Схема усилителя на транзисторах MJ15004-MJ15003

---

Предложенная в этом обзоре схема усилителя на транзисторах комплементарной пары, способна передать в нагрузку мощность 300 Вт. Во многих случаях нам бывает нужен оконечный усилитель, который дает более 100 Вт на выходе, что многими считается высокой средней мощностью.

Итак, если нам требуется мощность для небольшого помещения, клуба, открытого пространства, а также для требовательного домашнего использования, эта конкретно та схема, что вам нужно. Она не представляет трудностей ни в сборке, ни в материалах. На что следует обратить внимание, так это на механическую часть конструкции, корпус, систему охлаждения и т.д.

Схема усилителя на транзисторах Q1-Q9 представляет собой устройство с высоким коэффициентом усиления и малой мощностью, конечный силовой каскад — усилитель напряжения. Вход состоит из двух симметричных дифференциальных усилителей Q1-2 и Q5-6, управляемых источником тока Q3-4, которые питают каждый транзистор этого каскада током 0,7 мА. Резисторы в эмиттерах транзисторов стабилизируют усиление и линейность каскада.

Руководство по настройке: схема усилителя на транзисторах 300 Вт

Ток покоя последней ступени, а также тепловое равновесие регулируются через Q8 — TR1 на уровне 200 мА. Q12-15 защищает выходные транзисторы, контролируя ток и напряжение на концах R35-45 соответственно и ограничивают ток базы, если они превышают заданный предел. Диоды D4-6 защищают Q10-11 от обратных токов. Стабилизация рабочей частоты усилителя достигается за счет использования компенсации емкостей, таких как C6,11,12, и RC-цепей R31/C10 и R46/C15.

Все транзисторы, обозначенные пунктирной линией, должны быть установлены на основном общем теплоотводе, чтобы получить необходимую тепловую информацию от радиатора силового транзистора со схемой защиты. В любом случае, схема усилителя на транзисторах предусматривает правильно использовать радиаторы больших размеров в паре с вентилятором, чтобы отвод тепла (особенно, если усилитель работает долго и на большой мощности) был удовлетворительным. Также можно использовать схему защиты от постоянного тока и функцию плавного пуска.

Для многих приложений ничто не заменит громкоговорители с низким КПД, наружные звуковые системы, или может быть, вам нравится полный динамический диапазон усилителя большой мощности. Какими бы ни были ваши требования, этот сверхмощный модуль должен соответствовать вашим требованиям. Как это работает: Усилитель можно разделить на три отдельные части.

Усилитель высокой мощности на транзисторах 300 Вт

Это: входной каскад, который состоит из Q1-Q9, драйвера с высоким коэффициентом усиления и низкой мощностью; выходной или силовой каскад имеет коэффициент усиления по напряжению только четыре, но огромный выигрыш по мощности; и блок питания. Входной каскад представляет собой дополнительную дифференциальную цепь, каждая сторона которой имеет свой собственный источник тока.

Каждый транзистор на этом этапе работает с током коллектора около 0,7 мА. Эмиттерные резисторы используются для стабилизации усиления и улучшения линейности. Выходная цепь Q1-Q5 управляет транзисторами Q7 и Q9. Последние представляют собой фактически два источника постоянного тока с током коллектора около 7 мА. При поступлении входного сигнала эти «источники тока» модулируются противофазно — ток коллектора одного уменьшается, а другого увеличивается.

Такая конфигурация дает неплохой выигрыш. Между базами этих двух транзисторов находится транзистор Q8, чувствительный к температуре смещения. Напряжение на Q8 можно регулировать с помощью TR1, тем самым устанавливая ток смещения покоя для выходного каскада. Выходной каскад Q10-Q11, Q13-Q14 и Q16-17 имеет коэффициент усиления около пяти, устанавливаемый резисторами R44 и R28 плюс R29.

Диоды D4 и D6 предотвращают обратное смещение Q10 и Q11 (иначе выход будет ограничен). Защиту выходных транзисторов обеспечивают Q12 и Q15, которые контролируют как ток, так и напряжение на выходных транзисторах и блокируют базовый ток, если предел превышен. Стабилизация частоты обеспечивается конденсаторами C6, C11, C12 и RC цепями R31/C10 плюс R46/C15. Частотная характеристика усилителя задается C1 и C7 (нижний предел), C6 устанавливает верхний предел частоты.

Все транзисторы, находящиеся внутри прерывистой линии, размещены на алюминиевом уголке, а сам уголок прикручен к подходящему радиатору. Транзисторы Q7, Q10, Q11, Q8, Q9, Q13, Q14, Q16 и Q17 должны быть установлены на этом алюминиевом уголке с использованием изоляционных прокладок и теплопроводной пасты.

Список деталей

Резисторы:

Номинал	Количество
Rl-19:	IKohm 5 Вт
R2-3:	4,7 кОм
R4-5:	22 Ом
R6-14:	10 кОм
R7-8:	IKohm
R9-23*:	10 кОм
R10:	10 Ом* см.схему
Rll-13:	2,2 кОм
R12:	22 кОм
R15-16:	22 Ом
R17-18:	4,7 кОм
R20-25:	390 Ом
R21:	6,8 кОм
R22:	4,7 кОм
R24-26-33:	220 Ом
R27-32:	100 Ом 1 Вт
R28,29,30,31:	100 Ом
R34-35:	0. 1 Ом 5Вт
R36-43:	39 Ом
R37-42:	5,6 кОм 1 Вт
R38-41:	220 Ом 5 Вт
R39-40:	O.l Ом 5 Вт
R44-45:	0.1 Ом 5Вт
R46:	4,7 Ом 2 Вт
R47:	100 Ом

Конденсаторы

Номинал	Количество
C1:	2,2µF 25V
C2-6:	330pF керамический
C3-8:	100µF 100V
C4-9:	100nF 250V
C5:	100nF 100V полиэстер
C7:	100µF 25V
C10:	1,5nF 100V полиэстер
C11-12:	1,5nF 100V полиэстер
C13-16:	100nF, 250V полиэстер
C14-17:	100µF 100V
C15:	100nF, 250V полиэстер

Транзисторы:

Номинал	Количество
Ql-2-3:	BC547
Q4-5-6:	BC557
Q7-ll-12:	BD140 или BC640Q8:BC549
Q8:	BC549
Q9-10-15:	BD139 или BC639
Q13-14:	MJ15004
Q16-17:	MJ15003

Остальное:

Номинал	Количество
Триммер TR1:	2K2
Fl-2:	5A Быстрый предохранитель
Dl-3:	5,1V 0,5 Вт стабилитрон
D2:	62V/5 Вт стабилитрон или 47V и 15V последовательно
D4-5:	1N4004
Ll:	10 витков диаметром 1 мм в трубке диаметром 15 мм
*Используйте R23 = 6k8 для громкоговорителей на 4 Ом:	—

Технические характеристики

• ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ 200 Вт, среднеквадр. /8 Ом
• 310 Вт RMS/4 Ом
• 800 Вт RMS/8 Ом (мостовой режим)
• ЧАСТОТА ОТКЛИКА 20 Гц-20 кГц +/- 0,5 дБ
• ВХОДНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ 1V для 200 Вт/300 Вт
• ШУМ -105 дБ
• THD 0,1%
• Демпфирующий фактор 65

Источник питания на 300 Вт.

Выходное напряжение источника питания

• [+ V1] = + 68V постоянного тока
• [-V1] = -68V постоянного тока
• [+ V2] = + 15V постоянного тока
• [-V2] = -15V постоянного тока
• [+ V3] = + 68V постоянного тока
• [-V3] = -68V постоянного тока

Блок питания на два канала питания, с защитой и мостовой схемой (плавный пуск).

