Quel type de transistor est nécessaire pour un amplificateur de son. Les amplificateurs basse fréquence les plus simples utilisant des transistors. La présence de distorsion dans diverses classes d'amplificateurs basse fréquence

Il y avait déjà des publications sur Habré sur les amplificateurs à tubes DIY, qui étaient très intéressantes à lire. Il ne fait aucun doute que leur son est merveilleux, mais pour un usage quotidien, il est plus facile d'utiliser un appareil à transistors. Les transistors sont plus pratiques car ils ne nécessitent pas de préchauffage avant de fonctionner et sont plus durables. Et tout le monde ne risquera pas de se lancer dans une saga de tubes avec des potentiels d'anode de 400 V, mais les transformateurs à transistors de quelques dizaines de volts sont beaucoup plus sûrs et tout simplement plus accessibles.

Comme circuit de reproduction, j'ai choisi un circuit de John Linsley Hood de 1969, en reprenant les paramètres de l'auteur basés sur l'impédance de mes enceintes 8 Ohm.

Le circuit classique d'un ingénieur britannique, publié il y a près de 50 ans, est toujours l'un des plus reproductibles et reçoit des critiques extrêmement positives. Il y a plusieurs explications à cela :
- le nombre minimum d'éléments simplifie l'installation. On pense également que conception plus simple, ceux meilleur son;
- malgré le fait qu'il y ait deux transistors de sortie, il n'est pas nécessaire de les trier en paires complémentaires ;
- une puissance de 10 watts est suffisante pour une habitation humaine ordinaire, et une sensibilité d'entrée de 0,5 à 1 volt s'accorde très bien avec la puissance de la plupart des cartes son ou lecteurs ;
- classe A - c'est aussi la classe A en Afrique, si l'on parle de bon son. La comparaison avec d'autres classes sera discutée ci-dessous.

Design d'intérieur

C'est possible avec des diodes ordinaires ou même des ponts prêts à l'emploi, mais elles doivent ensuite être contournées avec des condensateurs et la chute de tension à leurs bornes est plus importante. Après les ponts se trouvent des filtres CRC composés de deux condensateurs de 33 000 uF et d'une résistance de 0,75 Ohm entre eux. Si vous prenez une capacité et une résistance plus petites, le filtre CRC deviendra moins cher et chauffera moins, mais l'ondulation augmentera, ce qui n'est pas comme il faut. Ces paramètres, à mon humble avis, sont raisonnables du point de vue de l’effet prix. Une puissante résistance en ciment est nécessaire pour le filtre : à un courant de repos allant jusqu'à 2A, il dissipera 3 W de chaleur, il est donc préférable de le prendre avec une marge de 5 à 10 W. Pour les résistances restantes du circuit, 2 W de puissance suffiront amplement.

Passons ensuite à la carte amplificateur elle-même. Les magasins en ligne vendent de nombreux kits prêts à l'emploi, mais il n'y a pas moins de plaintes concernant la qualité des composants chinois ou les dispositions illettrées des cartes. Par conséquent, il est préférable de le faire vous-même, à votre propre discrétion. J'ai créé les deux canaux sur une seule planche à pain afin de pouvoir ensuite les attacher au bas du boîtier. Exécution avec des éléments de test :

Tout sauf les transistors de sortie Tr1/Tr2 se trouve sur la carte elle-même. Les transistors de sortie sont montés sur des radiateurs, nous en parlerons ci-dessous. Les remarques suivantes doivent être apportées au schéma de l’auteur tiré de l’article original :

Il n’est pas nécessaire que tout soit soudé en même temps. Il est préférable de configurer d'abord les résistances R1, R2 et R6 comme trimmers, de les dessouder après tous les réglages, de mesurer leur résistance et de souder les résistances constantes finales avec la même résistance. La configuration se résume aux opérations suivantes. Tout d’abord, en utilisant R6, il est réglé de telle sorte que la tension entre X et zéro soit exactement la moitié de la tension +V et zéro. Dans l'un des canaux, je n'avais pas assez de 100 kOhm, il vaut donc mieux prendre ces trimmers avec une réserve. Ensuite, en utilisant R1 et R2 (en conservant leur rapport approximatif !), le courant de repos est réglé - nous configurons le testeur pour qu'il mesure le courant continu et mesurons ce même courant au point d'entrée positif de l'alimentation. J'ai dû réduire considérablement la résistance des deux résistances pour obtenir le courant de repos requis. Le courant de repos d'un amplificateur en classe A est maximum et, en effet, en l'absence de signal d'entrée, la totalité est transformée en énergie thermique. Pour des haut-parleurs de 8 ohms, ce courant, selon la recommandation de l'auteur, devrait être de 1,2 A à une tension de 27 Volts, ce qui signifie 32,4 Watts de chaleur par canal. Étant donné que le réglage du courant peut prendre plusieurs minutes, les transistors de sortie doivent déjà se trouver sur des radiateurs de refroidissement, sinon ils surchaufferont et mourront rapidement. Parce qu'ils sont pour la plupart chauffés.

