Unch na tranzistoroch je výkonný obvod. Zosilňovač zvuku najvyššej kvality. Základné parametre nízkofrekvenčných zosilňovačov
Schéma č.1
Výber triedy zosilňovača . Rádioamatéra okamžite upozorníme - zosilňovač triedy A na tranzistoroch nevyrobíme. Dôvod je jednoduchý – ako už bolo spomenuté v úvode, tranzistor zosilňuje nielen užitočný signál, ale aj naň aplikované predpätie. Inými slovami, zosilňuje jednosmerný prúd. Tento prúd spolu s užitočným signálom pretečie akustický systém(AC) a reproduktory sú, žiaľ, schopné reprodukovať tento jednosmerný prúd. Robia to najzrejmejším spôsobom – zatlačením alebo vytiahnutím difúzora z normálnej polohy do neprirodzenej.
Skúste stlačiť kužeľ reproduktora prstom – a uvidíte, na akú nočnú moru sa tento zvuk zmení. Jednosmerný prúd vo svojej činnosti úspešne nahrádza vaše prsty, takže je absolútne kontraindikovaný pre dynamickú hlavu. Oddeliť jednosmerný prúd od striedavého signálu je možné iba dvoma prostriedkami - transformátorom alebo kondenzátorom - a obe možnosti, ako sa hovorí, jedna je horšia ako druhá.
Obvod prvého zosilňovača, ktorý budeme zostavovať, je znázornený na obr. 11.18.
Ide o spätnoväzbový zosilňovač, ktorého koncový stupeň pracuje v režime B. Jedinou výhodou tohto obvodu je jeho jednoduchosť, ako aj rovnomernosť výstupných tranzistorov (nie sú potrebné žiadne špeciálne komplementárne páry). Je však široko používaný v zosilňovačoch s nízkym výkonom. Ďalším plusom schémy je, že nevyžaduje žiadnu konfiguráciu a so servisnými časťami bude fungovať okamžite, a to je pre nás teraz veľmi dôležité.
Poďme sa pozrieť, ako tento okruh funguje. Zosilnený signál sa privádza na bázu tranzistora VT1. Signál zosilnený týmto tranzistorom z rezistora R4 sa privádza na bázu kompozitného tranzistora VT2, VT4 a z neho na rezistor R5.
Tranzistor VT3 je zapnutý v režime vysielača. Zosilňuje kladné polvlny signálu na rezistore R5 a privádza ich cez kondenzátor C4 do striedavého prúdu.
Záporné polvlny sú zosilnené kompozitným tranzistorom VT2, VT4. V tomto prípade pokles napätia na dióde VD1 uzavrie tranzistor VT3. Signál z výstupu zosilňovača sa privádza do deliča spätnoväzbového obvodu R3, R6 a z neho do emitora vstupného tranzistora VT1. Tranzistor VT1 teda zohráva úlohu porovnávacieho zariadenia v obvode spätnej väzby.
Zosilňuje jednosmerný prúd so ziskom rovným jednotke (pretože odpor kondenzátora C priamy prúd teoreticky nekonečný) a užitočný signál - s koeficientom rovným pomeru R6 / R3.
Ako vidíte, hodnota kapacity kondenzátora v tomto vzorci sa neberie do úvahy. Frekvencia, od ktorej je možné kondenzátor vo výpočtoch zanedbať, sa nazýva medzná frekvencia RC reťazca. Túto frekvenciu možno vypočítať pomocou vzorca
F = 1 / (R × C).
Pre náš príklad to bude asi 18 Hz, t.j. zosilňovač zosilní nižšie frekvencie horšie, ako by mohol.
zaplatiť . Zosilňovač je osadený na doske z jednostranného sklolaminátu s hrúbkou 1,5 mm a rozmermi 45 × 32,5 mm. Rozloženie dosky plošných spojov v zrkadlovom obraze a rozloženie častí je možné stiahnuť. Video o fungovaní zosilňovača vo formáte MOV si môžete stiahnuť na prezeranie. Chcem okamžite varovať rádioamatéra - zvuk reprodukovaný zosilňovačom bol zaznamenaný vo videu pomocou mikrofónu zabudovaného vo fotoaparáte, takže hovoriť o kvalite zvuku by, žiaľ, nebolo úplne vhodné! Vzhľad zosilňovač je znázornený na obr. 11.19.
Základňa prvku . Pri výrobe zosilňovača môžu byť tranzistory VT3, VT4 nahradené akýmikoľvek tranzistormi určenými pre napätie aspoň napájacie napätie zosilňovača a prípustný prúd aspoň 2 A. Dióda VD1 musí byť navrhnutá aj pre rovnaký prúd.
Zostávajúce tranzistory sú akékoľvek s prípustným napätím najmenej napájacie napätie a prípustným prúdom najmenej 100 mA. Rezistory - akékoľvek s prípustným stratovým výkonom najmenej 0,125 W, kondenzátory - elektrolytické, s kapacitou nie menšou, ako je uvedené na diagrame, a prevádzkovým napätím menším ako napájacie napätie zosilňovača.
Chladiče zosilňovačov . Predtým, ako sa pokúsime vytvoriť náš druhý návrh, poďme sa, drahý rádioamatér, zaoberať radiátormi pre zosilňovač a predstavme si veľmi zjednodušený spôsob ich výpočtu.
Najprv vypočítame maximálny výkon zosilňovača pomocou vzorca:
P = (U × U) / (8 × R), W,
kde U- napájacie napätie zosilňovača, V; R- odpor reproduktora (zvyčajne je to 4 alebo 8 ohmov, aj keď existujú výnimky).
Po druhé, vypočítame výkon rozptýlený na kolektoroch tranzistorov podľa vzorca:
P závod = 0,25 × P, W.
Po tretie, vypočítame plochu radiátora potrebnú na odstránenie zodpovedajúceho množstva tepla:
Preteky S \u003d 20 × P, cm 2
Po štvrté, vyberáme alebo vyrábame radiátor, ktorého plocha bude aspoň vypočítaná.
Tento výpočet je veľmi približný, ale pre rádioamatérsku prax je zvyčajne postačujúci. Pre náš zosilňovač s napájacím napätím 12 V a AC odporom 8 ohmov by bol „správny“ žiarič hliníková platňa s rozmermi 2 × 3 cm a hrúbkou aspoň 5 mm pre každý tranzistor. Majte na pamäti, že tenšia platňa neprenáša dobre teplo z tranzistora na okraje platne. Chcel by som vás okamžite varovať - radiátory vo všetkých ostatných zosilňovačoch musia mať tiež „normálnu“ veľkosť. Ktoré - spočítajte si sami!
Kvalita zvuku . Po zložení obvodu zistíte, že zvuk zosilňovača nie je úplne čistý.
Dôvodom je „čistý“ režim triedy B na koncovom stupni, ktorého charakteristické skreslenia nedokáže plne kompenzovať ani spätná väzba. Kvôli experimentu skúste vymeniť tranzistor VT1 v obvode za KT3102EM a tranzistor VT2 za KT3107L. Tieto tranzistory majú oveľa vyšší zisk ako KT315B a KT361B. A zistíte, že zvuk zosilňovača sa výrazne zlepšil, aj keď určité skreslenie bude stále citeľné.
Dôvod je tiež zrejmý - väčšie zosilnenie zosilňovača ako celku poskytuje väčšiu presnosť spätnej väzby a jej väčší kompenzačný účinok.
Pokračovať v čítaní
Nízkofrekvenčné zosilňovače (ULF) sa používajú na konverziu slabých signálov prevažne zvukového rozsahu na výkonnejšie signály, ktoré sú prijateľné na priame vnímanie prostredníctvom elektrodynamických alebo iných zvukových žiaričov.
Všimnite si, že vysokofrekvenčné zosilňovače až do frekvencií 10 ... 100 MHz sú postavené podľa podobných schém, celý rozdiel najčastejšie spočíva v tom, že hodnoty kapacít kondenzátorov takýchto zosilňovačov klesajú. toľkokrát, koľko frekvencia vysokofrekvenčného signálu prevyšuje frekvenciu nízkofrekvenčného signálu.
Jednoduchý jednotranzistorový zosilňovač
Najjednoduchší ULF, vyrobený podľa schémy so spoločným žiaričom, je znázornený na obr. 1. Ako náklad bola použitá telefónna kapsula. Prípustné napájacie napätie pre tento zosilňovač je 3 ... 12 V.
Je žiaduce určiť hodnotu predpätia R1 (desiatky kΩ) experimentálne, pretože jeho optimálna hodnota závisí od napájacieho napätia zosilňovača, odporu kapsuly telefónu a koeficientu prenosu konkrétnej inštancie tranzistora. .
Ryža. 1. Schéma jednoduchého ULF na jeden tranzistor + kondenzátor a rezistor.
Na výber pôvodná hodnota odpor R1 treba vziať do úvahy, že jeho hodnota je asi stokrát alebo viackrát väčšia ako odpor zahrnutý v zaťažovacom obvode. Na výber predpätia odporu sa odporúča zapojiť do série konštantný odpor s odporom 20 ... 30 kOhm a premenný s odporom 100 ... 1 000 kOhm, po ktorom pomocou zvukového signálu s malou amplitúdou na vstup zosilňovača, napríklad z magnetofónu alebo prehrávača, otáčaním gombíka s premenlivým odporom, aby ste dosiahli najlepšiu kvalitu signálu pri najvyššej hlasitosti.
Hodnota kapacity prechodového kondenzátora C1 (obr. 1) môže byť v rozsahu od 1 do 100 mikrofaradov: čím väčšia je hodnota tejto kapacity, tým nižšie frekvencie môže ULF zosilniť. Pre zvládnutie techniky zosilnenia nízkych frekvencií sa odporúča experimentovať s výberom hodnôt prvkov a prevádzkových režimov zosilňovačov (obr. 1 - 4).
Vylepšené možnosti jednotranzistorového zosilňovača
Komplikované a vylepšené v porovnaní so schémou na obr. 1 obvody zosilňovača sú znázornené na obr. 2 a 3. Na schéme na obr. 2 obsahuje zosilňovací stupeň dodatočne frekvenčne závislý obvod zápornej spätnej väzby (rezistor R2 a kondenzátor C2), ktorý zlepšuje kvalitu signálu.
Ryža. 2. Schéma jednotranzistorového ULF s reťazcom frekvenčne závislej negatívnej spätnej väzby.
