Универсален германиев бас усилвател. Домашен усилвател, използващ германиеви транзистори. Накратко за захранването

За тези, които все още имат транзистори от серията GT и P в хранилището си, предлагам за преглед моя ULF дизайн, използващ транзистори P210. Взех схемата от една брошура не помня за коя година, в помощ на един радиолюбител. Оригиналната схема използва транзистори MP42, MP37 и P217.

С този комплект посочената номинална мощност беше 15W. Имайки в складовете си около половин сто транзистора P210, аз за дълго времепреместих ги от ъгъл в ъгъл. И така, един ден, след като прочетох форуми и всякакви статии за усилватели, базирани на Германия, най-накрая реших да събера ULF на същите тези P210.

Много положителна обратна връзкано не по-малко критики бяха прочетени относно използването на транзистори от серията GT в усилвателите. За да проверя написаното и да дам своята оценка, започнах да го сглобявам. Бяха сглобени две версии на схемата: с пет транзистора според класическата топология и схема с диференциална каскада. В крайна сметка се даде предпочитание на схема с диференциална каскада.

Няколко думи за първата схема: тя практически не изисква настройка, ако всички части са в изправност, тя работи веднага. Настройката се свежда до настройка на половината от захранващото напрежение на изхода. Схемата е доста надеждна.

За пълна липса на фон на променлив ток в токоизправителя е достатъчен капацитет от 4700 микрофарада. При захранващо напрежение от 42V, Pmax достига 38W. Не съм го мерил по-точно. Едно от предимствата е, че няма стъпаловидни изкривявания; именно германиевите транзистори в такава схема имат това предимство.

Сред недостатъците - режимите на работа на крайните транзистори са близки до максимално допустимите, рязко намалявайки надеждността на последните. Когато работят дълго време на приблизително 75 процента от максималната мощност, крайните транзистори стават доста горещи.

Радиаторите на снимката загряваха до 60 градуса. трябва да бъде отбелязано че Максимална температурапреди разрушаването на кръстовището P210, според паспорта, той е 85 градуса (за силиций, например, тази граница е 125 градуса).

Втората верига, с диференциална каскада, има редица предимства пред първата верига, а именно: настройка на тока на покой (аз го настроих на 200mA), температурен режимпо-мек. Когато се захранва от биполярен 35V източник, Pmax = 50 W.

Няма смисъл да се повишава захранващото напрежение над 35 волта, тъй като максималната разсейвана мощност на колектора P210 с буквите B и C е 45 вата.

Ако имате P210 с буквата Ш, тогава има смисъл да увеличите мощността до 42 волта, тогава можете да получите 60 -65 вата на изхода. По време на процеса на сглобяване тествах вариант с две двойки изходни транзистори P210B и успях да получа 80 вата!!

За германия това е доста значителна цифра, но поради редица недостатъци - огромни радиатори, прилично отопление, тази проба остана тест и защо толкова много продукция за дома.

Схемата работи надеждно от две години. Преизчислих някои стойности на резистори за съответните транзистори. Препоръчвам да инсталирате резистори в крайния етап с мощност най-малко 5 вата, може да бъде още по-мощен, ще бъде още по-добре, ако използвате 100 вата акустика, тогава 5 вата е достатъчно.

Ако например го поставите на три вата, тогава при половината мощност те просто ще избухнат или ще изгорят на въглища, което ще доведе до повреда на транзистора GT404 на първо място и един от изходните транзистори вероятно ще излети . Затова не спестяваме мощността на резистора - най-добре е жицата.

Сред недостатъците: срещнах проблема с фона на променлив ток. За мен остава загадка защо в първата схема капацитет от 4700 е достатъчен, но в тази схема явно не е достатъчен. Трябваше да се разоря и да купя два кондензатора за 15000x63 волта. Тези на пръв поглед прости детайли ми струваха 1500 рубли. Разбира се, беше възможно да се сглоби батерия от кондензатори 2000μFx50V, от които има пълна кутия, но те са стари съветски и многократно по-големи от вносните; размерът ще се побере в пода на кутията на усилвателя.

Ето защо купихме вносни, но както искате, разбира се, всичко зависи от това в какъв тип жилище искате да го набутате. В резултат на това два контейнера от 15 000 бяха достатъчни, за да премахнат напълно фоновия променлив ток.

И двете схеми работят в клас AB. За по-добро отстраняване на топлината инсталирах среден охладител от компютъра, захранвах го през охлаждащ резистор, така че охладителят получи 8 волта. Няма никакъв шум от охладителя. Това е повече от достатъчно - при максимална мощност за един час радиаторите не се нагряват над 45 градуса. Ако паметта не ме лъже, площта на радиаторите на снимката е 200 см квадрат.

Настройката на тази схема също се свежда до настройка на половината от изходната мощност с тримерен резистор в диференциалната каскада и тока на покой с тример в базата MP26B.

