Opis rada audio pojačala na MOSFET tranzistorima. Najjednostavnija niskofrekventna pojačala 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 učinkovitost 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 ćemo članku razmotriti proces sastavljanja 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, unatoč starosti, ona ostaje relevantna do danas.

Za razliku od IC pojačala, tranzistorska pojačala zahtijevaju pažljivo podešavanje i odabir tranzistora. Ova shema nije iznimka, iako izgleda iznimno 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 pozornost treba posvetiti izlaznim tranzistorima VT3 i VT4, odnosno njihovom pojačanju. Ovdje su dobro prikladni KT805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Potrebno je odabrati dva identična tranzistora s najbližim mogućim pojačanjem, a ono bi trebalo biti veće od 120. Ako je pojačanje izlaznih tranzistora manje od 120, tada se mora postaviti tranzistor s velikim pojačanjem (300 ili više). stupanj vozača (VT2).

Odabir ocjena pojačala

Neke ocjene na krugu su odabrane na temelju napona napajanja kruga i otpora opterećenja, neke su moguće opcije prikazane u tablici:

Ne preporučuje se podizanje napona napajanja više od 40 volti, izlazni tranzistori mogu pokvariti. Značajka pojačala klase A je velika struja mirovanja i, posljedično, jako zagrijavanje tranzistora. Uz napon napajanja od, na primjer, 20 volti i struju mirovanja od 1,5 ampera, pojačalo troši 30 vata, bez obzira na to je li na njegov ulaz doveden signal ili ne. Istovremeno će se na svakom od izlaznih tranzistora raspršiti 15 vata topline, a to je snaga malog lemilice! Stoga se tranzistori VT3 i VT4 moraju ugraditi na veliki radijator pomoću termalne paste.
Ovo pojačalo je sklono samopobuđivanju, stoga je na njegovom izlazu postavljen Zobelov krug: otpornik od 10 Ohma i kondenzator od 100 nF spojeni serijski između uzemljenja i zajedničke točke izlaznih tranzistora (ovaj krug je prikazan na dijagramu isprekidanom linijom).
Kada prvi put uključite pojačalo u razmaku njegove dovodne žice, morate uključiti ampermetar za kontrolu struje mirovanja. Dok se izlazni tranzistori ne zagriju na radnu temperaturu, može malo plutati, to je sasvim normalno. Također, kada ga prvi put uključite, trebate izmjeriti napon između zajedničke točke izlaznih tranzistora (kolektor VT4 i emiter VT3) i mase, trebalo bi biti pola napona napajanja. Ako se napon razlikuje gore ili dolje, morate okrenuti ugađajući otpornik R2.

Ploča pojačala:

(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 ugraditi filmski kondenzator s kapacitetom od 0,68 - 1 μF, inače je moguć nepoželjan niskofrekventni prekid. Izlazni kondenzator C5 treba uzeti za napon koji nije manji od napona napajanja, ne biste trebali biti pohlepni ni s kapacitetom.
Prednost ovog sklopa pojačala je što ne predstavlja opasnost za zvučnike akustičkog sustava, jer je zvučnik spojen 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.

- Susjedu je dosadilo kucati na bateriju. Pojačao je glazbu tako da se nije mogao čuti.
(Iz audiofilskog folklora).

Epigraf je ironičan, ali audiofilu nije nužno “bolestan u glavi” od fizionomije Josha Earnesta na brifingu o odnosima s Ruskom Federacijom, koji “juri” jer su susjedi “sretni”. Netko želi slušati ozbiljnu glazbu kod kuće kao u dvorani. Za to je nužna kvaliteta opreme, koja ljubiteljima decibela glasnoće kao takvog jednostavno ne stane tamo gdje razumni ljudi imaju pameti, ali za potonje ta pamet dolazi iz cijena odgovarajućih pojačala (UMZCH, audio frekvencija pojačalo). A netko usput ima želju pridružiti se korisnim i uzbudljivim područjima djelovanja - tehnici reprodukcije zvuka i elektronici općenito. Koje su u digitalnom dobu neraskidivo povezane i mogu postati vrlo profitabilna i prestižna profesija. Prvi korak u ovom pitanju, optimalan u svakom pogledu, je napraviti pojačalo vlastitim rukama: upravo UMZCH omogućuje, uz početnu obuku koja se temelji na školskoj fizici, na istom stolu, prijeći od najjednostavnijih struktura za pola večeri (koje, ipak, dobro "pjevaju") do najsloženijih jedinica, kroz koje je dobar kamen bend će svirati sa zadovoljstvom. Svrha ove publikacije je pokriti prve etape ovog puta za početnike i, možda, ispričati nešto novo iskusnima.

Protozoa

Dakle, za početak, pokušajmo napraviti pojačalo zvuka koje jednostavno radi. Kako biste se temeljito upustili u tonsku tehniku, morat ćete postupno savladati dosta teoretskog materijala i ne zaboravite obogatiti svoju bazu znanja kako napredujete. Ali svaka "pametnost" lakše je probaviti kada vidite i osjetite kako funkcionira "u hardveru". U ovom članku, također, neće ići 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 njezine komponente ne smiju pregrijavati! Lemilo - do 40 W (bolje od 25 W), maksimalno dopušteno vrijeme lemljenja bez prekida je 10 s. Zalemljeni vod za hladnjak drži se medicinskom pincetom 0,5-3 cm od mjesta lemljenja sa strane kućišta uređaja. Ne smiju se koristiti kiseline i drugi aktivni tokovi! Lemljenje - POS-61.

S lijeve strane na sl.- najjednostavniji UMZCH, "koji jednostavno radi." Može se sastaviti i na germanijevim i na silikonskim tranzistorima.

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

Prije prvog uključivanja, opterećenje (zvučnik) se isključuje;
Umjesto R1 lemimo lanac konstantnog otpornika od 33 kOhm i promjenjivog (potenciometra) od 270 kOhm, t.j. prva napomena. četiri puta manji, a drugi cca. dvostruko veća vrijednost u odnosu na original prema shemi;
Napajamo struju i zakretanjem klizača potenciometra u točki 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 konstantnim 470 Ohm lancem + 3,3 kOhm potenciometrom;
Isto kao prema st. 3-5, uključujući postavljeni napon jednak polovici napona napajanja.

Točka a, odakle se signal preuzima na teret, je tzv. srednja točka pojačala. U UMZCH s unipolarnom snagom, polovica njegove vrijednosti je postavljena u njemu, au UMZCH s bipolarnom snagom - nula u odnosu na zajedničku žicu. To se zove podešavanje balansa pojačala. U unipolarnom UMZCH-u s kapacitivnim odvajanjem opterećenja, nije ga potrebno isključiti tijekom postavljanja, ali je bolje da se naviknete da to radite refleksno: neuravnoteženo 2-polarno pojačalo s povezanim opterećenjem može spaliti svoje snažne i skupe izlazne tranzistore, ili čak "novi, dobri" i vrlo skupi moćni zvučnik.

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

U središtu 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, nisu namijenjeni za Hi-Fi zvuk, ali ako zamijenite par takvog pojačala klase D (vidi dolje) u jeftinim kineskim računalnim 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 - balansiranje s R2.

S desne strane na sl.- još nije čudovište od 350 W (kao što je prikazano na početku članka), ali već sasvim solidna zvijer: jednostavno tranzistorsko pojačalo od 100 W. Preko njega možete slušati glazbu, ali ne i Hi-Fi, radna klasa je AB2. Međutim, za bodovanje prostora za piknik ili sastanak na otvorenom, školsku skupštinu ili malo trgovačko mjesto, sasvim je prikladno. Amaterski rock 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 četvornih metara. vidi Drugo, UMZCH s bipolarnim napajanjem uopće nisu uravnoteženi bez opterećenja. Ili jedan ili drugi izlazni tranzistor ide u prekid, a konjugirani ide u zasićenje. Zatim, pri punom naponu napajanja, strujni udari tijekom 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 vata ili više. Kondenzatori filtera za izglađivanje - od 6800 uF do 160 V. Paralelno s elektrolitičkim kondenzatorima IP-a, uključeni su i keramički od 0,01 uF kako bi se spriječilo samopobuđenje na ultrazvučnim frekvencijama, koje mogu trenutno izgorjeti izlazne tranzistore.

