چه ترانزیستوری برای تقویت کننده صدا مورد نیاز است. ساده ترین تقویت کننده های ترانزیستوری فرکانس پایین. وجود اعوجاج در کلاس های مختلف تقویت کننده های فرکانس پایین

قبلاً در Habré در مورد تقویت کننده های لوله DIY منتشر شده بود که خواندن آنها بسیار جالب بود. بدون شک صدای آنها فوق العاده است، اما برای استفاده روزمره استفاده از دستگاه ترانزیستور راحت تر است. ترانزیستورها راحت تر هستند زیرا نیازی به گرم کردن قبل از کار ندارند و دوام بیشتری دارند. و همه جرات ندارند یک حماسه لامپ را با پتانسیل آند زیر 400 ولت راه اندازی کنند و ترانسفورماتورهای ترانزیستوری برای چند ده ولت بسیار ایمن تر و مقرون به صرفه تر هستند.

من مدار 1969 جان لینزلی هود را به عنوان مدار برای بازتولید انتخاب کردم و پارامترهای نویسنده را بر اساس امپدانس بلندگوهایم 8 اهم گرفتم.

مدار کلاسیک یک مهندس بریتانیایی که تقریباً 50 سال پیش منتشر شد، هنوز یکی از قابل تکرارترین مدارها است و نظرات بسیار مثبتی را درباره خود جمع آوری می کند. توضیحات زیادی برای این موضوع وجود دارد:
- حداقل تعداد عناصر نصب را ساده می کند. همچنین اعتقاد بر این است که هر چه طراحی ساده تر باشد، صدای بهتر;
- علیرغم وجود دو ترانزیستور خروجی، نیازی به دسته بندی آنها به جفت های مکمل نیست.
- خروجی 10 وات با حاشیه برای خانه های معمولی انسان کافی است و حساسیت ورودی 0.5-1 ولت به خوبی با خروجی اکثر کارت های صدا یا پخش کننده سازگار است.
- کلاس A - اگر در مورد صدای خوب صحبت کنیم، در آفریقا نیز کلاس A است. در مورد مقایسه با کلاس های دیگر کمی پایین تر خواهد بود.

طراحی داخلی

روی دیودهای معمولی یا حتی پل های آماده امکان پذیر است، اما پس از آن باید با خازن ها شنت شوند و افت ولتاژ در آنها بیشتر است. بعد از پل ها، فیلترهای CRC از دو خازن 33000 میکروفاراد و یک مقاومت 0.75 اهم بین آنها قرار دارد. اگر هم ظرفیت خازن و هم مقاومت را کمتر کنید، فیلتر CRC ارزان تر می شود و کمتر گرم می شود، اما ریپل افزایش می یابد، که به هیچ وجه اشتباه نیست. این پارامترها، IMHO، از نظر اثر قیمت معقول هستند. یک مقاومت سیمانی قدرتمند در فیلتر مورد نیاز است، با جریان ساکن تا 2 آمپر، 3 وات گرما را از بین می برد، بنابراین بهتر است آن را با حاشیه 5-10 وات بگیرید. برای بقیه مقاومت ها در مدار قدرت، 2 وات کافی خواهد بود.

سپس به سراغ خود برد تقویت کننده می رویم. بسیاری از کیت های آماده در فروشگاه های آنلاین فروخته می شود، اما شکایت کمتری در مورد کیفیت قطعات چینی یا چیدمان های بی سواد روی تخته ها وجود ندارد. بنابراین، بهتر است این کار را خودتان انجام دهید، تحت "شل" خود. من هر دو کانال را روی یک تخته نان تکی درست کردم تا بعداً آن را به ته کیس وصل کنم. اجرا با آیتم های آزمایشی:

همه چیز به جز ترانزیستورهای خروجی Tr1/Tr2 روی خود برد قرار دارد. ترانزیستورهای خروجی بر روی رادیاتورها نصب می‌شوند، در مورد زیر. برای طرح نویسنده از مقاله اصلی، باید نکات زیر را بیان کنید:

لازم نیست همه چیز فوراً لحیم شود. بهتر است ابتدا مقاومت های R1، R2 و R6 را با تریمرها قرار دهید، پس از تمام تنظیمات، آنها را بردارید، مقاومت آنها را اندازه بگیرید و مقاومت های ثابت نهایی را با همان مقاومت لحیم کنید. تنظیم به عملیات زیر کاهش می یابد. ابتدا با استفاده از R6 طوری تنظیم می شود که ولتاژ بین X و صفر دقیقاً نصف ولتاژ + V و صفر باشد. تو یکی از کانال ها 100 کیلو اهم کم داشتم پس بهتره این تریمرها رو با حاشیه بگیرم. سپس با کمک R1 و R2 (با حفظ نسبت تقریبی آنها!) جریان ساکن تنظیم می شود - ما تستر را برای اندازه گیری جریان مستقیم قرار می دهیم و همین جریان را در نقطه ورودی منبع مثبت اندازه گیری می کنیم. من مجبور شدم مقاومت هر دو مقاومت را به میزان قابل توجهی کاهش دهم تا جریان ساکن مورد نظر به دست آید. جریان ساکن تقویت کننده در کلاس A حداکثر است و در واقع در صورت عدم وجود سیگنال ورودی، همه چیز به انرژی حرارتی می رود. برای بلندگوهای 8 اهم، این جریان طبق توصیه نگارنده باید 1.2 آمپر در 27 ولت باشد، یعنی 32.4 وات گرما در هر کانال. از آنجایی که ممکن است چند دقیقه طول بکشد تا جریان اعمال شود، ترانزیستورهای خروجی باید از قبل روی هیت سینک های خنک کننده باشند وگرنه به سرعت بیش از حد گرم می شوند و می میرند. زیرا بیشتر اوقات گرم می شوند.

