Схемы усилителей нч на транзисторах. Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах
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.
Всем Привет! В этой статье я буду подробно описывать как изготовить классный усилитель для дома или авто . Усилитель несложный в сборке и настройке, и имеет хорошее качество звучания. Ниже вашему вниманию представлена принципиальная схема самого усилителя.
Схема выполнена на транзисторах и не имеет дефицитных деталей. Питание усилителя двуполярное +/- 35 вольт, при сопротивлении нагрузки в 4 Ома. При подключении 8-ми Омной нагрузки, питание можно увеличить до +/- 42 вольт.
Резисторы R7, R8, R10, R11, R14 — 0,5 Вт; R12, R13 — 5 Вт; остальные 0.25 Вт.
Транзисторы: Vt1, Vt2, Vt3, Vt5 — 2sc945 (на корпусе пишется обычно c945).
Vt4, Vt7 — BD140 (Vt4 можно заменить нашим Кт814).
Vt6 — BD139.
Vt8 — 2SA1943.
Vt9 — 2SC5200.
ВНИМАНИЕ! У транзисторов c945 есть разная цоколевка: ЭКБ и ЭБК. Поэтому перед впайкой нужно проверять мультиметром.
Светодиод обычный, зеленого цвета, именно ЗЕЛЕНОГО! Он здесь не для красоты! И НЕ должен быть сверхъярким. Ну а остальные детали видно на схеме.
И так, Погнали!
Для изготовления усилителя нам понадобятся инструменты :
-паяльник
-олово
-канифоль (желательно жидкий), но можно обойтись и обычным
-кусачки
-шило
-медицинский шприц, любой
-сверло 0.8-1 мм
-сверло 1.5 мм
-дрель (лучше какую-нибудь мини дрель)
-наждачная бумага
-и мультиметр.
Материалы:
-односторонняя текстолитовая плата размером 10х6 см
-лист тетрадной бумаги
-ручка
-лак для дерева (желательно темного цвета)
-небольшой контейнер
-пищевая сода
-лимонная кислота
-соль.
Список радиодеталей я перечислять не буду, их видно на схеме.
Шаг 1 Готовим плату
И так, нам нужно изготовить плату. Так как лазерного принтера у меня нет (вообще нет ни каково), плату мы будем изготавливать «по старинке»!
если нет, то тогда нам надо перенести на бумагу разметку для сверловки. Как это сделать вы поймете на фото ниже:
когда будете переводить, не забудьте про размер платы! (10 на 6 см)
вот как то так!
Отрезаем ножницами по металлу нужный нам размер платы.
Теперь прикладываем листок к вырезанной плате и фиксируем скотчем, чтобы не съехала. Далее берем шило и намечаем (по точкам) где будем сверлить.
Можно конечно обойтись без шила и сверлить сразу, но сверло может съехать!
Теперь можно и начать сверловку. Сверлим дырки 0.8 — 1 мм.Как я говорил выше: лучше использовать мини дрель, так как сверло очень тонкое и легко ломается. Я например использую моторчик от шуруповерта.
Дырки под транзисторы Vt8, Vt9 и под провода сверлим сверлом 1.5 мм. Теперь надо зачистить наждачкой нашу плату.
Вот теперь можно и начать рисовать наши дорожки. Берем шприц, стачиваем иголку, чтоб была не острой, набираем лак и вперед!
Подравнивать косяки лучше когда лак уже застынет.
Шаг 2 Травим плату
Для травления плат я использую самый простой и самый дешевый метод:
100 мл перекиси, 4 ч ложки лимонной кислоты и 2 ч ложки соли.
Размешиваем и погружаем нашу плату.
Далее счищаем лак и получается вот так!
Желательно сразу все дорожки покрыть оловом для удобства пайки деталей.
Шаг 3 Пайка и настройка
Паять удобно будет по этой картинке (вид со стороны деталей)
Для удобства с начало впаиваем все мелкие детали, резисторы и прочее.
А потом уже все остальное.
После пайки плату нужно отмыть от канифоли. Отмыть можно спиртом или ацетоном. На крайняк можно даже бензином.
Теперь можно и пробовать включать! При правильной сборке усилитель работает сразу. При первом включении резистор R15 надо вывернуть в сторону максимального сопротивления (меряем прибором). Колонку не подключать! Выходные транзисторы ОБЯЗАТЕЛЬНО на радиатор, через изолирующие прокладки.
Далее нужно установить ток покоя (75-90mA): для этого замкните вход на землю, нагрузку не подключать! На мультиметре поставьте режим 200mV и подсоедините щупы к коллекторам выходных транзисторов. (на фото отмечено красными точками)
Далее медленным вращением резистора R15 нужно установить 40-45 mV.
Выставили, теперь можно подключить динамик и погонять усилитель на небольшой громкости 10-15 мин. Потом опять нужно будет подкорректировать ток покоя.
Ну вот и все, можно наслаждаться!