Il est possible que, à titre expérimental, vous souhaitiez comparer le son différents transistors, ils peuvent donc également être facilement remplacés. J'ai essayé 2N3906, KT361 et BC557C en entrée, il y avait une légère différence en faveur de ce dernier. Le week-end précédent, nous avons essayé les KT630, BD139 et KT801 et avons opté pour des modèles importés. Bien que tous les transistors ci-dessus soient très bons, la différence peut être plutôt subjective. En sortie, j'ai immédiatement installé le 2N3055 (ST Microelectronics), car beaucoup de gens les aiment.

Lors du réglage et de la diminution de la résistance de l'amplificateur, la fréquence de coupure basse fréquence peut augmenter, donc pour le condensateur d'entrée, il est préférable d'utiliser non pas 0,5 µF, mais 1 ou même 2 µF dans un film polymère. Il existe encore un schéma russe d'un «amplificateur ultralinéaire de classe A» qui circule sur Internet, où ce condensateur est généralement proposé à 0,1 uF, ce qui comporte une coupure de toutes les basses à 90 Hz :

Ils écrivent que ce circuit n'est pas sujet à l'auto-excitation, mais juste au cas où, un circuit Zobel est placé entre le point X et la masse : R 10 Ohm + C 0,1 μF.
- des fusibles, ils peuvent et doivent être installés aussi bien sur le transformateur que sur l'entrée puissance du circuit.
- il serait très approprié d'utiliser de la pâte thermique pour un contact maximum entre le transistor et le dissipateur thermique.

Travail des métaux et menuiserie

J'ai fabriqué le corps lui-même en plexiglas. Nous commandons immédiatement des rectangles découpés aux vitriers, faisons les trous nécessaires pour les fixations et les peignons avec verso peinture noire.

Le plexiglas peint au verso est très beau. Il ne reste plus qu'à tout assembler et à profiter de la musique... ah oui, lors du montage final il est également important de bien répartir le sol pour minimiser le bruit de fond. Comme cela a été découvert des décennies avant nous, C3 doit être connecté à la masse du signal, c'est-à-dire au moins de l'entrée-entrée, et tous les autres moins peuvent être envoyés à "l'étoile" près des condensateurs du filtre. Si tout est fait correctement, vous ne pourrez entendre aucun arrière-plan, même si vous rapprochez votre oreille du haut-parleur au volume maximum. Une autre caractéristique « de masse » typique des cartes son qui ne sont pas isolées galvaniquement de l'ordinateur est l'interférence de la carte mère, qui peut passer par USB et RCA. À en juger par Internet, le problème se produit fréquemment : dans les haut-parleurs, vous pouvez entendre les sons du disque dur, de l'imprimante, de la souris et de l'alimentation de fond de l'unité centrale. Dans ce cas, le moyen le plus simple de rompre la boucle de masse est de recouvrir la connexion de masse sur la fiche de l'amplificateur avec du ruban isolant. Il n'y a rien à craindre ici, car... Il y aura une deuxième boucle de masse via l'ordinateur.

Je n'ai pas réglé le volume sur l'amplificateur, car je ne parvenais pas à obtenir d'ALPS de haute qualité et je n'aimais pas le bruissement des potentiomètres chinois. Au lieu de cela, une résistance ordinaire de 47 kOhm a été installée entre la masse et le signal d'entrée. De plus, le régulateur d'une carte son externe est toujours à portée de main et chaque programme dispose également d'un curseur. Seul le lecteur vinyle n'a pas de contrôle de volume, donc pour l'écouter j'ai fixé un potentiomètre externe au câble de liaison.