Na terenskim radnicima

Na tragu. riža. - još jedna opcija za prilično snažan UMZCH (30 W, i s naponom napajanja od 35 V - 60 W) na snažnim tranzistorima s efektom polja:

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

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

Odmah gore

Ako ste već poduzeli prve korake, onda će biti sasvim prirodno poželjeti graditi 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 izmjenične struje s mogućnošću mjerenja konstantne komponente. Kao prototip za ponavljanje bolje je uzeti UMZCH E. Gumeli, koji je detaljno opisan na Radiju br. 1 za 1989. Za njegovu izradu trebat će vam nekoliko jeftinih komponenti, ali kvaliteta zadovoljava vrlo visoke zahtjeve: snaga do 60 W, širina pojasa 20-20.000 Hz, neravnomjernost frekvencijskog odziva 2 dB, faktor nelinearne distorzije (THD) 0,01%, razina vlastite buke -86 dB. Međutim, postavljanje Gumeli pojačala je prilično teško; ako se možete nositi s tim, možete preuzeti bilo koji drugi. Međutim, neke od sada poznatih okolnosti uvelike pojednostavljuju osnivanje ovog UMZCH-a, vidi dolje. Imajući to na umu i činjenicu da ne uspijevaju svi ući u radio arhive, valjalo bi ponoviti glavne stvari.

Sheme jednostavnog visokokvalitetnog UMZCH-a

UMZCH Gumeli sheme i specifikacije za njih dane 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 stupnja (KT814/KT815) postavljeni su na radijatore savijene od aluminijskih ploča 75x35 mm debljine 3 mm. Ne isplati se zamijeniti KT814 / KT815 s 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 gotovom obliku i samo sa standardnim izvorom napajanja. Prilikom pokušaja napajanja iz stabiliziranog IP-a, izlazni tranzistori odmah pregore. Stoga, na sl. daju se nacrti originalnih tiskanih ploča i upute za postavljanje. Može im se dodati da se, prvo, ako je "uzbuđenje" primjetno pri prvom pokretanju, bore se s njim promjenom induktiviteta L1. Drugo, vodi dijelova ugrađenih na ploče ne smiju biti duži od 10 mm. Treće, vrlo je nepoželjno mijenjati topologiju instalacije, ali ako je to vrlo potrebno, sa strane vodiča mora postojati okvir okvira (petlja uzemljenja, označena na slici), a putovi 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.

Uspostava ovog UMZCH-a uvelike je pojednostavljena, a rizik od "uzbuđenja" u procesu korištenja sveden je na nulu ako:

Minimizirajte međusobno ožičenje 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 (na dijagramima su točkasti).
Za unutarnje ožičenje koristite minimalnu duljinu bakrenih audio žica bez kisika.

Kada su ovi uvjeti ispunjeni, nema problema s uzbuđenjem, a uspostavljanje UMZCH svodi se na rutinski postupak, opisan na sl.

Žice za zvuk

Audio žice nisu neaktivna fikcija. Potreba za njihovom upotrebom u današnje vrijeme je neosporna. U bakru s primjesom kisika na plohama metalnih kristalita nastaje najtanji oksidni film. Metalni oksidi su poluvodiči i ako je struja u žici slaba bez konstantne komponente, njen oblik je izobličen. U teoriji, izobličenja na mirijadima kristalita trebala bi se međusobno kompenzirati, ali ostaje vrlo malo (čini se, zbog kvantnih nesigurnosti). Dovoljno da ga pronicljivi slušatelji zamijete na pozadini najčišćeg zvuka modernog UMZCH-a.

Proizvođači i trgovci bez grižnje savjesti umjesto bakra bez kisika provlače običan električni bakar - jedno je od drugog nemoguće razlikovati na oko. Međutim, postoji opseg u kojem lažnjak ne ide jednoznačno: kabel s upredenom paricom za računalne mreže. Stavite rešetku s dugim segmentima s lijeve strane, ili se neće uopće pokrenuti ili će stalno propadati. Raspršivanje impulsa, znaš.

Autor je, kad se još govorilo o audio žicama, shvatio da se u principu ne radi o praznom brbljanju, pogotovo jer su se žice bez kisika do tada već dugo koristile u opremi za posebne namjene, s kojom je dobro poznavao prirodu njegove djelatnosti. Zatim sam ga uzeo i zamijenio obični kabel mojih TDS-7 slušalica domaćim iz "vitukhe" s fleksibilnim upletenim žicama. Zvuk se, po sluhu, stalno poboljšavao za analogne pjesme kroz, t.j. na putu od studijskog mikrofona do diska, nikad digitaliziran. Snimke na vinilu napravljene DMM tehnologijom (Direct Meta lMastering, izravno taloženje metala) zvučale su posebno živo. Nakon toga, međublokovsko uređivanje cijelog kućnog zvuka pretvoreno je u "vitushny". Tada su potpuno slučajni ljudi počeli primjećivati poboljšanje zvuka, bili su ravnodušni prema glazbi i nisu bili unaprijed upozoreni.

Kako napraviti međusobne žice od upletene parice, pogledajte sljedeće. video.

Video: "uradi sam" žice za međusobno povezivanje upletene parice

Nažalost, gipka "vituha" ubrzo je nestala iz prodaje - nije se dobro držala u stisnutim konektorima. No, za informaciju čitateljima, fleksibilna "vojna" žica MGTF i MGTFE (oklopljena) izrađena je samo od bakra bez kisika. Krivotvorenje je nemoguće, jer. na običnoj bakrenoj, fluoroplastična izolacija trake širi se prilično brzo. MGTF je sada široko dostupan i mnogo je jeftiniji od markiranih, zajamčenih audio žica. Ima jedan nedostatak: ne može se napraviti u boji, ali se to može ispraviti oznakama. Postoje i žice za namotavanje bez kisika, vidi dolje.

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 razinama, koje su sljedeće. glavni parametri:

Opseg reproducibilnih frekvencija.
Dinamički raspon - omjer u decibelima (dB) maksimalne (vršne) izlazne snage i razine vlastite buke.
Razina vlastite buke u dB.
Faktor nelinearnog izobličenja (THD) pri nazivnoj (dugotrajnoj) izlaznoj snazi. Pretpostavlja se da SOI pri vršnoj snazi iznosi 1% ili 2% ovisno o tehnici mjerenja.
Nepravilnosti u amplitudno-frekvencijskoj karakteristici (AFC) u reproducibilnom frekvencijskom pojasu. Za zvučnike - zasebno na niskim (LF, 20-300 Hz), srednjim (MF, 300-5000 Hz) i visokim (HF, 5000-20.000 Hz) audio frekvencijama.

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

Morate znati sve suptilnosti i nijanse Hi-Fi-ja prilikom projektiranja i izgradnje zvučnika, a što se tiče domaćeg Hi-Fi UMZCH-a za dom, prije nego što prijeđete na njih, morate jasno razumjeti zahtjeve za njihovu snagu potrebno za bodovanje dane prostorije, dinamičkog raspona (dinamike), razine vlastite buke i SOI. Postizanje frekvencijskog pojasa od 20-20.000 Hz od UMZCH-a s blokadom na rubovima od 3 dB i neravnomjernošću frekvencijskog odziva u srednjem rasponu od 2 dB na modernoj bazi elemenata nije jako teško.

Volumen

Snaga UMZCH-a nije sama sebi svrha, ona bi trebala osigurati optimalnu glasnoću reprodukcije zvuka u danoj 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. Razina glasnoće od 20 dB u odnosu na prag sluha je prag razumljivosti - još uvijek možete razaznati šapat, ali glazba se percipira samo kao činjenica njezine prisutnosti. Iskusni glazbenik može reći koji instrument svira, ali ne točno koji.

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

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

Vlast

Proračun snage opreme za zadanu glasnoću u području slušanja možda je glavni i najteži zadatak elektroakustike. Za sebe, u uvjetima je bolje ići od akustičnih sustava (AS): izračunajte njihovu snagu na pojednostavljenu metodu i uzmite nominalnu (dugoročnu) snagu UMZCH jednaku vršnim (glazbenim) zvučnicima. U ovom slučaju, UMZCH neće primjetno dodati svoja izobličenja tim zvučnicima, oni su već glavni izvor nelinearnosti u audio putu. Ali UMZCH ne bi trebao biti previše moćan: u ovom slučaju razina vlastite buke može biti iznad praga čujnosti, jer. smatra se iz naponske razine izlaznog signala pri maksimalnoj snazi. Ako to smatramo vrlo jednostavno, onda za sobu običnog stana ili kuće i zvučnike s normalnom karakterističnom osjetljivošću (izlaz zvuka) možemo uzeti trag. UMZCH optimalne vrijednosti snage:

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

Dinamika

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

Simfonijska glazba i jazz uz simfonijsku pratnju - 90 dB (110 dB - 20 dB) idealno, 70 dB (90 dB - 20 dB) prihvatljivo. Zvuk s dinamikom od 80-85 dB u gradskom stanu niti jedan stručnjak neće razlikovati od idealnog.
Ostali ozbiljni glazbeni žanrovi - 75 dB je izvrsno, 80 dB je preko krova.
Pops bilo koje vrste i filmski soundtrack - 66 dB za oči je dovoljno, jer. ovi opusi su već komprimirani u razinama do 66 dB pa čak i do 40 dB tijekom snimanja, tako da možete slušati bilo što.