این امکان وجود دارد که به عنوان یک آزمایش، بخواهید صدا را با هم مقایسه کنید ترانزیستورهای مختلف، بنابراین برای آنها نیز می توانید امکان جایگزینی راحت را بگذارید. من روی ورودی 2N3906، KT361 و BC557C امتحان کردم، تفاوت جزئی به نفع دومی وجود داشت. در پیش از تعطیلات آخر هفته، ما KT630، BD139 و KT801 را امتحان کردیم، روی موارد وارداتی ثابت شد. اگرچه همه ترانزیستورهای فوق بسیار خوب هستند، و تفاوت می تواند نسبتاً ذهنی باشد. در خروجی، من بلافاصله 2N3055 (ST Microelectronics) را قرار دادم، زیرا بسیاری از مردم آنها را دوست دارند.

هنگام تنظیم و کاهش مقاومت تقویت کننده، فرکانس قطع فرکانس های پایین ممکن است افزایش یابد، بنابراین برای خازن در ورودی بهتر است از 0.5 میکروفاراد استفاده نکنید، بلکه از 1 یا حتی 2 میکروفاراد در یک فیلم پلیمری استفاده کنید. طرح تصویر روسی "تقویت کننده کلاس A فوق خطی" هنوز در وب در حال گردش است، جایی که این خازن به طور کلی به عنوان 0.1 میکروفاراد پیشنهاد می شود، که مملو از قطع تمام باس ها در 90 هرتز است:

آنها می نویسند که این مدار مستعد خود تحریکی نیست، اما در هر صورت، یک مدار زوبل بین نقطه X و زمین قرار می گیرد: R 10 Ohm + C 0.1 میکروفاراد.
- فیوزها می توانند و باید هم روی ترانسفورماتور و هم روی برق ورودی مدار نصب شوند.
- استفاده از خمیر حرارتی برای حداکثر تماس بین ترانزیستور و هیت سینک بسیار مناسب است.

قفل ساز و نجاری

بدنه را از پلکسی گلاس درست کردم. بلافاصله مستطیل های برش خورده را از لعاب ها سفارش می دهیم، سوراخ های لازم را برای بست در آنها ایجاد می کنیم و با آن رنگ می کنیم. سمت معکوسرنگ سیاه

پلکسی گلاس نقاشی شده در پشت بسیار زیبا به نظر می رسد. اکنون فقط مونتاژ کردن همه چیز و لذت بردن از موسیقی باقی مانده است ... اوه بله، در طول مونتاژ نهایی، رقیق کردن مناسب زمین برای به حداقل رساندن پس زمینه نیز مهم است. همانطور که چندین دهه قبل از ما مشخص شد، C3 باید به زمین سیگنال متصل شود، یعنی. به منهای ورودی- ورودی، و تمام منفی های دیگر را می توان به "ستاره" نزدیک خازن های فیلتر فرستاد. اگر همه چیز به درستی انجام شود، حتی اگر گوش خود را با حداکثر صدا به سمت بلندگو ببرید، هیچ پس زمینه ای شنیده نمی شود. یکی دیگر از ویژگی‌های "زمین" که برای کارت‌های صوتی که از نظر گالوانیکی از رایانه جدا نیستند، معمول است، تداخل مادربرد است که می‌تواند از طریق USB و RCA رخنه کند. با قضاوت در اینترنت، مشکل رایج است: در بلندگوها می توانید صدای HDD، چاپگر، ماوس و پس زمینه منبع تغذیه واحد سیستم را بشنوید. در این حالت ساده ترین راه شکستن حلقه زمین با چسباندن زمین بر روی دوشاخه تقویت کننده با نوار برق است. در اینجا چیزی برای ترس وجود ندارد، زیرا. یک حلقه زمین دوم از طریق کامپیوتر وجود خواهد داشت.

من روی آمپلی‌فایر کنترل صدا درست نکردم، زیرا نمی‌توانستم هیچ ALPS باکیفیتی داشته باشم و از خش‌خش پتانسیومترهای چینی خوشم نیامد. در عوض، یک مقاومت معمولی 47 کیلو اهم بین "زمین" و "سیگنال" ورودی نصب شد. علاوه بر این، تنظیم کننده خارجی است کارت صداهمیشه در دسترس است و هر برنامه یک نوار لغزنده نیز دارد. فقط پخش کننده وینیل کنترل صدا ندارد، بنابراین برای گوش دادن به آن، یک پتانسیومتر خارجی به کابل اتصال وصل کردم.

