Мощный усилитель на транзисторах
Хочу представить конструкцию простого, но мощного усилителя низкой частоты, выполненного на современных недорогих транзисторах. Основные достоинства этого усилителя — простота сборки, доступные и дешевые радиодетали, также готовый усилитель в наладке не нуждается и работает сразу. Усилитель развивает очень высокую мощность по сравнению с аналогичными схемами. Из электрических параметров хочется отметить очень высокую линейность в рабочем диапазоне частот от 20Гц до 20кГц. Правда без недостатков тоже не обошлось. У данной схемы есть повышенный уровень шумов при большой громкости, но если учесть простоту и доступность, то все же собрать усилитель стоит, особенно советую автолюбителям для мощного сабвуфера, поскольку мощность такой схемы вполне позволяет раскачать импортные головки большой мощности. Из схемы видно, что проще некуда. В схеме использованы всего 5 транзисторов и несколько дополнительных радиодеталей.
Для уменьшения уровня шума усилителя, на вход нужно будет поставить переменный резистор, сопротивлением от 20 до 100 кОм, им также регулируют громкость. В таком случае, при малой громкости шума практически не будет, а при большой громкости шум почти не слышим, а если усилитель работает с нч фильтром на входе (под сабвуфер), то никаких шумов не будет вообще.
Усилитель способен выдать окало 100 Ватт на нагрузку 8 Ом ! если же используется головка с сопротивлением 4 ом, то мощность возрастает до 150 ватт! Параметры УМЗЧ:
Коэффициент усиления по напряжению ………………………………………………20
Максимальная мощность Pmax Uпит=+-45В на 4Ом……………………………………150Вт
Чувствительность по входу Uвх……………………………………………………………..1В
Суммарный коэф-т всех видов искажений при P=60Вт 4Ома, Kd……………………0,005%
Ток покоя усилителя Ixx……………………………………………………………………….20-25мА
Ток покоя выходного каскада………………………………………………………………..0мА
Полоса воспроизводимых частот по уровню –3дБ, Гц,……………………….5-100 000
Параметры достаточно хороши, единственная преграда для использования схемы в качестве автомобильного усилителя — это повышенное двухполярное питание, но это не так уж и большая помеха, поскольку сегодня известно можество схем преобразователей напряжения, одна из таких схем выполняется на микросхеме TL494. Схема стандартная и позволяет получить на выходе трансформатора до 200 ватт мощности, что вполне хватает для полноценной работы данного самодельного усилителя. Схему преобразователя не привожу, поскольку это уже совсем другая тема.
Понравилась схема — лайкни!
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ
Смотреть ещё схемы усилителей
УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
Схема усилителя звука на одном транзисторе своими руками
Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 549 Опубликовано
Содержание
- Схема усилителя звука на транзисторах своими руками
- Схема усилителя звука на 1 транзисторе
- Схема усилителя звуковой частоты
- Схема простого усилителя звука на одном транзисторе
Усилитель звуковой частоты является важнейшим узлом многих электронных устройств. Это может быть воспроизведение музыкальных файлов, системы оповещения пожарной и охранной сигнализации или звуковые датчики различных игрушек. Бытовая техника оснащена встроенными низкочастотными каналами, но при домашнем конструировании электронных самоделок может потребоваться необходимость сделать это устройство самостоятельно.
Схема усилителя звука на транзисторах своими руками
Диапазон звуковых частот, которые воспринимаются человеческим ухом, находится в пределах 20 Гц-20 кГц, но устройство, выполненное на одном полупроводниковом приборе, из-за простоты схемы и минимального количества деталей обеспечивает более узкую полосу частот. В простых устройствах, для прослушивания музыки достаточно частотного диапазона 100 Гц-6 000 Гц. Этого хватит для воспроизведения музыки на миниатюрный динамик или наушник. Качество будет средним, но для мобильного устройства вполне приемлемым.
Схема простого усилителя звука на транзисторах может быть собрана на кремниевых или германиевых изделиях прямой или обратной проводимости (p-n-p, n-p-n). Кремниевые полупроводники менее критичны к напряжению питания и имеют меньшую зависимость характеристик от температуры перехода.
Схема усилителя звука на 1 транзисторе
Простейшая схема усилителя звука на одном транзисторе включает в себя следующие элементы:
- Резистор R1 – 16 ком
- Резистор R2 – 1,6 ком
- Резистор R3 – 150 ом
- Резистор R4 – 15 ом
- Конденсатор С1 – 10,0 мкф
- Конденсатор С2 – 500,0 мкф
Это устройство с фиксированным напряжением смещения базы, которое задаётся делителем R1-R2. В цепь коллектора включен резистор R3, который является нагрузкой каскада. Между контактом Х2 и плюсом источника питания можно подключить миниатюрный динамик или наушник, который должен иметь большое сопротивление. Низкоомную нагрузку на выход каскада подключать нельзя. Правильно собранная схема начинает работать сразу и не нуждается в настройке.
Схема усилителя звуковой частоты
Более качественный УНЧ можно собрать на двух приборах.
Схема усилителя на двух транзисторах включает в себя больше комплектующих элементов, но может работать с низким уровнем входного сигнала, так как первый элемент выполняет функцию предварительного каскада.
Переменный сигнал звуковой частоты подаётся на потенциометр R1, который играет роль регулятора громкости. Далее через разделительный конденсатор сигнал подаётся на базу элемента первой ступени, где усиливается до величины, обеспечивающей нормальную работу второй ступени. В цепь коллектора второго полупроводника включен источник звука, которым может быть малогабаритный наушник. Смещение на базах задают резисторы R2 и R4. Кроме КТ 315 в схеме усилителя звука на двух транзисторах можно использовать любые маломощные кремниевые полупроводники, но в зависимости от типа применяемых изделий может потребоваться подбор резисторов смещения.
Если использовать двухтактный выход можно добиться хорошего уровня громкости и неплохой частотной характеристики. Данная схема выполнена на трёх распространённых кремниевых приборах КТ 315, но в устройстве можно использовать и другие полупроводники. Большим плюсом схемы является то, что она может работать на низкоомную нагрузку. В качестве источника звука можно использовать миниатюрные динамики с сопротивлением от 4 до 8 ом.
Устройство можно использовать совместно с плеером, тюнером или другим бытовым прибором. Напряжение питания 9 В можно получить от батарейки типа «Крона». Если в выходном каскаде использовать КТ 815, то на нагрузке 4 ома можно получить мощность до 1 ватта. При этом напряжение питания нужно будет увеличить до 12 вольт, а выходные элементы смонтировать на небольших алюминиевых теплоотводах.
Схема простого усилителя звука на одном транзисторе
Получить хорошие электрические характеристики в усилителе, собранном на одном полупроводнике практически невозможно, поэтому качественные устройства собираются на нескольких полупроводниковых приборах. Такие конструкции дают на низкоомной нагрузке десятки и сотни ватт и предназначены для работы в Hi-Fi комплексах. При выборе устройства может возникнуть вопрос, на каких транзисторах можно сделать усилитель звука. Это могут быть любые кремниевые или германиевые полупроводники. Широкое распространение получили УНЧ, собранные на полевых полупроводниках. Для устройств малой мощности с низковольтным питанием можно применить кремниевые изделия КТ 312, КТ 315, КТ 361, КТ 342 или германиевые старых серий МП 39-МП 42.
Усилитель мощности своими руками на транзисторах можно выполнить на комплементарной паре КТ 818Б-КТ 819Б. Для такой конструкции потребуется предварительный блок, входной каскад и предоконечный блок. Предварительный узел включает в себя регулировку уровня сигнала и регулировку тембра по высоким и низким частотам или многополосный эквалайзер. Напряжение на выходе предварительного блока должно быть не менее 0,5 вольта. Входной узел блока мощности можно собрать на быстродействующем операционном усилителе. Для того чтобы раскачать оконечную часть потребуется предоконечный каскад, который собирается на комплементарной паре приборов средней мощности КТ 816-КТ 817. Конструкции мощных усилителей низкой частоты отличаются сложной схемотехникой и большим количеством комплектующих элементов. Для правильной регулировки и настройки такого блока потребуется не только тестер, но осциллограф, и генератор звуковой частоты.
Современная элементная база включает в себя мощные MOSFET приборы, позволяющие конструировать УНЧ высокого класса. Они обеспечивают воспроизведение сигналов в полосе частот от 20 Гц до 40 кГц с высокой линейностью, коэффициент нелинейных искажений менее 0,1% и выходную мощность от 50 W и выше. Данная конструкция проста в повторении и регулировке, но требует использования высококачественного двухполярного источника питания.
Усилитель звука на транзисторах #1 ⋆ diodov.net
Усилитель звука относится к одному из наиболее интересных электронных устройств для начинающих электронщиков или радиолюбителей. И это не удивительно, ведь если устройство собрано правильно, то достаточно подключить динамик и сразу же раздастся звук, оповещающий о том, что усилитель мощности работает. Наличие звука приносить радость успешного завершения сборки усилителя звука своими руками, а его отсутствие – разочарование. Поэтому цель данной статьи – принести радость начинающему электронщику. Но сначала все по порядку…
Усилитель мощности на транзисторах. Базовые положенияУсилитель мощности на транзисторах присутствует в том или ином виде во многих электронных устройствах. Особенно ярко выделено его применение в звуковой технике.
Современный мир электроники полностью опутан различными запоминающими устройствами: флешки, жесткие диски и т.п. Для воспроизведения информации, хранящейся в памяти накопителей, нужно, прежде всего, преобразовать и усилить ее сигналы.
Главное назначение любого усилителя состоит в преобразовании маломощного сигнала в более мощный. При этом форма его должна сохраняться и не искажаться в процессе преобразования. Иначе произойдет частичная или полная утеря информации.
Начинающим электронщикам следует помнить очень важный момент. Усиление происходит не за счет каких-либо магических свойств транзистора, а за счет энергии блока питания. Транзистор лишь управляет потоком мощности от источника питания к нагрузке. Причем он выполняет свою работу в нужные моменты времени. Отсюда становится понятно, что мощность на нагрузке ограничена лишь мощностью блока питания. Если нагрузка, например динамик, имеет мощность 10 Вт, а источник тока способен выдать только 5 Вт, то нагрузка будет способна развить только 5 Вт.
Структура усилителя состоит из источника и узла, согласующего входной сигнал с источником тока. Такое согласование позволяет получить выходной сигнал.
Устройство транзистораПоскольку главным элементом усилителя является транзистор, то рассмотрим вкратце устройство и принцип работы это полупроводникового прибора.
Среди довольно обширного выбора полупроводниковых приборов, как по характеристикам, так и по принципу действия, в данной статье мы рассмотрим, и будем применять исключительно биполярные транзисторы (БТ).
Такой электронный прибор состоит из полупроводникового кристалла и трех, подсоединенных к нему электродов. Вся конструкция помещается в корпус, который защищает прибор от разных внешних воздействий (пыль, влага и т.п.). От корпуса отходят три вывода: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э).
Существуют принципиально два типа БТ n-p-n и p-n-p структуры. Принцип работы их аналогичен, а отличие состоит лишь в полярности подключения к их выводам источника питания и радиоэлектронных элементов, имеющих полярность, например электролитических конденсаторов.
Биполярный транзистор имеет два pn-перехода, поэтому конструктивно его можно рассматривать, как два последовательно встречно соединенных диода. Точка соединения диодов аналогична базе. Но если взять два любых диода и соединить их соответствующим образом, то в такой конструкции не будут проявляться усилительные свойства. Причина в том, что у «настоящего» транзистора слишком малое расстояние между различными полупроводниковыми структурами (база-эмиттер, база-коллектор). Расстояние равно единицам микрометра, то есть несколько тысячных миллиметра (1мкм = 0,001 мм = 0,000001 м). Именно за счет малого расстояния получается транзисторный эффект.
Как работает биполярный транзистор (БТ)Принцип работы БТ упрощенно рассмотрим на примере ниже приведенной схемы.
Базу оставим не подключенной либо соединим ее с минусом источника питания. Последний вариант более предпочтительный, поскольку исключает появление наводок на выводе.
Чтобы исключить короткое замыкание в цепь коллектора следует установить резистор Rн, он же будет служить нагрузкой. Однако при подключении источника питания Uип, ток в цепи VT и Rн протекать не будет (обратный ток мы не берем в счет, поскольку его значение слишком мало и не превышает единиц микроампер). Отсутствие тока в цепи поясняется тем, что транзистор закрыт. И если вернуться к аналогии с диодом, то мы заметим, что один из них находится под обратным напряжением, поэтому он заперт.
Открыть БТ не составит большого труда. Следует на базу относительно эмиттера (для n-p-n структуры) приложить положительный потенциал, то есть подать напряжение, например от другого источника питания – батарейки. Величина напряжения должна быть порядка 0,6 В, чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе. Резистор Rб служит для ограничения тока, протекающего в цепи базы.
Таким образом, если подать небольшое напряжение на базу, то в цепи нагрузки Rн будет протекать ток коллектора Iк. При смене полярности блока питания VT закроется. Чтобы не запутаться и правильно подключать источник питания следует обратить внимание на направление стрелки эмиттера. Она указывает на направление протекания токов Iк и Iб. Для БТ n-p-n типа Iк и Iб входят в эмиттер, а для p-n-p – выходят.
Коэффициент усиления транзистораТоки базы Iб и коллектора Iк находятся в тесной взаимосвязи. Более того, величина тока, протекающего в цепи коллектора помимо параметров Uип и Rн определяются величиной Iб в прямопропорциональной зависимости. Отношение Iк к Iб называется коэффициентом усиления транзистора по току и обозначается буквой β («бета»):
Коэффициент усиления является одним из важнейших параметров БТ и всегда приводится в справочниках. Для большинства маломощных БТ он находится в диапазоне 50…550 единиц. В общем, β показывает во сколько раз ток коллектора больше тока базы.
Усилитель звука на транзисторахУсилитель звука на транзисторах предназначен для повышения мощности сигнала звуковой частоты, поэтому его еще называют усилитель мощности звуковой частоты или сокращенно УМЗЧ. Источником звука, подлежащего усилению, чаще всего служит микрофон или выход звуковой карты компьютера, ноутбука, смартфона и т.п. Мощность таких источников довольно низкая и составляет микроватты, а для нормальной работы динамика (громкоговорителя) необходимо обеспечить мощность единицы и десятки ватт, а то и сотни ватт. Поэтому главной задачей УМЗЧ является повышение мощности слабого входного сигнала в тысячи и десятки тысяч раз.
Звуки раздающейся мелодии или речи имеют сложный характер. Однако любой из них, даже самой сложной формы можно разложить в ряд сигналов синусоидальной формы, отличающихся как по частоте, так и по амплитуде.
Поэтому с целью упростить пояснение принципа работы схемы УМЗЧ будем применять входной сигнал синусоидальной формы uc. Нагрузкой на первых порах вместо динамика буде служить резистор Rн.
Однако приведенная выше схема применяется лишь для работы БТ в ключевом режиме, то есть когда полупроводниковый прибор VT находится в двух фиксированных состояниях – открытом и закрытом. Для усиления переменного сигнала данная схема непригодна, поскольку будет усиливаться только положительная полуволна входного сигнала. Для отрицательной полуволны транзистор будет закрыт. Кроме того, амплитуда входного сигнала должна быть не меньше 0,6 В, иначе просто останется незамеченным, поскольку не откроется эмиттерный переход.
Базовая схема входного каскада УМЗЧЧтобы схема УМЗЧ работала правильно, а это означает, усиливала без искажений положительные и отрицательные полуволны, изначально следует приоткрыть VT наполовину. Тогда положительная полуволна будет еще больше открывать БТ, а отрицательная – призакрывать его.