Dinamički raspon UMZCH-a, ispravno odabran za određenu prostoriju, smatra se jednakim vlastitoj razini buke, uzetoj sa znakom +, to je tzv. omjer signal-šum.

PA JA

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

Svjetiljke

Posljednja izjava će, možda, izazvati odbijanje, do bijesa, među pristašama cijevnih sklopova: 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 su bitno različiti spektri izobličenja za elektronske cijevi i tranzistore. Što je pak posljedica činjenice da se tok elektrona u svjetiljci 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 vrlo je malo kombiniranih komponenti (zbroji i razlike frekvencija ulaznog signala i njihovih harmonika). Stoga se u doba vakuumskih sklopova 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 frekvencija kombinacija.

Na početku elektronike čvrstog stanja, dizajneri tranzistoriziranog UMZCH-a uzeli su za njih uobičajeni "cijevni" SOI od 1-2%; zvuk sa spektrom izobličenja cijevi ove veličine obični slušatelji percipiraju čistim. Inače, sam koncept Hi-Fi tada nije postojao. Ispostavilo se - zvuče dosadno i gluho. U procesu razvoja tranzistorske tehnologije razvijeno je razumijevanje što je Hi-Fi i što je za njega potrebno.

Trenutačno su rastući problemi tranzistorske tehnologije uspješno prevladani i bočne frekvencije na izlazu dobrog UMZCH-a teško se hvataju posebnim mjernim metodama. A sklop svjetiljke može se smatrati da je prešao u kategoriju umjetnosti. Njegova osnova može biti bilo koja, zašto tamo ne može ići elektronika? Ovdje bi bila prikladna analogija s fotografijom. Nitko ne može poreći da moderni digitalni SLR daje sliku nemjerljivo jasniju, detaljniju, dublju u smislu svjetline i raspona boja od kutije od šperploče s harmonikom. Ali netko s najzgodnijim Nikonom "klikne slike" tipa "ovo je moj debeli mačak napio se ko kopile i spava raširenih šapa", a netko sa Smenom-8M na Svemovskom crno-bijelom filmu se slika ispred kojeg ljudi se gužvaju na prestižnoj izložbi.

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

Eksperimentalni stalak

Mnogi ljubitelji zvuka, koji su jedva naučili lemiti, odmah "ulaze u svjetiljke". To nikako ne zaslužuje osudu, naprotiv. Interes za podrijetlo uvijek je opravdan i koristan, a elektronika je postala takva na svjetiljkama. Prva računala bila su bazirana na cijevima, a elektronička oprema prve letjelice također je bila bazirana na cijevi: tada su već postojali tranzistori, ali nisu mogli izdržati izvanzemaljsko zračenje. Usput, tada su pod najstrožom tajnom stvoreni i cijevni ... mikro krugovi! Mikrolampe s hladnom katodom. Jedini poznati spomen o njima u otvorenim izvorima nalazi se u rijetkoj knjizi Mitrofanova i Pickersgila "Moderne prijamno-pojačavajuće lampe".

No dosta tekstova, prijeđimo na posao. Za one koji vole petljati sa svjetiljkama na sl. - dijagram stolne svjetiljke UMZCH, dizajnirane posebno za eksperimente: SA1 prebacuje način rada izlazne svjetiljke, a SA2 prebacuje napon napajanja. Krug je dobro poznat u Ruskoj Federaciji, neznatno usavršavanje dotaklo je samo izlazni transformator: sada ne samo da možete "voziti" svoj izvorni 6P7S u različitim načinima, već i odabrati omjer prebacivanja mreže zaslona za druge svjetiljke 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

To je slučaj kada ne možete bez svjetiljki. Kao što znate, električna gitara postala je punopravni solo instrument nakon što je unaprijed pojačani signal iz pickupa prošao kroz poseban prefiks - fuser - namjerno izobličujući njegov spektar. Bez toga je zvuk žice bio preoštar i kratak, jer. elektromagnetski pickup reagira samo na modove svojih mehaničkih oscilacija u ravnini zvučne ploče instrumenta.

Ubrzo se pojavila neugodna okolnost: zvuk električne gitare s fuserom dobiva punu snagu i svjetlinu samo pri velikim glasnoćama. To je posebno vidljivo kod gitara s humbucker pickupom, koji daje najviše "zlobnog" zvuka. Ali što je s početnikom, koji je prisiljen vježbati kod kuće? Nemojte ići u dvoranu na nastup, ne znajući točno kako će instrument tamo zvučati. I upravo ljubitelji rocka žele slušati svoje omiljene stvari u punom soku, a rokeri su općenito pristojni i nekonfliktni ljudi. Barem oni koje zanima rock glazba, a ne nečuveno okruženje.

Dakle, pokazalo 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 s 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 koji trebaju cijevno pojačalo ne za eksperimente, već zbog tehničke potrebe, nemaju vremena dugo svladavati zamršenosti cijevne elektronike, oni su strastveni prema drugima. UMZCH u ovom slučaju, bolje je učiniti bez transformatora. Točnije, s jednostranim izlaznim transformatorom koji radi bez konstantne pristranosti. Ovaj pristup uvelike pojednostavljuje i ubrzava proizvodnju najsloženijeg i najkritičnijeg sklopa svjetiljke UMZCH.

Izlazni stupanj cijevi UMZCH bez transformatora i pretpojačala za njega

S desne strane 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 shemi Baksandala, koja pruža prilično duboku prilagodbu, ali unosi mala fazna izobličenja u signal, što može biti značajno pri radu UMZCH-a na 2-smjernom zvučniku. Ispod je jednostavnije pretpojačalo s kontrolom tona koje ne iskrivljuje signal.

No, vratimo se na kraj. U brojnim inozemnim izvorima ovaj sklop se smatra otkrićem, međutim, identičan njemu, s izuzetkom kapaciteta elektrolitskih kondenzatora, nalazi se u Priručniku sovjetskih radioamatera iz 1966. Debela knjiga od 1060 stranica. Tada nije bilo interneta i baza podataka na diskovima.

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

Kako napraviti transformator?

Glavni neprijatelji kvalitete snažnog signalnog niskofrekventnog (zvučnog) transformatora su magnetsko lutajuće polje, čije su linije sile zatvorene, zaobilazeći magnetski krug (jezgra), vrtložne struje u magnetskom krugu (Foucaultove struje) i, u manjoj mjeri, magnetostrikcija u jezgri. Zbog te pojave nemarno sastavljen transformator "pjeva", zuji ili škripi. Foucaultove struje se bore smanjenjem debljine ploča magnetskog kruga i dodatnom izolacijom lakom tijekom montaže. Za izlazne transformatore, optimalna debljina ploča je 0,15 mm, maksimalno dopuštena je 0,25 mm. Za izlazni transformator ne treba uzimati tanje ploče: faktor punjenja jezgre (središnje jezgre magnetskog kruga) čelikom će pasti, poprečni presjek magnetskog kruga 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 s konstantnim prednaponom (npr. anodna struja jednosmjernog izlaznog stupnja), mora postojati mali (utvrđen proračunom) nemagnetski razmak. Prisutnost nemagnetskog jaza, s jedne strane, smanjuje izobličenje signala zbog konstantne pristranosti; s druge strane, u konvencionalnom magnetskom krugu povećava lutajuće polje i zahtijeva veću jezgru. Stoga se nemagnetski razmak mora izračunati na optimalan način i izvesti što je točnije moguće.

Za transformatore koji rade s magnetizacijom, optimalna vrsta jezgre je izrađena od Shp ploča (probušenih), poz. 1 na sl. U njima se tijekom prodiranja u jezgru stvara nemagnetski jaz i stoga je stabilan; njegova je vrijednost navedena u putovnici za ploče ili se mjeri setom sondi. Zalutalo polje je minimalno, jer bočne grane kroz koje se zatvara magnetski tok su čvrste. Shp ploče se često koriste za sastavljanje jezgri transformatora bez magnetizacije, jer Shp ploče su izrađene od visokokvalitetnog transformatorskog čelika. U ovom slučaju, jezgra se sastavlja u preklapanju (ploče se postavljaju s zarezom u jednom ili drugom smjeru), a njezin poprečni presjek se povećava za 10% u odnosu na izračunati.

