Aký tranzistor je potrebný pre zosilňovač zvuku. Najjednoduchšie nízkofrekvenčné tranzistorové zosilňovače. Prítomnosť skreslenia v rôznych triedach nízkofrekvenčných zosilňovačov

O elektrónkových zosilňovačoch pre domácich majstrov už boli na Habré publikácie, ktoré sa čítali veľmi zaujímavo. Niet pochýb, že znejú úžasne, ale pre každodenné použitie je jednoduchšie použiť tranzistorové zariadenie. Tranzistory sú pohodlnejšie, pretože nevyžadujú zahrievanie pred prevádzkou a sú odolnejšie. A nie každý sa odváži začať lampovú ságu s anódovými potenciálmi pod 400 V a tranzistorové transformátory na pár desiatok voltov sú oveľa bezpečnejšie a jednoducho dostupnejšie.

Ako obvod na reprodukciu som si vybral obvod Johna Linsleyho Hooda z roku 1969, pričom som bral parametre autora založené na impedancii mojich reproduktorov 8 ohmov.

Klasický okruh od britského inžiniera, publikovaný pred takmer 50 rokmi, je stále jedným z najreprodukovateľnejších a zbiera o sebe mimoriadne pozitívne recenzie. Existuje na to veľa vysvetlení:
- minimálny počet prvkov zjednodušuje inštaláciu. Tiež sa verí, že čím je dizajn jednoduchší, tým lepší zvuk;
- napriek tomu, že výstupné tranzistory sú dva, nie je potrebné ich triediť do komplementárnych párov;
- výkon 10 wattov s rezervou je dostatočný pre bežné ľudské obydlia a vstupná citlivosť 0,5-1 volt je veľmi dobre konzistentná s výstupom väčšiny zvukových kariet alebo prehrávačov;
- trieda A - je to aj trieda A v Afrike, ak sa bavíme o dobrom zvuku. O porovnanie s inými triedami bude o niečo nižšie.

Vnútorný dizajn

Na obyčajných diódach alebo aj hotových mostíkoch sa to dá, ale potom ich treba prehodiť kondenzátormi a úbytok napätia na nich je väčší. Po mostíkoch sú CRC filtre dvoch 33 000 mikrofaradových kondenzátorov a medzi nimi 0,75 ohmový odpor. Ak zoberiete kapacitu aj odpor menej, potom CRC filter zlacnie a bude sa menej zahrievať, ale zvlnenie sa zvýši, čo nie je comme il faut. Tieto parametre sú IMHO rozumné z hľadiska ceny a efektu. Vo filtri je potrebný výkonný cementový odpor, ktorý pri pokojovom prúde do 2A odvedie 3 W tepla, takže je lepšie ho brať s rezervou 5-10 W. Pre zvyšok rezistorov v napájacom obvode bude stačiť 2 W.

Ďalej prejdeme k samotnej doske zosilňovača. V internetových obchodoch sa predáva veľa hotových súprav, ale o nič menej sa sťažujú na kvalitu čínskych komponentov alebo negramotné rozloženie dosiek. Preto je lepšie to urobiť sami, pod vlastným „voľným“. Oba kanály som vyrobil na jednej doske, takže ju neskôr môžem pripevniť na spodok puzdra. Spustiť s testovacími položkami:

Všetko okrem výstupných tranzistorov Tr1/Tr2 je umiestnené na samotnej doske. Výstupné tranzistory sú namontované na radiátoroch, viac nižšie. K autorovej schéme z pôvodného článku je potrebné uviesť nasledujúce poznámky:

Nie všetko treba hneď letovať. Odpory R1, R2 a R6 je lepšie dať najskôr trimrom, po všetkých úpravách ich odspájkovať, zmerať odpor a prispájkovať koncové pevné odpory s rovnakým odporom. Nastavenie je obmedzené na nasledujúce operácie. Najprv sa pomocou R6 nastaví tak, že napätie medzi X a nulou je presne polovica napätia + V a nula. V jednom z kanálov mi chýbalo 100 kOhm, takže je lepšie brať tieto trimre s rezervou. Potom pomocou R1 a R2 (pri dodržaní ich približného pomeru!) sa nastaví kľudový prúd - tester dáme na meranie jednosmerného prúdu a práve tento prúd zmeriame na vstupnom bode plus zdroja. Musel som výrazne znížiť odpor oboch rezistorov, aby som dostal požadovaný kľudový prúd. Pokojový prúd zosilňovača v triede A je maximálny a v podstate pri absencii vstupného signálu ide všetko do tepelnej energie. Pre 8 ohmové reproduktory by mal byť tento prúd podľa odporúčania autora 1,2 A pri 27 voltoch, čo znamená 32,4 wattov tepla na kanál. Pretože privedenie prúdu môže trvať niekoľko minút, výstupné tranzistory už musia byť na chladiacich chladičoch, inak sa rýchlo prehrejú a zomrú. Pretože sú väčšinou horúce.