Je peux deviner ce conteneur en 5 secondes...

Coût des matériaux

L'amplificateur est capable de fournir une puissance de crête de 2 kW et une puissance continue de 1,5 kW, ce qui signifie que cet amplificateur est capable de griller la plupart des haut-parleurs que vous connaissez. Pour imaginer une telle puissance en action, vous pouvez connecter (ce que je déconseille fortement de faire) deux enceintes 8 ohms connectées en série sur un réseau 220V AC. Dans ce cas, un haut-parleur aura une tension effective de 110 V sous une charge de 8 ohms – 1 500 W. Combien de temps pensez-vous que l'acoustique fonctionnera dans ce mode ? Si vous avez toujours envie de travailler sur cet amplificateur, passez votre chemin...

Description de l'amplificateur

Tout d'abord, examinons les exigences pour atteindre 1,5 kW sous 4 ohms. Nous avons besoin d'une tension efficace de 77,5 V, mais nous devons avoir une certaine marge car la tension d'alimentation chutera sous charge et il y aura toujours une certaine chute de tension aux bornes des jonctions collecteur-émetteur et des résistances de l'émetteur.

La tension d'alimentation devrait donc être...

VCC = VRMS * 1,414
VCC = 77,5 * 1,414 = tension CC ±109,6 V

Comme nous n'avons pas pris en compte les pertes, nous devons ajouter environ 3 à 5 V pour la pointe de l'amplificateur et 10 V supplémentaires pour la chute de tension d'alimentation à pleine charge.

Un transformateur 2 x 90 V produira une tension à vide de ± 130 V (260 V entre les extrémités du redresseur), l'alimentation doit donc être manipulée avec une extrême prudence.

Les transistors bipolaires ont été sélectionnés comme étant les plus adaptés à l'étage final de l'amplificateur. Ceci est principalement dicté par la tension d'alimentation, qui dépasse la tension limite pour la plupart Transistor MOSFET. C'est également beaucoup pour les transistors bipolaires, mais MJ15004/5 ou MJ21193/4 répondent à l'exigence de tension maximale, ce qui signifie que nous allons nous concentrer sur eux.

P = V ? /R = 65 ? /4 = 1056W

C'est-à-dire égal à un radiateur électrique moyen...
N'oubliez pas que lors du pilotage d'une charge résistive avec des déphasages de 45°, la dissipation de puissance double presque. Sur cette base, il s'ensuit qu'un bon refroidissement est vital pour cet amplificateur. Pour un refroidissement forcé, vous aurez besoin de bons radiateurs et de bons ventilateurs (la convection naturelle n'aidera pas).

Transistors MJ15024/5 (ou MJ21193/4) dans un boîtier K-3 (fer avec deux bornes comme KT825/827), et sont conçus pour dissiper 250 W à une température de 25°C. Le boîtier du transistor K-3 a été choisi car il présente le taux de dissipation de puissance le plus élevé, car la résistance thermique est inférieure à celle de tout autre transistor en boîtier plastique.

MJE340/350 dans l'étage amplificateur de tension garantit une bonne linéarité. Mais même avec un courant traversant l'étage de 12 mA, la puissance est de 0,72 W, donc Q4, Q6, Q9 et Q10 doivent avoir des dissipateurs thermiques. Le transistor (Q5), qui détermine la polarisation de l'étage final, doit être installé sur un radiateur commun avec la borne et disposer d'un contact thermique fiable.

Circuit de protection contre court-circuit(Q7, Q8) limite le courant à 12A et la puissance libérée par un transistor à environ 175W, tandis que le fonctionnement à long terme de l'amplificateur dans ce mode n'est pas autorisé.
Circuit amplificateur professionnel 1500W.

Des éléments de retour supplémentaires (R6a et C3a, représentés en pointillés) sont facultatifs. Ils peuvent être nécessaires en cas d'auto-excitation de l'amplificateur. Les diodes inverses (D9 et D10) protègent les transistors de l'amplificateur contre la force contre-électromotrice lors du fonctionnement d'une charge active. Les diodes de la série 1N5404 peuvent supporter un courant de crête jusqu'à 200 A. La tension nominale doit être d'au moins 400 V.