Приоткрыть БТ можно небольшим напряжением, поданным на базу, оно же называется напряжением смещения. Сам процесс называют установкой рабочей точки транзистора по постоянному току. Напряжение смещения зачастую подается от общего источника питания через токоограничивающий резистор Rб, согласно схемы, приведенной ниже.
Чтобы постоянное напряжение не воздействовало на источник переменного сигнала, а также не нарушался режим работы схемы по постоянному току, переменная составляющая отделяется конденсатором С1, а нагрузка подключается к коллектору через разделительный конденсатор C2 к клеммам uвых.
Правильная установка или настройка рабочей точки транзисторного усилителя звука имеет ключевое значение, поскольку если ее установить неверно, то выходной сигнал будет иметь искажения либо вовсе отсутствовать. Чтобы установить рабочую точку пользуются выходной статической характеристикой биполярного транзистора. Она характеризует зависимость тока в цепи коллектора от приложенного напряжения между выводами коллектор-эмиттер при разных значениях тока базы. На данной характеристике располагается нагрузочная прямая, на которой выделяют три участка: 1-2, 2-3 и 3-4. Участок 1-2 называется областью отсечки – здесь БТ полностью закрыт; 3-4 – область насыщения – БТ полностью открыт; 2-3 – активная область – здесь БТ находится в приоткрытом состоянии. Участки 1-2 и 3-4 используются для работы транзистора в ключевом режиме. Активный участок 2-3 соответствует работе БТ в режиме усиления. Именного на него ориентируются при настройке рабочей точки.
Расчет параметров элементов усилителя мощностиРасчет основных параметров усилителя мощности начинается с определения сопротивления резистора, который находится в цепи коллектора Rк. Чтобы его посчитать, согласно закону Ома понадобится прежде определить падение напряжения на нем URк и ток Iк:
Напряжение URк принимают из таких соображений, чтобы на полуоткрытом транзисторе оно было, равное половине напряжения источника питания Uип. Это соответствует половине нагрузочной прямой на выходной статической характеристике – точке А.
Если рабочая точка будет находится значительно выше или ниже точки А, например А1 или А2, то выходной сигнал с усилителя будет искажаться. Произойдет срез его нижних или верхних полуволн, что отразится на ухудшении качества звука. Поэтому стоит придерживаться средней точки – т. А. Однако это не всегда оправдано, особенно для сигналов очень низкой мощности. В таком случае рабочую точку принимают насколько ниже т. А, что позволяет снизить потребление электроэнергии без искажения формы выходного сигнала.
В нашем случае будем опираться на точку А. Примем напряжение источника питания Uип = 9 В (батарейка «крона»). Тогда напряжение на резисторе Rк равно:
Коллекторный ток, называемый током покоя коллектора, принимают для расчетов 0,8…1,2 мА. Возьмем среднее значение 1 мА = 0,001 А.
Сопротивление Rк равно:
Примем ближайший стандартный номинал резистора 4,7 кОм.
Теперь определит сопротивление в цепи базы Rб:
Коэффициент усиления БТ легко и с достаточной точность можно определить мультиметром. Для pn2222 я определил значение 170 единиц.
Более точную установку тока покоя коллектора устанавливают переменным резистором, включенным в цепь базы и изменяют его до тех пока, пока значение Iк станет равным 1мА. При этом ориентируются на показания миллиамперметра, установленного в цепь коллектора.
Ниже приведены схемы входных каскадов усилителей с полупроводниковыми приборами разной структуры.
Расчет емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ)При расчете УМЗЧ следует обратить внимание на емкость развязывающих конденсаторов С1 и С2. Если их принять слишком малыми, то плохо будут проходить токи низкой частоты. Поэтому емкость можно определить по следующему выражению:
где fн – нижняя граница частоты сигнала, Гц. Для УНЧ как правило принимают 20 Гц – нижний порог слышимости человеческого уха;
Rвх – входное сопротивление следующего каскада или нагрузки. Для усилителей, в которых применяется БТ, включенный по схеме с общим эмиттером это сопротивление равняется нескольким килоом. Примем Rвх = 4,7 кОм = 4700 Ом.
Таким образом емкости конденсаторов С1 и С2 следует принимать не менее 10 мкФ.
Однако рассмотренная выше схема усилителя звука имеет недостаток, который исключает применение ее в таком виде в электронных устройствах. В схеме отсутствует температурная стабилизация, поэтому любые изменение температуры могут привести к искажению формы выходного сигнала. Устранение данного недостатка и причины его возникновения подробно рассмотрено в следующей статье.
Еще статьи по данной теме
Простой усилитель на 50 Вт — Усилители на транзисторах — Звуковоспроизведение
Николай Трошин
В этой статье я хотел немного с Вами порассуждать, а также поделиться результатами своих экспериментов, которые мне пришлось провести вследствие этих рассуждений.
Собирал я некоторое время назад усилитель Линси Худа ( Ультралинейный усилитель класса А ). Не перестаю восхищаться этой замечательной схемой, которая несмотря на свою простоту, обеспечивает высокое качество звука. Однако есть у неё и особенности.
Как удачно выразился один из моих знакомых этот усилитель не только хорошо звучит, но и хорошо отапливает помещение. При 10 Вт выходной мощности — примерно 60 Вт уходит в тепло.
Большая потребляемая мощность приводит к необходимости мощного источника питания, что заметно усложняет и утяжеляет конструкцию, делает её более дорогой.
Использование малогабаритных акустических систем (которые в настоящее время довольно популярны), как правило, обладающих невысокой чувствительностью, приводит к тому, что 10 Вт выходной мощности далеко не всегда хватает для получения необходимой громкости, особенно в области низких частот. ( Впрочем большинство из выше перечисленного относится и к другим усилителям класса А ).
В результате возникла идея попробовать перевести данную схему в более экономичный класс АВ. Это не потребовало больших изменений, но позволило получить гораздо большую выходную мощность. Схема усилителя показана ниже на рисунке.
Диапазон рабочих частот у неё не менее 20…30000 Гц. Выходная мощность на нагрузке 8 Ом — 30 Вт, на нагрузке 4 Ом — 50 Вт. Нелинейные искажения померить точно не было возможности (нет соответствующих приборов), однако оценить все же удалось.
Для этого собрал режекторный фильтр с глубиной подавления около 70 дб, подавил им основную гармонику и наблюдал, что осталось на выходе усилителя осциллографом.
На частоте примерно 2 кГц и на мощностях до 25 Вт (на нагрузке 8 Ом) — гармонические искажения точно ниже 0.1%, а может быть и значительно ниже.
На нагрузке 4 Ом искажения не измерял. Звучит усилитель очень хорошо. Малое число усилительных каскадов способствует минимизации динамических искажений.
Несколько слов о схеме и о деталях.
Все транзисторы, кроме VT1, должны быть на радиаторах. На VT2 — 20 кв.см., на VT3, VT4 — 250 кв.см.(не менее).
Конденсаторы должны быть приличного качества. С5 слюдяной или пленочный.
Резисторы – любой мощности, кроме R7 R8, которые должны быть мощностью — 5вт, а R10, R11 — 2вт.
Поскольку усилительных каскадов мало, транзисторы должны иметь высокий коэффициент усиления.
Не менее: VT1 — 100, VT2 — 80, VT3,VT4 — 100 (при 8 Ом нагрузке) и 150 (при 4 Ом). При меньшем коэффициенте усиления транзисторов выходного каскада, заявленную мощность получить не удастся.
Оценить коэффициент усиления не сложно. Методика эта описана в статье «Простой усилитель класса А». Надо заметить, что транзисторы типа КТ818, КТ819 — имеют довольно большой разброс параметров. Мне встречались транзисторы с коэффициентом усиления (К. ус.) от 25 до 200.
Транзисторов с К. ус. 80…100 — около половины. С К. ус. более 150 — попадаются не часто.
При отсутствии таких транзисторов или нежелании мерить их К. ус. — лучше собрать выходной каскад усилителя на 4-х транзисторах (схема ниже).
Номиналы резисторов R7, R8 нужно увеличить примерно в 5 раз, а их мощность можно уменьшить до 0.25 Вт.
На транзисторы КТ814 КТ815, радиаторы в таком случае не нужны.
Настройка усилителя сводится к установке резистором R2 половины напряжения питания на выходе усилителя (на минусовом выводе С6), и тока покоя выходного каскада — резистором R9, в пределах 20…50 мА.
ВАЖНО:
Перед первым включением надо выставить R9 в нулевое сопротивление. На время настройки бывает полезно в цепь питания включить резистор 1 Ом 5 Вт. Измеряя падение напряжения на нем можно контролировать ток потребления усилителя.
В качестве источника питания, я использовал два трансформатора ТН (разных типов, какие были в наличии) с обмотками на ток не менее 3 А (в стерео варианте не менее 6 А), соединил 6 обмоток по 6.3 В. каждая — последовательно, диодный мост на 10 А и два конденсатора по 4700 мкФ.
Можно собрать усилитель на транзисторах обратной проводимости. Для этого надо поменять полярность питания, всех электролитов и диодов.
В заключение небольшое отступление от темы.
Давно интересовал вопрос насколько справедливо мнение о том, что германиевые усилители звучат лучше кремниевых.
Поставил такой эксперимент:
Собрал два усилителя по схеме из статьи «Германиевый усилитель класса А», которая хорошо себя зарекомендовала.
Один усилитель понятное дело на германии, а второй полностью на кремнии. Коэффициенты усиления выровнял по приборам. Входы усилителей соединил вместе, а к выходам усилителей подключил переключатель, дающий возможность оперативно подключать то один, то другой усилитель к трёхполосной акустической системе приличного качества.
В качестве источника звука использовал CD проигрыватель хорошего уровня и CD диски с европейским качеством записи.
Прослушивались фрагменты различных произведений: классическая музыка, опера, хороший вокал, современная группа стиля «метал» (мелодичные композиции с отдельно звучащими инструментами и хорошим вокалом). В качестве слушателей пригласил троих человек, два из которых с музыкальным образованием и хорошим слухом.
Результаты такие:
1. Все слушатели отмечали высокое качество звучания обоих усилителей.
2. Никакой разницы в звучании германиевого и кремниевого усилителя ни я, ни мои слушатели не заметили.
Еще меня приятно удивило следующее. Один из этих моих слушателей некоторое время назад был на концерте той самой «металлической» группы, приезжавшей на гастроли в Россию. По его мнению, звучание моих усилителей лучше чем то, что он слышал на концерте.
Схемы стерео усилитель на транзисторах своими руками. Транзисторный усилитель класса а своими руками. Собранный мной усилитель
Редакция сайта «Две Схемы» представляет простой, но качественный усилитель НЧ на транзисторах MOSFET. Его схема должна быть хорошо известна радиолюбителям аудиофилам, так как ей уже лет 20. Схема является разработкой знаменитого Энтони Холтона, поэтому её иногда так и называют — УНЧ Holton. Система усиления звука имеет низкие гармонические искажения, не превышающие 0,1%, при мощности на нагрузку порядка 100 Ватт.
Данный усилитель является альтернативой для популярных усилителей серии TDA и подобных попсовых, ведь при чуть большей стоимости можно получить усилитель с явно лучшими характеристиками.
Большим преимуществом системы является простая конструкция и выходной каскад, состоящий из 2-х недорогих МОП-транзисторов. Усилитель может работать с динамиками сопротивлением как 4, так и 8 Ом. Единственной настройкой, которую необходимо выполнить во время запуска — будет установка значения тока покоя выходных транзисторов.
Принципиальная схема УМЗЧ Holton
Усилитель Холтон на MOSFET — схема
Схема является классическим двухступенчатым усилителем, он состоит из дифференциального входного усилителя и симметричного усилителя мощности, в котором работает одна пара силовых транзисторов. Схема системы представлена выше.
Печатная плата
Печатная плата УНЧ — готовый вид
Вот архив с PDF файлами печатной платы — .
Принцип работы усилителя
Транзисторы Т4 (BC546) и T5 (BC546) работают в конфигурации дифференциального усилителя и рассчитаны на питание от источника тока, построенного на основе транзисторов T7 (BC546), T10 (BC546) и резисторах R18 (22 ком), R20 (680 Ом) и R12 (22 ком). Входной сигнал подается на два фильтра: нижних частот, построенный из элементов R6 (470 Ом) и C6 (1 нф) — он ограничивает ВЧ компоненты сигнала и полосовой фильтр, состоящий из C5 (1 мкф), R6 и R10 (47 ком), ограничивающий составляющие сигнала на инфранизких частотах.
Нагрузкой дифференциального усилителя являются резисторы R2 (4,7 ком) и R3 (4,7 ком). Транзисторы T1 (MJE350) и T2 (MJE350) представляют собой еще один каскад усиления, а его нагрузкой являются транзисторы Т8 (MJE340), T9 (MJE340) и T6 (BD139).
Конденсаторы C3 (33 пф) и C4 (33 пф) противодействуют возбуждению усилителя. Конденсатор C8 (10 нф) включенный параллельно R13 (10 ком/1 В), улучшает переходную характеристику УНЧ, что имеет значение для быстро нарастающих входных сигналов.
Транзистор T6 вместе с элементами R9 (4,7 ком), R15 (680 Ом), R16 (82 Ом) и PR1 (5 ком) позволяет установить правильную полярность выходных каскадов усилителя в состоянии покоя. С помощью потенциометра необходимо установить ток покоя выходных транзисторов в пределах 90-110 мА, что соответствует падению напряжения на R8 (0,22 Ом/5 Вт) и R17 (0,22 Ом/5 Вт) в пределах 20-25 мВ. Общее потребление тока в режиме покоя усилителя должен быть в районе 130 мА.
Выходными элементами усилителя являются МОП-транзисторы T3 (IRFP240) и T11 (IRFP9240). Транзисторы эти устанавливаются как повторитель напряжения с большим максимальным выходным током, таким образом, первые 2 каскада должны раскачать достаточно большую амплитуду для выходного сигнала.
Резисторы R8 и R17 были применены, в основном, для быстрого измерения тока покоя транзисторов усилителя мощности без вмешательства в схему. Могут они также пригодиться в случае расширения системы на еще одну пару силовых транзисторов, из-за различий в сопротивлении открытых каналов транзисторов.
Резисторы R5 (470 Ом) и R19 (470 Ом) ограничивают скорость зарядки емкости проходных транзисторов, а, следовательно, ограничивают частотный диапазон усилителя. Диоды D1-D2 (BZX85-C12V) защищают мощные транзисторы. С ними напряжение при запуске относительно источников питания у транзисторов не должно быть больше 12 В.
На плате усилителя предусмотрены места для конденсаторов фильтра питания С2 (4700 мкф/50 в) и C13 (4700 мкф/50 в).
Самодельный транзисторный УНЧ на МОСФЕТ
Управление питается через дополнительный RC фильтр, построенный на элементах R1 (100 Ом/1 В), С1 (220 мкф/50 в) и R23 (100 Ом/1 В) и C12 (220 мкф/50 в).
Источник питания для УМЗЧ
Схема усилителя обеспечивает мощность, которая достигает реальных 100 Вт (эффективное синусоидальная), при входном напряжении в районе 600 мВ и сопротивлением нагрузки 4 Ома.
Усилитель Холтон на плате с деталями
Рекомендуемый трансформатор — тороид 200 Вт с напряжением 2х24 В. После выпрямления и сглаживания должно получиться двух полярное питание усилители мощности в районе +/-33 Вольт. Представленная здесь конструкция является модулем монофонического усилителя с очень хорошими параметрами, построенного на транзисторах MOSFET, который можно использовать как отдельный блок или в составе .