Ryža. 3. Jednotranzistorový zosilňovač s deličom na privádzanie predpätia do bázy tranzistora.
Ryža. 4. Jednotranzistorový zosilňovač s automatickým nastavením predpätia pre bázu tranzistora.
V diagrame na obr. 3 je predpätie k báze tranzistora nastavené „tuhšie“ pomocou deliča, čo zlepšuje kvalitu zosilňovača pri zmene jeho prevádzkových podmienok. „Automatické“ nastavenie predpätia založené na zosilňovacom tranzistore je použité v obvode na obr. štyri.
Dvojstupňový tranzistorový zosilňovač
Zapojením dvoch jednoduchých stupňov zosilnenia do série (obr. 1) získate dvojstupňový ULF (obr. 5). Zosilnenie takéhoto zosilňovača sa rovná súčinu zosilnení jednotlivých stupňov. Nie je však ľahké získať veľké stabilné zosilnenie s následným zvýšením počtu stupňov: zosilňovač sa s najväčšou pravdepodobnosťou bude samobudiť.
Ryža. 5. Schéma jednoduchého dvojstupňového basového zosilňovača.
Nový vývoj nízkofrekvenčných zosilňovačov, ktorých obvody sú v posledných rokoch často citované na stránkach časopisov, je zameraný na dosiahnutie minimálneho koeficientu nelineárneho skreslenia, zvýšenie výstupného výkonu, rozšírenie šírky pásma zosilnených frekvencií atď.
Zároveň pri nastavovaní rôzne zariadenia a na vykonávanie experimentov je často potrebný jednoduchý ULF, ktorý je možné zostaviť za niekoľko minút. Takýto zosilňovač by mal obsahovať minimálny počet deficitných prvkov a pracovať v širokom rozsahu napájacieho napätia a odporu záťaže.
ULF obvod na poľom riadených a kremíkových tranzistoroch
Schéma jednoduchého nízkofrekvenčného výkonového zosilňovača s priamym zapojením medzi kaskádami je na obr. 6 [Rl 3/00-14]. Vstupná impedancia zosilňovača je určená hodnotou potenciometra R1 a môže sa pohybovať od stoviek ohmov až po desiatky megaohmov. Výstup zosilňovača môže byť pripojený k záťaži s odporom 2 ... 4 až 64 ohmov a vyšším.
Pri vysokoodporovom zaťažení môže byť tranzistor KT315 použitý ako VT2. Zosilňovač je prevádzkyschopný v rozsahu napájacieho napätia od 3 do 15 V, pričom jeho prijateľný výkon je zachovaný aj pri poklese napájacieho napätia na 0,6 V.
Kondenzátor C1 je možné zvoliť od 1 do 100 mikrofaradov. V druhom prípade (C1 \u003d 100 μF) môže ULF pracovať vo frekvenčnom pásme od 50 Hz do 200 kHz a viac.
Ryža. 6. Schéma jednoduchý zosilňovač nízka frekvencia na dvoch tranzistoroch.
Amplitúda vstupného signálu ULF by nemala presiahnuť 0,5 ... 0,7 V. Výstupný výkon zosilňovača sa môže meniť od desiatok mW až po jednotky W v závislosti od záťažového odporu a veľkosti napájacieho napätia.
Nastavenie zosilňovača spočíva vo výbere rezistorov R2 a R3. S ich pomocou je napätie na odtoku tranzistora VT1 nastavené na 50 ... 60% napätia zdroja energie. Tranzistor VT2 musí byť inštalovaný na dosku chladiča (radiátor).
Koľajovo-kaskádový ULF s priamym prepojením
Na obr. 7 je znázornená schéma ďalšieho navonok jednoduchého ULF s priamymi prepojeniami medzi kaskádami. Tento druh zapojenia zlepšuje frekvenčnú odozvu zosilňovača v nízkofrekvenčnej oblasti, obvod ako celok je zjednodušený.
Ryža. 7. Schematický diagram trojstupňového ULF s priamym prepojením medzi stupňami.
Súčasne je ladenie zosilňovača komplikované tým, že odpor každého zosilňovača je potrebné zvoliť individuálne. Zhruba pomer odporov R2 a R3, R3 a R4, R4 a R BF by mal byť v rozmedzí (30 ... 50) ku 1. Rezistor R1 by mal byť 0,1 ... 2 kOhm. Výpočet zosilňovača znázornený na obr. 7 možno nájsť v literatúre, napr. [P 9/70-60].
Schémy kaskádového ULF na bipolárnych tranzistoroch
Na obr. 8 a 9 znázorňujú kaskádové ULF obvody na bipolárnych tranzistoroch. Takéto zosilňovače majú pomerne vysoký zisk Ku. Zosilňovač na obr. 8 má Ku=5 vo frekvenčnom pásme od 30 Hz do 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF podľa schémy na obr. 9 s harmonickým koeficientom menším ako 1 % má zosilnenie 100 [RL 3/99-10].
Ryža. 8. Kaskáda ULF na dvoch tranzistoroch so ziskom = 5.
Ryža. 9. Kaskáda ULF na dvoch tranzistoroch so ziskom = 100.
Ekonomický ULF na troch tranzistoroch
Pre prenosné elektronické zariadenia je dôležitým parametrom účinnosť VLF. Schéma takéhoto ULF je znázornená na obr. 10 [RL 3/00-14]. Tu sme použili kaskádové zapojenie tranzistora s efektom poľa VT1 a bipolárny tranzistor VT3 a tranzistor VT2 je zapnutý tak, že stabilizuje pracovný bod VT1 a VT3.
So zvýšením vstupného napätia tento tranzistor posunie prechod VT3 emitor-báza a zníži hodnotu prúdu pretekajúceho tranzistormi VT1 a VT3.
Ryža. 10. Schéma jednoduchého ekonomického nízkofrekvenčného zosilňovača na troch tranzistoroch.
Vstupnú impedanciu tohto ULF je možné nastaviť tak ako vo vyššie uvedenom zapojení (viď obr. 6) v rozsahu od desiatok ohmov až po desiatky megaohmov. Ako náklad sa použil telefónny primer, napríklad TK-67 alebo TM-2V. Telefónna kapsula spojená so zástrčkou môže súčasne slúžiť ako vypínač obvodu.
Napájacie napätie ULF sa pohybuje od 1,5 do 15 V, aj keď zariadenie zostáva funkčné, aj keď napájacie napätie klesne na 0,6 V. V rozsahu napájacieho napätia 2 ... 15 V je prúd spotrebovaný zosilňovačom opísaný výrazom :
1 (µA) = 52 + 13* (hore)* (hore),
kde Upit je napájacie napätie vo voltoch (V).
Ak vypnete tranzistor VT2, prúd spotrebovaný zariadením sa zvýši o rád.
Dvojkaskádový ULF s priamym prepojením medzi kaskádami
Príklady ULF s priamymi pripojeniami a minimálnym výberom prevádzkového režimu sú obvody znázornené na obr. 11 - 14. Majú vysoký zisk a dobrú stabilitu.
Ryža. 11. Jednoduchý dvojstupňový ULF pre mikrofón (nízka hladina hluku, vysoký zisk).
Ryža. 12. Dvojstupňový nízkofrekvenčný zosilňovač na báze tranzistorov KT315.
Ryža. 13. Dvojstupňový nízkofrekvenčný zosilňovač na báze tranzistorov KT315 - možnosť 2.
Mikrofónny zosilňovač (obr. 11) sa vyznačuje nízkou úrovňou vlastného šumu a vysokým ziskom [MK 5/83-XIV]. Ako mikrofón BM1 bol použitý elektrodynamický mikrofón.
Telefónna kapsula môže fungovať aj ako mikrofón. Stabilizácia pracovného bodu (počiatočné predpätie na základe vstupného tranzistora) zosilňovačov na obr. 11 až 13 sa vykonáva v dôsledku poklesu napätia na odpore emitora druhého zosilňovacieho stupňa.
Ryža. 14. Dvojstupňový ULF s tranzistorom riadeným poľom.
Zosilňovač (obr. 14), ktorý má vysoký vstupný odpor (asi 1 MΩ), je vyrobený na tranzistore s efektom poľa VT1 (sledovač zdroja) a bipolárnom - VT2 (so spoločným).
Kaskádový nízkofrekvenčný zosilňovač zapnutý tranzistory s efektom poľa, ktorý má tiež vysokú vstupnú impedanciu, je znázornený na obr. pätnásť.
Ryža. 15. schéma jednoduchého dvojstupňového ULF na dvoch tranzistoroch s efektom poľa.
ULF obvody pre prácu s nízkoohmovým zaťažením
Typické ULF, navrhnuté na prevádzku pri nízkoodporovej záťaži a s výstupným výkonom desiatok mW alebo viac, sú znázornené na obr. 16, 17.
Ryža. 16. Jednoduchý ULF pre prácu s nízkoodporovým zaťažením.
Elektrodynamickú hlavu BA1 je možné pripojiť k výstupu zosilňovača, ako je znázornené na obr. 16, alebo v uhlopriečke mosta (obr. 17). Ak je napájací zdroj z dvoch batérií (akumulátorov) zapojených do série, výstup hlavice BA1, presne podľa schémy, je možné pripojiť na ich stred priamo, bez kondenzátorov C3, C4.
Ryža. 17. Obvod nízkofrekvenčného zosilňovača so zahrnutím nízkoodporovej záťaže v uhlopriečke mostíka.
Ak potrebujete obvod pre jednoduchú elektrónku ULF, potom je možné takýto zosilňovač zostaviť aj na jednej elektrónke, pozrite si našu webovú stránku elektroniky v príslušnej sekcii.
Literatúra: Shustov M.A. Praktický obvod (kniha 1), 2003.
Opravy v príspevku: na obr. 16 a 17 je namiesto diódy D9 inštalovaný reťazec diód.