La résistance VR1 de 100 ohms est utilisée pour équilibrer l'amplificateur pour le courant continu. Avec les valeurs nominales des composants indiquées dans le diagramme, le décalage initial doit être compris entre ± 25 mV avant le réglage. La résistance VR2 est utilisée pour régler le courant de repos de l'étage final. Le courant de repos est ajusté en mesurant la tension aux bornes de la résistance R19 ou R20, qui doit être inférieure à 150 mV.
La sensibilité de l'étage d'entrée est de 1,77 V pour 900 W sous 8 ohms ou 1 800 W sous 4 ohms.

Source de courant:

L'alimentation électrique requise pour l'amplificateur nécessite une approche de conception sérieuse. Tout d'abord, vous avez besoin d'un transformateur abaisseur d'une puissance d'au moins 2 kW. Les condensateurs de filtre de puissance doivent être évalués à 150 V et peuvent supporter un courant d'ondulation jusqu'à 10 A. Les condensateurs qui ne répondent pas à ces exigences peuvent tout simplement exploser lorsque l'amplificateur fonctionne à pleine puissance.

Un détail important est le pont redresseur. Bien que les ponts de 35 A semblent capables de faire face à cette tâche, le courant de répétition de crête dépasse les valeurs nominales des ponts. Je recommande d'utiliser deux ponts connectés en parallèle comme indiqué sur le schéma. La tension nominale du pont redresseur doit être d'au moins 400 V et ils doivent être montés sur un dissipateur thermique suffisant pour le refroidissement.
Circuit d'alimentation pour un amplificateur de 1500W.

Le schéma montre des condensateurs composés de quatre condensateurs basse tension car ils sont plus faciles à trouver, et le redresseur est également constitué de deux ponts connectés en parallèle.

Des sources de tension supplémentaires de 5 V peuvent être éliminées, tandis que la puissance maximale diminuera de 2 048 W à 1 920 W, ce qui n'est pas significatif.
Le module P39 est un système de démarrage progressif et se compose d'un relais parallèle aux contacts duquel sont connectées des résistances d'une puissance totale de 150 W et une résistance résultante de 33 Ohms.

L'amplificateur à transistor, malgré sa longue histoire, reste un sujet de recherche favori aussi bien des radioamateurs débutants que chevronnés. Et cela est compréhensible. C'est un composant indispensable des amplificateurs de basse fréquence (sonore) les plus populaires. Nous verrons comment sont construits des amplificateurs à transistors simples.

Réponse en fréquence de l'amplificateur

Dans n'importe quel récepteur de télévision ou de radio, dans chaque centre de musique ou un amplificateur de son peut être trouvé amplificateurs à transistors son (basse fréquence - LF). La différence entre les amplificateurs audio à transistors et les autres types réside dans leurs caractéristiques de fréquence.

Un amplificateur audio à transistor a une réponse en fréquence uniforme dans la bande de fréquences de 15 Hz à 20 kHz. Cela signifie que l'amplificateur convertit (amplifie) tous les signaux d'entrée avec une fréquence comprise dans cette plage de manière à peu près égale. La figure ci-dessous montre une courbe idéale dans les coordonnées « gain de l'amplificateur Ku - fréquence du signal d'entrée » fréquence de réponse pour amplificateur audio.

Cette courbe est quasiment plate de 15 Hz à 20 kHz. Cela signifie qu'un tel amplificateur doit être utilisé spécifiquement pour les signaux d'entrée dont les fréquences sont comprises entre 15 Hz et 20 kHz. Pour les signaux d'entrée avec des fréquences supérieures à 20 kHz ou inférieures à 15 Hz, son efficacité et ses performances se dégradent rapidement.

Le type de réponse en fréquence de l'amplificateur est déterminé par les éléments radio électriques (ERE) de son circuit, et principalement par les transistors eux-mêmes. Un amplificateur audio à transistors est généralement assemblé à l'aide de transistors dits basse et moyenne fréquence avec une bande passante totale du signal d'entrée allant de dizaines et centaines de Hz à 30 kHz.

Classe de fonctionnement de l'amplificateur

Comme on le sait, en fonction du degré de continuité du flux de courant tout au long de sa période à travers un étage d'amplification à transistor (amplificateur), on distingue les classes suivantes de son fonctionnement : « A », « B », « AB », « C », "D".