Je možné, že ako experiment budete chcieť zvuk porovnať rôzne tranzistory, takže aj u nich môžete nechať možnosť pohodlnej výmeny. Skúšal som na vstupe 2N3906, KT361 a BC557C, tam bol mierny rozdiel v prospech druhého. Pred víkendom sme vyskúšali KT630, BD139 a KT801, uspokojili sme sa s dovozovými. Hoci všetky vyššie uvedené tranzistory sú veľmi dobré a rozdiel môže byť skôr subjektívny. Na výstup som okamžite dal 2N3055 (ST Microelectronics), pretože sa mnohým ľuďom páčia.

Pri nastavovaní a znižovaní odporu zosilňovača sa môže zvýšiť medzná frekvencia nízkych frekvencií, takže pre kondenzátor na vstupe je lepšie použiť nie 0,5 mikrofaradov, ale 1 alebo dokonca 2 mikrofarady v polymérnom filme. Ruská obrázková schéma „Ultralinear Class A Amplifier“ stále koluje na webe, kde je tento kondenzátor vo všeobecnosti navrhovaný ako 0,1 mikrofaradu, čo je plné obmedzenia všetkých basov pri 90 Hz:

Píšu, že tento obvod nie je náchylný na samobudenie, ale pre každý prípad je medzi bod X a zem umiestnený obvod Zobel: R 10 Ohm + C 0,1 mikrofarad.
- poistky, môžu a mali by byť inštalované ako na transformátore, tak aj na príkone obvodu.
- pre maximálny kontakt medzi tranzistorom a chladičom by bolo veľmi vhodné použiť teplovodivú pastu.

Zámočníctvo a tesárstvo

Telo som urobil z plexiskla. Okamžite objednávame u sklenárov narezané obdĺžniky, urobíme do nich potrebné otvory na upevnenie a vymaľujeme opačná stranačierna farba.

Veľmi pekne pôsobí plexi namaľované na zadnej strane. Teraz ostáva už len všetko poskladať a užiť si hudbu ... ach áno, pri finálnej montáži je tiež dôležité poriadne nariediť pôdu, aby sa minimalizovalo pozadie. Ako sa zistilo desaťročia pred nami, C3 je potrebné pripojiť k signálovej zemi, t.j. na mínus vstup-vstup a všetky ostatné mínusy je možné poslať do "hviezdy" v blízkosti filtračných kondenzátorov. Ak je všetko vykonané správne, nie je počuť žiadne pozadie, aj keď priložíte ucho k reproduktoru na maximálnu hlasitosť. Ďalšou „zemnou“ vlastnosťou, ktorá je typická pre zvukové karty, ktoré nie sú galvanicky izolované od počítača, je rušenie zo základnej dosky, ktoré sa môže predierať cez USB a RCA. Súdiac podľa internetu, problém je bežný: v reproduktoroch počujete zvuky HDD, tlačiarne, myši a pozadia napájacieho zdroja systémovej jednotky. V tomto prípade je najjednoduchším spôsobom prerušiť uzemňovaciu slučku prilepením uzemnenia na zástrčke zosilňovača elektrickou páskou. Tu sa niet čoho báť, pretože. cez počítač bude prechádzať druhá pozemná slučka.

Nerobil som reguláciu hlasitosti na zosilňovači, pretože som nemohol dostať žiadne kvalitné ALPS a nepáčilo sa mi šušťanie čínskych potenciometrov. Namiesto toho bol medzi „zem“ a „signál“ vstupu nainštalovaný konvenčný odpor 47 kΩ. Okrem toho, regulátor externého zvuková karta vždy po ruke a každý program má aj posúvač. Len vinylový prehrávač nemá ovládanie hlasitosti, takže pre jeho počúvanie som na prepojovací kábel pripevnil externý potenciometer.

Tento kontajner viem uhádnuť za 5 sekúnd...