Bolje je navijati transformatore bez magnetizacije na jezgre USh (smanjena visina s proširenim prozorima), poz. 2. Kod njih se smanjenje lutajućeg polja postiže smanjenjem duljine magnetskog puta. Budući da su ploče USh pristupačnije od Shp, često se od njih izrađuju i jezgre transformatora s magnetizacijom. Zatim se montaža jezgre izvodi u rezu: sastavlja se paket W-ploča, postavlja se traka od nevodljivog nemagnetskog materijala debljine jednake vrijednosti nemagnetskog 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 poz. 3 je dijagram dimenzija jezgre za proračun transformatora, na poz. Dizajn okvira s 4 namota, a na poz. 5 - uzorci njegovih detalja. Što se tiče transformatora za "beztransformatorski" izlazni stupanj, bolje je to učiniti na SLMme s preklapanjem, jer. pristranost je zanemariva (struja pristranosti jednaka je struji mreže zaslona). Ovdje je glavni zadatak učiniti namote što je moguće kompaktnijim kako bi se smanjilo zalutalo polje; njihov aktivni otpor će i dalje biti mnogo manji od 800 ohma. Što je više slobodnog prostora ostalo u prozorima, to je transformator bio bolji. Stoga se namoti vrte u zavoj (ako nema stroja za namotavanje, ovo je užasan stroj) od najtanje moguće žice, koeficijent polaganja anodnog namota za mehanički proračun transformatora uzima se kao 0,6. Žica za namatanje je marke PETV ili PEMM, imaju jezgru bez kisika. Nije potrebno uzimati PETV-2 ili PEMM-2, oni imaju povećani vanjski promjer zbog dvostrukog lakiranja i polje raspršenja će biti veće. Prvo se namota primarni namot, jer. to je njegovo lutajuće polje koje najviše utječe na zvuk.

Željezo za ovaj transformator mora se tražiti s rupama u uglovima ploča i stezaljkama (vidi sliku desno), jer. "Za potpunu sreću" montaža magnetskog kruga provodi se u nastavku. red (naravno, namoti s vodovima i vanjskom izolacijom već bi trebali biti na okviru):

Pripremite napola razrijeđeni akrilni lak ili, na starinski način, šelak;
Ploče s skakačima se brzo lakiraju s jedne strane i stavljaju u okvir što je brže moguće, bez jakog pritiska. Prva ploča se postavlja lakiranom stranom prema unutra, sljedeća - s nelakiranom stranom na prvo lakiranu, itd.;
Kada je prozor okvira pun, nanose se spajalice i čvrsto zategnu vijcima;
Nakon 1-3 minute, kada se istiskivanje laka iz praznina očito zaustavi, ploče se ponovno dodaju dok se prozor ne napuni;
Ponovite odlomke. 2-4 dok prozor ne bude čvrsto nabijen čelikom;
Jezgra se opet 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 uopće se ne detektiraju. 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 potpuna odsutnost bilo kakvih postupaka podešavanja koji 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 četvornih metara. vidjeti za maksimalnu snagu. Prednost je mogućnost rada na opterećenju vrlo niskog otpora, do 1,6 Ohma, što vam omogućuje da uklonite punu snagu kada se napajate iz mreže od 12 V i 7-8 W - s 6-voltnim napajanje, na primjer, na motociklu. No, TDA2004 izlaz u klasi B je nekomplementaran (na tranzistorima iste vodljivosti), 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 na brodu, osim za zrakoplove 27 V. Uz pomoć zglobnih komponenti (remen, desno na slici), TDA7261 može raditi u mutacijskom modu i sa St-By (Stand By , pričekajte) funkcija, koja prebacuje UMZCH u način minimalne potrošnje energije kada nema ulaznog signala određeno vrijeme. Sadržaji koštaju, pa će vam za stereo trebati par TDA7261 s radijatorima od 250 četvornih metara. vidjeti 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" u smislu snage TDA7482, lijevo na slici, radi u tzv. klasa D. Takvi UMZCH se ponekad nazivaju digitalnim pojačalima, što nije točno. Za pravu digitalizaciju, uzorci razine uzimaju se iz analognog signala na frekvenciji kvantizacije koja je najmanje dvostruko veća od reproducibilnih frekvencija, a vrijednost svakog uzorka se bilježi u kodu za ispravljanje pogrešaka i pohranjuje za buduću upotrebu. UMZCH klasa D - pulsni. U njima se analogni izravno pretvara u niz visokofrekventnih impulsa moduliranih širinom impulsa (PWM), koji se dovodi do zvučnika kroz niskopropusni filtar (LPF).

Zvuk klase D nema nikakve veze s 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 tvrtke 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 istaknuti 4-kanalni TDA7385, pogledajte sliku, na kojem možete sastaviti dobro pojačalo za zvučnike do srednjeg Hi-Fi uključujući, s podjelom frekvencije u 2 pojasa ili za sustav sa subwooferom. Filtriranje niskofrekventnih i srednje visokih frekvencija u oba slučaja vrši se na ulazu na slab signal, što pojednostavljuje dizajn filtara i omogućuje dublje odvajanje pojaseva. 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 tom rasponu ljudske uši praktički ne mogu odrediti smjer prema izvoru zvuka. U zvučnicima sa subwooferom, zvučnik "subwoofera" je smješten u zasebnom akustičnom dizajnu, ovo je subwoofer kao takav. Subwoofer je postavljen, u principu, kako je prikladniji, a stereo efekt osiguravaju zasebni MF-HF kanali s vlastitim malim zvučnicima, za čiji akustični dizajn nema posebno ozbiljnih zahtjeva. Poznavatelji se slažu da je ipak bolje slušati stereo s punim odvajanjem kanala, ali sustavi subwoofera značajno štede novac ili rad na bas stazi i olakšavaju postavljanje akustike u male prostorije, zbog čega su popularni kod potrošača s normalnim sluhom a ne osobito zahtjevna.

"Propuštanje" srednjetonskih visokih frekvencija u subwoofer, a iz njega u zrak, uvelike kvari stereo, ali ako oštro "odsječete" subbas, što je, usput rečeno, vrlo teško i skupo, onda vrlo pojavit će se neugodan efekt zvučnog skoka. Stoga se filtriranje kanala u subwoofer sustavima vrši dvaput. Na ulazu, MF-HF s bas "repovima" odlikuju se električnim filtrima, koji ne preopterećuju MF-HF stazu, ali omogućuju nesmetan prijelaz na sub-bas. Basovi sa srednjetonskim "repovima" se kombiniraju i napajaju u zasebni UMZCH za subwoofer. Srednji tonovi se dodatno filtriraju kako se stereo ne bi pogoršao, 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 "lutke" najveću moguću snagu smatraju glavnom. To je potpuno pogrešno, ako je recimo izračun 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 \u003d 48 vata.

Mnogo je važnije osigurati odsutnost faza i prolaznih izobličenja: ako odu, sigurno će doći do zvučnog skoka. Što se tiče THD-a, on je prihvatljiv do 1%. Basova izobličenja ove razine se ne čuju (vidi krivulje jednake glasnoće), a “repovi” njihovog spektra u najbolje čujnom srednjetonskom području neće izaći iz subwoofera.

Kako bi se izbjegla fazna i prijelazna izobličenja, pojačalo za subwoofer je izgrađeno prema tzv. mostni krug: izlazi 2 identična UMZCH uključeni su u suprotnom smjeru kroz zvučnik; signali na ulazima su u antifazi. Odsutnost faznog i prijelaznog izobličenja u mosnom krugu posljedica je potpune električne simetrije puteva izlaznog signala. Identitet pojačala koji tvore ramena mosta osiguran je korištenjem uparenih UMZCH na IC-ovima, izrađenih 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 ljudi misle, određena je naponom napajanja.

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

Malo o akustici

Akustični dizajn subwoofera je posebna tema, ali budući da 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. Unutarnji promjer cijevi je 60 mm, izbočine prema unutra su 113 mm u velikoj komori i 61 mm u maloj. Za određenu glavu zvučnika, subwoofer će se morati rekonfigurirati za najbolji bas i, u isto vrijeme, za najmanji utjecaj na stereo efekt. Za ugađanje cijevi potrebno je očito veće duljine i, gurajući se unutra i van, postižu željeni zvuk. Vanjske izbočine cijevi ne utječu na zvuk, tada su odsječene. Postavke cijevi su međusobno ovisne, tako da morate petljati.