Трансформатор

• T1 = 230V переменного тока/2X47V 350VА
• 2X15V 30VA*
• T2=230V AC/2X47V 350VA
• BR1-3=4x1N5404 или 35A Мост
• RX=47R 15W

Конденсаторы

• C1-4 = 4700uF 100V
• C5-8 = 4700uF 25V
• C6-9 = 100nF 100V
• C7-10 = 47uF 25V
• C11…14 = 4700uF 100V
• C15 = 33nF 630Vac
• CX = 33nF 630Vac
• F1 = предохранитель 2A Медленный
• IC1 = 7815T стабилизатор
• IC2 = 7915T стабилизатор

Схема усилителя на трех транзисторах — Topsamoe.

ru

Самая простая схема усилителя мощности.
Представляет собой двухтактный эмиттерный повторитель, использующий комплементарную пару транзисторов – VT2(n-p-n) и VT3(p-n-p). На транзисторе VT1 выполнен предварительный усилитель.Режим транзистора VT1 задается резистором R1, через который осуществляется стабилизирующая параллельная отрицательная связь по напряжению. Резисторы R3 и R4 вместе с диодами D1, D2 определяют ток покоя выходных транзисторов.

Параметры компонентов схемы:
С1=10мкФ*15В; С2=470мкФ*15В; R1=330кОм; R2=1кОм; R3=2,2Ом.
Транзисторы: VT1 – BC108(лучше – BC548), VT2 – BFY50, VT3 – BC461, диоды D1,D2 – 1N4148.

Российские аналоги: BC108 – КТ342В, выходные транзисторы – любые комплиментарные, средней мощности. Германиевые тоже подойдут(пара ГТ402 – ГТ404, например) при условии изменения значения R2 в большую сторону(его придется подбирать).
При напряжении питания 9 В такая схема обеспечивает выходную мощность 1 Ватт на нагрузке сопротивлением 8 Ом.

Если изменить параметры компонентов схемы следующим образом:
С1=22мкФ*25В; С2=1000мкФ*25В; R1=100кОм; R2=680Ом; R3=0,2Ом. Транзисторы: VT1 – BC337, VT2 – BD131, VT3 – BD132, диоды D1,D2 остаются 1N4148, то при напряжении питания 18 В можно получить мощность 5 Ватт на нагрузке сопротивлением 8 Ом. При увеличении напряжения питания до 25 В мощность увеличится почти до 10 Ватт.
Российские аналоги транзистров: BC337 – КТ660А( при отсутствии подойдут и КТ815, и КТ817),BD131 – КТ943(КТ817 тоже пойдет), BD132 – КТ932(КТ816 в пару к КТ817).

Для балансировки выходного каскада целесообразно вместо резистора R1=100 кОм установить последовательно подключенные постоянное сопротивление 47 кОм и переменное сопротивление 100 кОм. Переменное сопротивление необходимо регулировать таким образом, чтобы напряжение в точке соединения резисторов R3,R4 равнялось половине напряжения питания схемы. Выходные транзисторы следует установить на радиаторе с тепловым сопротивлением не более 10С/Вт.

Максимальное значение мощности, которую можно получить в нагрузке для такой схемы можно рассчитать по формуле:

R_L здесь – сопротивление нагрузки, подключаемой через конденсатор С2.

Использованы материалы книги М.Тули – «Карманный справочник радиолюбителя».

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10. 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3. 12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20. 30 кОм и переменный сопротивлением 100. 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 – 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2. 4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5. 0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50. 60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30. 50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1. 2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.

Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2. 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит – напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 – 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 – вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 – 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой

Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.

Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.

Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.

Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.

После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.

Начнем с более мощной схемы.
Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.

Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.

Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом.
Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.

Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т. п.
Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.

Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.

Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.

Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.

Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ.
Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.

И наконец – третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.

Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.

Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.

Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада.
Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.

виды, схемы, простые и сложные

Недавно было решено собрать усилитель на 10вт. В продаже есть много различных специализированных м/с, но один друг посоветовал усилитель на микросхеме TDA2003. Эта микросхема хорошего качества и звучания. Стоит она в наше время копейки. Собрать данный усилитель сможет даже начинающий, так как кроме самой микросхемы, принципиальная схема имеет всего лишь 9 деталей. Эти детали можно приобрести в любом радиомагазине, либо достать со старой аппаратуры. Схема 10-ти ваттного УНЧ на TDA2003:

Возможно, у многих возникнет проблема с резистором на 1 Ом. Его можно сделать в ручную: взяв карандаш и намотав на него 10 витков любой толщины проволоки. Кстати, микросхема может работать уже от 4.5в. Советую больше 14в не подавать, т.к. таким образом, в качестве проверки, было спалено 2 микросхемы. Номинальное питание — 12в. В моем случае было использовано три аккумулятора от мобильного телефона. Спаяв их последовательно, получил на выходе 11.4в (3,8х3). После нахождения нужного источника питания, принялся к сборке схемы усилителя. Сначала перерисовал печатную плату для удобства. Сделал рисунок на теклолист и вытравил всё ненужное.

Спаял его за минут 15 — деталей ведь минимум. Подключил для проверки к маломощному источнику питания — всё заработало с первого включения. На 11.1в усилитель выдавал около 10 вт мощности. Это как раз то, что мне и нужно.

Микросхему желательно установить на небольшой радиатор, так как она может перегреться и выйти из строя.

При недостатке площади радиатора (перегреве), микросхема начинает играть плохо и коряво. Есть печатная плата в формате LAY .

Итак, осталась самая тяжёлая работа — изготовление корпуса . На этот раз мне пришлось думать не долго: взял коробку, обклеил, установил внутрь схему УНЧ, сделал выход на колонки и вход на подачу звука. Также добавил светодиод, который говорит о питании и его напряжении. Всё остальное вместил в корпус. Играет красиво и громко. Приятного повторения конструкции! Maxim Schaikow

Аккумулятора 12В в повышенное двухполярное — можно приступить к самому усилителю мощности. Канальных усилителей в конструкции несколько.

TDA2005 — 20-25 ватт подключены по мостовой схеме. Они собраны на двух отдельных платах, для удобного монтажа. Каждый из усилителей активируется при подаче плюс 12 вольт на вывод ремоут контроля, это замыкает реле и поступает питание усилителя. Входные конденсаторы можно подобрать по вкусу. Микросхемы прикручены на общий теплоотвод через изолирующие прокладки.

TDA7384 — 40 ватт на канал. Использовано две микросхемы, в итоге мы имеем 8 каналов по 40 ватт. Монтаж этих микросхем тоже выполнен на отдельных платах, звук регулирует переменной резистор. Резистор нужен для каждого канала отдельный, им настраивают громкость после монтажных работ (установки в автомобиле). Эти микросхемы тоже начинают работать после подачи плюс 12 вольт на вывод rem (ремоут контроль). Они установлены на достаточно компактный теплоотвод, который находится под принудительным отдувом. В качестве охладителя использован высокоскоростной кулер от ноутбука, может работать в двух режимах. Кулер одновременно охлаждает теплоотвод микросхем ТДА7384 и радиаторы полевых ключей преобразователя. В схемах использованы идентичные дросселя для сглаживания вч помех. На кольцо от компьютерного БП наматывается 7-12 витков провода 1 мм, кольцо буквально любое.

Микросхемы установлены на теплоотвод через теплопроводящие прокладки, которые одновременно служат изоляцией.

Усилитель канала сабвуфера . Знаменитая схема

ЛАНЗАРА

— самая качественная из всех схем, что я собирал. Это высококачественный усилитель низкой частоты класса АВ. Схема полностью симметрична — от входа и до выхода. Вся радиосхема собрана на комплементарных парах транзисторов, притом подобраны наилучшие пары, максимально схожие по параметрам. Для повышения мощности усилителя, на выходе установлены две пары, благодаря чему, максимальная мощность схемы 390 ватт при нагрузке 2 ом, но усилитель не стоит разогнать на полную, есть опасность угробить выходники. Эмиттерные резисторы на 0,39 ом 5 ватт служат дополнительной защитой выходного каскада, они могут чуть перегреваться, поэтому не следует их прижимать к плате во время монтажа.