Materiálové náklady

Zosilňovač je schopný dodať špičkový výkon 2 kW a nepretržitý výkon 1,5 kW, čo znamená, že tento zosilňovač spáli väčšinu reproduktorov, ktoré poznáte. Aby ste si predstavili takýto výkon v akcii, môžete pripojiť (čo dôrazne neodporúčam robiť) dva sériovo zapojené 8-ohmové reproduktory do siete 220 V AC. V tomto prípade bude na jednom reproduktore 110V efektívneho napätia pri záťaži 8 ohmov - 1 500W. Ako dlho si myslíte, že bude fungovať akustika v tomto režime. Ak túžba zaoberať sa týmto zosilňovačom stále nezmizla, pokračujte ...

Popis zosilňovača

Najprv sa pozrime na požiadavky na dosiahnutie 1,5 kW do 4 ohmov. Potrebujeme 77,5 V rms, ale musíme mať určitú rezervu, pretože napájacie napätie pri zaťažení klesne a na prechodoch kolektor-emitor a emitorových rezistoroch bude vždy nejaký pokles napätia.

Takže napätie by malo byť...

VDC = VRMS * 1,414
VDC = 77,5 * 1,414 = ±109,6V DC napätie

Keďže sme nerátali so stratami, treba pridať cca 3-5V na koniec zosilňovača a ďalších 10V na pokles napájacieho napätia pri plnej záťaži.

Transformátor 2 x 90V poskytne nezaťažené napätie ±130V (260V medzi koncami usmerňovača), takže s napájacím zdrojom je potrebné zaobchádzať mimoriadne opatrne

Ako najvhodnejšie pre koncový zosilňovací stupeň boli vybrané bipolárne tranzistory. To je primárne diktované napájacím napätím, ktoré u väčšiny prekračuje limitné napätie MOSFET tranzistory. To je veľa aj pre bipolárne tranzistory, ale MJ15004 / 5, alebo MJ21193 / 4 spĺňajú požiadavku maximálneho napätia, a preto sa im budeme venovať.

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

To znamená, že sa rovná priemernému elektrickému ohrievaču ...
Pamätajte, že pri riadení odporovej záťaže s fázovým posunom 45° sa strata výkonu takmer zdvojnásobí. Z toho vyplýva, že dobré chladenie je pre tento zosilňovač životne dôležité, budete potrebovať dobré chladiče, ventilátory s núteným chladením (prirodzená konvekcia nepomôže).

Tranzistory MJ15024/5 (alebo MJ21193/4) v puzdre K-3 (žehlička s dvoma vodičmi ako KT825/827) a sú dimenzované na rozptyl 250 W pri 25 °C. Balík tranzistorov K-3 je vybraný, pretože má najvyššiu hodnotu straty energie, pretože tepelný odpor je nižší ako ktorýkoľvek iný plastový tranzistor.

MJE340/350 v stupni napäťového zosilňovača zaručuje dobrú linearitu. Ale aj pri 12mA prúdu cez stupeň je výkon 0,72W, takže Q4, Q6, Q9 a Q10 musia mať chladiče. Tranzistor (Q5), ktorý určuje predpätie konečného stupňa, musí byť inštalovaný na spoločnom radiátore so svorkou a musí mať spoľahlivý tepelný kontakt.

Ochranný obvod proti skrat(Q7, Q8) obmedzuje prúd na 12A a výkon vydaný jedným tranzistorom na cca 175W, pričom zosilňovač nesmie v tomto režime pracovať dlhodobo.
1500W profesionálny obvod zosilňovača.

Ďalšie prvky spätnej väzby (R6a a C3a, znázornené bodkovanou čiarou) sú voliteľné. Môžu byť potrebné, keď dôjde k samobudeniu zosilňovača. Voľnobežné diódy (D9 a D10) chránia tranzistory zosilňovača pred spätným EMF pri prevádzke na odporovej záťaži. Diódy série 1N5404 vydržia špičkový prúd až 200A. Menovité napätie musí byť aspoň 400V.

Rezistor VR1 100 omo slúži na vyváženie zosilňovača pre jednosmerný prúd. S hodnotami komponentov zobrazenými v schéme musí byť počiatočný offset pred ladením v rozmedzí ±25 mV. Rezistor VR2 slúži na nastavenie pokojového prúdu koncového stupňa. Upravte pokojový prúd meraním napätia na rezistore R19 alebo R20, ktoré by malo byť v rozmedzí 150 mV.
Citlivosť vstupného stupňa je 1,77 V pre 900 W do 8 ohmov alebo 1800 W do 4 ohmov.