من می توانم این ظرف را در 5 ثانیه حدس بزنم ...

هزینه های مواد

این آمپر قادر است 2 کیلو وات پیک قدرت و 1.5 کیلو وات مداوم را ارائه دهد، که به این معنی است که این آمپر اکثر بلندگوهایی که می شناسید را می سوزاند. برای تصور چنین قدرتی در عمل، می‌توانید (که من قویاً توصیه نمی‌کنم) دو بلندگوی 8 اهمی متصل به سری را به یک برق AC 220 ولت وصل کنید. در این حالت، در یک بلندگو 110 ولت ولتاژ موثر در بار 8 اهم - 1500 وات وجود خواهد داشت. فکر می کنید آکوستیک در این حالت تا چه زمانی کار می کند؟ اگر تمایل به مقابله با این آمپلی فایر هنوز از بین نرفته است، ادامه دهید ...

توضیحات تقویت کننده

ابتدا، بیایید به الزامات دستیابی به 1.5 کیلووات در 4 اهم نگاه کنیم. ما به 77.5 ولت rms نیاز داریم، اما باید مقداری حاشیه داشته باشیم زیرا ولتاژ تغذیه تحت بار کاهش می یابد و همیشه مقداری افت ولتاژ در اتصالات کلکتور-امیتر و مقاومت های امیتر وجود خواهد داشت.

بنابراین ولتاژ باید ...

VDC = VRMS * 1.414
VDC = 77.5 * 1.414 = 109.6 ولت ولتاژ DC

از آنجایی که تلفات را محاسبه نکرده‌ایم، باید حدود 3 تا 5 ولت به انتهای تقویت‌کننده و 10 ولت اضافی به افت ولتاژ تغذیه تحت بار کامل اضافه کنیم.

یک ترانسفورماتور 2×90 ولت ولتاژ تخلیه ± 130 ولت (260 ولت بین انتهای یکسو کننده) می دهد، بنابراین منبع تغذیه باید با دقت زیادی انجام شود.

ترانزیستورهای دوقطبی به عنوان مناسب ترین ترانزیستورها برای مرحله تقویت کننده نهایی انتخاب شدند. این در درجه اول توسط ولتاژ تغذیه دیکته می شود، که برای بیشتر ولتاژ از حد مجاز فراتر می رود. ترانزیستورهای ماسفت. این نیز برای ترانزیستورهای دوقطبی زیاد است، اما MJ15004 / 5 یا MJ21193 / 4 حداکثر ولتاژ مورد نیاز را برآورده می کنند، بنابراین، ما روی آنها تمرکز خواهیم کرد.

P=V؟ / R = 65 /4=1056W

یعنی برابر است با متوسط ​​بخاری برقی ...
به یاد داشته باشید که هنگام رانندگی یک بار مقاومتی با تغییر فاز 45 درجه، اتلاف نیرو تقریباً دو برابر می شود. از این نتیجه می شود که خنک کننده خوب برای این تقویت کننده حیاتی است، شما به هیت سینک های خوب، فن های خنک کننده اجباری نیاز دارید (همرفت طبیعی کمکی نمی کند).

ترانزیستورهای MJ15024/5 (یا MJ21193/4) در بسته بندی K-3 (آهن با دو سرب مانند KT825/827) و برای اتلاف 250 وات در دمای 25 درجه سانتیگراد رتبه بندی شده اند. پکیج ترانزیستور K-3 به این دلیل انتخاب شده است که دارای بالاترین رتبه اتلاف توان است زیرا مقاومت حرارتی کمتر از هر ترانزیستور بسته بندی پلاستیکی دیگری است.

MJE340/350 در مرحله تقویت کننده ولتاژ خطی بودن خوبی را تضمین می کند. اما حتی با 12 میلی آمپر جریان از طریق استیج، توان 0.72 وات است، بنابراین Q4، Q6، Q9 و Q10 باید هیت سینک داشته باشند. ترانزیستور (Q5)، که بایاس مرحله نهایی را تعیین می کند، باید روی یک رادیاتور مشترک با ترمینال نصب شود و دارای یک تماس حرارتی قابل اعتماد باشد.

مدار حفاظت در برابر مدار کوتاه(Q7, Q8) جریان را به 12 آمپر و توان آزاد شده توسط یک ترانزیستور را به حدود 175 وات محدود می کند، در حالی که تقویت کننده اجازه ندارد در این حالت برای مدت طولانی کار کند.
مدار تقویت کننده حرفه ای 1500 وات.

عناصر بازخورد اضافی (R6a و C3a، نشان داده شده در خط نقطه) اختیاری هستند. هنگامی که خود تحریک آمپلی فایر رخ می دهد، ممکن است آنها ضروری باشند. دیودهای چرخ آزاد (D9 و D10) از ترانزیستورهای تقویت کننده در برابر EMF پشتی هنگام کار بر روی بار مقاومتی محافظت می کنند. دیودهای سری 1N5404 می توانند حداکثر جریان را تا 200 آمپر تحمل کنند. ولتاژ نامی باید حداقل 400 ولت باشد.