Сега няколко думи за предусилвателя. Приложил съм предложените от автора схеми от брошурата, но ми се сториха съмнителни. Следователно най-простата каскада беше сглобена с помощта на един транзистор MP39b (нисък шум). Тази каскада се вижда леко на снимката от лявата страна на кутията. Не предоставям диаграма на последното, тъй като няма смисъл да го препоръчвам - препоръчително е да направите тази каскада за съществуващ източник на сигнал.

Предпоставка за предусилвател- веригата трябва да има общ емитер. Разбира се, можете да използвате и микросхеми, но не съм проверил как ще работи всичко заедно. Тъй като микросхемите имат общ минус, а във веригата на UCH общ плюс, има голяма вероятност крайните и предварителните етапи да не работят правилно от един и същ източник.

Като захранване е използван конвенционален трансформатор TS-160 с пренавита вторична обмотка. Един канал дърпа максимум 3,5 ампера. Въз основа на това вторичната трябва да осигурява поне 6 ампера. Токоизправителят използва диоди D242, тъй като нямаше други. Но KD202 е напълно достатъчен.

Тук накратко говорих за основните точки на сглобяване и настройка на усилвателя. Е, накрая ще добавя няколко думи за качеството и цвета на звука. Като цяло съм доволен от резултата! И резултатът беше неочакван - звукът е много приятен за ухото, като трябва да се отбележи, че нискочестотният спектър на тези транзистори е доста дълбок и силен. Можете да слушате денонощно, за сравнение, същият запис е събран, но само на транзистори от серия KT - и звукът изглежда същият, но все пак има нещо толкова механично и сухо в звука на силициевите транзистори. На КТшки ниски честотиТе също не изглеждаха лоши, но все още липсваше нещо незабележимо за ухото.

Като цяло, за хора с остър слух и, така да се каже, чувствително ухо, разликата ще бъде очевидна. С всичките си недостатъци, звукът от германий е много по-естествен и по-мек от звука от силиций. Без да се причислявам към аудиофилите, сред които има доста хора с маниакални идеи и убеждения, а като обикновен меломан с изострен музикален слух, избрах немската версия.

В предишните си статии публикувах таблица със свойствата на германий и силиций, от която се вижда, че въпреки всички недостатъци, германият има очевидни предимства пред силиция. И като заключение ще кажа: тези, които искат да повторят дизайна, дават... заслужава си!

„Мина известно време, откакто взех пулове...“ Или по-скоро исках да кажа, че мина известно време, откакто сглобих транзисторни усилватели. Всички лампи, да лампи, нали знаете. И тогава, благодарение на нашия приятелски екип и участие, закупих няколко дъски за сглобяване. Плащанията са отделни.

Плащанията пристигнаха бързо. Игор (Datagor) незабавно изпрати документация с диаграма, описание на монтажа и конфигурацията на усилвателя. Комплектът е добър за всички, схемата е класическа, изпитана. Но ме победи алчността. 4,5 вата на канал няма да са достатъчни. Искам поне 10 W и не защото слушам музика силно (при моята акустика чувствителност от 90 dB и 2 W са достатъчни), а... за да е така.

Схема на усилвател на мощност

Все още нито един адвокат не е успял да заобиколи законите на Ом и Джаул-Ленц и за да се увеличи изходната мощност на UMZCH, е необходимо да се увеличи захранващото му напрежение. Да го направим поне два пъти, до 30 волта. Няма да можете да направите това веднага. Транзисторите P416 и MP39B, които се използват в оригиналната схема, имат максимално допустимо напрежение от 15 волта.

Трябваше да извадя от рафта старото издание на Наръчника за радиолюбители от 1978 г. и да се задълбоча в изследването на параметрите на германиеви транзистори от сериите MP и GT, като същевременно разкопавах кутиите с части.

Търсих транзистори с параметри, близки до използваните в схемата, но с максимално допустимо напрежение поне 30 волта.

След извършването на тази вълнуваща изследователска работа бяха намерени необходимите кандидати. За входа, вместо P416, основният претендент беше транзисторът GT321D.
Беше решено да се замени двойката MP39B + MP37A с подобна двойка MP14A + MP10B. Германиеви транзистори от серия MP с номера от 9 до 16 са „военно оборудване“, транзистори за оборудване със специално предназначение. За разлика от техните аналози с номера от 35 до 42, които са предназначени за оборудване с широко приложение.

На изхода реших да използвам високочестотни транзистори GT906A. Имаше няколко причини за това, като основната беше наличието на доставка на тези транзистори в нощното ми шкафче. Втората причина е високият коефициент на пренос на ток. По време на работа транзисторите на предварителния етап ще се „напрягат“ по-малко, за да управляват изходните транзистори, което трябва да намали тяхното нагряване и да има положителен ефект върху нивото на изкривяване на усилвателя.