Zdroj energie:

Napájanie potrebné pre zosilňovač vyžaduje seriózny dizajnový prístup. Najprv potrebujete znižovací transformátor s výkonom najmenej 2 kW. Kondenzátory výkonového filtra musia byť dimenzované na 150 V a odolať až 10 A zvlneného prúdu. Kondenzátory, ktoré nespĺňajú tieto požiadavky, môžu jednoducho explodovať, keď zosilňovač beží na plný výkon.

Dôležitým detailom je mostíkový usmerňovač. Hoci sa zdá, že 35A mosty spĺňajú túto úlohu, špičkový opakujúci sa prúd prekračuje hodnoty mostíkov. Odporúčam použiť dva mosty zapojené paralelne, ako je znázornené na schéme. Menovité napätie mostíkového usmerňovača musí byť minimálne 400 V a musia byť inštalované s dostatočným chladičom na chladenie.
Napájací obvod pre 1500W zosilňovač.

Schéma ukazuje kondenzátory zložené zo štyroch nízkonapäťových, pretože sa dajú ľahšie nájsť, a usmerňovač pozostáva aj z dvoch paralelne zapojených mostov.

Dodatočné zdroje napätia v 5V je možné vylúčiť, pričom špičkový výkon klesne z 2048W na 1920W, čo nie je podstatné.
Modul P39 je systémom soft start a pozostáva z relé, ktorého kontakty sú paralelne zapojené s odpormi s celkovým výkonom 150W a výsledným odporom 33 ohmov.

Tranzistorový zosilňovač napriek svojej už dlhej histórii zostáva obľúbeným predmetom štúdia pre začiatočníkov aj ctihodných rádioamatérov. A to je pochopiteľné. Je nepostrádateľnou súčasťou najmasívnejších a nízkofrekvenčných zosilňovačov. Pozrime sa, ako sú postavené najjednoduchšie tranzistorové zosilňovače.

Frekvenčná odozva zosilňovača

V každom televíznom alebo rozhlasovom prijímači, v každom hudobné centrum alebo možno nájsť zosilňovač zvuku tranzistorové zosilňovače zvuk (nízka frekvencia - LF). Rozdiel medzi audio tranzistorovými zosilňovačmi a inými typmi spočíva v ich frekvenčnej odozve.

zosilňovač zvuku na tranzistoroch má jednotnú frekvenčnú charakteristiku vo frekvenčnom pásme od 15 Hz do 20 kHz. To znamená, že všetky vstupné signály s frekvenciou v tomto rozsahu sú konvertované (zosilnené) zosilňovačom približne rovnakým spôsobom. Obrázok nižšie ukazuje ideálnu krivku v súradniciach "zosilnenie zosilňovača Ku - frekvencia vstupného signálu" frekvenčná odozva pre audio zosilňovač.

Táto krivka je takmer plochá od 15 Hz do 20 kHz. To znamená, že takýto zosilňovač by sa mal používať špeciálne pre vstupné signály s frekvenciami medzi 15 Hz a 20 kHz. Pri vstupných signáloch nad 20 kHz alebo pod 15 Hz rapídne klesá účinnosť a kvalita jeho výkonu.

Typ frekvenčnej odozvy zosilňovača je určený elektrickými rádiovými prvkami (ERE) jeho obvodu a predovšetkým samotnými tranzistormi. Zosilňovač zvuku na báze tranzistorov je zvyčajne zostavený na takzvaných nízko- a strednofrekvenčných tranzistoroch s celkovou šírkou pásma vstupných signálov od desiatok a stoviek Hz do 30 kHz.

Trieda zosilňovačov

Ako viete, v závislosti od stupňa kontinuity toku prúdu počas jeho obdobia cez tranzistorový zosilňovací stupeň (zosilňovač) sa rozlišujú tieto triedy jeho činnosti: "A", "B", "AB", "C" , "D".

V triede prevádzky prúd "A" preteká stupňom 100% periódy vstupného signálu. Činnosť kaskády v tejto triede je znázornená na nasledujúcom obrázku.

V triede prevádzky zosilňovacieho stupňa "AB" ním preteká prúd viac ako 50%, ale menej ako 100% periódy vstupného signálu (pozri obrázok nižšie).