Высокое входное сопротивление и неглубокая ОС — основной секрет теплого лампового звучания. Ни для кого не секрет, что именно на лампах реализуются самые высококачественные и дорогие усилители, которые относятся к разряду HI-End. Давайте поймем, что такое качественный усилитель? Качественным имеет право называться тот усилитель мощности НЧ, который полностью повторяет форму входного сигнала на выходе, не искажая его, разумеется выходной сигнал уже усиленный. В сети можно встретить несколько схем действительно высококачественных усилителей, которые имеют право относится к разряду HI-End и совсем не обязательна ламповая схематика. Для получения максимального качества, нужен усилитель, выходной каскад которого работает в чистом классе А. Максимальная линейность схемы дает минимальное кол-во искажений на выходе, поэтому в строении высококачественных усилителей особое внимание уделяется именно этому фактору. Ламповые схемы хороши, но не всегда доступны даже для самостоятельной сборки, а промышленные ламповые УМЗЧ от брендовых производителей стоят от нескольких тысяч, до нескольких десятков тысяч долларов США — такая цена уж точно не по карману многим.
Возникает вопрос — можно ли аналогичных результатов добиться от транзисторных схем? ответ будет в конце статьи.
Линейных и сверхлинейных схем усилителей мощности НЧ достаточно много, но схему, которая будет сегодня рассмотрена является ультралинейной схемой высокого качества, которая реализована всего на 4-х транзисторах. Схема была создана в далеком 1969 году, британским инженером-звуковиком Джоном Линсли-Худом (John Linsley-Hood). Автор является создателем еще нескольких высококачественных схем, в частности класса А. Некоторые знатоки называют этот усилитель самым качественным среди транзисторных УНЧ и я в этом убедился еще год назад.
Первая версия такого усилителя была представлена на . Удачная попытка реализации схемы заставила создать двухканальный УНЧ по этой же схеме, собрать все в корпусе и использовать для личных нужд.
Особенности схемы
Не смотря на простоту, схема имеет несколько особенностей. Правильный режим работы может нарушиться из-за неправильной разводки платы, неудачного расположения компонентов, неправильное питание и т.п..
Именно питание — особо важный фактор — крайне не советую питать данный усилитель от всевозможных блоков питания, оптимальный вариант аккумулятор или блок питания с параллельно включенным аккумулятором.
Мощность усилителя составляет 10 ватт с питанием 16 Вольт на нагрузку 4 Ом. Саму схему можно приспособить для головок 4, 8 и 16 Ом.
Мною была создана стереофоническая версия усилителя, оба канала расположены на одной плате.
Второй — предназначен для раскачки выходного каскада, поставил КТ801 (раздобыл достаточно трудно.
В самом выходном каскаде поставил мощные биполярные ключи обратной проводимости — КТ803 именно с ними получил несомненно высокое качество звучание, хотя экспериментировал со многими транзисторами — КТ805, 819 , 808, даже поставил мощные составные — КТ827, с ним мощность на много выше, но звук не сравниться с КТ803, хотя это лишь мое субъективное мнение.
Входной конденсатор с емкостью 0,1-0,33мкФ, нужно использовать пленочные конденсаторы с минимальной утечкой, желательно от известных производителей, тоже самое и с выходным электролитическим конденсатором.
Если схема рассчитана под нагрузку 4 Ом, то не стоит повышать напряжение питания выше 16-18 Вольт.
Звуковой регулятор решил не поставить, он в свою очередь тоже оказывает влияние на звук, но параллельно входу и минусу желательно поставить резистор 47к.
Сама плата — макетная. С платой пришлось долго повозиться, поскольку линии дорожек тоже оказывали некое влияние на качество звука в целом. Этот усилитель имеет очень широкий диапазон воспроизводимых частот, от 30 Гц до 1мГц.
Настройка — проще простого. Для этого нужно переменным резистором добиться половины питающего напряжения на выходе. Для более точной настройки стоит использовать многооборотный переменный резистор. Один шуп мультиметра присоединяем с минусом питания, другой ставим к линии выхода, т.е к плюсу электролита на выходе, таким образом, медленно вращая переменник добиваемся половины питания на выходе.
Появилось желание собрать более мощный усилитель «А» класса. Прочитав достаточное количество соответствующей литературы и выбрал из предлагавшегося самую последнюю версию. Это был усилитель мощностью 30 Вт соответствующий по своим параметрам усилителям высокого класса.
В имеющеюся трассировку оригинальных печатных плат никаких изменений вносить не предполагал, однако, ввиду отсутствия первоначальных силовых транзисторов, был выбран более надежный выходной каскад с использованием транзисторов 2SA1943 и 2SC5200. Применение этих транзисторов в итоге позволило обеспечить большую выходную мощность усилителя. Принципиальная схема моей версии усилителя далее.
Это изображение плат собранных по этой схеме с транзисторами Toshiba 2SA1943 и 2SC5200.
Если присмотреться, то сможете увидеть на печатной плате вместе со всеми компонентами стоят резисторы смещения, они мощность 1 Вт углеродного типа. Оказалось, что они более термостабильны. При работе любого усилителя большой мощности выделяется огромное количества тепла, поэтому соблюдение постоянства номинала электронного компонента при его нагреве является важным условием качественной работы устройства.
Собранная версия усилителя работает при токе около 1,6 А и напряжении 35 В. В результате чего 60 Вт мощности непрерывного рассеивается на транзисторах в выходном каскаде. Должен заметить, что это только треть мощности, которую они способны выдержать. Постарайтесь представить, сколько тепла выделяется на радиаторах при их нагреве до 40 градусов.
Корпус усилителя сделан своими руками из алюминия. Верхняя плита и монтажная плита толщиной 3 мм. Радиатор состоит из двух частей, его габаритные размеры составляют 420 x 180 x 35 мм. Крепеж — винты, в основном с потайной головкой из нержавеющей стали и резьбой М5 или М3. Количество конденсаторов было увеличено до шести, их общая ёмкость 220000 мкФ. Для питания был использован тороидальный трансформатор мощностью 500 Вт.
Блок питания усилителя
Хорошо видно устройство усилителя, которое имеет медные шины соответствующего дизайна. Добавлен небольшой тороид, для регулируемой подачи под управлением схемы защиты от постоянного тока. Так же имеется ВЧ фильтр в цепи питания. При всей своей простоте, надо сказать обманчивой простоте, топологии платы этого усилителя и звук им производится как бы без всякого усилия, подразумевающего в свою очередь возможность его бесконечного усиления.
Осциллограммы работы усилителя
Спад 3 дБ на 208 кГц
Синусоида 10 Гц и 100 Гц
Синусоида 1 кГц и 10 кГц
Сигналы 100 кГц и 1 МГц
Меандр 10 Гц и 100 Гц
Меандр 1 кГц и 10 кГц
Полная мощность 60 Вт отсечение симметрии на частоте 1 кГц
Таким образом становится понятно, что простая и качественная конструкция УМЗЧ не обязательно делается с применением интегральных микросхем — всего 8 транзисторов позволяют добиться приличного звучания со схемой, собрать которую можно за пол дня.
Схема простого усилителя звука на транзисторах , которая реализована на двух мощных составных транзисторах TIP142-TIP147 установленных в выходном каскаде, двух маломощных BC556B в дифференциальном тракте и один BD241C в цепи предварительного усиления сигнала — всего пять транзисторов на всю схему! Такая конструкция УМЗЧ свободно может быть использована например в составе домашнего музыкального центра или для раскачки сабвуфера установленного в автомобиле, на дискотеке.
Главная привлекательность данного усилителя мощности звука заключается в легкости его сборки даже начинающими радиолюбителями, нет необходимости в какой либо специальной его настройке, не возникает проблем в приобретении комплектующих по доступной цене. Представленная здесь схема УМ обладает электрическими характеристиками с высокой линейностью работы в частотном диапазоне от 20Гц до 20000Гц. p>
При выборе или самостоятельном изготовлении трансформатора для блока питания нужно учитывать такой фактор: — трансформатор должен иметь достаточный запас по мощности, например: 300 Вт из расчета на один канал, в случае двухканального варианта, то естественно и мощность удваивается. Можно применить для каждого свой отдельный трансформатор, а если использовать стерео вариант усилителя, то тогда вообще получится аппарат типа «двойное моно», что естественно повысит эффективность усиления звука.
Действующее напряжение во вторичных обмотках трансформатора должно составлять ~34v переменки, тогда постоянное напряжение после выпрямителя получится в районе 48v — 50v. В каждом плече по питанию необходимо установить плавкий предохранитель рассчитанный на рабочий ток 6А, соответственно для стерео при работе на одном блоке питания — 12А.
С 08.25.2012 доступен датагорский кит на базе рассмотренного в статье прототипа!
Забирайте на нашей Ярмарке:
Часто случается, что паяльщики обращаются к схемотехнике УЗЧ класса «А» с целью добраться до «того самого, офигительного звука», будь это классические усилители Джона Линсли-Худа, Нэльсона Пасса или множества вариантов из Сети, например наш .
К сожалению, при этом не все самодельщики принимают во внимание, что усилители класса «А» требуют использования источника питания с очень низким уровнем пульсаций. А это приводит к непобедимому фону и последующему разочарованию.
Фон — неприятная штука, почти метафизическая. Слишком много причин и механизмов возникновения. Методов борьбы описано тоже много: от правильной прокладки проводов до изменения схем.
Я сегодня хочу обратиться к теме «кондиционирования» питания УЗЧ. Будем давить пульсации!
Предлагаемый вашему вниманию стереофонический предварительный усилитель состоит из регулятора громкости с буферными каскадами без общей ООС на транзисторах, обладающих высокой линейностью и по субъективным оценкам звучащих лучше буферных каскадов на операционных усилителях.
Он предназначен для использования с высококачественными усилителями мощности звуковой частоты, выполненными на лампах, транзисторах или микросхемах.
Транзисторные симметричные буферные каскады, примененные в предварительном усилителе, могут быть использованы в других конструкциях — микшерах, темброблоках, корректорах и прочих устройствах.
Предварительный усилитель изготовлен в основном на компонентах для поверхностного монтажа и является третьим проектом , представленным автором в .
«Давненько не брал я в руки шашки…». Вернее я хотел сказать, что давненько не собирал усилителей на транзисторах. Всё лампы, да лампы, понимаешь. И тут, благодаря нашему дружному коллективу и участию , я приобрёл пару плат для сборки . Платы отдельно .
Платы пришли быстро. Игорь (Datagor) оперативно прислал документацию со схемой, описанием сборки и настройки усилителя. Кит всем хорош, схема классическая, обкатанная. Но меня обуяла жадность. 4,5 Ватта на канал — маловато будет. Хочу минимум 10 Вт, и не потому что я громко слушаю музыку (с моей акустикой чувствительностью 90 дБ и 2 Вт хватает), а… чтобы было.
Рис. 1. Буфер в сборе
Здравствуйте, друзья! Всем приятных летних дней!
Я разработал и проверил сборкой печатную плату для буфера из моей датагорской статьи .
Все детали размещены на печатной плате 55×66 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм.
Датагорцам большой привет!
В моей первой местной статье описано устройство, позволяющее определять коэффициент усиления по току биполярных транзисторов различной мощности обеих структур при значениях тока эмиттера от 2 мА до 950 мА.
На определенном этапе постижения темы усилителестроения я понял, что от двухтактных схем усилителей невозможно добиться высокого качества воспроизведения без тщательного подбора транзисторов в пары. Двухтакт изначально предполагает некую степень симметрии плеч, а, следовательно, ставить транзисторы в макет усилителя стоит только после того, как стало известно, какие параметры имеют транзисторы, которые вы держите в руках.
Это был отправной момент. Помимо этого, авторы многих схем выдвигают требования к параметрам устанавливаемых в схему транзисторов, в частности к их способности усиливать сигнал.
И, наконец, интересовала проблема выбора оптимального начального тока транзистора, чтобы поставить прибор в режим, обеспечивающий максимальную линейность его работы.
Собственно встал вопрос, какие параметры и чем измерять?
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Этим небольшим, но полезным дополнением я продолжаю тему, поднятую . Для отказа от разделительного конденсатора на выходе буферного каскада представляет интерес двухполярное питание нашего устройства (рис. 1).
Рис. 1. Схема буферного каскада с двухполярным питанием
Для простоты изображен один канал и не показаны фильтрующие конденсаторы по цепям питания.
Смещение для задания режима работы буферного каскада по постоянному току обеспечено за счет источника напряжения на элементах HL1, R3, C2, C3, R2.
Вчера, 17:35 изменил Datagor. Дополнения камрадов
УНЧ на транзисторах своими руками: схемы для новичков
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 применяемых микросхем, 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.
[stextbox id=’info’]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.[/stextbox]
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 наработки опыта 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.
[stextbox id=’info’]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.[/stextbox]
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:
[stextbox id=’info’]Важно! Если вы решите применять в этой схеме какие-либо другие операционные усилители, внимательно изучайте их распиновку, ведь «ножки» могут иметь другие значения.[/stextbox]
Для удобства микросхему TL071 стоит монтировать на предварительно впаянную в плату пластиковую панельку. Так можно будет быстро заменить компонент на другой в случае необходимости.
[stextbox id=’info’]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.[/stextbox]
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.
Качество звучания этого УНЧ вполне сносное. Устройство даже можно приравнять к схемам на основе микросхем TDA2030 и TDA2050. А если оснастить усилитель качественным и мощным блоком питания, то схема составит конкуренцию даже «ножкам» TDA7294:
Заключение
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 у каждого радиолюбителя, а если их нет – стоит разобрать пару-тройку старых магнитофонов или заказать радиодетали в интернете (стоят они практически копейки).
Автомобильный усилитель на транзисторах своими руками
Этот усилитель был создан для улучшения звучания в машине. Усилитель будет управлять басовой колонкой с динамиком диаметром 25 см с номинальной мощностью 150 Вт. Конструкция самой схемы УМЗЧ старая и проверенная неоднократно на обычных домашних УНЧ. Печатная плата была немного изменена из-за меньшего размера элементов. Усилитель имеет мощность 50 Вт, работает в классе AB, питается от 48 В, потребляемый ток при полной раскачке достигает 1,5 А.
Схема усилителя для авто
Принципиальная схема основана на силовых транзисторах 2N3055. В сочетании с регулятором НЧ (активный фильтр) звук просто уникален — дешевые TDA стоят на обочине)). Автомобильный сабвуфер оснащен инвертором питания 12 В в двухполярное повышенное.
Схема преобразователя для авто
- Напряжение питания: 12,5 В (батарея авто)
- Выходное напряжение: 40 В (1×15 витков и первичные 2×5 витков)
При испытаниях преобразователя подключите резистор сопротивлением 16 Ом и ток, потребляемый преобразователем, составит около 3 А, а ток протекающий через этот резистор будет 1,2 А. При этом рабочая частота инвертора: 55 кГц, сердечник трансформатора ETD44-3F3.
Почему всё собрано на транзисторах? Нет интегральных схем усилителей, имеющих мощность более 50 Вт, имеющих систему повышения напряжения. Даже TDA1560, TDA1562, TDA8571 не дадут равную мощность.
Но если уже есть преобразователь 12-220 Вольт, можете изменить его трансформатор и подключить к нему микросхему с более высокой мощностью, даже TDA7294 или любые другие, сняв по крайней мере 70 Вт.
Что касается 50 Вт, они получены с сопротивлением катушки громкоговорителя 8 Ом. Увеличьте напряжение до 55-60 В, усилитель должен справиться с этим, и мощность будет намного больше. Кроме того, вместо 2200 мкФ на выходе (для 8 Ом) дайте 4700 мкФ для 4 Ом.
На этих транзисторах схема выжмет и 100 Вт. Только надо преобразовать схему усилителя и преобразователи в более высокое напряжение. Радиаторы для тех 100 Вт также надо больше.
