Качественный усилитель звука своими руками: Crown XLS 1200W

---

Качественный усилитель звука своими руками. В этой статье представлены схемы и печатные платы подготовленные для самостоятельной сборки профессионального УМЗЧ серии Crown XLS. Это проверенная схема, прошедшая все необходимые тесты и даже сейчас продается в виде комплекта.

Существуют версии рассчитанные на выходную мощность 300 Вт, 600 Вт, 800 Вт, 1200 Вт, которые были реализованы путем модернизации некоторых каскадов без значительного изменения конструкции исходной схемы. Здесь предлагается к повторению печатная плата для версии на 400 Вт.

Качественный усилитель звука своими руками Crown XLS

Технические характеристики:

• Общие гармонические искажения THD: от 20 Гц до 1 кГц: 0,5%
• Рабочее напряжение: +/-80 В постоянного тока
• Выходная мощность при нагрузке 8 Ом: 255 Вт (среднеквадр.)
• При нагрузке 4 Ом: 400 Вт (среднеквадратичное значение)
• Частотный диапазон: от 20 Гц до 22 кГц
• Входная чувствительность: 1,25 В среднеквадр. 400 Вт
• Коэффициент усиления схемы: 32 дБ

В мощных вариантах схемы других изменений не так много, только количество транзисторов. В дополнение к схеме усилителя Crown XLS 400 Вт была добавлена схема защиты динамика.

Большинство используемых пассивных компонентов были типа SMD, поэтому я поместил чертеж печатной платы 100×100 мм в две схемы, был добавлен потенциометр для регулировки громкости. Было организовано устройство сигнала и добавлены конденсаторы к входам напряжения силовых транзисторов.

Источник схемы качественного усилителя звука своими руками Crown XLS — ресурс, где многие любители хорошего звука заказали схему и получили хорошие результаты, а также есть те, кто модифицировал ее снова. Сайт поделился представленной версией как C-500, а также там есть много информации о трансформаторе и шасси.

Настройки схемы УНЧ мощностью 400 Вт

Для первого теста рекомендуется использовать низкое напряжение (2x35v…40v) в питании усилителя, на всякий случай аудиовход (in+) должен быть замкнут накоротко с шасси, а на выходе усилителя должно быть ноль вольт или очень низкое напряжение. Если на выходе будет высокое напряжение, то это проблема, проверьте все компоненты в цепи.

Если все пойдет хорошо, следующим шагом будет регулировка тока покоя, если в исходной схеме использовался постоянный резистор сопротивлением на 330 Ом, затем было решено, что лучше будет если установить в качестве регулятора подстроечный резистор на 500 Ом, если хотите, вы можете отрегулировать его на 360 Ом или подключить его напрямую к постоянному сопротивлению 360 Ом.

Для настройки тока покоя установите мультиметр на самый низкий диапазон измерения постоянного напряжения, при измерении падение напряжения на резисторах 5 Вт должно быть около 30 мВ..40 мВ. Если установлено слишком низкое значение, гармонические искажения будут высокими, при высоком значении транзисторы будут слишком нагреваться.

Транзистор MJE340 должен быть установлен на корпусе силового транзистора. Все транзисторы предназначенные для установки на радиаторе охлаждения, необходимо подключить через изолятор.

Будет полезно выполнить заземление и подключение к источнику питания, как показано на схеме ниже, чтобы уменьшить шум. Хорошие результаты подключения к качественному усилителю звука собранного своими руками, дает использование полного алюминиевого или базового алюминиевого шасси.

Для срабатывания схемы защиты громкоговорителя требуется напряжение 12… 15 В переменного или 18 В постоянного тока, если это невозможно, вы можете управлять им, при помощи ограничительного сопротивления в цепи положительного напряжения. Но если оно будет использоваться вентилятором для охлаждения, тогда потребуется сопротивление очень большой мощности, поэтому будет лучше подключить внешний источник питания.

Расчет ограничительного резистора для запуска схемы защиты громкоговорителя от основного входного напряжения будет следующим:

• Основное напряжение 80v (от + положительной цепи)
• LM7812 вход 18v
• Ток реле составляет 40 мА (вам нужно знать, сколько мА потребляет реле на 12v, которое вы будете использовать, мое реле потребляет 40 мА)

Расчет значения сопротивления

• 80v — 18v = 62v
• 62v/0,04 (ток реле 40 мА) = 1,550 1,5 кОм

Расчет мощности сопротивления

62v x 0,04 = 2,48 мощность резистора 2,48 Вт рекомендуется 3 Вт

Схема качественного усилителя звука собранного своими руками Crown XLS

В схеме усилителя 400 Вт все резисторы, кроме базовых резисторов 5 Вт, 3 Вт, 1 Вт и 10 Ом (1/4 Вт), в корпусе SMD 1206 дают лучший результат, если вы используете эти резисторы с допуском 1%. Я в аудиовходе установил транзисторы 2SA733. Если удастся найти оригинал (2SA872), будет лучше. Аналоги других транзисторов, кроме серии BF, написаны на плате.

Тестовое видео Crown XLS

Crown XLS 300W 1200W PCB. Скачать файл — здесь

Скачать еще один архив: здесь

межблочные провода из витой пары своими руками

Время чтения ≈ 6 минут

Усилители – наверное, одни из первых устройств, которые начинают конструировать радиолюбители-новички. Собирая УНЧ на транзисторах своими руками при помощи готовой схемы, многие используют микросхемы.

Транзисторные усилители хоть и отличаются огромным числом , но каждый радиоэлектронщик постоянно стремится сделать что-то новое, более мощное, более сложное, интересное.

Более того, если вам нужен качественный, надежный усилитель, то стоит смотреть в сторону именно транзисторных моделей. Ведь, именно они наиболее дешевые, способны выдавать чистый звук, и их легко сконструирует любой новичок.

Поэтому, давайте разберемся, как сделать самодельный усилитель НЧ класса B.

Примечание! Да-да, усилители класса B тоже могут быть хорошими. Многие говорят, что качественный звук могут выдавать лишь ламповые устройства. Отчасти это правда. Но, взгляните на их стоимость.

Более того, собрать такое устройство дома – задача далеко не из легких. Ведь вам придется долго искать нужные радиолампы, после чего покупать их по довольно высокой цене. Да и сам процесс сборки и пайки требует какого-то опыта.

Поэтому, рассмотрим схему простого, и в то же время качественного усилителя низкой частоты, способного выдавать звук мощность 50 Вт.

Старая, но проверенная годами схема из 90-х

Схема УНЧ, который мы будем собирать, впервые была опубликована в журнала «Радио» за 1991 год. Ее успешно собрали сотни тысяч радиолюбителей. Причем, не только для и улучшения мастерства, но и для использования в своих аудиосистемах.

Итак, знаменитый усилитель низкой частоты Дорофеева:

Уникальность и гениальность этой схемы кроется в ее простоте. В этом УНЧ применяется минимальное количество радиоэлементов, и предельно простой источник питания. Но, устройство способно «брать» нагрузку в 4 Ома, и обеспечивать выходную мощность в 50 Вт, чего вполне достаточно для домашней или автомобильной акустической системы.

Многие электротехники совершенствовали, дорабатывали эту схему. И. для удобства мы взяли самый современный ее вариант, заменив старые компоненты на новые, чтобы вам было проще конструировать УНЧ:

Описание схемы усилителя низких частот

В этом «переработанном» Доровеевском УНЧ были использованы уникальные и наиболее эффективные схематические решения. К примеру, сопротивление R12. Этот резистор ограничивает ток на коллекторе выходного транзистора, тем самым ограничивая максимальную мощность усилителя.

Важно! Не стоит менять номинал R12, чтобы увеличить выходную мощность, так как он подобран именно под те компоненты, что применяются в схеме. Этот резистор защищает всю схему от коротких замыканий .

Выходной каскад транзисторов:

Тот самый R12 «вживую»:

Резистор R12 должен иметь мощность на 1 Вт, если под рукой такого нет – берите на полватта. Он имеет параметры, обеспечивающие коэффициент нелинейных искажений до 0,1% на частоте в 1 кГц, и не более 0,2% при 20 кГц. То есть, на слух никаких изменений вы не заметите. Даже при работе на максимальной мощности.

Блок питания нашего усилителя нужно подобрать двухполярный, с выходными напряжениями в пределах 15-25 В (+- 1 %):

Чтобы «поднять» мощность звука, можно увеличить напряжение. Но, тогда придется параллельно произвести замену транзисторов в оконечном каскаде схемы. Заменить их нужно на более мощные, после чего провести перерасчет нескольких сопротивлений.

Компоненты R9 и R10 должны иметь номинал, в соответствии с подающимся напряжением:

Они, с помощью стабилитрона, ограничивают проходящий ток. В этой же части цепи собирается параметрический стабилизатор, который нужен для стабилизации напряжения и тока перед операционным усилителем:

Пара слов о микросхеме TL071 – «сердце» нашего УНЧ. Ее считают отличным операционным усилителем, которые встречается как в любительских конструкциях, так и в профессиональной аудиоаппаратуре. Если нет подходящего операционника, его можно заменить на TL081:

Вид «в реальности» на плате:

Важно! Если вы решите применять в этой схеме какие-либо другие операционные усилители, внимательно изучайте их распиновку, ведь «ножки» могут иметь другие значения .

Для удобства микросхему TL071 стоит монтировать на предварительно впаянную в плату пластиковую панельку. Так можно будет быстро заменить компонент на другой в случае необходимости.

Полезно знать! Для ознакомления представим вам еще одну схему этого УНЧ, но без усиливающей микросхемы. Устройство состоит исключительно из транзисторов, но собирается крайне редко ввиду устаревания и неактуальности.

Чтобы было удобнее, мы постарались сделать печатную плату минимальной по размерам – для компактности и простоты монтажа в аудиосистему:

Все перемычки на плате нужно запаивать сразу же после травления.

Транзисторные блоки (входного и выходного каскада) нужно монтировать на общий радиатор. Разумеется, они тщательно изолируются от теплоотвода.

На схеме они здесь:

А тут на печатной плате:

Если в наличии нет готовых, радиаторы можно изготовить из алюминиевых или медных пластин:

Транзисторы выходного каскада должны иметь рассеиваемую мощность как минимум в 55 Вт, а еще лучше – 70 или целых 100 Вт. Но, этот параметр зависит от подающегося на плату напряжения питания.

Из схемы понятно, что на входном и выходном каскаде применяется по 2 комплементарных транзистора. Нам важно подобрать их по усиливающему коэффициенту. Чтобы определить этот параметр, можно взять любой мультиметр с функцией проверки транзисторов:

Если такого устройства у вас нет, тогда придется одолжить у какого-то мастерам транзисторный тестер:

Стабилитроны стоит подбирать по мощности на полватта. Напряжение стабилизации у них должно составлять 15-20 В:

Блок питания. Если вы планируете смонтировать на свой УНЧ трансформаторный БП, тогда подберите конденсаторы-фильтры с емкостью как минимум 5 000 мкФ. Тут чем больше – тем лучше.

Собранный нами усилитель низких частот относится к B-классу. Работает он стабильно, обеспечивая почти кристально-чистое звучание. Но, БН лучше всего подбирать так, чтобы он мог работать не на всю мощность. Оптимальный вариант – трансформатор габаритной мощностью минимум в 80 Вт.

Вот и все. Мы разобрались, как собрать УНЧ на транзисторах своими руками с помощью простой схемы, и как его в будущем можно усовершенствовать. Все компоненты устройства найдутся , а если их нет – стоит разобрать пару-тройку старых магнитофонов или заказать радиодетали в интернете (стоят они практически копейки).

Схема № 2

Схема второго нашего усилителя значительно сложнее, но зато позволяет получить и более качественной звучание. Достигнуто это за счет более совершенной схемотехники, большего коэффициента усиления усилителя (и, следовательно, более глубокой обратной связи), а также возможностью регулировать начальное смещение транзисторов выходного каскада.

Схема нового варианта усилителя приведена на рис. 11.20. Этот усилитель, в отличие от своего предшественника, питается от двухполярного источника напряжения.

Входной каскад усилителя на транзисторах VT1-VT3 образует т. н. дифференциальный усилитель. Транзистор VT2 в дифференциальном усилителе является источником тока (довольно часто в дифференциальных усилителях в качестве источника тока ставят обычный резистор достаточно большого номинала). А транзисторы VT1 и VT3 образуют два пути, по которым ток из источника уходит в нагрузку.

Если ток в цепи одного транзистора увеличится, то ток в цепи другого транзистора уменьшится на точно такую же величину — источник тока поддерживает сумму токов обоих транзисторов постоянной.

В итоге транзисторы дифференциального усилителя образуют почти «идеальное» устройство сравнения, что важно для качественной работы обратной связи. На базу одного транзистора подается усиливаемый сигнал, на базу другого — сигнал обратной связи через делитель напряжения на резисторах R6, R8.

Противофазный сигнал «расхождения» выделяется на резисторах R4 и R5, и поступает на две цепочки усиления:

• транзистор VT7;
• транзисторы VT4-VT6.

Когда сигнал рассогласования отсутствует, токи обоих цепочек, т. е. транзисторов VT7 и VT6, равны, и напряжение в точке соединения их коллекторов (в нашей схеме такой точкой можно считать транзистор VT8) в точности равно нулю.

При появлении сигнала рассогласования токи транзисторов становятся разными, и напряжение в точке соединения становится больше или меньше нуля. Это напряжение усиливается составным эмиттерным повторителем, собранным на комплементарных парах VT9, VT10 и VT11, VT12, и поступает на АС — это выходной сигнал усилителя.

Транзистор VT8 используется для регулировки т. н. тока «покоя» выходного каскада. Когда движок подстроечного резистора R14 находится в верхнем по схеме положении, транзистор VT8 полностью открыт. При этом падение напряжение на нем близко к нулю. Если же перемещать движок резистора в нижнее положение, падение напряжения на транзисторе VT8 будет увеличиваться. А это равносильно внесению сигнала смещения в базы транзисторов выходного эмиттерного повторителя. Происходит смещение режима их работы от класса С до класса В, а в принципе — и до класса А. Это, как мы уже знаем, один из способов улучшения качества звука — не следует полагаться в этом только на действие обратной связи.

Плата . Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 50×47.5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать . Работу усилителя смотрим на . Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.21.

Аналоги и элементная база . При отсутствии необходимых деталей транзисторы VT1, VT3 можно заменить любыми малошумящими с допустимым током не менее 100 мА, допустимым напряжением не ниже напряжения питания усилителя и как можно большим коэффициентом усиления.

Специально для таких схем промышленностью выпускаются транзисторные сборки, представляющие собой пару транзисторов в одном корпусе с максимально подобными характеристиками — это был бы идеальный вариант.

Транзисторы VT9 и VT10 обязательно должны быть комплементарными, также как и VT11, и VT12. Они должны быть рассчитаны на напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя. Не забыли, уважаемый радиолюбитель, что усилитель питается от двухполярного источника напряжения?

Для зарубежных аналогов комплементарые пары обычно указываются в документации на транзистор, для отечественных приборов — придется попотеть в Инете! Транзисторы выходного каскада VT11, VT12 дополнительно должны выдерживать ток, не меньший:

I в = U / R, А,

U — напряжение питания усилителя,
R — сопротивление АС.

Для транзисторов VT9, VT10 допустимый ток должен быть не менее:

I п = I в / B, А ,

I в — максимальный ток выходных транзисторов;
B — коэффициент усиления выходных транзисторов.

Обратите внимание, что в документации на мощные транзисторы иногда приводятся два коэффициента усиления — один для режима усиления «малого сигнала», другой — для схемы с ОЭ. Вам нужен для расчета не тот, который для «малого сигнала». Обратите внимание также на особенность транзисторов КТ972/КТ973 — их коэффициент усиления составляет более 750.

Найденный вами аналог должен обладать не меньшим коэффициентом усиления — это существенно для данной схемы. Остальные транзисторы должны иметь допустимое напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя и допустимый ток не мене 100 мА. Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0.125 Вт. Конденсаторы — электролитические, с емкостью не менее указанной и рабочим напряжением не менее напряжения питания усилителя.

Продолжение читайте

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.

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:
— минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
— несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
— выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
— класс А — он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.

Внутренний дизайн

Усилитель начинается с питания. Разделение двух каналов для стерео правильнее всего вести уже с двух разных трансформаторов, но я ограничился одним трансформатором с двумя вторичными обмотками. После этих обмоток каждый канал существует сам по себе, поэтому надо не забывать умножать на два всё упомянутое снизу. На макетке делаем мосты на диодах Шоттки для выпрямителя.

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

Не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

Не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

При регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

Пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
— предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
— очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Теперь о традиционно самой сложной части в DIY — корпусе. Габариты корпуса задаются радиаторами, а они в классе А должны быть большими, помним про 30 Ватт тепла с каждой стороны. Сначала я недоучёл эту мощность и сделал корпус со средненькими радиаторами 800см² на канал. Однако при выставленном токе покоя 1.2А они нагрелись до 100°С уже за 5 минут, и стало ясно, что нужно нечто помощнее. То есть нужно либо ставить радиаторы побольше, либо использовать кулеры. Делать квадрокоптер мне не хотелось, поэтому были куплены гигантские красавцы HS 135-250 площадью 2500 см² на каждый транзистор. Как показала практика, такая мера оказалась немного избыточной, зато теперь усилитель спокойно можно трогать руками – температура равна лишь 40°С даже в режиме покоя. Некоторой проблемой стало сверление отверстий в радиаторах под крепления и транзисторы – изначально купленные китайские свёрла по металлу сверлили крайне медленно, на каждую дырку уходило бы не менее получаса. На помощь пришли кобальтовые свёрла с углом заточки 135° от известного немецкого производителя — каждое отверстие проходится за несколько секунд!

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд…

Наконец, можно приступать к прослушиванию. В качестве источника звука используется Foobar2000 → ASIO → внешняя Asus Xonar U7. Колонки Microlab Pro3. Главное достоинство этих колонок — это отдельный блок собственного усилителя на микросхеме LM4766, который можно сразу убрать куда-то подальше. Намного интереснее с этой акустикой звучали усилок от мини-системы Panasonic с гордой надписью Hi-Fi или усилитель советского проигрывателя Вега-109. Оба вышеупомянутых аппарата работают в классе АВ. Представленный в статье JLH переиграл всех вышеперечисленных товарищей в одну калитку, по результатам слепого теста для 3 человек. Хотя разницу было слышно невооружённым ухом и без всяких тестов – звук явно детальнее и прозрачнее. Весьма легко, например, услышать различие между MP3 256kbps и FLAC. Раньше я думал, что эффект lossless больше как плацебо, но теперь мнение изменилось. Аналогичным образом гораздо приятнее стало слушать нескомпрессованые от loudness war файлы — dynamic range меньше 5 Дб вообще не айс. Линсли-Худ стоит затрат времени и денег, ибо аналогичный брендовый усилок будет стоить намного дороже.

Материальные затраты

Трансформатор 2200 р.
Выходные транзисторы (6 шт. с запасом) 900 р.
Конденсаторы фильтра (4 шт) 2700 р.
«Рассыпуха» (резисторы, мелкие конденсаторы и транзисторы, диоды) ~ 2000 р.
Радиаторы 1800 р.
Оргстекло 650 р.
Краска 250 р.
Разъёмы 600 р.
Платы, провода, серебряный припой и пр. ~1000 р.
ИТОГО ~12100 р.

• 20.09.2014

  Номинал пассивных компонентов для поверхностного монтажа маркируется по определенным стандартам и не соответствует напрямую цифрам, нанесенным на корпус. Статья знакомит с этими стандартами и поможет Вам избежать ошибок при замене чип-компонентов. Основой производства современных средств радиоэлектронной и вычислительной техники является технология поверхностного монтажа или SMT-технология (SMT — Surface Mount Technology). …

• 21.09.2014

  На рисунке показана схема простого сенсорного переключателя на ИМС 555. Таймер 555 работает в режиме компаратора. При прикосновении пластин происходит переключение компаратора, который в свою очередь управляет транзистором VT1 с открытым коллектором. К «открытому» коллектору можно подключать внешнюю нагрузку с питанием её от внешнего или внутреннего источника питания, внешнее питание …

• 12.12.2015

  В предварительном усилителе для динамического микрофона используется двухканальный операционный усилитель uA739. Оба канала предварительного усилителя одинаковые, поэтому на схеме показан только один. На неинвертирующий вход ОУ подано 50 % напряжение питания, которое задается резисторами R1 и R4 (делитель напряжения), при этом это напряжение используется одновременно двумя каналами усилителя. Цепь R3C3 является …

• 23.09.2014

  Часы со статической индикацией обладают более ярким свечением индикаторов по сравнению с динамической индикацией, схема таких часов показана на рисунке 1. В качестве уст-ва управления индикатором является дешифратор К176ИД2, эта микросхема обеспечит достаточно высокую яркость свечения светодиодного индикатора. В качестве счетчиков используются микросхемы К561ИЕ10, каждая содержит по 20а четырех разрядных …

Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF: 0jihad0 — LiveJournal

Промышленные модели неизменны многие десятилетия и при том бестолковы, хотя последнее время дело вроде пошло на поправку. Речь не о электролитах,  тороидальности трансформаторов и прочих обывательских бреднях, есть определённые функциональные недостатки.

Во-первых это опасно высокое напряжение на выходе для наушников и полное отсутствие какой либо их защиты. Если случайно установить громкость выше допустимого они просто горят, проверено.

Во вторых,  регулятор громкости общий,  приходится перед включением или отключением акустики его крутить.

Сами наушники не отключаемы, и если у них хорошая чувствительность есть хороший шанс познакомиться в ночи с участковым полицаем, включённую акустику можно и не заметить.

Неоправданно высокая чувствительность около 100мв, при том что выходное напряжение стандартных компонентов 1 —  2В. Перегруз на 10 часов рег. громкости это просто замечательно, особенно когда горят наушники.

Нулевая ремонтопригодность при низкой надёжности. Если отходит кнопка, а в моём DENON PMA 700AE это началось через пару лет, легче продать и забыть как страшный сон.
Эти недостатки должны быть устранены.

В качестве основы УМ выбрана зеркально симметричная схема. Её преимущества: ноль на выходе без балансировки, отсутствие переходного процесса на выходе, что позволило отказаться от коммутации выхода. Как показала практика искажения почему-то  сильно зависят от качества контакта.

Других серьёзных преимуществ схема не имеет, хотя нередко используется в топовых моделях, но это скорее из-за красивой симметричности.

На эту запись приходит достаточно много народу с поисковиков. Что-ж, усилители на полевых транзисторах достаточно популярны. Это одна из первых моих конструкций, достаточно неумелая. Вот что могу сказать учитывая приобретённый опыт: не стоит делать усилители на полевых транзисторах. Если  очень нужно, то выходные транзисторы применять одной структуры, но линейность будет всё равно хуже чем с биполярными. Если решает экономия —  КТ805/837 даст гораздо лучший результат, а IRF сейчас сплошная подделка.
Не стоит собирать симметричные схемы. Симметрия выглядит привлекательно, кажется такая схемотехника более линейна. Это ошибка новичка, всё ровно наоборот.

Схемы более качественных усилителей:

https://0jihad0.livejournal.com/28486.html

https://0jihad0.livejournal.com/30011.html

Конструкция

Цепочка c25r97 ограничивает ВЧ на входе. Устойчивость усилителя и стабилизация переходной характеристики достигается коррекцией конденсаторами с35 с43.

Полевые транзисторы применены исключительно из-за дешевизны. К гармоник с ними получется несколько меньше чем на биполярных из-за более высокого К передачи с разомкнутой ОС, но заметно растет с частотой, чего с человеческими транзисторами не наблюдается. Есть мнение, что с полевиками выходное напряжение меньше из-за большого напряжения исток-затвор, не подтвердилось, на биполярных при больших токах падение ещё больше.

На вч происходит перезаряд затворной ёмкости на пиках сигнала, но применение биполярного предоконечного повторителя ничего не даёт. Искажения снижаются резисторами в затворах, и конденсаторами в эмиттерных цепях УН, увеличивающих петлевое усиление на вч.

R123 замыкает петлю ОС без выходных транзисторов и нужен для пуско-наладочных целей.

Заметное снижение искажений дало отделение питания предоконечных каскадов при помощи диодов vd1vd2. Применение вместо них сопротивлений 100 ом бесполезно.

Основные технические характеристики:
Выходная мощность на 6 Ом при Кг не более 10%—————— 55 Вт
К гармоник при Uвых 5.5В, 1000Гц, 5 Ом, не более————— 0.03 %
Выходное напряжение на 6 Ом———————————— 18.5 В

Шумы измерить имеющимися средствам невозможно, но они довольно малы, субъективно не хуже чем у лучших промышленных образцов. УМ практически бесшумен.

Помехи с частотой сети отлично компенсируются и чрезвычайно малы.

Достоверно измерить параметры говеным кодеком ALC662 не выходит, поэтому измерения производились с телефоном самсунг галакси в качестве источника, удивительно, но это дало  лучшие результаты, хотя на спектрограммах в основном его гармоники. Так или иначе нужно мерять на нормальной аппаратуре, что пока невозможно.
Предварительные результаты
http://0jihad0.livejournal.com/3344.html
ТТХ сняты при токе покоя 75мА. Увеличение тока покоя выше 200мА снижает искажения на порядок, но требует большого радиатора. Практического смысла не имеет.

Меандр 28 КГЦ, размах 15В. Предварительный с фильтром радиопидараса + УМ.

Схема

Для защиты от радиопидараса US6IUP применён фильтр r8c3.

Предварительный усилитель на ОУ работает на высоких выходных напряжениях до 10В для получения минимальных искажений. Он же усилитель для наушников. Раздельные регуляторы громкости установлены на выходе. Регулятор для наушников группы А, других и нет. Громкость группы В. 50к тоже потому, что других нет. Резистивный делитель на входе УМ сильно снижает шорохи регулятора, замыкает вход для получения минимальных шумов, и позволяет отказаться от экранированных кабелей.

С выходов УМ и УП сигнал поступает на узел защиты от постоянного напряжения и перегрузки. Развязывающие сопротивления должны быть разными, на случай пробоя противоположных плеч, но тогда тоже не было, а сейчас лень.  Порог по переменному напряжению определяется постоянной времени r87c24 а по постоянному Ку оу da7 и не превышает 0.5В. Логика реализована на vt25vt26. Последний нормально открыт, реле к1 включено.Отрицательное напряжение с оу закрывает vt26, а положительное открывает vt25, который закрывает vt26, реле обесточивается, усилитель отключается от сети. Включение невозможно до разряда с24.

Триггерная защита от любых токовых перегрузок реализована на vt10.11.21.22.Так как скорость работы такой защиты очевидно не велика, она изначально предполагалась только по положительному полупериоду, но показала высокую эффективность, неоднократно спасая последние пары транзисторов, после чего была дополнена тем что было под рукой.

Все реле питаются от отдельного выпрямителя, нагруженного r75 для быстрого разряда ёмкости при отключении.

Коммутатор выполнен на  триггере dd1, и в дежурном режиме должен питаться от литиевой батарейки, но оказалось что заряда танталового с29 достаточно, чтобы поддерживать уровни втечение суток, батарея не используется. Для исключения потребления тока в дежурном режиме ключи выполнены на полевых транзисторах.

Конструктивно усилитель выполнен ввиде моноблока в стандартном польском корпусе.  Доступ к любой детали возможен без распайки. Малогабаритные радиаторы вынесены наружу, что в несколько раз уменьшает необходимую площадь, хотя, конечно, маловаты, максимальный разогрев 65град. Радиаторы соединены с корпусом через r99, таким образом реализуется «вонючая сигнализация» при замыкании транзистора на радиатор.

Катушки выполнены соединительным кабелем на оправках 5мм по 15 витков.

Витые трансы ТП и ТС всем хороши, кроме того что они гудят, из-за чего использовать их в более-менее приличной технике нельзя. Но если нет выбора то можно. Побороть гул удалось установкой на «амортизаторы» из какой-то вспененной резины из советских запасов, может полиуретана, толщиной 20мм. Современного аналога не встречал, ближе всего белая теплоизоляция от трубок кондиционеров, но она тоже сминается, а значит не годится.

платы:
http://edisk.ukr.net/get/373609927/%D0%B1%D0%BF.lay6
http://edisk.ukr.net/get/373609932/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB.lay6
схема:
http://edisk.ukr.net/get/374508122/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C.spl7

Схема усилителя низкой частоты. Простая схема усилителя на транзисторе своими руками Любительские схемы унч

Усилитель низкой частоты (УНЧ) это такое устройство для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеческим ухом диапазону частот, т.е УНЧ должны усиливать в диапазоне частот от 20 ГЦ до 20 кГц, но некоторые УНЧ могут иметь диапазон и до 200 кГц. УНЧ может быть собран в виде самостоятельного устройства, или использоваться в более сложных устройствах — телевизорах, радиоприёмниках, магнитолах и т.п

Особенность этой схемы в том, что 11 вывод микросхемы TDA1552 управляет режимами работы — Обычным или MUTE.

С1, С2 — проходные блокировочные конденсаторы, используются для отсекания постоянной составляющей синусоидального сигнала. Электролитические конденсаторы лучше не использовать. Микросхему TDA1552 желательно разместить на радиаторе с использованием теплопроводящей пасты.