Вот видео работы усилителя:
Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.
Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10… 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.
Простой усилитель на одном транзисторе
Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3…12 В.
Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.
Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конд
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.
Примечание! Да-да, усилители класса B тоже могут быть хорошими. Многие говорят, что качественный звук могут выдавать лишь ламповые устройства. Отчасти это правда. Но, взгляните на их стоимость.
Более того, собрать такое устройство дома – задача далеко не из легких. Ведь вам придется долго искать нужные радиолампы, после чего покупать их по довольно высокой цене. Да и сам процесс сборки и пайки требует какого-то опыта.
Поэтому, рассмотрим схему простого, и в то же время качественного усилителя низкой частоты, способного выдавать звук мощность 50 Вт.
Старая, но проверенная годами схема из 90-х
Схема УНЧ, который мы будем собирать, впервые была опубликована в журнала «Радио» за 1991 год. Ее успешно собрали сотни тысяч радиолюбителей. Причем, не только для 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.
Важно! Не стоит менять номинал R12, чтобы увеличить выходную мощность, так как он подобран именно под те компоненты, что применяются в схеме. Этот резистор защищает всю схему от коротких замыканий.
Выходной каскад транзисторов:
Тот самый R12 «вживую»:
Резистор R12 должен иметь мощность на 1 Вт, если под рукой такого нет – берите на полватта. Он имеет параметры, обеспечивающие коэффициент нелинейных искажений до 0,1% на частоте в 1 кГц, и не более 0,2% при 20 кГц. То есть, на слух никаких изменений вы не заметите. Даже при работе на максимальной мощности.
Блок питания нашего усилителя нужно подобрать двухполярный, с выходными напряжениями в пределах 15-25 В (+- 1 %):
Чтобы «поднять» мощность звука, можно увеличить напряжение. Но, тогда придется параллельно произвести замену транзисторов в оконечном каскаде схемы. Заменить их нужно на более мощные, после чего провести перерасчет нескольких сопротивлений.
Компоненты R9 и R10 должны иметь номинал, в соответствии с подающимся напряжением:
Они, с помощью стабилитрона, ограничивают проходящий ток. В этой же части цепи собирается параметрический стабилизатор, который нужен для стабилизации напряжения и тока перед операционным усилителем:
Пара слов о микросхеме TL071 – «сердце» нашего УНЧ. Ее считают отличным операционным усилителем, которые встречается как в любительских конструкциях, так и в профессиональной аудиоаппаратуре. Если нет подходящего операционника, его можно заменить на TL081:
Вид «в реальности» на плате:
Важно! Если вы решите применять в этой схеме какие-либо другие операционные усилители, внимательно изучайте их распиновку, ведь «ножки» могут иметь другие значения.
Для удобства микросхему TL071 стоит монтировать на предварительно впаянную в плату пластиковую панельку. Так можно будет быстро заменить компонент на другой в случае необходимости.
Полезно знать! Дл
Схемы УМЗЧ на транзисторах: Секреты надежности усилителей
Увеличение надежности схемы УМЗЧ на транзисторах
Схемы УМЗЧ на транзисторах: секреты надежности усилителей, принципы самостоятельной сборки усилителей мощности, правильные расчеты схемы УМЗЧ на транзисторах.
В данной статье представлены общие рекомендации по самостоятельной сборке усилителей мощности звука. Все показанные расчеты несколько упрощены в сторону запаса не более, чем на 15%.
Выбор драйверного каскада для усилителя мощности.
Драйверным каскадом называют каскад который непосредственно работает на управление оконечного каскада, как правило это первый каскад после усилителя напряжения, обычно эмиттерный повторитель, но при использовании каскодных выходных каскадов может быть включен и по схеме с общим эмиттером.
Основная задача драйверного каскада заключается в разгрузке усилителя напряжения и позволяет развить необходимые токи управления базами мощных выходных транзисторов. Рассмотрим что именно происходит в единичный момент времени в усилителе, для наглядности возьмем довольно популярный усилитель мощности ЛАНЗАР. Схема печатной платы усилителя Ланзар.
Для того, чтобы понять все процессы происходящие в усилителе переделаем его под усилитель постоянного напряжения и это позволит контролировать ВСЕ что происходит в усилителе на протяжении одной полу-волны синусоидального сигнала. В результате переделок получилась схема, показанная на рисунке 1.
Рисунок 1 Принципиальная схема усилителя постоянного напряжения на базе усилителя ЛАНЗАР.
В качестве нагрузки используется постоянное сопротивление величиной 6 Ом. По мере экспериментов оно будет меняться в ту или иную сторону. Питание усилителя возьмем ±60 В.
Итак, для начала установим необходимый ток покоя и проверим в каких точках какие напряжения.
