).

Jednotranzistorsko pojačalo

Da bismo asimilirali gore navedeno, sastaviti ćemo jednostavno tranzistorsko pojačalo vlastitim rukama i shvatiti kako funkcionira.

Kao opterećenje tranzistora male snage T tipa BC107, uključujemo slušalice otpora od 2-3 kOhm, primjenjujemo prednapon na bazu sa otpornika visokog otpora R* od 1 MΩ, koji razdvaja elektrolitički kondenzator C kapaciteta od 10 μF do 100 μF, uključujemo ga u osnovno kolo T. Napajamo kolo mi ćemo iz baterije od 4,5 V/0,3 A.

Ako otpornik R* nije spojen, onda ne postoji ni bazna struja Ib ni struja kolektora Ic. Ako je otpornik spojen, tada napon na bazi raste na 0,7 V i kroz njega teče struja Ib = 4 μA. Strujni dobitak tranzistora je 250, što daje Ic = 250 Ib = 1 mA.

Nakon što smo sastavili jednostavno tranzistorsko pojačalo vlastitim rukama, sada ga možemo testirati. Povežite slušalice i stavite prst na tačku 1 na dijagramu. Čućete buku. Vaše tijelo percipira zračenje mreže na frekvenciji od 50 Hz. Buka koju čujete iz slušalica je ovo zračenje, samo pojačano tranzistorom. Objasnimo ovaj proces detaljnije. Izmjenični napon od 50 Hz je povezan na bazu tranzistora preko kondenzatora C. Napon na bazi je sada jednak zbiru DC prednapona (približno 0,7 V) koji dolazi iz otpornika R* i AC napona prsta. Kao rezultat toga, struja kolektora prima naizmjeničnu komponentu frekvencije od 50 Hz. Ova naizmjenična struja se koristi za pomicanje dijafragme zvučnika naprijed-nazad na istoj frekvenciji, što znači da možemo čuti ton od 50Hz na izlazu.

Slušanje nivoa šuma od 50 Hz nije baš interesantno, tako da možete povezati niskofrekventne izvore signala (CD plejer ili mikrofon) na tačke 1 i 2 i čuti pojačan govor ili muziku.

Najnoviji članci

2022-03-17 22:04:42
Praktični rad na dizajnu tekstualnih dokumenata koji sadrže tabele
2022-03-17 22:04:42
Lični račun osiguranog lica
2022-03-17 22:04:42
Sistem automatske identifikacije Zajednička upotreba AIS-a sa sistemom elektronskih karata

Popularni članci

Izbor urednika

2022-03-12 11:39:54

Treperi ili treperi Alcatel telefon, pametni telefon i tablet
Alcatel je specijalizovan za proizvodnju modernih mobilnih telefona, pametnih telefona i tableta, praćenih ne samo odličnim...
2022-03-12 11:39:54

Kako resetovati podatke (hard reset, fabrička podešavanja) na Samsung Galaxy
Dostupnost hard resetovanja: dostupno Postoji mnogo razloga zašto ćete možda morati da izvršite hard reset na fabrička podešavanja pametnog telefona (Hard...
2022-03-12 11:39:54

Najbolji firmver za HTC Desire sa Sense shell - Runnymede i RuHD Instalacija RuHD za Desire
Da, malo van teme, ali ipak sam neki dan bljesnuo svoj, vec dosta star, smarfon i imam iskustva. Kako kažu, isti firmver je nešto zajedničko sa ...
2022-03-12 11:39:54

Načini da vratite tastaturu na android ako je nema
Svaki proizvođač pametnih telefona pokušava da ugradi svoju virtuelnu tastaturu u svoju kreaciju. Ali ne zadovoljava zahtjeve korisnika...
2022-03-12 11:39:54

Android kamera ne radi
Moderni pametni telefoni mogu se pohvaliti sa dvije kamere odjednom - stražnjom (glavnom) i prednjom. Prednja se prvenstveno koristi za selfije i...