В принципе представленные схемы является мостовыми, т.к в одном корпусе микросборки TDA1558Q имеется 4 канала усиления, поэтому выводы 1 — 2, и 16 — 17 соединены попарно, и на них поступают входные сигналы обоих каналов через конденсаторы С1 и С2. Но если вам нужен силитель на четыре колонки, тогда можно воспользоваться вариантом схемы ниже, правда мощность при этом будет в 2 раза меньше на канал.

Основа конструкции микросборка TDA1560Q класса H. Максимальная мощность такого УНЧ достигает 40 Вт, при нагрузки в 8 Ом. Такая мощность обеспечивается увеличенным напряжением примерно в два раза, благодаря работе емкостей.

Выходная мощность усилителя в первой схеме собранного на TDA2030- 60Вт при нагрузке 4 Ома и 80Вт при нагрузке 2 Ома; TDA2030А 80Вт при нагрузке 4 Ома и 120Вт при нагрузке 2 Ома. Вторая схема рассмотренного УНЧ уже с выходной мощностью 14 Ватт.

Это типовой двух канальный УНЧ. С небольшой обвязкой из пассивных радиокомпонентов на этой микросхеме можно собрать превосходный стереоусилитель с выходной мощностью на каждом канале 1 Вт.

Микросборка TDA7265 — представляет из себя достаточно мощный двухканальный Hi-Fi усилитель класса АВ в типовом корпусе Multiwatt, микросхема нашла свою нишу в высококачественной стерео технике, Hi-Fi класса. Проста схемы включения и отличные параметры сделали TDA7265 прекрасно сбалансированным и великолепным решением при построении радиолюбительской высококачественной аудио аппаратуры.

Сначала был собран тестовый вариант на макетной плате в точности как по даташиту по ссылке выше, и успешно испытан на колонках S90. Звук неплохой, но чего то не хватало. Через некоторое время решил переделать усилитель по измененной схеме.

Микросборка представляет собой счетверенный усилитель класса AB, разработанный специально для использования в автомобильных аудиоустройствах. На основе этой микросхемы можно построить несколько качественных вариантов УНЧ с задействованием минимума радиокомпонентов. Микросхему можно посоветовать начинающим радиолюбителям, для домашней сборки различных акустических систем.

Основным достоинством схемы усилителя на этой микросборке является наличие в ней четырех независимых друг от друга каналов. Работает данный усилитель мощности в режиме AB. Ее можно применять для усиления различных стерео сигналов. При желании можно подсоединить к акустической системе автомобиля, либо персонального компьютера.

TDA8560Q является всего лишь более мощным аналогом широко известной радиолюбителям микросхемы TDA1557Q. Разработчики только усилили выходной каскад, благодаря чему УНЧ отлично подходит к двух омной нагрузке.

Микросборка LM386, это готовый усилитель мощности, который можно применять в конструкциях с низким питающим напряжением. Например при питании схемы от аккумуляторной батареи. LM386 имеет коэффициент усиления по напряжению около 20. Но подключая внешние сопротивления и емкости можно регулировать усиление до 200, а напряжение на выходе автоматически становится равным половине питающего.

Микросборка LM3886 является усилителем высокого качества с мощностью на выходе 68 ватт при 4 Ом нагрузке или 50 ватт на 8 Ом. В пиковый момент мощность на выходе способна достигать значения в 135 Вт. К микросхеме применим широкий диапазон напряжений от 20 до 94 вольт. Причем можно использовать как двуполярные, так и однополярные блоки питания. Коэффициент гармоник УНЧ составляет 0,03 %. Причем это по всему частотному интервалу от 20 до 20000 Гц.

В схеме используются две ИС в типовом включении — КР548Уh2 в качестве микpофонного усилителя (устанавливается в тангенте) и (TDA2005) в мостовомвключении в качестве оконечного усилителя (устанавливается в коpпусе сиpены вместо pодной платы). В качестве акустического излучателся используется доpаботанная сиpена от сигнализации с магнитной головкой (пьезоизлучатели не годятся). Доpаботка заключается в pазбиpании сиpены и выкидывании pодной пищалки с усилителем. Микpофон — электpодинамический. Пpи использовании электpетного микpофона (напpимеp, от китайских телефонных тpубок), точку соединения микpофона с конденсатоpом нужно чеpез pезистоp ~4.7К подключить к +12В (после кнопки!). Резистоp 100К в цепи обpатной связи К548Уh2 пpи этом лучше поставить сопpотивлением ~30-47К. Данный pезистоp используется для настpойки гpомкости. Микpосхему TDA2004 лучше установить на небольшой pадиатоp.

Испытывать и эксплуатиpовать — с излучателем под капотом, а тангентой в салоне. Иначе неизбежен визг из-за самовозбуждения. Подстpоечным pезистоpом устанавливается уpовень гpомкости, чтобы не было сильных искажений звука и самовозбуждения. Пpи недостаточной гpомкости (напpимеp, плохой микpофон) и явном запасе мощности излучателя можно повысить усиление микpофонного усилителя, увеличив в несколько pаз номинал подстpоечника в цепи обpатной связи (тот, котоpый по схеме 100К). По-хорошему — нужен бы еще пpимамбас, не дающий схеме самовозбуждаться — фазосдвигающая цепочка какая-нибудь или фильтp на частоту возбуждения. Хотя схема и без усложнений работает отлично

Схема № 1

Выбор класса усилителя . Сразу предупредим радиолюбителя — делать усилитель класса A на транзисторах мы не будем. Причина проста — как было сказано во введении, транзистор усиливает не только полезный сигнал, но и поданное на него смещение. Проще говоря, усиливает постоянный ток. Ток этот вместе с полезным сигналом потечет по акустической системе (АС), а динамики, к сожалению, умеют этот постоянный ток воспроизводить. Делают они это самым очевидным образом — вытолкнув или втянув диффузор из нормального положения в противоестественное.

Попробуйте прижать пальцем диффузор динамика — и вы убедитесь, в какой кошмар превратится при этом издаваемый звук. Постоянный ток по своему действию с успехом заменяет ваши пальцы, поэтому динамической головке он абсолютно противопоказан. Отделить же постоянный ток от переменного сигнала можно только двумя средствами — трансформатором или конденсатором, — и оба варианта, что называется, один хуже другого.

Принципиальная схема

Схема первого усилителя, который мы соберем, приведена на рис. 11.18.

Это усилитель с обратной связью, выходной каскад которого работает в режиме В. Единственное достоинство этой схемы — простота, а также однотипность выходных транзисторов (не требуется специальные комплементарные пары). Тем не менее, она достаточно широко применяется в усилителях небольшой мощности. Еще один плюс схемы — она не требует никакой настройки, и при исправных деталях заработает сразу, а нам это сейчас очень важно.

Рассмотрим работу этой схемы. Усиливаемый сигнал подается на базу транзистора VT1. Усиленный этим транзистором сигнал с резистора R4 подается на базу составного транзистора VT2, VT4, а с него — на резистор R5.

Транзистор VT3 включен в режиме эмиттерного повторителя. Он усиливает положительные полуволны сигнала на резисторе R5 и подает их через конденсатор C4 на АС.

Отрицательные же полуволны усиливает составной транзистор VT2, VT4. При этом падение напряжения на диоде VD1 закрывает транзистор VT3. Сигнал с выхода усилителя подается на делитель цепи обратной связи R3, R6, а с него — на эмиттер входного транзистора VT1. Таким образом, транзистор VT1 у нас и играет роль устройства сравнения в цепи обратной связи.

Постоянный ток он усиливает с коэффициентом усиления, равным единице (потому что сопротивление конденсатора C постоянному току теоретически бесконечно), а полезный сигнал — с коэффициентом, равным соотношению R6/R3.

Как видим, величина емкостного сопротивления конденсатора в этой формуле не учитывается. Частота, начиная с которой конденсатором при расчетах можно пренебречь, называется частотой среза RC-цепочки. Частоту эту можно рассчитать по формуле

F = 1 / (R×C) .

Для нашего примера она будет около 18 Гц, т. е. более низкие частоты усилитель будет усиливать хуже, чем он мог бы.

Плата . Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 45×32.5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать . Видеоролик о работе усилителя в формате MOV скачать для просмотра можно . Хочу сразу предупредить радиолюбителя — звук, воспроизводимый усилителем, записывался в ролике с помощью встроенного в фотоаппарат микрофона, так что говорить о качестве звука, к сожалению, будет не совсем уместно! Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.19.

Элементная база . При изготовлении усилителя транзисторы VT3, VT4 можно заменить любыми, рассчитанными на напряжение не менее напряжения питания усилителя, и допустимым током не менее 2 А. На такой же ток должен быть рассчитан и диод VD1.

Остальные транзисторы — любые с допустимым напряжением не менее напряжение питания, и допустимым током не менее 100 мА. Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0.125 Вт, конденсаторы — электролитические, с емкостью, не менее указанной на схеме, и рабочим напряжением на менее напряжения питания усилителя.

Радиаторы для усилителя . Прежде чем попробовать изготовить нашу вторую конструкцию, давайте, уважаемый радиолюбитель, остановимся на радиаторах для усилителя и приведем здесь весьма упрощенную методику их расчета.

Во-первых, вычисляем максимальную мощность усилителя по формуле:

P = (U × U) / (8 × R), Вт ,

где U — напряжение питания усилителя, В; R — сопротивление АС (обычно оно составляет 4 или 8 Ом, хотя бывают и исключения).

Во-вторых, вычисляем мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов, по формуле:

P рас = 0,25 × P, Вт .

В-третьих, вычисляем площадь радиатора, необходимую для отвода соответствующего количества тепла:

S = 20 × P рас, см 2

В-четвертых, выбираем или изготавливаем радиатор, площадь поверхности которого будет не менее рассчитанной.

Указанный расчет носит весьма приблизительный характер, но для радиолюбительской практики его обычно бывает достаточно. Для нашего усилителя при напряжении питания 12 В и сопротивлении АС, равным 8 Ом, «правильным» радиатором была бы алюминиевая пластина размерами 2×3 см и толщиной не менее 5 мм для каждого транзистора. Имейте ввиду, что более тонкая пластина плохо передает тепло от транзистора к краям пластины. Хочется сразу предупредить — радиаторы во всех остальных усилителях тоже должны быть «нормальных» размеров. Каких именно — посчитайте сами!

Качество звучания . Собрав схему, вы обнаружите, что звук усилителя не совсем чистый.

Причина этого — «чистый» режим класса В в выходном каскаде, характерные искажения которого даже обратная связь полностью скомпенсировать не способна. Ради эксперимента попробуйте заменить в схеме транзистор VT1 на КТ3102ЕМ, а транзистор VT2 — на КТ3107Л. Эти транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления, чем КТ315Б и КТ361Б. И вы обнаружите, что звучание усилителя значительно улучшилось, хотя все равно останутся заметными некоторые искажения.

Причина этого также очевидна — больший коэффициент усиления усилителя в целом обеспечивает большую точность работы обратной связи, и больший ее компенсирующий эффект.

Продолжение читайте

В данной статье мы разберем подробно схему лампового усилителя своими руками .

SE или однотактные схемы — это усилители, в которых сигнал усиливается одним усиливающим элементом (лампой, транзистором) последовательно на каждом каскаде. Эти системы работают в чистом классе А и ценятся многими аудиофилами благодаря их хорошей микродинамике и точности в представлении деталей. Простота также является преимуществом. Недостатками этих схем являются: низкая энергоэффективность (класс A), низкий коэффициент усиления, немного более высокий уровень искажений. Представляем здесь макет такого усилителя.

ламповый усилитель

Ламповый усилитель стоит не дешево собрать. Но его вполне можно,и реально собрать своими руками.Да что собрать, уже собирается не один год. Он во многом лучше полупроводниковых, и звук более теплый. И так,приступаем-схема и фотоотчет лампового усилителя своими руками со всеми файлами и описаниями.

Домашний кинотеатр на лампах своими руками

Домашний кинотеатр на лампах своими руками

Для каждого настоящего ценителя Звука, ламповый усилитель говорит о многом, но последним писком моды стало создание полного многоканального лампового домашнего кинотеатра. Поверьте, с экраном 32″ эффект просто потрясающий! Схему берём классическую однотактную, с параллельным включением ламп на выходе для увеличения выходной мощности. Усилитель работает в классе «А», что обеспечивает максимальное качество звука. Лампы можно использовать для входа — 6Н1П, 6Н2П, 6Н23П; для выхода — 6П14П, 6П15П, 6П43П, 6П3С — короче чем богаты.

Еще один усилитель низкой чистоты на TDA

Усилитель низкой частоты на tda своими руками

Данный усилитель хорошо подойдет для сборки и тем кто совсем не давно начался интересоваться радиотехникой, освоил технологию как наносить дорожки на плату и травить ее.

Усилитель собран на микросхеме tda7377 и ne555.

Pвых — максимум 20W на канал.
Выходная мощность позволит насладится треками которые вам нравятся.

Фильтр НЧ своими руками

НЧ фильтр для сабвуфера-схема

Все мы знаем, что сабвуферная НЧ головка без каких либо фильтров, при подключении к усилителю мощности будет просто работать как обычный динамик, разумеется отлично воспроизводя низкие частоты, но без фильтров низких частот хороший сабвуфер не собрать.

Ламповый усилитель на 50Вт своими руками

Доброго вечера всем любителям звучания радиоламп! Много на сайте хороших схем усилителей звука, вот и я опубликую версию своего ЛУНЧ моно. Долго его собирал, почти целый год периодически брался за проект и понемногу доделывал, и вот, наконец, пришло время предоставить на ваш суд окончательный вариант. Назначение: расчитывалось использование для канала subwoofer.

Ламповый усилитель для гитары своими руками

Ламповый усилитель для гитары своими руками

Недавно возникла необходимость собрать несложный УНЧ для гитары , для чего была выбрана стандартная схема ЛУНЧ с применением таких ламп, как 6н23п и 6п14п.

Гибридный УНЧ своими руками

Гибридный УНЧ своими руками

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием , списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П — заменил на 6Н2П . Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные — с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше.

Переменник R1 — 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS — это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Ламповый усилитель схема

Ламповый унч своими руками

Ламповый усилители все популярнее становятся среди любителей звука. Отличаются и качеством от транзисторных, и более эстетичным ретро стилем.

Представленный на фотографии ламповый УНЧ несложно собрать своими руками .

Автор решил собрать УМЗЧ по двухтактной схеме на лампах 6П6С. Сразу скажу — звук действительно неплох, хотя еще долго и вдумчиво не слушал. Мощности хватает за глаза, правда сложновато было фон убрать, особенно в правом канале. Собрал по приложенной схеме, только выпрямитель сделал на 5Ц3С , после кенатрона конденсатор 47 мкф, на каждый канал свой дроссель Д21, после каждого дросселя по 330 мкф ёмкости и все равно немного гудит.

Усилитель на К174УН14 своими руками

Усилитель на К174УН14 своими руками

Данный усилитель прост в сборке, схема узч собрана на довольно известной микросхеме к174ун14 , которая так же является аналогом импортной микросхемы tda2003 .

Собрать данную схему могут даже начинающие в радиотехнике.И так смотрим далее характеристики и саму схему устройства присланную Айдаром Галимовым

Уверен, многие из вас недовольны хрипами и искажениями от не серьёзных китайских компьютерных колонок. Я пробовал подключать несколько вариантов такой акустики к компьютеру, но ни один из них меня не устроил ни по качеству звука, ни по функциональности, а главное — по убогому дизайну. Поэтому пришлось попробовать сделать что нибудь путёвое самому. Тем более современные микросхемы позволяют спаять действительно неплохие по своим характеристикам УНЧ буквально за вечер. Вся электронная мелочь нашлась дома, покупались только микросхемы усилителей и выключатели с разъёмами для наушников.

Мощный усилитель 2х25 Ватт, сделан на микросхеме TDA7265 — это основной УНЧ. Подробное описание микросхемы скачайте здесь.

Это небольшой, относительно маломощный УНЧ для наушников 2х5 Ватт. Превосходства его конечно очевидны хотя бы уже в показателях выходной мощности. Но я его делал не только для ушей, а больше по удобству эксплуатации. Ведь чтоб подключить наушники с толстым штекером Jack 6,3 мм, возникнет много трудностей с переходниками, не говоря о том, что они не могут в полной мере и с приличным качеством прокачаться слабым усилителем.

Чаще всего внешний вид у покупных китайских колоночек оставляет желать лучшего и их хочется просто убрать под стол, чтобы их не видеть. Но тогда будет неудобно их включать. Данный же усилитель собраный своими руками и на свой вкус, будет находиться на видном удобном месте стола, являясь его своеобразным украшением, поэтому все гнёзда, регуляторы и кнопки УНЧ будут под рукой. Подсветка при желании отключается кнопкой на задней стенке УНЧ, чтоб не мешать пользоваться компьютером в темноте, но после следующего включения усилителя она автоматически включается опять.

Корпус для УНЧ был сделан из ДСП, после чего тщательно зачищен и покрашен в серьёзный чёрный цвет.

Индикатор хотелось сделать похожим на индикаторы знаменитых фирменных усилителей.

Регулятор сделан классический — большой круглый, и уж ни в коем случае не кнопочный. Чтобы при вращении чувствовалось что это вещь, а не какое нибудь игрушечное дешёвое барахло. На энкодере регулировка у меня отпала сама собой, нужна была подсветка положения на ручке, а бесконечно вращать с проводом её не получится. Поэтому решил сделать регулятор на переменном резисторе.

Опоры для самодельного УНЧ решено сделать в классическом стиле дизайна радиоаппаратуры — никелированные, но с небольшой изюминкой в стиле хай тек. У основания ножек используется голубая подсветка. Как видно из фотографий, это реализовано с помощью залитых синих светодиодов в основании ножек.

На передней панели УНЧ находятся: выключатель сети, выключатель АС, сигнал на наушники постоянный независимый от того включены колонки, или нет — это тоже часть задуманного плана. Сейчас не найдёшь усилителя с такой схемой, даже серьёзные дорогие усилители делают по принципу «воткнул наушники и нет сигнала на АС», а раньше все усилки делались именно по такой схеме. Для меня такая схема распределения сигналов очень актуальна.

Хочу предложить начинающим любителям качественного звуковоспроизведения одну из разработанных и опробованных схем УНЧ. Данная конструкция поможет сделать качественный усилитель, который можно дорабатывать с минимальными затратами и использовать усилитель для исследований схемных решений.

Это поможет в пути от простого к сложному и более совершенному. К описанию прилагаются файлы печатных плат, которые можно трансформировать под конкретный корпус.

В представленном варианте использовался корпус от Радиотехники У-101.

Данный усилитель мощности я разрабатывал и делал в прошлом веке из того, что возможно было приобрести без затруднений. Хотелось сделать конструкцию с максимально возможным соотношением цены и качества. Это не High-End, но и не третий сорт. Усилитель имеет качественное звучание, отличную повторяемость и прост в наладке.

Принципиальная схема усилителя

Схема полностью симметрична для положительной и отрицательной полуволн низкочастотного сигнала. Входной каскад выполнен на транзисторах VT1 – VT4. От прототипа он отличается транзисторами VT1 и VT4, которые повышают линейность каскадов на транзисторах VT2 и VT3. Существует множество схемных разновидностей входных каскадов, обладающих различными достоинствами и недостатками. Этот каскад выбран из-за простоты, возможности снижения нелинейности амплитудной характеристики транзисторов. С появлением более совершенных схем входных каскадов можно проводить его замену.

Сигнал отрицательной обратной связи (ООС) берется с выхода усилителя напряжения и поступает в эмиттерные цепи транзисторов VT2 и VT3. Отказ от общей ООС обусловлен желанием избавиться от влияния на ООС всего лишнего, что не является выходным сигналом схемы. В этом есть свои плюсы и минусы. При данной комплектации это оправдано. При более качественных комплектующих элементах можно пробовать и с различными типами обратной связи.

В качестве усилителя напряжения выбрана каскодная схема, которая обладает большим входным сопротивлением, малой проходной емкостью и меньшими нелинейными искажениями в сравнении со схемой ОЭ. Недостатком каскодной схемы является меньшая амплитуда выходного сигнала. Такова плата за меньшие искажения. Если установить перемычки, то на печатной плате можно собирать и схему ОЭ. Питание усилителя напряжения от отдельного источника напряжения не вводилось из-за желания упростить конструкцию УНЧ.

Выходной каскад представляет собой параллельный усилитель, обладающий рядом преимуществ перед другими схемами. Одно из важных преимуществ – линейность схемы при значительном разбросе параметров транзисторов, что проверялось при сборке усилителя. Этот каскад должен обладать, возможно, большей линейностью, т.к. нет общей ООС и от него очень зависит качество выходного сигнала усилителя. Напряжение питания усилителя 30 В.

Конструкция усилителя

Печатные платы я разрабатывал для «доступных» корпусов от усилителей Радиотехника У-101. Схему разместил на двух частях печатной платы. На первой части, которая закреплена на радиаторе, размещены «параллельный» усилитель и усилитель напряжения. На второй части платы размещен входной каскад. Эта плата крепится на первой плате при помощи уголков. Такое разбиение платы на две части позволяет с минимальными конструктивными изменениями проводить усовершенствование усилителя. Кроме того, такая компоновка может служить и для лабораторных исследований каскадов.

Собирать усилитель необходимо в несколько этапов. Сборка начинается с параллельного усилителя и его налаживания. Вторым этапом собирается и налаживается остальная часть схемы и проводится окончательная минимизация искажений схемы. При размещении транзисторов выходного каскада на радиаторе необходимо помнить о необходимости теплового контакта корпусов попарно транзисторов VT9, VT14 и VT10, VT13.

Печатные платы разработаны с помощью программы Sprint Layout 6, что позволит корректировать размещение элементов на плате, т.е. подгонять под конкретную комплектацию или корпус. См. архивы внизу.

Детали усилителя

Параметры усилителя зависят от качества применяемых радиоэлементов и их расположения на плате. Примененные схемные решения позволяют обойтись без подбора транзисторов, но желательно применять транзисторы с граничной частотой усиления от 5 до 200 МГц и запасом предельного рабочего напряжения более чем в 2 раза в сравнении с напряжением питания каскада.

Если есть желание и возможность, то желательно выбирать транзисторы по принципу «комплементарности» и одинаковости усилительных характеристик. Пробовались варианты изготовления с подбором транзисторов и без него. Вариант с подобранными «комплементарными» отечественными транзисторами показал значительно лучшие характеристики, чем без подбора. Только КТ940 и КТ9115 из отечественных транзисторов являются комплементарными, а у остальных комплементарность условная. Среди зарубежных транзисторов комплементарных пар очень много и информацию об этом можно взять на сайтах производителей и в справочниках.

В качестве VT1, VT3, VT5 возможно применение транзисторов серии КТ3107 с любыми буквами. В качестве VT2, VT4, VT6 возможно применение транзисторов серии КТ3102 с буквами, которые имеют характеристики схожие с примененными транзисторами для другой полуволны звукового сигнала. Если возможен подбор транзисторов по параметрам, то лучше сделать это. Почти все современные тестеры позволяют это сделать без проблем. При больших отклонениях временные затраты при настройке будут больше и результат скромнее. Для VT6 подойдут транзисторы КТ9115А, КП960А, а для VT7 – КТ940А, КП959А.

В качестве VT9 и VT12 можно применять транзисторы КТ817В (Г), КТ850А, а в качестве VT10 и VT11 – КТ816В (Г), КТ851А. Для VT13 подойдут транзисторы КТ818В (Г), КП964А, а для VT14 – КТ819В (Г), КП954А. Вместо стабилитронов VD3 и VD4 можно использовать по два последовательно соединенных светодиода АЛ307 или им подобные.

Схема позволяет применять и другие детали, но может потребоваться коррекция печатных плат. Конденсатор С1 может иметь емкость от 1 мкФ до 4,7 мкФ и обязательно полипропиленовый или другой, но качественный. На радиолюбительских сайтах можно найти об этом информацию. Подключение напряжения питания, входного и выходного сигналов проводится с использованием клемм для печатного монтажа.

Налаживание усилителя

При первом включении УНЧ следует подключать через мощные керамические резисторы (10 – 100 Ом). Это спасет элементы от перегрузок и выхода из строя при ошибке в монтаже. На первой части платы выставляется резистором R23 ток покоя УНЧ (150-250 мА) при отключенной нагрузке. Далее надо установить отсутствие постоянного напряжения на выходе усилителя при подключенном эквиваленте нагрузки. Это делается изменением номинала одного из резисторов R19 или R20.

После монтажа остальной части схемы резистор R14 выставить в среднее положение. На эквиваленте нагрузки проверяется отсутствие возбуждения усилителя и резистором R5 устанавливаем отсутствие постоянного напряжения на выходе усилителя. Усилитель можно считать настроенным в статическом режиме.

Для налаживания в динамическом режиме параллельно эквиваленту нагрузки подключается последовательная RС цепь. Резистор мощностью 0,125 Вт и номиналом 1,3-4,7 кОм. Конденсатор неполярный 1-2 мкФ. Параллельно конденсатору подключаем микроамперметр (20-100 мкА). Затем, подав на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 5-8 кГц, по подключенному к выходу осциллографу и вольтметру переменного тока нужно оценить пороговый уровень насыщения усилителя. После этого снижаем входной сигнал до уровня 0,7 от насыщения и резистором R14 добиться минимума показания микроамперметра. В некоторых случаях, для снижения искажений на верхних частотах, необходимо проводить коррекцию фазы по опережению установкой конденсатора С12 (0,02-0,033 мкФ).

Конденсаторы С8 и С9 подбираются по наилучшей передаче импульсного сигнала частотой 20 кГц (ставятся при необходимости). Конденсатор С10 можно не ставить, если схема устойчива. Изменением номинала резистора R15 устанавливают одинаковое усиление для каждого из каналов стереофонического или многоканального варианта. Изменяя величину тока покоя выходного каскада можно попытаться найти наиболее линейный режим работы.

Оценка звучания

Собранный усилитель обладает весьма хорошим звучанием. Долгое прослушивание усилителя не приводит к «утомлению». Конечно, есть и лучше усилители, но по соотношению затрат и полученного качества схема понравится многим. При более качественных деталях и их подборе можно добиться и еще более значительных результатов.

Ссылки и файлы

1. Король В., «УМЗЧ с компенсацией нелинейности амплитудной характеристики» — Радио, 1989, № 12, с. 52-54.

09-06-2017 — Исправлена схема, перезалиты все архивы.
▼ 🕗 09/06/17 ⚖️ 24,43 Kb ⇣ 17 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи — помоги мне!

виды, схемы, простые и сложные

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.

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

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

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.

Унч из болгарского журнала на транзисторах. Мощный и качественный самодельный усилитель звука. Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

Время чтения ≈ 6 минут

Усилители – наверное, одни из первых устройств, которые начинают конструировать радиолюбители-новички. Собирая УНЧ на транзисторах своими руками при помощи готовой схемы, многие используют микросхемы.

Транзисторные усилители хоть и отличаются огромным числом , но каждый радиоэлектронщик постоянно стремится сделать что-то новое, более мощное, более сложное, интересное.

Более того, если вам нужен качественный, надежный усилитель, то стоит смотреть в сторону именно транзисторных моделей. Ведь, именно они наиболее дешевые, способны выдавать чистый звук, и их легко сконструирует любой новичок.

Поэтому, давайте разберемся, как сделать самодельный усилитель НЧ класса B.

Примечание! Да-да, усилители класса B тоже могут быть хорошими. Многие говорят, что качественный звук могут выдавать лишь ламповые устройства. Отчасти это правда. Но, взгляните на их стоимость.

Более того, собрать такое устройство дома – задача далеко не из легких. Ведь вам придется долго искать нужные радиолампы, после чего покупать их по довольно высокой цене. Да и сам процесс сборки и пайки требует какого-то опыта.

Поэтому, рассмотрим схему простого, и в то же время качественного усилителя низкой частоты, способного выдавать звук мощность 50 Вт.

Старая, но проверенная годами схема из 90-х

Схема УНЧ, который мы будем собирать, впервые была опубликована в журнала «Радио» за 1991 год. Ее успешно собрали сотни тысяч радиолюбителей. Причем, не только для и улучшения мастерства, но и для использования в своих аудиосистемах.

Итак, знаменитый усилитель низкой частоты Дорофеева:

Уникальность и гениальность этой схемы кроется в ее простоте. В этом УНЧ применяется минимальное количество радиоэлементов, и предельно простой источник питания. Но, устройство способно «брать» нагрузку в 4 Ома, и обеспечивать выходную мощность в 50 Вт, чего вполне достаточно для домашней или автомобильной акустической системы.

Многие электротехники совершенствовали, дорабатывали эту схему. И. для удобства мы взяли самый современный ее вариант, заменив старые компоненты на новые, чтобы вам было проще конструировать УНЧ:

Описание схемы усилителя низких частот

В этом «переработанном» Доровеевском УНЧ были использованы уникальные и наиболее эффективные схематические решения. К примеру, сопротивление R12. Этот резистор ограничивает ток на коллекторе выходного транзистора, тем самым ограничивая максимальную мощность усилителя.

Важно! Не стоит менять номинал R12, чтобы увеличить выходную мощность, так как он подобран именно под те компоненты, что применяются в схеме. Этот резистор защищает всю схему от коротких замыканий .