Прошло время…
Усилитель работает и используется. Однако он не достигает полной мощности из-за слишком слабого преобразователя, все из-за трансформатора, у которого маленькое поперечное сечение сердечника. Планируется иметь больший трансформатор и хорошую обмотку, может даже тороидальные сердечники. Выходное напряжение инвертора при подключении к усилителю составляет 48 В, но с нагрузкой падает даже до 36 В, то есть происходит провал на басах.
Усилитель, преобразователь и блок управления тембром звука встроен в короб самодельного исполнения. Ящик изготовлен из белого мебельного ДСП толщиной 18 мм, всё соединено с помощью клея Викол и скручено шурупами для дерева. Короб имеет вместимость 34 литра и представляет собой корпус басс-рефлекс, отверстие + труба находится на высоте динамика в задней стенке. Коробка покрыта материалом для упаковки оборудования CarAudio. На задней стенке есть гнездо для подключения.
Постройте недорогой высокопроизводительный усилитель мощностью 12 Вт для 8-омных динамиков
С помощью этого устройства вы можете получить высокопроизводительный усилитель мощности по невысокой цене. На самом деле производительность больше зависит от конструкции, чем от дорогих компонентов. С тех пор, как впервые были разработаны твердотельные усилители с использованием первых мощных транзисторов, было сделано много для их улучшения. Эта статья покажет вам, как построить недорогой усилитель; Описанный здесь источник питания будет работать по двум каналам.
Безопасность прежде всего!
Если вы работали с цифровыми схемами и процессорами, вы, вероятно, привыкли работать с источниками питания на пять вольт и знаете основные меры предосторожности. Этот усилитель будет иметь около 35 вольт от радиатора до радиатора — этого достаточно для хорошего разряда, если у вас мокрые или потные руки. Так что не трогайте сразу оба радиатора, в частности по одному каждой рукой!
Также не работайте с кольцом или металлическим браслетом. Конденсаторы фильтра удерживают значительную энергию, и попадание металлической полосы через них может вызвать значительный нагрев.Всегда оборачивайте соединения предохранителя и выключателя питания лентой или используйте термоусадочную трубку перед подачей питания. Это, по крайней мере, ограничивает ваше воздействие только переменного тока от трансформатора и выходного напряжения источника постоянного тока.
Детали и сборка
Вы можете усомниться в использовании углеродных пленочных резисторов, поскольку металлопленочные более тихие. Этот усилитель проверяет соотношение сигнал / шум 105 дБ. Чтобы получить 12 Вт, мы будем использовать трансформатор ТТ на 25 В, рассчитанный на два ампера. Вы можете увеличить выходную мощность до 30 Вт, используя силовой трансформатор более высокого напряжения и тока.Об этом поговорим позже. Усилитель в Рис. 1 представляет собой версию на 30 Вт.
РИСУНОК 1. Усилитель мощности в деревянном корпусе.
Силовые транзисторы — выводы вниз, этикетка обращена к вам — имеют базу, коллектор и эмиттер в указанном порядке. Транзисторы малых сигналов — плоские, обращенные к вам и выводами вниз — в указанном порядке являются эмиттером, базой и коллектором.
Радиаторы могут иметь основание из стекловолокна, пропитанного графитом. Это теплопроводящий слой, который соответствует монтажной поверхности транзистора и НЕ является изолятором.С ним вам не нужен радиатор. Обязательно удалите заусенцы из отверстия на монтажной поверхности.
ТранзисторыSanken имеют монтажное отверстие, которое позволяет очистить винт 4-40 или метрический M2,5. Пластиковый корпус чрезвычайно твердый (подозреваю, что он может быть керамическим). Я пробовал немного просверлить отверстие под винт 6-32, и корпус треснул; рабочие части не пострадали, просто не очень красиво смотрится. Я использовал отдельный радиатор для каждого из двух выходных транзисторов.
Схема регулировки смещения имеет чувствительный транзистор, подключенный к максимально коротким выводам, а транзистор — Phillips BD139 или 2SD669 — устанавливается вместе с одним из выходных транзисторов так, чтобы монтажная поверхность была обращена к лицевой стороне выходных транзисторов.
Направьте выводы в том же направлении, что и у силового транзистора. Выберите тот, который позволяет вести самые короткие сроки. Между ними желательно соединение радиатора. Используйте оплетку на трех выводах транзистора.
Температура на внешней поверхности силового транзистора следует за температурой перехода более точно и быстро, чем на монтажной поверхности и радиаторе, поэтому это лучшее место для измерения температуры.
BD139 можно приобрести в BG Micro за 40 центов.2SD669 можно приобрести на Tayda. Они одинаково удобны. (Надеюсь, вы можете купить один или другой вместе с заказом на другие детали.) Здесь должен работать любой NPN-транзистор размера TO-126, но я тестировал два указанных выше, причем этикетка была обращена к вам; выводы внизу имеют соединения слева направо ECB.
РИСУНОК 2. Этого радиатора вполне достаточно.
Коллекторы выходных транзисторов должны быть подключены непосредственно к конденсаторам фильтра источника питания с помощью многожильного провода №16.Плотно скрутите эти провода на максимально возможную длину. Проведите заземляющий провод отдельно; то есть не перекручивайте его с двумя другими. Каждый из этих силовых проводов передает по существу полуволновые представления выходного сигнала. Этот сигнал может поступать на вход усилителя, значительно увеличивая искажения на высоких частотах. Скручивание питающих проводов вместе, насколько это возможно, значительно снижает эту проблему.
Поместите выходные транзисторы и радиаторы как можно дальше от входа, но оставьте как можно короче выводы, кроме проводов, идущих к коллекторам.Питание остальной части схемы должно быть подключено к конденсаторам фильтра блока питания обычным соединительным проводом. Не подключайте питание схемы к выводам питания коллектора выходного транзистора.
ОЧЕНЬ важно подключить заземление выхода динамика к месту соединения двух конденсаторов фильтра в источнике питания. Заземление усилителя должно проводиться отдельно до той же точки «качественного заземления». Также есть два байпасных конденсатора; каждое напряжение питания относительно земли (0.1 мкФ керамический). Земля для них также должна быть проложена отдельно до этой качественной точки заземления.
РИСУНОК 3. Схема усилителя .
РИСУНОК 4. Макетная плата в сборе.
РИСУНОК 5. Деталь транзистора для измерения температуры .
Моя перфокарта в сборе имеет дополнительный разъем RCA и потенциометр, прикрепленный к углу для тестирования (, рис. 4, ). Резисторы 0,22 Ом находятся в одном корпусе с выводами на обоих концах для удобства измерения напряжений.Конечно, можно использовать и стандартные однопроволочные резисторы. У Mouser пять ваттных блоков по 44 цента каждый.
РИСУНОК 6. Плата Perf с идентификацией транзисторов.
Я разместил детали примерно так, как они выглядят на схеме. Это значительно упрощает отслеживание цепей. Верх платы в Рис. 6 соответствует верху схемы.
РИСУНОК 7. Схема источника питания.
Вам понадобится выключатель питания и предохранитель на первичной стороне силового трансформатора; Конденсаторы емкостью 3300 мкФ подходят для обеих версий усилителя.Используя более крупные, вы получите на один или два ватта больше мощности усилителя до отсечения. Вам нужно будет использовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, потому что при включении конденсаторы фильтра при зарядке выглядят как короткое замыкание. Предлагаю два усилителя. Предохранитель не защитит выходные транзисторы от короткого замыкания на выходе, но сработает при коротком замыкании источника питания.
Этот усилитель мощности относится к классу B. Усилители класса B имеют так называемые кроссоверные искажения. Когда выходной сигнал отрицательный, устройство вывода PNP проводит.Когда он положительный, NPN проводит. Перекрестное искажение возникает в точке перехода проводимости от одного выходного транзистора к другому. Каждый транзистор требует небольшого напряжения прямого смещения к эмиттеру, чтобы он начал проводить — примерно 0,7 вольт. Через выходной каскад проходит оптимальный ток покоя, который сводит к минимуму искажения. Никакая установка этого тока не может полностью устранить кроссоверные искажения, но оставшиеся искажения уменьшаются общей глобальной отрицательной обратной связью.
Этот ток регулируется напряжением смещения, приложенным к двум выходным транзисторам. Схема управления смещением включает в себя термочувствительный транзистор, который снижает напряжение смещения при повышении температуры, пытаясь поддерживать ток смещения на постоянном уровне. Если этого не сделать, по мере того, как выходные транзисторы нагреваются, ток увеличивается и может достигнуть состояния, называемого тепловым разгоном. Когда это происходит, ток увеличивается до тех пор, пока один или оба выходных транзистора не выйдут из строя.Эти выходные транзисторы нуждаются в чувствительном транзисторе, который механически тесно связан. (Снова см. Рисунок 5 .)
Обратите внимание, что выходные транзисторы имеют резисторы 470 Ом, включенные последовательно с базовым соединением. Они называются тормозными резисторами. Они предотвращают колебания выходного каскада. Я помещаю эти резисторы прямо на вывод базы выходных транзисторов и накладываю на них защитную оболочку. Задержите подключение выходных транзисторов до завершения предварительного тестирования.
Предварительный тест
Когда выходные транзисторы НЕ подключены, подключите точку A к точке B (см. Схему ).Это будет выходная точка для тестирования. Перед включением питания проследите свою проводку относительно провода схемы для провода. Измерьте сопротивление между силовыми цепями и землей, чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания в проводке.
Полностью поверните регулятор громкости вниз. Для первого теста не подключайте никакую нагрузку. Включите питание и измерьте напряжение постоянного тока от выхода до земли. Это будет либо одно из напряжений источника питания, либо почти такое, указывающее на проблему в проводке; или он будет в пределах 10 или 20 милливольт от земли, что указывает на правильную работу.Если он высокий, выключите питание и снова проследите цепь. Еще не подключив выходные транзисторы, вы, вероятно, избежали разрушения любого из транзисторов низкого уровня.
Заключительный тест
Когда напряжение здесь в норме, выключите питание и осторожно подключите выходные транзисторы. Обязательно удалите соединение точки A с точкой B. Измерьте и установите потенциометр регулировки смещения 1K на максимальное сопротивление. Измерьте, потому что вы могли перевернуть концы потенциометра CW и CCW.Максимальное сопротивление обеспечивает небольшое напряжение смещения. Теперь снова включите питание и убедитесь, что выходное напряжение порядка милливольт.
Искажение сводится к минимуму путем регулировки потенциометра напряжения смещения при измерении напряжения постоянного тока на двух последовательно соединенных резисторах 0,22 Ом. Установив напряжение на 26 милливольт, теоретическое лучшее значение работает нормально. Эта настройка приближает мой прототип к точке минимального искажения. Это ток отсутствия сигнала около 59 мА (0.026 / 0,44 = 0,059 ампер).
Если вы используете 20-оборотный потенциометр (рекомендуется), потребуется несколько оборотов регулировочного винта, прежде чем вы увидите какое-либо напряжение на 0,44 Ом. Не поворачивайся слишком быстро! Подождите, пока транзисторы нагреются, и снова настройте потенциометр смещения на 26 милливольт. Радиатор может нагреваться, но не должен нагреваться при отсутствии сигнала. Подключите потенциометр, как показано на схеме. Наиболее частая неисправность потенциометра — размыкание регулируемого контакта.При подключении, как показано, это приводит только к уменьшению напряжения смещения на выходном каскаде, уменьшая ток покоя до нуля. Искажение усилится, но никаких других повреждений не произойдет.
Важно: Это напряжение необходимо измерять с помощью «плавающего» вольтметра, например цифрового мультиметра с батарейным питанием. Если вы используете настольный вольтметр с заземленным общим проводом, вы повредите выходные транзисторы или хотя бы один из них.
Искажения (%) при 12 Вт
1 кГц 0.0016
10 кГц 0,0025
20 кГц 0,0042
Значения искажений будут несколько отличаться в зависимости от точной настройки смещения, но, скорее всего, они будут ниже 0,007% на частоте 20 кГц. Это примерно 1/16 того, что в настоящее время считается слышимым. Извините, но здесь нет места для обсуждения того, почему нас беспокоят гармоники 20 кГц (которые мы все равно не слышим).
Радиаторы нагреваются, но не вызывают дискомфорта на ощупь при выходной мощности усилителя 8 Вт. На самом деле транзисторы рассеивают больше мощности при выходной мощности 4 Вт, чем при выходной мощности 12 Вт, что близко к ограничению.Если у вас есть генератор сигналов и вы можете подавать сигнал с частотой 1 кГц на вход усилителя — отрегулировав уровень для выхода 5,6 В на нагрузку 8 Ом — настройте его и оставьте на полчаса, проверяя его пальцем. а потом. Вы можете создать фиктивную нагрузку на 8 Ом, используя резистор на 10 Вт на 8 Ом.
Я нашел несколько резисторов на 10 Вт 24 Ом и подключил параллельно три для нагрузки 30 Вт. Вы можете проверить, используя частоту сети 50 или 60 Гц, подключив трансформатор — возможно, 6.3 вольта с центральным отводом — используется только половина обмотки и понижается входной сигнал с помощью регулятора входного уровня для выхода 4 Вт (5,6 В при нагрузке 8 Ом равняется 4 Вт), если у вас нет генератора сигналов.
Максимальная выходная мощность до ограничения составляет 12 Вт 9,8 В RMS на нагрузке 8 Ом. В зависимости от конденсаторов фильтра и напряжения в местной сети максимальная выходная мощность может немного отличаться. Конденсаторы фильтра меньшего размера допускают большее напряжение пульсаций, поэтому сигнал может доходить до точек минимума пульсаций и вызывать внезапный и резкий рост искажений, когда уровень сигнала увеличивается за пределами этой точки.
Вы обнаружите, что мощности достаточно для очень громкой комнаты с любым достаточно эффективным динамиком. Мои колонки JBL производят уровень звукового давления 86 дБ на расстоянии одного метра при мощности одного ватта. Мои лучшие динамики — 93 дБ. Усилитель на 12 Вт на более чувствительном динамике звучит так же громко, как усилитель на 50 Вт на JBL. Частотная характеристика этого усилителя на 3 дБ ниже на частоте 400 кГц. Это подразумевает отрицательную обратную связь около 26 дБ на частоте 20 кГц. Это безопасный уровень стабильности усилителя. Немного большее усиление разомкнутого контура увеличит обратную связь до 30 дБ и уменьшит искажения примерно на 1/3 за счет меньшей стабильности.
Больше мощности?
12 Вт кажутся слишком маленькими? Как насчет 30 ватт? Замените силовой трансформатор на Triad 36-T8 от Allied Electronics. Он рассчитан на 2,8 ампера, 36 вольт с центральным отводом, а напряжение питания будет порядка плюс-минус 26 вольт. Напряжение от радиатора к радиатору будет 52, что более чем достаточно для ощущения. Перед заменой силового трансформатора поверните регулятор смещения, чтобы уменьшить напряжение смещения до нуля. Подключение более высокого напряжения питания увеличит смещение.После подключения отрегулируйте на 26 милливольт. Используйте выпрямительный мост на 100 вольт и пять ампер или более, а также конденсаторы фильтра на 35 вольт или более.
Выпрямительные мосты стоят довольно недорого. Нет причин не использовать тот, который имеет значительно более высокий номинальный ток, чем необходимо. Сориентируйте радиатор ребрами вертикально (это более важно для 30-ваттной версии) и установите транзистор примерно на дюйм вверх от дна в центре радиатора. Не ставьте радиатор на дно коробки; то есть оставьте полдюйма ПОД радиатором, чтобы воздух мог проходить прямо через ребра.Это существенно влияет на максимальную температуру радиатора.