مقاومت VR1 100 omo برای متعادل کردن تقویت کننده برای DC استفاده می شود. با مقادیر مؤلفه نشان داده شده در شماتیک، آفست اولیه باید قبل از تنظیم در 25 ± میلی ولت باشد. مقاومت VR2 برای تنظیم جریان ساکن مرحله نهایی استفاده می شود. جریان ساکن را با اندازه گیری ولتاژ مقاومت R19 یا R20 که باید در محدوده 150mV باشد تنظیم کنید.
حساسیت مرحله ورودی 1.77 ولت برای 900 وات به 8 اهم یا 1800 وات به 4 اهم است.

منبع قدرت:

منبع تغذیه مورد نیاز برای تقویت کننده نیاز به یک رویکرد طراحی جدی دارد. ابتدا به یک ترانسفورماتور کاهنده با قدرت حداقل 2 کیلو وات نیاز دارید. خازن های فیلتر برق باید دارای ولتاژ 150 ولت باشند و تا 10 آمپر جریان موج دار را تحمل کنند. خازن هایی که این الزامات را برآورده نمی کنند، زمانی که تقویت کننده با قدرت کامل کار می کند، به سادگی می توانند منفجر شوند.

یکی از جزئیات مهم یکسو کننده پل است. اگرچه به نظر می‌رسد پل‌های 35 آمپری کار خود را انجام می‌دهند، اوج جریان تکراری بیش از رتبه‌بندی پل است. من توصیه می کنم از دو پل که به صورت موازی به هم متصل هستند همانطور که در نمودار نشان داده شده است استفاده کنید. ولتاژ نامی یکسو کننده پل باید حداقل 400 ولت باشد و باید با سینک حرارتی کافی برای خنک سازی نصب شوند.
مدار منبع تغذیه برای تقویت کننده 1500 وات.

نمودار نشان می دهد که از چهار خازن کم ولتاژ تشکیل شده است، زیرا پیدا کردن آنها آسان تر است، و یکسو کننده نیز از دو پل به صورت موازی تشکیل شده است.

منابع ولتاژ اضافی در 5 ولت را می توان حذف کرد، در حالی که قدرت پیک از 2048 وات به 1920 وات کاهش می یابد، که قابل توجه نیست.
ماژول P39 یک سیستم استارت نرم است و از یک رله تشکیل شده است که کنتاکت های آن به صورت موازی با مقاومت هایی با توان کلی 150 وات و مقاومت حاصله 33 اهم متصل می شوند.

آمپلی فایر ترانزیستوری، علیرغم سابقه طولانی خود، موضوع مورد علاقه مطالعه هم برای مبتدیان و هم برای آماتورهای رادیویی ارجمند باقی مانده است. و این قابل درک است. این جزء ضروری ترین تقویت کننده های فرکانس عظیم و کم (صدا) است. ما به نحوه ساخت ساده ترین تقویت کننده های ترانزیستوری خواهیم پرداخت.

پاسخ فرکانس تقویت کننده

در هر گیرنده تلویزیون یا رادیو، در هر مرکز موسیقییا یک تقویت کننده صدا پیدا می شود تقویت کننده های ترانزیستوریصدا (فرکانس پایین - LF). تفاوت تقویت کننده های ترانزیستور صوتی با انواع دیگر در پاسخ فرکانسی آنها نهفته است.

تقویت کننده صوتی ترانزیستوری دارای پاسخ فرکانسی یکنواخت در باند فرکانسی از 15 هرتز تا 20 کیلوهرتز است. این بدان معنی است که تمام سیگنال های ورودی با فرکانس در این محدوده تقریباً به همان روش توسط تقویت کننده تبدیل می شوند (تقویت می شوند). شکل زیر منحنی ایده‌آل را در مختصات «افزایش تقویت‌کننده Ku - فرکانس سیگنال ورودی» نشان می‌دهد. پاسخ فرکانسبرای تقویت کننده صدا

این منحنی از 15 هرتز تا 20 کیلوهرتز تقریبا صاف است. این بدان معنی است که چنین تقویت کننده ای باید به طور خاص برای سیگنال های ورودی با فرکانس های بین 15 هرتز و 20 کیلوهرتز استفاده شود. برای سیگنال های ورودی بالای 20 کیلوهرتز یا کمتر از 15 هرتز، راندمان و کیفیت عملکرد آن به سرعت کاهش می یابد.

نوع پاسخ فرکانسی تقویت کننده توسط عناصر رادیویی الکتریکی (ERE) مدار آن و بالاتر از همه توسط خود ترانزیستورها تعیین می شود. یک تقویت کننده صوتی مبتنی بر ترانزیستور معمولاً روی ترانزیستورهای به اصطلاح فرکانس پایین و متوسط ​​با پهنای باند کل سیگنال های ورودی از ده ها و صدها هرتز تا 30 کیلوهرتز مونتاژ می شود.

کلاس تقویت کننده

همانطور که می دانید، بسته به درجه تداوم جریان در طول دوره آن از طریق مرحله تقویت کننده ترانزیستور (تقویت کننده)، کلاس های زیر از عملکرد آن متمایز می شود: "A"، "B"، "AB"، "C"، "د".