Следващата стъпка, която също е важна, е изборът на транзистори по двойки според коефициента на пренос на ток h21e. Първо се опитах да направя това с обикновен китайски тестер, но резултатите от измерването изглеждаха малко странни и явно надценени. В допълнение, китайският тестер очевидно не можеше да се справи с измерването на параметрите на мощни транзистори.

Трябваше да извадя от рафта доброто старо устройство PPT от съветската епоха.

След избор на транзистори, монтаж печатни платкиСпоред инструкциите на datagor не отне много време. Също така трябва да обърнем внимание на напрежението на електролитните кондензатори. То трябва да бъде не по-малко от избраното захранващо напрежение на усилвателя.
Използвах 35 волтови кондензатори.

Тъй като планирах да получа повече мощност от усилвателя, беше необходимо да увелича капацитета на изходния свързващ кондензатор поне два пъти. Кондензатор с този рейтинг вече не можеше да се побере на платката. Вместо това запоих няколко винтови клеми, така че да мога да свържа всеки кондензатор, който харесвам към проводниците, независимо от неговия размер.

Друг важен въпросИмаше организиране на охлаждане на изходните транзистори. Намерих чифт идентични, доста големи радиатори, но те бяха проектирани да побират модерни транзистори в корпуса TO-220.
Намерих изход в старо изгоряло компютърни единицихранене. Чифт радиатори, изработени от алуминий с дебелина 4 мм, върху които прикрепих транзистори GT906 през изолационни уплътнения, а самите радиатори, с широк край, бяха завинтени чрез термична паста към големи радиатори.

Платките на усилвателя също бяха прикрепени към същите радиатори с помощта на метални ъгли. Между ребрата на радиатора на компютъра, в близост до изходните транзистори, е удобно разположен диод D310, който осигурява термичната стабилност на усилвателя. Без да се колебая, го напълних с китайско топено лепило.

Първо включване, настройка на усилвателя

Първоначално го настроих на захранващо напрежение от 15 волта. Настроих тока на покой на усилвателя на 100 mA, балансирах изхода така, че да има точно половината от захранващото напрежение, след което постепенно започнах да повишавам захранващото напрежение до необходимите 30 волта.

По време на тази операция беше необходимо леко да се променят стойностите на някои резистори, тъй като... С увеличаване на захранващото напрежение токът на покой започна рязко да нараства. Без токоограничаващо захранване вероятно щях да загубя повече от една двойка изходни транзистори. Но всичко мина добре.

Някои измервания

Честотна лентаИ аз останах доволен. Почти без преобръщане от 15 Hz до 60 kHz. Ако премахнем кондензаторите от 100 pF от веригата за обратна връзка и на входа, вероятно ще бъде още по-широк.

Точно това, от което се нуждаете! Това точно съответства на нивото на изходния сигнал звукова картакомпютър, който ще се използва като основен източник на сигнал.

Проверих какъв максимален ток консумира усилвателя. Когато на входа се подаде правоъгълен сигнал с честота 10 kHz и амплитуда 1,5 V, усилвателят черпи малко по-малко от 2 A ток от захранването.

Общ монтаж на усилвател

Силов трансформатортороидален. С ужасното име BY5.702.010-02, което имаше за цел да обърка потенциален враг. Трансформаторът произвежда 20 волта на изхода. Не можах да намеря текущите параметри на тази намотка, но тя задържа топлината на лампата GM-70 (която е 3,5 A) без напрежение или прегряване. Така че за захранване на два канала на този усилвател има достатъчно мощност дори и с резерв.

Използвах и германиеви изправителни диоди D305 (10 A, 50 V). Така беше възможно да се сглоби усилвател, в който няма нито една силиконова част. Всичко е според Фън Шуй.

Филтърни кондензатори - 2 бр. 10000 µF всеки. Един щеше да е достатъчен, но както писах в началото, алчността надделя, а освен това имаше място в сградата.

Инсталирах три кондензатора 1000 μF 63 V, свързани паралелно на изхода. Кондензаторите са висококачествени, от японската Matsushita.

След като всички компоненти са здраво закрепени в кутията, остава само да ги свържете заедно с жици, без да бъркате нищо. Направих монтажа с медна жила със сечение 0,5 кв. мм в силиконова топлоустойчива изолация. Взех този проводник от кабела, използван за пожарни аларми. Препоръчвам го за ползване. Поради факта, че жицата е твърда, тя може да бъде положена равномерно и спретнато в корпуса без много усилия.

От някои мои приятели чух добри отзиви за звука на ULF на германиеви транзистори. И реших да събера обичайната класическа схема, използвайки допълнителни германиеви транзистори GT703/705. За изграждането - каскадата SRPP на 6N30P за получаване на възможно най-ниския изходен импеданс.