Выходной каскад транзисторов:

Тот самый R12 «вживую»:

Резистор R12 должен иметь мощность на 1 Вт, если под рукой такого нет – берите на полватта. Он имеет параметры, обеспечивающие коэффициент нелинейных искажений до 0,1% на частоте в 1 кГц, и не более 0,2% при 20 кГц. То есть, на слух никаких изменений вы не заметите. Даже при работе на максимальной мощности.

Блок питания нашего усилителя нужно подобрать двухполярный, с выходными напряжениями в пределах 15-25 В (+- 1 %):

Чтобы «поднять» мощность звука, можно увеличить напряжение. Но, тогда придется параллельно произвести замену транзисторов в оконечном каскаде схемы. Заменить их нужно на более мощные, после чего провести перерасчет нескольких сопротивлений.

Компоненты R9 и R10 должны иметь номинал, в соответствии с подающимся напряжением:

Они, с помощью стабилитрона, ограничивают проходящий ток. В этой же части цепи собирается параметрический стабилизатор, который нужен для стабилизации напряжения и тока перед операционным усилителем:

Пара слов о микросхеме TL071 – «сердце» нашего УНЧ. Ее считают отличным операционным усилителем, которые встречается как в любительских конструкциях, так и в профессиональной аудиоаппаратуре. Если нет подходящего операционника, его можно заменить на TL081:

Вид «в реальности» на плате:

Важно! Если вы решите применять в этой схеме какие-либо другие операционные усилители, внимательно изучайте их распиновку, ведь «ножки» могут иметь другие значения .

Для удобства микросхему TL071 стоит монтировать на предварительно впаянную в плату пластиковую панельку. Так можно будет быстро заменить компонент на другой в случае необходимости.

Полезно знать! Для ознакомления представим вам еще одну схему этого УНЧ, но без усиливающей микросхемы. Устройство состоит исключительно из транзисторов, но собирается крайне редко ввиду устаревания и неактуальности.

Чтобы было удобнее, мы постарались сделать печатную плату минимальной по размерам – для компактности и простоты монтажа в аудиосистему:

Все перемычки на плате нужно запаивать сразу же после травления.

Транзисторные блоки (входного и выходного каскада) нужно монтировать на общий радиатор. Разумеется, они тщательно изолируются от теплоотвода.

На схеме они здесь:

А тут на печатной плате:

Если в наличии нет готовых, радиаторы можно изготовить из алюминиевых или медных пластин:

Транзисторы выходного каскада должны иметь рассеиваемую мощность как минимум в 55 Вт, а еще лучше – 70 или целых 100 Вт. Но, этот параметр зависит от подающегося на плату напряжения питания.

Из схемы понятно, что на входном и выходном каскаде применяется по 2 комплементарных транзистора. Нам важно подобрать их по усиливающему коэффициенту. Чтобы определить этот параметр, можно взять любой мультиметр с функцией проверки транзисторов:

Если такого устройства у вас нет, тогда придется одолжить у какого-то мастерам транзисторный тестер:

Стабилитроны стоит подбирать по мощности на полватта. Напряжение стабилизации у них должно составлять 15-20 В:

Блок питания. Если вы планируете смонтировать на свой УНЧ трансформаторный БП, тогда подберите конденсаторы-фильтры с емкостью как минимум 5 000 мкФ. Тут чем больше – тем лучше.

Собранный нами усилитель низких частот относится к B-классу. Работает он стабильно, обеспечивая почти кристально-чистое звучание. Но, БН лучше всего подбирать так, чтобы он мог работать не на всю мощность. Оптимальный вариант – трансформатор габаритной мощностью минимум в 80 Вт.

Вот и все. Мы разобрались, как собрать УНЧ на транзисторах своими руками с помощью простой схемы, и как его в будущем можно усовершенствовать. Все компоненты устройства найдутся , а если их нет – стоит разобрать пару-тройку старых магнитофонов или заказать радиодетали в интернете (стоят они практически копейки).

Усилитель на транзисторах, несмотря на свою уже долгую историю, остается излюбленным предметом исследования как начинающих, так и маститых радиолюбителей. И это понятно. Он является непременной составной частью самых массовых и усилителей низкой (звуковой) частоты. Мы рассмотрим, как строятся простейшие усилители на транзисторах.

Частотная характеристика усилителя

В любом теле- или радиоприемнике, в каждом музыкальном центре или усилителе звука можно найти транзисторные усилители звука (низкой частоты — НЧ). Разница между звуковыми транзисторными усилителями и другими видами заключается в их частотных характеристиках.

Звуковой усилитель на транзисторах имеет равномерную частотную характеристику в полосе частот от 15 Гц до 20 кГц. Это означает, что все входные сигналы с частотой внутри этого диапазона усилитель преобразует (усиливает) примерно одинаково. На рисунке ниже в координатах «коэффициент усиления усилителя Ку — частота входного сигнала» показана идеальная кривая частотной характеристики для звукового усилителя.

Эта кривая практически плоская с 15 Гц по 20 кГц. Это означает, применять такой усилитель следует именно для входных сигналов с частотами между 15 Гц и 20 кГц. Для входных сигналов с частотами выше 20 кГц или ниже 15 Гц эффективность и качество его работы быстро уменьшаются.

Вид частотной характеристики усилителя определяется электрорадиоэлементами (ЭРЭ) его схемы, и прежде всего самими транзисторами. Звуковой усилитель на транзисторах обычно собран на так называемых низко- и среднечастотных транзисторах с суммарной полосой пропускания входных сигналов от десятков и сотен Гц до 30 кГц.

Класс работы усилителя

Как известно, в зависимости от степени непрерывности протекания тока на протяжении его периода через транзисторный усилительный каскад (усилитель) различают следующие классы его работы: «А», «B», «AB», «C», «D».

В классе работы ток «А» через каскад протекает на протяжении 100 % периода входного сигнала. Работу каскада в этом классе иллюстрирует следующий рисунок.

В классе работы усилительного каскада «AB» ток через него протекает более чем 50 %, но менее чем 100 % периода входного сигнала (см. рисунок ниже).

В классе работы каскада «В» ток через него протекает ровно 50 % периода входного сигнала, как это иллюстрирует рисунок.

И наконец в классе работы каскада «C» ток через него протекает менее чем 50 % периода входного сигнала.

НЧ-усилитель на транзисторах: искажения в основных классах работы

В рабочей области транзисторный усилитель класса «А» обладает малым уровнем нелинейных искажений. Но если сигнал имеет импульсные выбросы по напряжению, приводящие к насыщению транзисторов, то вокруг каждой «штатной» гармоники выходного сигнала появляются высшие гармоники (вплоть до 11-й). Это вызывает феномен так называемого транзисторного, или металлического, звука.

Если НЧ-усилители мощности на транзисторах имеют нестабилизированное питание, то их выходные сигналы модулируются по амплитуде вблизи частоты сети. Это ведет к жёсткости звука на левом краю частотной характеристики. Различные же способы стабилизации напряжения делают конструкцию усилителя более сложной.

Типовой КПД однотактного усилителя класса А не превышает 20 % из-за постоянно открытого транзистора и непрерывного протекания постоянной составляющей тока. Можно выполнить усилитель класса А двухтактным, КПД несколько повысится, но полуволны сигнала станут более несимметричными. Перевод же каскада из класса работы «А» в класс работы «АВ» повышает вчетверо нелинейные искажения, хотя КПД его схемы при этом повышается.

В усилителях же классов «АВ» и «В» искажения нарастают по мере снижения уровня сигнала. Невольно хочется врубить такой усилитель погромче для полноты ощущений мощи и динамики музыки, но зачастую это мало помогает.

Промежуточные классы работы

У класса работы «А» имеется разновидность — класс «А+». При этом низковольтные входные транзисторы усилителя этого класса работают в классе «А», а высоковольтные выходные транзисторы усилителя при превышении их входными сигналами определенного уровня переходят в классы «В» или «АВ». Экономичность таких каскадов лучше, чем в чистом классе «А», а нелинейные искажения меньше (до 0,003 %). Однако звук у них также «металлический» из-за наличия высших гармоник в выходном сигнале.

У усилителей еще одного класса — «АА» степень нелинейных искажений еще ниже — около 0,0005 %, но высшие гармоники также присутствуют.

Возврат к транзисторному усилителю класса «А»?

Сегодня многие специалисты в области качественного звуковоспроизведения ратуют за возврат к ламповым усилителям, поскольку уровень нелинейных искажений и высших гармоник, вносимых ими в выходной сигнал, заведомо ниже, чем у транзисторов. Однако эти достоинства в немалой степени нивелируются необходимостью согласующего трансформатора между высокоомным ламповым выходным каскадом и низкоомными звуковыми колонками. Впрочем, с трансформаторным выходом может быть сделан и простой усилитель на транзисторах, что будет показано ниже.

Существует и точка зрения, что предельное качество звучания может обеспечить только гибридный лампово-транзисторный усилитель, все каскады которого являются однотактными, не охвачены и работают в классе «А». То есть такой повторитель мощности представляет собой усилитель на одном транзисторе. Схема его может иметь предельно достижимый КПД (в классе «А») не более 50 %. Но ни мощность, ни КПД усилителя не являются показателями качества звуковоспроизведения. При этом особое значение приобретают качество и линейность характеристик всех ЭРЭ в схеме.

Поскольку однотактные схемы получают такую перспективу, мы рассмотрим ниже их возможные варианты.

Однотактный усилитель на одном транзисторе

Схема его, выполненная с общим эмиттером и R-C-связями по входному и выходному сигналам для работы в классе «А», приведена на рисунке ниже.

На ней показан транзистор Q1 структуры n-p-n. Его коллектор через токоограничивающий резистор R3 присоединен к положительному выводу +Vcc, а эмиттер — к -Vcc. Усилитель на транзисторе структуры p-n-p будет иметь такую же схему, но выводы источника питания поменяются местами.

C1 — разделительный конденсатор, посредством которого источник переменного входного сигнала отделяется от источника постоянного напряжения Vcc. При этом С1 не препятствует прохождению переменного входного тока через переход «база — эмиттер транзистора Q1». Резисторы R1 и R2 совместно с сопротивлением перехода «Э — Б» образуют Vcc для выбора рабочей точки транзистора Q1 в статическом режиме. Типичной для этой схемы является величина R2 = 1 кОм, а положение рабочей точки — Vcc/2. R3 является нагрузочным резистором коллекторной цепи и служит для создания на коллекторе переменного напряжения выходного сигнала.

Предположим, что Vcc = 20 В, R2 = 1 кОм, а коэффициент усиления по току h = 150. Напряжение на эмиттере выбираем Ve = 9 В, а падение напряжения на переходе «Э — Б» принимаем равным Vbe = 0,7 В. Эта величина соответствует так называемому кремниевому транзистору. Если бы мы рассматривали усилитель на германиевых транзисторах, то падение напряжения на открытом переходе «Э — Б» было бы равно Vbe = 0,3 В.

Ток эмиттера, примерно равный току коллектора

Ie = 9 B/1 кОм = 9 мА ≈ Ic.

Ток базы Ib = Ic/h = 9 мА/150 = 60 мкА.

Падение напряжения на резисторе R1

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

R1 = V(R1)/Ib = 10,3 В/60 мкА = 172 кОм.

С2 нужен для создания цепи прохождения переменной составляющей тока эмиттера (фактически тока коллектора). Если бы его не было, то резистор R2 сильно ограничивал бы переменную составляющую, так что рассматриваемый усилитель на биполярном транзисторе имел бы низкий коэффициент усиления по току.

В наших расчетах мы принимали, что Ic = Ib h, где Ib — ток базы, втекающий в нее из эмиттера и возникающий при подаче на базу напряжения смещения. Однако через базу всегда (как при наличии смещения, так и без него) протекает еще и ток утечки из коллектора Icb0. Поэтому реальный ток коллектора равен Ic = Ib h + Icb0 h, т.е. ток утечки в схеме с ОЭ усиливается в 150 раз. Если бы мы рассматривали усилитель на германиевых транзисторах, то это обстоятельство нужно было бы учитывать при расчетах. Дело в том, что имеют существенный Icb0 порядка нескольких мкА. У кремниевых же он на три порядка меньше (около нескольких нА), так что в расчетах им обычно пренебрегают.

Однотактный усилитель с МДП-транзистором

Как и любой усилитель на полевых транзисторах, рассматриваемая схема имеет свой аналог среди усилителей на Поэтому рассмотрим аналог предыдущей схемы с общим эмиттером. Она выполнена с общим истоком и R-C-связями по входному и выходному сигналам для работы в классе «А» и приведена на рисунке ниже.

Здесь C1 — такой же разделительный конденсатор, посредством которого источник переменного входного сигнала отделяется от источника постоянного напряжения Vdd. Как известно, любой усилитель на полевых транзисторах должен иметь потенциал затвора своих МДП-транзисторов ниже потенциалов их истоков. В данной схеме затвор заземлен резистором R1, имеющим, как правило, большое сопротивление (от 100 кОм до 1 Мом), чтобы он не шунтировал входной сигнал. Ток через R1 практически не проходит, поэтому потенциал затвора при отсутствии входного сигнала равен потенциалу земли. Потенциал же истока выше потенциала земли за счет падения напряжения на резисторе R2. Таким образом, потенциал затвора оказывается ниже потенциала истока, что и нужно для нормальной работы Q1. Конденсатор C2 и резистор R3 имеют такое же назначение, как и в предыдущей схеме. Поскольку эта схема с общим истоком, то входной и выходной сигналы сдвинуты по фазе на 180°.

Усилитель с трансформаторным выходом

Третий одноступенчатый простой усилитель на транзисторах, показанный на рисунке ниже, также выполнен по схеме с общим эмиттером для работы в классе «А», но с низкоомным динамиком он связан через согласующий трансформатор.

Первичная обмотка трансформатора T1 является нагрузкой коллекторной цепи транзистора Q1 и развивает выходной сигнал. T1 передает выходной сигнал на динамик и обеспечивает согласование выходного полного сопротивления транзистора с низким (порядка нескольких Ом) сопротивлением динамика.

Делитель напряжения коллекторного источника питания Vcc, собранный на резисторах R1 и R3, обеспечивает выбор рабочей точки транзистора Q1 (подачу напряжения смещения на его базу). Назначение остальных элементов усилителя такое же, как и в предыдущих схемах.

Двухтактный звуковой усилитель

Двухтактный НЧ-усилитель на двух транзисторах расщепляет входной частоты на две противофазные полуволны, каждая из которых усиливается своим собственным транзисторным каскадом. После выполнения такого усиления полуволны объединяются в целостный гармонический сигнал, который и передается на акустическую систему. Подобное преобразование НЧ-сигнала (расщепление и повторное слияние), естественно, вызывает в нем необратимые искажения, обусловленные различием частотных и динамических свойств двух транзисторов схемы. Эти искажения снижают качество звука на выходе усилителя.

Двухтактные усилители, работающие в классе «А», недостаточно хорошо воспроизводят сложные звуковые сигналы, так как в их плечах непрерывно протекает постоянный ток повышенной величины. Это приводит к несимметрии полуволн сигнала, фазовым искажениям и в конечном итоге к потере разборчивости звука. Нагреваясь, два мощных транзистора увеличивают вдвое искажения сигнала в области низких и инфранизких частот. Но все же основным достоинством двухтактной схемы является ее приемлемый КПД и повышенная выходная мощность.

Двухтактная схема усилителя мощности на транзисторах показана на рисунке.

Это усилитель для работы в классе «А», но может быть использован и класс «АВ», и даже «В».

Бестрансформаторный транзисторный усилитель мощности

Трансформаторы, несмотря на успехи в их миниатюризации, остаются все же самыми громоздкими, тяжелыми и дорогими ЭРЭ. Поэтому был найден путь устранения трансформатора из двухтактной схемы путем выполнения ее на двух мощных комплементарных транзисторах разных типов (n-p-n и p-n-p). Большинство современных усилителей мощности используют именно этот принцип и предназначены для работы в классе «В». Схема такого усилителя мощности показана на рисунке ниже.

Оба ее транзистора включены по схеме с общим коллектором (эмиттерного повторителя). Поэтому схема передает входное напряжение на выход без усиления. Если входного сигнала нет, то оба транзистора находятся на границе включенного состояния, но при этом они выключены.

Когда гармонический сигнал подан на вход, его положительная полуволна открывает TR1, но переводит p-n-p транзистор TR2 полностью в режим отсечки. Таким образом, только положительная полуволна усиленного тока протекает через нагрузку. Отрицательная полуволна входного сигнала открывает только TR2 и запирает TR1, так что в нагрузку подается отрицательная полуволна усиленного тока. В результате на нагрузке выделяется полный усиленный по мощности (за счет усиления по току) синусоидальный сигнал.

Усилитель на одном транзисторе

Для усвоения вышеизложенного соберем простой усилитель на транзисторах своими руками и разберемся, как он работает.

В качестве нагрузки маломощного транзистора Т типа BC107 включим наушники с сопротивлением 2-3 кОм, напряжение смещения на базу подадим с высокоомного резистора R* величиной 1 МОм, развязывающий электролитический конденсатор C емкостью от 10 мкФ до 100 мкФ включим в базовую цепь Т. Питать схему будем от батареи 4,5 В/0,3 А.

Если резистор R* не подключен, то нет ни тока базы Ib, ни тока коллектора Ic. Если резистор подключен, то напряжение на базе поднимается до 0,7 В и через нее протекает ток Ib = 4 мкА. Коэффициент усиления транзистора по току равен 250, что дает Ic = 250Ib = 1 мА.

Собрав простой усилитель на транзисторах своими руками, можем теперь его испытать. Подключите наушники и поставьте палец на точку 1 схемы. Вы услышите шум. Ваше тело воспринимает излучение питающей сети на частоте 50 Гц. Шум, услышанный вами из наушников, и является этим излучением, только усиленным транзистором. Поясним этот процесс подробнее. Напряжение переменного тока с частотой 50 Гц подключено к базе транзистора через конденсатор С. Напряжение на базе теперь равно сумме постоянного напряжения смещения (приблизительно 0,7 В), приходящего с резистора R*, и напряжения переменного тока «от пальца». В результате ток коллектора получает переменную составляющую с частотой 50 Гц. Этот переменный ток используется для сдвига мембраны динамиков вперед-назад с той же частотой, а это означает, что мы сможем услышать тон 50 Гц на выходе.

Слушать уровень шума 50 Гц не очень интересно, поэтому можно подключить к точкам 1 и 2 низкочастотные источника сигнала (CD-плеер или микрофон) и слышать усиленную речь или музыку.

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:
— минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
— несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
— выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
— класс А — он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.

Внутренний дизайн

Усилитель начинается с питания. Разделение двух каналов для стерео правильнее всего вести уже с двух разных трансформаторов, но я ограничился одним трансформатором с двумя вторичными обмотками. После этих обмоток каждый канал существует сам по себе, поэтому надо не забывать умножать на два всё упомянутое снизу. На макетке делаем мосты на диодах Шоттки для выпрямителя.

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

Не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

Не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

При регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

Пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
— предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
— очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Теперь о традиционно самой сложной части в DIY — корпусе. Габариты корпуса задаются радиаторами, а они в классе А должны быть большими, помним про 30 Ватт тепла с каждой стороны. Сначала я недоучёл эту мощность и сделал корпус со средненькими радиаторами 800см² на канал. Однако при выставленном токе покоя 1.2А они нагрелись до 100°С уже за 5 минут, и стало ясно, что нужно нечто помощнее. То есть нужно либо ставить радиаторы побольше, либо использовать кулеры. Делать квадрокоптер мне не хотелось, поэтому были куплены гигантские красавцы HS 135-250 площадью 2500 см² на каждый транзистор. Как показала практика, такая мера оказалась немного избыточной, зато теперь усилитель спокойно можно трогать руками – температура равна лишь 40°С даже в режиме покоя. Некоторой проблемой стало сверление отверстий в радиаторах под крепления и транзисторы – изначально купленные китайские свёрла по металлу сверлили крайне медленно, на каждую дырку уходило бы не менее получаса. На помощь пришли кобальтовые свёрла с углом заточки 135° от известного немецкого производителя — каждое отверстие проходится за несколько секунд!

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд…

Наконец, можно приступать к прослушиванию. В качестве источника звука используется Foobar2000 → ASIO → внешняя Asus Xonar U7. Колонки Microlab Pro3. Главное достоинство этих колонок — это отдельный блок собственного усилителя на микросхеме LM4766, который можно сразу убрать куда-то подальше. Намного интереснее с этой акустикой звучали усилок от мини-системы Panasonic с гордой надписью Hi-Fi или усилитель советского проигрывателя Вега-109. Оба вышеупомянутых аппарата работают в классе АВ. Представленный в статье JLH переиграл всех вышеперечисленных товарищей в одну калитку, по результатам слепого теста для 3 человек. Хотя разницу было слышно невооружённым ухом и без всяких тестов – звук явно детальнее и прозрачнее. Весьма легко, например, услышать различие между MP3 256kbps и FLAC. Раньше я думал, что эффект lossless больше как плацебо, но теперь мнение изменилось. Аналогичным образом гораздо приятнее стало слушать нескомпрессованые от loudness war файлы — dynamic range меньше 5 Дб вообще не айс. Линсли-Худ стоит затрат времени и денег, ибо аналогичный брендовый усилок будет стоить намного дороже.

Материальные затраты

Трансформатор 2200 р.
Выходные транзисторы (6 шт. с запасом) 900 р.
Конденсаторы фильтра (4 шт) 2700 р.
«Рассыпуха» (резисторы, мелкие конденсаторы и транзисторы, диоды) ~ 2000 р.
Радиаторы 1800 р.
Оргстекло 650 р.
Краска 250 р.
Разъёмы 600 р.
Платы, провода, серебряный припой и пр. ~1000 р.
ИТОГО ~12100 р.

Схема № 2

Схема второго нашего усилителя значительно сложнее, но зато позволяет получить и более качественной звучание. Достигнуто это за счет более совершенной схемотехники, большего коэффициента усиления усилителя (и, следовательно, более глубокой обратной связи), а также возможностью регулировать начальное смещение транзисторов выходного каскада.

Схема нового варианта усилителя приведена на рис. 11.20. Этот усилитель, в отличие от своего предшественника, питается от двухполярного источника напряжения.

Входной каскад усилителя на транзисторах VT1-VT3 образует т. н. дифференциальный усилитель. Транзистор VT2 в дифференциальном усилителе является источником тока (довольно часто в дифференциальных усилителях в качестве источника тока ставят обычный резистор достаточно большого номинала). А транзисторы VT1 и VT3 образуют два пути, по которым ток из источника уходит в нагрузку.

Если ток в цепи одного транзистора увеличится, то ток в цепи другого транзистора уменьшится на точно такую же величину — источник тока поддерживает сумму токов обоих транзисторов постоянной.

В итоге транзисторы дифференциального усилителя образуют почти «идеальное» устройство сравнения, что важно для качественной работы обратной связи. На базу одного транзистора подается усиливаемый сигнал, на базу другого — сигнал обратной связи через делитель напряжения на резисторах R6, R8.

Противофазный сигнал «расхождения» выделяется на резисторах R4 и R5, и поступает на две цепочки усиления:

• транзистор VT7;
• транзисторы VT4-VT6.

Когда сигнал рассогласования отсутствует, токи обоих цепочек, т. е. транзисторов VT7 и VT6, равны, и напряжение в точке соединения их коллекторов (в нашей схеме такой точкой можно считать транзистор VT8) в точности равно нулю.

При появлении сигнала рассогласования токи транзисторов становятся разными, и напряжение в точке соединения становится больше или меньше нуля. Это напряжение усиливается составным эмиттерным повторителем, собранным на комплементарных парах VT9, VT10 и VT11, VT12, и поступает на АС — это выходной сигнал усилителя.

Транзистор VT8 используется для регулировки т. н. тока «покоя» выходного каскада. Когда движок подстроечного резистора R14 находится в верхнем по схеме положении, транзистор VT8 полностью открыт. При этом падение напряжение на нем близко к нулю. Если же перемещать движок резистора в нижнее положение, падение напряжения на транзисторе VT8 будет увеличиваться. А это равносильно внесению сигнала смещения в базы транзисторов выходного эмиттерного повторителя. Происходит смещение режима их работы от класса С до класса В, а в принципе — и до класса А. Это, как мы уже знаем, один из способов улучшения качества звука — не следует полагаться в этом только на действие обратной связи.

Плата . Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 50×47.5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать . Работу усилителя смотрим на . Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.21.

Аналоги и элементная база . При отсутствии необходимых деталей транзисторы VT1, VT3 можно заменить любыми малошумящими с допустимым током не менее 100 мА, допустимым напряжением не ниже напряжения питания усилителя и как можно большим коэффициентом усиления.

Специально для таких схем промышленностью выпускаются транзисторные сборки, представляющие собой пару транзисторов в одном корпусе с максимально подобными характеристиками — это был бы идеальный вариант.

Транзисторы VT9 и VT10 обязательно должны быть комплементарными, также как и VT11, и VT12. Они должны быть рассчитаны на напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя. Не забыли, уважаемый радиолюбитель, что усилитель питается от двухполярного источника напряжения?

Для зарубежных аналогов комплементарые пары обычно указываются в документации на транзистор, для отечественных приборов — придется попотеть в Инете! Транзисторы выходного каскада VT11, VT12 дополнительно должны выдерживать ток, не меньший:

I в = U / R, А,

U — напряжение питания усилителя,
R — сопротивление АС.

Для транзисторов VT9, VT10 допустимый ток должен быть не менее:

I п = I в / B, А ,

I в — максимальный ток выходных транзисторов;
B — коэффициент усиления выходных транзисторов.

Обратите внимание, что в документации на мощные транзисторы иногда приводятся два коэффициента усиления — один для режима усиления «малого сигнала», другой — для схемы с ОЭ. Вам нужен для расчета не тот, который для «малого сигнала». Обратите внимание также на особенность транзисторов КТ972/КТ973 — их коэффициент усиления составляет более 750.

Найденный вами аналог должен обладать не меньшим коэффициентом усиления — это существенно для данной схемы. Остальные транзисторы должны иметь допустимое напряжение не менее удвоенного напряжения питания усилителя и допустимый ток не мене 100 мА. Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0.125 Вт. Конденсаторы — электролитические, с емкостью не менее указанной и рабочим напряжением не менее напряжения питания усилителя.

Продолжение читайте

Усилитель на одном транзисторе — здесь представлена конструкция простого УНЧ на одном транзисторе. Именно с подобных схем многие радиолюбители начинали свой путь. Однажды собрав несложный усилитель мы всегда стремимся изготовить более мощное и качественное устройство. И так все идет по нарастающей, всегда присутствует желание изготовить безупречный усилитель мощности.

Показанная ниже простейшая схема усилителя выполнена на одном биполярном транзисторе и шести электронных компонентах, включая динамик. Эта конструкция прибора усиливающего звук низкой частоты, создана как раз для начинающих радиолюбителей. Основная ее цель, это дать понять простой принцип работы усилителя, поэтому она собрана с использованием минимального количества радиоэлектронных элементов.

Этот усилитель естественно обладает небольшой мощностью, для начала она большая и не нужна. Однако, если установить более мощный транзистор и поднять немного напряжение питания, то на выходе можно получить примерно 0,5 Вт. А это уже считается довольно приличной мощностью для усилителя имеющего такую конструкцию. На схеме, для наглядности применен биполярный транзистор c проводимостью n-p-n, вы же можете использовать любые и с любой проводимостью.

Чтобы получить 0,5 Вт на выходе, то лучше всего применить мощные биполярные транзисторы типа КТ819 либо их зарубежные аналоги, например 2N6288, 2N5490. Также можно использовать кремневые транзисторы типа КТ805 их зарубежный аналог — BD148, BD149. Конденсатор в цепи выходного тракта можно установить 0,1mF, хотя его номинальное значение не играет большой роли. Тем не менее он формирует чувствительность прибора относительно частоты звукового сигнала.

Если поставить конденсатор имеющий большую емкость, то тогда на выходе будут преимущественно низкие частоты, а высокие будут срезаться. И наоборот, если емкость будет маленькая, то будут резаться низкие частоты, а высокие пропускаться. Поэтому, этот выходной конденсатор подбирается и устанавливается исходя из ваших предпочтений относительно звукового диапазона. Напряжение питания для схемы нужно выбирать в пределах от 3v — до 12v.

Хотелось бы еще пояснить — данный усилитель мощности представлен вам только в демонстрационных целях, показать принцип работы такого устройства. Звучание этого аппарата конечно будет на низком уровне и не идет ни в какое сравнение с высококачественными устройствами. При усилении громкости воспроизведения, в динамике будут возникать искажения в виде хрипов.

Унч класса а своими руками

Вариант усилителя на отечественных транзисторах

Автор: АКА КАСЬЯН

По сути я ничего нового не придумал, просто давно хотел собрать данный усилитель, но на многих ресурсах отзывы о нем были не очень хорошие.

К сожалению, мне не удалось найти фотографии доделанных усилителей. Как правило, на страницах форума были только обсуждения и мне не оставалось ничего, кроме как повторить конструкцию.
О схеме очень мало отзывов, в основном только негативные. Жалобы в основном о малом потреблении тока, слишком искаженный выходной сигнал и т.п.