Стабилитроны на 15 вольт с мощностью 1-1,5 ватт, следите за правильностью их монтажа, при обратном подключении они будут работать как диод, есть опасность спалить дифференциальный каскад.

Дифференциальный каскад — выполнен на маломощных комплементарных парах, которые можно заменить и на другие, максимально схожие по параметрам. Именно в этом каскаде формируется звук, который в последствии усиливается и подается на оконечник (выходной каскад). Если планируете сделать усилитель на 100-150 ватт, то можно исключить вторую пару выходного каскада, поскольку мощность усилителя напрямую зависит от напряжения питания. С одной парой выходников не советуется повышать напряжение питания выше +/-45 вольт. Если планируете собрать сабвуферный усилитель, то это схема то, что вам нужно! Переменным резистором настраивают ток покоя усилителя, от него зависит дальнейший срок службы схемы.

Перед впаиванием подстроечного резистора R15, он должен быть «выкручен» так, чтобы в разрыв дорожки впаивалось его полное сопротивление. Резистор нужно брать многооборотный, им можно очень точно настроить ток покоя, еще очень удобен для дальнейшей настройки. Но конечно если уж его нет, то можно обойтись обыкновенным подстроечником, только желательно вывести его от общей платы проводами, поскольку после монтажа всех компонентов настройка будет почти невозможной.

Ток покоя настраивают после «подогрева схемы», иными словами включите минут 15-20, пусть поиграет, но не увлекайтесь! Ток покоя — важный фактор, без правильной настройки усилитель долго не протянет, от него зависит правильная работа выходного каскада и уровень постоянки на выходе усилителя. Ток покоя можно узнать, измерив падение напряжения на паре эмиттерных резисторов, (мультиметр установить на предел 200мВ, щупы – на эмиттеры VT10 и VT11). Расчёт по формуле: Iпок = Uv/(R26+R26). Далее плавно вращаем подстроечник и смотрим на показания мультиметра. Нужно установить 70-100мА — это эквивалентно показанию мультиметра (30-44) мВ. Проверяем уровень постоянного напряжения на выходе. И вот всё готово — можно насладиться звуком усилителя, собранного своими руками!

Небольшое дополнение. Собрав УМЗЧ, нужно подумать о теплоотводах. Основной теплоотвод был взят из отечественного усилителя РАДИОТЕХНИКА У-101 СТЕРЕО — он почти не греется во время работы. Маломощные транзисторы диффкаскадов греются, но перегрев не страшный, поэтому в охлаждении не нуждаются. Выходные транзисторы прикручены на основной теплоотвод через изолирующие прокладки, желательно также использовать термопасту, чего я не сделал.

Все остальные транзисторы можно установить на небольшие отдельные теплоотводы, либо использовать общий (для каждого каскада), но в таком случае нужно прикручивать транзисторы через прокладки. ВАЖНО ! Все транзисторы должны прикручиваться к радиаторам через изоляционные прокладки, никаких замыканий на шину не должно быть, поэтому перед включением тщательно проверяйте мультиметром — замыкаются ли выводы транзисторов на теплоотвод. Можно считать сборку устройства завершённой, а на сегодня я с вами прощаюсь — АКА КАСЬЯН.

Обсудить статью УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ — БЛОК УМЗЧ

В один прекрасный миг мне потребовался оконечный усилитель для дома, который входил бы в состав комплекса: ПРИБОЙ Э104С -> Radiotehnika УП-001 -> Оконечный усилитель -> ВЕГА 50АС-106. Требования были такие: приличное качество звучания, использование существующего конструктива. При этом я не стал ограничиваться готовыми схемотехническими изысканиями в сети или в радиолюбительской литературе, а попытался создать свой усилитель, на основе имеющегося опыта и материала. Данному усилителю и посвящена эта статья.

Поскольку электрическая начинка еще полбеды, а для радиолюбителя поиск корпуса является головной болью, подрывающей национальное здоровье нашей страны, проблему корпуса следует затронуть в первую очередь. Есть множество вариантов для решения проблемы, решил взять за основу корпус советского усилителя «Электрон 104-стерео» выпуска 1977 г. и всем настоятельно рекомендую искать этот неисправный усилитель для будущего корпуса и для выгодного заимствования понижающего трансформатора (который также будет являться главным элементом питания усилителя). Данные усилители почти повсеместно эксплуатировались в театральных кружках, школах, детских садах в актовых залах. Веду речь к тому, что пора бы начинать заводить «друзей» в школах. Корпус данного усилителя представляет собой яркий пример неэкономного расходования алюминия, что позволяет использовать возможности конструктива корпуса для мощных усилителей. Вместе с тем недостатком данного корпуса является близость одного из каналов к трансформатору питания (синяя стрелка), что может породить такое явление как присутствие в одном из каналов усилителя фона, частотой, кратной частоте сети. Поэтому, было решено перенести месторасположение диодного моста (зеленая стрелка).

Схема питания особенностей не имеет и представляет собой фактически схему питания изначального усилителя, но с измененным конструктивом. Окончательный этап размещения всей электрической составляющей проиллюстрирован ниже.

Теперь можно перейти к электрической части. Усилитель представляет собой классическую топологию Лина, с изменениями и дополнениями. Параметры усилителя:

Характеристика — Величина :

• Диапазон питающих напряжений: ±24. ..35В
• Полоса воспроизводимых частот, не уже: 20-20000Гц
• Эффективная выходная мощность, при нагрузке 4 Ом и питании ±35В: 80Вт
• Коэффициент гармонических искажений, при максимальной выходной мощности и входном сигнале – синус 1кГц: 0,004%
• Коэффициент гармонических искажений, при максимальной выходной мощности и входном сигнале – синус 20кГц: 0,02%
• Отношение сигнал/шум, на частоте 1кГц, не менее — 95дБ

Схема усилителя звука

Входной каскад усилителя мощности собран по дифференциальной схеме на транзисторах Т3 и Т4, нагруженный на генератор стабильного тока, выполненный по традиционной классической схеме на транзисторе Т5. В эмиттеры транзисторов дифференциального каскада включены резисторы R3, R4, R6, R7 играющие роль местной ООС, таким образом было достигнуто снижение нелинейности внутреннего сопротивления эмиттерного перехода. В коллекторную же область входного каскада включено токовое зеркало на элементах T1 и T2, с дополнительными резисторами в эмиттерах для снижения влияния эффекта Эрли, для достижения более точной балансировки входного каскада.

Далее, второй каскад усилителя выполнен на транзисторе T6 по схеме усилителя напряжения и имеющий в своем составе двухполюсную коррекцию. Цепь смещения выполнена по схеме «транзисторного стабилитрона» с использованием элемента T8. Установленный на радиатор вместе с выходным каскадом, он выполняет еще и функцию термостабилизатора. Включение резистора подстройки тока покоя R22 выполнено таким образом, чтобы обеспечить безопасность схемы от случайного обрыва движка съемного контакта, и в связи с этим, предотвратить резкое повышение тока покоя выходного каскада. Ток на цепь смещения подается также с генератора стабильного тока на транзисторе T7, имеющего общий источник опорного напряжения с генератором для дифференциального каскада (диоды D1,D2). Выходной каскад выполнен по симметричной схеме включения эмиттерных повторителей. Выходной сигнал проходит через выходной фильтр R37L2 и цепь Зобеля (R36C8), предотвращающий самовозбуждение усилителя на высоких частотах.

Немного осциллограмм

1) Синус 1кГц, 80Вт

2) Синус 20кГц, 80Вт

3) Меандр 1кГц

4) Меандр 1кГц

Конструкция и детали домашнего аудиоусилителя

Катушка L2 наматывается на любом карандаше (карандаш вытащить из катушки), проводом сечением 1 мм и содержит в себе 10-12 витков. Транзистор Т8 устанавливается на радиатор, вместе с выходными транзисторами. Все транзисторы должны быть изолированы друг от друга через слюдяные прокладки. Для снижения влияния изменения температуры на значение постоянного напряжения на выходе усилителя, рекомендуется прижать попарно друг с другом транзисторы Т1, Т2 и Т3, Т4 ПВХ-стяжками или термоусадкой. Элементы Т9-Т10 располагаются на отдельных алюминиевых пластинах (радиаторах), площадью рассеивания 30-40см2. Рисунок печатной платы делается под существующий конструктив, в моем случае чертеж рисовался на бумаге карандашом. Универсальная печатная плата, вид сверху, выглядит следующим образом (не тестировалась и не проверялась, возможны ошибки). её файл можно тут.