NÍZKOFREKVENČNÉ tranzistorové zosilňovače. VÝKONOVÉ ZOSILŇOVAČE
Na žiadosť návštevníkov stránky uvádzam do vašej pozornosti článok úplne venovaný tranzistorovým zosilňovačom. V 8. lekcii sme sa trochu dotkli témy zosilňovače - zosilňovacie stupne na tranzistoroch, takže pomocou tohto článku sa pokúsim odstrániť všetky medzery týkajúce sa tranzistorových zosilňovačov. Niektorí teoretický základ tu uvedené sú platné pre tranzistorové zosilňovače aj elektrónkové zosilňovače. Na začiatku článku budú zhrnuté hlavné typy a spôsoby zapínania zosilňovacích stupňov, na konci článku zvážime hlavné klady a zápory jednopólových transformátorových a beztransformátorových zosilňovačov, a to najmä v detail push-pull transformátor a beztransformátorové zosilňovače, pretože sú pomerne často používané a predstavujú veľký záujem. Na konci článku, rovnako ako v predchádzajúcich lekciách, bude praktická práca. V skutočnosti sa tento článok nelíši od lekcií, len s tým rozdielom, že tento a všetky nasledujúce články budú mať špecifické názvy, čo vám umožňuje voliteľne si vybrať tému na štúdium. V každom prípade, aby ste si bezpečne vybrali niektorú z nasledujúcich tém, musíte si ju určite prejsť plný kurz pozostáva z 10 lekcií.
Zosilňovací tranzistorový stupeň je zvykom nazývať tranzistor s odpormi, kondenzátormi a inými časťami, ktoré mu poskytujú prevádzkové podmienky, ako zosilňovač. Pre reprodukciu hlasných vibrácií frekvencia zvuku tranzistorový zosilňovač musí byť min dvoj - trojstupňové . V zosilňovačoch obsahujúcich niekoľko kaskád sa rozlišujú kaskády predzosilňovacie a výstupné alebo konečné kaskády . Koncový stupeň sa nazýva posledný stupeň zosilňovača, ktorý funguje pre telefóny alebo dynamickú reproduktorovú hlavu, a predbežné sú všetky stupne pred ním. Úlohou jedného alebo viacerých stupňov predzosilňovača je zvýšiť napätie zvukovej frekvencie na hodnotu potrebnú pre činnosť tranzistora koncového stupňa. Od tranzistora koncového stupňa je potrebné zvýšiť výkon oscilácií audio frekvencie na úroveň potrebnú pre činnosť dynamickej hlavy. Pre koncové stupne najjednoduchších tranzistorových zosilňovačov rádioamatéri často používajú tranzistory s nízkym výkonom, rovnaké ako v predzosilňovačoch. Vysvetľuje sa to túžbou urobiť zosilňovače hospodárnejšími, čo je obzvlášť dôležité pre prenosné konštrukcie napájané batériou. Výstupný výkon takýchto zosilňovačov je malý - od niekoľkých desiatok do 100 - 150 mW, ale aj to stačí na prevádzku telefónov alebo dynamických hláv s nízkym výkonom. Ak otázka úspory energie zo zdrojov energie nie je taká významná, napríklad pri napájaní zosilňovačov z elektrickej siete osvetlenia, vo koncových stupňoch sa používajú výkonné tranzistory. Aký je princíp činnosti zosilňovača pozostávajúceho z niekoľkých stupňov? Schéma jednoduchého tranzistorového dvojstupňového nízkofrekvenčného zosilňovača vidíte na (obr. 1). Dobre si to zvážte. Tranzistor V1 pracuje v prvom stupni zosilňovača, tranzistor V2 pracuje v druhom stupni. Tu je prvý stupeň predzosilňovací stupeň, druhý stupeň je výstupný stupeň. Medzi nimi - izolačný kondenzátor C2. Princíp činnosti ktorejkoľvek z kaskád tohto zosilňovača je rovnaký a podobný princípu činnosti jednostupňového zosilňovača, ktorý je vám známy. Rozdiel je len v detailoch: záťažou tranzistora V1 prvého stupňa je odpor R2 a záťažou tranzistora V2 koncového stupňa telefóny B1 (alebo, ak je výstupný signál dostatočne silný, hlava reproduktora). Predpätie na bázu tranzistora prvého stupňa sa privádza cez odpor R1 a na bázu tranzistora druhého stupňa - cez rezistor R3. Oba stupne sú napájané spoločným zdrojom Ui.p., ktorým môže byť batéria galvanických článkov alebo usmerňovač. Prevádzkové režimy tranzistorov sa nastavujú výberom rezistorov R1 a R3, čo je v diagrame označené hviezdičkami.
Ryža. 1 Dvojstupňový tranzistorový zosilňovač.
Činnosť zosilňovača ako celku je nasledovná. Elektrický signál privedený cez kondenzátor C1 na vstup prvého stupňa a zosilnený tranzistorom V1 zo záťažového odporu R2 cez oddeľovací kondenzátor C2 sa privádza na vstup druhého stupňa. Tu je zosilnený tranzistorom V2 a telefóny B1, zahrnuté v kolektorovom obvode tranzistora, sa premieňajú na zvuk. Aká je úloha kondenzátora C1 na vstupe zosilňovača? Plní dve úlohy: voľne prenáša striedavé signálové napätie do tranzistora a zabraňuje skratu bázy k emitoru cez zdroj signálu. Predstavte si, že tento kondenzátor nie je vo vstupnom obvode a zdrojom zosilneného signálu je elektrodynamický mikrofón s nízkym vnútorným odporom. Čo sa bude diať? Prostredníctvom nízkeho odporu mikrofónu bude základňa tranzistora spojená s emitorom. Tranzistor sa vypne, pretože bude fungovať bez počiatočného predpätia. Otvorí sa iba pri záporných polovičných cykloch signálneho napätia. A kladné polcykly, ktoré tranzistor ešte viac uzatvárajú, budú „odrezané“. V dôsledku toho tranzistor skreslí zosilnený signál. Kondenzátor C2 spája stupne zosilňovača v striedavom prúde. Mal by dobre prejsť premenlivou zložkou zosilneného signálu a oneskoriť konštantnú zložku kolektorového obvodu tranzistora prvého stupňa. Ak spolu s premennou zložkou vedie aj kondenzátor jednosmerný prúd, naruší sa prevádzkový režim tranzistora koncového stupňa a zvuk sa skreslí alebo úplne zmizne. Kondenzátory, ktoré vykonávajú túto funkciu, sa nazývajú väzbové kondenzátory, prechodové alebo oddeľovacie . Vstupné a prechodové kondenzátory musia dobre prechádzať celým frekvenčným pásmom zosilneného signálu – od najnižšieho po najvyššie. Túto požiadavku spĺňajú kondenzátory s kapacitou minimálne 5 mikrofarád. Použitie veľkokapacitných väzbových kondenzátorov v tranzistorových zosilňovačoch sa vysvetľuje relatívne nízkymi vstupnými odpormi tranzistorov. Väzbový kondenzátor poskytuje striedavý prúd s kapacitným odporom, ktorý bude tým menší, čím väčšia bude jeho kapacita. A ak sa ukáže, že je väčší ako vstupný odpor tranzistora, dopadne naň časť striedavého napätia, viac ako na vstupný odpor tranzistora, čo spôsobí stratu zisku. Kapacita väzbového kondenzátora by mala byť aspoň 3 až 5 krát menšia ako vstupný odpor tranzistora. Preto sú na vstupe umiestnené kondenzátory veľkých kapacít, ako aj na komunikáciu medzi tranzistorovými stupňami. Tu sa zvyčajne používajú malé elektrolytické kondenzátory s povinným dodržaním polarity ich zaradenia. Toto sú najcharakteristickejšie vlastnosti prvkov dvojstupňového tranzistorový zosilňovač LF. Aby som si zapamätal princíp fungovania tranzistorového dvojstupňového nízkofrekvenčného zosilňovača, navrhujem zostaviť, nastaviť a otestovať v praxi najjednoduchšie možnosti pre obvody zosilňovača nižšie. (Na konci článku budú navrhnuté možnosti pre praktickú prácu, teraz musíte zostaviť rozloženie najjednoduchšieho dvojstupňového zosilňovača, aby ste mohli rýchlo sledovať teoretické vyhlásenia v praxi).
Jednoduché, dvojstupňové zosilňovače
Schematické schémy dvoch variantov takéhoto zosilňovača sú znázornené na (obr. 2). V podstate sú opakovaním obvodu tranzistorového zosilňovača, ktorý bol teraz rozobratý. Iba oni uvádzajú podrobnosti o detailoch a zaviedli tri ďalšie prvky: R1, SZ a S1. Rezistor R1 - zdroj záťaže oscilácií audio frekvencie (detektorový prijímač alebo snímač); СЗ - kondenzátor, ktorý blokuje hlavu B1 reproduktora pri vyšších zvukových frekvenciách; S1 - vypínač. V zosilňovači na (obr. 2, a) fungujú tranzistory štruktúry p - n - p, v zosilňovači na (obr. 2, b) - štruktúry n - p - n. V tomto ohľade je polarita zapínania batérií, ktoré ich napájajú, odlišná: záporné napätie sa aplikuje na kolektory tranzistorov prvého variantu zosilňovača a kladné napätie sa aplikuje na kolektory tranzistorov druhého variantu. Polarita zapínania elektrolytických kondenzátorov je tiež odlišná. Zvyšok zosilňovačov je úplne rovnaký.
Ryža. 2 Dvojstupňové nízkofrekvenčné zosilňovače na tranzistoroch štruktúry p - n - p (a) a na tranzistoroch štruktúry n - p - n (b).