Схемата е следната:

Резистор VR2 задава нула на изхода, резистор VR1 задава тока на покой на изходните транзистори. Ценерови диоди са необходими, за да се предотврати появата на опасно напрежение за транзистори между етажите на SRPP в случай на повреда на една от половините на лампите. Предварителното прослушване на прототипа показа много добър звук, максимална синусоидална мощност - 8 вата, честотна лента при минус 1 dB от 20 Hz до 80 kHz. Чувствителност – 0,6 волта. Прототипът свири около 10 минути на максимална сила на звука (колкото можеха да го държат ушите) и радиаторите на изходните транзистори дори не загряваха до 50 градуса, само токът на покой се увеличи от първоначалните 40 mA до 100. доставка:

За по-нататъшни експериментатори беше сглобен макет в стерео версия. Първите тестове бяха направени без защита от пренапрежение. Добавянето на този елемент върна яснотата на звука, присъща на ламповите усилватели. Като цяло, разбира се, това не е 2A3, но предвид просто завладяващата простота на дизайна, звукът е много, много приличен. Общото впечатление е, че е типично триодно, тоест изчистено, детайлно, точно, но затова пък някак неемоционално и селско. Трудно е да се каже дали причината за това е ламповата или транзисторната част на веригата, или самата верига - това ще покажат следващите експерименти - те със сигурност ще бъдат продължени.

И накрая няколко снимки как изглежда:

Актуализирано на 21 февруари 2013 г. Очевидно е възможно да се захранва изходният етап с помощта на LM7812 и LM7912, инсталирани на радиатор.

Схемата на усилвателя е проста, има минимум подробности, ще бъде полезно за повторение от начинаещи, текстът по-долу също е за тях. Усилващите елементи на веригата - германиеви транзистори - бяха активно използвани преди тридесет години. Схемата напомня на много общи схеми от онези години, например усилвателя Electron 20. Има някои разлики, главно от технологично естество.
Източникът на захранване е еднополюсен, нестабилизиран, дроселът изглежда малко необичаен там. Изходното стъпало работи в режим клас АВ.

Изходна мощност 10W, общ THD до 3%, натоварване - 8 Ohm високоговорители.

Работа на усилвателя, използвайки примера на един канал:
Входният сигнал пристига в основата на транзистора VT1 и постоянното напрежение идва тук от делителя R5, R9 - това определя потенциала на отклонение на транзистора и в същото време напрежението на изходната симетрия. Усиленият VT1 сигнал се подава към основата VT3 и след това към изходния етап VT5,VT6,VT9,VT10. Напрежението от изхода на усилвателя (точка + C9) идва към емитера VT1 - образувайки верига с обща отрицателна обратна връзка, както за постоянен, така и за променлив ток едновременно. Ако напрежението на излъчвателя VT1, идващо от изхода, е по-голямо, отколкото в основата му, тогава VT1, VT3, VT6, VT9 са затворени, изходният потенциал се намалява поради едновременно отворените VT5, VT10. Същото се случва, ако емитерът на VT1 получи напрежение от изхода, което е по-малко от това в основата му (само отключването/заключването на транзисторите се случва точно обратното). Тези. усилвателят автоматично поддържа изходното напрежение, определено от делителя R5, R9 в основата VT1. Веригата работи по подобен начин, усилвайки полезния AC сигнал. Едва сега схемата работи звуков сигналвлизайки в базата VT1 през C2. Дълбочината на действие на OOOS не е еднаква за постоянен и променлив ток, поради наличието на кондензатор C4. За променлив ток, използвайки разделителя R11 R12, Ku на целия усилвател е настроен за постоянен ток, работи 100% OOOS (през R11 към емитер VT1), което поддържа симетрията на изхода DC; Основният усилвател на напрежението по отношение на амплитудата, необходима за "задвижване" на изходния етап, е транзисторът VT3. За подобряване на свойствата на тази каскада нейният товар е верига Positive Feedback, която се поема през R23 от изхода на усилвателя и образува т.нар. "динамично натоварване". Действието на тази схема води до почти постоянен ток през VT3, при всяка амплитуда на сигнала - транзисторът работи в по-линеен режим и развива максимално Ku, което е важно от гледна точка на намаляване на общия THD на усилвателя и максимална амплитуда на изходния сигнал. Разбира се, схемата PIC, която не е напълно перфектна като „динамичен товар“, се използва като цяло за опростяване на веригата. Изходният етап е съвсем обикновен, неговата задача е значително да увеличи текущото напрежение, идващо от етапа към VT3 и захранването на товара. Композитният транзистор VT6,VT9 е отключен на положителен потенциал, каскадата VT5,VT10 е отключена на отрицателен потенциал, като по този начин усилва сигнала за променлив ток в точката на симетрия +C9. Аудио сигналът влиза в товара през кондензатор C9, който не позволява преминаване на постоянно напрежение от точката на симетрия на усилвателя. За да се сведе до минимум изкривяването, изходните транзистори са леко отворени с определен начален ток (ток на покой).
Този ток се задава от спада на напрежението от протичащия колекторен ток VT3 през резистори R17, R18 и се прилага между базите на транзисторите на предварителния изход. Веригата R19, C6 елиминира самовъзбуждането на усилвателя, което може да възникне при честоти над 50 kHz. Когато инсталирате усилвателя, трябва да обърнете внимание на свързването на GND проводниците; напречното сечение на проводниците, свързващи изходните транзистори, трябва да бъде 0,75-1 mm2 (с изключение на основния проводник).
Настройка и включване на усилвателя за първи път:
Настройката трябва да се извърши чрез свързване на мощен резистор 15-20 Ohm вместо предпазител и мощни резистори 8-15 Ohm вместо акустика. Ако всички транзистори работят правилно и няма грешки във веригата, в точките на симетрия (+C9, +C10) веднага трябва да се установи напрежение, равно на половината от захранването - това трябва първо да се провери. Допълнително се регулира с тример R4. Дисбалансът на симетрия в рамките на +/-2 волта е напълно приемлив. След това началният ток на изходните транзистори (ток на покой) се контролира чрез измерването му чрез спада на напрежението на резисторите R32 и R34, той трябва да бъде в диапазона 40-70 mV. Ако има грешки или дефектни елементи във веригата, тогава резисторът, свързан вместо предпазителя, може да стане много горещ, като същевременно спасява транзисторите на веригата (изход и предварителен изход) от повреда - трябва внимателно да проверите веригата и да премахнете грешка или дефектен елемент. Следващият етап от проверката е за липса на RF самовъзбуждане - трябва да свържете осцилоскоп към изхода. Наличието на самовъзбуждане се елиминира чрез регулиране на веригата R19, C6. Ако всичко е наред, монтирайте предпазителя на място, свържете AF генератора към входа и проверете усилвателя с тестови сигнали. На първо място, трябва да проверите симетрията на ограничението на максималната амплитуда на сигнала - ограничението трябва да настъпи при приблизително амплитуда от 10V, честота 1000Hz, ако това не е така, трябва да изберете съпротивление R23 или да го замените VT3. Усилвателят може да се изследва със сигнали с различни честоти, амплитуди и форми. Засега няма да даваме подробна методика - усилвателят е за начинаещ. При честоти над 10 kHz е нежелателно да се подава номинален сигнал към входа - изходните транзистори могат да прегреят; това не се случва при музикален сигнал поради ниската амплитуда на тези сигнали. Също така трябва отново да проверите тока на покой на изходните транзистори, той трябва да бъде в диапазона 50-70mA, регулиран чрез избор на съпротивление R17. Ако токът е по-голям, намалете съпротивлението и обратно. Токът трябва да се следи след още около час работа на усилвателя - не трябва да се повишава.
Сега можете да свържете високоговорителите и източника на сигнал - усилвателят е готов за употреба.
Като източник, например, изхода на CD плейър, с ниво 0,775-1V.