V triede prevádzky stupňa "B" ním preteká prúd presne 50% periódy vstupného signálu, ako je znázornené na obrázku.

A nakoniec, v triede prevádzky stupňa "C" ním preteká prúd menej ako 50% periódy vstupného signálu.

Nízkofrekvenčný zosilňovač na tranzistoroch: skreslenie v hlavných triedach práce

V pracovnej oblasti má tranzistorový zosilňovač triedy "A" nízku úroveň nelineárne skreslenie. Ale ak má signál impulzné rázy napätia, ktoré vedú k saturácii tranzistorov, potom sa okolo každej „štandardnej“ harmonickej výstupného signálu objavia vyššie harmonické (až do 11.). To spôsobuje fenomén takzvaného tranzistorového alebo kovového zvuku.

Ak majú nízkofrekvenčné výkonové zosilňovače na tranzistoroch nestabilizované napájanie, ich výstupné signály sú modulované v amplitúde blízko sieťovej frekvencie. To vedie k drsnosti zvuku na ľavom okraji frekvenčnej odozvy. Rôzne metódy stabilizácie napätia robia návrh zosilňovača zložitejším.

Typická účinnosť zosilňovača triedy A s jedným zakončením nepresahuje 20 % vďaka stále zapnutému tranzistoru a nepretržitému toku jednosmernej zložky. Môžete urobiť zosilňovač triedy A push-pull, účinnosť sa mierne zvýši, ale polovičné vlny signálu sa stanú asymetrickejšími. Presun kaskády z pracovnej triedy „A“ do pracovnej triedy „AB“ štvornásobne zvyšuje nelineárne skreslenie, hoci účinnosť jej obvodu stúpa.

V zosilňovačoch tried "AB" a "B" sa skreslenie zvyšuje so znižovaním úrovne signálu. Nechtiac chcete zosilniť taký zosilňovač, aby ste dotvorili pocity sily a dynamiky hudby, ale často to príliš nepomôže.

Stredné triedy práce

Trieda práce "A" má rozmanitosť - trieda "A +". V tomto prípade nízkonapäťové vstupné tranzistory zosilňovača tejto triedy pracujú v triede "A" a vysokonapäťové výstupné tranzistory zosilňovača, keď ich vstupné signály prekročia určitú úroveň, prechádzajú do tried "B" resp. "AB". Účinnosť takýchto kaskád je lepšia ako v čistej triede "A" a nelineárne skreslenie je menšie (do 0,003%). Ich zvuk je však tiež „kovový“ vďaka prítomnosti vyšších harmonických vo výstupnom signáli.

Pre zosilňovače inej triedy - "AA" je stupeň nelineárneho skreslenia ešte nižší - asi 0,0005%, ale sú prítomné aj vyššie harmonické.

Návrat k tranzistorovému zosilňovaču triedy "A"?

Dnes mnohí odborníci v oblasti vysokokvalitnej reprodukcie zvuku obhajujú návrat k elektrónkovým zosilňovačom, pretože úroveň nelineárneho skreslenia a nimi vnášaných vyšších harmonických do výstupného signálu je zjavne nižšia ako u tranzistorov. Tieto výhody sú však do značnej miery kompenzované potrebou prispôsobeného transformátora medzi vysokoodporovým koncovým stupňom elektrónky a nízkoodporovým koncovým stupňom. reproduktory. Jednoduchý tranzistorový zosilňovač však môže byť vyrobený aj s výstupom z transformátora, ako bude ukázané nižšie.

Existuje tiež názor, že iba hybridný elektrónkový tranzistorový zosilňovač môže poskytnúť maximálnu kvalitu zvuku, ktorého všetky stupne sú jednostranné, nezakryté a pracujú v triede "A". To znamená, že takýto výkonový sledovač je zosilňovač na jednom tranzistore. Jeho schéma môže mať maximálnu dosiahnuteľnú účinnosť (v triede "A") nie viac ako 50%. Ale ani výkon, ani účinnosť zosilňovača nie sú indikátormi kvality reprodukcie zvuku. V tomto prípade je mimoriadne dôležitá kvalita a linearita charakteristík všetkých ERE v obvode.

Pretože jednocyklové obvody získať takúto perspektívu, budeme ich zvážiť nižšie možné možnosti.

jednopólový zosilňovač s jedným tranzistorom

Jeho obvod, vyrobený so spoločným emitorom a R-C pripojeniami pre vstupné a výstupné signály pre prevádzku v triede "A", je znázornený na obrázku nižšie.