Настройка УНЧ

Первое включение необходимо производить через токоограничивающие резисторы в питании, а также с эквивалентом нагрузки, после прогрева и убежденности в том, что все узлы схемы работают нормально, т. е. не вызывают стрессовых ситуаций у вас и окружающих людей. После этого, к усилителю подводят полноценное питание, не снимая эквивалентное сопротивление. Подстроечным резистором R15 добиваются нуля на выходе усилителя, а подстроечным резистором R22 устанавливают ток покоя, в пределах 40-50 миллиампер. Результат: по-настоящему живое и хорошее звучание, отличный низ (и это на 50АС-106!), было собрано 4 экземпляра, все запустились с первого раза.

Всем Привет! В этой статье я буду подробно описывать как изготовить классный усилитель для дома или авто . Усилитель несложный в сборке и настройке, и имеет хорошее качество звучания. Ниже вашему вниманию представлена принципиальная схема самого усилителя.

Схема выполнена на транзисторах и не имеет дефицитных деталей. Питание усилителя двуполярное +/- 35 вольт, при сопротивлении нагрузки в 4 Ома. При подключении 8-ми Омной нагрузки, питание можно увеличить до +/- 42 вольт.

Резисторы R7, R8, R10, R11, R14 — 0,5 Вт; R12, R13 — 5 Вт; остальные 0. 25 Вт.
R15 подстроечный 2-3 кОм.
Транзисторы: Vt1, Vt2, Vt3, Vt5 — 2sc945 (на корпусе пишется обычно c945).
Vt4, Vt7 — BD140 (Vt4 можно заменить нашим Кт814).
Vt6 — BD139.
Vt8 — 2SA1943.
Vt9 — 2SC5200.

ВНИМАНИЕ! У транзисторов c945 есть разная цоколевка: ЭКБ и ЭБК. Поэтому перед впайкой нужно проверять мультиметром.
Светодиод обычный, зеленого цвета, именно ЗЕЛЕНОГО! Он здесь не для красоты! И НЕ должен быть сверхъярким. Ну а остальные детали видно на схеме.

И так, Погнали!

Для изготовления усилителя нам понадобятся инструменты :
-паяльник
-олово
-канифоль (желательно жидкий), но можно обойтись и обычным
-ножницы по металлу
-кусачки
-шило
-медицинский шприц, любой
-сверло 0.8-1 мм
-сверло 1.5 мм
-дрель (лучше какую-нибудь мини дрель)
-наждачная бумага
-и мультиметр.

Материалы:
-односторонняя текстолитовая плата размером 10х6 см
-лист тетрадной бумаги
-ручка
-лак для дерева (желательно темного цвета)
-небольшой контейнер
-пищевая сода
-лимонная кислота
-соль.

Список радиодеталей я перечислять не буду, их видно на схеме.
Шаг 1 Готовим плату
И так, нам нужно изготовить плату. Так как лазерного принтера у меня нет (вообще нет ни каково), плату мы будем изготавливать «по старинке»!
Для начала нужно просверлить отверстия на плате для будущих деталей. У кого есть принтер, просто распечатайте эту картинку:

если нет, то тогда нам надо перенести на бумагу разметку для сверловки. Как это сделать вы поймете на фото ниже:

когда будете переводить, не забудьте про размер платы! (10 на 6 см)

вот как то так!
Отрезаем ножницами по металлу нужный нам размер платы.

Теперь прикладываем листок к вырезанной плате и фиксируем скотчем, чтобы не съехала. Далее берем шило и намечаем (по точкам) где будем сверлить.

Можно конечно обойтись без шила и сверлить сразу, но сверло может съехать!

Теперь можно и начать сверловку. Сверлим дырки 0.8 — 1 мм.Как я говорил выше: лучше использовать мини дрель, так как сверло очень тонкое и легко ломается. Я например использую моторчик от шуруповерта.

Дырки под транзисторы Vt8, Vt9 и под провода сверлим сверлом 1.5 мм. Теперь надо зачистить наждачкой нашу плату.

Вот теперь можно и начать рисовать наши дорожки. Берем шприц, стачиваем иголку, чтоб была не острой, набираем лак и вперед!

Подравнивать косяки лучше когда лак уже застынет.

Шаг 2

Травим плату
Для травления плат я использую самый простой и самый дешевый метод:
100 мл перекиси, 4 ч ложки лимонной кислоты и 2 ч ложки соли.

Размешиваем и погружаем нашу плату.

Далее счищаем лак и получается вот так!

Желательно сразу все дорожки покрыть оловом для удобства пайки деталей.

Шаг 3

Пайка и настройка
Паять удобно будет по этой картинке (вид со стороны деталей)

Для удобства с начало впаиваем все мелкие детали, резисторы и прочее.

А потом уже все остальное.

После пайки плату нужно отмыть от канифоли. Отмыть можно спиртом или ацетоном. На крайняк можно даже бензином.

Теперь можно и пробовать включать! При правильной сборке усилитель работает сразу. При первом включении резистор R15 надо вывернуть в сторону максимального сопротивления (меряем прибором). Колонку не подключать! Выходные транзисторы ОБЯЗАТЕЛЬНО на радиатор, через изолирующие прокладки.

И так: включили усилитель, светодиод должен гореть, меряем мультиметром напряжение на выходе. Постоянки нет, значит все хорошо.
Далее нужно установить ток покоя (75-90mA): для этого замкните вход на землю, нагрузку не подключать! На мультиметре поставьте режим 200mV и подсоедините щупы к коллекторам выходных транзисторов. (на фото отмечено красными точками)

Далее медленным вращением резистора R15 нужно установить 40-45 mV.

Выставили, теперь можно подключить динамик и погонять усилитель на небольшой громкости 10-15 мин. Потом опять нужно будет подкорректировать ток покоя.
Ну вот и все, можно наслаждаться!

Вот видео работы усилителя:

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах — музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин — практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» — ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно — чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД — свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД — менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток — полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений — не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше — до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется — характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

1. Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
2. Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, — обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление — несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков — 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток — существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная — в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий — порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности — они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная — с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм — наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h31 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 — 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h31 — 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения — это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле — сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 — 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h31. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое — обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, — с общим эмиттером. Одна особенность — необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина — повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог — например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток — 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора — он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку — наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем — должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука — выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.

Транзистор в качестве усилителя Рабочие и принципиальные схемы

Содержание

ПРИМЕНЕНИЕ BJT

 Транзистор в качестве усилителя:- Биполярные переходные транзисторы в основном используются для усиления и переключения. Детали приведены ниже:

BJT Appliances

В принципе, транзистор можно использовать как усилитель или усилительный блок. Его самое большое преимущество заключается в том, что если между двумя его входными клеммами подается слабый электрический сигнал, он увеличивает мощность этого слабого сигнала. (или усиливает его), таким образом, между двумя другими выходными клеммами может приниматься усиленный электрический сигнал. Эта операция называется усилением. Поскольку в транзисторе всего 3 вывода, следует помнить, что один из его выводов (называемый заземляющим выводом) является общим с его входом и выходом. (т. е. один из трех выводов транзистора используется для входа и один для выхода, а третий используется в качестве земли и является общим как для входа, так и для выхода)

Если транзистор необходимо использовать в качестве усилителя, его подключают одним из трех следующих способов.