Сначала были найдены все оптимальные замены транзисторам. Все транзисторы использовались отечественного производства. Травить плату не было возможности, поэтому как всегда на помощь пришла макетка.

На плате была собрана вся схема, а выходные транзисторы через провода припаяны к основной плате.
В начале для выходного каскада использовал транзисторы КТ805, затем 819 и остановился на КТ803А – самый лучший вариант для этой схемы.

Схема планировалась для стандартной колонки на 4 Ом, поэтому некоторые номиналы схемы нужно подобрать под свои нужды.
Выходной конденсатор на 3300 мкФ с напряжением 16-50вольт, входной по вкусу (от 0,1 до 1мкФ).
Для питания использовал аккумулятор от бесперебойника, с ним усилитель развивает до 8 ватт, это уже чистейшая мощность, без хрипов, искажений и гулов.

За свою практику собрал немало усилителей мощности. Еще год назад, эталоном звука для меня были микросхемы СТК, затем была повторена схема ланзара и она долго не уступала свои позиции, но несколько дней назад этот усилитель вышел на первое место, оставив позади знаменитого ланзара.

Широкий диапазон воспроизводящих частот – еще одно достоинство этой схемы, хотя частоты ниже 30 Гц усилитель не сможет воспроизвести. Усилитель предназначен для широкополосной акустики, и для качественного звучания в первую очередь нужны качественные колонки. Хотя многие могут не согласится, но очень советую использовать отечественные головки 5 – 10 ГДШ с бумажным или поролоновым подвесом. После чистого класса «А» даже музыкальный центр будет звучать не так хорошо, как раньше.

Выходные транзисторы усилителя греются не так страшно, как говорилось в некоторых форумах, лично у меня без теплоотвода они поработали 10 минут на максимальной громкости, температура не превышала 70-80 градусов.

Странно то, что усилитель настолько качественный, что без подачи входного сигнала в колонках нет никакого шума или гула, словно усилитель выключен и включается только при подаче сигнала на вход.

Не советуется поднимать напряжение питания более 20 вольт, при 18 вольт усилитель показал 14 ватт – чистой синусоидальной мощи, но потреблял при этом 60 ватт. для класса «А» это вполне нормально.
В дальнейшем планируется собрать еще один канал, уж больно понравился этот усилитель, рядом с ним даже музыкальный центр дурно звучит.

Вариант усилителя на отечественных транзисторах

Автор: АКА КАСЬЯН

По сути я ничего нового не придумал, просто давно хотел собрать данный усилитель, но на многих ресурсах отзывы о нем были не очень хорошие.

К сожалению, мне не удалось найти фотографии доделанных усилителей. Как правило, на страницах форума были только обсуждения и мне не оставалось ничего, кроме как повторить конструкцию.
О схеме очень мало отзывов, в основном только негативные. Жалобы в основном о малом потреблении тока, слишком искаженный выходной сигнал и т.п.

Сначала были найдены все оптимальные замены транзисторам. Все транзисторы использовались отечественного производства. Травить плату не было возможности, поэтому как всегда на помощь пришла макетка.

На плате была собрана вся схема, а выходные транзисторы через провода припаяны к основной плате.
В начале для выходного каскада использовал транзисторы КТ805, затем 819 и остановился на КТ803А – самый лучший вариант для этой схемы.

Схема планировалась для стандартной колонки на 4 Ом, поэтому некоторые номиналы схемы нужно подобрать под свои нужды.
Выходной конденсатор на 3300 мкФ с напряжением 16-50вольт, входной по вкусу (от 0,1 до 1мкФ).
Для питания использовал аккумулятор от бесперебойника, с ним усилитель развивает до 8 ватт, это уже чистейшая мощность, без хрипов, искажений и гулов.

За свою практику собрал немало усилителей мощности. Еще год назад, эталоном звука для меня были микросхемы СТК, затем была повторена схема ланзара и она долго не уступала свои позиции, но несколько дней назад этот усилитель вышел на первое место, оставив позади знаменитого ланзара.

Широкий диапазон воспроизводящих частот – еще одно достоинство этой схемы, хотя частоты ниже 30 Гц усилитель не сможет воспроизвести. Усилитель предназначен для широкополосной акустики, и для качественного звучания в первую очередь нужны качественные колонки. Хотя многие могут не согласится, но очень советую использовать отечественные головки 5 – 10 ГДШ с бумажным или поролоновым подвесом. После чистого класса «А» даже музыкальный центр будет звучать не так хорошо, как раньше.

Выходные транзисторы усилителя греются не так страшно, как говорилось в некоторых форумах, лично у меня без теплоотвода они поработали 10 минут на максимальной громкости, температура не превышала 70-80 градусов.

Странно то, что усилитель настолько качественный, что без подачи входного сигнала в колонках нет никакого шума или гула, словно усилитель выключен и включается только при подаче сигнала на вход.

Не советуется поднимать напряжение питания более 20 вольт, при 18 вольт усилитель показал 14 ватт – чистой синусоидальной мощи, но потреблял при этом 60 ватт. для класса «А» это вполне нормально.
В дальнейшем планируется собрать еще один канал, уж больно понравился этот усилитель, рядом с ним даже музыкальный центр дурно звучит.

Это однотактный MOSFET усилитель класса A. Зачем он нужен, ведь своим КПД такая схема не выдерживает никакой критики? УНЧ класса А имеет очень хороший звук, и как правило не предназначен для того, чтобы играть очень громко, он должен играть очень качественно. Такие усилители имеют свои неоспоримые преимущества – они дают чистый, неискаженный звук, вот почему мечта многих аудиофилов – иметь усилитель класса А высокого класса.

Схема усилителя класса А на MOSFET

Этот усилитель был создан на основе принципиальной схемы, показанной выше. Вместо 2SK1058 использовался 2SK2221, потому что различия между ними невелики. Кроме того, 4700 мкФ был заменен на конденсатор 6800 мкФ.

Схема БП УНЧ класса А

Источник питания потребовал некоторых изменений. В выпрямительном мосту использованы диоды BYW 29/100. Конденсаторы 100 нФ расположены вокруг диодов для фильтрации шума при их переключении. Конденсаторы 1 мкФ размещены параллельно конденсаторов 10000 мкФ для фильтрации. Все представлено на схеме блока питания.

После сборки усилитель сразу заработал и весьма впечатляюще. Однако следует отметить, что в его случае используйте хорошую фильтрацию на источнике питания, чтобы устранить гудение. Но в остальном это довольно простой проект, с которым может справиться даже не слишком опытный радиолюбитель.

В качестве нагрузки транзистора выступают четыре не индуктивных проволочных резистора мощностью по 10 Вт. Да, класс А очень неэффективен в плане расхода мощности. Уходит более 60 Вт, чтобы получить только несколько ватт звука из динамика.

Это типичный пример усилителя SE. Резистор действует как источник тока для транзистора. Ток покоя легко рассчитывается как 0,8 А. Потеря мощности составляет около 20 Вт. Теоретическая максимальная мощность составляет 5 Вт.

Схема усилителя класса А – второй вариант

А это несколько модифицированная схема: транзистор T2 заменяет резистор 15 Ом 40 Вт в верхней схеме и является источником тока для T3, T1 и R1 для поддержания тока источника тока равным Ube (0,7 В) / R1 (0,47 Ом) = 1,5 А. Мощность на R1 = Ube (0,7 В) x I (1,5 А) = 1 Вт. Мощность на T2, а также на T3 = Uds (17,5 В) xI (1,5 А) = 26 Вт. Транзисторы Т2 и Т3 в совокупности отводят тепло мощностью 52 Вт. А мощность на динамике около 12 Вт (на 8 Ом). Самым большим преимуществом источника тока является то, что для переменного напряжения он имеет очень высокое сопротивление.

Если требуется УНЧ класс «А» чисто для наушников – смотрите эту схему. В общем попробуйте собрать этот УМЗЧ А-класса и послушать – будете приятно удивлены!

Атомные транзисторы MoS2 с переключением порога в направлении сверхмалой мощности

Конструкция ATS-FET

На рисунке 1a схематически показан ATS-FET путем последовательной интеграции атомарного TS Ag с полевым транзистором MoS ₂ . Полевой транзистор использует тот же диэлектрик HfO ₂ , что и TS (действующий как электролит в TS). Треугольные наночастицы MoS ₂ сначала были синтезированы на подложке SiO ₂ / Si методом химического осаждения из газовой фазы (CVD).Электроды истока / стока (Cr / Au), контактирующие сверху с MoS ₂ , получают с помощью стандартной литографии с электронным пучком (EBL), термического напыления и процесса отрыва. Обычная тонкая пленка HfO ₂ осаждается методом осаждения атомных слоев (ALD), выполняя роль как диэлектрического слоя полевого транзистора, так и электролита TS. Атомный слой Ag формируется на HfO ₂ с помощью стандартного процесса отрыва. Контакты верхнего затвора и стока определяются в желаемом положении с помощью EBL и металлизации.Структурная конструкция обычного слоя HfO ₂ упрощает процесс изготовления, обеспечивая при этом высокие диэлектрические характеристики ( κ ) для работы полевого транзистора и хорошую электрохимическую кинетику для порогового переключения. Быстрое образование и самопроизвольный разрыв атомарной филамента Ag в TS приведет к резкому включению / выключению ATS-FET со сверхнизким SS (рис. 1а).

Рис. 1. Полевой транзистор 2D MoS ₂ с крутым наклоном и сверхмалым энергопотреблением с переключением порогового значения на атомах Ag (ATS-FET).

a Схематическое изображение ATS-FET, состоящего из полевого транзистора MoS ₂ и TS на основе Ag / HfO ₂ . Повышенная производительность ATS-FET в основном объясняется резким переходом переключения TS. b Эквивалентная принципиальная схема ATS-FET, который можно рассматривать как базовый MoS ₂ FET, включенный последовательно с устройством TS. В _D — напряжение сток-исток между TS и полевым транзистором MoS ₂ ; В _G — напряжение затвор-исток на полевом транзисторе MoS ₂ . c , d Схематические диаграммы полос ATS-FET в условиях теплового равновесия со смещением В _G , включая c В _G < В _T и d В _G > V _T . Электроны проходят через контактные барьеры посредством термоэлектронной эмиссии или туннелирования; и через электролитный барьер посредством прыжков. e Оптическое изображение структуры устройства ATS-FET, демонстрирующее, что стек TS (площадь пересечения: 2 × 2 мкм ² ) включен последовательно с каналом полевого транзистора MoS ₂ .Красный пунктирный треугольник указывает материал канала MoS ₂ . Масштабная линейка: 50 мкм. f Рамановский спектр наноструктуры MoS ₂ , синтезированной методом химического осаждения из паровой фазы. Пики плоских мод колебаний E _2g и внеплоскостных A _1g находятся при 386,2 и 406,6 см ⁻¹ соответственно.

На рис. 1b изображена эквивалентная принципиальная схема ATS-FET, который можно рассматривать как базовый полевой транзистор MoS ₂ , включенный последовательно с устройством TS.Напряжение питания (или напряжение сток-исток, В, _D ) управляет TS и каналом MoS ₂ , а напряжение затвор-исток ( В, _G ) управляет характеристиками переключения. ATS-FET. Напряжение питания переменно распределяется между TS и FET, что соответствует падению напряжения В _D для всего устройства и В _{D ‘} для полевого транзистора MoS ₂ соответственно. На основе конфигурации последовательного TS V _G может настраивать уровень Ферми канала MoS ₂ и вести к эффективному управлению сопротивлением канала, которое в основном определяет падение напряжения между полевым транзистором и TS в последовательной конфигурации. .Диаграммы диапазонов ATS-FET для типичного В _G (по сравнению с пороговым напряжением В, _T ) показаны на рис. 1c, d. Слой электролита HfO ₂ в серии TS можно рассматривать как переменный барьер для транспорта электронов согласно приложенному V _G , который определяет падение напряжения на канале MoS ₂ и составляющую TS. Для V _G < V _T уровень Ферми MoS ₂ немного смещен вниз (сопротивление канала MoS ₂ поддерживается на высоком уровне).Ток через TS недостаточен для срабатывания перемычки Ag нити. Слой электролита HfO ₂ действует как большой барьер, блокирующий перенос электронов. Когда V _G > V _T , уровень Ферми MoS ₂ фактически смещается вниз (сопротивление канала MoS ₂ переходит на низкий уровень). Ток через TS может вызвать образование Ag-нити, что приведет к резкому увеличению тока (механизм будет подробно рассмотрен ниже).Оптическое изображение устройства ATS-FET показано на рис. 1д. Пакет TS (Au / Ag / HfO ₂ / Au) подключен последовательно к полевому транзистору, используя его верхний электрод в качестве электрода стока полевого транзистора ATS. На рис. 1f показан спектр комбинационного рассеяния света наночастиц MoS ₂ , синтезированных методом химического осаждения из паровой фазы, при возбуждении лазером с длиной волны 532 нм. Пики форм колебаний в плоскости E _2g и вне плоскости A _1g при 386,2 и 406,6 см ⁻¹ соответственно указывают на то, что MoS ₂ после выращивания является монослой.

ATS-FET в сравнении с базовым полевым транзистором

Передаточные характеристики ( I _D — V _G ) ATS-FET и базового MoS ₂ FET представлены на рис. 2a. Как ясно показано, когда В _G изменяется от -3 до 3 В и обратно до -3 В, базовый полевой транзистор MoS ₂ демонстрирует отношение тока включения / выключения 10 ⁵ и очень небольшой гистерезис. (серые квадратные кривые). Минимальная SS (SS _мин. ) при прямой и обратной развертках составляет 118.3 и 120,9 мВ декада ^-1 , соответственно, что выше термоэлектронного предела в 60 мВ декады ^-1 при комнатной температуре (рис. 2b). Напротив, ATS-FET демонстрирует более высокие электрические свойства, в том числе более высокое отношение тока включения / выключения (5 × 10 ⁶ ), более низкий ток в закрытом состоянии (1 × 10 ⁻¹³ A мкм ⁻¹ ) и гораздо более крутой SS (декада <5 мВ ⁻¹ ). Примечательно, что в ATS-FET последовательная интеграция TS в базовый MoS ₂ FET позволяет производить внутреннее усиление для преодоления фундаментального термоэмиссионного ограничения больцмановского распределения электронов.Что еще более впечатляюще, экспоненциально увеличивающиеся передаточные кривые базового MoS ₂ FET могут переходить к почти вертикальным передаточным кривым с гораздо более крутыми наклонами для ATS-FET (рис. 2a).

Рис. 2: Характеристики устройства ATS-FET.

a Кривые передачи от ATS-FET и FET с одним и тем же каналом 2D MoS ₂ (ширина канала: 10 мкм; длина канала: 2 мкм). Сплошные символы обозначают прямую развертку, а открытые символы — обратную развертку. b SS от ATS-FET и FET как в прямой, так и в обратной развертке. Полевой транзистор работает значительно выше основного термоэлектронного ограничения, в то время как ATS-FET имеет большой диапазон тока стока, где минимальная SS составляет 2,5 мВ декады ^-1 . c Ток утечки в закрытом состоянии и SS могут быть одновременно уменьшены в ATS-FET, что указывает на явление крутого спада сверхмалой мощности в ATS-FET. d I _D — V _G Характеристики измерены при комнатной температуре и В _D = 0.2 В при медленной / быстрой скорости развертки напряжения затвора. Шаги V, _G были установлены на 3 и 30 мВ соответственно. e Передаточные характеристики ( I _D — V _G ), измеренные при комнатной температуре и В _D = 0,2 и 0,3 В. f Выходные характеристики ( I _D — В _D ) измерено при комнатной температуре при В _G от -2 до 2 В с шагом 1 В.

В последовательной комбинации В _D делится между каналом MoS ₂ и TS в соответствии с их индивидуальными сопротивлениями. Ток в закрытом состоянии (или ток утечки) ATS-FET обычно определяется сверхвысоким сопротивлением TS, что приводит к дальнейшему снижению I _D до более низкого уровня 1 × 10 ⁻¹³ A мкм. ^-1 . Первоначально при низком значении В, _G , I _D , протекающем через канал MoS ₂ , и TS недостаточно, чтобы вызвать переключение TS.По мере увеличения В _G (т. Е. Прямая развертка) сопротивление канала MoS ₂ постепенно уменьшается до тех пор, пока I _D не приблизится к критическому порогу ( I _th-TS ), что составляет способный вызвать включение ТП (в низкоомное состояние, LRS). И, следовательно, общее сопротивление ATS-FET резко уменьшается и вызывает резкое увеличение I _D . Напротив, когда V _G уменьшается (т.е.е., обратная развертка) сопротивление канала MoS ₂ постепенно увеличивается до тех пор, пока I _D не снизится до другого критического порога ( I _hold-TS ), что может в обратном направлении вызвать отключение TS. (обратно в состояние высокого сопротивления, HRS) и вызывает быстрое падение I _D . Следовательно, гистерезис на передаточной кривой может быть обнаружен как результат разницы в V _G , соответствующих двум критическим порогам (рис.2а). В отличие от базового полевого транзистора (по часовой стрелке), гистерезис ATS-FET напоминает переход против часовой стрелки, вызванный последовательным интегрированием TS.

Из подпороговой области ATS-FET (на рис. 2a) извлеченные SS _min при прямой и обратной развертке составляют 2,5 и 4,5 мВ декада ^-1 , соответственно, как показано на рис. 2b. Кроме того, ATS-FET имеет большой диапазон I _D (более четырех десятилетий), где средний SS (SS _{средний} ) равен 3.0 мВ декада ⁻¹ в прямой развертке. Считается, что эффект NDR, возникающий из-за нестабильного поведения переключения порогов в устройстве с атомарной нитью Ag, вызывает эффективное внутреннее усиление напряжения в канале MoS ₂ атомарной толщины и способствует достижению записи и значительному снижению SS, что является намного меньше, чем значения, ранее сообщенные для туннельного полевого транзистора (TFET) при 31,1 мВ декады ^-1 (ref. ⁸ ), NC-FET на 41.7 мВ декада ^-1 (ref. ¹⁹ ), CNT FET с источником Дирака (DS-FET) на декаде 35 мВ ^-1 (ref. ¹⁶ ) и полевой транзистор с ионно-жидкостным затвором на 50 декада мВ ⁻¹ (исх. ²⁹ ). Кроме того, подпороговые характеристики различных типов полевых транзисторов MoS ₂ с крутым наклоном приведены в дополнительной таблице 1. Запись на SS _min на декаде 0,3 мВ ⁻¹ и SS _{в среднем} на декаде 1,3 мВ ⁻¹ (более трех десятилетий) также достигается в ATS-FET при комнатной температуре.

Как снижение тока в закрытом состоянии, так и SS в ATS-FET

Рассеивание мощности является фундаментальной проблемой для передовой технологии CMOS, которая сталкивается с двумя серьезными проблемами: возрастающая сложность масштабирования напряжения питания и возрастающие токи утечки, вызывающие снижение коэффициента текущей ликвидности ^6,7 . {\ frac {{- V _ {\ mathrm {D}}}}} {{\ mathrm {SS}}}}} \ right)} \ hfill \ end {array}, $$

(1)

, где C _L — коммутируемая емкость, τ _{задержка} — время задержки, α — коэффициент активности, а γ — подгоночный параметр ⁷ .Из приведенных выше уравнений можно сделать вывод, что более крутая SS и более низкий ток в закрытом состоянии в полевых транзисторах позволяют дополнительно масштабировать напряжение питания и соответствующее снижение общей рассеиваемой мощности. Как показано на рис. 2c (оранжевая область), интеграция TS с базовым MoS ₂ FET помогает значительно подавить токи утечки в закрытом состоянии примерно в 30 раз, что объясняется сверхвысоким сопротивлением TS в выключенном состоянии. -состояние (~ 1 ТОм). Кроме того, было продемонстрировано, что SS _min ATS-FET в прямой и обратной развертках значительно снизился до 2.5 и 4.5 мВ декада ⁻¹ соответственно. Оба они намного ниже, чем фундаментальные термоэлектронные ограничения и базовые ограничения MoS ₂ FET (сокращение почти в 50 раз, голубая область на рис. 2c).

Электрические свойства ATS-FET

Чтобы исключить влияние скорости развертки V _G на сверхнизкую SS, передаточные характеристики ( I _D — V _G ) ATS-FET измеряются при медленных и быстрых V _G скоростях развертки 3 и 30 мВ с ^-1 соответственно.Как показано на рис. 2d, идентичные крутые характеристики переключения с высокими отношениями тока включения / выключения более 10 ⁶ наблюдаются при различных скоростях развертки V _G . SS, В, _T , ток в закрытом состоянии и коэффициент включения / выключения не зависят от скорости развертки В, _G . Кроме того, передаточные характеристики ( I _D — V _G ) ATS-FET при V _D = 0.2 и 0,3 В показаны на рис. 2д. В прямой развертке среднее значение для SS при В _D = 0,2 и 0,3 В характеризуется как 4,5 мВ для декады ⁻¹ (за пять десятилетий) и 6,0 мВ за декаду ⁻¹ (за четыре декады). ), соответственно. Между тем, В _T ATS-FET показывает отрицательный сдвиг от -1,14 до -1,59 В, который определяется балансом между напряжением питания и соответствующими падениями потенциала на полевом транзисторе и TS во время В _G подметание.При более высоком В, _D TS поддерживает тенденцию к включению; следовательно, резкое изменение сопротивления менее эффективно, и TS легче включить при более низком значении V _G . При обратной развертке I _D ATS-FET уменьшается, пока не достигнет критического порога I _hold-TS (<5 × 10 ⁻¹¹ A мкм ⁻¹ ), опережая до мгновенного выключения ТС.И, следовательно, ATS-FET показывает аналогичные характеристики резкого переключения в подпороговой области независимо от V _D . Выходные характеристики ( I _D — V _D ) ATS-FET для различных V _G характеризуются, как показано на рис. 2f. Канальный ток I _D увеличивается с 6,7 × 10 ⁻⁸ до 2,1 × 10 ⁻⁶ A мкм ⁻¹ при увеличении V _G от −2 до 2 В в линейном / область насыщения, показывающая увеличение проводимости канала с увеличением В _G .В разных регионах V _D ( V _D < V _th-TS или V _D ≥ V _th-TS , В _th-TS — пороговое напряжение TS), как показано на рис. 2f. По мере увеличения В _D , когда В _D < В _th-TS , проводимость ATS-FET в первую очередь определяется TS, даже если канал MoS ₂ находится в LRS; когда В _D ≥ В _th-TS , проводимость ATS-FET координируется каналом MoS ₂ .Точно так же, когда В _D уменьшается, проводимость ATS-FET показывает внезапное снижение, когда В _D ≤ В _{удержание-TS} ( В _{удержание-TS} является удержанием напряжение ТС). Кроме того, выходные характеристики другого полевого транзистора ATS-FET и его базового полевого транзистора при различных В _G (от -2 до 2 В) в линейном масштабе также показаны на дополнительном рисунке 1. Ясно видно, что резкое переключение включение / выключение TS способствует возникновению явления крутого наклона 2D FET.

Переключение атомного порога Ag

Превосходные подпороговые характеристики ATS-FET связаны с последовательной интеграцией высокопроизводительного устройства TS. Следовательно, критически важно получить устройство TS с превосходным поведением при переключении пороговых значений. Типичная характеристика I — В готового устройства TS при токе согласования ( I _cc ) 100 нА показана на рис. 3a. TS демонстрирует неустойчивое поведение порогового переключения при небольшом пороговом напряжении TS ( В, _th-TS = ~ 0.26 В), сверхмалый ток утечки (<1 пА) и высокий коэффициент включения / выключения (> 10 ⁶ ). Устройство TS переключается из выключенного состояния во включенное состояние при приложенном напряжении ( В, _a ), превышающем В _th-TS (зеленая кривая на рис. 3a), в то время как оно переключается в в выключенном состоянии при В _на меньше, чем напряжение удержания ( В _hold-TS ; серая кривая на рис. 3a). Устройство TS дает очень крутой наклон включения / выключения <0.5 мВ декада ⁻¹ и В _th-TS колеблется между 0,205 и 0,265 В при циклических испытаниях. Профили линий энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) поперечных слоев стопки TS показаны на рис. 3б. На вставке — изображение, полученное методом сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (HAADF-STEM) в кольцевом темном поле под большим углом. Сферический слой Ag, слой диэлектрика HfO ₂ и слои верхнего / нижнего электрода (TE / BE) могут быть четко видны, при этом слой атомного размера Ag накапливается на границе раздела TE / HfO ₂ .

Рис. 3: Пороговое переключение между атомами Ag (TS на основе Ag / HfO ₂ ).

a Типичная характеристика I — В устройства TS при токе согласования ( I _куб.см ) 100 нА при прямом (зеленый) / обратном (серый) колебании напряжения, демонстрируя сверхмалые токи утечки (<1 пА). b Профили линий энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) (включая элементы Ag, Hf и O) слоев стопки TS вдоль красной линии, показанные в поперечном сечении многоугольного кольцевого сканирующего темнопольного сканирующего электрона. микроскопия (HAADF-STEM) изображение.Шкала шкалы: 10 нм. c Моделирование процедур образования и разрыва (включения / выключения) атомарной нити Ag в устройстве TS с приложенным напряжением 0,4 В.

Для исследования влияния морфологии нити на динамику переключения, формирование и разрыв Ag нити при напряжении В, _и 0,4 В проиллюстрирован на рис. 3c с помощью моделирования методом Монте-Карло (блок-схема показана на дополнительном рис. 2). Состояние включения / выключения TS определяется образованием / разрывом Ag-нити с изменчивым поведением переключения порога.Слой электролита HfO ₂ ТС можно рассматривать как переменный барьер для транспорта электронов. Диффузия наночастиц Ag в матрицу HfO ₂ способствует переносу электронов по цепочке наночастиц (т.е. нити накала), а соседние наночастицы Ag могут действовать как ловушки электронов для термоэлектронной эмиссии или туннелирования ³⁰ . Как показано на дополнительном рис. 3, кривая Аррениуса используется для объяснения температурной зависимости тока утечки устройства TS.Перенос заряда TS в HRS регулируется сочетанием эмиссии Френкеля-Пула (F-P) и процесса туннелирования с помощью ловушек (TAT) ^31,32,33 . В частности, в высокотемпературной области (> 200 K) ток сильно зависит от температуры, что указывает на механизм эмиссии F-P. Напротив, в области низких температур (<200 K) ток демонстрирует слабое температурно-зависимое поведение из-за существования механизма TAT.

При приложении большого напряжения к TS, резкое образование Ag-нити обычно вызывает эффект NDR на TS.Измеренные характеристики I — В устройства TS в режимах качания напряжения и тока показаны на дополнительном рис. 4, что указывает на хорошие характеристики в режиме NDR с управлением по току (или S-типа). Эффект NDR дополнительно проиллюстрирован контрольным образцом (TS, подключенным к резистору R _L , дополнительный рис. 5a) для изучения распределения падений напряжения во время процесса включения / выключения TS. Эффект NDR вызывает резкое снижение напряжения ( В _TS — Δ V _NDR ) на устройстве TS и, как следствие, усиленное падение напряжения ( В _L + Δ V _NDR ) через последовательный резистор (дополнительный рис.5а). Уменьшение падения напряжения (-Δ V _NDR ) на устройстве TS может быть извлечено из характеристик AC I — V (дополнительный рисунок 5b). Согласно анализу контрольного образца, можно предсказать, что эффект NDR может вызвать аналогичное внутреннее усиление напряжения при замене резистора на полевой транзистор MoS ₂ .

Контроль внутреннего усиления в ATS-FET

Эквивалентную принципиальную схему ATS-FET можно рассматривать как два переменных резистора, соединенных последовательно, как показано на рис.4а. Мы пытаемся раскрыть рабочий механизм ATS-FET, используя математический вывод и моделирование с полуколичественной моделью ^34,35,36 , и моделирование проиллюстрировано на дополнительном рис. 6 и примечании 1. Принимая во внимание сильно нелинейный I — В характеристики как TS, так и базовой линии MoS ₂ FET во внимание, напряжение узла ( В _{D ‘}) и ток канала ( I _D ) могут быть решены как пересечения выходных характеристик ( I _D — V _{D ′} , черные линии) базовой линии MoS ₂ FET и кривой I — V ( I _D — V _{D ′} , красная линия) устройства TS для различных V _G (см. Дополнительный рис.6в). Впечатляет то, что смоделированные кривые переноса, извлеченные из дополнительного рис. 6c, хорошо согласуются с экспериментальными данными, как показано на рис. 4b. С физической точки зрения явление крутого SS вызвано эффектом NDR TS, и его можно понять с помощью концепции внутреннего усиления усиления ( β = d V _{D ′} / d V _G ), который определен для описания взаимосвязи между V _{D ‘} и V _G .Согласно определению подпорогового колебания, SS может быть записано как

$$ {\ mathrm {SS}} = \ frac {{\ partial V _ {\ mathrm {G}}}} {{\ partial {\ mathrm {log }} _ {10} (I _ {\ mathrm {D}})}} = \ frac {{\ partial V _ {\ mathrm {G}}}} {{\ partial V _ {{\ mathrm {D} {\ prime }}}}} \ times \ frac {{\ partial V _ {{\ mathrm {D}} {\ prime}}}} {{\ partial {\ mathrm {log}} _ {10} (I _ {\ mathrm { D}})}} = \ frac {{\ frac {{2.3kT}} {q}}} {{\ frac {1} {n} + \ frac {\ beta} {{\ exp \ left ({\ frac {{qV _ {{\ mathrm {D}} {\ prime}}}} {{kT}}} \ right) — 1}}}} \\ \ приблизительно \ frac {{2.{- 1}, \, {\ mathrm {when}} \, \ beta \ to \ infty, $$

(2)

, где В _{D ′} — выходное напряжение на внутреннем узле D ′, β — коэффициент внутреннего усиления, n — идеальный коэффициент, q — основной заряд электрона, k — постоянная Больцмана, а T — абсолютная температура. В идеале β приближается к бесконечности (т. Е. ∆ V _G = 0) в процессе прямого переключения, и, таким образом, SS будет приближено к нулю.Однако из-за неизбежного ограничения точности тестового прибора измеренное значение SS составляет> 0 мВ декады ⁻¹ .