Zobrazuje npn tranzistor Q1. Jeho kolektor je pripojený ku kladnému pólu +Vcc cez odpor obmedzujúci prúd R3 a jeho emitor je pripojený k -Vcc. tranzistorový zosilňovač p-n-p štruktúry bude mať rovnaký obvod, ale napájacie vodiče budú zamenené.

C1 je oddeľovací kondenzátor, ktorým je vstupný zdroj striedavého prúdu oddelený od zdroja jednosmerného napätia Vcc. C1 zároveň nebráni prechodu striedavého vstupného prúdu cez prechod báza-emitor tranzistora Q1. Rezistory R1 a R2 spolu s odporom prechodu "E - B" tvoria Vcc na výber pracovného bodu tranzistora Q1 v statickom režime. Typická pre tento obvod je hodnota R2 = 1 kOhm a poloha pracovného bodu je Vcc / 2. R3 je zaťažovací odpor kolektorového obvodu a slúži na vytvorenie na kolektore striedavé napätie výstupný signál.

Predpokladajme, že Vcc = 20 V, R2 = 1 kΩ a prúdové zosilnenie h = 150. Zvolíme napätie emitora Ve = 9 V a úbytok napätia na E-B prechode je Vbe = 0,7 V. Táto hodnota zodpovedá tzv. - nazývaný kremíkový tranzistor. Ak by sme uvažovali o zapnutom zosilňovači germániové tranzistory potom by sa pokles napätia na otvorenom prechode "E - B" rovnal Vbe \u003d 0,3 V.

Prúd vysielača, približne rovnaký ako kolektorový prúd

Ie = 9 V/1 kΩ = 9 mA ≈ Ic.

Základný prúd Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 uA.

Pokles napätia na rezistore R1

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

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

C2 je potrebný na vytvorenie obvodu na prechod premennej zložky prúdu emitora (v skutočnosti prúdu kolektora). Ak by tam nebol, potom by rezistor R2 výrazne obmedzoval premennú zložku, takže príslušný zosilňovač by bol bipolárny tranzistor bude mať nízky prúdový zisk.

V našich výpočtoch sme predpokladali, že Ic = Ib h, kde Ib je prúd bázy, ktorý do nej prúdi z emitora a vzniká, keď sa na bázu aplikuje predpätie. Avšak cez základňu vždy (ako s predpätím, tak bez neho) preteká aj zvodový prúd z kolektora Icb0. Preto je skutočný kolektorový prúd Ic = Ib h + Icb0 h, t.j. zvodový prúd v obvode s OE sa zosilní 150-krát. Ak by sme uvažovali o zosilňovači na báze germániových tranzistorov, potom by sa táto okolnosť musela brať do úvahy pri výpočtoch. Faktom je, že majú významné Icb0 rádovo niekoľko μA. V kremíku je o tri rády menšia (asi niekoľko nA), preto sa pri výpočtoch zvyčajne zanedbáva.

Jednokoncový zosilňovač s MIS tranzistorom

Ako každý zosilňovač tranzistory s efektom poľa Uvažovaný obvod má medzi zosilňovačmi svoj vlastný analóg, preto uvažujeme o analógu predchádzajúceho obvodu so spoločným emitorom. Vyrába sa so spoločným zdrojom a R-C pripojeniami pre vstupné a výstupné signály pre prevádzku v triede "A" a je znázornený na obrázku nižšie.

Tu je C1 rovnaký oddeľovací kondenzátor, pomocou ktorého je zdroj striedavého vstupného signálu oddelený od zdroja konštantného napätia Vdd. Ako viete, každý tranzistorový zosilňovač s efektom poľa musí mať hradlový potenciál svojich tranzistorov MIS pod potenciálmi ich zdrojov. V tomto obvode je hradlo uzemnené pomocou R1, ktorý má typicky vysoký odpor (100 kΩ až 1 MΩ), takže nezosúva vstupný signál. Cez R1 nevedie prakticky žiadny prúd, takže potenciál brány pri absencii vstupného signálu sa rovná potenciálu zeme. Potenciál zdroja je vyšší ako potenciál zeme v dôsledku poklesu napätia na rezistore R2. Potenciál brány je teda nižší ako potenciál zdroja, ktorý je potrebný pre normálnu prevádzku Q1. Kondenzátor C2 a odpor R3 majú rovnaký účel ako v predchádzajúcom obvode. Keďže ide o obvod so spoločným zdrojom, vstupné a výstupné signály sú mimo fázy o 180°.