На снимката усилвател за слушане беше сглобен на макет; никога не съм го поставял в корпус (това беше през 2005 г.).

Звукът е доста добър, но тренираното ухо забелязва някаква хлъзгавост в самите върхове, леко разхлабена долна част, но вокалния диапазон звучи доста приятно, топло. По време на прослушването беше използван 160 литров високоговорител OYA с чифт високоговорители 4A28И 6GD2във всеки. Усилвателят работи доста добре на 10MAS1M, първите версии, като гумата на високоговорителите все още „не е втвърдена“.
Могат да бъдат направени някои промени в усилвателя и неговата основна схема, които ще подобрят характеристиките му, като в същото време е препоръчително да изберете транзистори; Работата на усилвателя се поддържа до намаляване на захранващото напрежение до 12-15V, може и по-ниско, но трябва да се регулира симетрията и тока на покой. Характеристиките на работата на усилвателя, разбира се, ще бъдат по-лоши, когато мощността се намали, тя ще падне и изходяща мощност. Транзисторите могат да бъдат заменени с подобна серия MP, GT404V,Г, 402Ж,И. P214най-добре с буква А, но са възможни и други, също е възможно да се използват P215,16,17, но звукът ще бъде малко по-лош, особено при високи честоти. Можете също да използвате транзистори от серията P213 и дори P201, 202, тогава захранващото напрежение трябва да бъде намалено до 27-30V. Приложен транзистор MP37Bработи на лимита според Uk-e max, но не съм имал повреди или повреди.

Един прост транзисторен усилвател може да бъде добър инструмент за изучаване на свойствата на устройствата. Схемите и конструкциите са доста прости; можете сами да направите устройството и да проверите неговата работа, да направите измервания на всички параметри. Благодарение на съвременните полеви транзистори е възможно да се направи миниатюрен микрофонен усилвател буквално от три елемента. И го свържете към персонален компютър, за да подобрите параметрите за запис на звук. И събеседниците по време на разговори ще чуват вашата реч много по-добре и по-ясно.