En classe de fonctionnement, le courant « A » traverse la cascade pendant 100 % de la période du signal d'entrée. Le fonctionnement de la cascade dans cette classe est illustré par la figure suivante.

Dans la classe de fonctionnement de l'étage amplificateur « AB », le courant le traverse pendant plus de 50 %, mais moins de 100 % de la période du signal d'entrée (voir figure ci-dessous).

Dans la classe de fonctionnement de l'étage « B », le courant le traverse pendant exactement 50 % de la période du signal d'entrée, comme illustré sur la figure.

Enfin, en fonctionnement d'étage de classe C, le courant le traverse pendant moins de 50 % de la période du signal d'entrée.

Amplificateur basse fréquence à transistors : distorsion dans les principales classes de fonctionnement

Dans la zone de travail, un amplificateur à transistors de classe "A" a un niveau bas distorsion non linéaire. Mais si le signal présente des surtensions pulsées, conduisant à une saturation des transistors, alors des harmoniques plus élevées (jusqu'au 11ème) apparaissent autour de chaque harmonique « standard » du signal de sortie. Cela provoque le phénomène de son dit transistor, ou métallique.

Si les amplificateurs de puissance basse fréquence utilisant des transistors ont une alimentation non stabilisée, leurs signaux de sortie sont alors modulés en amplitude à proximité de la fréquence du secteur. Cela conduit à un son dur sur le bord gauche de la réponse en fréquence. Diverses méthodes de stabilisation de tension rendent la conception de l'amplificateur plus complexe.

Efficacité typique amplificateur asymétrique la classe A ne dépasse pas 20 % en raison du transistor constamment ouvert et du flux continu du composant courant continu. Vous pouvez réaliser un amplificateur push-pull de classe A, le rendement augmentera légèrement, mais les demi-ondes du signal deviendront plus asymétriques. Le transfert d'une cascade de la classe de fonctionnement « A » à la classe de fonctionnement « AB » quadruple les distorsions non linéaires, bien que l'efficacité de son circuit augmente.

Dans les amplificateurs de classe « AB » et « B », la distorsion augmente à mesure que le niveau du signal diminue. On a involontairement envie d'augmenter le volume d'un tel amplificateur pour profiter pleinement de la puissance et de la dynamique de la musique, mais cela n'aide souvent pas beaucoup.

Niveaux de travail intermédiaires

La classe de travail "A" a une variante - la classe "A+". Dans ce cas, les transistors d'entrée basse tension d'un amplificateur de cette classe fonctionnent en classe « A », et les transistors de sortie haute tension de l'amplificateur, lorsque leurs signaux d'entrée dépassent un certain niveau, passent en classe « B » ou "UN B". L'efficacité de telles cascades est meilleure que dans la classe pure « A » et les distorsions non linéaires sont moindres (jusqu'à 0,003 %). Cependant, ils ont également un son « métallique » dû à la présence d’harmoniques supérieures dans le signal de sortie.

Dans les amplificateurs d'une autre classe - "AA", le degré de distorsion non linéaire est encore plus faible - environ 0,0005 %, mais des harmoniques plus élevées sont également présentes.

Retour à l'amplificateur à transistors de classe A ?

Aujourd'hui, de nombreux experts dans le domaine de la reproduction sonore de haute qualité préconisent un retour aux amplificateurs à tubes, car le niveau de distorsions non linéaires et d'harmoniques supérieures qu'ils introduisent dans le signal de sortie est évidemment inférieur à celui des transistors. Cependant, ces avantages sont largement compensés par la nécessité d'un transformateur adapté entre l'étage de sortie du tube haute impédance et l'étage de sortie du tube basse impédance. haut-parleurs. Cependant, un simple amplificateur à transistor peut être réalisé avec une sortie de transformateur, comme cela sera montré ci-dessous.

Il existe également un point de vue selon lequel la qualité sonore ultime ne peut être fournie que par un amplificateur hybride tube-transistor, dont tous les étages sont asymétriques, non couverts et fonctionnant en classe « A ». Autrement dit, un tel répéteur de puissance est un amplificateur avec un transistor. Son circuit peut avoir un rendement maximum réalisable (en classe « A ») ne dépassant pas 50 %. Mais ni la puissance ni l'efficacité de l'amplificateur ne sont des indicateurs de la qualité de la reproduction sonore. Dans ce cas, la qualité et la linéarité des caractéristiques de tous les ERE du circuit acquièrent une importance particulière.