1. Усилитель с общей базой
2. Усилитель с общим эмиттером
3. Усилитель с общим коллектором

Вышеупомянутые 3 схемы показаны на рис. 4.8.

Рис. 4.8. цепи (т.е. база общая как для эмиттера, так и для коллектора в этой цепи). Входной сигнал подается параллельно переходу эмиттер-база (ЭБ), а усиленный выходной сигнал поступает от перехода коллектор-база (КБ). Поскольку база является общей или заземленной для обоих сигналов, эта цепь также называется заземленной цепью.

На диаграмме 4.9 показана схема однокаскадного усилителя с транзистором NPN. Когда вход подает сигналы переменного тока на переход эмиттер-база, выходной сигнал поступает из цепи коллектор-база (или параллельно нагрузочному резистору). Соединение E/B имеет прямое смещение через V _EE , в то время как соединение C/B имеет обратное смещение через V _CC . Из-за того, что переход E/B смещен в прямом направлении, его импеданс низкий, в то время как импеданс перехода C/B очень высок из-за обратного смещения.

Рисунок 4.9

Работа схемы усилителя CB

Когда положительная половина сигнала объединяется со входом:

1. Прямое смещение уменьшается, так как, согласно закону смещения, V основания) уже отрицательны по отношению к земле.
2. Бета-ток (I _B ) снижается из-за снижения напряжения эмиттера.
3. I _E и I _C также уменьшаются (поскольку эти два тока почти равны бета-времени базового тока)
4. Падение I _C R _C уменьшается с увеличением положительного напряжения на коллекторе
5. Таким образом, происходит увеличение выходного напряжения V _CB , что можно выразить следующим уравнением.

V _CB = V _CC – I _C R _C

Таким образом, положительный полупериод сигналов усиливается на выходе, как показано на диаграмме. Во время отрицательного полупериода вышеупомянутый процесс становится обратным (т. Е. По мере увеличения смещения смещения в результате увеличивается напряжение на эмиттере. Из-за увеличения напряжения на эмиттере также увеличиваются ток эмиттера и ток коллектора. С увеличением тока коллектора ток, врезной нагрузочный резистор R _C также увеличивается. Поскольку изменение тока коллектора почти такое же, как и тока эмиттера, а сопротивление коллектора намного больше сопротивления эмиттера, то на нагрузке происходит огромное падение напряжения, из-за чего на выходе получается в несколько раз более высокий сигнал)

Поскольку положительные входные сигналы производят положительные выходные сигналы, следовательно, между входными и выходными сигналами в такой схеме не существует инверсии фаз (т. Е. Входные и выходные сигналы имеют одинаковую форму, и их фаза не изменяется). Из-за входного и выходного сопротивления схемы вместо усиления по току возможно усиление по напряжению. (что всегда меньше единицы). Сопротивление входной цепи мало, а сопротивление выходной цепи очень велико. Хотя изменения выходного и входного токов одинаковы, существует большое падение переменного тока, параллельное нагрузочному резистору. Поэтому большие изменения происходят в V _CB (которые являются выходными напряжениями) из-за входного сигнала переменного тока, с помощью которого происходит усиление напряжения.

Характеристики усилителя CB

Этот усилитель имеет следующие характеристики.

1. Очень низкое входное сопротивление (30-150 Ом)
2. Очень высокое выходное сопротивление (до 500 кОм)
3. Коэффициент усиления по току меньше единицы
4. У него ужасно высокий коэффициент усиления по напряжению (около 1500)
5. Имеет усиление по мощности до 30Дб
6. Не происходит инверсия фаз между входным и выходным напряжением
7. Цепь остается стабильной, несмотря на колебания температуры

Использование

В этом методе количество тока коллектора примерно на 5% меньше по сравнению с током эмиттера, поэтому он используется относительно реже. Эти токи в основном используются на высоких частотах. Важным применением усилителя с общей базой является согласование цепи с низким импедансом и цепью с высоким импедансом.

Усилитель с общим эмиттером (CE)

Когда транзистор установлен в цепи таким образом, что входной сигнал поступает параллельно переходу база-эмиттер, а выходной сигнал поступает через переход коллектор-эмиттер, транзистор остается общим или заземленным, это называется схемой с общим эмиттером. Это самый популярный метод, используемый для усиления транзистора путем фиксации схемы. Другими словами, цепь СЕ — это цепь, в которой эмиттер заземлен. Входной сигнал подается на базу, а выходной сигнал поступает через коллектор.

На диаграмме (4.10) показана однокаскадная схема усилителя CE, в которой применен NPN-транзистор. Здесь база является ведомым элементом (т.е. ток базы работает в качестве входа). Входной сигнал подается по схеме база-эмиттер, а выходной сигнал принимается по схеме коллектор-эмиттер. Переход EB смещен в прямом направлении через батарею V _BB , а переход C/B смещен в обратном направлении через V _CC (фактически, та же батарея V _CC может подавать питание постоянного тока как на базу, так и на коллектор)

Теперь проанализируем, что происходит, когда на вход схемы подаются сигналы переменного тока.

Рисунок 4.10

Работа схемы усилителя CE

Когда подается полупериод положительного сигнала, тогда

1. В соответствии с правилом смещения, поскольку база транзистора уже положительна из-за заземления, V _BF
2. Увеличение V _BE также увеличивает прямое смещение эмиттерного перехода
3. I _B также проходит некоторое (или небольшое) увеличение
4. За счет увеличения I _B , I _C увеличивается в β раз (т.к. I _C = β I _B )
5. Значительное увеличение R _C снижение
6. V _CE уменьшается согласно следующему уравнению

В _CE = V _CC – I _C R _C

7. V _BF уменьшение при наличии отрицательного сигнала
8. Ток базы (I _B ) и ток коллектора (I _C ) уменьшаются
9. Падение напряжения на I _C уменьшение
10. В _CE увеличение, в результате выходной сигнал также увеличивается

Таким образом достигается отрицательный полупериод сигнала, что означает подачу отрицательного входного сигнала на такую ​​цепь, приводит к усиленному положительному выходному сигналу (как показано на схеме)

Коэффициент усиления по току

отношение между выходным током транзистора (I _C ) и входной ток (который равен I _B в ситуации с общим эмиттером) известен как коэффициент усиления транзистора по току. Другими словами, отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления по току и обозначается A _i . то есть

A _i = I _C / I _B

Поскольку сигнал поступает в схему усилителя CE через базу, которая вызывает изменения тока коллектора, поэтому коэффициент усиления по току схемы равен β. Помните, что β обозначает отношение изменения между током базы и током коллектора, т.е.

A _i = I _C /I _B = β

Коэффициент усиления по напряжению

Отношение между выходным напряжением (V _o i 9 ) и входным напряжением называется напряжением 7 V _o i 9 усиления и обозначается Aυ. i.e.

Aυ= V _o /V _i = β I _B R _C / β r _c I _B = R _C / r _c = r _o / r _c

Поскольку коэффициент усиления по напряжению также может быть описан относительно входного сопротивления и выходного сопротивления, таким образом, коэффициент усиления по напряжению схемы усилителя CE также может быть определен как

А υ= β. выходное сопротивление/входное сопротивление = β. r _o / r _in

Ввод значения r _в , которое равно βrc, в приведенное выше уравнение

A υ= β. r _O / β R _C = R _O / R _C

Увеличение мощности

Продукт увеличения напряжения и увеличение тока эквивалентно увеличению энергии, то есть

A _P = = = А _υ А _i = β. р _х / р _c

Прирост мощности в децибелах можно записать следующим образом:

G _p = 10log10 ^AP ……..dB

характеристики

1. Его входное сопротивление достаточно низкое (т. е. 1 кОм – 2 кОм)
2. Его выходное сопротивление умеренно высокое (т. е. 50 кОм или выше)
3. Коэффициент усиления по току (β) достаточно высокий (50 – 300 раз)
4. Коэффициент усиления по напряжению очень высокий (1500 или выше)
5. Дает очень большой коэффициент усиления (в 10000 раз или 40 дБ)
6. Обеспечивает инверсию фазы входного сигнала, т. е. входной и выходной сигналы формируются с разницей в 180º друг от друга (или входной и выходной сигналы сдвинуты по фазе на 180º)

Применение

Большинство транзисторов относятся к типу CE, поскольку ток обеспечивает очень высокий коэффициент усиления по напряжению и мощности. Кроме того, его характеристики входного и выходного импеданса подходят для различных приложений. Такие схемы чаще всего используются в каскадных усилителях.