در کلاس عملکرد، جریان "A" برای 100٪ از دوره سیگنال ورودی از طریق مرحله عبور می کند. عملکرد آبشار در این کلاس در شکل زیر نشان داده شده است.

در کلاس عملکرد مرحله تقویت کننده "AB"، جریان بیش از 50٪ از آن عبور می کند، اما کمتر از 100٪ دوره سیگنال ورودی (شکل زیر را ببینید).

همانطور که در شکل نشان داده شده است، در کلاس عملکرد مرحله "B"، جریان دقیقاً 50٪ از دوره سیگنال ورودی از آن عبور می کند.

و در نهایت، در کلاس عملکرد مرحله "C"، جریان عبوری از آن کمتر از 50٪ از دوره سیگنال ورودی عبور می کند.

تقویت کننده فرکانس پایین در ترانزیستورها: اعوجاج در کلاس های اصلی کار

در منطقه کار، تقویت کننده ترانزیستور کلاس "A" سطح پایینی دارد اعوجاج غیر خطی. اما اگر سیگنال دارای ولتاژهای ضربه ای باشد که منجر به اشباع ترانزیستورها می شود، هارمونیک های بالاتر (تا 11) در اطراف هر هارمونیک "استاندارد" سیگنال خروجی ظاهر می شود. این باعث ایجاد پدیده به اصطلاح صدای ترانزیستوری یا فلزی می شود.

اگر تقویت‌کننده‌های توان فرکانس پایین روی ترانزیستورها دارای منبع تغذیه ناپایدار باشند، سیگنال‌های خروجی آن‌ها در دامنه نزدیک به فرکانس شبکه مدوله می‌شوند. این منجر به سختی صدا در لبه سمت چپ پاسخ فرکانسی می شود. روش های مختلف تثبیت ولتاژ، طراحی تقویت کننده را پیچیده تر می کند.

راندمان معمولی یک تقویت کننده کلاس A یک سر به دلیل ترانزیستور همیشه روشن و جریان پیوسته جزء DC از 20٪ تجاوز نمی کند. می توانید یک تقویت کننده کلاس A را فشار دهید، بازده کمی افزایش می یابد، اما امواج نیمه سیگنال نامتقارن تر می شوند. انتقال آبشار از کلاس کاری "A" به کلاس کاری "AB" اعوجاج غیرخطی را چهار برابر می کند، اگرچه راندمان مدار آن افزایش می یابد.

در تقویت کننده های کلاس "AB" و "B" با کاهش سطح سیگنال، اعوجاج افزایش می یابد. شما ناخواسته می‌خواهید چنین تقویت‌کننده‌ای را بلندتر کنید تا حس قدرت و پویایی موسیقی را کامل کنید، اما اغلب این کمک چندانی نمی‌کند.

کلاس های متوسط ​​کار

کلاس کار "A" دارای تنوع است - کلاس "A +". در این حالت، ترانزیستورهای ورودی ولتاژ پایین تقویت کننده این کلاس در کلاس "A" کار می کنند و ترانزیستورهای ولتاژ خروجی تقویت کننده، زمانی که سیگنال های ورودی آنها از سطح معینی فراتر رود، به کلاس "B" یا "AB". راندمان چنین آبشارهایی نسبت به کلاس خالص "A" بهتر است و اعوجاج غیر خطی کمتر است (تا 0.003٪). با این حال، صدای آنها نیز به دلیل وجود هارمونیک های بالاتر در سیگنال خروجی "فلزی" است.

برای تقویت کننده های کلاس دیگر - "AA" درجه اعوجاج غیرخطی حتی کمتر است - حدود 0.0005٪، اما هارمونیک های بالاتر نیز وجود دارد.

بازگشت به تقویت کننده ترانزیستوری کلاس "A"؟

امروزه، بسیاری از کارشناسان در زمینه تولید صدای با کیفیت بالا از بازگشت به تقویت کننده های لوله حمایت می کنند، زیرا سطح اعوجاج غیر خطی و هارمونیک های بالاتر وارد شده توسط آنها به سیگنال خروجی به وضوح کمتر از ترانزیستورها است. با این حال، این مزایا تا حد زیادی با نیاز به یک ترانسفورماتور منطبق بین مرحله خروجی لوله با مقاومت بالا و مراحل با مقاومت کم جبران می شود. بلندگوها. با این حال، همانطور که در زیر نشان داده شده است، می توان یک تقویت کننده ترانزیستوری ساده با خروجی ترانسفورماتور نیز ساخت.

همچنین این دیدگاه وجود دارد که تنها یک تقویت کننده هیبریدی تیوب ترانزیستور می تواند کیفیت صدای نهایی را ارائه دهد که تمام مراحل آن تک سر هستند، پوشش داده نمی شوند و در کلاس "A" کار می کنند. یعنی چنین دنبال کننده قدرتی تقویت کننده ای روی یک ترانزیستور است. طرح آن می تواند حداکثر بازده قابل دستیابی (در کلاس "A") بیش از 50٪ باشد. اما نه قدرت و نه کارایی آمپلی فایر نشانگر کیفیت پخش صدا نیستند. در این مورد، کیفیت و خطی بودن ویژگی های تمام ERE ها در مدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

از آنجایی که مدارهای تک سر چنین دیدگاهی را دریافت می کنند، در زیر آنها را بررسی خواهیم کرد. گزینه های ممکن.