Рис. 4: ATS-FET с внутренним усилением по каналу MoS ₂ .

a Схема замещения электрических измерений. V _{D ′} и I _D , выделенные красным цветом, являются выходными параметрами, которые необходимо одновременно записывать с увеличением входного сигнала V _G (синий). b Экспериментальные и смоделированные характеристики переключения ( I _D — V _G ) характеристики ATS-FET при В _D = 0,3 В, что указывает на хорошее согласие с результатами моделирования. экспериментальные данные. c Соотношение между напряжением затвора ( В, _G ) и внутренним напряжением ( В, _{D ′} ) для двух схем В, _D , включая В, _D (= 0 .2 В) < В _th-TS и V _D (= 0,3 В)> V _th-TS . На вставке — линейная шкала данных, показанных в сером пунктирном прямоугольнике. d , e V _{D ′} изменяется в зависимости от I _D для двух схем V _D . Эффект NDR вызывает усиление В _{D ‘} через канал MoS ₂ . f Соотношение между средней SS и внутренним усилением ( β = d V _D / d V _G ).На вставке показано резкое увеличение V _{D ‘} по отношению к приложенному V _G , происходящее в области резкого переключения из-за эффекта NDR.

Чтобы проверить и дополнительно уточнить внутреннее усиление, вызванное NDR, мы отслеживаем выходное напряжение на внутреннем узле D ‘( В, _{D ′} ) и анализируем характеристики вольтамперометрии при качании тока при двух разных В _D . Согласно V _th-TS при ~ 0.26 В, мы разумно выбираем два типичных значения В _D (0,2 и 0,3 В, т. Е. В _D < В _th-TS и В _D > В _th-TS соответственно). Как показано на рис. 4c, резкие увеличения V _{D ‘} четко наблюдаются под обоими V _D ( V _D < V _th-TS и V _D > V _th-TS ).Когда В _G проходит по В _T , перераспределение эффективного потенциала падает на канале MoS ₂ , и TS подтягивается (увеличивается) В _{D ′} в соответствии с напряжением стока. эффект наложения. Падение V, _{D ‘} на канале MoS ₂ усиливается в соответствии с эффектом NDR, вызванным переходом TS из выключенного состояния во включенное состояние. Примечательно, что тенденции изменения V _{D ‘} явно различимы для разных V _D . В _{D ‘} при В _D = 0,3 В показывает начальное уменьшение с последующей тенденцией к увеличению, в то время как В _D’ при В _D = 0,2 В показывает увеличение только при точка подтягивания. Повышающее значение В, _G также сдвигается с -1,45 до -1,04 В, когда значение В _D уменьшается с 0,3 до 0,2 В (вставка на рис. 4c). Основная причина объясняется вольтамперометрическими характеристиками при качании тока.Для V _D < V _th-TS (рис. 4d), TS изначально находится в выключенном состоянии при I _D <1 × 10 ⁻¹² A мкм ^{— 1} . Чтобы поддерживать низкий ток в последовательной цепи, В _{D ‘} поддерживается на низком уровне, чтобы минимизировать ток в полевом транзисторе MoS ₂ . По мере увеличения I _D немного увеличивается V _{D ’}. Когда I _D достаточно велик (больше 1.6 × 10 ⁻¹² A мкм ⁻¹ ), чтобы вызвать образование нитей Ag в TS, сопротивление ATS-FET резко уменьшается с В _{D ′} , что представляет собой резкое приращение (Δ V _NDR ). Напротив, В _{D ‘} изначально находится на высоком уровне (0,263 В) для В _D > В _th-TS (рис. 4e). Это может быть связано с тем, что напряжение питания, подаваемое от электрода стока, временно накладывается на компонент TS и запускает перемычку Ag нити.Мгновенно увеличенный ток устройства приводит к высокому значению В _{D ‘} вначале. Затем V _{D ‘} резко снижается с последующей тенденцией к небольшому увеличению по мере развертки I _D . Когда I _D превышает 1,4 × 10 ⁻¹² A мкм ⁻¹ , V _{D ′} представляет собой резкое приращение (Δ V _NDR ). Поскольку напряжение питания на рис. 4e больше, чем на рис.4d, ток запуска для Ag нити будет относительно меньше, что согласуется с результатами на рис. 4c.

Кроме того, внутреннее усиление усиления ( β = d В _{D ‘} / d В _G ), извлеченное из области резкого переключения, составляет ~ 22,2 для низкого напряжения питания при В _D = 0,2 В (вставка на рис. 4f), что соответствует SS _min с декадным напряжением 2,5 мВ ⁻¹ и среднему значению SS из 3.0 мВ декада ⁻¹ за четыре декады I _D . Когда коэффициент внутреннего усиления увеличивается до 28,6, среднее значение для SS _{может быть дополнительно уменьшено до рекордного уровня 1,3 мВ декады ^–1 (рис. 4f). Коэффициент внутреннего усиления считается важным параметром при разработке полевых транзисторов с более крутым наклоном и меньшим энергопотреблением.}

Основываясь на приведенном выше обсуждении, в этой работе непосредственно наблюдается усиление внутреннего напряжения в ATS-FET в соответствии с скачком напряжения (Δ V _NDR ), вызванным эффектом NDR.С точки зрения носителей заряда, свободные электроны, переносимые в ATS-FET, вначале блокируются барьером из электролита HfO ₂ ( В _G < В _T ). Когда V _G достигает V _T , I _D резко возрастает в результате образования Ag нити. Следовательно, ATS-FET в принципе может преодолеть фундаментальное термоэлектронное ограничение 60 мВ декады ^–1 при комнатной температуре.

Улучшенный ATS-FET со значительно уменьшенным гистерезисом и SS

Гистерезис обычно нежелателен для транзисторов в логических приложениях ³⁷ . Технически достижимый ATS-FET с малым гистерезисом (или без гистерезиса) и сверхнизкими подпороговыми характеристиками может предложить многообещающий потенциал для приложений сверхмалой мощности логических схем. Однако описанный выше ATS-FET демонстрирует большой гистерезис 0,5–1 В (рис. 2), который, по сути, необходимо значительно уменьшить.Некоторые методы оптимизации устройства использовались для уменьшения гистерезиса, такие как отжиг и пассивация, как сообщалось ранее ^37,38 . Чтобы подавить гистерезис ATS-FET, мы также представляем эффективный подход к оптимизации устройства за счет использования устройства TS с высокоупорядоченными наноточечками Ag, которые могут способствовать сокращению окна переключения (например, уменьшению разницы между V, _{th. -TS} и V _hold-TS ) и улучшение I _hold-TS of TS.Недавно представленное устройство TS изготовлено со слоем HfO ₂ толщиной 10 нм, активным электродом из высокоупорядоченных наноточек Ag, с последующим процессом быстрого термического отжига. Крайне важно обработать атомарный слой Ag с помощью быстрого термического отжига, чтобы атомы Ag накапливались в сферической форме, что является предпочтительным для примесей внедрения в HfO ₂ , чтобы гарантировать летучие характеристики переключения порога даже при высоком токе податливости. ²⁶ . При токах согласования ( I _cc ), определенных от 10 нА до 50 мкА, устройство TS демонстрирует резкое и неустойчивое поведение переключения порога (дополнительный рис.7а). Устройство TS также демонстрирует хорошую стабильность в циклическом тесте (рис. 5a), достигая уменьшенного окна переключения 0,12–0,24 В и небольших отклонений как в В _th-TS , так и в В _hold-TS (Дополнительный рис. 7b). Кроме того, при подключении такого TS-устройства к полевому транзистору MoS ₂ улучшенный ATS-FET демонстрирует значительно сниженный гистерезис и SS с высокой воспроизводимостью. Выходные характеристики ( I _D — V _D ) улучшенного ATS-FET для различных V _G показаны на дополнительном рис.8. Пятьдесят непрерывных циклов выходных характеристик (при В, _G = 2 В) на рис. 5b также позволяют проверить стабильную и воспроизводимую работу ATS-FET. Из передаточных характеристик на рис. 5c видно, что улучшенный ATS-FET показывает уменьшенный гистерезис <0,15 В при различных значениях В, _D (в диапазоне от 0,7 до 1,1 В). Что еще более впечатляюще, почти ничтожный гистерезис (10 мВ) наблюдается у V _D 0,7 В, в то время как SS _min в прямой и обратной развертках равняется 2.6 и 12,5 мВ декада ⁻¹ соответственно (дополнительный рисунок 9). Дальнейшее извлечение ключевых параметров, включая SS _вперед , SS _назад , гистерезис и V _T , из трех ATS-FET показано на дополнительном рисунке 10. SS _вперед , SS _назад , и гистерезис не зависят от V _D , в то время как V _T показывает отрицательный сдвиг с увеличением V _D (в соответствии с рис.2д).

Рис. 5: ATS-FET со значительно уменьшенным гистерезисом и SS.

a Типичные характеристики I — V TS устройства на основе высокоупорядоченных наноточек Ag за 30 циклов ( I _cc = 1 мкА). На вставке — изображение высокоупорядоченных наноточек Ag, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). b Выходные характеристики ATS-FET с недавно представленным TS при В _G 2 В за 50 циклов. 2D MoS ₂ канал (ширина канала: 2.2 мкм; длина канала: 1,8 мкм). c Передаточные характеристики ( I _D — V _G ) ATS-FET с недавно представленным TS при V _D в диапазоне от 0,7 до 1,1 В. d , e Статистические распределения SS _вперед , SS _назад и гистерезиса (Δ V ) ATS-FET в вариациях d и e от устройства к устройству. f Сравнение SS – гистерезиса (слева) и SS– V _D (справа) в различных полевых транзисторах с крутым наклоном, включая TFET ^8,39,40 , NC-FET ^{18,19,20 , 41,42,43,44,45,46} , фазовый полевой транзистор ^21,47,48 , Ag (или Cu) нить накала TS-FET ^22,28,49 , полевой транзистор с резистивным переключением (RS-FET ) ^50,51 и DS-FET ¹⁶ , а также наш ATS-FET.

Статистический анализ ATS-FET и сравнение устройств

Чтобы более четко проиллюстрировать воспроизводимость ATS-FET, мы проводим статистический анализ для среднего SS (включая SS _вперед и SS _назад ) и гистерезиса в вариациях от цикла к циклу (80 циклов) и от устройства к устройству (50 устройств). На рисунке 5d показаны гистограммы и гауссовы аппроксимации для SS _вперед , SS _назад, и гистерезиса (декада 4,8 и 4,6 мВ ⁻¹ ; 0.14 В) ATS-FET за 80 циклов. Кроме того, резкое переключение ATS-FET не имеет отклонений от устройства к устройству. Гауссовы распределения SS _вперед , SS _назад и гистерезиса показаны на рис. 5e, показывая, что статистические SS _вперед , SS _назад, и гистерезис в основном распределяются на декаде 5,3 мВ ⁻¹ , 6,1 мВ декада ⁻¹ и 0,19 В соответственно.

Согласно вышеописанной формуле.(1), V _D и SS синергетически способствуют оценке энергопотребления в устройстве FET. Следовательно, рекомендуется минимизировать как V, _D , так и SS, в дополнение к подавленному гистерезису в кривых передачи. По сравнению с предыдущими отчетами о различных категориях крутых транзисторов, включая TFET ^8,39,40 , NC-FET ^{18,19,20,41,42,43,44,45,46} , фазовый полевой транзистор ^21,47,48 , Ag (или Cu) нить TS-FET ^22,28,49 , резистивно-коммутируемый полевой транзистор ^50,51 и DS-FET ¹⁶ , отношения SS – гистерезис и SS– V _D обобщены и изображены на рис.5f. Способные достигать более крутой SS, уменьшения гистерезиса и масштабирования V, _D , полевые транзисторы ATS-FET демонстрируют превосходные характеристики за счет использования конструкции с геометрией атомарного масштаба с бесшовной интеграцией 2D FET и TS. В частности, полученный ATS-FET почти не имеет гистерезиса (10 мВ) и имеет сверхнизкую SS _мин <2,6 мВ декада ^-1 , что может удовлетворить требованиям ITRS для SS 25 мВ декада ^-1 в 2027 году (ref. ¹ ) и будет перспективным для будущей электроники со сверхнизким энергопотреблением.

7segmentdisplay — Схема 7-сегментного светодиода с общим анодом на транзисторе NPN и Arduino, работала, но правильно ли это?

Вот хороший способ сделать это:

Линии SEGx представляют собой цифровые выходы 0-5 В от вашего микроконтроллера. Все, что вам нужно, это один NPN-транзистор и эмиттерный резистор на сегмент. Ток светодиода регулируется величиной резистора эмиттера и в значительной степени не зависит от напряжения питания.

Когда он включен, на базу транзистора подается напряжение 5 В.Таким образом, напряжение эмиттера составляет около 4,3 В. Таким образом, ток эмиттера в этом примере составляет (4,3 В) / (220 Ом) = 20 мА. Из-за усиления транзистора большая часть (около 98% или более) этого тока будет исходить от коллектора, то есть через светодиод. 20 мА — это обычно максимальный непрерывный ток, на который рассчитаны такие светодиоды, но проверьте данные.

Этот метод работает в широком диапазоне напряжений питания. Мы уже знаем, что эмиттер включенного транзистора будет иметь напряжение 4,3 В. Допустим, мы хотим, чтобы на транзисторе было не менее 1 В, чтобы он прошел режим низкого напряжения.Для зеленых светодиодов, рисунок 2.1 В. Это означает, что для этого требуется минимальное напряжение питания 4,3 В + 1 В + 2,1 В = 7,4 В. Таким образом, 12 В, очевидно, достаточно, и вы можете допустить значительный провал в этих 12 В без яркости светодиодов. заметно меняется.

Максимальное напряжение питания ограничено мощностью рассеивания транзистора. Допустим, вы не хотите превышать 200 мВт. (200 мВт) / (20 мА) = 10 В, что является максимальным падением напряжения C-E при 20 мА. Это означает, что предложение может достигать 4.3 В + 10 В + 2,1 В = 16,4 В. Опять же, это оставляет много помех от 12 В.

Если вы просто управляете одной 7-сегментной цифрой, то вышесказанное применимо напрямую. Если вы мультиплексируете несколько из них, вы также хотите поменять аноды так, чтобы одновременно была задействована только одна цифра. В этом случае среднее время включения будет обратным количеству цифр. Например, для трех мультиплексированных цифр светодиоды будут гореть не более 1/3 времени. В этом случае вы можете увеличить ток, когда он включен, чтобы среднее значение оставалось достаточно ярким.Большинство 7-сегментных светодиодов предназначены для этого, и обычно вы можете увеличить пиковый ток в 5 раз или около того по сравнению со средним значением. Опять же, сверьтесь с таблицей данных для получения реальных значений для ваших светодиодов.

Добавлено про транзисторы не в насыщении

Его спросили в комментарии «Почему вы хотите, чтобы переключатели выходили из состояния насыщения?» . На самом деле это довольно хороший наивный вопрос.

Во-первых, немного предыстории. Обычно, когда вы включаете / выключаете транзисторы, вы хотите, чтобы транзистор был либо полностью выключен, либо полностью открыт.Последнее называется «насыщением» в транзисторах с биполярным переходом (BJT).

В первом приближении вы можете представить себе BJT как имеющий определенный коэффициент усиления по току. В случае NPN, например, показанных здесь, небольшой ток от базы к эмиттеру позволяет большему току от коллектора к эмиттеру. Соотношение «много» и «немного» и есть прибыль. Например, если вы поместите 1 мА на базу и на выход из эмиттера, и вы обнаружите, что затем вы можете подать 50 мА на коллектор и выйти из эмиттера до того, как напряжение CE начнет заметно повышаться, тогда транзистор будет иметь усиление 50. .

Итак, что произойдет, если вы дадите ему такой же базовый ток 1 мА, но не позволите ему иметь полный ток коллектора 50 мА? Вот что такое насыщенность. Я замалчиваю некоторую физику полупроводников и немного теряю термины, но вдаваться в подробности может только запутать любого, кто просто пытается изучить основы. Вы можете многое сделать с довольно простой моделью транзистора, и мы собираемся придерживаться этого в этом ответе.

Насыщение означает, что транзистор может поддерживать больший ток коллектора, чем доступно.Это означает, что он снижает напряжение C-E до минимума, которое составляет около 200 мВ для типичных токов. Если ток, который может поддерживать транзистор, достигается при более высоком напряжении C-E, он останавливается на этом. Когда напряжение C-E больше вольта или немного меньше, ток коллектора практически не зависит от напряжения коллектора. Другими словами, транзистор действует как фиксированный сток тока от напряжения чуть ниже C-E и выше.

Итак, теперь перейдем к вопросу о том, почему никто не хочет запускать транзисторы в режиме насыщения.Это именно то, что вы хотите сделать при переключении приложений. Идеальный выключатель при включении не теряет напряжения. Примерно 200 мВ, падение BJT при включении часто приемлемо, но вы хотите, чтобы оно было как можно ниже.

Это все правда, но это всего лишь практическое правило. Как правило, проблема с эмпирическими правилами, но они не всегда применимы. Вам нужно на самом деле понимать схему , чтобы практические правила не доставили вам неприятностей, как в этом случае.

В этом случае у нас есть питание 12 В и, наконец, светодиод, который падает примерно на 2 В.Что-то где-то должно сбросить оставшиеся 10 В. Обычная реакция коленного рефлекса — это заземленная цепь эмиттера, как показано EM Fields. Часто это необходимо, но не в этом случае. Обратите внимание на резисторы коллектора, которые снижают основную часть 10 В.

В схеме, которую я показываю, на эмиттерном резисторе падает примерно 4,3 В, а на транзисторе падает остаток. Мало того, что вы не хотите, чтобы транзистор был в насыщении, поскольку вам нужно, чтобы он упал на 5 В или около того, он фактически упрощает и оптимизирует схему, делая это.Транзистор становится регулятором тока, чего и хочет светодиод. В процессе он понижает необходимое напряжение, чтобы поддерживать ток на желаемом уровне. По сути, это более умный способ использования транзистора, когда у вас есть много дополнительного напряжения, которое вам все равно нужно сбросить.

Еще одно незначительное побочное преимущество состоит в том, что базовый ток автоматически достигает оптимального значения. Вам не нужно решать, каким будет фиксированный базовый ток, и соответствующим образом настраивать базовый резистор.В этой конструкции ток базы автоматически равен 1 / усиление тока коллектора. Еще одно преимущество этой топологии состоит в том, что она требует меньшего тока базы от цифрового сигнала, управляющего базой. В данном случае это не проблема, но в некоторых других случаях может быть.

Теперь я вижу возражение против рассеиваемой мощности транзистора. Конечно, нужно иметь в виду количество мощности, точно так же, как когда резистор рассеивает мощность. Вот почему у этих вещей есть даташит. Читая таблицы данных и выполняя вычисления, вы можете определить, выполняется ли каждая из частей в рамках спецификации.В приведенном выше примере каждый транзистор падает примерно на 5,6 В и передает ток 20 мА. Таким образом, рассеиваемая мощность составляет 112 мВт. Если ваши транзисторы могут безопасно рассеивать такую ​​мощность, не выходя за пределы каких-либо ограничений, то нет ничего плохого в том, чтобы позволить им это сделать. Фактически, это плохой дизайн — не рассматривать альтернативы, которые полностью соответствуют спецификациям того, что может делать деталь, и что схема должна выполнять.

Опять же, дело в том, чтобы подумал о цепи. Эмпирические правила уменьшают вероятность того, что некомпетентные люди устроят беспорядок.В правильной инженерии нет места практическим правилам.

Мультиплексирование нескольких цифр

Чтобы ввести несколько цифр, вы управляете катодами светодиодов, как показано выше. Катоды для каждого сегмента связаны цифрами. Все катоды сегмента A связаны вместе, катоды сегмента B и т. Д. В приведенном выше примере коллектор Q1 будет связан с катодом светодиодов сегмента A каждой цифры.

Это можно представить как соединение светодиодов в матрицу.Аноды соединены рядами, которые представляют собой цифры. Катоды соединены в столбцы, которые представляют собой сегменты. Чтобы зажечь конкретный светодиод, необходимо включить его цифровой и сегментный привод.

Прошивка обычно делает это путем сканирования всех цифр быстрее, чем ваше постоянство зрения. Он включает цифру, затем включает сегменты, чтобы осветить эту цифру, ждет некоторое время, выключает сегменты, выключает эту цифру, включает следующую цифру и т. Д. Обычно вы хотите выполнить всю последовательность в несколько 100 Гц, иначе мерцание может раздражать.

Вот как водить аноды:

Один из них на цифру. Q2 выполняет фактическое переключение. Это переключатель полного включения / выключения. Когда цифра включена, она намеренно переходит в насыщение. Q1 использует тот же трюк с переключаемым потребителем тока, что и выше. При 5 В на базе Q1 эмиттер будет около 4,3 В, поэтому 10 мА проходит через R1. Большая часть этого поступает из базы Q2. На рисунке база Q2 будет на 750 мВ ниже его эмиттера, поэтому на R2 будет 750 мВ, а ток через него будет 750 мкА.Мы можем с уверенностью сказать, что Q2 будет иметь базовый ток не менее 9 мА. Назначение R2 — быстрое выключение Q2, когда Q1 прекращает базовый ток.

Предположим, вы можете получить транзистор для Q2, который имеет коэффициент усиления 30 при этом токе (довольно консервативный). Это означает, что он может поддерживать ток коллектора до (9 мА) x 30 = 270 мА. В худшем случае, если горят все 7 сегментов, это поддерживает до 39 мА на светодиод. Вы не указали подробностей, так что это просто примерные числа, взятые из воздуха, чтобы проиллюстрировать, как проводить расчеты.Вам необходимо прочитать таблицы и самостоятельно провести расчеты с действительными числами и соответствующим образом скорректировать значения на этой схеме. Например, вам может потребоваться, чтобы R1 был ниже, чтобы поддерживать больший базовый ток Q2, чтобы, в свою очередь, поддерживать больший максимальный ток на цифру. Внимательно посмотрите на текущую мощность и рассеиваемую мощность Q2, но учтите, что часть времени она будет составлять только 1 / разряд.

Простые низкочастотные транзисторы своими руками. Мощный и качественный самодельный аудиоусилитель.Экономичный УНЧ на трех транзисторах

• 20.09.2014

  Характеристики пассивных компонентов для поверхностного монтажа указаны в соответствии с определенными стандартами и не соответствуют напрямую цифрам, нанесенным на корпус. Статья знакомит с этими стандартами и поможет избежать ошибок при замене компонентов микросхемы. Основой производства современного электронного и компьютерного оборудования является технология поверхностного монтажа или технология SMT (SMT — Surface Mount Technology)….

• 21.09.2014

  На рисунке показана схема простого сенсорного переключателя на микросхеме 555 IC. Таймер 555 работает в режиме компаратора. Когда пластины соприкасаются, включается компаратор, который, в свою очередь, управляет транзистором с открытым коллектором VT1. К «открытому» коллектору можно подключить внешнюю нагрузку с ее питанием от внешнего или внутреннего источника питания, внешний источник питания …

• 12.12.2015

  В предусилителе для динамического микрофона используется сдвоенный усилитель uA739. -канальный операционный усилитель.Оба канала предварительного усилителя одинаковы, поэтому на схеме показан только один. На неинвертирующий вход операционного усилителя подается 50% -ное напряжение питания, которое задается резисторами R1 и R4 (делитель напряжения), и это напряжение используется одновременно двумя каналами усилителя. Схема R3C3 …

• 23.09.2014

  Часы со статической индикацией имеют более яркое свечение индикаторов по сравнению с динамической индикацией, схема таких часов представлена ​​на рисунке 1. Декодер K176ID2 — это При использовании в качестве устройства управления индикатором данная микросхема обеспечит достаточно высокую яркость свечения светодиодного индикатора… Микросхемы К561ИЕ10 используются в качестве счетчиков, каждая содержит 20а четырехразрядных …

Они ушли в прошлое, и теперь, чтобы собрать любой простой усилитель, больше не нужно мучиться с вычислениями и заклепка печатная плата больших размеров.

В настоящее время практически вся дешевая усилительная аппаратура изготавливается на микросхемах. Наиболее широко используются микросхемы TDA для усиления звукового сигнала. В настоящее время они используются в автомобильных радиоприемниках, в активных сабвуферах, в домашней акустике и во многих других усилителях звука и выглядят примерно так:

Плюсы микросхем TDA

1. Чтобы собрать на них усилитель, необходимо достаточно для подачи питания, подключения колонок и нескольких радиоэлементов.
2. Размеры этих микросхем очень маленькие, но их придется ставить на радиатор, иначе они сильно нагреются.
3. Продаются в любом радиомагазине. На Али что-то дорогое, если брать в розницу.
4. Они имеют встроенные различные защиты и другие опции, такие как отключение звука и так далее. Но по моим наблюдениям защиты работают не очень хорошо, поэтому микросхемы часто умирают либо от перегрева, либо от. Так что желательно не замыкать клеммы микросхемы между собой и не перегревать микросхему, выдавливая из нее все соки.
5. Цена. Я бы не сказал, что они очень дорогие. По цене и функциям им нет равных.

Одноканальный усилитель на TDA7396

Построим простой одноканальный усилитель на базе микросхемы TDA7396. На момент написания брал по цене 240 руб. В даташите на микросхему сказано, что эта микросхема может выдавать до 45 Вт на нагрузке 2 Ом. То есть если измерить сопротивление катушки динамика и оно будет около 2 Ом, то на динамике вполне можно получить пиковую мощность 45 Вт.Этой мощности вполне хватит, чтобы устроить в комнате дискотеку не только для себя, но и для соседей и при этом получить посредственный звук, который, конечно, не идет ни в какое сравнение с усилителями hi-fi.

Вот распиновка микросхемы:

Собираем наш усилитель по типовой схеме, которая была приложена в самом даташите:

Обслуживаем + V на ноге 8, а не обслужить что-либо на ноге 4. Следовательно, схема будет выглядеть так:

Vs — напряжение питания.Оно может быть от 8 до 18 вольт. «IN +» и «IN-» — здесь мы обслуживаем слабый звуковой сигнал … Подключаем динамик к 5-й и 7-й ножкам. Ставим на минус шестую ножку.

Вот моя сборка для поверхностного монтажа

Я не использовал конденсаторы 100 нФ и 1000 мкФ на входе питания, так как у меня чистое напряжение от источника питания.

Качала динамик со следующими параметрами:

Как видите, сопротивление катушки 4 Ом.Полоса частот указывает на то, что это тип сабвуфера.

А вот так выглядит мой саб в самодельном корпусе:

Пытался снимать видео, но звук на видео очень плохой. Но все-таки могу сказать, что от телефона на средней мощности уже стучало так, что уши заворачивались, хотя потребление всей схемы в рабочем виде было всего около 10 ватт (14,3 умножить на 0,73). В этом примере я взял напряжение как в автомобиле, то есть 14.4 вольта, что вполне соответствует нашему рабочему диапазону от 8 до 18 вольт.

Если у вас нет мощного блока питания, то собрать его можно по этой схеме.

Не стоит останавливаться на данной микросхеме. Как я уже сказал, существует множество типов этих микросхем TDA. Некоторые из них усиливают стереосигнал и могут выводить звук сразу на 4 динамика, как это делается в автомобильных радиоприемниках. Так что не поленитесь порыться в интернете и найти подходящий TDD. Завершив сборку, позвольте соседям проверить ваш усилитель, открутив ручку регулировки громкости на всю балалайку и прислонив мощный динамик к стене).

А вот в статье я собрал усилитель на микросхеме TDA2030A

Очень хорошо получилось, так как TDA2030A имеет лучшие характеристики, чем TDA7396

Также приложу, для разнообразия, еще одну схему от абонента, чей усилитель на TDA 1557Q исправно работает уже более 10 лет подряд:

Усилители на Алиэкспресс

На Али еще на TDA нашел китовые комплекты. Например, этот стереоусилитель стоит 15 Вт на канал за 1 доллар.Этой мощности вполне достаточно, чтобы потусоваться с любимыми треками в маленькой комнатке.

Можно купить.

А вот готово сразу

Во всяком случае, этих усилительных модулей на Алиэкспресс очень много. Щелкните по этой ссылке и выберите любой понравившийся усилитель.