Puisque les circuits asymétriques ont cette perspective, nous les examinerons ci-dessous. options possibles.

Amplificateur asymétrique avec un transistor

Son circuit, constitué d'un émetteur commun et de connexions R-C pour les signaux d'entrée et de sortie pour un fonctionnement en classe « A », est illustré dans la figure ci-dessous.

Il montre le transistor Q1 de la structure n-p-n. Son collecteur est connecté à la borne positive +Vcc via la résistance de limitation de courant R3, et l'émetteur est connecté à -Vcc. Amplificateur à transistors structures pnp aura le même circuit, mais les broches d’alimentation changeront de place.

C1 est un condensateur de découplage par lequel la source de signal d'entrée CA est séparée de la source de tension CC Vcc. Dans ce cas, C1 n'empêche pas le passage du courant d'entrée alternatif à travers la jonction base-émetteur du transistor Q1. Les résistances R1 et R2, ainsi que la résistance de la jonction E - B, forment Vcc pour sélectionner le point de fonctionnement du transistor Q1 en mode statique. Une valeur typique pour ce circuit est R2 = 1 kOhm et la position du point de fonctionnement est Vcc/2. R3 est la résistance de charge du circuit collecteur et sert à créer un Tension alternative signal de sortie.

Supposons que Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm et le gain de courant h = 150. Nous sélectionnons la tension à l'émetteur Ve = 9 V, et la chute de tension aux bornes de la jonction « E - B » est prise égale à Vbe = 0,7 V. Cette valeur correspond au transistor dit au silicium. Si l'on envisageait un amplificateur à transistors au germanium, alors la chute de tension aux bornes de la jonction ouverte « E - B » serait égale à Vbe = 0,3 V.

Courant de l'émetteur approximativement égal au courant du collecteur

Ie = 9 V/1 kOhm = 9 mA ≈ Ic.

Courant de base Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.

Chute de tension aux bornes de la résistance R1

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

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

C2 est nécessaire pour créer un circuit permettant de faire passer la composante alternative du courant de l'émetteur (en fait le courant du collecteur). Si elle n'était pas là, alors la résistance R2 limiterait considérablement la composante variable, de sorte que l'amplificateur en question serait transistor bipolaire aurait un faible gain de courant.

Dans nos calculs, nous avons supposé que Ic = Ib h, où Ib est le courant de base qui y circule depuis l'émetteur et survient lorsqu'une tension de polarisation est appliquée à la base. Cependant, un courant de fuite provenant du collecteur Icb0 traverse toujours la base (avec ou sans polarisation). Par conséquent, le courant réel du collecteur est égal à Ic = Ib h + Icb0 h, c'est-à-dire Le courant de fuite dans un circuit avec OE est amplifié 150 fois. Si nous envisageions un amplificateur basé sur des transistors au germanium, cette circonstance devrait alors être prise en compte dans les calculs. Le fait est qu’ils ont un Icb0 significatif de l’ordre de plusieurs µA. Pour le silicium, elle est inférieure de trois ordres de grandeur (environ plusieurs nA), elle est donc généralement négligée dans les calculs.

Amplificateur asymétrique avec transistor MOS

Comme n'importe quel amplificateur transistors à effet de champ, le circuit considéré a son analogue parmi les amplificateurs activés. Considérons donc un analogue du circuit précédent avec un émetteur commun. Il est constitué d'une source commune et de connexions R-C pour les signaux d'entrée et de sortie pour un fonctionnement en classe « A » et est illustré dans la figure ci-dessous.

Ici, C1 est le même condensateur de découplage, à travers lequel la source de signal d'entrée alternative est séparée de la source de tension continue Vdd. Comme vous le savez, tout amplificateur basé sur des transistors à effet de champ doit avoir le potentiel de grille de ses transistors MOS inférieur aux potentiels de leurs sources. Dans ce circuit, la grille est mise à la terre par la résistance R1, qui a généralement une résistance élevée (de 100 kOhm à 1 Mohm) afin de ne pas shunter le signal d'entrée. Il n'y a pratiquement aucun courant traversant R1, donc le potentiel de grille en l'absence de signal d'entrée est égal au potentiel de masse. Le potentiel de la source est supérieur au potentiel de la terre en raison de la chute de tension aux bornes de la résistance R2. Ainsi, le potentiel de grille est inférieur au potentiel de source, nécessaire au fonctionnement normal de Q1. Le condensateur C2 et la résistance R3 ont le même objectif que dans le circuit précédent. Puisqu'il s'agit d'un circuit source commune, les signaux d'entrée et de sortie sont déphasés de 180°.