В предыдущих проектах я устанавливал радиаторы на алюминиевый уголок 5/8 x 5/8 из местного хозяйственного магазина. Помните, что на эти радиаторы подается напряжение питания. Не устанавливайте пару на металлическое шасси или на один угловой кронштейн! Из-за наличия напряжения следует поместить усилитель с радиаторами в закрытую коробку. Убедитесь, что под ребрами, а также в верхней части коробки есть вентиляционные отверстия.Обязательно установите коробку с ножками, чтобы воздух мог попадать в вентиляционные отверстия в нижней части коробки. С этим блоком питания вы получите почти 32 Вт без ограничения.
Искажения (%) при 30 Вт
1 кГц 0,0011
10 кГц 0,0026
20 кГц 0,0042
Величина искажений немного зависит от температуры радиаторов; то есть, был ли усилитель только что включен или какое-то время работал на 20 Вт. В этой конструкции искажения остаются низкими от 1 кГц до 20 Гц.Если у вас неэффективные динамики или вы слушаете музыку очень громко, вам следует использовать радиаторы большего размера.
Производители обычно используют радиаторы, которые не могут постоянно обеспечивать максимальную мощность, поскольку музыкальные пики намного выше среднего. Я успешно использовал эти меньшие радиаторы в своем усилителе на 30 Вт. Он может работать на 10 или 12 Вт, что обеспечивает максимальное рассеивание мощности на выходных транзисторах в течение 15 минут без проблем.
Уровень прослушивания будет составлять доли ватта с достаточно эффективными динамиками.Радиаторы едва дотянутся до температуры тела. Дополнительная мощность необходима для пиков громкости музыки. Обратите внимание, что с этим силовым трансформатором на полной мощности на одном канале напряжение питания составляет 25,5; при 30 Вт пиковый ток коллектора составляет 2,7 ампер. Среднеквадратичный ток составляет чуть менее двух ампер. Блок питания будет работать с одним каналом на 30 Вт, но не с обоими одновременно. Это нормальная практика разработки усилителей. Средняя выходная мощность воспроизведения музыки будет намного ниже любого уровня проблем.
Последние ноты
В моей домашней стереосистеме используется усилитель этой конструкции. Самый обычный комментарий, который я получаю от слушателей к своей системе, — это то, что она звучит «чисто». Я заменил свою макетную плату этого усилителя на один канал моей стереосистемы. Звучит так же чисто, как и мой ранее построенный усилитель. И это музыка для моих ушей. NV
ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ
| КОЛ-ВО | ВОЗМОЖНЫЙ ИСТОЧНИК | ||
|---|---|---|---|
| Блок питания | |||
| 1 | Трансформатор 18 вольт CT на один ампер | Марлин П.Джонс | |
| 4 | 1N4001 Выпрямительные диоды | ||
| 2 | 1000 мкФ 25 В или более | ||
| Усилитель мощностью 12 Вт | |||
| Резисторы 1/4 Вт 5%, если не указано иное | |||
| 1 | R1 | 220 | |
| 5 | R2, R12, R14, R15 | 1К | |
| 1 | R3 | 82 | |
| 2 | R4, R5 | 5.6К | |
| 4 | R6, R7, R9, R10 | 68 | |
| 2 | R8, R21 | 10 К | |
| 4 | R11, R16, R19, R20 | 470 | |
| 1 | R13 | 3,3 К | |
| 1 | R17 | 270 | |
| 1 | R18 | 15 | |
| 2 | R23, R24 | 0.22 (три или пять ватт) | |
| Конденсаторы Алюминиевые электролитические | |||
| 1 | C1 | 22/25 неполярный или пара 22/25 полярных спина к спине | |
| 1 | C2 | 22/50 | |
| 1 | C3 | 220/25 | |
| 1 | C6 | 47/25 | |
| Керамика NPO или Mica | |||
| 1 | C4 | 100 пФ | |
| 1 | C5 | 470 пФ | |
| Керамика | |||
| 2 | C8, C9 | 0.1 мкФ 50 | |
| Транзисторы | |||
| 5 | Q1-Q5 | 2N5401 | Тайда |
| 4 | Q6-Q9 | 2N5551 | Тайда |
| 1 | Q10 | BD139 или 2SD669 | BG Micro |
| 1 | Q11 | Санкен MN 2488 | |
| 1 | Q12 | Санкен MP1620 | |
| Диод | |||
| D1 | 1N914 или 1N4148 | ||
| Потенциометры | |||
| П1 | 50K двухканальный для двух каналов | ||
| P2 | 1K Триммер на 15 или 20 оборотов | ||
| Разное | |||
| 1 | Доска перфорированная 0.1 дюйм в центрах отверстий | Jameco | |
| 2 | Радиаторы ТО-220 | ||
| 1 | Двойной потенциометр, линейный 50K (для двух каналов) | Тайда | |
| 1 | Гнездо для стереонаушников, ваш выбор для вашего телефона | ||
| 1 | Выключатель питания | ||
| 1 | Предохранитель 1А | ||
| 1 | Проектная коробка | Jameco | |
| 1 | Сетевой шнур | ||
| 2 | Разъемы RCA для входа | ||
Поставщики запчастей
BG Micro in Garland, TX
www.bgmicro.com
Марлин П. Джонс во Флориде
www.mpja.com
Allied Radio
www.alliedelec.com
Jameco, Сан-Хосе, Калифорния
www.jameco.com
Вся электроника
www.allelectronics.com
MCM Electronics
www.mcmelectronics.com
Mouser
www.mouser.com
Tayda Electronics
www.taydaelectronics.com
Создайте этот 8-ми транзисторный стереоусилитель
Во время исследования перехода на твердотельные устройства я наткнулся на действительно интересную статью о первой в мире транзисторной системе Hi-Fi.Эта статья дает хорошее закулисное представление о том, как выполняется электронный дизайн. Часто успех зависит от убеждения начальника в том, что определенная идея или процесс стоит того. Транзисторы в 50-е годы были трудными в изготовлении, шумными и ненадежными, а когда они работали, то только на низкой частоте и очень малой мощности. Многие инженеры изо всех сил пытались выяснить, для чего нужен транзистор, кроме миниатюрных слуховых аппаратов или преобразования сигнала в схемах диодной логики. Конечно, вакуумная трубка была большой и неэффективной, но она могла делать все, что требовалось в то время.За исключением случаев, когда вам нужны были тысячи их для компьютера, тогда они были не такими уж хорошими.
Логический модуль IBM 700 Series
К 1960-м годам транзистор, наконец, нашел свою нишу в портативных и мобильных радиоприемниках AM, стереосистемах Hi-Fi, компьютерах и телефонных ретрансляторах, в то время как электронные лампы продолжали оставаться в высокочастотных радиоприемниках, усилителях мощности RF и высоком напряжении переключатели. Транзистору пришлось вести борьбу с электронной лампой, пока разрабатывались новые материалы и производственные процессы.Переход на транзисторы и устаревание электронных ламп потребовали десятилетий, а не взрыва. ЭЛТ-дисплей, гигантская стеклянная вакуумная бутылка, заполненная оловом, медью, цинком, цезием, серебром и свинцом, не исчезла со сцены до первого десятилетия 21-го века, замененного плоским стеклянным экраном, полным транзисторов. Но в наших микроволновых печах все еще есть электронные лампы. Я думаю, последний бой.
В 1968 году Radio Shack представила свои первые наборы P-Box, предназначенные для экспериментаторов электроники.Это были отличные комплекты, содержащие все электронные компоненты, провода и монтажную плату, необходимые для создания полезного электронного устройства. Первые комплекты P-Box, выпущенные в 1968 году, подозрительно походили на те, что продавались Eico под брендом Eicocraft, но быстро расширились (Radio Shack продавала экспериментальные комплекты Eico, Knight и Allied Radio до 1973 года). В 1969 году был выпущен комплект 8-транзисторного стереоусилителя, но в 1972 году его сняли. Причины неясны, но я подозреваю, что германиевые транзисторы с «согласованной парой» были дорогими и труднодоступными.Кроме того, комплект усилителя был одним из самых сложных в каталоге и, вероятно, работал не очень хорошо, что было бы разочарованием, учитывая его стоимость.
Прочитав упомянутую ранее статью о транзисторных Hi-Fi и изучив доступную документацию по набору 8-ми транзисторного стереоусилителя, я захотел его создать. В самых дешевых усилителях 1969 года использовалось как минимум два трансформатора связи. Эти трансформаторы упростили схему усилителя, но они добавили веса и ограничили диапазон низких и высоких частот.В комплекте Radio Shack использовалась двухтактная конструкция с прямым соединением, которую в то время можно было найти только в «серьезном» Hi-Fi оборудовании, где не было трансформаторов. Все, что мне нужно было сделать, это переработать комплект для кремниевых транзисторов, улучшить схему двухтактного смещения и ограничить высокочастотный отклик чем-то разумным. Результату этой работы и посвящена данная статья. Я был очень рад, что в итоге я получил симпатичный маленький «винтажный» усилитель, который воспроизводит звук, заполняющий всю комнату, при подключении к эффективной акустической системе.Как вы можете видеть из демонстрации видео в начале этой статьи, вам не нужно 1000 Вт при 0,0000001% THD, чтобы заполнить комнату хорошими мелодиями.
Технические характеристики созданного мною усилителя были следующими:
THD: <1% при 500 мВт на канал
Входное сопротивление: 700 кОм минимум
Чувствительность: -10 дБВ (0,316 В среднекв.) См. Примечание ниже
Частотный диапазон: от 35 Гц до 20 кГц (+/- 1 дБ)
Частоты среза: 27 Гц и 65 кГц
Входная мощность: 9 В при 500 мА макс. Или 12 В при 700 мА макс.Рекомендуется 1000 мА.
Выходная мощность при 9 В Входная мощность: 1 Вт на 8 Ом (0,5 Вт на канал) или 2 Вт на 4 Ом (1 Вт на канал)
Выходная мощность при 12 В Входная мощность: 2 Вт на 8 Ом (1 Вт на канал) или 4 Вт на 4 Ом (2 Вт на канал)
Примечание. Входная чувствительность усилителя масштабируется до входного напряжения линейного уровня потребителя около 0,8 В (пиковое значение) (0,316 В среднеквадратичного значения) для максимальной выходной мощности. Хотя это идеально подходит для ноутбука, MP3-плеера, микшера, CD-плеера, AM / FM-тюнера или старинной магнитофонной деки, этого может быть недостаточно для многих звукоснимателей акустических / электрических инструментов или динамических микрофонов без предварительного усилителя или «топтания». коробка».
ТАКЖЕ …
Обязательно ознакомьтесь с руководством по сборке ниже по странице, потому что оно включает несколько предложений по улучшению усилителя:
- Добавление светодиодного индикатора питания
- Удвоение выходной мощности до 2 Вт
- Добавление источника питания переменного тока для домашнего и портативного использования
- И многое другое …
Схема стереоусилителя
Усилители правого и левого каналов идентичны, поэтому в этом разделе я опишу только левый канал.
В усилителе есть три каскада: дифференциальный усилитель (Q1), драйвер с общим эмиттером (Q2) и двухтактный выход (Q3 и Q4).
Ступени усилителя
Дифференциальный каскад усилителя
Каскад дифференциального усилителя обеспечивает три основные функции для остальных каскадов:
1. Схема смещения начальной загрузки, состоящая из C2 и R2-R5, которая увеличивает входное сопротивление усилителя примерно до 2 МОм.
2. Контур обратной связи постоянного тока, состоящий из R7 и R8, для управления общим усилением усилителя, уменьшения искажений и поддержания двухтактного выходного напряжения на уровне 1/2 напряжения источника питания.
3. Фильтр нижних частот первого порядка, состоящий из C3 в сочетании с R7 / R8, который ограничивает высокочастотную характеристику до 65 кГц.
Резисторы R2 и R3 образуют цепь смещения делителя напряжения для Q1, которая устанавливает напряжение коллектора около 8,2 В и ток коллектора на уровне 500 мкА. Коэффициент усиления по напряжению для дифференциального усилителя составляет -21 дБ (потери), а фазовый сдвиг сигнала составляет 180 градусов, поэтому требуется еще один каскад усилителя, чтобы исправить это перед отправкой сигнала на выходной каскад.
Не беспокойтесь о том, что первая ступень будет выглядеть немного необычно. Это не канонический дифференциальный усилитель из класса схем, в котором используются два транзистора. Проект 8-ми транзисторного стереоусилителя должен был работать только на 4-х транзисторах на канал, поэтому в конструкции отказались от одного из транзисторов дифференциального усилителя и использовалась схема эмиттера в качестве входа. У него есть некоторые ограничения, но он работает.
Стандартный дифференциальный усилитель
Для тех, кто хотел бы самостоятельно поэкспериментировать с этой частью схемы, чтобы увидеть, как она действительно работает, я предоставил быстрый дизайн, аналогичный тому, который использовался в проекте усилителя, и включил схему ниже.Это всего лишь несколько компонентов, и их можно смонтировать на макетной плате без пайки.
Однотранзисторный дифференциальный усилитель
Подключите генератор сигналов к клемме IN +, заземлите клемму IN-, а затем подключите канал 1 двойного осциллографа к клемме OUT, а канал 2 — к клемме IN +. Установите генератор сигналов на 1 кГц с выходом 1Vpp. Кривая осциллографа должна выглядеть так, как первая диаграмма ниже. Обратите внимание, что вход и выход дифференциального усилителя синфазны, а коэффициент усиления (Vpp OUT / Vpp IN) приблизительно равен единице.
Неинвертирующий вход (желтый) и выход дифференциального усилителя (синий) — в фазе
Снимите генератор сигналов и осциллограф. Подключите генератор сигналов к клемме IN-, заземлите клемму IN +, а затем подключите канал 1 осциллографа с двумя трассами к клемме OUT, а канал 2 — к клемме IN-. Кривая осциллографа должна выглядеть как вторая кривая ниже. Обратите внимание, что вход и выход дифференциального усилителя сдвинуты по фазе на 180 градусов, а коэффициент усиления усилителя (Vpp OUT / Vpp IN) приблизительно равен единице.
Инвертирующий вход (желтый) и выход дифференциального усилителя (синий) — фазовый сдвиг на 180 градусов
Это поведение, ожидаемое от дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 1. Вы можете увидеть аналогичное поведение от ИС операционного усилителя или канонического двухтранзисторного дифференциального усилителя.
Одним из важнейших показателей характеристик дифференциального усилителя является коэффициент подавления синфазного сигнала (CMMR). Если вы подаете сигнал точно такой же амплитуды и фазы на клеммы IN + и IN- дифференциального усилителя, выходной сигнал должен быть нулевым.Если это не так, значит, усилитель привел к ошибке на выходе. Практичные диффузоры не идеальны, поэтому CMMR часто используется как мера качества. ИС коммерческих операционных усилителей обычно достигают CMMR от 70 до 100 дБ в зависимости от частоты сигнала. Простой однотранзисторный дифференциальный усилитель не так хорош, но в конце концов, это всего лишь один транзистор.
Чтобы определить CMMR для схемы диффузора, показанной выше, замените R6 подстроечным резистором 2 кОм (контакт 1 — эмиттер Q1, контакт 2 — C2 +).Подсоедините клеммы IN + и IN- к генератору сигналов. Выключите канал 2 осциллографа и регулируйте канал 1, пока не появится сигнал. Отрегулируйте резистор подстроечного резистора, пока выходное напряжение диффузора не станет настолько низким, насколько возможно. Выходной сигнал должен быть около 10 мВ от пика до пика, как показано на графике ниже.