Pojačalo za slušalice

Pojačalo za slušalice se izrađuje ručno najčešće iz 2 razloga. Prvi je za slušanje "u hodu", t.j. izvan kuće, kada snaga audio izlaza playera ili pametnog telefona nije dovoljna za stvaranje "gumbi" ili "čičaka". Drugi je za vrhunske kućne slušalice. Hi-Fi UMZCH za običnu dnevnu sobu potreban je 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 će snaga biti od 200 vata po kanalu, što je previše za običan stan: slušanje na vrlo niskoj razini snage kvari zvuk, vidi gore. Stoga ima smisla napraviti zasebno pojačalo male snage, ali s dobrom dinamikom, posebno za slušalice: cijene za kućanske UMZCH s takvom težinom očito su previsoke.

Dijagram najjednostavnijeg pojačala za slušalice na tranzistorima dat je na poz. 1 sl. Zvuk - osim kineskih "gumbi", radi u klasi B. Također se ne razlikuje po učinkovitosti - litij baterije od 13 mm traju 3-4 sata pri punoj glasnoći. Na poz. 2 - TDA classic za slušalice u pokretu. Zvuk, međutim, daje sasvim pristojan, do prosječan Hi-Fi, ovisno o parametrima digitalizacije staza. Amaterska poboljšanja vezanja TDA7050 su bezbrojna, ali nitko još nije postigao prijelaz zvuka na sljedeću razinu klase: sama "mikruha" ne dopušta. TDA7057 (poz. 3) je jednostavno funkcionalniji, možete spojiti kontrolu glasnoće na običan, a ne dvostruki, potenciometar.

UMZCH za slušalice na TDA7350 (poz. 4) već je dizajniran za izgradnju dobre individualne akustike. Upravo se na ovom IC-u sastavljaju pojačala za slušalice u većini kućanskih 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 vožnju tako ozbiljnih izodinamičkih "čičaka" kao što su TDS-7 i TDS-15.

Niskofrekventna pojačala (ULF) koriste se za pretvaranje slabih signala pretežno audio raspona u snažnije signale koji su prihvatljivi za izravnu percepciju putem elektrodinamičkih ili drugih odašiljača zvuka.

Imajte na umu da su visokofrekventna pojačala do frekvencija od 10 ... 100 MHz izgrađena prema 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, izrađen prema shemi sa zajedničkim emiterom, prikazan je na Sl. 1. Kao teret je korištena telefonska kapsula. Dopušteni napon napajanja za ovo pojačalo je 3 ... 12 V.

Vrijednost prednaponskog otpornika R1 (desetke kΩ) poželjno je odrediti eksperimentalno, jer njegova optimalna vrijednost ovisi o naponu napajanja pojačala, otporu telefonske kapsule i koeficijentu prijenosa pojedinog tranzistora. .

Riža. 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 pristranog otpornika preporuča se serijski spojiti konstantni otpornik otpora od 20 ... 30 kOhm i varijablu otpora od 100 ... 1000 kOhm, nakon čega se primjenom audio signala male amplitude na ulaz pojačala, na primjer, iz kasetofona ili playera, rotacijom gumba varijabilnog otpornika kako bi se postigla najbolja kvaliteta signala pri najvećoj glasnoći.

Vrijednost kapacitivnosti prijelaznog kondenzatora C1 (slika 1) može biti u rasponu od 1 do 100 mikrofarada: što je veća vrijednost ovog kapaciteta, ULF može pojačati niže frekvencije. Za ovladavanje tehnikom pojačanja niskih frekvencija preporuča se eksperimentirati s odabirom vrijednosti elemenata i načina rada pojačala (sl. 1 - 4).

Poboljšane opcije pojačala s jednim tranzistorom

Komplicirano i poboljšano u usporedbi sa shemom na sl. 1 krugovi pojačala prikazani su na sl. 2 i 3. Na dijagramu na sl. 2, stupanj pojačanja dodatno sadrži frekvencijski ovisan krug negativne povratne sprege (otpornik R2 i kondenzator C2), koji poboljšava kvalitetu signala.

Riža. 2. Shema ULF s jednim tranzistorom s lancem frekventno ovisne negativne povratne sprege.

Riža. 3. Pojačalo s jednim tranzistorom s djeliteljem za napajanje baznog napona tranzistora.

Riža. 4. Jednotranzistorsko pojačalo s automatskim podešavanjem prednapona za bazu tranzistora.

U dijagramu na sl. 3, pristranost baze tranzistora je postavljena "čvrsto" pomoću razdjelnika, što poboljšava kvalitetu pojačala kada se njegovi radni uvjeti promijene. U krugu na sl. 4.

Dvostupanjsko tranzistorsko pojačalo

Serijskim spajanjem dva najjednostavnija stupnja pojačanja (slika 1), možete dobiti dvostupanjski ULF (slika 5). Pojačanje takvog pojačala jednako je umnošku pojačanja pojedinih stupnjeva. Međutim, nije lako postići veliko stabilno pojačanje s naknadnim povećanjem broja stupnjeva: pojačalo će se najvjerojatnije samouzbuditi.

Riža. 5. Shema jednostavnog dvostupanjskog bas pojačala.

Novi razvoji niskofrekventnih pojačala, čiji se sklopovi posljednjih godina često citiraju na stranicama časopisa, imaju za cilj postizanje minimalnog koeficijenta nelinearnog izobličenja, povećanje izlazne snage, proširenje pojasa pojačanih frekvencija itd.

Istodobno, 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 krug na tranzistorima s efektom polja i silicij

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

Uz opterećenje visokog otpora, tranzistor KT315 se može koristiti kao VT2. Pojačalo radi u rasponu 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.

Riža. 6. Shema jednostavnog niskofrekventnog pojačala na dva tranzistora.

Amplituda ULF ulaznog signala ne smije biti veća od 0,5 ... 0,7 V. Izlazna snaga pojačala može varirati od desetaka mW do jedinica W, ovisno o otporu opterećenja i veličini napona napajanja.

Postavljanje pojačala sastoji se od odabira 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 s izravnom vezom

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

Riža. 7. Shematski dijagram trostupanjskog ULF-a s izravnom vezom između stupnjeva.

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

Sheme kaskadne ULF na bipolarnim tranzistorima

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

Riža. 8. Kaskadno ULF na dva tranzistora s pojačanjem = 5.

Riža. 9. Kaskadno ULF na dva tranzistora s pojačanjem = 100.

Ekonomičan ULF na tri tranzistora

Za prijenosnu elektroničku opremu važan parametar je učinkovitost VLF-a. Shema 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 način da stabilizira radnu točku VT1 i VT3.

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

Riža. 10. Shema jednostavnog ekonomičnog niskofrekventnog pojačala na tri tranzistora.

Kao iu gornjem krugu (vidi sliku 6), ulazni otpor ovog ULF-a može se postaviti u rasponu od desetaka ohma do desetaka megooma. Kao opterećenje korišten je telefonski primer, na primjer, TK-67 ili TM-2V. Telefonska kapsula spojena utikačem može istovremeno služiti kao prekidač za napajanje strujnog kruga.

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 rasponu 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 s izravnom vezom između kaskada

Primjeri ULF-a s izravnim priključcima i minimalnim odabirom načina rada su krugovi prikazani na sl. 11 - 14. Imaju veliki dobitak i dobru stabilnost.

Riža. 11. Jednostavan dvostupanjski ULF za mikrofon (niska razina šuma, visoko pojačanje).

Riža. 12. Dvostupanjsko niskofrekventno pojačalo na bazi KT315 tranzistora.

Riža. 13. Dvostupanjsko niskofrekventno pojačalo na bazi KT315 tranzistori - opcija 2.

Mikrofonsko pojačalo (slika 11) karakterizira niska razina intrinzične buke i visoko pojačanje [MK 5/83-XIV]. Kao mikrofon BM1 korišten je mikrofon elektrodinamičkog tipa.

Telefonska kapsula može služiti i kao mikrofon. Stabilizacija radne točke (početna pristranost na temelju ulaznog tranzistora) pojačala na sl. 11 - 13 izvodi se zbog pada napona na otporu emitera drugog stupnja pojačanja.

Riža. 14. Dvostupanjski ULF s tranzistorom na polju.