Amplificateur avec sortie transformateur

Le troisième amplificateur à transistor simple à un étage, illustré dans la figure ci-dessous, est également réalisé selon un circuit à émetteur commun pour un fonctionnement en classe "A", mais il est connecté à un haut-parleur basse impédance via un transformateur adapté.

L'enroulement primaire du transformateur T1 charge le circuit collecteur du transistor Q1 et développe le signal de sortie. T1 transmet le signal de sortie au haut-parleur et fait correspondre l'impédance de sortie du transistor à la faible impédance (de l'ordre de quelques ohms) du haut-parleur.

Le diviseur de tension de l'alimentation du collecteur Vcc, monté sur les résistances R1 et R3, assure la sélection du point de fonctionnement du transistor Q1 (fournissant une tension de polarisation à sa base). Le but des éléments restants de l'amplificateur est le même que dans les circuits précédents.

Amplificateur audio push-pull

Un amplificateur LF push-pull doté de deux transistors divise la fréquence d'entrée en deux demi-ondes antiphase, chacune étant amplifiée par son propre étage à transistor. Après avoir effectué une telle amplification, les demi-ondes sont combinées en un signal harmonique complet, qui est transmis au système de haut-parleurs. Une telle transformation du signal basse fréquence (séparation et refusion) provoque naturellement une distorsion irréversible de celui-ci, en raison de la différence de fréquence et de propriétés dynamiques des deux transistors du circuit. Ces distorsions réduisent la qualité sonore à la sortie de l'amplificateur.

Les amplificateurs push-pull fonctionnant en classe "A" ne reproduisent pas les complexes signaux sonores, puisqu'un courant continu d'amplitude accrue circule en permanence dans leurs épaules. Cela entraîne une asymétrie des demi-ondes du signal, une distorsion de phase et finalement une perte d'intelligibilité du son. Chauffage, deux transistor puissant double la distorsion du signal dans les régions basses et infra basses fréquences. Néanmoins, le principal avantage du circuit push-pull est son efficacité acceptable et sa puissance de sortie accrue.

Un circuit push-pull d'un amplificateur de puissance utilisant des transistors est représenté sur la figure.

Il s'agit d'un amplificateur destiné à fonctionner en classe « A », mais la classe « AB » et même « B » peuvent être utilisées.

Amplificateur de puissance à transistors sans transformateur

Les transformateurs, malgré les succès de leur miniaturisation, restent les appareils électroniques les plus encombrants, les plus lourds et les plus chers. Par conséquent, un moyen a été trouvé pour éliminer le transformateur du circuit push-pull en le mettant en œuvre sur deux puissants transistors complémentaires. différents types(n-p-n et p-n-p). La plupart des amplificateurs de puissance modernes utilisent précisément ce principe et sont conçus pour fonctionner en classe « B ». Le circuit d'un tel amplificateur de puissance est illustré dans la figure ci-dessous.

Ses deux transistors sont connectés selon un circuit avec un collecteur commun (émetteur suiveur). Par conséquent, le circuit transfère la tension d’entrée vers la sortie sans amplification. S'il n'y a pas de signal d'entrée, alors les deux transistors sont à la limite de l'état passant, mais ils sont désactivés.

Lorsqu'un signal harmonique est appliqué à l'entrée, sa demi-onde positive ouvre TR1, mais décale transistor pnp TR2 est entièrement en mode coupure. Ainsi, seule la demi-onde positive du courant amplifié traverse la charge. La demi-onde négative du signal d'entrée ouvre uniquement TR2 et ferme TR1, de sorte que la demi-onde négative du courant amplifié soit fournie à la charge. En conséquence, un signal sinusoïdal amplifié à pleine puissance (en raison de l’amplification du courant) est libéré au niveau de la charge.

Amplificateur à transistor unique

Pour comprendre ce qui précède, assemblons de nos propres mains un amplificateur simple utilisant des transistors et découvrons comment il fonctionne.