Zosilňovač s výstupom na transformátor

Tretí jednostupňový jednoduchý tranzistorový zosilňovač, znázornený na obrázku nižšie, je tiež vyrobený podľa obvodu so spoločným emitorom pre prevádzku v triede "A", ale je pripojený k reproduktoru s nízkou impedanciou cez zodpovedajúci transformátor.

Primárne vinutie transformátora T1 je záťažou kolektorového obvodu tranzistora Q1 a vyvíja výstupný signál. T1 posiela výstupný signál do reproduktora a zabezpečuje, že výstupná impedancia tranzistora sa zhoduje s nízkou (rádovo niekoľko ohmov) impedanciou reproduktora.

Delič napätia kolektorového napájacieho zdroja Vcc, zostavený na rezistoroch R1 a R3, poskytuje voľbu pracovného bodu tranzistora Q1 (dodáva predpätie na jeho základňu). Účel zostávajúcich prvkov zosilňovača je rovnaký ako v predchádzajúcich obvodoch.

Push-Pull audio zosilňovač

Dvojtranzistorový push-pull nízkofrekvenčný zosilňovač rozdeľuje vstupnú frekvenciu na dve protifázové polvlny, z ktorých každá je zosilnená vlastným tranzistorovým stupňom. Po takomto zosilnení sa polvlny spoja do kompletného harmonického signálu, ktorý sa prenáša do reproduktorovej sústavy. Takáto konverzia nízkofrekvenčného signálu (štiepenie a opätovné zlučovanie) v ňom samozrejme spôsobuje nezvratné skreslenie, spôsobené rozdielom vo frekvencii a dynamických vlastnostiach dvoch tranzistorov obvodu. Tieto skreslenia znižujú kvalitu zvuku na výstupe zosilňovača.

Push-pull zosilňovače pracujúce v triede "A" nereprodukujú komplexne zvukové signály, pretože v ich ramenách nepretržite tečie konštantný prúd zvýšenej veľkosti. To vedie k asymetrii polovičných vĺn signálu, fázovým skresleniam a v konečnom dôsledku k strate zrozumiteľnosti zvuku. Po zahriatí dva výkonné tranzistory zdvojnásobia skreslenie signálu v nízkom a infračervenom pásme nízke frekvencie. Hlavnou výhodou push-pull obvodu je však jeho prijateľná účinnosť a zvýšený výstupný výkon.

Obvod push-pull tranzistorového výkonového zosilňovača je znázornený na obrázku.

Toto je zosilňovač pre triedu "A", ale je možné použiť aj triedu "AB" a dokonca aj "B".

Beztransformátorový tranzistorový výkonový zosilňovač

Transformátory, napriek úspechu v ich miniaturizácii, sú stále najobjemnejšie, najťažšie a najdrahšie ERE. Preto sa našiel spôsob, ako eliminovať transformátor z push-pull obvodu jeho prevedením na dva výkonné komplementárne tranzistory. odlišné typy(n-p-n a p-n-p). Väčšina moderných výkonových zosilňovačov používa tento princíp a sú navrhnuté tak, aby fungovali v triede "B". Schéma takéhoto výkonového zosilňovača je znázornená na obrázku nižšie.

Oba jeho tranzistory sú zapojené podľa spoločného obvodu kolektora (sledovača emitora). Preto obvod prenáša vstupné napätie na výstup bez zosilnenia. Ak nie je vstupný signál, potom sú oba tranzistory na hranici zapnutého stavu, ale sú vypnuté.

Keď je na vstupe harmonický signál, jeho kladná polvlna otvorí TR1, ale preloží sa pnp tranzistor TR2 je plne v režime cutoff. Záťažou teda preteká len kladná polvlna zosilneného prúdu. Záporná polvlna vstupného signálu otvára iba TR2 a vypína TR1, takže do záťaže sa privádza záporná polvlna zosilneného prúdu. Výsledkom je, že na záťaži sa vyšle sínusový signál s plným výkonom (v dôsledku zosilnenia prúdu).

Jednotranzistorový zosilňovač

Aby sme asimilovali vyššie uvedené, zostavíme jednoduchý tranzistorový zosilňovač vlastnými rukami a zistíme, ako to funguje.