Неинвертирующие и инвертирующие входы, связанные вместе, с синфазным выходом
Следующий расчет дает значение CMMR этого дифференциального усилителя:
Коэффициент усиления в дифференциальном режиме = OUT / (IN + — IN-) = 1Vpp / (1Vpp — 0Vpp) = 1
Синфазное усиление = OUT / IN = 0.01Vpp / 1Vpp = 0,01
CMMR = усиление в дифференциальном режиме / усиление в синфазном режиме = 1 / 0,01 = 100
CMMRdb = 20 * log (CMMR) = 40 дБ
Итак, эта схема дифференциального усилителя очень проста, использует только один транзистор и может масштабироваться для различных коэффициентов усиления в дифференциальном режиме.
Но …
Это CMMR не так хорош, как канонический диффузор или операционный усилитель, а входное сопротивление на неинвертирующем входе довольно низкое (около 1500 Ом).
Но если вы примете это во внимание, легко сконструировать небольшой усилитель, который действительно хорошо работает всего с несколькими транзисторами.
Ступень драйвера общего эмиттера
Это каскад усиления по напряжению усилителя. Q2 усиливает выходной сигнал Q1 и обеспечивает усиление по напряжению +45 дБ, которое используется для управления двухтактным выходным каскадом. Чтобы максимизировать усиление и размах выходного напряжения, Q2 не использует дегенерацию эмиттера, поэтому его выход коллектора будет довольно нелинейным и зависит от температуры.Это исправляется с помощью контура обратной связи по постоянному току R7 и R8.
Ток коллектора для Q2 установлен на 5 мА и течет через динамик, R11, D1 и D2. Этого небольшого тока через динамик недостаточно для генерирования измеримой мощности или слышимого шума, но он обеспечивает небольшой сигнал обратной связи в цепи коллектора Q2, который корректирует искажение кроссовера в Q3 / Q4.
Кроссовер искажений без двухтактного смещения
В исходной схеме усилителя использовался резистор для установки тока покоя для Q3 / Q4.Падение напряжения на этом резисторе было пропорционально току коллектора в Q2 и немного включало Q3 / Q4, так что усилитель работал в режиме класса A для слабых сигналов. К сожалению, при изменении температуры в Q3 / Q4 их базовый ток будет увеличиваться, увеличивая падение напряжения на резисторе. По мере увеличения падения напряжения на резисторе ток покоя Q3 / Q4 будет увеличиваться, повышая их температуру. Этот цикл будет повторяться до тех пор, пока температуры Q3 / Q4 не станут настолько высокими, что они самоуничтожатся.
Чтобы избежать этого, я заменил оригинальный резистор смещения на D1 и D2. Комбинация этих двух диодов обеспечивает смещение 1,4 В для Q3 / Q4, которое почти не зависит от тока базы Q3 / Q4. Не совсем независимый, но гораздо ближе, чем резистор. D1 и D2 также имеют отрицательный температурный коэффициент по отношению к напряжению перехода. Таким образом, когда температура окружающей среды увеличивается, что приводит к увеличению тока в Q3 / Q4, напряжение перехода D1 / D2 уменьшается, что снижает ток в Q3 / Q4.В идеале D1 и D2 должны быть физически близки к Q3 / Q4 (по возможности установлены на радиаторе), но используемая здесь схема стабилизации диода отлично зарекомендовала себя в моих тестах на температуру и выходную мощность. Конденсатор C4 предотвращает звон во время перехода Q3 / Q4.
Отсутствие кроссоверных искажений при двухтактном смещении диода
Двухтактный выходной каскад
Двухтактный выходной каскад обеспечивает необходимое усиление по току в сочетании с усилением по напряжению драйвера CE для создания выходной мощности, которая управляет динамиком.Q3 и Q4 работают независимо для больших сигналов (работа класса B), но в тандеме для малых сигналов (работа класса A). Для больших сигналов Q3 будет проводить одну половину цикла, а Q4 — вторую половину. Для небольших сигналов Q3 и Q4 будут вносить вклад в обе половины цикла.
Выходное напряжение постоянного тока на Q3 / Q4 составляет 1/2 напряжения источника питания, чтобы обеспечить максимальное колебание напряжения переменного тока без искажения ограничения.Для батареи 9 В выходное напряжение постоянного тока Push-Pull составляет 4,5 В. Мы не хотим, чтобы это постоянное напряжение появлялось на динамике, так как это приведет к потере большого количества энергии на нагрев катушки динамика и отсутствие звука в процессе. Мы хотим, чтобы на динамик поступало только напряжение переменного тока от каскада CE Driver. C5 отделяет выходное напряжение постоянного тока на двухтактном каскаде от динамика и позволяет подавать только напряжение переменного тока. Компромисс с разделительным конденсатором C5 заключается в том, что на низких частотах импеданс C5 снижает выходное напряжение на динамик, что ограничивает самую низкую частоту от источника музыки, которая может быть усилена, которая в данном случае составляет около 27 Гц.
Коэффициент усиления по напряжению выходного каскада Push-Pull составляет -6 дБ (потери), но коэффициент усиления по току для каскада Push-Pull составляет + 35 дБ, что позволяет небольшому току в Q2 производить большой ток в Q3 / Q4. Общий коэффициент усиления по напряжению усилителя складывается из всех коэффициентов усиления каскада:
Diff Amp Gain + CE Driver Gain + Push-Pull Gain = (-21 дБ) + 45 дБ + (-6 дБ) = + 18 дБ
Рабочие параметры
После сборки усилителя были измерены следующие рабочие параметры при напряжении питания 9В:
Ток покоя постоянного тока = 11 мА на канал (всего 22 мА)
Максимальное колебание напряжения = 6Vpp
Отклонение подачи питания = -20 дБ
Усиление напряжения = + 18 дБ
Выходная мощность при КНИ 1% = 0.525 Вт на канал
Входное сопротивление = 700 кОм
Частотная характеристика +/- 1 дБ = от 35 Гц до 20 кГц
Низкая отсечка = 27 Гц
Высокочастотная отсечка = 65 кГц
Описанный здесь проект 8-транзисторного стереоусилителя основан на одноименном комплекте Radio Shack pbox, но в него добавлены кремниевые транзисторы и пассивные компоненты, которые можно легко приобрести у поставщиков электроники, таких как Mouser и Digikey.Я построил модернизированный комплект усилителя, описанный здесь, и считаю, что он работает лучше, чем исходный комплект в 1969 году. Чтобы упростить воспроизведение моей работы, я предоставил иллюстрации и пошаговую документацию по сборке на основе публикации стиль, используемый для оригинального продукта. Но каждая страница была создана с оригинальным контентом специально для обновленного усилителя.
Скачать инструкцию по сборке >>> ЗДЕСЬ <<<.
Я собрал комплект за два вечера, не торопясь и дважды проверяя свой прогресс, следуя инструкции.Если вы знакомы с техникой изготовления макетов, вы, вероятно, сможете завершить проект за один вечер.
Важное примечание:
Обязательно прочтите раздел «Усовершенствования и хитрости», прежде чем заказывать детали и начинать сборку. Возможно, вы захотите включить некоторые из предлагаемых модификаций во время строительства или придумать свои собственные перед тем, как начать.
Просмотрите список деталей и получите указанные компоненты.Все компоненты доступны от Mouser или Digikey или могут быть приобретены у других поставщиков, которые могут быть более удобными для вашей географии. Общая стоимость всех новых запчастей в небольших количествах составляет около 40 долларов, не включая налоги и доставку. Чтобы представить эту стоимость в перспективе, в 1969 году был представлен 8-ми транзисторный стереоусилитель по розничной цене 8,95 долларов. Экономическая стоимость 9 долларов в 1969 году эквивалентна примерно 61 доллару сегодня. Если вычесть стоимость указанных мною регуляторов громкости (регуляторы не были включены в исходный комплект), проект усилителя может быть построен примерно за половину скорректированной стоимости проектного комплекта, предложенного Radio Shack в 1969 году.Но имейте в виду, что Radio Shack нужно было получать прибыль от продажи и поддержки своего набора, что объясняет каталожную цену.
Ниже приведены несколько примечаний относительно деталей, используемых в проекте 8-транзисторного стереоусилителя:
1. Резисторы для этого проекта можно приобрести в Mouser, Digikey, Newark или у других розничных продавцов электронных компонентов. Но я очень рекомендую отличный комплект резисторов Joe Knows Electronics. Он включает в себя большинство (но не все) резисторов, которые вам нужны для этого проекта, и более 860 различных значений, которые можно использовать для других проектов, и все они указаны в отдельных пластиковых упаковках за 20 долларов.В этом проекте я использовал все резисторы на 1/4 Вт, чтобы сэкономить место. Вы также можете найти хорошие предложения на комплекты резисторов на Amazon, выполнив поиск по запросу «комплект резисторов» и ища комплект с допуском 1%, который включает наибольшее количество значений и количество деталей по лучшей цене. Некоторые действительно хорошие комплекты резисторов можно найти менее чем за 20 долларов. Я делал это несколько раз и всегда был доволен деталями, которые я получал, независимо от поставщика.
2. Конденсаторы для проекта можно приобрести у Mouser, Digikey, Newark или у других розничных продавцов электронных компонентов.Я использовал конденсаторы из набора конденсаторов Joe Knows и набор электролитов, который я нашел на Amazon за 10 долларов.
3. Транзисторы для проекта — это обычные транзисторы 2N3904 / 2N3906, которые можно найти практически где угодно, выполнив поиск по номеру транзистора. Все полупроводники, которые я использовал, взяты из полупроводникового комплекта Джо Ноуса. Это отличный набор компонентов, который включает в себя три буклета, объясняющих, как компоненты работают, и предлагает несколько примеров схем, чтобы помочь проиллюстрировать, как их подключить в схему.
4. Корпус для проекта стереоусилителя, который я построил, — это Hammond 1591GSBK ABS Project Box от Mouser. Я использовал кусок векторного макета, вырезанный так, чтобы он поместился наверху, и покрасил распылением высокотемпературным автомобильным красным цветом и закончил прозрачным покрытием. Мне нравится внешний вид красного на черном, а красный цвет макета соответствует красному цвету оригинального комплекта pbox. Это полностью зависит от вас, как вы хотите разместить и раскрасить комплект, который вы построите.
5. В оригинальном комплекте pbox использовались луженые пружинные зажимы для крепления батареи, динамиков и входных соединений к корпусу монтажной платы.Эти зажимы было проблемой припаивать, когда они были новыми, и они потускнели, как сумасшедшие после установки, что привело к прерывистым соединениям. К счастью для всех, они больше не доступны. Для этого проекта я обнаружил, что лучше всего подходят двухпозиционные клеммные колодки и стереоразъем 1/8 дюйма (3,5 мм).
Обратите внимание: у меня нет деловых отношений ни с одним из вышеперечисленных поставщиков. Ничего ценного не было обменено на мою рекомендацию. Ни один из вышеперечисленных поставщиков не предоставил какой-либо компенсации во время создания этого проекта.Я не получу никакой компенсации, если вы решите создать этот проект или приобрести компоненты у любого поставщика, которого я рекомендую. У меня просто был хороший опыт работы с поставщиками, которых я рекомендую, и я верю, что вы тоже.
В оригинальной схеме стереоусилителя от Radio Shack использовалось 8 германиевых транзисторов, расположенных в три этапа: дифференциальный усилитель, драйвер CE и двухтактный выход. Эти каскады были обычным явлением в конструкции высококачественных коммерческих усилителей, поэтому проект 8-ми транзисторного стереоусилителя должен был тогда заслужить много поклонников.Однако всего через 3 года набор был отозван, что говорит о том, что после первоначального маркетингового интервала по каталогу продукт был всего около года. Когда в 1969 году был выпущен комплект, кремниевые транзисторы заменили германий в новых коммерческих усилителях. Однако GE и ETCO продолжали продавать германиевые транзисторы любителям примерно до 1979 года через Radio Shack, Lafayette, Poly Paks и другие. Итак, почему комплект не прошел успешно?
Что ж, на то есть веские причины:
Германий был относительно легким элементом для работы на заре создания транзисторов, но его недостатки сделали кремний более привлекательным элементом после того, как были преодолены производственные проблемы.Германий имеет более низкий энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости, что приводит к более высокому току утечки, пропорциональному температуре. Германий имеет более низкую теплопроводность, чем кремний, что затрудняет избавление транзистора от внутреннего тепла. При повышении внутренней температуры возникает больший ток утечки, который выделяет больше тепла … и так далее. Комбинация этих двух свойств может привести к тепловому разгоне, закончившемуся саморазрушением устройства. Первоначальная конструкция усилителя не предусматривала метода предотвращения теплового разгона в двухтактной конфигурации, что делало усилитель ненадежным.
К 1959 году ни один производитель не открыл способ создания оксида на германии. Это позволило планарным транзисторам из оксида кремния достичь доминирующего положения в производстве с точки зрения производительности, стоимости и надежности. Поскольку стоимость кремниевых транзисторов упала, германий не успевал за ними, и в конечном итоге транзисторы, используемые в наборе, стали слишком дорогими. Чтобы свести к минимуму возможность теплового разгона, Radio Shack продавала согласованные пары полупроводников, которые сортировались вручную, что еще больше увеличивало стоимость транзисторов.
По цене 9 долларов (61 доллар в 2017 году) 8-ми транзисторный стереоусилитель был самым дорогим комплектом в линейке Pbox и содержал 56 деталей. Для сравнения, в комплекте с 3-х транзисторным коротковолновым радиоприемником по цене 8 долларов было всего 39 деталей, а в комплекте с беспроводным FM-микрофоном по цене 7 долларов было всего 23. Я подозреваю, что очень мало молодых клиентов могли позволить себе такой сложный продукт, и было больше заводских переделок и возврат возвращается, чем ожидалось.
Итак …
Чтобы преодолеть ограничения исходного комплекта, я включил несколько модификаций для повышения производительности и надежности, в том числе:
1.Измените конструкцию усилителя, чтобы использовать доступные кремниевые транзисторы.
2. Улучшенный контроль смещения для двухтактной ступени.
3. Увеличьте выходную емкость связи для улучшения низкочастотной характеристики.
4. Добавьте компенсационный конденсатор для увеличения спада высоких частот выше звуковых частот.
5. Замените луженые пружинные клеммы клеммными колодками и стереоразъемом для повышения надежности подключения.
6. Измените масштаб усиления усилителя для достижения максимальной мощности при современных линейных напряжениях.
Я не пытался упростить проект. Мой редизайн требует 69 деталей, а документ по сборке занимает 9 страниц. Так что новичку не рекомендую. Но если вам нравится работать с дискретными аналоговыми компонентами на монтажной плате и у вас есть хорошие навыки пайки, этот проект — как раз то, что вам нужно.
Я думаю, что этот редизайн комплекта — одно из самых увлекательных, которые я получил, работая над этими редизайнами Pbox. Проект 8-ми транзисторного стереоусилителя, который я построил, может легко заполнить комнату отличным звуком, если подключить к нему набор хороших динамиков.Впечатляет то, что можно достичь с помощью нескольких транзисторов и стандартной батареи на 9 В (даже если эта батарея не продержится долго при полной мощности).
Схема печатной платы (верх)
Руководство по сборке содержит пошаговый контрольный список для установки и пайки каждого компонента на плиту. Как вы можете видеть на иллюстрации с противоположной стороны, я использовал двухточечную проводку со сплошным соединительным проводом 24 AWG.Большинство подключений можно выполнить только с помощью выводов компонентов. Но провода питания, заземления и сигнальной шины лучше всего выполнять с помощью длинных соединительных проводов.
Схема печатной платы (снизу)
Когда дело доходит до проводки, старайтесь быть настолько аккуратным, как я указал в руководстве по сборке. Вам не обязательно быть лучшим мастером пайки в мире, но нет веских причин делать работу на полпути. Сделайте все возможное, чтобы ваш проект выглядел как можно лучше.