Схема № 2

Схема нашего второго усилителя намного сложнее, но также позволяет получить лучшее качество звука.Это достигается за счет более совершенной схемы, большего коэффициента усиления усилителя (и, следовательно, более глубокой обратной связи), а также возможности регулировки начального смещения транзисторов выходного каскада.

Схема новой версии усилителя представлена ​​на рис. 11.20. Этот усилитель, в отличие от своего предшественника, питается от биполярного источника напряжения.

Входной каскад усилителя на транзисторах VT1-VT3 образует т. Н. дифференциальный усилитель. Транзистор VT2 в дифференциальном усилителе является источником тока (довольно часто в дифференциальных усилителях в качестве источника тока используется обычный резистор достаточно большого номинала).А транзисторы VT1 и VT3 образуют две дорожки, по которым ток от источника идет в нагрузку.

Если ток в цепи одного транзистора увеличивается, то ток в цепи другого транзистора будет уменьшаться точно на такую ​​же величину — источник тока поддерживает постоянную сумму токов обоих транзисторов.

В результате транзисторы дифференциального усилителя образуют практически «идеальное» устройство сравнения, что важно для качественной работы обратной связи.Усиленный сигнал подается на базу одного транзистора, а сигнал обратной связи подается на базу другого через делитель напряжения на резисторах R6, R8.

Противофазный сигнал «несоответствие» выделяется на резисторах R4 и R5, и подается на две цепи усиления:

• транзистор VT7;
• транзисторов VT4-VT6.

При отсутствии сигнала рассогласования токи обеих цепей, т. Е. Транзисторов VT7 и VT6, равны, а напряжение в точке соединения их коллекторов (в нашей схеме такой точкой можно считать транзистор VT8) ровно ноль.

Когда появляется сигнал рассогласования, токи транзисторов становятся разными, а напряжение на переходе становится больше или меньше нуля. Это напряжение усиливается составным эмиттерным повторителем, собранным на комплементарных парах VT9, VT10 и VT11, VT12, и подается на переменный ток — это выходной сигнал усилителя.

Транзистор VT8 используется для регулирования т.н. текущий «отдых» выходного каскада. Когда двигатель подстроечного резистора R14 находится в верхнем положении по схеме, транзистор VT8 полностью открыт.В этом случае падение напряжения на нем близко к нулю. Если переместить ползунок резистора в нижнее положение, падение напряжения на транзисторе VT8 увеличится. А это равносильно внесению сигнала смещения в базу транзисторов выходного эмиттерного повторителя. Происходит смещение их режима работы с класса C на класс B и, в принципе, на класс A. Это, как мы уже знаем, один из способов улучшить качество звука — не стоит полагаться только на обратную связь.

Оплата … Усилитель собран на односторонней плате из стеклопластика толщиной 1,5 мм и размерами 50 × 47,5 мм. Макет печатной платы в зеркальном отображении и схему расположения деталей можно скачать. Смотрим работу усилителя. Внешний вид усилителя показан на рис. 11.21.

Аналоги и элементная база … При отсутствии необходимых деталей транзисторы VT1, VT3 можно заменить любыми малошумящими транзисторами с допустимым током не менее 100 мА, допустимым напряжением не ниже напряжения питания усилителя и максимально возможным коэффициентом усиления. .

Специально для таких схем промышленность выпускает транзисторные сборки, которые представляют собой пару транзисторов в одном корпусе с максимально схожими характеристиками — это было бы идеально.

Транзисторы VT9 и VT10 должны дополнять друг друга, как и VT11 и VT12. Они должны быть рассчитаны как минимум на удвоенное напряжение питания усилителя. Вы забыли, уважаемый радиолюбитель, что усилитель питается от биполярного источника напряжения?

Для зарубежных аналогов в документации на транзистор обычно указываются комплементарные пары, для отечественных устройств придется попотеть в интернете! Транзисторы выходного каскада VT11, VT12 должны дополнительно выдерживать ток не менее:

I в = U / R, A,

U — напряжение питания усилителя,
R — сопротивление динамика.

Для транзисторов VT9, VT10 допустимый ток должен быть не менее:

I п = I в / В, А ,

I в — максимальный ток выходных транзисторов;
B — коэффициент усиления выходных транзисторов.

Обратите внимание, что в документации на силовые транзисторы иногда указывается два коэффициента усиления — один для режима усиления «слабого сигнала», другой — для схемы OE. Для расчета нужен другой, чем для «слабого сигнала».Обратите внимание также на особенность транзисторов КТ972 / КТ973 — их коэффициент усиления более 750.

Найденный вами аналог должен иметь не меньшее усиление — это необходимо для данной схемы. Остальные транзисторы должны иметь допустимое напряжение как минимум в два раза больше напряжения питания усилителя и допустимый ток не менее 100 мА. Резисторы — любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0,125 Вт. Конденсаторы — электролитические, емкостью не менее указанной и рабочим напряжением не менее напряжения питания усилителя.

Продолжить чтение

Всем, кто затрудняется выбрать первую схему для сборки, хочу порекомендовать этот усилитель с 1 транзистором. Схема очень проста и может быть выполнена как монтажом, так и распечаткой.

Сразу скажу, что сборка этого усилителя оправдана только в качестве эксперимента, так как качество звука в лучшем случае будет на уровне дешевых китайских ресиверов — сканеров.Если кто-то хочет построить себе маломощный усилитель с лучшим звучанием, используя микросхему TDA 2822 м, может перейти по ссылке:

Портативная колонка для плеера или телефона на микросхеме tda2822m Фотография для проверки усилителя:

На следующем рисунке представлен список необходимых деталей:

В схеме можно использовать почти любой из биполярных транзисторов средней и большой мощности.n — p — n структуры, например КТ 817. На входе желательно поставить пленочный конденсатор, емкостью 0,22 — 1 мкФ. Пример пленочных конденсаторов на следующем фото:

Вот чертеж печатной платы из программы Print-Layout:

Сигнал снимается с выхода мп3 плеера или телефона, земли и одного из каналов используются. На следующем рисунке вы можете увидеть схему подключения штекера Jack 3.5 для подключения к источнику сигнала:

При желании этот усилитель, как и любой другой, может быть оснащен регулятором громкости, подключив потенциометр 50 кОм в соответствии с по стандартной схеме используется 1 канал:

Параллельно питанию, если в блоке питания после диодного моста большой электролитический конденсатор не стоит, нужно поставить электролит на 1000 — 2200 мкФ, с рабочим напряжение больше, чем напряжение питания цепи.
Пример такого конденсатора:

Печатную плату одиночного транзисторного усилителя для программы sprint-layout вы можете скачать в разделе Мои файлы сайта.

Вы можете оценить качество звука этого усилителя, посмотрев видео его работы на нашем канале.

Усилитель на одном транзисторе — здесь представлена ​​конструкция простого УНЧ на одном транзисторе. Именно с таких схем начали свой путь многие радиолюбители.Собрав простой усилитель, мы всегда стремимся сделать устройство более мощное и качественное. И так все увеличивается, всегда есть желание сделать идеальный усилитель мощности.

Самая простая схема усилителя, показанная ниже, основана на одном биполярном транзисторе и шести электронных компонентах, включая динамик. Данная конструкция устройства для усиления звука низкой частоты создана специально для начинающих радиолюбителей. Его основное предназначение — дать понять простой принцип работы усилителя, поэтому он собран с использованием минимального количества электронных элементов.

У этого усилителя естественно небольшая мощность, для начала большая и не нужна. Однако если установить более мощный транзистор и немного поднять напряжение питания, то на выходе можно получить около 0,5 Вт. А это уже считается довольно приличной мощностью для усилителя с такой конструкцией. На схеме для наглядности использован биполярный транзистор с n-p-n проводимостью, но можно использовать любой и с любой проводимостью.

Для получения выходной мощности 0,5 Вт лучше всего использовать мощные биполярные транзисторы типа КТ819 или их зарубежные аналоги, например 2N6288, 2N5490.Также можно использовать кремниевые транзисторы типа КТ805, их зарубежный аналог — БД148, БД149. Конденсатор в цепи выходного тракта можно установить на 0,1 мФ, хотя его номинальное значение не имеет большого значения. Тем не менее, он формирует чувствительность устройства относительно частоты звукового сигнала.

Если поставить конденсатор большой емкости, то на выходе будут в основном низкие частоты, а высокие частоты будут обрезаться. И наоборот, если емкость мала, то низкие частоты будут обрезаны, а высокие частоты пропущены.Поэтому этот выходной конденсатор выбирается и устанавливается в соответствии с вашими предпочтениями в отношении звукового диапазона. Напряжение питания для схемы нужно выбирать в диапазоне от 3в до 12в.

Еще хочу уточнить — данный усилитель мощности представлен вам исключительно в демонстрационных целях, для демонстрации принципа работы такого устройства. Звук у этого устройства, безусловно, будет на низком уровне и не сравнится с качественными устройствами. При увеличении громкости воспроизведения в динамике возникнут искажения в виде хрипов.

Facebook

Твиттер

В контакте с

Google+

Устройства

Как создать буферную педаль на JFET-транзисторе

Джек Орман, крестный отец DIY-педалей эффектов, действительно знает свое дело, когда дело касается буферов.

Обзор

Этот буфер JFET основан на его разработках и достаточно прост, чтобы вы могли начать работу в течение часа.Поскольку в этом буфере используется JFET, он производит немного меньше шума, чем альтернатива BJT, и имеет гораздо более высокие возможности входного и выходного импеданса.

Если вам нужен буфер с более низким входным сопротивлением, взгляните на мою педаль буфера на транзисторе BJT, сделанную мной здесь.

Список деталей

Это довольно простая сборка всего из 8 компонентов:

Компоненты

R1 — Резистор 10M
R2 — Резистор 2M2
R3 — Резистор 2M2
R4 — Резистор 10K
R5 — Резистор 100K

C1 — Пленочный конденсатор 100 нФ
C2 — электролитический конденсатор 1 мкФ

Q1 — J201, 2N5457 или MPF102 Транзистор

Аппаратное обеспечение

2-дюймовые моно входные гнезда
Вход постоянного тока
Разъем транзистора
1590A Корпус Hammond различные варианты при построении этого буфера.Вы можете построить его, используя комплект / печатную плату от Musikding, или вы можете построить его, используя стрипборд.

Вот ссылка на комплект от Musikding:

https://www.musikding.de/The-Buffer-Buffer-kit

Если вы счастливы получить свои собственные компоненты и хотите немного сэкономить денег, почему бы не проверить их автономную печатную плату:

https://www.musikding.de/The-Buffer-Buffer-pcb

Другой вариант — построить его на полосовой плате, и вот как я построил свой буфер, используя ниже макет:

http: // tagboardeffects.blogspot.com/2014/08/buffers.html

Это немного отличается от версии из комплекта, но принципы те же.

Перед тем, как начать сборку, мне нравится брать все компоненты, необходимые для педали, и раскладывать их на листе бумаги с этикетками. Так будет намного проще брать каждую деталь по мере необходимости. Это также позволит мне увидеть, есть ли какие-либо недостающие компоненты, прежде чем я начну сборку.

Когда все разложено перед вами на маркированном листе бумаги, включите паяльник, чтобы он нагрелся до необходимой рабочей температуры.Пока вы ждете, пока он нагреется, возьмите сухую ткань или салфетку и протрите печатную плату / полосу и выводы всех ваших компонентов, чтобы удалить масло или жир. Быстрая их очистка поможет обеспечить максимально хорошее соединение при пайке компонентов на место.

Build

Когда свежеочищенная печатная плата или картон и паяльник нагреются до необходимой температуры, пора приступить к созданию схемы.

Как всегда, нам нужно начать с компонентов самого низкого профиля, и в этом случае мы начнем с резисторов.С помощью плоскогубцев согните провода на резисторах под углом 90 градусов на длину, необходимую для размещения в вашем пространстве. Выполнение этого заранее не только сэкономит время, но и сделает вашу схему более аккуратной и более простой в устранении неполадок.

Когда все резисторы на месте, мы можем перейти к гнезду транзистора. Всякий раз, когда вы работаете с транзисторами, я настоятельно рекомендую вам использовать разъемы, чтобы никогда не припаивать транзисторы непосредственно к вашей плате.Это поможет вам заменить транзисторы, если вы хотите проверить звук различных компонентов.

Теперь, когда гнездо транзистора на месте, мы можем перейти к последним компонентам на плате, конденсаторам. Для этой схемы у нас есть один пленочный конденсатор, который можно припаять к плате любым способом. Однако у нас также есть один электролитический конденсатор, который является поляризованным компонентом. Пожалуйста, обратите особое внимание на правильную ориентацию. Длинная ножка конденсатора, анод, идет к квадратной площадке печатной платы (если вы используете Musikding PCB).

Когда все компоненты на месте, мы можем добавить транзистор в гнездо (обратите особое внимание на распиновку).

Схема завершена и готова к тестированию.

Тестирование буфера

Перед добавлением этой законченной схемы в корпус педали я настоятельно рекомендую вам протестировать ее, чтобы убедиться, что она действительно работает. Это значительно упростит оплавление сухих паяных соединений или замену мертвых компонентов, если это необходимо. Как только это окажется в корпусе, устранить неполадки будет немного сложнее.

Подключите эту цепь непосредственно к входным гнездам и входному гнезду постоянного тока. Проводка здесь не должна быть аккуратной, так как мы будем переделывать все это внутри корпуса, как только узнаем, что все работает.

Если наш новый буфер JFET работает, мы можем перейти к следующему этапу. Однако, если вы обнаружите какие-либо проблемы, почему бы не поработать с моим руководством по устранению неполадок с педалью гитарных эффектов DIY.

Drill The Enclosure

Поскольку это стандартный буфер без дополнительных функций, нам нужно просверлить только три отверстия.Один для входного разъема, один для выходного разъема и один для разъема питания.

Ниже приведено руководство по размеру каждого из этих отверстий:

2 входных разъема — 10 мм
1 входное гнездо постоянного тока — 12 мм

Окончательная сборка

Теперь, когда мы протестировали наш буфер, чтобы убедиться, что он работает и просверлив корпус, мы можем начать собирать все вместе в одну педаль.

Я бы посоветовал сначала установить все оборудование и затянуть все гайки, чтобы избежать лишних движений.

Установив все оборудование, вы можете начать добавлять все соединительные провода между входными разъемами, разъемом питания и цепью. Поскольку теперь все находится на своих местах, вы сможете гораздо более эффективно управлять педалью с помощью кабеля. Вы хотите, чтобы все выглядело как можно более аккуратно, поскольку излишне длинные соединительные провода могут создавать помехи и немного усложнят поиск и устранение неисправностей в будущем.

Последние мысли

Это очень простая в изготовлении педаль, и хотя она, возможно, не самая захватывающая вещь на вашем педалборде, она действительно может улучшить звучание вашей гитары.

Если вы новичок в изготовлении педалей и вам неудобно работать в ограниченном пространстве корпуса 1590A, почему бы не попробовать корпус 1590B или 125B. Это даст вам немного больше возможностей для работы, пока вы укрепите свою уверенность в себе. Вы всегда можете переставить его позже, если хотите сэкономить немного места.
Если у вас есть вопросы по поводу этой сборки, дайте мне знать.

Хотите, чтобы я сделал для вас гитарные педали эффектов?

Если вы хотите, чтобы я изготовил для вас какие-либо педали или собрал комплект для сборки, пожалуйста, свяжитесь с нами, и я буду более чем счастлив помочь.Просто дайте мне знать, какая педаль вам нужна и откуда вы.

На связи

транзисторов — мир современных электронов | ОРЕЛ

Добро пожаловать в мир современной электроники! У нас есть самопосадочные ракетные корабли, дроны, которые доставят посылки к вашему порогу за считанные минуты, и вездеходы, прочесывающие самые дальние уголки нашей галактики. Без знаменитого транзистора ни одно из этих современных чудес никогда не было бы возможным! Миллионы этих транзисторов втиснуты в микропроцессор, питающий ваш компьютер, но что, черт возьми, они там делают?

Давай выясним.

Просто прославленный коммутатор?

Транзистор сравнивают с простым переключателем, но не обманывайтесь; это гораздо больше. Транзистор выполняет две важные задачи, в том числе:

Усиливающий ток

Транзистор может взять небольшой ток и превратить его в огромный! Подумайте о слуховых аппаратах; они содержат миниатюрный микрофон, который улавливает звук из повседневной среды, который затем поглощается транзистором и превращается в мощный звук, который может слышать больное человеческое ухо.Мой дедушка передает привет, Транзистор.

Ой, как далеко продвинулся слуховой аппарат благодаря транзистору. (Источник изображения)

Коммутируемый ток

Транзисторы

также работают как мощный переключатель, позволяя току течь только при соблюдении определенных условий. Когда току позволяют течь, это создает состояние «включено», или 1. Когда ток не может протекать, транзистор находится в состоянии «выключено», или 0. Эта двоичная система единиц и нулей формирует строительные блоки нашего мира современной электроники.

Эта знаменитая сцена из «Матрицы» обретает новую жизнь, когда вы понимаете, как это происходит с помощью транзисторов! (Источник изображения)

Как заставить транзистор работать

Если сложить два диода, то получится транзистор! Транзисторы имеют три вывода, каждый из которых выполняет свои специализированные функции. В демонстрационных целях мы сосредоточимся на транзисторе NPN. Мы объясним более подробно ниже.

• База. База отвечает за контроль того, может ли ток течь через транзистор при подаче питания.Вы можете думать о нем как о привратнике.
• Коллекционер. Когда на базу подается питание, ток коллектора может течь по направлению к эмиттеру.
• Эмиттер. Эмиттер принимает электрический ток, который может посылать коллектор, для использования в других частях вашей цепи.

Простой алгоритм, показывающий, как база позволяет току течь от эмиттера к коллектору. (Источник изображения)

Небольшое количество электрического тока, которое получает база, открывает ток от коллектора, чтобы выпустить его (больший) ток.Сбрасывает весь накопленный ток на эмиттер, запитывая другие части вашей цепи.

Но если убрать источник тока с базы, то ток не будет течь между коллектором и эмиттером. Этот процесс как управления током, так и его усиления между базой и эмиттером — вот что делает транзистор поистине уникальным компонентом.

Другой легированный компонент

Как и его младший брат диод, транзистор представляет собой еще один полупроводниковый компонент, сделанный из кремния.Что такое полупроводник? Это материал, который находится где-то посередине между проводником (материалом, через который любит течь электричество) и изолятором (материалом, которого избегает электричество). Похоже на нерешительность, правда?

Полупроводники бывают разных форм и размеров в промышленных формах, как эта интегральная схема. (Источник изображения)

Добавляя примеси в полупроводники, так называемое легирование, мы можем добиться уникального поведения этих материалов.Например:

• Создание кремния N-типа. Допирование кремния химическим элементом мышьяком, фосфором или сурьмой даст нашему кремнию дополнительные электроны, позволяя ему проводить электрический ток. Это создает кремний n-типа.
• Создание кремния P-типа. Легирование кремния химическими элементами бором, галлием или алюминием лишает кремний свободных электронов, притягивая внешние электроны. Это создает кремний p-типа.
• Создание транзисторов. Когда вы соединяете эти два типа кремния, рождаются транзисторы! Они объединены в «кремниевый сэндвич», который позволяет току течь интересными способами.

Теперь у нас есть сырые ингредиенты для транзистора, кремний n-типа и кремний p-типа, но как они вместе образуют этот компонент? Есть два способа построить транзистор:

Транзисторы NPN

Эти транзисторы образуются, когда вы соединяете три слоя кремния, включая два кремния n-типа и один кремний p-типа.N-типы служат коллектором и эмиттером, а p-тип — базой. Все это вместе формирует так называемый NPN-транзистор. В этих транзисторах электроны переходят от эмиттера к коллектору после получения разрешения от базы.

Транзисторы PNP

Эти транзисторы рождаются, когда вы объединяете вместе еще три слоя кремния, только в другой комбинации. В данном случае мы имеем два силикона p-типа и один кремний n-типа.Эта комбинация создает эффект, обратный NPN-транзистору, когда вместо того, чтобы посылать ток на эмиттер, коллектор посылает положительно заряженные «дыры» на коллектор. Вы можете думать об этих дырах как о пустых пространствах, в которых нет электронов.

Простой способ визуализировать, как кремний собран вместе в транзисторе.

Типы транзисторов, которые вы встретите

Во время своего путешествия в мир электроники вы обязательно столкнетесь с двумя основными типами транзисторов — биполярным переходным транзистором (BJT) и полевым транзистором (FET).Давайте посмотрим на каждый:

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Это транзистор, о котором мы говорили во всех наших примерах. Он поставляется в двух версиях, NPN и PNP, и имеет три клеммы, базу, эмиттер и коллектор. Вам знаком схематический символ ниже? Если диод пришел в голову, значит вы уже близко! Три клеммы соединительных транзисторов будут помечены стрелкой, показывающей, в каком направлении будет течь ток.

Транзисторы NPN и PNP, обратите внимание, как стрелка показывает поток тока для каждого из них.

В транзисторе NPN все, что вам нужно, — это приложить к базе напряжение около 0,7 В, чтобы получить огромный скачок тока, протекающего через коллектор к эмиттеру. Это включит транзистор, создав двоичную единицу.

Полевой транзистор (FET)

Полевой транзистор появился на свет после BJT, и, хотя у него три вывода, они названы немного по-другому.У вас есть затвор , который похож на базу, исток , который аналогичен коллектору, и, наконец, сток , который похож на эмиттер. Этот тип транзистора также включает слои кремния n-типа и p-типа, но они покрыты слоями металлов и ионов кислорода, что дало этому транзистору уникальное название MOSFET (полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника). Это полный рот!

Два типа полевых транзисторов, n-канальный и p-канальный.(Источник изображения)

В транзисторах этого типа подключение положительного напряжения к затвору позволяет электронам проходить через очень тонкий канал между истоком и стоком. И хотя этот процесс визуально отличается, это тот же основной принцип: небольшое количество тока позволяет протекать большему источнику тока.

Эго и рождение транзистора

Изобретение возникло в недрах лабораторий Белла в Нью-Джерси тремя физиками, Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли.Команда была собрана под руководством Шокли для разработки замены ненадежной вакуумной лампе, которая использовалась для усиления сигналов в телефонной системе США.

С этим трио дела идут плохо.

Три блестящих физика работают над заменой вакуумной лампы. (Источник изображения)

Во-первых, и Бардин, и Браттейн ушли работать самостоятельно, создав то, что мы теперь знаем как первый транзистор с точечным контактом, 16 декабря 1947 года.Они намеренно исключили Шокли из всего процесса, и, возможно, по уважительной причине, поскольку он, как сообщается, был немного придурком.

Конечно, Шокли был расстроен тем, что его оставили в стороне, так что же он сделал? Он заперся в гостиничном номере на несколько дней с карандашом и бумагой, а позже изложил теорию известного теперь переходного транзистора, который был гораздо более технологичен, чем точечный транзистор.

Шокей — 1, Бардин и Браттейн — 0.

Не очень гламурный первый транзистор, созданный на пластине германия.(Источник изображения)

В конце концов, все трое этих джентльменов получили признание за изобретение транзистора. Шокли даже основал свою собственную компанию по производству полупроводников, Shockley Semiconductor Laboratory, и после серьезной ссоры с некоторыми из его сотрудников, Intel и Fairchild Semiconductor родились после компании Шокли.

Bell Labs and Beyond

С момента своего создания в Bell Labs транзистор имеет дикая и безумная история.Промышленные транзисторы использовались в качестве усилителей, и именно в 1952 году стали доступны первые транзисторные слуховые аппараты. Но это не совсем помогло производителям и потребителям, которые по-прежнему считали технологию электронных ламп единственным вариантом усиления.

Обратите внимание на разницу в размерах! Первый транзисторный слуховой аппарат (вверху) и ламповый слуховой аппарат (внизу). (Источник изображения)

Это восприятие вскоре изменилось, когда в радио появились транзисторы.Звуки можно было послать через микрофон, превратить в электрическую цепь и усилить с помощью транзистора, чтобы произвести довольно удивительные звуки в таком маленьком корпусе.

Настоящим гвоздем в гроб для электронных ламп стал карманный радиоприемник, разработанный Texas Instruments в 1954 году и получивший название Regency TR-1. Этому миниатюрному радиоприемнику требовалось несколько новых деталей, чтобы поместиться в таком маленьком корпусе, включая тщательно спроектированные динамики, конденсаторы и, конечно же, транзисторы.

Благо вся эта инженерия?

Texas Instruments доказала, что транзисторы могут быть массовыми и экономичными.И такие компании, как Emerson, General Electric и Raytheon, наконец, начали серьезно относиться к транзисторам.

Первое в мире карманное радио на транзисторе. (Источник изображения)

1954 ознаменовал замену кремния в качестве предпочтительного материала для производства транзисторов, который оказался более надежным и менее дорогим в производстве, чем транзисторы на основе германия. Достижения продолжались в течение 60-х годов, и в 1970-х годах появился первый полевой МОП-транзистор, основанный на успехе переходного транзистора Уильяма Шокли.

Что ждет транзисторы в будущем?

Что ж, это еще предстоит выяснить. В настоящее время ученые работают над первым в мире молекулярным транзистором, состоящим из одной молекулы бензола. Этот тип транзисторов не выделяет столько тепла, сколько наши современные кремниевые транзисторы.

Мы также пытаемся заменить кремний графеном, который может переносить электроны намного быстрее, чем кремний. Единственное зависание? Мы до сих пор не можем придумать, как надежно производить графен.Если мы сможем заставить его работать по разумной цене, графен сделает наши компьютерные процессоры в 1000 раз быстрее, чем кремний.

Роль транзисторов в вычислительной технике

Давайте вернемся в настоящее, чтобы понять, как транзисторы полностью изменили компьютеры в двух областях — логике и памяти.

Транзисторы и логика

Соединив множество транзисторов вместе, вы можете создать нечто, называемое логическим вентилем. Это позволяет вам сравнивать входящие токи и отправлять разные выходы в зависимости от вашей запрограммированной логики.

Эти логические элементы позволяют компьютеру принимать решения с помощью булевой алгебры. Если вы пробовали программировать, они должны быть вам знакомы, включая логические значения, такие как AND, OR, NOT и т. Д. Объединение всей этой логики вместе — вот что заставляет наше компьютерное программное обеспечение работать, предоставляя серию инструкций для наших компьютеров. .

Транзисторы и память Транзисторы

также используются для питания всей памяти в наших компьютерах. Подключив логические вентили по определенному шаблону, вы можете создать выходные соединения, которые обратятся к входным соединениям.Это создает своего рода схему, при которой транзисторы будут оставаться включенными даже после того, как их базовый ток будет снят, оставляя транзистор в так называемом стабильном состоянии: включено или выключено. Умножьте это на миллионы или миллиарды транзисторов со стабильным состоянием, и вскоре вы обнаружите, что постоянно включаются и выключаются транзисторы, которые могут хранить данные как в единицах, так и в виде нулей.

Они идут поменьше, но где остановятся, никто не знает!

Появившись всего около 70 лет назад, транзисторы пережили изрядную поездку, увеличившись с десятков до сотен, а теперь даже миллионов и миллиардов транзисторов в наших повседневных вычислительных устройствах! Эти полупроводниковые компоненты завершают наш взгляд на увлекательный мир активных компонентов, которые играют динамическую роль в развитии наших электронных разработок.

Можем ли мы продолжать использовать все больше и больше транзисторов в наших интегральных схемах, как гласит закон Мура? Мы начинаем достигать физических пределов кремния и электронов. Похоже, пора вложить деньги в исследования и разработки графена и фотонов. Мир современной электроники ждет!

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE предлагает массу бесплатных библиотек транзисторов, готовых к использованию? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня, чтобы начать работу!

Импульсный усилитель питания НЧ 2×200.Импульсный блок питания unch. Технические характеристики. схемотехника

BM2033

Усилитель НЧ 100 Вт (TDA7294, готовый блок)
1405 руб.

Предлагаемый блок представляет собой надежный мощный НЧ-усилитель с небольшими габаритами, минимальным количеством внешних пассивных обвязок, широким диапазоном питающих напряжений и сопротивлений нагрузки. Усилитель можно использовать как на улице, так и в помещении в составе музыкального аудиокомплекса. Усилитель хорошо зарекомендовал себя как УНЧ для сабвуфера.
Внимание! Для этого усилителя требуется БИПОЛЯРНЫЙ источник питания, и если вы планируете использовать его в автомобиле от аккумулятора, вам потребуются ДВЕ БАТАРЕИ или одна батарея вместе с NM1025.