V ktorejkoľvek z týchto možností zosilňovača môžu pracovať tranzistory s koeficientom prenosu statického prúdu h21e 20 - 30 alebo viac. V predzosilňovacom stupni (prvý) je potrebné vložiť tranzistor s veľkým koeficientom h21e - Úlohu záťaže B1 koncového stupňa môžu vykonávať slúchadlá, telefónna kapsula DEM-4m. Pre napájanie zosilňovača použite 3336L batériu (ľudovo nazývaná štvorcová batéria) resp sieťové napájanie(ktorý bol navrhnutý urobiť na 9. vyučovacej hodine). Namontujte predzosilňovač doska na chlieb , potom preneste jeho detaily na dosku s plošnými spojmi, ak takáto túžba vznikne. Najprv namontujte na dosku len časti prvého stupňa a kondenzátor C2. Medzi pravým (podľa schémy) výstupom tohto kondenzátora a uzemneným vodičom napájacieho zdroja zapnite slúchadlá. Ak je teraz vstup zosilňovača pripojený k výstupným konektorom, napríklad: prijímač detektora naladený na rozhlasovú stanicu alebo je k nemu pripojený akýkoľvek iný zdroj slabého signálu, zvuk rádiového prenosu alebo signál pripojený zdroj sa zobrazí v telefónoch. Výber odporu odporu R2 (rovnako ako pri nastavovaní prevádzkového režimu jednotranzistorového zosilňovača, o čom som hovoril na 8. vyučovacej hodine), pridaj hlasitosť. V tomto prípade by miliampérmeter zahrnutý v kolektorovom obvode tranzistora mal vykazovať prúd rovný 0,4 - 0,6 mA. Pri napájacom napätí 4,5 V je to pre tento tranzistor najvýhodnejší spôsob činnosti. Potom namontujte detaily druhého (výstupného) stupňa zosilňovača, otočte telefóny do kolektorového obvodu jeho tranzistora. Telefóny by teraz mali znieť výrazne hlasnejšie. Možno ešte hlasnejšie budú znieť po výbere odporu R4 nastaví kolektorový prúd tranzistora na 0,4 - 0,6 mA. Môžete to urobiť inak: namontujte všetky časti zosilňovača, vyberte odporúčané režimy tranzistorov výberom rezistorov R2 a R4 (podľa prúdov kolektorového obvodu alebo napätí kolektora tranzistora) a až potom skontrolujte jeho činnosť na reprodukciu zvuku. Tento spôsob je technickejší. A na viac komplexný zosilňovač , a budete sa musieť zaoberať hlavne takýmito zosilňovačmi, je to jediný správny. Dúfam, že chápete, že moja rada o nastavení dvojstupňového zosilňovača platí rovnako pre obe jeho možnosti. A ak sú koeficienty súčasného prenosu ich tranzistorov približne rovnaké, potom by hlasitosť zvuku telefónov - záťaže zosilňovača mala byť rovnaká. Pri kapsule DEM-4m, ktorej odpor je 60 ohmov, treba zvýšiť pokojový prúd kaskádového tranzistora (znížením odporu rezistora R4) na 4 - 6 mA. Schematický diagram tretej verzie dvojstupňového zosilňovača je znázornený na (obr. 3). Charakteristickým rysom tohto zosilňovača je, že v prvom stupni pracuje tranzistor so štruktúrou p - n - p a v druhom - so štruktúrou n - p - n. Okrem toho je základňa druhého tranzistora pripojená ku kolektoru prvého nie cez prechodový kondenzátor, ako v zosilňovači prvých dvoch možností, ale priamo alebo, ako sa hovorí, galvanicky. Pri takomto zapojení sa rozšíri frekvenčný rozsah zosilnených kmitov a prevádzkový režim druhého tranzistora je určený hlavne prevádzkovým režimom prvého, ktorý sa nastavuje výberom odporu R2. V takomto zosilňovači nie je záťažou tranzistora prvého stupňa odpor R3, ale emitorový p-n prechod druhého tranzistora. Rezistor je potrebný iba ako prvok predpätia: pokles napätia na ňom vytvorený otvára druhý tranzistor. Ak je tento tranzistor germánium (MP35 - MP38), odpor odporu R3 môže byť 680 - 750 Ohmov a ak je kremík (MP111 - MP116, KT315, KT3102) - asi 3 kOhm. Bohužiaľ, stabilita prevádzky takéhoto zosilňovača pri zmenách napájacieho napätia alebo teploty nie je vysoká. Inak pre tento zosilňovač platí všetko, čo sa hovorí v súvislosti so zosilňovačmi prvých dvoch možností. Môžu byť zosilňovače napájané z 9 V DC zdroja, napríklad z dvoch 3336L alebo Krona batérií, alebo naopak z 1,5 - 3 V zdroja - z jedného alebo dvoch 332 alebo 316 článkov? Samozrejme, môžete: pri vyššom napätí zdroja by záťaž zosilňovača - reproduktorovej hlavy mala znieť hlasnejšie, pri nižšom napätí - tichšie. Zároveň by sa však prevádzkové režimy tranzistorov mali trochu líšiť. Okrem toho pri napájacom napätí 9 V musia byť menovité napätia elektrolytických kondenzátorov C2 prvých dvoch možností zosilňovača aspoň 10 V. Pokiaľ sú časti zosilňovača namontované na doske na krájanie, je toto všetko jednoduché. empiricky overiť a vyvodiť príslušné závery.
Ryža. 3 Tranzistorový zosilňovač odlišná štruktúra.
Montáž častí etablovaného zosilňovača na permanentnú dosku je jednoduchá záležitosť. Napríklad na (obr. 4) je znázornená obvodová doska zosilňovača prvej možnosti (podľa schémy na obr. 2 a). Vystrihnite dosku z dosky getinax alebo sklolaminátu s hrúbkou 1,5 - 2 mm. Jeho rozmery zobrazené na obrázku sú približné a závisia od rozmerov dielov, ktoré máte. Napríklad v diagrame je výkon rezistorov 0,125 W, kapacita elektrolytických kondenzátorov je 10 mikrofaradov. To však neznamená, že do zosilňovača by sa mali dávať iba také detaily. Stratový výkon rezistorov môže byť akýkoľvek. Namiesto elektrolytických kondenzátorov K5O - 3 alebo K52 - 1 zobrazených na doske plošných spojov môžu byť kondenzátory K50 - 6 resp. dovážané analógy, okrem pre vysoké menovité napätie. V závislosti od podrobností, ktoré máte, sa môže zmeniť a vytlačená obvodová doska zosilňovač. O spôsoboch montáže rádiových prvkov vrátane plošných spojov si môžete prečítať v sekcii "amatérska rádiová technológia" .
Ryža. 4 Doska plošných spojov dvojstupňového zosilňovača basov.
Ktorýkoľvek zo zosilňovačov, o ktorých som hovoril v tomto článku, príde v budúcnosti vhod, napríklad pre prenosný tranzistorový prijímač. Podobné zosilňovače je možné použiť pre káblové pripojenie telefónne spojenie s priateľom, ktorý býva neďaleko.
Stabilizácia režimu prevádzky tranzistora
Zosilňovač prvej alebo druhej možnosti (podľa schém na obr. 2), namontovaný a nastavený v interiéri, bude fungovať lepšie ako na ulici, kde bude pod horúcimi lúčmi letného slnka alebo v zime v chlade. . prečo je to tak? Pretože, bohužiaľ, so zvýšením teploty je narušený prevádzkový režim tranzistora. A hlavnou príčinou toho je nekontrolovaný spätný prúd kolektora Ikbo a zmena koeficientu prenosu statického prúdu h21E so zmenami teploty. V zásade je súčasné Ikbo malé. Napríklad pre nízkofrekvenčné nízkoenergetické germániové tranzistory tento prúd meraný pri spätnom napätí na kolektorovom p - n prechode 5 V a teplote 20 ° C nepresahuje 20 - 30 μA a pre kremík tranzistorov je to menej ako 1 μA. Ale s teplotou sa to výrazne mení. So zvýšením teploty o 10 ° C sa prúd Ikbo germániového tranzistora približne zdvojnásobí a kremíkový tranzistor - 2,5-krát. Ak je napríklad pri teplote 20 ° C prúd Ikbo germániového tranzistora 10 μA, potom keď teplota stúpne na 60 ° C, zvýši sa na približne 160 μA. Ale prúd Ikbo charakterizuje vlastnosti iba kolektorového p-n prechodu. V reálnych prevádzkových podmienkach sa napätie zdroja privádza na dva p - n prechody - kolektor a emitor. V tomto prípade kolektorový spätný prúd tiež preteká cez emitorový prechod a akoby sa sám zosilňuje. V dôsledku toho sa hodnota nekontrolovaného prúdu, ktorý sa mení pod vplyvom teploty, niekoľkokrát zvyšuje. A čím väčší je jeho podiel na kolektorovom prúde, tým nestabilný režim prevádzka tranzistora v rôznych teplotných podmienkach. Zvýšenie koeficientu prenosu prúdu h21E s teplotou zvyšuje nestabilitu. Čo sa potom stane v kaskáde napríklad na tranzistore V1 zosilňovača prvej alebo druhej možnosti? So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje celkový prúd kolektorového obvodu, čo spôsobuje rastúci pokles napätia na zaťažovacom rezistore R3 (pozri obr. 3). V tomto prípade sa napätie medzi kolektorom a emitorom znižuje, čo vedie k skresleniu signálu. Ako teplota ďalej stúpa, kolektorové napätie môže byť také nízke, že tranzistor prestane úplne zosilňovať vstupný signál. Zníženie vplyvu teploty na kolektorový prúd je možné buď použitím tranzistorov s veľmi nízkym prúdom Ikbo v zariadeniach určených na prácu s výraznými teplotnými výkyvmi. napríklad kremík, alebo použitie špeciálnych opatrení, tepelne stabilizujúcich režim tranzistorov. Jedna z metód tepelná stabilizácia prevádzkového režimu Štruktúra germánskeho tranzistora p - n - p je znázornená na schéme na obr. 5, a. Tu, ako vidíte, základný odpor Rb nie je pripojený k zápornému vodiču zdroja energie, ale ku kolektoru tranzistora. čo to dáva? Keď teplota stúpa, zvyšujúci sa kolektorový prúd zvyšuje pokles napätia na záťaži Rn a znižuje napätie na kolektore. A keďže je základňa pripojená (cez odpor Rb) ku kolektoru, znižuje sa na nej aj záporné predpätie, čo zase znižuje kolektorový prúd. Ukazuje sa spätná väzba medzi výstupnými a vstupnými obvodmi kaskády - zvyšujúci sa kolektorový prúd znižuje napätie na základni, čo automaticky znižuje kolektorový prúd. Prednastavený prevádzkový režim tranzistora je stabilizovaný. Počas prevádzky tranzistora medzi jeho kolektorom a základňou však cez rovnaký odpor Rb dochádza k negatívnej spätnej väzbe na striedavý prúd, čo znižuje celkový zisk kaskády. Stabilita tranzistorového režimu sa teda dosiahne za cenu straty zisku. Je to škoda, ale na tieto straty musíte ísť, aby ste zachovali normálnu prevádzku zosilňovača pri zmene teploty tranzistora.
Ryža. 5 zosilňovacích stupňov s tepelnou stabilizáciou tranzistorového režimu.