Перфорированная плата, указанная в списке деталей, слишком велика, чтобы поместиться на корпусе Hammond, поэтому требуется некоторая обрезка, как показано на изображениях ниже. Выполните следующие действия, чтобы подготовить монтажную плату перед установкой компонентов:
Предупреждение: когда я пишу «острый край», я имею в виду нож Xacto или аналогичный. Эти продукты очень острые (подумайте о хирургическом скальпеле) и могут сильно повредить, если вы не будете очень осторожны.Будьте предельно осторожны при работе с любым режущим инструментом.
1. Используя острый край, аккуратно сделайте надрез на перфорированной плате вдоль ряда отверстий ВЕРХНИЙ РЯД и НИЖНИЙ РЯД до конца платы. Проведите острым краем над линией надреза несколько раз, пока он не пройдет на 1/4 — 1/2 отверстия перфорированной доски.
2. Острым краем аккуратно сделайте надрез на перфорированной плате вдоль ПРАВОЙ КОЛОННЫ и ЛЕВОЙ КОЛОННЫ отверстий до конца доски. Проведите острым краем над линией надреза несколько раз, пока он не пройдет на 1/4 — 1/2 отверстия перфорированной доски.
Надрезать края перфорации по пунктирным линиям
3. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ВЕРХНИЙ РЯД от линии надреза. Работайте с одним концом ВЕРХНЕГО РЯДА, двигаясь к центру, а затем другим концом. Секция TOP ROW со временем оторвется от перфорированной платы.
4. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните НИЖНИЙ РЯД от линии надреза. Работайте с одним концом НИЖНЕГО РЯДА, двигаясь к центру, а затем другим концом.Секция НИЖНЕГО РЯДА в конечном итоге отколется от перфорированной платы.
5. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ПРАВУЮ КОЛОНКУ от линии надреза. Работайте с одним концом ПРАВОЙ КОЛОННЫ, двигаясь к центру, а затем другим концом. Секция ПРАВАЯ КОЛОНКА со временем отколется от перфорированной платы.
6. Используя маленькие плоскогубцы, осторожно отогните ЛЕВУЮ КОЛОНКУ от линии надреза. Работайте с одним концом ЛЕВОЙ КОЛОННЫ, двигаясь к центру, а затем другим концом.Секция COLUMN со временем отколется от перфорированной платы.
Осторожно разломайте края перфорированной плиты по линиям разреза
7. Используя нож Exacto, совместите обрезанную перфорированную плату с корпусом Hammond и увеличьте отверстия в углу, чтобы они совпадали с монтажными отверстиями в углу корпуса. Работайте медленно и осторожно с минимальным давлением, чтобы не сломать угловой элемент.
8. Поместите монтажные скобы потенциометра на перфорированную плату и увеличьте отверстия в перфорированной плате, чтобы они совпадали с отверстиями в скобах.Работайте медленно и осторожно с минимальным давлением, чтобы не повредить перфорированный картон.
Вырезать отверстия для винтов корпуса и кронштейна
9. Покрасьте перфорированную панель в любой цвет по вашему выбору или оставьте его естественным. Это твой выбор.
Краска желаемого цвета
Я обычно использую плоский красный, а затем 2-3 слоя глянцевого лака.
Скобы для регулировки громкости, которые я сделал, были из старого номерного знака, который я вырезал ножницами.Но вы можете использовать любой тонкий металл, который у вас есть. Я также использовал заглушки для разъемов PCI от старого настольного компьютера. Я покрасил кронштейны темно-серой автомобильной краской, но вы можете использовать любой цвет, который вам нравится. Нет попытки. Делай или не делай.
Выполните первые несколько шагов из руководства по сборке, чтобы установить монтажные кронштейны регулятора громкости. По завершении проект должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже.
Потенциометры, указанные в списке деталей, поставляются с шестигранными гайками и плоскими шайбами.В руководстве по сборке указан порядок установки этого оборудования. Чтобы вал потенциометра не выходил слишком далеко от кронштейна, я установил внутреннюю шестигранную гайку и плоскую шайбу так, чтобы внешняя шестигранная гайка и шайба находились внутри первой пары витков резьбы на валу.
Важное примечание: Если вы используете потенциометры другого производителя, чем я указал, убедитесь, что они поставляются с монтажным оборудованием, иначе вам придется покупать собственные.
Потенциометры и оборудование для их крепления
Положение крепежа на кронштейне
Потенциометры и оборудование установлено
1/8 дюйма (3.5 мм) стерео-разъем, указанный в списке деталей, имеет предварительно сформированные контакты для автоматической вставки в печатную плату. Я выпрямил штифты плоскогубцами, выровнял штифты на монтажной плате и сильно надавил на разъем, чтобы он встал заподлицо. Возможно, вам придется немного увеличить отверстия в перфорированной плате, если разъем не будет вставлен с умеренным усилием. Не применяйте чрезмерное давление.
Три 2-позиционные клеммные колодки будут установлены заподлицо на монтажной плате с очень небольшим усилием. Слегка согните штифты наружу, чтобы они оставались на месте.
Руководство по сборке описывает эти шаги, но я хотел, чтобы вы могли видеть, как должна выглядеть плата после установки всех разъемов.
Стереоразъем установлен
Установлены разъемы для динамиков и питания
После завершения усилитель левого канала должен выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.Я использовал цветной соединительный провод для соединений потенциометра, чтобы было легче идентифицировать каждый выступ потенциометра (A, B или C).
После завершения усилитель правого канала должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже. Я использовал цветной соединительный провод для соединений потенциометра, чтобы было легче идентифицировать каждый выступ потенциометра (A, B или C).
После завершения 8-ми транзисторный стереоусилитель должен выглядеть примерно так, как на изображениях ниже.Теперь вы готовы подключить аккумулятор и динамики, подключить источник звука и послушать некоторые мелодии на усилителе, который вы построили сами.
Руководство по сборке описывает настройку и работу усилителя, а также некоторые модификации, которые вы можете сделать, чтобы удвоить выходную мощность, если это необходимо. Хотя для меня 1Вт был достаточно впечатляющим.
Если вам понравился этот проект или у вас есть какие-либо вопросы, отправьте мне сообщение в разделе комментариев, и я сразу свяжусь с вами.Спасибо за прочтение!
NetZener
Эксперимент: Проектирование схем транзисторов
Процедура
Примечание: Эта схема была разработана, когда мы только учились обучать работе транзисторов. Теперь мудрее, мы знаем, что ниже есть некоторые ошибки в математике с вычислениями фильтра. Мы перепроектируем эту схему, когда позволят время и ресурсы, но учтите, что схема все еще работает (может усиливать пики).
Все, что вам нужно, чтобы построить усилитель, — это транзистор, источник питания, резисторы и конденсаторы. Есть много способов смешать их вместе, что является искусством (Стив Джобс часто называл компоновку схем «цифровым искусством»), но мы дадим вам некоторые основные условия и предположения, с которыми можно поработать, а затем проведем вас через дизайн вашего самого первый простой био-усилитель!
Существует несколько конфигураций с использованием транзисторов NPN, но мы будем использовать «конфигурацию с общим эмиттером», потому что она позволяет получить высокий коэффициент усиления по напряжению.Почему его называют «усилителем с общим эмиттером»? — поскольку база — это вход, коллектор — это выход, а «общий» или земля — это эмиттер.
Как любой прилежный инженер, давайте начнем с «требований», что является скучным способом сказать: «что мы хотим, чтобы эта машина действительно выполняла». В нашем биоусилителе мы хотим «усилить» очень слабые электрические сигналы в нервах тараканов. Давайте стремимся к «усилению» 150 или увеличению амплитуды сигнала в 150 раз. Мы также хотим ограничить то, что мы усиливаем, чтобы гарантировать, что мы обращаем внимание только на всплески (потенциалы действия), а не на другие электрические сигналы, такие как электрический шум от вашего дома.Итак, как и в реальном SpikerBox, мы хотим измерять только сигналы с компонентами выше 300 Гц (циклов в секунду). Это также называется «высокочастотным» сигналом.
Таким образом, у нас есть два требования
- Прирост 150.
- Настройка фильтра: фильтр высоких частот 300 Гц.
А теперь вернемся к искусству дизайна электроники. В основе нашего усилителя лежит превосходная книга Пола Шерца «Практическая электроника для изобретателей».
Детали
Помимо тараканов, кабеля и электрода, упомянутых выше, вам необходимо посетить местный дружественный RadioShack, чтобы получить:- два NPN транзистора (2N4401) — из набора образцов транзисторов
- четыре 4.Резисторы 7 кОм — из набора образцов резисторов
- четыре резистора 1 кОм из того же набора образцов
- один резистор 50 Ом из того же набора образцов
- два конденсатора по 1 мкФ
- четыре конденсатора по 10 мкФ
- перемычка
- макетная плата без пайки
- Разъем аккумулятора 9 В
- батарея 9В
- разъем RCA
- спикер RadioShack (мы любим эти вещи)
Проектирование схемы
Эмиттерные и коллекторные резисторы
Поскольку мы будем использовать батарею на 9 В, и наши шипы имеют как положительный, так и отрицательный компонент:
Мы хотим, чтобы нейронный сигнал превышал +4,5 В, чтобы у нас было достаточно «места» для напряжения, чтобы усилить как отрицательную, так и положительную части сигнала. Таким образом, необходимо, чтобы V c или напряжение на коллекторе составляло 1/2 V cc (это сбивает с толку, но Vcc означает «общий ток» или, в более общем смысле, наш источник питания 9 В).Таким образом, нам нужно поставить резистор на V c , чтобы установить V c = 1/2 V cc , и мы используем закон Ома V = IR, который мы можем переписать как:
I c — это ток через коллектор и функция транзистора (для его расчета вы используете лист данных транзистора). Мы будем использовать значение 1 мА для I c .
4,7 кОм — стандартное значение для комплекта резисторов, поэтому мы будем использовать 4,7 кОм для R c
.Коэффициент усиления нашей схемы, как он есть, составляет ΔV c / ΔV e , что равно отношению c / R e .
Мы уже установили R c = 4,7 кОм, а R e уже встроен в транзистор. Его R e называется транссопротивлением, которое рассчитывается как:
I e примерно такое же, как I c , поэтому сопротивление составляет 26 Ом.
Мы можем рассчитать выигрыш следующим образом:
Однако в транзисторе может быть нестабильное сопротивление, поэтому нам нужно добавить собственное сопротивление R в дополнение к сопротивлению.Шерц рекомендует V e с напряжением 1 В для стабилизации нестабильности транссопротивления, поэтому согласно закону Ома:
Но обратите внимание, что добавление этого R к схеме:
У нас будет изменение в прибыли. Новое усиление:
о нет! Наше первоначальное усиление 180 исчезло! И наш выигрыш теперь намного меньше, чем нам нужно! Но не бойтесь, мы можем добавить конденсатор параллельно с резистором 1 кОм, который эффективно заставит 1 кОм исчезнуть для нашего пикового сигнала.Мы все равно хотим добавить конденсатор, так как нам нужно сделать:
Фильтр высоких частот
Параллельно подключенные резистор и конденсатор действуют как фильтры верхних частот, и, как указано выше, мы хотим, чтобы наш фильтр высоких частот составлял 300 Гц. Это легко подсчитать.
У нас уже есть R = 1 кОм, а f должно быть 300 Гц, поэтому емкость конденсатора составляет 20 мкФ.
Все, что остается, — это входной конденсатор для устранения любого смещения постоянного тока на входном сигнале и поддержания стабильности нашей схемы. Давайте просто установим его на 1 мкФ.
Установка напряжений смещения
Помните из нашей теории транзисторов, что транзистор не включится без нажатия нижнего предела напряжения, а это примерно 0,6 В для схем на основе кремния. Нам нужно добавить резисторы смещения.
Мы хотим, чтобы напряжение на базе V b было на 0,6 В выше, чем напряжение на уровне V e , поэтому
Мы знаем, что V e равно 1 В из-за падения напряжения, рассчитанного выше, поэтому V b должно быть 1.6В. Сделаем делитель напряжения!
Наш V в имеет курс 9 В, а наш V out равен 1,6 В, и мы используем классическое уравнение делителя напряжения:
Мы можем переставить уравнение и вычислить …
Таким образом, R1 должен быть в ~ 4,6 раза больше, чем R2. Звучит достаточно просто, но, как показывает практика, для этой конструкции транзистора:
Итак, мы просто выберем R2 = 1 кОм и R1 = 4,7 кОм в качестве значений, поскольку мы уже используем эти значения резисторов и имеем их под рукой.
Вот и все! Пришло время …
Построить схему
Вы посчитали, и теперь пришло время физически построить вашу схему. Поместите аккумулятор, транзистор, резисторы, конденсаторы и компоненты ввода / вывода на макетную плату, как показано ниже:
Присмотритесь к схеме на макетной плате:
Вставьте электроды в лапу таракана, как вы делали в предыдущих экспериментах, и подключите динамик к цепи.Полностью поверните динамик и почистите ногу таракана зубочисткой. Вы можете услышать очень слабый ответ, но он будет скрыт в шуме. Давайте еще немного усилим шипы. Вы можете создать «вторую стадию» усиления, как мы это делаем с нашим обычным SpikerBox, где у вас есть выход схемы, идущий на вход другой копии схемы, как показано ниже:
Однако вы обнаружите, что это «удвоение» делает схему немного нестабильной, поэтому давайте немного снизим усиление на втором этапе.Мы добавили резистор 50 Ом параллельно с R и , чтобы немного понизить усиление второй ступени, но все равно сделают более громкие всплески, когда вы подключите эту схему к ноге таракана. Смотрите видео ниже.
Теперь вы создали свой собственный усилитель на транзисторах! Поздравляю! Сообщите нам, если вы нашли способ сделать схему проще, чище и с большим усилением.
Обсуждение
Вы идете изобретать еще много чудесных вещей.История науки определяется изобретением нового оборудования в руках творческих умов. Телескоп позволяет видеть вещи очень далеко. Микроскоп позволяет увидеть очень маленькое. Аппарат ПЦР позволяет измерять молекулы ДНК, а транзистор позволяет наблюдать крошечные электрические сигналы. С помощью этих инструментов мы можем видеть и пытаться понять мир, недоступный нашим невооруженным чувствам. Теперь начнем открывать.Вопросы для обсуждения
- Почему выбросы от нашего простого двухтранзисторного биоусилителя «шумнее», чем SpikerBox? Что делает SpikerBox? Подсказка: SpikerBox имеет намного больше транзисторов и использует их для создания операционных усилителей, которые затем смешиваются с инструментальными усилителями.Добро пожаловать в искусство электроники!
Сделай сам Однотранзисторный усилитель звука класса A с использованием 2SC5200
(Последнее обновление: 3 апреля 2021 г.) Описание:Сделай сам Однотранзисторный усилитель звука класса A с использованием 2SC5200 — В этом руководстве вы узнаете, как сделать одноканальный транзистор Аудиоусилитель с использованием транзистора 2SC5200 . Этот транзистор подходит для использования в выходном каскаде высококачественного аудио усилителя мощностью 100 Вт.Вы можете включить динамик и аудиоусилитель, используя батарею 12 В, солнечную панель, литий-ионные элементы, адаптер 110/220 В переменного тока на 12 В постоянного тока. Это полностью портативный; Вы можете использовать эту небольшую схему аудиоусилителя с мобильными телефонами, небольшими mp3-плеерами, ноутбуками и т. д.
Я планирую использовать этот аудиоусилитель в своих будущих проектах.
- MP3-плеер своими руками.
- Видеоплеер.
- Система объявлений.
- FM-радиопередатчик и приемник
- Лазерный шпионский гаджет и так далее.