Честотни характеристики

Нискочестотни (аудио) усилватели се намират в почти всички домакински уреди - музикални центрове, телевизори, радиоапарати, радиоапарати и дори персонални компютри. Но има и RF усилватели, базирани на транзистори, лампи и микросхеми. Разликата между тях е, че ULF ви позволява само да усилите сигнала аудио честота, която се възприема от човешкото ухо. Транзисторните аудио усилватели ви позволяват да възпроизвеждате сигнали с честоти в диапазона от 20 Hz до 20 000 Hz.

Следователно дори най-простото устройство може да усили сигнала в този диапазон. И прави това възможно най-равномерно. Усилването зависи пряко от честотата на входния сигнал. Графиката на тези величини е почти права линия. Ако на входа на усилвателя се подаде сигнал с честота извън диапазона, качеството на работа и ефективността на устройството бързо ще намалее. ULF каскадиКато правило те се сглобяват с помощта на транзистори, работещи в ниските и средните честотни диапазони.

Класове на работа на звукови усилватели

Всички усилващи устройства са разделени на няколко класа, в зависимост от степента на протичане на ток през каскадата през периода на работа:

1. Клас "А" - токът тече непрекъснато през целия период на работа на усилвателния етап.
2. В работен клас “B” токът протича за половин период.
3. Клас "AB" означава, че токът протича през усилвателното стъпало за време, равно на 50-100% от периода.
4. В режим "C". електричествое изтекло по-малко от половината от работното време.
5. ULF режимът "D" се използва в любителската радиопрактика съвсем наскоро - малко повече от 50 години. В повечето случаи тези устройства се изпълняват въз основа на цифрови елементии имат много висок коефициент на полезно действие – над 90%.

Наличието на изкривяване в различни класове нискочестотни усилватели

Работната зона на транзисторен усилвател от клас "А" се характеризира с доста малки нелинейни изкривявания. Ако входящият сигнал излъчва импулси с повече високо напрежение, това води до насищане на транзисторите. В изходния сигнал започват да се появяват по-високи близо до всеки хармоник (до 10 или 11). Поради това се появява метален звук, характерен само за транзисторни усилватели.

Ако захранването е нестабилно, изходният сигнал ще бъде моделиран в амплитуда, близка до мрежовата честота. Звукът ще бъде от лявата страна честотна характеристикапо-твърд. Но колкото по-добра е стабилизацията на захранването на усилвателя, толкова по-сложен става дизайнът на цялото устройство. ULF, работещи в клас „А“, имат относително ниска ефективност - по-малко от 20%. Причината е, че транзисторът е постоянно отворен и през него постоянно тече ток.

За да увеличите (макар и леко) ефективността, можете да използвате схеми за натискане и издърпване. Един недостатък е, че полувълните на изходния сигнал стават асиметрични. Ако преминете от клас “A” към “AB”, нелинейните изкривявания ще се увеличат 3-4 пъти. Но коеф полезно действиецялата верига на устройството все още ще се увеличи. ULF класовете „AB“ и „B“ характеризират увеличаването на изкривяването, когато нивото на сигнала на входа намалява. Но дори и да увеличите звука, това няма да помогне напълно да се отървете от недостатъците.

Работа в междинни класове

Всеки клас има няколко разновидности. Например, има клас усилватели "A +". В него входните транзистори (ниско напрежение) работят в режим "А". Но тези с високо напрежение, инсталирани в изходните етапи, работят или в „B“, или в „AB“. Такива усилватели са много по-икономични от тези, работещи в клас "А". Забележимо по-нисък брой нелинейно изкривяване- не по-висока от 0,003%. По-добри резултати могат да бъдат постигнати с биполярни транзистори. Принципът на работа на усилвателите, базирани на тези елементи, ще бъде разгледан по-долу.

Но все още съществува голям бройпо-високи хармоници в изходния сигнал, което кара звука да стане характерно метален. Има и усилвателни схеми, работещи в клас "AA". При тях нелинейните изкривявания са още по-малко – до 0,0005%. Но основният недостатък на транзисторните усилватели все още съществува - характерният метален звук.

"Алтернативни" дизайни

Това не означава, че те са алтернативни, но някои специалисти, занимаващи се с проектиране и монтаж на усилватели за висококачествено възпроизвеждане на звук, все повече дават предпочитание на ламповите конструкции. Ламповите усилватели имат следните предимства:

1. Много ниско ниво на нелинейно изкривяване в изходния сигнал.
2. Има по-малко по-високи хармоници, отколкото в транзисторните конструкции.

Но има един огромен недостатък, който надвишава всички предимства - определено трябва да инсталирате устройство за координация. Факт е, че тръбният етап има много високо съпротивление - няколко хиляди ома. Но съпротивлението на намотката на високоговорителя е 8 или 4 ома. За да ги координирате, трябва да инсталирате трансформатор.