Existuje však spôsob, ako stabilizovať prevádzkový režim tranzistora s mierne nižšími stratami zosilnenia, ale to sa dosiahne komplikovaním kaskády. Schéma takéhoto zosilňovača je znázornená na (obr. 5, b). Pokojový režim tranzistora, pokiaľ ide o jednosmerný prúd a napätie, zostáva rovnaký: prúd kolektorového obvodu je 0,8 - 1 mA, záporné predpätie na báze vzhľadom na emitor je 0,1 V (1,5 - 1,4 \u003d 0,1 V) . Režim je však nastavený pomocou dvoch dodatočných rezistorov: Rb2 a Re. Rezistory Rb1 a Rb2 tvoria delič, pomocou ktorého sa na báze udržiava stabilné napätie. Emitorový odpor Re je prvok tepelná stabilizácia . Tepelná stabilizácia tranzistorového režimu prebieha nasledovne. Keď sa kolektorový prúd zvyšuje vplyvom tepla, zvyšuje sa úbytok napätia na rezistore Re. V tomto prípade sa rozdiel napätia medzi základňou a emitorom znižuje, čo automaticky znižuje kolektorový prúd. Ukazuje sa rovnaká spätná väzba, len teraz medzi emitorom a základňou, vďaka čomu je tranzistorový režim stabilizovaný. Papierom alebo prstom prikryte kondenzátor Ce, zapojený paralelne s rezistorom Re, a preto ho prepojte. Čo vám tento diagram teraz pripomína? Kaskáda s tranzistorom zapojeným podľa schémy OK (sledovač emitora). To znamená, že pri prevádzke tranzistora, keď na rezistore Re dôjde k poklesu napätia nielen konštantných, ale aj premenných zložiek, vzniká napätie medzi emitorom a bázou. 100% záporná spätná väzba striedavého napätia , pri ktorej je zisk kaskády menší ako jednota. Ale to sa môže stať len vtedy, keď nie je kondenzátor C3. Tento kondenzátor vytvára paralelnú dráhu, po ktorej obchádzajúc rezistor Re preteká premenná zložka kolektorového prúdu pulzujúca s frekvenciou zosilneného signálu a nedochádza k negatívnej spätnej väzbe (premenná zložka kolektorového prúdu ide do spoločného drôt). Kapacita tohto kondenzátora by mala byť taká, aby neposkytoval žiadny znateľný odpor voči najnižším frekvenciám zosilneného signálu. V štádiu zosilnenia zvukovej frekvencie môže túto požiadavku splniť elektrolytický kondenzátor s kapacitou 10–20 mikrofaradov alebo viac. Zosilňovač s takýmto systémom stabilizácie tranzistorového režimu je prakticky necitlivý na kolísanie teploty a navyše nemenej dôležitý na zmenu tranzistorov. Je to vo všetkých prípadoch spôsob, ako stabilizovať prevádzkový režim tranzistora? Samozrejme, že nie. Koniec koncov, všetko závisí od účelu, na ktorý je zosilňovač určený. Ak bude zosilňovač fungovať len doma, kde je rozdiel teplôt zanedbateľný, nie je potrebná tvrdá tepelná stabilizácia. A ak sa chystáte postaviť zosilňovač alebo prijímač, ktorý by stabilne fungoval doma aj na ulici, potom je samozrejme potrebné stabilizovať tranzistorový režim, aj keď musí byť zariadenie komplikované ďalšími detailmi.
Push-Pull výkonový zosilňovač
Keď som na začiatku tohto článku hovoril o účele stupňov zosilňovača, ako keby som sa pozeral dopredu, povedal som, že vo výstupných stupňoch, ktorými sú výkonové zosilňovače, rádioamatéri používajú rovnaké tranzistory s nízkym výkonom ako v stupňoch zosilňovania napätia. Potom by ste si, samozrejme, mohli položiť otázku, alebo možno vyvstala: ako sa to dosiahne? Teraz na to odpovedám. Takéto kaskády sa nazývajú push-pull výkonové zosilňovače. Navyše môžu byť transformátorové, t.j. s použitím transformátorov v nich, alebo bez transformátora. Vo vašich návrhoch budú použité oba typy push-pull audio oscilačných zosilňovačov. Poďme pochopiť princíp ich práce. Zjednodušená schéma zosilňovacieho stupňa transformátora typu push-pull a grafy znázorňujúce jeho činnosť sú znázornené na (obr. 6). Ako vidíte, má dva transformátory a dva tranzistory. Transformátor T1 je medzistupňový, spája koncový stupeň so vstupom výkonového zosilňovača a transformátor T2 je výstup. Tranzistory V1 a V2 sú zapojené podľa obvodu OE. Ich žiariče, ako aj stredný výstup sekundárneho vinutia medzistupňového transformátora sú „uzemnené“ – pripojené na spoločný vodič zdroja Ui.p. - záporné napájacie napätie do kolektorov tranzistorov sa privádza cez primárne vinutie výstupného transformátora T2: do kolektora tranzistora V1 - cez sekciu Ia, do kolektora tranzistora V2 - cez sekciu Ib. Každý tranzistor a jeho súvisiace sekcie sekundárneho vinutia medzistupňového transformátora a primárneho vinutia výstupného transformátora predstavujú obvyklý jednokoncový zosilňovač, ktorý už poznáte. Ľahko to uvidíte, ak jedno z týchto ramien kaskády zakryjete kusom papiera. Spolu tvoria push-pull výkonový zosilňovač.
Ryža. 6 Push-pull transformátorový výkonový zosilňovač a grafy znázorňujúce jeho činnosť.
Podstata činnosti push-pull zosilňovača je nasledovná. Kmity audio frekvencie (graf na obr. 6) z predkoncového stupňa sú privádzané na bázy oboch tranzistorov tak, aby sa napätia na nich menili kedykoľvek v opačných smeroch, t.j. v protifáze. V tomto prípade tranzistory pracujú striedavo, počas dvoch cyklov pre každú periódu napätia, ktoré je im dodávané. Keď je napríklad záporná polvlna na báze tranzistora V1, otvorí sa a prúd iba tohto tranzistora preteká sekciou Ia primárneho vinutia výstupného transformátora (graf b). V tomto čase je tranzistor V2 uzavretý, pretože na jeho základni je kladná polvlna napätia. Naopak, v nasledujúcom polcykle bude kladná polvlna založená na tranzistore V1 a záporná polvlna na tranzistore V2. Teraz sa tranzistor V2 otvorí a prúd jeho kolektora preteká sekciou Ib primárneho vinutia výstupného transformátora (graf c) a uzatvárajúci sa tranzistor V1 „odpočíva“. A tak s každou periódou zvukových vibrácií dodávaných do zosilňovača. Vo vinutí transformátora sa sčítajú kolektorové prúdy oboch tranzistorov (graf d), v dôsledku čoho sa na výstupe zosilňovača získajú výkonnejšie elektrické oscilácie audio frekvencie ako v bežnom jednocyklovom zosilňovači. Dynamická hlava B, pripojená k sekundárnemu vinutiu transformátora, ich premieňa na zvuk. Teraz pomocou diagramu na (obr. 7) pochopíme princíp činnosti beztransformátorový push-pull zosilňovač moc. Existujú tiež dva tranzistory, ale majú rôznu štruktúru: tranzistor Vl - p - n - p, tranzistor V2 - n - p - n. Pre jednosmerný prúd sú tranzistory zapojené do série a tvoria akoby napäťový delič zdroja jednosmerného prúdu, ktorý ich napája. Súčasne sa na kolektore tranzistora V1 vytvorí záporné napätie vzhľadom na stred medzi nimi, nazývaný bod symetrie, rovný polovici napätia zdroja energie a na kolektore tranzistora V2 je kladné, a tiež sa rovná polovici napätia zdroja energie Un.p. Dynamická hlava B je zahrnutá v emitorových obvodoch tranzistorov: pre tranzistor V1 - cez kondenzátor C2, pre tranzistor V2 - cez kondenzátor C1. Striedavé tranzistory sú teda zapojené podľa obvodu OK (sledovník vysielača) a pracovať na jednej spoločnej záťaži - hlave B.
Ryža. 7 Push-pull beztransformátorový výkonový zosilňovač.
Na báze oboch tranzistorov zosilňovača pôsobí striedavé napätie rovnakej hodnoty a frekvencie, vychádzajúce z predsvorkovej kaskády. A keďže tranzistory sú rôznej štruktúry, pracujú striedavo, dva cykly: pri zápornej polvlne napätia sa otvorí len tranzistor V1 a v hlave obvodu B - kondenzátor C2 sa objaví impulz kolektorového prúdu (na obr. 6 - graf b), a pri kladnom sa v polvlne otvorí iba tranzistor V2 a v obvode hlava-kondenzátor C1 sa objaví impulz kolektorového prúdu tohto tranzistora (na obr. 6 - graf c). Hlavou teda preteká celkový prúd tranzistorov (graf d na obr. 6), čo je výkonovo zosilnená audiofrekvenčná oscilácia, ktorú premieňa na zvukové oscilácie. V praxi sa dosiahne rovnaký efekt ako v zosilňovači s transformátormi, ale v dôsledku použitia tranzistorov rôznych štruktúr nie je potrebné zariadenie na privádzanie signálu do báz tranzistorov v mimo fázy . Mali ste si všimnúť jeden rozpor v mojom vysvetlení push-pull výkonových zosilňovačov: na bázy tranzistorov neboli použité žiadne predpätia. Máte pravdu, ale nie je tu žiadna zvláštna chyba. Faktom je, že push-pull tranzistory môžu pracovať bez počiatočného predpätia. Potom sa však v zosilnenom signáli objavia skreslenia tohto typu. "krok" , obzvlášť výrazne cítiť pri slabom vstupnom signáli. Nazývajú sa stupňovité, pretože na oscilograme sínusového signálu majú stupňovitý tvar (obr. 8). Najjednoduchší spôsob, ako odstrániť takéto skreslenia, je aplikovať predpätie na bázy tranzistorov, čo sa v praxi robí.
Ryža. 8 Skreslenie typu "krok".
Teraz, pred začatím rozhovoru o zosilňovačoch, ktoré poskytujú hlasnú reprodukciu zvuku, vám chcem predstaviť niektoré parametre a triedy zisku, ktoré charakterizujú basový zosilňovač. Všetky výhody push-pull zosilňovačov budú podrobne diskutované nižšie.