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

Kaskadno niskofrekventno poljsko tranzistorsko pojačalo, koje također ima visoku ulaznu impedanciju, prikazano je na sl. 15.

Riža. 15. dijagram jednostavnog dvostupanjskog ULF-a na dva tranzistora s efektom polja.

ULF krugovi za rad s niskim opterećenjem

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

Riža. 16. Jednostavan ULF za rad s opterećenjem niskog otpora.

Elektrodinamička glava BA1 može se 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 spojiti na njihovu središnju točku izravno, bez kondenzatora C3, C4.

Riža. 17. Krug niskofrekventnog pojačala s uključivanjem opterećenja niskog otpora u dijagonali mosta.

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

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

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

Najjednostavnije tranzistorsko pojačalo može biti dobar alat za proučavanje svojstava uređaja. Sheme i dizajn su prilično jednostavni, možete samostalno izraditi uređaj i provjeriti njegov rad, izmjeriti sve parametre. Zahvaljujući modernim tranzistorima s efektom polja, moguće je napraviti minijaturno mikrofonsko pojačalo doslovno od tri elementa. I spojite ga na osobno računalo kako biste poboljšali parametre snimanja zvuka. A sugovornici će tijekom razgovora puno bolje i jasnije čuti vaš govor.

Frekventne karakteristike

Pojačala niskofrekventne (zvučne) frekvencije dostupna su u gotovo svim kućanskim aparatima – glazbenim centrima, televizorima, radijima, radijima, pa čak i osobnim računalima. Ali postoje i visokofrekventna pojačala na tranzistorima, svjetiljkama i mikro krugovima. Njihova razlika je u tome što ULF omogućuje pojačavanje signala samo audio frekvencije, koju percipira ljudsko uho. Tranzistorska audio pojačala omogućuju reprodukciju signala s 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 izravno ovisi o frekvenciji ulaznog signala. Graf ovisnosti ovih veličina je gotovo ravna crta. Ako se, pak, na ulaz pojačala primijeni signal s frekvencijom izvan raspona, kvaliteta rada i učinkovitost uređaja brzo će se smanjiti. ULF kaskade se u pravilu sastavljaju na tranzistorima koji rade u niskim i srednjim frekvencijskim rasponima.

Klase rada audio pojačala

Svi uređaji za pojačanje podijeljeni su u nekoliko klasa, ovisno o tome koji stupanj struje teče kroz kaskadu tijekom razdoblja rada:

Klasa "A" - struja teče bez prestanka tijekom cijelog razdoblja rada pojačala.
U klasi rada "B" struja teče polovicu razdoblja.
Klasa "AB" označava da struja teče kroz stupanj za pojačanje tijekom vremena jednakog 50-100% perioda.
U "C" načinu rada električna struja teče manje od polovice radnog vremena.
Mode "D" ULF koristi se u radioamaterskoj praksi sasvim nedavno - nešto više od 50 godina. U većini slučajeva ovi su uređaji implementirani na bazi digitalnih elemenata i imaju vrlo visoku učinkovitost - 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 tranzistora. U izlaznom signalu u blizini svakog harmonika počinju se pojavljivati viši harmonici (do 10 ili 11). Zbog toga se pojavljuje metalni zvuk, karakterističan samo za tranzistorska pojačala.

S 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 učinkovitost - manje od 20%. Razlog je taj što je tranzistor stalno uključen i kroz njega stalno teče struja.

Da biste povećali (iako beznačajnu) učinkovitost, možete koristiti push-pull sklopove. Jedan nedostatak je što poluvalovi izlaznog signala postaju asimetrični. Ako prijeđete iz klase "A" u "AB", nelinearna distorzija će se povećati za 3-4 puta. Ali učinkovitost cijelog kruga uređaja i dalje će se povećati. ULF klase "AB" i "B" karakterizira povećanje izobličenja sa smanjenjem razine signala na ulazu. Ali čak i ako pojačate glasnoću, to neće pomoći da se potpuno 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 načinu "A". Ali visokonaponski, ugrađeni u izlazne faze, rade ili u "B" ili u "AB". Takva su pojačala mnogo ekonomičnija od onih koji rade u klasi "A". Osjetno manji broj nelinearnih izobličenja - ne veći od 0,003%. Bolji rezultati mogu se postići korištenjem bipolarnih tranzistora. Načelo rada pojačala na ovim elementima bit će razmotreno u nastavku.

Ali ipak postoji veliki broj viših harmonika u izlaznom signalu, što zvuk čini karakterističnim metalnim. Postoje i sklopovi pojačala koji rade u klasi "AA". U njima 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 projektiranjem i montažom pojačala za kvalitetnu reprodukciju zvuka sve više preferiraju dizajn cijevi. Cijevna pojačala imaju sljedeće prednosti:

Vrlo niska razina nelinearnog izobličenja 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 tisuća ohma. Ali otpor namota zvučnika je 8 ili 4 oma. Da biste ih uskladili, morate instalirati transformator.

Naravno, to nije baš veliki nedostatak – postoje i tranzistorski uređaji koji koriste transformatore kako bi uskladili izlazni stupanj i sustav zvučnika. Neki stručnjaci tvrde da je najučinkovitiji sklop hibridni - koji koristi jednostruka pojačala koja nisu pokrivena negativnom povratnom spregom. Štoviše, sve ove kaskade rade u načinu rada ULF klase "A". Drugim riječima, kao repetitor koristi se tranzistorizirano pojačalo snage.

Štoviše, učinkovitost takvih uređaja je prilično visoka - oko 50%. Ali ne biste se trebali fokusirati samo na pokazatelje učinkovitosti i snage - oni ne govore o visokoj kvaliteti reprodukcije zvuka pojačala. Mnogo su važnije linearnost karakteristika i njihova kvaliteta. Stoga morate obratiti pažnju prije svega na njih, a ne na moć.

Shema jednostranog ULF-a na tranzistoru

Najjednostavnije pojačalo, izgrađeno prema krugu zajedničkog emitera, radi u klasi "A". Krug koristi poluvodički element s n-p-n strukturom. U krug kolektora ugrađen je otpor R3, koji ograničava struju koja teče. Kolektorski krug spojen je na pozitivnu strujnu žicu, a emiterski krug je spojen na negativnu. U slučaju korištenja poluvodičkih tranzistora s p-n-p strukturom, krug će biti potpuno isti, samo će trebati obrnuti polaritet.

Uz pomoć spojnog kondenzatora C1 moguće je odvojiti ulazni AC signal od istosmjernog izvora. U tom slučaju kondenzator nije prepreka protoku izmjenične struje duž staze baza-emiter. Unutarnji otpor spoja emiter-baza, zajedno s otpornicima R1 i R2, najjednostavniji je 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 točno na pola. A ako napajate krug naponom od 20 Volti, možete vidjeti da će vrijednost strujnog dobitka h21 biti 150. Valja napomenuti da su VF pojačala na tranzistorima izrađena prema sličnim krugovima, samo što rade na malo drugačije.

U ovom slučaju, napon emitera je 9 V, a pad u dijelu kruga "E-B" je 0,7 V (što je tipično za tranzistore bazirane na kristalima silicija). Ako uzmemo u obzir pojačalo temeljeno na germanijevim tranzistorima, tada će u ovom slučaju pad napona u odjeljku "E-B" biti jednak 0,3 V. Struja u krugu kolektora bit će jednaka onoj koja teče u emiteru. Možete izračunati tako da napon emitera podijelite s otporom R2 - 9V / 1 kOhm = 9 mA. Da biste izračunali vrijednost osnovne struje, potrebno je podijeliti 9 mA s pojačanjem h21 - 9mA / 150 \u003d 60 μA. ULF dizajn obično koristi bipolarne tranzistore. Princip njegovog rada razlikuje se od polja.

Na otporniku R1 sada možete izračunati vrijednost pada - to je razlika između napona baze i napajanja. U ovom slučaju, osnovni napon se može pronaći po formuli - zbroj karakteristika emitera i prijelaza "E-B". Kada se napaja iz izvora od 20 V: 20 - 9,7 \u003d 10,3. Odavde možete izračunati vrijednost otpora R1 = 10,3V / 60 μA = 172 kOhm. Krug sadrži kapacitet C2, koji je neophodan za realizaciju kruga kroz koji može proći izmjenična 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 pozornost na činjenicu da su u gornjim proračunima pretpostavljene jednake struje baze i kolektora. Štoviše, bazna je struja uzeta kao ona koja teče u krug iz emitera. Javlja se samo kada se na izlaz baze tranzistora dovede prednapon.