Разбира се, че не е много голям недостатък- има и транзисторни устройства, които използват трансформатори, за да съответстват на изходния етап и високоговорителна система. Някои експерти твърдят, че най-ефективната схема е хибридната - която използва усилватели с единичен край, които не се влияят от отрицателна обратна връзка. Освен това всички тези каскади работят в режим ULF клас „А“. С други думи, усилвател на мощност на транзистор се използва като повторител.

Освен това ефективността на такива устройства е доста висока - около 50%. Но не трябва да се фокусирате само върху показателите за ефективност и мощност - те не говорят високо качествовъзпроизвеждане на звук чрез усилвател. Много по-важни са линейността на характеристиките и тяхното качество. Следователно трябва да обърнете внимание предимно на тях, а не на мощността.

Еднокрайна ULF схема на транзистор

Най-простият усилвател, изграден по обща емитерна схема, работи в клас "А". Схемата използва полупроводников елемент с n-p-n структура. В колекторната верига е монтирано съпротивление R3, което ограничава потока на тока. Колекторната верига е свързана към положителния захранващ проводник, а емитерната верига е свързана към отрицателния проводник. В случай на използване на полупроводникови транзистори със структура pnp схемаще бъде абсолютно същото, просто трябва да смените поляритета.

С помощта на разединителен кондензатор C1 е възможно да се отдели променливият входен сигнал от източника на постоянен ток. В този случай кондензаторът не е пречка за протичането на променлив ток по пътя база-емитер. Вътрешното съпротивление на прехода емитер-база заедно с резисторите R1 и R2 представлява най-простият делител на захранващото напрежение. Обикновено резисторът R2 има съпротивление от 1-1,5 kOhm - най-типичните стойности за такива вериги. В този случай захранващото напрежение е разделено точно наполовина. И ако захранвате веригата с напрежение от 20 волта, можете да видите, че стойността на текущото усилване h21 ще бъде 150. Трябва да се отбележи, че HF усилвателите на транзисторите са направени по подобни схеми, само че работят малко по-различно.

В този случай напрежението на емитера е 9 V, а спадът в секцията "E-B" на веригата е 0,7 V (което е типично за транзистори върху силициеви кристали). Ако разгледаме усилвател, базиран на германиеви транзистори, тогава в този случай спадът на напрежението в секцията "E-B" ще бъде равен на 0,3 V. Токът в колекторната верига ще бъде равен на този, който тече в емитера. Можете да го изчислите, като разделите напрежението на емитера на съпротивлението R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA. За да изчислите стойността на базовия ток, трябва да разделите 9 mA на усилването h21 - 9 mA/150 = 60 μA. IN ULF дизайниобикновено се използват биполярни транзистори. Принципът му на действие е различен от полевия.

На резистор R1 вече можете да изчислите стойността на спада - това е разликата между базовото и захранващото напрежение. В този случай базовото напрежение може да се намери по формулата - сумата от характеристиките на емитера и прехода "E-B". При захранване от източник на 20 волта: 20 - 9,7 = 10,3. От тук можете да изчислите стойността на съпротивлението R1 = 10,3 V/60 μA = 172 kOhm. Веригата съдържа капацитет C2, който е необходим за реализиране на верига, през която може да премине променливият компонент на емитерния ток.

Ако не инсталирате кондензатор C2, променливият компонент ще бъде много ограничен. Поради това такъв транзисторен аудио усилвател ще има много ниско усилване на тока h21. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че в горните изчисления базовият и колекторният ток се приемат за равни. Освен това базовият ток се приема за този, който протича във веригата от емитера. Това се случва само ако към базовия изход на транзистора се приложи преднапрежение.

Но трябва да се има предвид, че токът на утечка на колектора абсолютно винаги протича през основната верига, независимо от наличието на отклонение. В обикновените емитерни вериги токът на утечка се усилва най-малко 150 пъти. Но обикновено тази стойност се взема предвид само при изчисляване на усилватели на базата на германиеви транзистори. В случай на използване на силиций, при който токът на веригата "K-B" е много малък, тази стойност просто се пренебрегва.

Усилватели на базата на MOS транзистори

Включен усилвател полеви транзистори, представен на диаграмата, има много аналози. Включително използването на биполярни транзистори. Следователно можем да разгледаме като подобен пример дизайна на аудио усилвател, сглобен съгласно схема с общ емитер. Снимката показва схема, направена според обща схема на източник. R-C връзките са монтирани на входните и изходните вериги, така че устройството да работи в режим на усилвател клас "А".

Променливият ток от източника на сигнала е отделен от директното захранващо напрежение с кондензатор C1. Полевият транзисторен усилвател трябва задължително да има потенциал на вратата, който ще бъде по-нисък от същата характеристика на източника. На показаната диаграма портата е свързана към общия проводник чрез резистор R1. Съпротивлението му е много високо - в дизайните обикновено се използват резистори от 100-1000 kOhm. Избира се такова голямо съпротивление, така че входният сигнал да не се шунтира.