HLAVNÉ PARAMETRE LF ZOSILŇOVAČOV
Kvalita a vhodnosť zosilňovača na určité účely sa posudzuje podľa niekoľkých parametrov, z ktorých najdôležitejšie možno považovať tri: výstupný výkon Рout, citlivosť a frekvenčná odozva. Toto sú základné parametre, ktoré by ste mali poznať a pochopiť. Výstupný výkon je výkon elektrické oscilácie audio frekvencia, vyjadrená vo wattoch alebo miliwattoch, ktorú zosilňovač dáva záťaži – zvyčajne priamo vyžarujúca dynamická hlava. V súlade so stanovenými normami sú menovité Рnom a maximálny výkon Рmax. Menovitý výkon je taký výkon, pri ktorom je tzv nelineárne skreslenie výstupný signál, zavádzaný zosilňovačom, nepresahujú 3 - 5% vo vzťahu k neskreslenému signálu. S ďalším zvyšovaním výkonu sa zvyšuje nelineárne skreslenie výstupného signálu. Výkon, pri ktorom skreslenie dosiahne 10 %, sa nazýva maximálny. Maximálny výstupný výkon môže byť 5 až 10-násobok menovitého výkonu, no skreslenie je pri ňom badateľné aj sluchom. Keď v tomto článku hovorím o zosilňovačoch, zvyčajne sa budem odvolávať na ich priemerné výstupné výkony a jednoducho ich označovať ako výstupné výkony. Citlivosť zosilňovača je napätie zvukového signálu, vyjadrené vo voltoch alebo milivoltoch, ktoré je potrebné priviesť na jeho vstup, aby výkon pri záťaži dosiahol nominálnu hodnotu. Čím je toto napätie nižšie, tým je samozrejme lepšia citlivosť zosilňovača. Napríklad poviem: citlivosť veľkej väčšiny amatérskych a priemyselných zosilňovačov určených na reprodukciu signálov z linkového výstupu magnetofónu, DVD prehrávača a iných zdrojov môže byť 100 - 500 mV a až 1V, citlivosť napr. mikrofónových zosilňovačov je 1 - 2 mV. Frekvenčná odozva - frekvenčná odozva (alebo prevádzkové frekvenčné pásmo zosilňovača) je graficky vyjadrená vodorovnou, mierne zakrivenou čiarou znázorňujúcou závislosť napätia výstupného signálu Uout od jeho frekvencie pri konštantnom vstupnom napätí Uin. Faktom je, že akýkoľvek zosilňovač z mnohých dôvodov nerovnomerne zosilňuje signály rôznych frekvencií. Najhoršie sú spravidla zosilnené vibrácie najnižších a najvyšších frekvencií zvukového rozsahu. Preto sú čiary - frekvenčné charakteristiky zosilňovačov - nerovnomerné a nevyhnutne majú na okrajoch recesie (blokády). Za hranice frekvenčného pásma zosilňovača sa považujú kolísanie extrémne nízkych a vysokých frekvencií, ktorých zosilnenie v porovnaní s kolísaním stredných frekvencií (800 - 1000 Hz) klesá na 30 %. Frekvenčné pásmo zosilňovačov určených na reprodukciu hudobných diel by malo byť aspoň 20 Hz až 20 - 30 kHz, zosilňovačov sieťových prijímačov - od 60 Hz do 10 kHz a zosilňovačov malých tranzistorových prijímačov - od cca 200 Hz do 3 - 4 kHz. Na meranie hlavných parametrov zosilňovačov potrebujete generátor oscilácií audio frekvencie, AC voltmeter, osciloskop a niektoré ďalšie. meracie prístroje. Sú v priemyselných rádiových laboratóriách, v kruhoch rádiovej elektroniky a pre produktívnejšiu rádiovú elektroniku sa ich treba pokúsiť získať pre seba, aby boli vždy po ruke.
Triedy zosilnenia nízkofrekvenčných zosilňovačov. Úloha triedy zisku pri dosahovaní výkonových parametrov a vysokej účinnosti
Doteraz sme nehovorili o tom, koľko energie sa minie na vytvorenie zosilneného signálu, na vytvorenie „výkonnej kópie“ vstupného signálu. V skutočnosti sme takúto otázku nemali. Je potrebné povedať, že dodávateľom energie na vytvorenie zosilneného signálu môže byť batéria alebo napájací zdroj. Zároveň sa považuje za samozrejmé, že batéria má veľké zásoby energie a nie je čím šetriť, len aby vytvorila zosilnený signál. Teraz, keď bol dosiahnutý cieľ, keď sme sa naučili zosilňovať pomocou tranzistora slabý signál, skúsme zistiť, akú energiu by mal dať jej dodávateľ - kolektorová batéria. Skúsme zistiť, koľko stojí watt zosilneného signálu, koľko wattov jednosmerného prúdu za to musí zaplatiť batéria. Po vykonaní niekoľkých predpokladov, za predpokladu, že priamočiara časť vstupnej charakteristiky začína priamo od „nuly“, že neexistujú žiadne ohyby ani na výstupnej charakteristike, že prvok (napríklad transformátor) je zahrnutý ako záťaž kolektora. , na ktorom sa nestráca konštantné napätie, prídeme na to, že v najlepšom prípade ide do zosilneného signálu len polovica energie spotrebovanej z batérie. Dá sa to povedať aj inak: účinnosť (koeficient užitočná akcia) tranzistorový zosilňovač nepresahuje 50%. Za každý watt výkonu výstupného signálu sa platí dvojnásobná cena, dva watty výkonu kolektorovej batérie (obrázok 9).
Ryža. 9 Čím vyššia je účinnosť zosilňovača, tým menej energie spotrebuje na výrobu daného výstupného výkonu.
Je celkom jednoduché dokázať platnosť tohto záveru. Ak chcete vypočítať energiu odoberanú z batérie, vynásobte jej jednosmerné napätie Ek na spotrebovanom prúde, teda na kolektorovom kľudovom prúde Ik.p. . tranzistor (Ppot. = Ek * Ik.p.) . Na druhej strane amplitúda premennej zložky kolektorového prúdu nemôže byť v žiadnom prípade väčšia ako kľudový prúd, inak bude tranzistor pracovať s obmedzením. V najlepšom prípade sa amplitúda premennej zložky rovná pokojovému prúdu Ik.p. a zároveň je efektívna hodnota premennej zložky kolektorového prúdu rovná In.ef. = 07 * Ik.p .. Rovnakým spôsobom nemôže byť amplitúda striedavého napätia pri záťaži väčšia ako napätie batérie, inak sa v určitom okamihu na kolektore nezobrazí „mínus“, ale „plus“. A to v najlepšom prípade povedie k najsilnejším deformáciám. Teda efektívna hodnota výstupného napätia Un.ef. nemôže prekročiť Un.ef. = 07 * Ek . Teraz zostáva len množiť 07 * Ik.p.. dňa 07 * Ek. a dosiahnuť, aby maximálny efektívny výkon, ktorý môže zosilňovač dodať, neprekročil Ref. = 0,5 * Ik.p. * Ek = W.eff. , teda nepresahuje polovicu spotrebovaného výkonu. Rozhodnutie je konečné, ale možno sa proti nemu odvolať. Je možné za cenu určitých obetí zvýšiť účinnosť zosilňovača, prekročiť hranicu päťdesiatpercentnej účinnosti.Pre zvýšenie účinnosti je potrebné, aby zosilňovač vytváral výkonnejší signál pri rovnakej spotrebe energie. A na to potrebujete bez zvýšenia pokojového prúdu Ik.p. a konštantné napätie Ek , zvýšiť premenlivé zložky kolektorového prúdu In a zaťažovacie napätie Un. Čo nám bráni zvýšiť tieto dve zložky? skreslenie . Môžeme zvýšiť prúd In (na to stačí napríklad zvýšiť úroveň vstupného signálu) a napätie Un (na to opäť stačí zvýšiť vstupný signál alebo zvýšiť odpor záťaže pre (striedavý prúd). Ale v oboch prípadoch bude tvar signálu skreslený, jeho záporné polvlny budú odrezané. A hoci napr. obeť sa zdá byť neprijateľná (kto potrebuje ekonomický zosilňovač, ak vyrába chybné produkty?), aj tak do toho pôjdeme. Po prvé, pretože povolením skreslení (a ich odstránením) budeme môcť prepnúť zosilňovač na úspornejší režim a zvýšiť jeho účinnosť. Zosilnenie bez skreslenia, kedy amplitúda striedavej zložky kolektorového prúdu nepresiahne pokojový prúd Ik.p., sa nazýva trieda zosilnenia (A). Jediný zosilňovač pracujúci v triede A sa nazýva jednokoncový zosilňovač. Ak je počas zosilňovania časť signálu „odrezaná“, ak je amplitúda striedavej zložky kolektorového prúdu väčšia ako Ik.p. a prúd je prerušený v kolektorovom obvode, potom dostaneme jeden z triedy amplifikácie (AB), (B) alebo (C). Pri zosilnení v triede B sa cutoff rovná polovici periódy, t.j. v polovici cyklu je v obvode kolektora prúd a v druhej polovici cyklu nie je prúd. Ak je prúd vo viac ako polovici obdobia, potom máme triedu zisku AB, ak je menej ako triedu C. (Častejšie sú triedy zisku označené latinskými písmenami A, AB, B, C). Predstavte si, že máme nie jeden, ale dva rovnaké zosilňovače pracujúce v triede B: jeden reprodukuje kladné polcykly signálu, druhý záporné. Teraz si predstavte, že obaja pracujú na spoločnú záťaž. V tomto prípade dostaneme v záťaži normálny neskreslený striedavý prúd - signál, akoby šitý z dvoch polovíc (obr. 10).
Ryža. 10 Push-pull kaskáda a triedy zosilnenia.