Вы также можете добавить потенциометр, если хотите контролировать уровень звука, но я думаю, что лучше не использовать потенциометр, так как мы можем регулировать громкость прямо с мобильного телефона или mp3-плеера. Кроме того, вы можете сэкономить деньги; соединения цепи будут уменьшены, размер цепи будет уменьшен.
Эта схема очень дешевая и требует всего нескольких электронных компонентов.
Немного электронных компонентов:
2SC5200 Транзистор:
2SC5200 первая нога — это база, средняя нога — коллектор, а крайняя правая нога — эмиттер.
- Высокое напряжение пробоя: VCEO = 230 В (мин)
- Дополняет 2SA1943
2SC5200 Максимальные характеристики (Tc = 25 градусов по Цельсию)
Загрузить 2SC5200 Лист данных: 2sc5200 Лист данныхРезистор 1 кОм
А, 25 В и 470 мкФ.
Это электролитный конденсатор. Более длинная нога — это плюс, а более короткая нога — это земля.если в случае, если обе ноги одинаковой длины, то нога на стороне лески будет наземной ногой.
Гнездо питания постоянного тока
A Радиатор
Без промедления приступим !!!
Ссылки для покупок на Amazon:
2SC5200 Транзистор:
Резистор 1 кОм:
470 мкФ конденсатор:
Радиатор:
Аудиоразъем:
Гнездо питания постоянного тока:
Прочие инструменты и компоненты:
Лучшие датчики Arduino:
Супер стартовый набор для начинающих
Цифровые осциллографы
Переменная поставка
Цифровой мультиметр
Наборы паяльников
Переносные сверлильные станки для печатных плат
* Обратите внимание: это партнерские ссылки.Я могу получить комиссию, если вы купите компоненты по этим ссылкам. Буду признателен за вашу поддержку!
Схема усилителя звука 2SC5200:Как видите, принципиальная схема очень проста. Два провода динамика подключены к входному гнезду питания постоянного тока и коллектору транзистора 2SC5200. Резистор сопротивлением 1 кОм подключен между коллектором и базой транзистора 2SC5200. В то время как эмиттер 2SC5200 связан с землей.Положительный вывод конденсатора 470 мкФ соединен с резистором 1 кОм, а вывод заземления конденсатора соединен с двумя входными проводами аудиоразъема. Заземляющий провод аудиоразъема должен быть соединен с заземлением питания.
Пайка компонентов усилителя звука:Я установил транзистор 2SC5200 и конденсатор 470 мкФ на радиаторе и выполнил пайку согласно уже объясненной принципиальной схеме.
Так выглядит окончательная схема усилителя звука.Теперь все, что вам нужно, это просто включить цепь с помощью адаптера 12 В, аккумулятора или солнечной панели. Подключите сотовый телефон и, наконец, выберите песню, которую хотите воспроизвести.
Для практической демонстрации посмотрите видео, приведенное ниже. Не забудьте подписаться на мой веб-сайт и мой канал на YouTube «Электронная клиника». Поддержите мой канал, поставив лайки и поделившись видео.
Посмотреть видеоурок:Нравится:
Нравится Загрузка…
Простой транзистор в качестве усилителя
Очень стабильный усилитель при правильной конструкции
Простая схема транзисторного усилителя может использоваться для многих целей, включая предусилитель звука для усиления слабых сигналов перед передачей на фильтры или усилитель мощности.
Несмотря на то, что эта схема состоит всего из пяти компонентов, она может обеспечить значительный выигрыш, оставаясь при этом очень стабильной в широком диапазоне температур. Причиной такой стабильности является резистор R2, который обеспечивает отрицательную обратную связь от выхода к входу.
Одна из целей конструкции этой схемы — установить выходное напряжение Vo примерно посередине между отрицательным и положительным напряжениями питания при отсутствии входного сигнала. Когда это достигается, выход может свободно колебаться от почти нуля до полного положительного напряжения, обеспечивая большой неискаженный выходной сигнал. Проблема в том, что уровень выходного напряжения зависит от коэффициента усиления транзистора, который может сильно варьироваться от устройства к устройству.
Трудность согласования отдельных транзисторов с коэффициентом усиления в определенном диапазоне может быть причиной того, что схема не часто используется в коммерческих, массовых продуктах. Тем не менее, если вы разрабатываете схему усилителя на основе используемых вами устройств, нет проблем с ее использованием в ваших хобби-проектах.
Компоненты в приведенной выше схеме были выбраны так, чтобы обеспечить хороший выходной уровень с коэффициентом усиления транзистора или β от 50 до 180 и при этом обеспечить выходную амплитуду не менее 4 В.Подойдет биполярный транзистор NPN общего назначения, такой как BC547. Вам может потребоваться отрегулировать значение R2, если сигнал искажен.
Конденсатор C1 обеспечивает блокировку по постоянному току, чтобы гарантировать, что если на входе есть какие-либо постоянные напряжения, они не нарушат смещение усилителя.
Осциллограммы на изображении в начале этой статьи показывают формы входных и выходных сигналов в одном масштабе. Вход был установлен на 1 В от пика до пика, что давало на выходе примерно 3.7V. Это коэффициент усиления 3,7, что немного ниже значения 4,5, предложенного путем деления R2 на R1.
Я использовал свой осциллограф звуковой карты для генерации входного сигнала и наблюдения за формами входных и выходных сигналов. Я также использовал его для калибровки входа осциллографа до 500 мВ на деление.
Как я сказал ранее, для достижения наилучших результатов вы должны спроектировать эту схему вокруг каждого отдельного транзистора, и вы должны убедиться, что ваш выходной сигнал не искажается, как показано ниже.
Вы видите, как сглаживается дно синусоидальной волны? Это связано с тем, что ток смещения транзистора слишком велик и ограничивает размах отрицательного напряжения. Я создал эту форму волны, уменьшив значения R1 и R2, чтобы увеличить базовый ток смещения, сохранив постоянное усиление.
Если ваша схема формирует выходной сигнал, который зажимается вверху или внизу, отрегулируйте значения R1 и R2, чтобы устранить проблему.
Компьютеры и электроника — Создайте простой усилитель звука мощностью 1 Вт
Простой усилитель звука мощностью 1 Вт
Макетная плата без пайки позволяет легко экспериментировать с дополнениями к радиосхему.В этом разделе мы построим простой усилитель, так что вся комната может слышать радио через динамик. Наш усилитель не вызовет ушей, так как мы максимально упростили сборки, но выход довольно впечатляющий для одного транзистора.
Нажмите на фото для увеличения
С усилителем наша магнитола выглядит как на фото выше.
Ниже представлен крупный план секции усилителя:
Нажмите на фото для увеличения
Все детали для усилителя (кроме аккумулятора) несем в нашей каталог.
Усилителю нужны эти детали:
- Транзистор Дарлингтона MPSW45A
Это основная рабочая часть усилителя. - Маленький динамик
- Два резистора по 100000 Ом
На этом резисторе будут четыре цветные полосы. Цвета будут коричневыми, черными, желтыми и золотыми. - Резистор 10000 Ом
Цвета: коричневый, черный, оранжевый и золотой. - Резистор 50 Ом
Цвета: зеленый, черный, черный и золотой. - Зажим аккумулятора 9 В
- Аккумулятор 9 В
Используя помеченную сетку, как и раньше, детали соединяются следующим образом:
- Перемычка: J22 — I27
- Резистор 10000 Ом (коричневый, черный, оранжевый): G20 — F28
- Резистор 100000 Ом (коричневый, черный, желтый): от h37 до h38
- Резистор 100000 Ом (коричневый, черный, желтый): I28 — I29
- MPSW45A: J27, J28 и J29
- Резистор 50 Ом (зеленый, черный, черный): I33 — I34
- Динамик: от F29 до J33
- Отрицательный провод аккумуляторной батареи 9 В (черный): F26
- Положительный 9-вольтовый провод аккумуляторной батареи (красный): F34
Более постоянная версия
Как и раньше, мы можем скопировать схему на печатную плату. и надежно припаяйте все детали на место.
Нажмите на фото для увеличения
Нажмите на фото для увеличения
Нажмите на фото, чтобы увеличить его
Как это сделать?
Сердце усилителя — транзистор. Мы могли бы использовать больше обычный NPN-транзистор, такой как 2N4401, но для получения более громкого звука мы используйте специальный транзистор типа «два в одном», называемый транзистором Дарлингтона.
Нажмите на фото для увеличения
Транзистор Дарлингтона имеет два транзистора в одном корпусе, и может усиливать сигналы гораздо больше, чем один транзистор.
Транзисторы усиливают сигнал, действуя как переменный резистор. Ставим сигнал в базе, и сигнал контролирует, сколько тока идет через транзистор от эмиттера к коллектору.
Однако, если мы просто поместим сигнал в базу, транзистор будет полностью выключиться, когда сигнал был слабым, и полностью включиться, когда сигнал высокий. Это поведение полезно, когда мы хотим использовать транзистор в качестве переключателя, но мы должны изменить его поведение, чтобы аудио усилитель.
Когда сигнал равен нулю, мы хотим, чтобы выход усилителя был на полпути между 0 и 9 вольт (4,5 вольт). Мы можем организовать это происходит при использовании делителя напряжения. Делитель напряжения — это два резистора, один подключен к положительной стороне батареи, а другой — к отрицательная сторона. Там, где они встречаются посередине, напряжение будет разделено пополам (если резисторы одинаковые).
Поскольку ток постоянно протекает через резисторы, мы хотим, чтобы их значения быть высокими, чтобы через них не протекал большой ток.Это предотвратит они не нагреваются и продлевают срок службы батареи. В нашей схеме мы используйте 100000 Ом.
Большие резисторы в делителе напряжения также упрощают задачу. для сигнала, чтобы подтолкнуть напряжение выше или ниже. Это хорошая вещь, поскольку это означает, что наш усилитель будет более чувствительным. В нашем случае сигнал от радио слишком сильный, и сигнал толкает напряжение слишком высокое или слишком низкое, вызывая искажения. Итак, добавляем еще резистор на 10 000 Ом, чтобы согласовать сигнал с нашим усилителем.
Транзистор может выдержать 1 ватт, прежде чем он станет слишком горячим, что снижает его продолжительность жизни. Если мы позволим подавать полные 9 вольт, цепь потянет более 2 Вт, и хотя звук был бы приятным и громким, транзистор будет сильно нагреваться, и батарея не продержится долго. Чтобы сделать усилитель потребляет всего один ватт, мы вставляем резистор на 50 Ом, чтобы снизить Текущий. Вы могли заметить на фотографиях, что я действительно использовал 100 Ом для прототипа, чтобы снизить уровень шума в лаборатории.Ты можете думать об этом резисторе как о регуляторе громкости, хотя вы не можете отрегулируйте его, не выбирая другой резистор. Переменный резистор, который может выдерживать 2 Вт и перейти от 50 Ом до 150 Ом, что позволит вам варьировать громкость. Мы оставим эту модификацию экспериментатору.
Следующий: Усилитель звука на интегральной схеме мощностью 1 Вт.
Очень вкусно
Некоторые из моих других веб-сайтов:Отправить письмо на Саймон Квеллен Филд через sfield @ scitoys.com > Google
Схема усилителя 150 Вт
Схема недорогого усилителя мощностью 150 Вт
В этом проекте мы создаем простую схему усилителя мощностью 150 Вт.
ОписаниеНа мой взгляд, это самая дешевая схема усилителя на 150 Вт, которую вы можете сделать. Основанная на двух силовых транзисторах Дарлингтона TIP 142 и TIP 147, эта схема может обеспечить выдачу 150 Вт Rms на динамик с сопротивлением 4 Ом.Достаточно, чтобы тебя раскачивали?; Тогда попробуйте это.
TIP 147 и 142 — это дополняющие друг друга транзисторы пары Дарлингтона, которые могут выдерживать ток 5 А и 100 В, известные своей прочностью. Здесь два транзистора BC 558 Q5 и Q4 подключены как предварительный усилитель, а TIP 142, TIP 147 вместе с TIP41 (Q1, Q2, Q3) используются для управления динамиком. Эта схема спроектирована настолько прочно, что ее можно собрать даже на Перфорированная плата или даже пайка контактов. Схема может питаться от двойного источника питания +/- 45 В, 5 А.Вы должны попробовать эту схему, она отлично работает!
Блок предусилителя этой схемы основан на Q4 и Q5, которые образуют дифференциальный усилитель. Использование дифференциального усилителя во входном каскаде снижает шум, а также обеспечивает возможность применения отрицательной обратной связи. Таким образом улучшаются общие характеристики усилителя. Входной сигнал подается на базу Q5 через разделительный конденсатор постоянного тока C2. Напряжение обратной связи подается на базу Q4 от перехода резисторов 0,33 Ом через резистор 22 кОм.Комплементарный двухтактный каскад класса AB построен на транзисторах Q1 и Q2 для управления громкоговорителем. Диоды D1 и D2 смещают дополнительную пару и обеспечивают работу класса AB. Транзистор Q3 управляет двухтактной парой, и его база напрямую связана с коллектором Q5.
Принципиальная электрическая схема и список деталей. Принципиальная схема усилителя мощностью 150 Вт Печатные платыдля этого проекта можно заказать через PCBWay . В ближайшее время мы загрузим образец файла печатной платы (для загрузки).
Примечания.- Помните, что TIP 142 и 147 — это пары Дарлингтона. Они для простоты показаны на рисунке как обычные транзисторы. Так что не запутайтесь. Даже если внутри каждого из них есть 2 транзистора, 2 резистора и 1 диод, только три контакта, база эмиттер и коллектор выходят наружу. Остальные соединены внутри, так что для простоты вполне нормально принять каждый из них как транзистор.
- Используйте хорошо регулируемый источник питания с фильтрами.
- Подключите 10K POT последовательно ко входу в качестве регулятора громкости, если вам нужно.На принципиальной схеме не показано.
- Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт.
Источник питания для этой цепи.
Нерегулируемый двойной источник питания A + 40 / -40 для питания этого усилителя показан ниже. Этого блока питания достаточно для питания одного канала, а для стереосистем удваивают номинальные токи трансформатора, диодов и предохранителей.
Блок питания для этого проекта TIP 142 & 147 Внутренняя схема и распиновка. СОВЕТ 142-СОВЕТ 147 Схема выводов со схемамиПримечание: — Мы объяснили, как создать схему этой схемы и ее печатной платы с помощью онлайн-инструмента EDA — EasyEDA . Вы можете прочитать статью, чтобы понять, как нарисовать и разработать печатную плату этой схемы.
У нас есть более подробный список схем усилителей, которые вы можете посетить;
1. Схема стереоусилителя 2 х 60 Вт — разработана с использованием LM4780, ИС аудиоусилителя, которая может выдавать выходную мощность 60 Вт RMS на канал на 8-омные динамики.Преимущества использования этой ИС — низкий уровень гармонических искажений по сравнению с другими усилителями ИС аналогичной категории и степень отклонения источника питания 85 дБ. Кроме того, для этого требуется минимум компонентов и встроенная функция отключения звука.
2. Схема усилителя наушников — Это простая схема, в которой используются всего 3 транзистора, которые могут использоваться для управления наушниками. Он может быть легко собран любым и может питаться от батареи на 3 вольта.
3. Схема усилителя на МОП-транзисторе — В этой схеме используются два МОП-транзистора и один транзистор; что позволяет легко построить схему.Он может обеспечить выходную мощность 18 Вт на динамик 8 Ом или 30 Вт на динамик 4 Ом; Вы можете делать это так, как вам нравится. Еще одно преимущество этой схемы — минимальное использование компонентов.
4. Усилитель мощностью 40 Вт с использованием TDA1514 — TDA1514 — это высококачественный высококачественный усилитель от Philips.