Това съпротивление почти не пропуска електрически ток, в резултат на което потенциалът на затвора (при липса на сигнал на входа) е същият като този на земята. При източника потенциалът се оказва по-висок от този на земята, само поради спада на напрежението в съпротивлението R2. От това става ясно, че портата има по-нисък потенциал от източника. И точно това е необходимо за нормалното функциониране на транзистора. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че C2 и R3 в тази верига на усилвателя имат същата цел като в дизайна, разгледан по-горе. И входният сигнал се измества спрямо изходния сигнал на 180 градуса.

ULF с трансформатор на изхода

Можете да направите такъв усилвател със собствените си ръце за домашна употреба. Извършва се по схемата, която работи в клас “А”. Дизайнът е същият като разгледаните по-горе - с общ излъчвател. Една особеност е, че трябва да използвате трансформатор за съвпадение. Това е недостатък на такъв транзисторен аудио усилвател.

Колекторната верига на транзистора е натоварена първична намотка, който развива изходен сигнал, предаван през вторичната към високоговорителите. На резистори R1 и R3 е монтиран делител на напрежение, което ви позволява да изберете работната точка на транзистора. Тази верига доставя преднапрежение към основата. Всички останали компоненти имат същата цел като схемите, обсъдени по-горе.

Push-pull аудио усилвател

Не може да се каже, че това е прост транзисторен усилвател, тъй като работата му е малко по-сложна от тези, обсъдени по-рано. В двутактните ULF входният сигнал се разделя на две полувълни, различни по фаза. И всяка от тези полувълни се усилва от собствена каскада, направена на транзистор. След като всяка полувълна бъде усилена, двата сигнала се комбинират и изпращат към високоговорителите. Такива сложни трансформации могат да причинят изкривяване на сигнала, тъй като динамичните и честотните свойства на два транзистора, дори от един и същи тип, ще бъдат различни.

В резултат на това качеството на звука на изхода на усилвателя е значително намалено. Когато двутактовият усилвател работи в клас „А“, не е възможно да се възпроизведе сложен сигнал с високо качество. Причината е, че през раменете на усилвателя постоянно протича повишен ток, полувълните са асиметрични и се получават фазови изкривявания. Звукът става по-малко разбираем, а при нагряване изкривяването на сигнала се увеличава още повече, особено при ниски и свръхниски честоти.

Безтрансформаторен ULF

Базиран на транзистор бас усилвател, направен с помощта на трансформатор, въпреки факта, че дизайнът може да има малки размери, все още е несъвършен. Трансформаторите все още са тежки и обемисти, така че е по-добре да се отървете от тях. Верига, направена върху допълващи се полупроводникови елементи с различни видовепроводимост. Повечето съвременни ULF са направени точно по такива схеми и работят в клас "B".

две мощен транзистор, използвани в дизайна, работят в съответствие с емитерна верига (общ колектор). В този случай входното напрежение се предава към изхода без загуба или печалба. Ако на входа няма сигнал, тогава транзисторите са на ръба на включване, но все още са изключени. Когато към входа се приложи хармоничен сигнал, първият транзистор се отваря с положителна полувълна, а вторият в този момент е в режим на прекъсване.

Следователно само положителни полувълни могат да преминат през товара. Но отрицателните отварят втория транзистор и напълно изключват първия. В този случай в товара се появяват само отрицателни полувълни. В резултат на това на изхода на устройството се появява сигнал с усилена мощност. Такава схема на усилвател, използваща транзистори, е доста ефективна и може да осигури стабилна работа и висококачествено възпроизвеждане на звук.

ULF схема на един транзистор

След като сте проучили всички описани по-горе функции, можете да сглобите усилвателя със собствените си ръце, като използвате проста елементна база. Транзисторът може да се използва вътрешен KT315 или някой от чуждестранните му аналози - например BC107. Като товар трябва да използвате слушалки със съпротивление от 2000-3000 ома. Към основата на транзистора трябва да се приложи преднапрежение чрез резистор 1 MΩ и разделителен кондензатор 10 μF. Веригата може да се захранва от източник с напрежение 4,5-9 волта, ток 0,3-0,5 A.

Ако съпротивлението R1 не е свързано, тогава няма да има ток в основата и колектора. Но когато е свързан, напрежението достига ниво от 0,7 V и позволява протичане на ток от около 4 μA. В този случай коефициентът на усилване на тока ще бъде около 250. От тук можете да направите просто изчисление на усилвателя с помощта на транзистори и да разберете тока на колектора - той се оказва равен на 1 mA. След като сте сглобили тази схема на транзисторен усилвател, можете да я тествате. Свържете товар към изхода - слушалки.

Докоснете входа на усилвателя с пръст - трябва да се появи характерен шум. Ако не е там, най-вероятно конструкцията е сглобена неправилно. Проверете отново всички връзки и рейтинги на елементите. За да направите демонстрацията по-ясна, свържете източник на звук към ULF входа - изхода от плейъра или телефона. Слушайте музика и оценете качеството на звука.