Усилитель с общим коллектором (CC)

Схема, на базу транзистора которой подается базовый сигнал (так же, как схема с общим эмиттером), в то время как коллектор этого транзистора остается общим или заземленным, называется общим коллектором. схема.

Рисунок 4.11

На диаграмме 4.11 показана схема однокаскадного усилителя с общим усилителем, в которой используется NPN-транзистор. Входной сигнал подается по схеме база-коллектор, а выходной сигнал принимается по схеме эмиттер-коллектор. Переход E/B был смещен в прямом направлении через V _{Батарея EE} , тогда как соединение C/B с обратным смещением через батарею V _CC . Теперь изучим, что происходит, если сигнал переменного тока подается параллельно входной цепи.

Работа схемы усилителя CC

Когда предлагается положительный полупериод сигналов, тогда

1. Прямое смещение увеличивается, поскольку V _BE положительны по отношению к коллектору или земле.
2. Базовый ток I _B увеличивает
3. Ток эмиттера I _E увеличение
4. Падение параллельно R _E Увеличение
5. Выходное напряжение также увеличивается из-за увеличения R _E падения

Следовательно, мы получаем полупериод положительного выхода на выходе в усиленном состоянии. Поскольку подача положительного сигнала на вход также приводит к положительному сигналу на выходе, таким образом, входной и выходной сигналы совпадают по фазе.

Характеристики усилителя CC

Усилитель CC включает следующие характеристики

1. Высокое входное сопротивление (т.е. 20–500 кОм)
2. Низкий выходной импеданс (50–1000 Ом)
3. Текущее усиление высокое
4. Коэффициент усиления по напряжению меньше единицы
5. Коэффициент усиления мощности находится в диапазоне от 10 до 20 дБ
6. Входной и выходной сигналы совмещены по фазе

Использование

Усилитель CC используется для следующих целей

1. для согласования полного сопротивления, т. е. для соединения цепи с высоким выходным сопротивлением с цепью с низким входным сопротивлением
2. для изоляции цепи
3. Поскольку он может передавать сигнал в любом направлении, его также можно использовать в качестве двустороннего усилителя
4. для коммутационных цепей

Сравнение схем усилителя CB, CE и CC:

Сравнение схем с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором

В таблице 4. 1 приведено сравнение схем с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. проиллюстрировано простым способом.

Таблица 4.1

Характеристики	Общая база	Общий эмиттер	Общий коллектор
Коэффициент усиления по напряжению	Большой	Очень большой	Почти единство
Коэффициент усиления по току	͌ 1 (α)	Большой (β)	Очень большой (1+ β)
Усиление мощности	Умеренный	Очень большой	Маленький
Входное сопротивление	Низкий	Умеренный	Высокий
Выходное сопротивление	Высокий	Умеренный	Низкий
Реверс фаз	Нет (нулевая степень)	Да (180 градусов)	Нет (нулевая степень)
Ток утечки	Очень маленький	Очень большой	Очень большой
Приложения	Для высокочастотных приложений	Для автофокусировки	Для согласования импеданса

Коллекторные кривые и рабочие области транзистора

Для понимания рабочих областей транзистора сначала необходимо понять коллекторные кривые. На диаграмме 4.12 (а) представлена ​​схема, с помощью которой можно формировать коллекторные кривые. Эти кривые представлены на рисунке (b). Помните, что схема содержит NPN-транзистор, выполненный в виде серии с общим эмиттером.

Если изменить базовые напряжения V _BB и коллекторные напряжения V _CC схемы CE, показанной на рисунке (а), и измерить ток коллектора I _C и напряжение коллектор-эмиттер V _CE , и вытянуть кривая между ними на основе этих размеров называется коллекторной кривой. Различные типы таких кривых показаны на диаграмме (b)

Когда значение V _CE равно нулю, в этой точке переход коллектор-база (или коллекторный диод) не смещен в обратном направлении; в результате ток коллектора равен нулю. Однако, как только значение V _CE сначала увеличивается до некоторой степени, I _C увеличивается очень быстро, а затем останавливается. Практически его причиной является 0,7-вольтовое обратное смещение коллекторного диода. Вертикальная часть кривых, расположенная ближе к началу координат, называется областью насыщения. В этой области коллекторный диод слегка смещен в прямом направлении, поскольку здесь значение V _CE меньше 0,7 вольт. Увеличение значения V _CE чуть выше 0,7 В меняет направление смещения коллекторного диода на противоположное. В этой ситуации ток коллектора становится практически постоянным.

При значительном увеличении напряжения коллектора коллекторный диод имеет тенденцию к пробою, из-за чего очень быстро увеличивается ток коллектора (рис. б). Обычно транзистор должен быть защищен от работы в области пробоя, так как он может выйти из строя из-за большой рассеиваемой мощности. Например, если значение напряжения пробоя некоторых транзисторов составляет 40 вольт, значение V _CE при нормальных условиях должно быть меньше 40 вольт.

Активная область транзистора – это область, в которой кривые коллектора становятся почти горизонтальными или постоянными. В активной области значение тока коллектора почти в 100 раз превышает значение тока базы. Другими словами, вся область между областью насыщения и областью пробоя является активной областью. (если 2Н3904, изменение значения V _CE с 1 вольта до почти 40 вольт приводит к активной области). В этом регионе изменение V _CE очень мало влияет на I _C . Изменение в I _B требуется для внесения любых изменений в I _C .

На диаграмме значение I _B на нижней кривой равно нулю. Эта область называется областью отсечки. Из-за утечки тока коллекторного диода в этой области сохраняется очень небольшой ток коллектора. Ток утечки в кремниевых транзисторах настолько мал, что его использование игнорируется в большинстве приложений. (ток утечки 2Н39Транзистор 04 составляет всего 50 наноампер, что является настолько незначительным значением, что нижняя кривая становится почти невидимой)

Пристальное внимание к приведенным ниже деталям/кривым отражает тот факт, что есть только четыре важные части, в которых транзистор работает в различных стилях. Все четыре области известны как рабочие области транзисторов. Краткое описание этих областей приведено ниже:

Рисунок 4.12

Активная область

Центральная область любой кривой коллектора, которая является почти горизонтальной, известна как активная область. Это нормальная рабочая область некоторых транзисторов. Другими словами, средняя область между областями насыщения и пробоя называется активной областью. Это наиболее важная область, в которой ток коллектора (I _C ) почти не меняется. Кроме того, в этой области диод эмиттер-база смещен в прямом направлении, тогда как диод коллектор-база смещен в обратном направлении. (В случае транзистора 2N3904 эта область сохраняется при изменении значений V _CE в пределах от 1 вольта до 40 вольт). Нет заметного влияния изменения V _CE на I _C .

Область пробоя

Когда значение увеличения напряжения коллектора становится слишком большим, коллекторный диод имеет тенденцию к пробою, в результате резкого увеличения тока коллектора. Область транзистора, у которой пробой коллекторного диода при увеличении коллекторного напряжения, называется областью пробоя (в случае транзистора 2Н39).04, при увеличении напряжения на коллекторе свыше 40 вольт начинается область его пробоя). Поскольку ток коллектора имеет тенденцию очень быстро увеличиваться в этой области, транзистор никогда не используется в этой области; в противном случае он может стать неэффективным или полностью разрушиться. Помните, что эта область также называется обратной активной областью, потому что здесь диоды эмиттер-база смещены в обратном направлении, а диоды с коллекторной базой смещены в прямом направлении (т. е. полностью противоположны активной области)

Область насыщения

В этой области диод эмиттер-база и коллектор-база смещены в прямом направлении. Когда значение V _CE увеличивается с нуля до прибл. 1 вольт, начальная точка кривой коллектора имеет слегка наклонный тип или ок. вертикально вблизи начала координат. Область, где начальная часть кривой имеет наклонный тип, называется областью насыщения. Однако помните, что в некоторых транзисторах, например. 2N3904, горизонтальная область кривой начинается задолго до (т.е. 0,3 вольта) увеличения значения V _CE на 1 вольт.