Технические характеристики BM2033

Параметр	Значение
Упит. постоянный БИПОЛЯРНЫЙ, В	± 10 … 40
Упит. № постоянный БИПОЛЯРНЫЙ, V	± 40
Ипотр. Максимум. в Usup.№	100 Вт / 36 В = 2,5 А
I покой, мА	60
Рекомендуемый блок питания не входит	трансформатор с двумя вторичными обмотками ТТП-250 + диодный мост KBU8M + ECAP 1000 / 50V (2 шт.), или два блока питания S-100F-24 (не для максимальной мощности) или NT606 (не для максимальной мощности)
Рекомендуемый радиатор, в комплект не входит. Размер радиатора достаточен, если в процессе эксплуатации установленный на нем элемент не нагревается более 70 ° С (при прикосновении рукой — терпимо)	205AB0500B, 205AB1000B 205AB1500B, 150AB1500MB Устанавливать через изолятор КПТД!
Время работы	Класс AB
Уин., В	0,25 … 1,0
Уин. Ном., В	0,25
Рин., КОм	100
Rнагрузка, Ом	4 …
Rнагруз. Ном., Ом	4
Rмакс. в Харм. = 10%, Вт	1 x 100 (4 Ом, ± 29 В), 1 x 100 (6 Ом, ± 33 В), 1 x 100 (8 Ом, ± 38 В)
Тип микросхемы УМЗЧ	TDA7294
fwork, Гц	20…20 000
Динамический диапазон, дБ
КПД при f = 1 кГц, Pном.
Kзнак / шум, дБ
Защита от короткого замыкания	Да
Максимальная токовая защита
защита от перегрева	Да
Габаритные размеры, ДхШхВ, мм	43 x 33
Рекомендуемый корпус не включен
Температура эксплуатации, ° С	0… + 55
Относительная влажность при эксплуатации,%	… 55
Производство	Контрактное производство в России
Гарантийный срок эксплуатации	12 месяцев со дня покупки
Срок службы	5 лет
Масса, г

Комплект поставки BM2033 Описание BM2033 УНЧ

выполнен на интегральной схеме TDA7294.Эта ИС относится к ULF класса AB. Благодаря широкому диапазону питающих напряжений и возможности подавать ток на нагрузку до 10 А, микросхема обеспечивает такую ​​же максимальную выходную мощность при нагрузках от 4 Ом до 8 Ом. Одной из основных особенностей данной микросхемы является использование полевых транзисторов в предварительном и выходном каскадах усиления.
Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате из фольгированного стеклопластика. В конструкции предусмотрена установка платы в корпус; для этого по краям доски сделаны монтажные отверстия на 2 штуки.Винты 5 мм зарезервированы.
Микросхему усилителя необходимо установить на радиатор (не входит в комплект) площадью не менее 600 см2. В качестве радиатора можно использовать металлический корпус или шасси устройства, в которое установлен УНЧ. При установке рекомендуется использовать теплопроводную пасту типа КТП-8 для повышения надежности работы ИМС.

Использование SW1 в BM2033

Ножка 10 (MUTE) микросхемы используется для «мягкого» приглушения звука.
Ножка 9 (STAND-BY) микросхемы предназначена для «мягкого» выключения усилителя в ждущем режиме.
В этой версии в усилителе используется одновременное управление двумя режимами (MUTE и STAND-BY).
SW1 разомкнут — звук включен, усилитель включен
SW1 замкнут — MUTE — нет звука, STAND-BY — режим ожидания
Усилитель работает, когда напряжение на ногах 9 и 10 больше + 3,5 В. Эти уровни позволяют управлять усилителем с помощью обычных цифровых микросхем.
Если напряжение на соответствующем выводе меньше +1.5 вольт относительно земли (собственно относительно пина 1, подключенного к земле), то режим включен — микросхема молчит, а то и отключилась. Если напряжение больше +3,5 В, то режим отключен.

BM2033 процедура настройки

Правильно собранный УНЧ не требует настройки. Однако перед его использованием необходимо сделать несколько вещей:
1. Проверить правильность подключения источника сигнала, нагрузки и сигналов управления MUTE / ST-BY (в случае отказа использовать штатный переключатель SW1).
2. Подайте напряжение питания, полезный сигнал и затем замкните SW1, чтобы запустить микросхему.
Агрегат настроен и полностью готов к работе.

Назначение клеммных контактов ВМ2033

X1 — Подъезд. Здесь отправьте сигнал с предварительного усилителя, выход AUX магнитолы.
X2 — GND (общий). Подайте усиленный сигнал на X1, X2.
X3 — Подключите красный провод питания + 48V
X4 — GND (общий). Подключите зеленый провод питания (середина однополярных источников питания).
X5 — Плюсовой вывод «+» на динамик.
X6 — Отрицательный вывод «-» на динамик. Внимание: это не -48В (не минус биполярный блок питания!) Подключите динамик к X5, X6.
X7 — Подключите черный отрицательный провод питания -48 В.

Схема подключения BM2033
Принципиальная электрическая схема BM2033
Схема подключения BM2033 после тонального блока BM2111
Использование BM2033 в сочетании с NM1025

Информация о необходимом биполярном блоке питания для BM2033

В качестве стереоусилителя мы не рекомендуем использовать очень мощные схемы, требующие биполярного источника питания из-за отсутствия доступных биполярных источников питания.Если вы решили купить мощный усилитель BM2033 (1 x 100 Вт) или BM2042 (1 x 140 Вт), то вы готовы купить мощный блок питания , стоимость которого может на превышать стоимость самого усилителя. несколько раз .
В качестве источника питания можно использовать IN3000S (+6 … 15V / 3A), или IN5000S (+6 … 15V / 5A), или PS-65-12 (+ 12V / 5.2A), или PW1240UPS. (+12 В / 4 А), или PW1210PPS (+ 12 В / 10,5 А), или LPS-100-13,5 (+ 13,5 В / 7,5 А), или LPP-150-13,5 (+ 13,5 В / 11,2 А). Для усилителей
BM2033 (1 x 100 Вт) и BM2042 (1 x 140 Вт) требуется биполярный блок питания , которого у нас, к сожалению, нет в готовом виде.В качестве альтернативы могут быть предоставлены униполярные источники питания серии , подключенные к источникам, перечисленным выше. При этом стоимость блока питания удваивается до .

Как ни странно, но у многих пользователей проблемы начинаются уже при покупке биполярного источника питания или изготовлении его собственными силами. При этом часто допускаются две самые распространенные ошибки:
— Используйте однополярный блок питания
— При покупке или изготовлении учитывайте действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора , которое написано на корпусе трансформатора и который показывает вольтметр при измерении.

Описание схемы биполярного блока питания BM2033

1.1 Трансформатор — должен иметь ДВЕ ВТОРИЧНЫЕ ОБМОТКИ … Или одну вторичную обмотку с отводом от середины (очень редко). Итак, если у вас трансформатор с двумя вторичными обмотками, то их необходимо подключать, как показано на схеме. Те. начало одной обмотки с концом другой (начало обмотки обозначено черной точкой, это показано на схеме).Напутал, ничего не выйдет. Когда обе обмотки подключены, проверяем напряжение в точках 1 и 2. Если есть напряжение, равное сумме напряжений обеих обмоток, значит, вы все подключили правильно. Точка соединения двух обмоток будет «общей» (земля, рамка, GND, называйте это как хотите). Это первая распространенная ошибка, как мы видим: обмоток должно быть две, а не одна.
Теперь вторая ошибка: В даташите (техническом описании микросхемы) на микросхему TDA7294 указано: для нагрузки 4 Ом рекомендуется питание +/- 27.Ошибка в том, что люди часто берут трансформатор с двумя обмотками 27В, НЕ ДЕЛАЙТЕ !!! Когда вы покупаете трансформатор, на нем пишут действующее значение , и вольтметр также показывает вам действующее значение. После выпрямления напряжения конденсаторы им заряжаются. И они заряжаются до значения амплитуды , что в 1,41 (корень из 2) раз больше действующего значения. Следовательно, чтобы микросхема имела напряжение 27В, то обмотки трансформатора должны быть на 20В (27/1.41 = 19,14 Так как трансформаторы не вырабатывают такое напряжение, то берем самое близкое: 20В). Думаю, суть ясна.
Теперь о мощности: чтобы ТДА выдавал свои 70Вт, ему нужен трансформатор мощностью не менее 106Вт (КПД микросхемы 66%), желательно больше. Например, для стереоусилителя на TDA7294 очень подходит трансформатор на 250Вт.

1.2 Выпрямительный мост — Как правило, тут вопросов нет, но все же. Я лично предпочитаю устанавливать выпрямительные мосты, потому что с 4 диодами возиться не надо, так удобнее.Мост должен иметь следующие характеристики: обратное напряжение 100В, прямой ток 20А. Ставим такой мост и не переживаем, что в один «прекрасный» день он перегорит. Такого моста хватает на две микросхемы и емкость конденсаторов в БП составляет 60 «000мкФ (когда конденсаторы заряжены, через мост проходит очень большой ток)

1.3 Конденсаторы — Как видите, в схеме питания используются 2 типа конденсаторов: полярные (электролитические) и неполярные (пленочные).Неполярные (C2, C3) необходимы для подавления радиопомех. По емкости ставьте что будет: от 0,33 мкФ до 4 мкФ. Желательно поставить наши К73-17, конденсаторы неплохие. Полярные (C4-C7) необходимы для подавления пульсаций напряжения, к тому же они отдают свою энергию на пиках нагрузки усилителя (когда трансформатор не может обеспечить необходимый ток). Что касается емкости, люди до сих пор спорят, сколько еще нужно. На собственном опыте понял, что на одну микросхему достаточно 10000 мкФ на плечо.Напряжение конденсатора: выбирайте сами, в зависимости от блока питания. Если у вас трансформатор на 20В, то выпрямленное напряжение будет 28,2В (20 х 1,41 = 28,2), конденсаторы можно поставить на 35В. То же самое и с неполярными. Вроде ничего не упустил …
В итоге мы получили блок питания, содержащий 3 вывода: «+», «-» и «общий». Закончив с блоком питания, перейдем к микросхеме.

2) Микросхемы TDA7294 и TDA7293

2.1.1 Описание выводов микросхемы TDA7294
1 — Сигнальная земля

4 — Тоже сигнальная земля
5 — Вывод не используется, можно смело его отламывать (главное не перепутать !!! )

7 — «+» источник питания
8 — «-» источник питания

11 — не используется
12 — не используется
13 — «+» источник питания
14 — выход микросхемы
15 — «-» источник питания

2.1.2 Описание выводов микросхемы TDA7293
1 — Сигнальная земля
2 — Инверсный вход микросхемы (в штатной схеме сюда подключается ОС)
3 — Неинвертированный вход микросхемы, здесь мы подаем аудиосигнал через блокирующий конденсатор C1
4 — Также сигнальная земля
5 — Счетчик отсечки, в принципе совершенно ненужная функция
6 — Bootstrap
7 — Блок питания «+»
8 — Питание «-» поставка
9 — Выход St-By.Предназначен для перевода микросхемы в дежурный режим (т.е., грубо говоря, усилительная часть микросхемы отключена от источника питания)
10 — Output Mute. Предназначен для ослабления входного сигнала (грубо говоря, вход микросхемы отключен)
11 — Вход конечного каскада усиления (используется при каскадном подключении микросхем TDA7293)
12 — Сюда подключается конденсатор POS (C5) при питании напряжение превышает +/- 40В
13 — Источник питания «+»
14 — Выход микросхемы
15 — Источник питания «-»

2.2 Разница между микросхемами TDA7293 и TDA7294
Такие вопросы встречаются постоянно, поэтому вот основные отличия TDA7293:
— Возможность параллельного подключения (полная фигня, нужен мощный усилитель — собирайте на транзисторах и будете доволен)
— Повышенная мощность (на пару десятков ватт)
— Повышенное напряжение питания (иначе предыдущий пункт не был бы актуален)
— Еще вроде говорят, что все это сделано на полевых транзисторах (что за точка?)
В этом вроде все отличия, от себя только добавлю, что все TDA7293 имеют повышенную глючность — слишком часто горят.

BM2033 Часто задаваемые вопросы

— Как подключить светодиод для управления запуском усилителя BM2033?
— Светодиод должен быть подключен параллельно к любому плечу источника питания. Не забудьте установить токоограничитель R = 1 кОм последовательно со светодиодом.

VM2033 это просто сказка! Заменил перегоревший канал в старом «Старт 7235». Он качает в 1,5-2 раза мощнее предыдущего, при этом меньше нагревается.Теперь хочу заменить их на клеммы в «Вега122». Только одна мелочь меня огорчила — по неосторожности прикрутил микросхему прямо к радиатору. В итоге пришлось перепаять саму микросхему и восстановить сгоревшую дорожку.

Казалось бы, может быть проще подключить усилитель к блоку питания и можно будет наслаждаться любимой музыкой?

Однако, если вспомнить, что усилитель по существу модулирует напряжение блока питания по закону входного сигнала, становится понятно, что при проектировании и установке вопросов блока питания к нему стоит подойти очень ответственно.

В противном случае допущенные при этом ошибки и просчеты могут испортить (в плане звука) любой, даже самый качественный и дорогой усилитель.

Стабилизатор или фильтр?

Удивительно, но чаще всего используются усилители мощности по простой схеме с трансформатором, выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Хотя в большинстве электронных устройств сегодня используются стабилизированные блоки питания. Причина этого в том, что дешевле и проще сконструировать усилитель с высоким коэффициентом подавления пульсаций питания, чем сделать относительно мощный регулятор.Сегодня уровень подавления пульсаций типового усилителя составляет около 60 дБ на частоте 100 Гц, что практически соответствует параметрам стабилизатора напряжения. Использование источников постоянного тока, дифференциальных каскадов, отдельных фильтров в цепях питания каскадов и других схемотехнических решений в каскадных усилителях позволяет достичь еще больших значений.

Питание Выходные каскады чаще всего делают нестабилизированными. Благодаря наличию в них 100% отрицательной обратной связи, единичному усилению, наличию LLC предотвращается проникновение фона и пульсаций питающего напряжения на выход.

Выходной каскад усилителя по сути является регулятором напряжения (мощности) до тех пор, пока он не перейдет в режим ограничения (ограничения). Затем пульсации питающего напряжения (с частотой 100 Гц) модулируют выходной сигнал, который звучит просто ужасно:

Если для усилителей с однополярным питанием модулируется только верхняя полуволна сигнала, то для усилителей с биполярным питанием модулируются обе полуволны сигнала. У большинства усилителей такой эффект есть при высоких сигналах (мощностях), но на технических характеристиках это никак не отражается… В хорошо спроектированном усилителе не должно происходить клиппирования.

Чтобы проверить свой усилитель (а точнее, блок питания усилителя), вы можете поэкспериментировать. Подайте сигнал на вход усилителя с частотой немного выше, чем вы слышите. В моем случае достаточно 15 кГц :(. Увеличивайте амплитуду входного сигнала до тех пор, пока усилитель не войдет в клиппинг. В этом случае вы услышите гул (100 Гц) в динамиках. По его уровню вы можете оценить качество блок питания усилителя.

Предупреждение! Обязательно выключите твиттер вашей акустической системы перед тем, как проводить этот эксперимент, иначе он может потерпеть неудачу.

Регулируемый источник питания избегает этого эффекта и приводит к меньшим искажениям при длительных перегрузках. Однако с учетом нестабильности сетевого напряжения потери мощности на самом стабилизаторе составляют примерно 20%.

Еще один способ уменьшить эффект клиппирования — пропустить каскады через отдельные RC-фильтры, что также несколько снижает мощность.

В серийной технике это используется редко, так как помимо снижения мощности увеличивается и стоимость изделия.Кроме того, использование стабилизатора в усилителях класса AB может привести к возбуждению усилителя из-за резонанса контуров обратной связи усилителя и стабилизатора.

Потери мощности можно значительно снизить, используя современные импульсные блоки питания. Тем не менее, здесь возникают другие проблемы: низкая надежность (количество элементов в таком блоке питания намного больше), высокая стоимость (при единичном и мелкосерийном производстве), высокий уровень радиопомех.

Типовая схема питания усилителя с выходной мощностью 50 Вт показана на рисунке:

Выходное напряжение за счет сглаживающих конденсаторов составляет примерно 1.В 4 раза выше выходного напряжения трансформатора.

Пиковая мощность

Несмотря на эти недостатки, при питании усилителя от нестабилизированного источника можно получить некоторый бонус — кратковременная (пиковая) мощность выше мощности блока питания из-за большой емкости конденсаторов фильтра. Опыт показывает, что на каждые 10 Вт выходной мощности требуется минимум 2000 мкФ. За счет этого эффекта можно сэкономить на силовом трансформаторе — можно использовать менее мощный и, соответственно, более дешевый трансформатор.Имейте в виду, что измерения стационарного сигнала не обнаруживают этого эффекта, он проявляется только во время кратковременных пиков, то есть при прослушивании музыки.

Стабилизированный блок питания такого эффекта не дает.

Параллельный или последовательный стабилизатор?

Бытует мнение, что в аудиоустройствах лучше использовать параллельные стабилизаторы, так как токовая петля замкнута в локальной петле нагрузки-стабилизатора (питание исключено), как показано на рисунке:

Установка разделительного конденсатора на выходе дает такой же эффект.Но в этом случае нижняя частота усиливаемого сигнала ограничивает.

Защитные резисторы

Наверное, каждому радиолюбителю знаком запах сгоревшего резистора. Это запах горящей эпоксидной смолы лака и … денег. Между тем, дешевый резистор может спасти ваш усилитель!

Автор при первом включении усилителя в цепях питания вместо предохранителей устанавливает низкоомные (47-100 Ом) резисторы, которые в несколько раз дешевле предохранителей.Это не раз избавляло дорогостоящие элементы усилителя от ошибок монтажа, неправильной настройки тока покоя (регулятор был установлен на максимум, а не на минимум), обратной полярности мощности и т. Д.

На фото усилитель, на котором установщик перепутал транзисторы TIP3055 с TIP2955.

Транзисторы в итоге не повредились. Все закончилось хорошо, но не для резисторов, и комнату пришлось проветривать.

Главное падение напряжения

При проектировании печатных плат для блоков питания не только не забывайте, что медь не является сверхпроводником.Это особенно важно для «заземляющих» (общих) проводников. Если они тонкие и образуют замкнутые цепи или длинные цепи, то из-за протекающего по ним тока получается падение напряжения и потенциал в разных точках оказывается разным.

Для минимизации разности потенциалов принято общий провод (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идет проводник. Термин «звезда» не следует понимать буквально. На фото пример такой правильной разводки общего провода:

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов достаточно высокое, порядка 4 кОм и выше, а токи не очень большие, поэтому сопротивление проводников существенной роли не играет.В транзисторных усилителях сопротивление каскадов значительно ниже (нагрузка обычно имеет сопротивление 4 Ом), а токи намного выше, чем в ламповых усилителях. Поэтому влияние проводников здесь может быть очень значительным.

Сопротивление дорожки на печатной плате в шесть раз превышает сопротивление отрезанного медного провода такой же длины. Диаметр берется 0,71мм, это типовой провод, который используют при установке ламповых усилителей.

0.036 Ом против 0,0064 Ом! Учитывая, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут быть в тысячу раз выше, чем ток в ламповом усилителе, мы находим, что падение напряжения на проводниках может составлять –6000! раз больше. Возможно, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых. Это также объясняет, почему ламповые усилители, собранные на печатной плате, часто звучат хуже, чем прототип, устанавливаемый на поверхность.

Не забывайте закон Ома! Для уменьшения сопротивления печатных проводников можно использовать различные методы.Например, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять толстую луженую проволоку вдоль дорожки. Варианты показаны на фото:

Импульсы заряда

Для предотвращения проникновения сетевого фона в усилитель необходимо принять меры против проникновения импульсов заряда конденсаторов фильтра в усилитель. Для этого дорожки от выпрямителя должны идти прямо на конденсаторы фильтра. По ним циркулируют мощные импульсы зарядного тока, поэтому к ним больше ничего нельзя подключить.цепи питания усилителя должны быть подключены к выводам конденсаторов фильтра.

Правильное подключение (установка) блока питания усилителя с однополярным питанием показано на рисунке:

Увеличение нажатием

На рисунке показан вариант печатной платы:

Пульсация

Большинство нерегулируемых источников питания имеют только один сглаживающий конденсатор после выпрямителя (или несколько, подключенных параллельно).Для улучшения качества блока питания можно использовать простой прием: одну емкость разделить на две, а между ними включить небольшой резистор на 0,2–1 Ом. В этом случае даже две емкости меньшего номинала могут оказаться дешевле одной большой.

Это приводит к более плавным колебаниям выходного напряжения с более низкими гармониками:

При больших токах падение напряжения на резисторе может стать значительным. Чтобы ограничить его до 0,7 В, можно параллельно резистору подключить мощный диод.В этом случае, однако, на пиках сигнала, когда диод открывается, пульсации выходного напряжения снова становятся «жесткими».

Продолжение следует …

Статья подготовлена ​​по материалам журнала «Практическая электроника каждый день».

Вольный перевод: Главный редактор РадиоГазеты

Создание хорошего источника питания для усилителя мощности (УНЧ) или другого электронного устройства — очень важная задача. От того, какой будет источник питания, зависит качество и стабильность всего устройства.

В этой публикации я расскажу о том, как сделать простой трансформаторный блок питания для своего самодельного усилителя мощности низкой частоты Phoenix P-400.

Такой простой блок питания можно использовать для питания различных схем усилителя мощности низкой частоты.

Предисловие

Для будущего блока питания (БП) к усилителю у меня уже был тороидальный сердечник с намотанной первичной обмоткой на ~ 220В, поэтому задача выбора «импульсный БП или на базе сетевого трансформатора» не представляла проблем.

Импульсные источники питания

имеют небольшие габариты и вес, высокую выходную мощность и высокий КПД. Блок питания на основе сетевого трансформатора тяжелый, прост в изготовлении и настройке, а также ему не приходится иметь дело с опасными напряжениями при настройке схемы, что особенно важно для таких новичков, как я.

Трансформатор тороидальный

Трансформаторы тороидальные

по сравнению с трансформаторами на армированных сердечниках из W-образных пластин имеют ряд преимуществ:

• меньше по объему и весу;
• КПД выше;
• лучшее охлаждение обмоток.

Первичная обмотка уже содержала около 800 витков провода ПЭЛШО 0,8 мм, залита парафином и изолирована слоем тонкой ленты из фторопласта.

Измерив приблизительные размеры железа трансформатора, вы можете рассчитать его общую мощность, таким образом, вы сможете оценить, подходит ли сердечник для получения необходимой мощности или нет.

Рис. 1. Размеры железного сердечника тороидального трансформатора.

• Общая мощность (Вт) = Площадь окна (см 2) * Площадь сечения (см 2)
• Площадь окна = 3,14 * (d / 2) 2
• Площадь сечения = h * ((D-d) / 2)

Например, рассчитаем трансформатор с размерами железа: D = 14см, d = 5см, h = 5см.

• Площадь окна = 3,14 * (5 см / 2) * (5 см / 2) = 19,625 см 2
• Площадь сечения = 5 см * ((14 см-5 см) / 2) = 22,5 см 2
• Общая мощность = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Общая мощность трансформатора, который я использовал, оказалась явно меньше, чем я ожидал — где-то около 250 Вт.

Выбор напряжений для вторичных обмоток

Зная необходимое напряжение на выходе выпрямителя после электролитических конденсаторов, можно приблизительно рассчитать необходимое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Числовое значение постоянного напряжения после диодного моста и сглаживающих конденсаторов увеличится примерно в 1,3… 1,4 раза по сравнению с переменным напряжением, подаваемым на вход такого выпрямителя.

В моем случае для питания УМЗЧ нужно биполярное постоянное напряжение — 35 Вольт на каждое плечо. Соответственно, на каждой вторичной обмотке должно присутствовать переменное напряжение: 35 Вольт / 1,4 = ~ 25 Вольт.

Следуя тому же принципу, я произвел приблизительный расчет значений напряжения для других вторичных обмоток трансформатора.

Расчет количества витков и обмотки

Для питания остальных электронных блоков усилителя было решено намотать несколько отдельных вторичных обмоток.Для намотки катушек медной эмалированной проволокой был изготовлен деревянный челнок. Также он может быть выполнен из стеклопластика или пластика.

Рис. 2. Челнок для намотки тороидального трансформатора.

Обмотка проводилась эмалированным медным проводом, в наличии:

• на 4 силовые обмотки УМЗЧ — провод диаметром 1,5 мм;
• для остальных обмоток — 0,6 мм.

Число витков вторичной обмотки я подбирал экспериментально, так как не знал точное число витков первичной обмотки.

Суть метода:

1. Осуществляем намотку 20 витков любого провода;
2. Подключаем первичную обмотку трансформатора к сети ~ 220В и замеряем напряжение на обмотке 20 витков;
3. Делим необходимое напряжение на напряжение, полученное с 20 витков — узнаем, сколько раз по 20 витков нужно на обмотку.

Например: нам нужно 25В, а из 20 витков получилось 5В, 25В / 5В = 5 — нам нужно намотать 5 раз по 20 витков, то есть 100 витков.

Расчет длины необходимого провода производился следующим образом: намотал 20 витков провода, сделал на нем отметку маркером, размотал и измерил его длину. Разделил необходимое количество витков на 20, полученное значение умножил на длину 20 витков провода — у меня получилась примерно необходимая длина провода для намотки. Добавив к общей длине 1-2 метра приклада, можно намотать провод на волан и безопасно отрезать его.

Например: вам нужно 100 витков провода, длина 20 витков витка равна 1.3 метра, узнаем сколько раз нужно намотать 1,3 метра, чтобы получилось 100 витков — 100/20 = 5, узнаем общую длину провода (5 штук по 1,3м) — 1,3 * 5 = 6,5м . Добавьте 1,5 м для приклада и получите длину — 8 м.

Для каждой последующей обмотки измерение следует повторять, так как с каждой новой обмоткой длина провода, необходимая для одного витка, будет увеличиваться.

Для намотки каждой пары обмоток на 25 Вольт на шаттле проложили сразу два провода параллельно (на 2 обмотки).После намотки конец первой обмотки соединяется с началом второй — получаются две вторичные обмотки для биполярного выпрямителя с подключением посередине.

После намотки каждой из пар вторичных обмоток для питания цепей УМЗЧ они были изолированы тонкой фторопластовой лентой.

Таким образом было намотано 6 вторичных обмоток: четыре для питания УМЗЧ и еще две для питания остальной электроники.

Схема выпрямителя и стабилизатора напряжения

Ниже представлена ​​принципиальная схема блока питания моего самодельного усилителя мощности.

Рис. 2. Принципиальная схема блока питания самодельного усилителя мощности НЧ.

Для питания схем усилителя мощности НЧ используются два биполярных выпрямителя — А1.1 и А1.2. Остальные электронные блоки усилителя будут питаться от стабилизаторов напряжения А2.1 и А2.2.

Резисторы R1 и R2 необходимы для разряда электролитических конденсаторов, когда линии питания отключены от цепей усилителя мощности.

В моем УМЗЧ 4 канала усиления, их можно включать и выключать попарно с помощью переключателей, переключающих силовые линии платка УМЗЧ с помощью электромагнитных реле.

Резисторы R1 и R2 можно исключить из схемы, если источник питания постоянно подключен к платам УМЗЧ, в этом случае электролитические емкости будут разряжаться по цепи УМЗЧ.

Диоды КД213 рассчитаны на максимальный прямой ток 10А, в моем случае этого достаточно. Диодный мост Д5 рассчитан на ток не менее 2-3А, собрал его из 4-х диодов. C5 и C6 — конденсаторы, каждый из которых состоит из двух конденсаторов емкостью 10 000 мкФ 63 В.

Рис. 3. Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L7812, LM317.

Расшифровка названий на схеме:

• STAB — стабилизатор напряжения без регулирования, ток не более 1А;
• STAB + REG — стабилизатор напряжения регулируемый, ток не более 1А;
• STAB + POW — регулируемый стабилизатор напряжения, ток ок. 2-3А.

При использовании микросхем LM317, 7805 и 7812 выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Uвых. = Vxx * (1 + R2 / R1)

Vxx для микросхем имеет следующие значения:

• LM317 1.25;
• 7805 — 5;
• 7812 — 12.

Пример расчета для LM317: R1 = 240R, R2 = 1200R, Uout = 1,25 * (1 + 1200/240) = 7,5 В.

Дизайн

Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

• + 36V, -36V — усилители мощности на TDA7250
• 12В — электронные регуляторы громкости, стереопроцессоры, индикаторы выходной мощности, схемы терморегулирования, вентиляторы, подсветка;
• 5V — указатели температуры, микроконтроллер, цифровая панель управления.

ИС

и транзисторы регулятора напряжения были прикреплены к небольшим радиаторам, которые я снял с неработающих компьютерных блоков питания. Кожухи крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

Печатная плата состоит из двух частей, каждая из которых содержит биполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и необходимый набор стабилизаторов напряжения.

Рис. 4. Одна половина платы блока питания.

Рис.5. Другая половина платы блока питания.

Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

Позже при отладке пришел к выводу, что сделать стабилизаторы напряжения на отдельных платах будет намного удобнее. Тем не менее вариант «все на одной плате» тоже по-своему неплох и удобен.

Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) может быть собран навесным монтажом, а схемы стабилизатора (рисунок 3) в нужном количестве — на отдельных печатных платах.

Подключение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

Рис. 7. Схема подключения биполярного выпрямителя -36В + 36В при поверхностном монтаже.

Соединения должны выполняться с использованием толстых изолированных медных проводов.

Диодный мост с конденсаторами 1000 пФ можно разместить отдельно на радиаторе. Монтаж мощных диодов КД213 (планшетов) на один общий радиатор необходимо производить через изолирующие термопрокладки (термопласты или слюдяные), так как один из выводов диода соприкасается с его металлической накладкой!