En tant que charge pour un transistor T de faible puissance de type BC107, nous allumerons un casque avec une résistance de 2-3 kOhm, nous appliquerons une tension de polarisation à la base à partir d'une résistance haute résistance R* de 1 MOhm, et nous inclurons un condensateur électrolytique de découplage C d'une capacité de 10 μF à 100 μF dans le circuit de base T. Alimenter le circuit Nous utiliserons 4,5 V/0,3 A de la batterie.

Si la résistance R* n'est pas connectée, alors il n'y a ni courant de base Ib ni courant de collecteur Ic. Si une résistance est connectée, la tension à la base monte jusqu'à 0,7 V et un courant Ib = 4 μA la traverse. Le gain en courant du transistor est de 250, ce qui donne Ic = 250Ib = 1 mA.

Après avoir assemblé de nos propres mains un simple amplificateur à transistor, nous pouvons maintenant le tester. Connectez les écouteurs et placez votre doigt sur le point 1 du schéma. Vous entendrez un bruit. Votre corps perçoit le rayonnement de l'alimentation électrique à une fréquence de 50 Hz. Le bruit que vous entendez dans vos écouteurs est ce rayonnement, uniquement amplifié par un transistor. Expliquons ce processus plus en détail. Une tension alternative de 50 Hz est connectée à la base du transistor via le condensateur C. La tension de base est maintenant égale à la somme de la tension de décalage continue (environ 0,7 V) provenant de la résistance R* et de la tension alternative des doigts. En conséquence, le courant du collecteur reçoit une composante alternative d'une fréquence de 50 Hz. Ce courant alternatif est utilisé pour déplacer la membrane du haut-parleur d'avant en arrière à la même fréquence, ce qui signifie que nous pourrons entendre une tonalité de 50 Hz à la sortie.

L'écoute d'un niveau de bruit de 50 Hz n'est pas très intéressante, vous pouvez donc connecter des sources de signaux basse fréquence (lecteur CD ou microphone) aux points 1 et 2 et entendre de la parole ou de la musique amplifiée.

Désormais, sur Internet, vous pouvez trouver un grand nombre de circuits de divers amplificateurs sur microcircuits, principalement la série TDA. Ils ont d'assez bonnes caractéristiques, une bonne efficacité et ne sont pas si chers, c'est pourquoi ils sont si populaires. Cependant, dans leur contexte, les amplificateurs à transistors, bien que difficiles à mettre en œuvre, mais non moins intéressants, restent injustement oubliés.

Circuit amplificateur

Sélection des puissances d'amplificateur

Carte amplificateur :

(téléchargements : 456)

Amplificateur que j'ai construit

Enceinte portable pour lecteur ou téléphone sur puce tda2822m Photo de test de l'amplificateur :

La figure suivante montre une liste des pièces requises :

Presque tous les transistors bipolaires de moyenne et haute puissance peuvent être utilisés dans le circuit n-p-n structures, par exemple KT 817. Il est conseillé d'installer un condensateur à film en entrée, d'une capacité de 0,22 - 1 μF. Un exemple de condensateurs à film sur la photo suivante :

Voici un dessin d'un circuit imprimé du programme Disposition du sprint :


Le signal est extrait de la sortie d'un lecteur mp3 ou d'un téléphone, la masse et l'un des canaux sont utilisés. Dans la figure suivante, vous pouvez voir le schéma de câblage d'une prise Jack 3,5 pour la connexion à une source de signal :


Si vous le souhaitez, cet amplificateur, comme tout autre, peut être équipé d'un contrôle de volume en connectant un potentiomètre de 50 KOhm selon le circuit standard, en utilisant 1 canal :


Parallèlement à l'alimentation, s'il n'y a pas de condensateur électrolytique de grande capacité dans l'alimentation après le pont de diodes, vous devez installer un électrolyte de 1 000 à 2 200 μF, avec une tension de fonctionnement supérieure à la tension d'alimentation du circuit.
Un exemple d'un tel condensateur :

Télécharger circuit imprimé L'amplificateur sur un transistor pour le programme sprint - layout se trouve dans la section Mes fichiers du site.

Vous pouvez évaluer la qualité sonore de cet amplificateur en regardant une vidéo de son fonctionnement sur notre chaîne.