تقویت کننده تک سر با یک ترانزیستور

مدار آن که با یک امیتر مشترک و اتصالات R-C برای سیگنال های ورودی و خروجی برای عملکرد در کلاس "A" ساخته شده است، در شکل زیر نشان داده شده است.

ترانزیستور npn Q1 را نشان می دهد. کلکتور آن از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان R3 به ترمینال مثبت +Vcc وصل شده و امیتر آن به -Vcc متصل است. تقویت کننده ترانزیستوری ساختارهای p-n-pمدار مشابهی خواهد داشت، اما سیم های منبع تغذیه معکوس خواهند شد.

C1 یک خازن جداکننده است که توسط آن منبع ورودی AC از منبع ولتاژ DC Vcc جدا می شود. در عین حال، C1 از عبور جریان ورودی متناوب از محل اتصال پایه-امیتر ترانزیستور Q1 جلوگیری نمی کند. مقاومت های R1 و R2 به همراه مقاومت اتصال "E - B" Vcc را تشکیل می دهند تا نقطه کار ترانزیستور Q1 را در حالت استاتیک انتخاب کنند. معمولی برای این مدار مقدار R2 = 1 کیلو اهم است و موقعیت نقطه کار Vcc / 2 است. R3 یک مقاومت بار مدار کلکتور است و برای ایجاد روی کلکتور عمل می کند ولتاژ ACسیگنال خروجی

فرض کنید Vcc = 20 V، R2 = 1 kΩ، و بهره جریان h = 150. ولتاژ امیتر Ve = 9 V را انتخاب می کنیم، و افت ولتاژ در اتصال E-B Vbe = 0.7 V است. این مقدار مطابق با این است. ترانزیستور سیلیکونی نامیده می شود. اگر یک آمپلی فایر را در نظر بگیریم ترانزیستورهای ژرمانیومی، سپس افت ولتاژ در انتقال باز "E - B" برابر با Vbe \u003d 0.3 V خواهد بود.

جریان امیتر، تقریباً برابر جریان کلکتور

یعنی = 9 V/1 kΩ = 9 mA ≈ Ic.

جریان پایه Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.

افت ولتاژ در مقاومت R1

V(R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20V - 9.7V = 10.3V،

R1 \u003d V (R1) / Ib \u003d 10.3 V / 60 μA \u003d 172 کیلو اهم.

C2 برای ایجاد مداری برای عبور جزء متغیر جریان امیتر (در واقع جریان کلکتور) مورد نیاز است. اگر وجود نداشت، مقاومت R2 به شدت مؤلفه متغیر را محدود می کرد، به طوری که تقویت کننده مورد نظر ترانزیستور دوقطبیبهره جریان پایینی خواهد داشت.

در محاسبات ما فرض کردیم که Ic = Ib h، جایی که Ib جریان پایه ای است که از امیتر به آن می ریزد و هنگام اعمال ولتاژ بایاس به پایه ایجاد می شود. با این حال، از طریق پایه همیشه (هم با و هم بدون بایاس) جریان نشتی از کلکتور Icb0 نیز جریان دارد. بنابراین، جریان واقعی کلکتور Ic = Ib h + Icb0 h است، یعنی. جریان نشتی در مدار با OE 150 برابر تقویت می شود. اگر ما تقویت کننده ای مبتنی بر ترانزیستورهای ژرمانیومی را در نظر می گرفتیم، این شرایط باید در محاسبات در نظر گرفته شود. واقعیت این است که آنها Icb0 قابل توجهی از مرتبه چند μA دارند. در سیلیکون، سه مرتبه قدر کوچکتر است (حدود چند نانو آمپر)، بنابراین معمولاً در محاسبات نادیده گرفته می شود.

تقویت کننده تک سر با ترانزیستور MIS

مثل هر آمپلی فایری ترانزیستورهای اثر میدانیمدار مورد بررسی در بین تقویت کننده ها آنالوگ مخصوص به خود را دارد بنابراین یک آنالوگ مدار قبلی با امیتر مشترک در نظر می گیریم. این با یک منبع مشترک و اتصالات R-C برای سیگنال های ورودی و خروجی برای عملکرد در کلاس "A" ساخته شده است و در شکل زیر نشان داده شده است.

در اینجا C1 همان خازن جداکننده است که به وسیله آن منبع سیگنال ورودی متناوب از منبع ولتاژ ثابت Vdd جدا می شود. همانطور که می دانید، هر تقویت کننده ترانزیستوری اثر میدانی باید پتانسیل گیت ترانزیستورهای MIS خود را کمتر از پتانسیل منابع خود داشته باشد. در این مدار، گیت توسط R1 به زمین متصل می شود که معمولاً مقاومت بالایی دارد (100 کیلو اهم تا 1 MΩ) به طوری که سیگنال ورودی را شنت نمی کند. عملا جریانی از طریق R1 وجود ندارد، بنابراین پتانسیل گیت در غیاب سیگنال ورودی برابر با پتانسیل زمین است. پتانسیل منبع به دلیل افت ولتاژ در مقاومت R2 از پتانسیل زمین بیشتر است. بنابراین، پتانسیل دروازه کمتر از پتانسیل منبع است که برای عملکرد عادی Q1 ضروری است. خازن C2 و مقاومت R3 همان هدف مدار قبلی را دارند. از آنجایی که این یک مدار منبع مشترک است، سیگنال های ورودی و خروجی 180 درجه خارج از فاز هستند.