Pravda, aby sme získali neskreslený signál z dvoch skreslených, museli sme vytvoriť relatívne komplexná schéma zošívacie polovice (takýto obvod, ako je uvedený vyššie v tomto článku, sa nazýva push-pull), v skutočnosti pozostáva z dvoch nezávislých zosilňovacích stupňov. Ale ako je vysvetlené vyššie, naša strata (v tomto prípade komplikácia obvodu zosilňovača) prináša oveľa väčší zisk. Celkový výkon, ktorý vyvinie push-pull zosilňovač, je väčší ako výkon, ktorý by dali obe jeho polovice samostatne. A "náklady" na jeden watt výstupného signálu sú oveľa nižšie ako v jednočlennom zosilňovači. V ideálnom prípade (spínací režim) je možné získať jeden watt výstupného signálu na rovnaký watt spotreby energie, to znamená, že v ideálnom prípade môže účinnosť push-pull zosilňovača dosiahnuť 100 percent. Skutočná účinnosť je, samozrejme, nižšia: v praxi je to 67 %. Ale predsa v jednočlennom zosilňovači pracujúcom v triede ALE, získali sme účinnosť 50 %, tiež len v ideálnom prípade. Ale v skutočnosti vám jednocyklový zosilňovač umožňuje dosiahnuť účinnosť nie vyššiu ako 30 - 40%. A preto v push-pull zosilňovači nás každý watt výstupného výkonu stojí dva až trikrát „lacnejšie“ ako v jednopólovom. Pre prenosné tranzistorové zariadenia je mimoriadne dôležité zvýšenie účinnosti. Čím vyššia je účinnosť, tým nižšia je spotreba energie kolektorovej batérie pri rovnakom výstupnom výkone. A to zase znamená, že čím vyššia je účinnosť, tým menej často bude potrebné túto batériu meniť, prípadne môže byť batéria menšia pri rovnakej životnosti. To je dôvod, prečo sa v miniatúrnych tranzistorových zariadeniach, najmä v miniatúrnych prijímačoch, kde sa zdá, že je potrebné šetriť hmotnosť a priestor, používajú zosilňovače push-pull, vrátane množstva ďalších častí v obvode. Push-pull zosilňovacie obvody na opakovanie budú uvedené v praktická práca. Takmer vo všetkých obvodoch push-pull, tranzistorových koncových zosilňovačov sa používa trieda AB alebo B. Pri práci v triede B objavujú sa niektoré ťažko odstrániteľné skreslenia (v dôsledku ohýbania vstupnej charakteristiky) a táto trieda sa v basových zosilňovačoch používa menej. Trieda C sa v týchto zosilňovačoch vôbec nepoužíva kvôli objaveniu sa fatálnych skreslení. Riadiace napätie do výstupných tranzistorov je napájané z tzv fázovo obrátená kaskáda vyrobený na tranzistore podľa obvodu transformátora. Existujú aj iné schémy fázové meniče , ale všetky vykonávajú rovnakú úlohu, vytvárajú dve protifázové napätia, ktoré musia byť aplikované na bázy push-pull tranzistorov. Ak sa na tieto tranzistory privedie rovnaké napätie, potom budú pracovať nie cez cyklus, ale synchrónne, a preto oba zosilnia iba kladné alebo naopak iba záporné polcykly signálu. Aby kaskádové tranzistory push-pull fungovali striedavo, musíte ich použiť na základne, ako je uvedené vyššie protifázové napätia . Vo fázovom meniči s transformátorom sa získajú dve riadiace napätia rozdelením sekundárneho vinutia na dve rovnaké časti. A tieto napätia sa stanú protifázovými, pretože stredný bod sekundárneho vinutia je uzemnený. Keď sa na jeho hornom (podľa diagramu) konci vzhľadom na stred objaví „plus“, na dolnom konci vzhľadom k tomuto bodu sa objaví „mínus“. A keďže je napätie premenlivé, miesta „plus“ a „mínus“ sa neustále menia (obr. 11).
Ryža. 11 Fázový menič vytvára dva premenlivé napätie, fázovo posunuté o 180 stupňov.
Transformátorový menič fáz jednoduchý a spoľahlivý, prakticky ho netreba nastavovať. Push-pull zosilňovač pre tranzistorový prijímač alebo malé rádio môže byť zostavený podľa ktoréhokoľvek z nízkofrekvenčných zosilňovacích obvodov, ktoré budú uvedené v praktickej práci alebo obvodoch priemyselného prijímača. Napríklad podľa schémy prijímačov "Alpinist", "Neva-2", "Speedola" atď.
Trochu viac o negatívnej spätnej väzbe, ktorá bola spomenutá na začiatku tohto článku pri popise jednopólových zosilňovačov. Ako negatívna spätná väzba znižuje skreslenie, opravuje tvar vlny? Aby sme odpovedali na túto otázku, musíme si uvedomiť, že skreslenie tvaru vlny v skutočnosti znamená vzhľad v signáli nové harmonické , nové sínusové komponenty. Prostredníctvom okruhu negatívnej spätnej väzby sa objavili nové, ktoré sa objavili v dôsledku harmonické skreslenie sa privádzajú na vstup zosilňovača v takej fáze (opačnej fáze), že sa samy zoslabujú. Výkon týchto harmonických na výstupe zosilňovača je menší, ako by bol bez spätnej väzby. Zároveň sú samozrejme oslabené aj užitočné komponenty, z ktorých by sa mal pridať neskreslený signál, ale to je opraviteľné. Aby ste kompenzovali túto škodlivú negatívnu spätnú väzbu, môžete zvýšiť úroveň signálu na vstupe zosilňovača, možno dokonca pridať ďalší stupeň. Negatívna spätná väzba v basových zosilňovačoch, najmä push-pull zosilňovačoch používaných v triedach AB a B, nachádza veľmi široké uplatnenie: negatívna spätná väzba umožňuje robiť to, čo nie je dosiahnuté inými prostriedkami, umožňuje znížiť skreslenie tvaru vlny, znížiť takzvané nelineárne skreslenie . Negatívna spätná väzba umožňuje ešte jednu dôležitá operácia upravte tón, teda správnym smerom zmeniť frekvenčná odozva zosilňovač Obr. 12 .
Ryža. 12. Približný graf amplitúdovej frekvenčnej odozvy (AFC), zosilňovače. Podobný graf môže charakterizovať frekvenčnú odozvu akéhokoľvek zosilňovača.
Táto charakteristika ukazuje, ako sa zisk mení s frekvenciou signálu. Pre ideálny zosilňovač je frekvenčná odozva len priamka: zisk na všetkých frekvenciách je pre takýto zosilňovač rovnaký. ale v skutočnom zosilňovači je frekvenčná charakteristika ohnutá, zahltená v oblasti najnižších a najvyšších frekvencií. To znamená, že nižšie a vyššie frekvencie zvukového rozsahu sú zosilnené horšie ako stredné frekvencie. Dôvody vzniku takýchto blokád vo frekvenčnej odozve môžu byť rôzne, ale majú spoločný koreň. Nerovnomerné zosilnenie pri rôznych frekvenciách sa získa, pretože obvod obsahuje reaktívne prvky, kondenzátory a cievky, ktorých odpor sa mení s frekvenciou. Existuje mnoho spôsobov, ako opraviť frekvenčnú odozvu, vrátane zavedenie frekvenčne závislých prvkov do obvodu spätnej väzby. Príkladom takýchto prvkov je reťazec R13, C9 v zosilňovači znázornenom na (obr. 13).
Ryža. 13 Praktická konštrukcia beztransformátorového push-pull zosilňovača.
Odpor tohto obvodu sa zvyšuje s klesajúcou frekvenciou, znižuje sa spätná väzba a v dôsledku toho sa v oblasti vytvára určitý nárast frekvenčnej odozvy nízke frekvencie. Zosilňovač má niekoľko ďalších obvodov s negatívnou spätnou väzbou. Toto je kondenzátor C6, ktorý spája kolektor tranzistora T2 s jeho základňou; rezistor R12, ktorý dodáva nielen konštantné predpätie bázam výstupných tranzistorov, ale aj určitú časť výstupného signálu. Reťaz, ktorý vytvára spätnú väzbu z tretieho stupňa s druhým, ale nie v striedavom, ale v jednosmernom prúde (takáto spätná väzba zvyšuje tepelnú stabilitu zosilňovača). Dynamická hlava je zahrnutá do kolektorových obvodov výstupných tranzistorov cez oddeľovací kondenzátor C4. Odpor kmitacej cievky v tomto obvode môže byť 6 - 10 ohmov. Zosilňovač vyvinie výkon až 100 mW. pri napätí vstupného signálu cca 30 - 50 mV. Existuje celkom veľké číslo obvody beztransformátorových zosilňovačov na tranzistoroch rôznej vodivosti. Vo väčšine z nich sú vo výstupnom stupni použité kompozitné tranzistory, to znamená, že v každom ramene sú dva tranzistory. Neprítomnosť transformátorov a zníženie počtu väzbových kondenzátorov umožňuje v takýchto zosilňovačoch získať veľmi dobrú frekvenčnú odozvu. Pre začínajúceho rádioamatéra je však táto výhra drahá. Zosilňovače bez transformátora a dokonca aj s kompozitnými tranzistormi nie je vždy ľahké nastaviť. A preto, ak ešte nemáte veľa skúseností so zriaďovaním tranzistorových zariadení, je lepšie zostaviť zosilňovač podľa klasického push-pull zapojenia s transformátormi (obr. 14).
Ryža. 14 Push-pull ULF s transformátorovým koncovým stupňom.
Hlavná vlastnosť tohto zosilňovača je pevná z samostatná batéria B2 posunutie k základni prvého stupňa T1. V dôsledku toho zostáva kolektorový prúd tranzistora T1 prakticky nezmenený s poklesom napätia kolektorovej batérie na 3,5 V. Zo spodnej časti deliča R4, R5, zahrnutého v emitorovom obvode T1, je aplikované predpätie na bázy tranzistorov koncového stupňa. A preto s poklesom kolektorového napätia sa predpätie tranzistorov T2, T3 nemení. Výsledkom je, že zosilňovač pracuje pri zníženom napätí, aj keď s nižším výstupným výkonom (pri 3,5V, 20 mW), ale bez skreslenia. Prúd odoberaný z batérie B2 nepresahuje 500 μA. Zosilňovač má jednoduché ovládanie tónu R6 a spätnoväzbový obvod R8, C8, ktorý znižuje skreslenie. Rezistor R9 je potrebný na to, aby pri vypnutí B2 (môže sa stať, že Vk2 otvorí obvod o zlomok sekundy skôr ako Bk1, tranzistor T1 sa neukáže ako so „závesnou základňou“. Kondenzátory C7, C6 sú záporné spätnoväzbové prvky, ktoré zabraňujú samobudeniu na nadzvukových frekvenciách.Tú istú úlohu plní aj kondenzátor C3.Transformátory Tr1 a Tr2 sú prevzaté z prijímača Alpinist.Dynamická hlava s odporom kmitacej cievky cca 4 - 6 ohmov.Pri kolektorovom napätí 9 V. zosilňovač vyvinie výkon 180 mW a odoberá z batérie prúd B2 nie je väčší ako 20 - 25 mA. Ak potrebujete zvýšiť výstupný výkon, môžete zapnúť výkonné tranzistory ako T2 a T3, napríklad P201 V tomto prípade je potrebné znížiť R7 na polovicu a zvoliť R5 tak, aby celkový kolektorový kľudový prúd T2 a T3 bol 15 - 25 mA Pre výkonné tranzistory je potrebný ďalší výstupný transformátor, napríklad s týmito údajmi: jadro s prierez asi 3,5 cm2 (W17 x 17); primárne vinutie 3 30 + 330 otáčok PEV 0,31, sekundárne vinutie 46 otáčok PEV 0,51. S tranzistormi P201 vyvinie zosilňovač výstupný výkon 1,52 - 2 watty. Nastavenie všetkých nízkofrekvenčných zosilňovačov sa redukuje na výber tranzistorových režimov. Pre obvody push-pull je žiaduce vopred vybrať tranzistory s podobnými parametrami pre obe ramená: prúdový zisk a spätný kolektorový prúd , Ak sú všetky časti v poriadku a obvod je zostavený správne, potom zosilňovač spravidla , okamžite začne pracovať. A jediný vážny problém, ktorý sa môže prejaviť po zapnutí zosilňovača, je samobudenie. Jedným zo spôsobov, ako sa s tým vysporiadať, je zavedenie oddeľovacích filtrov, ktoré bránia komunikácii medzi stupňami prostredníctvom napájacích zdrojov.