Область отсечки

Область работы транзисторов, где формируется первая или самая нижняя кривая, когда значение базового тока I _B равно нулю, называется областью отсечки. В этой области и диод эмиттер-база, и диод-коллектор смещены в обратном направлении. На диаграмме (b) кривые коллектора нарисованы в виде различных базовых токов (например, первая кривая построена при нулевом значении базового тока, кривая 2 ^и — при 10 мкАбазовый ток, а 3 9Кривая коллектора 0315 rd составляет базовый ток 20 мкА). Самая нижняя среди кривых формируется, когда значение базового тока равно нулю. Это область отсечки, так как в этой области преобладает только небольшой ток коллектора (из-за тока утечки в диоде коллектора), который называется током отсечки. Из-за этого незначительного значения тока коллектора сложно построить кривую коллектора. Для пояснения работы транзисторов в этом районе кривая проведена крайне осторожно. Рабочая область транзистора, где нарисована эта кривая, называется областью отсечки.

Транзистор с биполярным переходом (BJT) в качестве переключателя

Поскольку в цифровых логистических схемах на базу транзистора не подается напряжение смещения, транзистор в этих схемах работает только в областях насыщения и отсечки. За счет этого может быть получено низкое или высокое выходное напряжение. Поэтому BJT наиболее массово используется для коммутации транзисторов. Помните, что когда для этой цели используется транзистор, входные сигналы, которые ему подаются, постоянно меняются между низким и высоким напряжением (т. е. от 0 вольт до +5 В). Схема, которая в основном используется для целей переключения, называется инвертором. Транзисторный инвертор или переключатель NPN показан на диаграмме 4. 13 9.0003

Из схемы видно, что транзистор CE установлен последовательно; однако на его базе не подавались напряжения смещения (напряжения постоянного тока). Вместо этого прямоугольная форма входного сигнала была передана непосредственно в базу за счет установки транзистора серии R _B на базе, который функционирует как вход инвертора. Из схемы видно, что значение как V _CC , так и высокого уровня входа составляет +5 В, тогда как напряжения (V _CE ), полученные между коллектором и эмиттером, являются выходными напряжениями.

Рисунок 4.13

Когда на входе инвертора высокий уровень (+5 В), переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, и ток течет к базе через R _B . Обычно выбирают те значения R _B и R _C , при которых значение тока базы (I _B ) таково, что транзистор может быть насыщен (т. е. значение может работать транзистор в области насыщения с его выходные характеристики). На рис. 4.14 изображена линия нагрузки, проведенная по набору выходных характеристик КЭ. В нагрузочной линии проработана точка, где происходит насыщение. Согласно этому пункту, V 9Значение 0037 CE , которое называется (SAT), почти равно нулю. Ток в точке насыщения называется (SAT) I _C и его значение эквивалентно V _CC / _RC .

Рисунок 4.14

Когда транзистор насыщается, он включается. В такой ситуации (т. е. когда на входе инвертора высокий уровень или +5 В) на выходе транзистора низкий уровень (т. е. ноль вольт). Наоборот, когда вход транзистора низкий, его переход база-эмиттер больше не остается смещенным в прямом направлении, из-за чего не возникает ни тока базы, ни тока коллектора. Поэтому падения напряжения параллельно R 9 отсутствуют.0037 С . Следовательно, выход транзистора становится высоким (+5 В) из-за его низкого входа. Таким образом, при такой ситуации транзистор остается в области отсечки своих характеристик и он вызывается (выключается). Поскольку высокий выходной сигнал получается в результате низкого входного, поэтому схема называется инвертором.

Из приведенного выше обсуждения стало ясно, что, поскольку состояния транзистора (включен) и (выключен) напоминают состояния (разомкнут) и (замкнут) переключателя, установленного между эмиттером и коллектором, поэтому транзисторный инвертор часто называют транзисторный ключ. Когда транзистор открыт или насыщен, значение напряжения транзистора между эмиттером и коллектором равно нулю, как и значение напряжения, параллельное закрытию или на ключе, в то время как значение тока максимально (т.е. V _CC / R _C ). И наоборот, когда транзистор включен или выключен, значение тока, протекающего от коллектора к эмиттеру, равно нулю, как при разомкнутом ключе, тогда как значение напряжения при таких обстоятельствах максимально. Переключатель размыкается или замыкается через входное напряжение (т.е. размыкание/замыкание переключателя зависит от значения входного напряжения). Переключатель замыкается в ситуациях высокого напряжения и размыкается в результате низкого входа (рисунок 4. 15). На диаграмме 4.16 показано идеальное переключение транзистора.

Рисунок 4.15Рисунок 4.16

В цифровых схемах транзистор практически не работает ни в какой точке, кроме области его насыщения и отсечки, поэтому в таких схемах транзистор используется просто как обычный ключ. В различных приложениях, таких как переключатели, эмиттер подключается к какой-либо другой цепи или источнику напряжения вместо заземления. Например, если эмиттер вместо заземления подключен к -5 В в базовой схеме инвертора, выход будет явно переключаться между +5 В и -5 В вместо +5 В и нуля вольт. Таким образом, цифровую схему также называют схемой переключения, потому что транзистор работает как переключатель между двумя крайними концами его линий нагрузки. Помните, что эти крайние концы или точки являются областями насыщения и отсечки, и такие схемы иногда называют схемами с двумя состояниями.

Для проектов, связанных с электроникой и программированием, посетите мой канал YouTube.

Ссылка на мой канал YouTube

Предыдущая статья: Биполярный транзистор и Следующая статья: Полевые транзисторы

 

Что такое транзисторный усилитель? (с картинками)

`;

Соломон Лендер

Дата последнего изменения: 04 сентября 2022 г.

Транзисторный усилитель представляет собой электронную схему, в которой для усиления электрических сигналов используется полупроводниковый транзистор вместо лампы или микросхемы интегральной схемы. Транзисторный усилитель, обычно используемый в звуковых приложениях, обеспечивает отличные характеристики при относительно небольшом корпусе. Он в значительной степени заменил ламповый усилитель сигнала и остается сильным конкурентом более современного усилителя на интегральной схеме (ИС).

Транзисторы начали заменять электронные лампы, которые использовались в аудиоаппаратуре, в 1947 году.

До изобретения транзистора в 1947 году в усилителях использовались электронные лампы. Вакуумные лампы были большими, громоздкими, хрупкими и неэффективными, и им требовалось время для прогрева. Транзисторы устранили все эти проблемы, а также предоставили возможность усиливать сигналы с гораздо меньшими искажениями. Кроме того, они могли выводить более мощные сигналы, что позволяло некоторым транзисторным усилителям выдавать сотни ватт на канал. Их небольшой размер и низкое энергопотребление также сделали возможным изобретение портативных аудиокомпонентов с батарейным питанием, таких как транзисторные радиоприемники.

Ламповые усилители, которые, как правило, воспроизводят более громкие звуки, чем полупроводниковые усилители, обычно использовались музыкантами до 1970-х годов.

Структура схемы транзисторного усилителя относительно проста. В нем источник питания подключается к коллекторному выводу транзистора, а усиливаемый сигнал поступает на базовый вывод. Транзистор использует сигнал на базе, чтобы определить, какая мощность от коллектора проходит через его затвор к выводу эмиттера, который передает усиленный сигнал. Если сравнить транзистор с клапаном крана, то коллектором будет подающая труба, эмиттером будет место, где выходит вода, а основанием будет рука, которая открывает, закрывает кран или находится где-то посередине.