Для цепи фильтрации (электролитические конденсаторы 10000 мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0.1-0,33 мкФ) можно быстро собрать небольшую панель — печатную плату (рисунок 8).

Рис. 8. Пример панели с вырезами из стеклопластика для установки выпрямительных сглаживающих фильтров.

Для изготовления такого панно вам понадобится прямоугольный кусок стеклопластика. Самодельным резаком (рисунок 9), сделанным из ножовки по металлу, разрезаем медную фольгу по всей длине, затем перпендикулярно разрезаем одну из получившихся деталей пополам.

Рис.9. Самодельная ножовка для полотна фрезы, изготовленная на болгарке.

После этого намечаем и просверливаем отверстия под детали и крепеж, зачищаем поверхность меди тонкой наждачной бумагой и лужим флюсом и припоем. Спаиваем детали и подключаем к схеме.

Заключение

Вот такой нехитрый блок питания был сделан для будущего самодельного усилителя мощности звука. Осталось дополнить его мягким запуском и режимом ожидания.

UPD : Юрий Глушнев прислал печатную плату для сборки двух стабилизаторов на напряжения + 22В и + 12В.Он содержит две схемы STAB + POW (рис. 3) на микросхемах LM317, 7812 и транзисторах TIP42.

Рис. 10. Печатная плата стабилизаторов напряжения на + 22В и + 12В.

Скачать — (63 КБ).

Еще одна печатная плата для схемы стабилизированного стабилизатора напряжения STAB + REG на базе LM317:

Рис. 11. Печатная плата регулируемого стабилизатора напряжения на микросхеме LM317.

Усилитель 2 х 200 Вт.Схема.

В этой статье представлена ​​схема одного канала усилителя, способного выдавать мощность 200 Вт при нагрузке 4 Ом. Собранный по этой схеме усилитель помимо высокой выходной мощности имеет достаточно низкий уровень шума. Принципиальная схема представлена ​​на рисунке ниже:

Входной каскад усилителя собран на транзисторах А1015. Перед тем, как припаивать их к плате, не поленитесь проверить их коэффициент передачи тока на соответствие параметрам, указанным в даташите на этот транзистор.Ссылка на даташит ниже:

На выходе усилителя находится катушка, включенная параллельно резистору 10 Ом. Его намотка осуществляется на оправку диаметром 9,5 мм, намотано 10 витков провода ПЭВ-2 1,0 мм. Катушка безрамная.

Схема источника питания для этого усилителя показана на следующем рисунке:

Когда усилитель питается от такого источника, максимум, который вы можете выжать, составляет примерно 150 Вт на канал.Чтобы получить мощность 200 Вт на канал, необходимо использовать трансформатор с двумя симметричными обмотками на 40 вольт, способный выдерживать ток нагрузки порядка 10 ампер. Но это еще не все. Также потребуется замена транзисторов предпоследнего и конечного каскада на более мощные, то есть: транзисторы D1047 заменить на 2SC5200, транзисторы B817E заменить на 2SA1943, транзисторы TIP41 заменить на MUE15032, а TIP42 — на MUE15033. Применение номиналов элементов принципиальной схемы и применение трансформатора меньшей мощности производилось с целью удешевления конструкции в целом.

Печатная плата (на плате находятся оба канала усилителя, а также выпрямительные диоды и емкости блоков питания):

Вид печатной платы со стороны элементов:

Схема внешних подключений к Плата усилителя:

В этом разделе представлены некоторые варианты реализации блоков питания PP для усилителей. Схема блока питания с разделением конденсаторной батареи резисторами с сопротивлением в пределах 0.15-0,47 Ом предложил Л.Зуев:

Макет блока питания УНЧ от Владимира Лепехина в выложенном формате

Для УНЧ Натали выложены платы электролитических конденсаторов посадочным диаметром d = 30, 35 и 40 мм с защелкивающимися выводами

Схема со стабилизированным питанием для ВН-А и операционного усилителя на м / с M5230L

Для проекта усилитель ASR на МОП-транзисторе с текущим ООООС от Максим_А (Андрей Константинович), В.Лепехин разделил платы маломощного блока питания усилителя УН-а и мощного блока питания выходного каскада.

верхняя часть платы маломощного блока питания

плата питания маломощная снизу

плата питания ULF верхняя

плата питания ULF снизу

Для реализации двойного моно БП будут использоваться на таких БП:

БП УНЧ V2012EA

Этот блок питания используется для питания ВК (выходной каскад).Возможна установка электролитов с защелкивающимся креплением на плату диаметром до 30 мм; Предусмотрен для установки под диоды в корпусах ТО220-3 и ТО220-2, что расширяет номенклатуру используемых диодов. Размеры ПП 66 х 88 мм.

Для питания UN-a при раздельном питании будет использоваться следующая плата питания:

БП УНЧ V2012EA

Размеры ПП 66 х 52 мм. Посадка диодов универсальная, возможна поставка вывода и в корпусе ТО220-2, посадка электролитов диаметром до 25 мм.

Схемы профессиональных унч. Простая схема транзисторного усилителя своими руками. Недостатки и преимущества ламповых конструкций

Усилитель, предлагаемый вашему драгоценному вниманию, прост в сборке, ужасно прост в настройке (на самом деле он этого не требует), не содержит особо дефицитных компонентов и, в то же время, имеет очень хорошие характеристики и легко устанавливается. -называемый hi-fi, так горячо любимый большинством горожан … Усилитель может работать на нагрузке 4 и 8 Ом, его можно использовать в мостовом подключении на нагрузку 8 Ом, при этом он будет давать 200 Вт на Загрузка.

Основные характеристики:

Напряжение питания, В ………………………………… ……. ……………… ± 35
Потребление тока в бесшумном режиме, мА …………… …………….. 100
Входное сопротивление, кОм ……………………… ………………. ……….. 24
Чувствительность (100 Вт, 8 Ом), В …….. ………………………….. …… 1,2
Выходная мощность (кг = 0,04%), Вт ……………………………….. …….. 80
Диапазон воспроизводимых частот, Гц……………………….. 10 — 30000
Отношение сигнал / шум (невзвешенное), дБ ……. ………………….. -73

Усилитель полностью на дискретных элементах, без всяких ОУ и прочих ухищрений. При работе на нагрузке 4 Ом и питании 35 В усилитель развивает мощность до 100 Вт. При необходимости подключения нагрузки 8 Ом напряжение питания можно увеличить до +/- 42 В, В этом случае мы получим те же 100 Вт. Настоятельно не рекомендуется повышать напряжение питания более 42 В, иначе можете остаться без выходных транзисторов.При работе в мостовом режиме необходимо использовать нагрузку 8 Ом, иначе мы снова теряем всякую надежду на выживание выходных транзисторов. Кстати, следует учитывать, что защиты от КЗ в нагрузке нет, поэтому нужно быть осторожным. Для использования усилителя в мостовом режиме вход МТ необходимо прикрутить к выходу другого усилителя. , на вход которого подается сигнал. Оставшийся вход закорочен на общий провод. Резистор R11 используется для установки тока покоя выходных транзисторов.Конденсатор С4 определяет верхнюю границу усиления и не должен уменьшаться — получите самовозбуждение на высоких частотах.
Все резисторы на 0,25 Вт, за исключением R18, R12, R13, R16, R17. Первые три по 0,5 Вт, последние два по 5 Вт. Светодиод HL1 не для красоты, поэтому вставлять в схему сверхъяркий диод и выводить его на лицевую панель не нужно. Диод должен быть самого обычного зеленого цвета — это важно, так как светодиоды других цветов имеют другое падение напряжения.Если вдруг кому-то не повезло и он не смог достать выходные транзисторы MJL4281 и MJL4302, их можно заменить на MJL21193 и MJL21194 соответственно. Переменный резистор R11 лучше всего брать с многооборотным резистором, хотя подойдет и обычный. Ничего критичного здесь нет — просто ток покоя задавать удобнее.

Простейший транзисторный усилитель может стать хорошим руководством для изучения свойств устройств. Схемы и конструкции достаточно простые, вы можете самостоятельно изготовить прибор и проверить его работу, измерить все параметры.Благодаря современным полевым транзисторам можно буквально из трех элементов сделать миниатюрный микрофонный усилитель. И подключите его к персональному компьютеру, чтобы улучшить параметры записи звука. И собеседники во время разговора будут слышать вашу речь намного лучше и четче.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всей бытовой технике — музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах… Но есть еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Их отличие в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только той звуковой частоты, которую воспринимает человеческое ухо. Транзисторные усилители звука могут воспроизводить сигналы с частотами от 20 Гц до 20 000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает это максимально равномерно. Коэффициент усиления напрямую зависит от частоты входного сигнала.График зависимости этих значений представляет собой практически прямую линию. Если на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и КПД устройства быстро снизятся. УНЧ-каскады собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы усилителей звука

Все усилительные устройства делятся на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания тока через каскад в период эксплуатации:

1. Класс «А» — ток течет без перебоев. в течение всего периода эксплуатации усилительного каскада.
2. В классе эксплуатации «B» ток протекает в течение половины периода.
3. Класс «AB» означает, что ток протекает через каскад усилителя в течение времени, равного 50–100% периода.
4. В режиме «С» электричество расходуется меньше половины времени работы.
5. Режим «Д» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно — чуть более 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализованы на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД — более 90%.

Искажения в различных классах усилителей низкой частоты

Рабочая зона транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно низкими нелинейными искажениями. Если входной сигнал испускает импульсы с более высоким напряжением, это вызывает насыщение транзисторов. В выходном сигнале около каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Это производит металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

Если источник питания нестабилен, выходной сигнал будет моделироваться по амплитуде, близкой к частоте сети.С левой стороны звук станет более жестким. Но чем лучше стабилизация мощности усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ класса «А» имеют относительно невысокий КПД — менее 20%. Причина в том, что транзистор постоянно включен и через него постоянно течет ток.

Для увеличения (пусть и незначительного) КПД можно использовать двухтактные схемы. Одним из недостатков является то, что полуволны выходного сигнала становятся несбалансированными.Если перейти из класса «А» в «АВ», нелинейные искажения увеличатся в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все равно увеличится. УНЧ классов «AB» и «B» характеризует нарастание искажений при снижении уровня сигнала на входе. Но даже если увеличить громкость, полностью от недостатков не избавится.

Работа в промежуточных классах

Каждый класс имеет несколько разновидностей. Например, есть усилители класса «А +».В нем входные транзисторы (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, установленные в выходных каскадах, работают либо в «Б», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее тех, что работают в классе «А». Заметно меньшее количество нелинейных искажений — не более 0,003%. Лучших результатов можно добиться при использовании биполярных транзисторов. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все же в выходном сигнале присутствует большое количество высших гармоник, что делает звук характерным металлическим.Также существуют схемы усилителя, работающие в классе «АА». У них еще меньше гармонических искажений — до 0,0005%. Но главный недостаток транзисторных усилителей все же есть — характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектированием и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. К достоинствам ламповых усилителей можно отнести:

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

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства — это обязательная установка устройства для согласования. Дело в том, что ламповый каскад имеет очень высокое сопротивление — несколько тысяч Ом. А вот сопротивление обмотки динамика 8 или 4 Ом. Чтобы соответствовать им, нужно установить трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток — есть еще транзисторные устройства, которые используют трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы… Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной оказывается гибридная схема — в которой используются несимметричные усилители, не покрываемые отрицательной обратной связью … Причем все эти каскады работают в УНЧ-режиме класса «А». . Другими словами, в качестве повторителя используется транзисторный усилитель мощности.

Причем КПД таких устройств довольно высокий — около 50%. Но не стоит ориентироваться только на показатели эффективности и мощности — они не означают качественного воспроизведения звука усилителем.Гораздо большее значение имеют линейность и качество. Поэтому в первую очередь нужно обращать внимание на них, а не на мощность.

Несимметричная схема УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель с общим эмиттером работает по классу «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В цепи коллектора установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Цепь коллектора подключена к положительному проводу питания, а цепь эмиттера — к отрицательному.В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, только нужно изменить полярность.

С помощью блокирующего конденсатора C1 можно отделить входной сигнал переменного тока от источника постоянного тока. В этом случае конденсатор не является препятствием для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 является простейшим делителем напряжения питания.Обычно R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм — наиболее типичные значения для таких схем. В этом случае напряжение питания делится ровно пополам. А если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h31 будет 150. Следует отметить, что транзисторные ВЧ усилители выполнены по аналогичным схемам, только работают они немного иначе. .

В данном случае напряжение на эмиттере 9 В, а падение на участке цепи «EB» равно 0.7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассматривать усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Е-В» будет равно 0,3 В. Ток в коллекторной цепи будет равен тому, который течет в эмиттере. Его можно рассчитать, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 — 9В / 1 кОм = 9 мА. Для расчета базового тока 9 мА необходимо разделить на коэффициент усиления h31 — 9 мА / 150 = 60 мкА. В УНЧ-конструкциях обычно используются биполярные транзисторы.Принцип его работы отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно рассчитать величину падения — это разница между базовым и питающим напряжениями. В этом случае базовое напряжение можно найти по формуле — сумма характеристик эмиттера и перехода «E-B». При питании от источника 20 Вольт: 20 — 9,7 = 10,3. Отсюда можно рассчитать значение сопротивления R1 = 10,3 В / 60 мкА = 172 кОм. Схема содержит емкость C2, которая необходима для реализации схемы, через которую может проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не установить конденсатор C2, переменная составляющая будет очень ограничена. По этой причине такой транзисторный усилитель звука будет иметь очень низкий коэффициент усиления по току h31. Необходимо обратить внимание на то, что в приведенных выше расчетах базовый и коллекторный токи считались равными. Причем за базовый ток был принят тот, который втекает в цепь от эмиттера. Это происходит только в том случае, если на вывод базы транзистора подается напряжение смещения.

Но нужно учитывать, что ток утечки коллектора абсолютно всегда протекает по цепи базы вне зависимости от наличия смещения. 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 кремния, в котором ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, показанный на схеме, имеет множество аналогов.В том числе с использованием биполярных транзисторов. Поэтому в качестве аналогичного примера можно рассмотреть конструкцию усилителя звука, собранного по схеме общего эмиттера. На фото представлена ​​схема, выполненная по схеме общего источника. Перемычки R-C собраны на входных и выходных цепях, так что устройство работает в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения конденсатором C1. Крайне важно, чтобы усилитель на полевом транзисторе имел потенциал затвора ниже, чем у источника.На схеме затвор подключен к общему проводу через резистор R1. Сопротивление у него очень большое — обычно в конструкциях используются резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбрано, чтобы сигнал на входе не шунтировался.

Это сопротивление практически не пропускает электрический ток, в результате чего потенциал на затворе (при отсутствии сигнала на входе) такой же, как и на земле. У источника потенциал оказывается выше, чем у земли, только из-за падения напряжения на сопротивлении R2.Отсюда ясно, что потенциал затвора ниже, чем у источника. А именно это то, что требуется для нормального функционирования транзистора. Следует отметить, что C2 и R3 в этой схеме усилителя имеют то же назначение, что и в конструкции, рассмотренной выше. А входной сигнал смещен от выхода на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Такой усилитель можно сделать своими руками для домашнего использования. Выполняется по схеме, действующей в классе «А».Конструкция такая же, как рассмотренные выше — с общим эмиттером. Одна из особенностей заключается в том, что для согласования необходимо использовать трансформатор. Это недостаток такого транзисторного усилителя звука.

Коллекторная цепь транзистора нагружена первичной обмоткой, которая формирует выходной сигнал, передаваемый через вторичную обмотку на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, что позволяет выбрать рабочую точку транзистора.Эта цепь подает напряжение смещения на базу. Все остальные компоненты имеют то же назначение, что и в схемах, рассмотренных выше.

Двухтактный аудиоусилитель

Нельзя сказать, что это простой транзисторный усилитель, поскольку его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал разбивается на две полуволны, различающиеся по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается собственным каскадом, выполненным на транзисторе.После усиления каждой полуволны оба сигнала подключаются и отправляются на динамики. Такие сложные преобразования могут вызвать искажение сигнала, поскольку динамические и частотные свойства двух, даже одного типа, транзисторов будут разными.

В результате качество звука на выходе усилителя значительно ухудшается. При эксплуатации двухтактного усилителя класса «А» невозможно качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина в том, что по плечам усилителя постоянно протекает повышенный ток, полуволны асимметричны, возникают фазовые искажения.Звук становится менее разборчивым, а при нагревании искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и выше низких частотах Ой.

Бестрансформаторный УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, несмотря на то, что конструкция может иметь небольшие габариты, все же несовершенна. Трансформеры по-прежнему тяжелые и громоздкие, поэтому от них лучше избавиться. Гораздо эффективнее схема на дополнительных полупроводниковых элементах с разной проводимостью.Большинство современных УНЧ выполняется по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, использованные при проектировании, в цепи эмиттерного повторителя (общий коллектор). В этом случае входное напряжение передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, значит транзисторы вот-вот включатся, но все равно выключены. Когда на вход подается гармонический сигнал, положительная полуволна первого транзистора открывается, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, только положительные полуволны могут проходить через нагрузку. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью выключают первый. В этом случае в нагрузке находятся только отрицательные полуволны. В результате на выходе устройства оказывается усиленный по мощности сигнал. Такая схема транзисторного усилителя достаточно эффективна и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеперечисленные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе.Транзистор может использоваться как отечественным КТ315, так и любым его зарубежным аналогом — например, VS107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники с сопротивлением 2000-3000 Ом. Напряжение смещения должно подаваться на базу транзистора через резистор 1 МОм и развязывающий конденсатор 10 мкФ. Схема может питаться от источника с напряжением 4,5-9 Вольт, током — 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключено, то в базе и коллекторе не будет тока.Но при подключении напряжение достигает уровня 0,7 В и пропускает ток около 4 мкА. В этом случае коэффициент усиления по току будет около 250. Отсюда можно произвести простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора — он оказывается равным 1 мА. Собрав эту схему транзисторного усилителя, можно ее проверить. К выходу подключаем нагрузку — наушники.

Коснитесь пальцем входа усилителя — должен появиться характерный шум.Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Еще раз проверьте все соединения и номиналы элементов. Для наглядности демонстрации подключите ко входу УНЧ источник звука — выход плеера или телефона. Слушайте музыку и наслаждайтесь качеством звука.

Я уверен, что многие из вас недовольны хрипом и искажением звука из-за несерьезных динамиков китайского компьютера. Я пробовал подключить к компьютеру несколько вариантов такой акустики, но ни один из них не подошел мне ни по качеству звука, ни по функционалу, а главное — плохим дизайном.Так что мне пришлось попробовать что-то сделать самому. Более того, современные микросхемы позволяют буквально вечером паять действительно хорошие по своим характеристикам УНЧ. Все электронные мелочи были найдены дома, закуплены только микросхемы усилителя и переключатели с гнездами для наушников.

Мощный усилитель 2х25 Вт, выполненный на микросхеме TDA7265 — это основной УНЧ. Скачать подробное описание микросхемы здесь.

Это небольшой относительно маломощный УНЧ для наушников 2х5 Вт.Его превосходство, конечно, очевидно, по крайней мере, с точки зрения выходной мощности. Но сделал это не только для ушей, а больше для удобства использования. Ведь для того, чтобы подключить наушники с толстым штекером Jack 6,3 мм, с переходниками будет много сложностей, не говоря уже о том, что они не могут полноценно и с достойным качеством прокачаться слабым усилителем.

Чаще всего внешний вид покупных китайских динамиков оставляет желать лучшего и их хочется просто положить под стол, чтобы не видеть.Но тогда включать их будет неудобно. Этот усилитель, собранный своими руками и на свой вкус, разместится на видном удобном месте на столе, являясь своеобразным украшением, поэтому все гнезда, регуляторы и кнопки УНЧ будут под рукой. Подсветка при желании отключается кнопкой на тыльной стороне УНЧ, чтобы не мешала пользоваться компьютером в темноте, но после очередного включения усилителя автоматически включается снова.

Корпус для УНЧ был изготовлен из ДСП, после чего его тщательно очистили и выкрасили в серьезный черный цвет.

Я хотел сделать индикатор похожим на индикаторы известных брендовых усилителей.

Регулятор сделан классический — большой круглый, и уж точно не кнопочный. Чтобы при повороте чувствовалось, что это вещь, а не какой-то дешевый игрушечный барахло. На энкодере регулировка пропала сама собой, нужна была подсветка положения на ручке, а бесконечно крутить проволокой не получилось бы.Поэтому решил сделать стабилизатор с переменным резистором.

Опоры для самодельных УНЧ решено было сделать в классическом стиле дизайна радиоаппаратуры — никелированные, но с небольшой изюминкой в ​​стиле хай-тек. У основания ног используется синяя подсветка. Как видно на фотографиях, это делается с помощью залитых синих светодиодов у основания ножек.

На передней панели УНЧ расположены: сетевой выключатель, выключатель переменного тока, постоянный сигнал на наушники вне зависимости от того, включены динамики или нет — это тоже часть задуманного плана .Сейчас вы не найдете усилителя с такой схемой, даже серьезные дорогие усилители делаются по принципу «воткнули наушники и нет сигнала на динамик», а раньше все усилители делались по этой схеме. Для меня такая схема раздачи сигналов очень актуальна.

В этой статье мы подробно разберем схему лампового усилителя DIY .

SE или несимметричные схемы — это усилители, в которых сигнал усиливается одним усилительным элементом (лампой, транзистором) последовательно на каждом этапе.Эти системы работают в чистом классе A и ценятся многими аудиофилами за их хорошую микродинамику и точность в деталях. Простота также является преимуществом. К недостаткам этих схем относятся: низкая энергоэффективность (класс A), низкий коэффициент усиления, чуть более высокий уровень искажений. Мы представляем здесь схему такого усилителя.

ламповый усилитель

ламповый усилитель стоит не дешево соберите. Но это вполне возможно, и реальные соберут свои рук.А что собирать, собирается не один год. Он во многом лучше полупроводникового, да и звук теплее. И так, приступим — схема и фотоотчет лампового усилителя своими руками со всеми файлами и описаниями.

Домашний кинотеатр на лампах

Домашний кинотеатр на лампах

Для каждого истинного ценителя звука ламповый усилитель говорит о многом, но последней модой стало создание полноценной многоканальной ламповой системы домашнего кинотеатра.Поверьте, с экраном 32 дюймов эффект просто потрясающий! Берем классическую несимметричную схему, с параллельным включением ламп на выходе для увеличения выходной мощности. Усилитель работает по классу «А», что обеспечивает максимум качество звука.Лампы можно использовать на входе — 6Н1П, 6Н2П, 6Н23П; на выходе — 6П14П, 6П15П, 6П43П, 6П3С — короче богатого.

Еще один усилитель низкой чистоты на TDA

Усилитель низкой частоты своими руками на tda

Этот усилитель хорошо подходит для сборки и для тех, кто недавно увлекся радиотехникой, освоил технологию нанесения дорожек на плату и ее травления.

Усилитель собран на микросхеме tda7377 и ne555.

Pout — максимум 20 Вт на канал.
Выходная мощность позволяет наслаждаться любимыми треками.

DIY ФНЧ

ФНЧ для сабвуфера — схема

Все мы знаем, что низкочастотная головка сабвуфера без каких-либо фильтров при подключении к усилителю мощности будет просто работать как обычный динамик, конечно, отлично воспроизводя низкие частоты, но без фильтров нижних частот хороший сабвуфер не может быть собран.

DIY ламповый усилитель 50Вт

Добрый вечер всем любителям звука радиоламп! На сайте много хороших схем усилителей звука, так что опубликую версию своего моно-ЛАНЧА. Его собирали долго, почти целый год я периодически брался за проект и постепенно его доделывал, и вот, наконец, пришло время представить на ваш суд финальную версию. Назначение: рассчитано использование канала сабвуфера.

DIY гитарный ламповый усилитель

DIY гитарный ламповый усилитель

В последнее время возникла необходимость собрать простой УНЧ для гитары , для которой стандарт ОБЕД по схеме с использованием ламп типа 6н23п и 6п14п.

DIY гибрид ULF

DIY гибрид ULF

По многочисленным просьбам радиолюбителей приношу улучшенную и более полную гибридную УНЧ схему с подробным описанием. , перечень деталей и схема питания. Лампа на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П была заменена на 6Н2П … Можно также поставить в этом блоке и более распространенные в старых лампах 6Н23П. Полевые транзисторы взаимозаменяемы с другими аналогичными — с изолированным затвором и током стока 5А и выше.

Variable R1 — 50 кОм — качественный переменный резистор для регулятора громкости. Можно поставить до 300кОм, ничего не испортится. Обязательно проверьте регулятор на предмет шороха и неприятного трения при вращении. В идеале стоит использовать WG ALPS — это японская компания, которая производит регуляторы качества. Не забываем про регулятор баланса.

Схема лампового усилителя

Лампа своими руками unch

Ламповые усилители становятся все более популярными среди ценителей звука.От транзисторных они отличаются и качеством, и более эстетичным ретро-стилем.

Представлена ​​на фото лампочка УНЧ не сложно своими руками .

Автор решил собрать УМЗЧ по двухтактной схеме на лампах 6П6С. Сразу скажу, звук действительно хороший, хотя давно не слушал вдумчиво. Мощности хватает для глаз, хотя убрать фон было сложно, особенно в правом канале.Собрал по прилагаемой схеме, только выпрямитель сделал на 5Ц3С , после кенатрона конденсатор 47 мкФ, на каждый канал свой дроссель Д21, после каждого дросселя по 330 мкФ емкости и еще немного гудит .

Усилитель на К174УН14 своими руками

Усилитель на К174УН14 своими руками

Данный усилитель прост в сборке, уз, схема собрана на достаточно известной микросхеме к174ун14 , которая также является аналогом импортной микросхемы tda2003 .

Собрать эту схему сможет даже новичок в радиотехнике. И так далее смотрим характеристики и саму схему устройства, присланную Айдаром Галимовым

Высокий входной импеданс и неглубокая обратная связь — ключи к теплому ламповому звучанию. Ни для кого не секрет, что на лампах реализованы самые качественные и дорогие усилители, относящиеся к категории HI-End. Давайте разберемся, что такое качественный усилитель? Усилитель мощности низкочастотный, который полностью повторяет форму входного сигнала на выходе, не искажая его, естественно, выходной сигнал уже усилен.В сети можно найти несколько схем действительно качественных усилителей, имеющих право относиться к категории HI-End и ламповая схема вовсе не нужна. Для получения максимального качества необходим усилитель, выходной каскад которого работает в чистом классе А. Максимальная линейность схемы дает минимальное количество искажений на выходе, поэтому в структуре качественных усилителей особое внимание уделяется этот фактор. Схемы ламп хороши, но не всегда доступны даже для самостоятельной сборки, а промышленные лампы УМЗЧ от брендовых производителей стоят от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов США — такая цена наверняка многим не по карману.
Возникает вопрос — можно ли добиться аналогичных результатов на транзисторных схемах? ответ будет в конце статьи.

Существует множество линейных и сверхлинейных схем усилителей мощности низкой частоты, но схема, которая будет рассмотрена сегодня, представляет собой качественную ультралинейную схему, которая реализована всего на 4-х транзисторах. Схема была создана еще в 1969 году британским звукорежиссером Джоном Линсли-Худом. Автор является создателем еще нескольких качественных схем, в частности класса А.Некоторые специалисты называют этот усилитель самым качественным среди транзисторных УНЧ, и я убедился в этом год назад.

Первая версия такого усилителя была представлена ​​на. Удачная попытка реализовать схему заставила меня создать двухканальный УНЧ по той же схеме, собрать все в футляр и использовать для личных нужд.

Особенности схемы

Несмотря на простоту, схема имеет несколько особенностей. Правильная работа может быть нарушена из-за неправильной разводки платы, неправильного размещения компонентов, неправильного источника питания и т. Д.
Это питание — особенно важный фактор — настоятельно не советую запитывать этот усилитель от всех видов источников питания, лучший вариант — аккумулятор или блок питания с параллельно подключенным аккумулятором.
Мощность усилителя 10 Вт при питании 16 В на нагрузку 4 Ом. Сама схема может быть адаптирована для головок 4, 8 и 16 Ом.
Создал стерео версию усилителя, оба канала расположены на одной плате.

Второй предназначен для качания выходного каскада, поставил КТ801 (достать было довольно сложно.
В самом выходном каскаде я поставил мощные биполярные переключатели обратной проводимости — КТ803 с ними получил несомненно высокое качество звука, хотя экспериментировал со многими транзисторами — КТ805, 819, 808, даже поставил мощные компоненты — КТ827, с ним мощность намного выше, но по звуку не сравнить с КТ803, хотя это только мое субъективное мнение.

Входной конденсатор емкостью 0,1-0,33 мкФ, нужно использовать пленочные конденсаторы с минимальной утечкой, желательно от известных производителей, так же с выходным электролитическим конденсатором.
Если схема рассчитана на нагрузку 4 Ом, то повышать напряжение питания выше 16-18 вольт не стоит.
Регулятор звука решил не ставить, он в свою очередь тоже влияет на звук, но желательно резистор 47к поставить параллельно входу и минусу.
Сама плата макетная. С платой пришлось повозиться долго, так как линии треков тоже как-то влияли на качество звука в целом.