Praktická práca
V praktickej práci chcem predstaviť ešte niekoľko jednoduchých zosilňovačov na zopakovanie a upevnenie teoretickej časti tohto článku. Na zopakovanie sú celkom vhodné aj príklady push-pull zosilňovačov uvedené na konci článku. Tieto schémy, podobne ako mnohé iné kresby, sú prevzaté z literárnych zdrojov 60. a 70. rokov, no nestratili svoju aktuálnosť. Pýtate sa, prečo používam tieto zastarané kresby? Poviem, že existujú minimálne 2 dôvody: 1). Katastrofálne nie je dosť času na to, aby som ich sám nakreslil, aj keď sa stále snažím niektoré z nich nakresliť. 2). Napodiv sú to kresby z literatúry minulých - dávno zabudnutých rokov, ktoré plne odrážajú podstatu skúmaných procesov. Pravdepodobne na to nemá vplyv honba za honorármi, ako je dnes zvykom, ale dôležitosť kvalitnej prezentácie materiálu. A pracovníci cenzúry v tých rokoch neboli márne, t.s. jedli ich chlieb.
Takže namiesto tranzistorov P13 - P16 uvedených na diagramoch môžete použiť MP39 - 42, MP37, MP38 z kremíkových tranzistorov, môžete použiť KT315, KT361, dávajte pozor na typ vodivosti a výkonu použitých tranzistorov. . Ak má zosilňovač v obvode výkonné výstupné tranzistory typu P213 - 215, je možné ich spravidla nahradiť kremíkovými výkonnými tranzistormi typu KT814 - 817 alebo KT805, KT837 pri dodržaní typu vodivosti, resp. V každom prípade pri výmene germániových tranzistorov za kremíkové je potrebné upraviť hodnoty odporov v obvodoch vymenených tranzistorov.
Jednoduchý beztransformátorový push-pull 1,5W zosilňovač. .Vysokofrekvenčný tranzistor P416 je tu použitý z dôvodu maximálneho zníženia šumu vstupného stupňa, pretože okrem toho, že je vysokofrekvenčný, je aj nízkošumový. V praxi ho možno nahradiť MP39 - 42, so zhoršením hlukové charakteristiky respektíve na kremíkových tranzistoroch KT361 alebo KT3107 s ľubovoľným písmenom. detektorový prijímač, v dôsledku čoho sa na bázach tranzistorov vytvára predpätie. Napätie v strede (záporná svorka kondenzátora C2) bude 4,5V. Inštaluje sa výberom rezistorov R2, R4. Maximálne prípustné prevádzkové napätie kondenzátor C2 môže byť 6v.
Viac možností zosilňovača 1., 2., k dispozícii na opakovanie začínajúcim rádioamatérom, vrátane kremíkových tranzistorov. Zobrazia sa aj možnosti. predzosilňovač a najjednoduchší pasívny tónový blok. (otvorí sa v samostatnom okne).
|Tento obvod zosilňovača zvuku vytvoril obľúbený britský inžinier (inžinier elektroniky) Linsley-Hood. Samotný zosilňovač je zostavený iba na 4 tranzistoroch. Vyzerá to ako obyčajný obvod zosilňovača basov, ale je to len na prvý pohľad. Skúsený rádioamatér hneď pochopí, že koncový stupeň zosilňovača pracuje v triede A. Je geniálne, že je to jednoduché a tento obvod je toho dôkazom. Ide o superlineárny obvod, kde sa tvar výstupného signálu nemení, to znamená, že na výstupe dostaneme rovnaký priebeh ako na vstupe, ale už zosilnený. Schéma je známejšia ako JLH - ultra-lineárny zosilňovač triedy A, a dnes som sa rozhodol vám ho predstaviť, hoci schéma zďaleka nie je nová. Každý bežný rádioamatér môže zostaviť tento zosilňovač zvuku vlastnými rukami kvôli absencii mikroobvodov v dizajne, čo ho robí cenovo dostupnejším.
Ako vyrobiť zosilňovač reproduktorov
Obvod zosilňovača zvuku
V mojom prípade boli použité iba domáce tranzistory, pretože to nebolo ľahké nájsť s dovážanými a dokonca ani so štandardnými obvodovými tranzistormi. Koncový stupeň je postavený na výkonných domácich tranzistoroch série KT803 - práve s nimi sa zdá zvuk lepší. Na zostavenie koncového stupňa bol použitý stredne výkonný tranzistor série KT801 (bolo ťažké ho nájsť). Všetky tranzistory je možné nahradiť inými (v koncovom stupni možno použiť KT805 alebo 819). Zmeny nie sú kritické.
Poradenstvo: kto sa rozhodne ochutnať tento domáci zosilňovač zvuku - využite germániové tranzistory znejú lepšie (IMHO). Bolo vyrobených niekoľko verzií tohto zosilňovača, všetky znejú... božsky, iné slová neviem nájsť.
Výkon prezentovaného obvodu nie je väčší ako 15 wattov(plus mínus), prúdová spotreba 2 Ampéry (niekedy trochu viac). Tranzistory koncového stupňa sa zahrejú aj bez privádzania signálu na vstup zosilňovača. Zvláštny jav, však? Ale pre zosilňovače triedy. A to je celkom normálne, veľký pokojový prúd - vizitka doslova všetky známe schémy tejto triedy.
Video ukazuje činnosť samotného zosilňovača, pripojeného k reproduktorom. Upozorňujeme, že video bolo natočené na mobilný telefón, ale kvalita zvuku sa dá posúdiť týmto spôsobom. Na otestovanie akéhokoľvek zosilňovača si stačí vypočuť len jednu melódiu – Beethovenovu „Fur Elise“. Po zapnutí je jasné, aký zosilňovač máte pred sebou.
90 % mikroobvodových zosilňovačov neprejde testom, zvuk bude „prerušený“, pri vysoké frekvencie. Ale vyššie uvedené neplatí pre obvod Johna Linsleyho, ultra-linearita obvodu umožňuje úplne zopakovať tvar vstupného signálu, čím získate len čistý zisk a sínusoidu na výstupe.
V mojom prípade bol obvod zosilňovača zvuku implementovaný na doske, zatiaľ neexistuje spôsob, ako zostaviť druhý kanál, ale v budúcnosti to určite urobím a dám všetko do puzdra.
Zosilňovač ponúkaný vašej vzácnej pozornosti sa ľahko montuje, strašne ľahko sa nastavuje (v skutočnosti to nevyžaduje), neobsahuje obzvlášť málo súčiastok a zároveň má veľmi dobré vlastnosti a ľahko sa naťahuje tzv. hi-fi, ktorú väčšina občanov tak veľmi miluje.Zosilňovač môže pracovať pri záťaži 4 a 8 ohmov, môže byť použitý pri premostení na záťaž 8 ohmov, pričom do záťaže dá 200 wattov.
Hlavné charakteristiky:
Napájacie napätie, V ................................................... ...................±35
Spotreba prúdu v tichom režime, mA ................................... 100
Vstupná impedancia, kOhm ................................................... ........... 24
Citlivosť (100 W, 8 Ohm), V............................................ ........... 1.2
Výstupný výkon (KG=0,04%), W...................................... .. ...... 80
Reprodukovateľný frekvenčný rozsah, Hz ........................ 10 - 30000
Pomer signálu k šumu (nevážený), dB...................................... -73
Zosilňovač je úplne na diskrétnych prvkoch, bez akýchkoľvek operačných zosilňovačov a iných trikov. Pri prevádzke so záťažou 4 ohmy a napájaním 35 V vyvinie zosilňovač výkon až 100 wattov. Ak je potrebné pripojiť 8 ohmovú záťaž, výkon možno zvýšiť na +/-42 V, v tomto prípade dostaneme rovnakých 100 wattov.Dôrazne sa neodporúča zvyšovať napájacie napätie viac ako 42 V, inak môžete zostať bez výstupných tranzistorov. Pri prevádzke v mostíkovom režime treba použiť 8-ohmovú záťaž, inak opäť strácame všetku nádej na prežitie výstupných tranzistorov. Mimochodom, je potrebné vziať do úvahy, že v záťaži neexistuje žiadna ochrana proti skratu, takže musíte byť opatrní.Pre použitie zosilňovača v premostenom režime je potrebné upevniť vstup MT na výstup iného zosilňovača, na vstup ktorého je privedený signál. Zostávajúci vstup je uzavretý na spoločný vodič. Rezistor R11 slúži na nastavenie pokojového prúdu výstupných tranzistorov. Kondenzátor C4 určuje hornú hranicu zosilnenia a nemali by ste ho znižovať - získajte samobudenie pri vysokých frekvenciách.
Všetky odpory sú 0,25W okrem R18, R12, R13, R16, R17. Prvé tri majú 0,5 W, posledné dva majú 5 W každý. HL1 LED nie je na krásu, takže nemusíte do obvodu vpichovať supersvietivú diódu a vydávať ju na predný panel. Dióda by mala byť najbežnejšou zelenou farbou - to je dôležité, pretože LED diódy iných farieb majú iný pokles napätia.Ak by zrazu niekto nemal šťastie a nemohol získať výstupné tranzistory MJL4281 a MJL4302, môžu byť nahradené MJL21193 a MJL21194.Najlepšie je vziať viacotáčkový variabilný odpor R11, aj keď je vhodný aj bežný. Nie je tu nič kritické - je len pohodlnejšie nastaviť pokojový prúd.