تقویت کننده با خروجی ترانسفورماتور

سومین آمپلی فایر ترانزیستور ساده تک مرحله ای که در شکل زیر نشان داده شده است نیز مطابق مدار امیتر رایج برای عملکرد در کلاس "A" ساخته شده است، اما از طریق یک ترانسفورماتور منطبق به یک بلندگو با امپدانس پایین متصل می شود.

سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور T1 بار مدار کلکتور ترانزیستور Q1 است و سیگنال خروجی را توسعه می دهد. T1 سیگنال خروجی را به بلندگو می فرستد و اطمینان حاصل می کند که امپدانس خروجی ترانزیستور با امپدانس پایین (در حد چند اهم) بلندگو مطابقت دارد.

تقسیم کننده ولتاژ منبع تغذیه کلکتور Vcc، که روی مقاومت های R1 و R3 مونتاژ شده است، انتخاب نقطه کار ترانزیستور Q1 (تامین ولتاژ بایاس به پایه آن) را فراهم می کند. هدف از عناصر باقی مانده تقویت کننده مانند مدارهای قبلی است.

تقویت کننده صوتی فشاری-کششی

یک تقویت کننده فشار-کش با فرکانس پایین دو ترانزیستور فرکانس ورودی را به دو نیم موج ضد فاز تقسیم می کند که هر کدام توسط مرحله ترانزیستوری خاص خود تقویت می شوند. پس از چنین تقویتی، نیمه امواج به یک سیگنال هارمونیک کامل ترکیب می شوند که به سیستم بلندگو منتقل می شود. چنین تبدیلی سیگنال فرکانس پایین (شکاف و ادغام مجدد) البته به دلیل تفاوت در فرکانس و خواص دینامیکی دو ترانزیستور مدار باعث ایجاد اعوجاج غیر قابل برگشت در آن می شود. این اعوجاج باعث کاهش کیفیت صدا در خروجی تقویت کننده می شود.

تقویت کننده های فشاری که در کلاس "A" کار می کنند پیچیده تولید نمی کنند سیگنال های صوتی، از آنجایی که یک جریان ثابت با قدر افزایش یافته به طور مداوم در شانه های آنها جریان دارد. این منجر به عدم تقارن امواج نیمه سیگنال، اعوجاج فاز و در نهایت به از دست دادن قابلیت درک صدا می شود. گرم کردن، دو ترانزیستورهای قدرتمنددوبرابر کردن اعوجاج سیگنال در پایین و مادون فرکانس های پایین. اما همچنان مزیت اصلی مدار فشار کش راندمان قابل قبول و افزایش توان خروجی آن است.

مدار تقویت کننده قدرت ترانزیستور فشار کش در شکل نشان داده شده است.

این یک تقویت کننده برای کلاس "A" است، اما کلاس "AB" و حتی "B" نیز می تواند استفاده شود.

تقویت کننده قدرت ترانزیستور بدون ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها، با وجود موفقیت در کوچک سازی، هنوز هم حجیم ترین، سنگین ترین و گران ترین ERE هستند. بنابراین راهی برای حذف ترانسفورماتور از مدار فشار کش با اجرای آن بر روی دو ترانزیستور مکمل قدرتمند پیدا شد. انواع متفاوت(n-p-n و p-n-p). اکثریت تقویت کننده های مدرنقدرت ها دقیقا از این اصل استفاده می کنند و برای کار در کلاس "B" طراحی شده اند. نمودار چنین تقویت کننده قدرت در شکل زیر نشان داده شده است.

هر دو ترانزیستور آن طبق یک مدار جمع کننده مشترک (پیرو امیتر) متصل می شوند. بنابراین مدار ولتاژ ورودی را بدون تقویت به خروجی منتقل می کند. اگر سیگنال ورودی وجود نداشته باشد، هر دو ترانزیستور در مرز وضعیت روشن هستند، اما خاموش هستند.

هنگامی که یک سیگنال هارمونیک وارد می شود، نیم موج مثبت آن TR1 را باز می کند، اما ترجمه می کند ترانزیستور pnp TR2 به طور کامل در حالت قطع است. بنابراین، تنها نیمه موج مثبت جریان تقویت شده از طریق بار عبور می کند. نیم موج منفی سیگنال ورودی فقط TR2 را باز می کند و TR1 را خاموش می کند تا نیمه موج منفی جریان تقویت شده به بار عرضه شود. در نتیجه، یک سیگنال سینوسی با توان کامل (به دلیل تقویت جریان) در بار منتشر می شود.