Ali mora se imati na umu da apsolutno uvijek, bez obzira na prisutnost pristranosti, 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 izračunu pojačala na bazi germanijevih tranzistori. 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 možemo uzeti u obzir sličan primjer dizajn pojačala zvuka sastavljenog prema zajedničkom emiterskom krugu. Na fotografiji je prikazan sklop napravljen prema strujnom krugu sa zajedničkim izvorom. RC priključci su sastavljeni na ulaznim i izlaznim krugovima tako da uređaj radi u načinu rada pojačala klase “A”.

Izmjenična struja iz izvora signala odvojena je od istosmjernog napona napajanja kondenzatorom C1. Budite sigurni da pojačalo tranzistora s efektom polja mora imati potencijal vrata koji će biti manji od potencijala izvora. U prikazanom dijagramu, vrata su spojena na zajedničku žicu kroz otpornik R1. Njegov otpor je vrlo velik - u dizajnu se obično koriste otpornici od 100-1000 kOhm. Tako veliki otpor bira se tako da se signal na ulazu ne šantira.

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

ULF s izlaznim transformatorom

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

Kolektorski krug tranzistora opterećen je primarnim namotom, koji razvija izlazni signal koji se prenosi kroz sekundar na zvučnike. Razdjelnik napona sastavljen je na otpornicima R1 i R3, što vam omogućuje odabir radne točke tranzistora. Uz pomoć ovog kruga na bazu se dovodi prednapon. Sve ostale komponente imaju istu svrhu kao i sklopovi o kojima smo gore govorili.

push-pull audio pojačalo

To ne znači da se radi o jednostavnom tranzistorskom pojačalu, budući da je njegov rad malo kompliciraniji od onih o kojima smo ranije raspravljali. U push-pull ULF, ulazni signal se dijeli na dva poluvala, različita u fazi. I svaki od tih poluvalova pojačan je vlastitom kaskadom, napravljenom na tranzistoru. Nakon što je svaki poluval pojačan, oba signala se kombiniraju i šalju u 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 neprestano teče kroz krakove pojačala, poluvalovi su asimetrični i dolazi do faznih izobličenja. Zvuk postaje manje razumljiv, a kada se zagrije, izobličenje signala se još više povećava, osobito na niskim i ultra-niskim frekvencijama.

ULF bez transformatora

Niskofrekventno pojačalo na tranzistoru, napravljeno pomoću transformatora, unatoč činjenici da dizajn može imati male dimenzije, još uvijek je nesavršen. Transformatori su još uvijek teški i glomazni pa ih je najbolje izbaciti. Mnogo je učinkovitiji sklop izrađen na komplementarnim poluvodičkim elementima s različitim vrstama vodljivosti. Većina modernih ULF-ova izvodi se upravo prema takvim shemama i radi u klasi "B".

Dva snažna tranzistora korištena u projektiranju rade prema krugu sljedbenika emitera (zajednički kolektor). U tom slučaju ulazni napon se prenosi na izlaz bez gubitka i pojačanja. Ako nema signala na ulazu, tada su tranzistori na rubu uključivanja, ali još uvijek isključeni. Kada se na ulaz primijeni harmonijski signal, prvi tranzistor se otvara s pozitivnim poluvalom, a drugi je u ovom trenutku u prekidu.

Dakle, samo pozitivni poluvalovi 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 prilično je učinkovit i sposoban je osigurati stabilan rad, kvalitetnu reprodukciju zvuka.

ULF krug na jednom tranzistoru

Proučivši sve gore navedene značajke, 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 ohma. 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 s naponom od 4,5-9 volti, struja - 0,3-0,5 A.

Ako otpor R1 nije spojen, tada u bazi i kolektoru neće biti struje. Ali kada je spojen, napon doseže razinu od 0,7 V i omogućuje protok struje od oko 4 μA. U ovom slučaju, trenutni dobitak će biti oko 250. Odavde možete napraviti jednostavan izračun tranzistorskog pojačala i saznati struju kolektora - ispada da je 1 mA. Nakon što ste sastavili ovaj krug tranzistorskog pojačala, možete ga testirati. Spojite opterećenje - slušalice na izlaz.

Dodirnite prstom ulaz pojačala - trebao bi se pojaviti karakterističan šum. Ako ga nema, najvjerojatnije je dizajn pogrešno sastavljen. Ponovno provjerite sve spojeve i ocjene elemenata. Kako bi demonstracija bila jasnija, spojite izvor zvuka na ULF ulaz - izlaz iz playera ili telefona. Slušajte glazbu i cijenite kvalitetu zvuka.

Tranzistorsko pojačalo, unatoč svojoj već dugoj povijesti, ostaje omiljeni predmet proučavanja kako početnika tako i vrijednih radio-amatera. I ovo je razumljivo. Neizostavna je komponenta najmasovnijih i niskofrekventnih (zvučnih) pojačala. Pogledat ćemo kako se grade najjednostavnija tranzistorska pojačala.

Frekvencijski odziv pojačala

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

Tranzistorsko audio pojačalo ima ujednačen frekvencijski odziv u frekvencijskom pojasu od 15 Hz do 20 kHz. To znači da sve ulazne signale s frekvencijom unutar ovog raspona pretvara (pojačava) pojačalo na približno isti način. Slika ispod prikazuje idealnu krivulju frekvencijskog odziva za audio pojačalo u smislu "pojačanja pojačala Ku - frekvencija ulaznog signala".

Ova krivulja je gotovo ravna od 15 Hz do 20 kHz. To znači da se takvo pojačalo treba koristiti posebno za ulazne signale s frekvencijama između 15 Hz i 20 kHz. Za ulazne signale iznad 20 kHz ili ispod 15 Hz, učinkovitost i kvaliteta njegove izvedbe brzo se smanjuju.

Vrsta frekvencijskog odziva pojačala određena je električnim radio elementima (ERE) njegovog kruga, a prije svega samim tranzistorima. Audio pojačalo bazirano na tranzistorima obično se sklapa na takozvanim nisko- i srednjefrekventnim tranzistorima s ukupnim propusnim opsegom ulaznih signala od desetaka i stotina Hz do 30 kHz.

Klasa pojačala

Kao što znate, ovisno o stupnju kontinuiteta strujnog toka kroz njegovo razdoblje kroz tranzistorski pojačalni stupanj (pojačalo), razlikuju se sljedeće klase njegovog rada: "A", "B", "AB", "C", "D".

U radnoj klasi struja "A" teče kroz stupanj za 100% razdoblja ulaznog signala. Rad kaskade u ovoj klasi ilustriran je na sljedećoj slici.

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

U klasi rada stupnja "B", struja teče kroz njega točno 50% perioda ulaznog signala, kao što je prikazano na slici.

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

Niskofrekventno pojačalo na tranzistorima: izobličenje u glavnim klasama rada

U radnom području, tranzistorsko pojačalo klase "A" ima nisku razinu nelinearnog izobličenja. 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.). To uzrokuje pojavu takozvanog tranzistoriziranog ili metalnog zvuka.

Ako niskofrekventna pojačala snage na tranzistorima imaju nestabilizirano napajanje, tada se njihovi izlazni signali moduliraju u amplitudi blizu frekvencije mreže. To dovodi do grubosti zvuka na lijevom rubu frekvencijskog odziva. Različite metode stabilizacije napona čine dizajn pojačala složenijim.

Tipična učinkovitost jednosmjernog pojačala klase A ne prelazi 20% zbog stalno uključenog tranzistora i kontinuiranog protoka istosmjerne komponente. Možete napraviti push-pull pojačalo klase A, učinkovitost će se malo povećati, ali će poluvalovi signala postati asimetričniji. Prijenos kaskade iz radne klase "A" u radnu klasu "AB" četverostruko povećava nelinearnu distorziju, iako se povećava učinkovitost njezinog kruga.

U pojačalima klasa "AB" i "B", izobličenje se povećava kako se razina signala smanjuje. Nehotice poželite pojačati takvo pojačalo kako biste upotpunili osjećaj snage i dinamike glazbe, ali to često ne pomaže puno.

Srednji razredi rada

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

Za pojačala druge klase - "AA" stupanj nelinearnog izobličenja je još niži - oko 0,0005%, ali su prisutni i viši harmonici.

Povratak na tranzistorsko pojačalo klase "A"?