Усилители

, использующие микросхемы ИС, начали заменять транзисторные усилители в 1960-х годах. Чип IC объединил несколько электронных компонентов в один небольшой кусочек кремния, что позволило ему делать больше в гораздо меньшем пространстве. Эти типы усилителей преследовали плохое качество звука и очень ограниченные возможности выходной мощности. Однако с годами технология улучшилась до такой степени, что в большинстве портативных и недорогих домашних аудиокомпонентов используются усилители на ИС.

Даже с недорогими ИС многие домашние аудиокомпоненты по-прежнему используют транзисторные усилители, хотя их часто называют дискретными усилителями. Этот тип схемы более распространен в усилителях мощности и в конечных выходных каскадах усилителей, которые принимают сигнал линейного уровня от предварительного усилителя и усиливают его для вывода на динамики. Однако в некоторых высококачественных источниках и предусилителях также используются транзисторные усилители. В любом случае в этих схемах усилителя в качестве источника усиления используются полевые транзисторы на основе оксидов металлов и полупроводников (MOSFET).

Транзисторы могут использоваться в цепях для усиления или переключения электрических сигналов, проходящих через них.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

Схема усилителя 30 Вт на транзисторах

You are here: Home / Усилители / Схема усилителя 30 Вт на транзисторах

Последнее обновление , 5 мая 2022 г. , Swagatam 4 комментария

Схема трехваттного усилителя, обсуждавшаяся в предыдущем посте, может быть эффективно преобразована в схему усилителя на транзисторах мощностью от 30 до 40 Вт, просто путем добавления выходного каскада мощности 2N3055. Вся процедура для этого объясняется в следующей статье.

Канал был запрошен мистером Клиффордом. Запрошенные спецификации можно просмотреть в следующем параграфе:

Я хотел бы спросить, есть ли у вас проверенный работающий стереофонический аудиоусилитель мощностью 20 или 40 Вт с его принципиальной схемой, списком деталей, конструкцией печатной платы и руководством по размещению деталей?
У класса есть 3 проекта, которые нужно выполнить в течение семестра.
1. Блок питания для аудиоусилителя (12В, 6А, может быть в зависимости от аудиоусилителя)

2. Сам аудиоусилитель (20 или 40 Вт, стерео)

3. Простая схема регулировки тембра. (активный или пассивный)
Я выбрал аудиоусилитель в качестве основного проекта, потому что работа над аудиоусилителем может дать вам много знаний. Например, они могут изучить принцип работы диодов, фильтров, мостовых схем, регуляторов в цепи питания. Транзисторы, микросхемы, схемы RLC на усилителе звука… и некоторые конденсаторные фильтры и принципы делителя напряжения на схемах регулировки тембра.
Буду очень признателен, если у вас есть все три схемы для блока питания, аудиоусилителя и цепей управления тоном с их принципиальной схемой, списком деталей, конструкцией печатной платы, PPG и т. д. 907:12 Конечно, сначала я сделаю все 3 круга, чтобы они могли наглядно увидеть, что будет конечным результатом класса.
Большое спасибо!

Принципиальная схема

Содержание

Работа усилителя в основном такая же, как и у его меньшей версии, и ее можно понять с помощью следующих пунктов:

Конденсатор C7 используется здесь для коррекции и регулировки фазового сдвига. происходит из-за включения выходных транзисторов 2N3055.

Значение R1 снижено до 56 кОм, а между высокопотенциальной клеммой R1 и положительной линией введена дополнительная развязка с помощью резистора 47 кОм и конденсатора 10 мкФ. Выходной импеданс чрезвычайно низок, поскольку T5/T7 и T6/T8 настроены как силовые биполярные транзисторы Дарлингтона.

Каскад усилителя драйвера, расположенный за каскадом 2N3055, эффективно оборудован для обеспечения необходимого среднеквадратичного значения 1 В для управления основным усилителем. Благодаря низкой входной чувствительности усилитель обладает отличной стабильностью, а чувствительность к помехам минимальна.

Большая отрицательная обратная связь через резисторы R4 и R5 гарантирует снижение искажений.

Максимально допустимое напряжение питания составляет 42 В. Схема питания разработана с использованием стабилизированной транзисторной схемы для работы с подходящими более высокими напряжениями.

Кроме радиаторов, указанных в цепях усилителя и питания, необходимо также контролировать температуру 3-х транзисторов 2N3055, что можно осуществить, установив их на сам металлический корпус усилителя, используя слюдяные изолирующие шайбы.

Приведенная таблица блоков питания рассчитана для стереофонической конфигурации мощностью 30 Вт.

Питание для управляющего усилителя поступает от транзистора 2N1613, потенциал базы которого составляет половину напряжения питания первичной обмотки.

Характеристики выходной мощности

Характеристики выходной мощности или мощности будут зависеть от того, как для конструкции выбраны напряжение питания и громкоговоритель. Соответствующие выходные данные для различных напряжений питания и параметров громкоговорителя описаны ниже:

При напряжении питания 30 В выходная мощность составит около 10 Вт и 20 Вт для динамика 8 Ом и динамика 4 Ом соответственно. Для динамика 2 Ом выходная мощность составит около 35 Вт (R13 и R14 будут 0,1 Ом).

При напряжении питания 36 В выходная мощность составит около 15 Вт и 30 Вт для динамика 8 Ом и динамика 4 Ом соответственно. Для динамика 2 Ом выходная мощность будет около 55 Вт (R13 и R14 будут 0,1 Ом).

При напряжении питания 42 В выходная мощность составит около 20 Вт и 40 Вт для динамика 8 Ом и динамика 4 Ом соответственно. Для динамика 2 Ом выходная мощность составит около 70 Вт (R13 и R14 будут 0,1 Ом).

Выбор C4 для динамика 8 Ом должен быть 2200 мкФ, для динамика 4 Ом должен быть 4700 мкФ, а для динамика 2 Ом может быть около 10000 мкФ. Убедитесь, что номинальное напряжение C4 составляет 35 В для вышеуказанных применений.

Перечень запасных частей усилителя мощностью 30 Вт

Цепь питания

Цепь питания вышеупомянутого усилителя мощностью 30 Вт приведена ниже.

Три транзистора расположены в тройном режиме Дарлингтона, где T1, T2, T3 соединены как триплет Дарлингтона с чрезвычайно высоким коэффициентом усиления. Выход этого каскада используется для питания каскада основного усилителя. Вспомогательный выход T4 используется для управления каскадом усилителя драйвера или каскадом усилителя управления.

R4, R5 делит выход основного питания на 2, что означает, что выход на эмиттере Т4 на 50% меньше, чем на выходе эмиттера 2N3055.

Это обеспечивает работу управляющего усилителя с питанием, составляющим половину от питания, используемого для работы каскада основного усилителя. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективное управление потреблением всей цепи и минимальное рассеивание тепла.

В ЭТОЙ ЦЕПИ ТОЛЬКО Т2 ТРЕБУЕТСЯ РАДИАТОР

Список деталей для источника питания соответствует следующим данным:

Трансформатор, мостовой выпрямитель, фильтрующий конденсатор, стабилитрон и резистор R1 будут иметь разные значения в зависимости от напряжения питания, выходной мощности и выбора громкоговорителя для усилитель.

В следующей таблице приведены точные значения этих элементов в соответствии с выбором пользователя.

Использование IC TDA2004

Тем, кому требуется усилитель, следует подумать о приведенном ниже монофоническом усилителе мощностью 30 Вт; это может быть просто то, что вы хотите.

Недорогая конструкция подходит практически для всех приложений усилителей мощности. Это может очень хорошо работать для таких приложений, как внутренняя связь, система громкой связи или, что более вероятно, очевидный традиционный тип аудиоусилителя. Вам, естественно, потребуется пара этих модулей для создания стереозвука мощностью 30 + 30 Вт, но цена не должна вызывать беспокойства.