Ako záťaž nízkovýkonového tranzistora T typu BC107 zapneme slúchadlá s odporom 2-3 kOhm, predpätie do bázy privádzame z vysokoodporového odporu R* 1 MΩ, ktorý odpája elektrolytický kondenzátor C s kapacitou 10 μF až 100 μF, zaradíme do základného obvodu T. Napájať obvod budeme z batérie 4,5 V / 0,3 A.

Ak rezistor R* nie je pripojený, potom neexistuje prúd bázy Ib ani kolektorový prúd Ic. Ak je rezistor pripojený, tak napätie na báze stúpne na 0,7 V a preteká ním prúd Ib = 4 μA. Prúdové zosilnenie tranzistora je 250, čo dáva Ic = 250Ib = 1 mA.

Po zostavení jednoduchého tranzistorového zosilňovača vlastnými rukami ho teraz môžeme otestovať. Pripojte slúchadlá a položte prst na bod 1 na schéme. Budete počuť hluk. Vaše telo vníma vyžarovanie elektrickej siete s frekvenciou 50 Hz. Hluk, ktorý počujete zo slúchadiel, je toto žiarenie, len zosilnené tranzistorom. Poďme si tento proces vysvetliť podrobnejšie. Na bázu tranzistora je cez kondenzátor C pripojené striedavé napätie 50 Hz. Napätie na báze sa teraz rovná súčtu jednosmerného predpätia (približne 0,7 V) prichádzajúceho z rezistora R* a prstového striedavého napätia. . Výsledkom je, že kolektorový prúd dostáva striedavú zložku s frekvenciou 50 Hz. Toto striedavý prúd sa používa na pohyb membrány reproduktorov tam a späť na rovnakej frekvencii, čo znamená, že na výstupe môžeme počuť tón 50 Hz.

Počúvanie hladiny 50 Hz šumu nie je veľmi zaujímavé, preto môžete do bodov 1 a 2 pripojiť zdroje nízkofrekvenčného signálu (CD prehrávač alebo mikrofón) a počuť zosilnenú reč alebo hudbu.

Teraz na internete nájdete obrovské množstvo obvodov pre rôzne zosilňovače na mikroobvodoch, hlavne série TDA. Majú pomerne dobré vlastnosti, dobrú účinnosť a nie sú také drahé, v súvislosti s tým sú také obľúbené. Na ich pozadí však zostávajú nezaslúžene zabudnuté tranzistorové zosilňovače, ktoré sú síce náročné na nastavenie, no nie sú o nič menej zaujímavé.

Obvod zosilňovača

Výber hodnotenia zosilňovača

Doska zosilňovača:

(stiahnutia: 456)

Mnou vyrobený zosilňovač

Prenosný reproduktor pre prehrávač alebo telefón na čipe tda2822m Skúšobná fotografia zosilňovača:

Na nasledujúcom obrázku sú uvedené potrebné diely:

V obvode je možné použiť takmer ktorýkoľvek z bipolárnych tranzistorov so stredným a vysokým výkonom. n-p-n štruktúry, napríklad KT 817. Je žiaduce vložiť na vstup filmový kondenzátor s kapacitou 0,22 - 1 μF. Príklad filmových kondenzátorov na nasledujúcej fotografii:

Z programu prinášam nákres plošného spoja Rozloženie šprintu:


Signál sa odoberá z výstupu mp3 prehrávača alebo telefónu, používa sa zem a jeden z kanálov. Na nasledujúcom obrázku môžete vidieť schému zapojenia konektora Jack 3.5 na pripojenie k zdroju signálu:


V prípade potreby môže byť tento zosilňovač, ako každý iný, vybavený ovládaním hlasitosti pripojením potenciometra 50 KΩ podľa štandardnej schémy, používa sa 1 kanál:


Paralelne s napájaním, ak v napájacom zdroji za diódovým mostíkom nie je vysokokapacitný elektrolytický kondenzátor, musíte dodať elektrolyt 1000 - 2200 uF s prevádzkovým napätím väčším ako napájacie napätie obvodu.
Príklad takéhoto kondenzátora:

Dosku plošných spojov zosilňovača na jednom tranzistore pre program sprint-layout si môžete stiahnuť v sekcii Moje súbory na stránke.

Kvalitu zvuku tohto zosilňovača môžete zhodnotiť sledovaním videa z jeho práce na našom kanáli.