Danas mnogi stručnjaci na području kvalitetne reprodukcije zvuka zagovaraju povratak cijevnim pojačalima, budući da je razina nelinearnog izobličenja i viših harmonika koje oni unose u izlazni signal očito niža od razine tranzistora. Međutim, te su prednosti uvelike nadoknađene potrebom za odgovarajućim transformatorom između cijevnog izlaznog stupnja visoke impedancije i zvučnika niske impedancije. Međutim, jednostavno tranzistorizirano pojačalo može se napraviti i s transformatorskim izlazom, kao što će biti prikazano u nastavku.

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

Budući da jednostruki sklopovi dobivaju ovu perspektivu, u nastavku ćemo pogledati njihove mogućnosti.

jednostruko pojačalo s jednim tranzistorom

Njegov sklop, napravljen sa zajedničkim emiterom i RC priključcima za ulazne i izlazne signale za rad u klasi "A", prikazan je na donjoj slici.

Prikazuje npn tranzistor Q1. Njegov kolektor je preko strujno ograničavajućeg otpornika R3 spojen na +Vcc pozitivni terminal, a njegov emiter na -Vcc. P-n-p tranzistorsko pojačalo imat će isti krug, ali će vodovi napajanja biti obrnuti.

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

Pretpostavimo da je Vcc = 20 V, R2 = 1 kΩ, a strujni dobitak h = 150. Odabiremo napon emitera Ve = 9 V, a pad napona na E-B spoju je Vbe = 0,7 V. Ova vrijednost odgovara tzv. -nazvan silicijski tranzistor. Kada bismo razmatrali pojačalo bazirano na germanijevim tranzistorima, tada 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 kruga za prolaz varijabilne komponente emiterske struje (zapravo struje kolektora). Da ga nema, tada bi otpornik R2 jako ograničio promjenjivu 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) također teče struja curenja iz kolektora Icb0. Stoga je stvarna struja kolektora Ic = Ib h + Icb0 h, t.j. struja curenja u strujnom krugu s OE pojačava se 150 puta. Kada bismo razmišljali o pojačalu na bazi germanijevih tranzistoria, tada bi se ova okolnost morala uzeti u obzir u izračunima. Činjenica je da imaju značajan Icb0 reda od nekoliko μA. U siliciju je tri reda veličine manji (oko nekoliko nA), pa se obično zanemaruje u proračunima.

Jednostruko pojačalo s MIS tranzistorom

Kao i svako tranzistorsko pojačalo s efektom polja, razmatrani krug ima svoj analog među pojačalima, stoga ćemo razmotriti analog prethodnog sklopa 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 se odvaja izvor izmjeničnog ulaznog signala od izvora konstantnog napona Vdd. Kao što znate, svako pojačalo tranzistora s efektom polja mora imati potencijal vrata svojih MIS tranzistora ispod potencijala njihovih izvora. U ovom krugu, kapija je uzemljena pomoću R1, koji je obično visokog otpora (100 kΩ do 1 MΩ) tako da ne šantira ulazni signal. Kroz R1 praktički nema struje, pa je potencijal vrata u nedostatku ulaznog signala jednak potencijalu zemlje. Potencijal izvora je veći od potencijala zemlje zbog pada napona na otporniku R2. Dakle, potencijal vrata je manji od potencijala izvora, koji je neophodan za normalan rad Q1. Kondenzator C2 i otpornik R3 imaju istu svrhu kao u prethodnom krugu. Budući da je ovo krug sa zajedničkim izvorom, ulazni i izlazni signali su van faze za 180°.

Pojačalo s transformatorskim izlazom

Treće jednostupanjsko jednostavno tranzistorsko pojačalo, prikazano na donjoj slici, također je izrađeno prema krugu zajedničkog emitera za rad u klasi "A", ali je preko odgovarajućeg transformatora spojeno na zvučnik niske impedancije.

Primarni namot transformatora T1 je opterećenje kolektorskog kruga tranzistora Q1 i razvija izlazni signal. T1 šalje izlazni signal zvučniku i osigurava da izlazna impedancija tranzistora odgovara niskoj (od nekoliko ohma) impedanciji zvučnika.

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

Push-Pull audio pojačalo

Dvotranzistorsko push-pull niskofrekventno pojačalo dijeli ulaznu frekvenciju u dva protufazna poluvala, od kojih je svaki pojačan vlastitim tranzistorskim stupnjem. Nakon takvog pojačanja, poluvalovi se kombiniraju u potpuni harmonijski signal, koji se prenosi u sustav zvučnika. Takva pretvorba niskofrekventnog signala (cijepanje i ponovno spajanje), naravno, uzrokuje nepovratno izobličenje u njemu, zbog razlike u frekvencijskim i dinamičkim svojstvima dvaju tranzistora sklopa. Ova izobličenja smanjuju kvalitetu zvuka na izlazu pojačala.

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

Na slici je prikazan krug pojačala snage tranzistora push-pull.

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

Tranzistorsko pojačalo snage bez transformatora

Transformatori su, unatoč uspjehu u njihovoj minijaturizaciji, još uvijek najglomazniji, najteži i najskuplji ERE. Stoga je pronađen način da se transformator eliminira iz push-pull kruga pokretanjem 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 spojena su prema zajedničkom kolektorskom (emiterskom sljedbeniku) krugu. Stoga krug prenosi ulazni napon na izlazni bez pojačanja. Ako nema ulaznog signala, tada su oba tranzistora na granici uključenog stanja, ali su isključena.

Kada se unese harmonijski signal, njegov pozitivni poluval otvara TR1, ali stavlja p-n-p tranzistor TR2 u način potpunog prekida. Dakle, kroz opterećenje teče samo pozitivni poluval pojačane struje. Negativni poluval ulaznog signala otvara samo TR2 i isključuje TR1, tako da se negativni poluval pojačane struje dovodi do opterećenja. Kao rezultat toga, na opterećenju se emitira sinusoidni signal punom snagom (zbog pojačanja struje).

Jednotranzistorsko pojačalo

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

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

Ako otpornik R* nije spojen, tada nema struje baze Ib ni struje 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 = 250Ib = 1 mA.

Nakon što smo vlastitim rukama sastavili jednostavno tranzistorsko pojačalo, sada ga možemo testirati. Spojite slušalice i stavite prst na točku 1 na dijagramu. Čut ćete 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 spojen je na bazu tranzistora preko kondenzatora C. Napon na bazi je sada jednak zbroju istosmjernog napona prednapona (približno 0,7 V) koji dolazi iz otpornika R* i izmjeničnog napona prsta. Kao rezultat toga, struja kolektora prima izmjeničnu komponentu s frekvencijom od 50 Hz. Ova izmjenična struja se koristi za pomicanje dijafragme zvučnika naprijed-natrag na istoj frekvenciji, što znači da možemo čuti ton od 50Hz na izlazu.

Slušanje razine šuma od 50 Hz nije baš zanimljivo, pa na točke 1 i 2 možete spojiti niskofrekventne izvore signala (CD player ili mikrofon) i čuti pojačani govor ili glazbu.

Najnoviji članci

2022-03-17 22:04:42
Praktični rad na oblikovanju tekstualnih dokumenata koji sadrže tablice
2022-03-17 22:04:42
Osobni račun osigurane osobe
2022-03-17 22:04:42
Sustav automatske identifikacije Zajednička uporaba AIS-a sa sustavom elektroničkih karata

Popularni članci

Izbor urednika

2022-03-12 11:39:54

Treperi ili treperi Alcatel telefon, pametni telefon i tablet
Alcatel je specijaliziran za proizvodnju modernih mobitela, pametnih telefona i tableta, popraćenih ne samo izvrsnim...
2022-03-12 11:39:54

Kako resetirati podatke (hard reset, tvorničke postavke) na Samsung Galaxy
Dostupnost tvrdog resetiranja: dostupno Postoji mnogo razloga zašto ćete možda morati izvršiti hard reset na tvorničke postavke pametnog telefona (Hard...
2022-03-12 11:39:54

Najbolji firmware za HTC Desire sa Sense shell - Runnymede i RuHD Instalacija RuHD za Desire
Da, malo van teme, ali ipak sam neki dan bljesnula svojim, već dosta starim, smarfonom i imam iskustva. Kako kažu, isti firmware je nešto zajedničko s ...
2022-03-12 11:39:54

Načini vraćanja tipkovnice na android ako je nema
Svaki proizvođač pametnih telefona pokušava u svoju kreaciju ugraditi vlastitu virtualnu tipkovnicu. Ali ne zadovoljava zahtjeve korisnika ...
2022-03-12 11:39:54

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