تقویت کننده تک ترانزیستوری

برای جذب موارد فوق، ما یک تقویت کننده ترانزیستوری ساده را با دستان خود جمع می کنیم و نحوه عملکرد آن را درک می کنیم.

به عنوان بار یک ترانزیستور کم مصرف T از نوع BC107، هدفون هایی با مقاومت 2-3 کیلو اهم روشن می کنیم، ولتاژ بایاس را از یک مقاومت با مقاومت بالا R* 1 MΩ به پایه اعمال می کنیم که یک MΩ را جدا می کند. خازن الکترولیتی C با ظرفیت 10 μF تا 100 μF، ما آن را در مدار پایه T قرار می دهیم. مدار را از یک باتری 4.5 V / 0.3 A تغذیه می کنیم.

اگر مقاومت R* متصل نباشد، نه جریان پایه Ib وجود دارد و نه جریان کلکتور Ic. اگر مقاومت متصل باشد، ولتاژ در پایه به 0.7 ولت افزایش می یابد و جریان Ib = 4 μA از آن عبور می کند. بهره جریان ترانزیستور 250 است که Ic = 250Ib = 1 میلی آمپر می دهد.

با مونتاژ یک تقویت کننده ترانزیستور ساده با دستان خود، اکنون می توانیم آن را آزمایش کنیم. هدفون را وصل کرده و انگشت خود را روی نقطه 1 نمودار قرار دهید. صدایی خواهید شنید. بدن شما تابش برق را با فرکانس 50 هرتز درک می کند. صدایی که از هدفون می شنوید این تشعشع است که فقط توسط ترانزیستور تقویت می شود. اجازه دهید این فرآیند را با جزئیات بیشتری توضیح دهیم. یک ولتاژ AC 50 هرتز از طریق خازن C به پایه ترانزیستور متصل می شود. ولتاژ در پایه اکنون برابر است با مجموع ولتاژ بایاس DC (تقریباً 0.7 ولت) که از مقاومت R* و ولتاژ انگشت AC می آید. در نتیجه جریان کلکتور یک جزء متناوب با فرکانس 50 هرتز دریافت می کند. این جریان متناوببرای حرکت دیافراگم بلندگوها با همان فرکانس به جلو و عقب استفاده می شود، به این معنی که می توانیم صدای 50 هرتز را در خروجی بشنویم.

گوش دادن به سطح نویز 50 هرتز چندان جالب نیست، بنابراین می توانید منابع سیگنال فرکانس پایین (پخش کننده سی دی یا میکروفون) را به نقاط 1 و 2 متصل کنید و گفتار یا موسیقی تقویت شده را بشنوید.

اکنون در اینترنت می توانید تعداد زیادی مدار برای تقویت کننده های مختلف روی ریز مدارها ، به طور عمده سری TDA پیدا کنید. آنها ویژگی های نسبتاً خوبی دارند ، کارایی خوبی دارند و چندان گران نیستند ، در این رابطه بسیار محبوب هستند. با این حال، در برابر پس زمینه آنها، تقویت کننده های ترانزیستوری به طور غیرقابل قبولی فراموش شده اند، که اگرچه راه اندازی آنها دشوار است، اما جالب نیستند.

مدار تقویت کننده

انتخاب رتبه های تقویت کننده

برد تقویت کننده:

(دانلود: 456)

آمپلی فایر ساخته شده توسط من

اسپیکر قابل حمل برای پخش کننده یا تلفن روی تراشه tda2822m عکس تست آمپلی فایر:

در شکل زیر قطعات مورد نیاز فهرست شده است:

تقریباً هر یک از ترانزیستورهای دوقطبی با توان متوسط ​​و بالا را می توان در مدار استفاده کرد. n-p-n سازه ها، به عنوان مثال، KT 817. مطلوب است که یک خازن فیلم در ورودی قرار دهید، با ظرفیت 0.22 - 1 μF. نمونه ای از خازن های فیلم در عکس زیر:

من یک نقاشی از یک برد مدار چاپی از برنامه می آورمطرح بندی اسپرینت:


سیگنال از خروجی mp3 player یا تلفن گرفته می شود، زمین و یکی از کانال ها استفاده می شود. در شکل زیر نمودار سیم کشی دوشاخه جک 3.5 برای اتصال به منبع سیگنال را مشاهده می کنید:


در صورت تمایل، این آمپلی فایر، مانند هر دیگری، می تواند با اتصال یک پتانسیومتر 50 KΩ طبق طرح استاندارد، 1 کانال به کنترل صدا مجهز شود:


به موازات منبع تغذیه، اگر هیچ خازن الکترولیتی با ظرفیت بالا در منبع تغذیه پس از پل دیود وجود نداشته باشد، باید یک الکترولیت 1000 - 2200 uF با ولتاژ کاری بیشتر از ولتاژ تغذیه مدار تامین کنید.
نمونه ای از چنین خازن هایی:

برد مدار چاپی تقویت کننده روی یک ترانزیستور را می توانید برای برنامه sprint-layout در قسمت My files سایت دانلود کنید.

کیفیت صدای این آمپلی فایر را می توانید با مشاهده ویدیوی کار آن در کانال ما ارزیابی کنید.