Рисунок 2 Карта напряжений
Рисунок 3 Карта протекающих токов
Рисунок 4 Карта рассеиваемых мощностей
Как видно из рисунка на транзисторах последнего каскада усилителя напряжения Q5 и Q6 выделяется порядка 1 Вт, следовательно этим транзисторам уже необходим теплоотвод. На предпоследнем каскаде (драйверах Q8 и Q9) даже в режиме молчания выделяется порядка 2 Вт, тут уже однозначно требуется радиатор.
Радиатор охлаждения
Ну а для оконечного каскада радиатор уже просто обязателен, хотя в режиме молчания или без нагрузки размеры корпуса транзистора позволяют рассеивать выделяемое тепло. Тут же следует отметить, что в качестве оконечного каскада используется две пары транзисторов, включенных параллельно для увеличения выходной мощности усилителя, поскольку одна пара не в состоянии справится, но об этом несколько позже.
Поскольку переменное напряжение представляет из себя меняющее полярность постоянное, то рассмотрим происходящие процессы на примере одной положительной полуволны с контрольными точками 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 В (величина входного сигнала, рисунок 5).
Рисунок 5 В качестве примера возьмем положительную полуволну входного сигнала с амплитудой 2,5 В
По мере роста входного сигнала к нагрузке прилагается все большее напряжение, следовательно увеличивается протекающий ток и через нагрузку и через оконечные транзисторы. Поскольку мы используем биполярные транзисторы, то ток коллектора на прямую зависит от тока базы, следовательно чем больший ток требуется пропустить через оконечный транзистор, тем больший ток требуется приложить к его базе.
Этим собственно и занимается драйверный каскад усилителя. Как видно из рисунка 6 по мере роста амплитуды входного сигнала протекающий ток через оконечные транзисторы увеличивается, увеличивается и ток, протекающий через транзисторы предпоследнего каскада, а вот мгновенно рассеиваемая мощность сначала увеличивается, а потом уменьшается.
Тут, пожалуй, следует пояснить почему мощность увеличивается, а затем уменьшается, хотя казалось бы она должна не уклонно расти. Дело в том, что выделяемая на элементе мощность зависит от протекающего через элемент тока и падения напряжения на нем. Да, да это школьный курс физики, тот самый закон Ома.
Рисунок 6 Изменение токов и рассеиваемых мощностей в зависимости о величины входного сигнала
Схемы для наглядности
Для большей ясности рассмотрим простенькую схемку, состоящую из источника питания, сопротивления нагрузки и транзистора, через который собственно и подается напряжение на нагрузку. Однако в данном случае транзистор будет выполнять роль переменного резистора в качестве движка которого можно подразумевать ток, протекающий через его базу. Для большей наглядности заменим транзистор резистором R1, сопротивление которого мы и будем менять (рис 7).
Рисунок 7 Принципиальная схема поясняющая рассеиваемые мощности
На рисунке 7 сопротивление регулируемого элемента (R1) равно 1000 кОм, ну что то типа утечки. В этом случае через нагрузку протекают микро токи и на регулирующем элементе рассеиваются микро ватты. Но стоит уменьшить сопротивление регулирующего элемента до такой степени, чтобы приложить к нагрузке 0,5 В как картина начинает меняться — рисунок 8. Поскольку к нагрузке прилагается 0,5 В, а напряжение питания составляет 10 В, то на регулирующем элементе падение будет составлять 9,5 В, что собственно и показывает подключенный к выводам регулирующего элемента вольтметр.
Ток через нагрузку и регулирующий элемент будет составлять 50 мА, т.е. 0,05 А. В этом случае, для вычисления выделяемой регулирующим элементом мощности, следует протекающий через него ток (0,05 А) умножить на приложенное к его выводам напряжение (9,5 В). В результате мы получаем, что выделяемая регулирующим элементом будет рассеиваться 0,475 Вт (475 мВт, как показывает симулятор).
Рисунок 8
Далее приложим к нагрузке 1 В. На регулирующем элементе остается 9 В, а протекающий ток составит 0,1 А (рис 9). Выделяемая мощность на регулирующем элементе составит 9 В х 0,1 А = 0,9 Вт (900мВт согласно симулятору). Пока все верно: увеличивается протекающий ток — увеличивается рассеиваемая мощность.
Рисунок 9
Далее приложим к нагрузке 2 В. Падение на регулирующем элементе 8 В, протекающий ток составляет 0,2 А, рассеиваемая мощность 8 В х 0,2 А = 1,6 Вт. (рис 10)
Рисунок 10
Казалось бы, что дальнейшие вычисления не имеют смысла — с увеличением протекающего тока увеличивается и рассеиваемая регулирующим элементом мощность. Да, все верно, но лишь до тех пор, пока АКТИВНОЕ сопротивление регулирующего элемента не станет равным сопротивлению нагрузки. В этом случае к нагрузке будет приложено 5 В, протекающий ток составит 0,5 А, на регулирующем элементе и на нагрузке будет рассеиваться по 2,5 Вт (рис 11).
Рисунок 11
Теперь активное сопротивление регулирующего элемента меньше сопротивления нагрузки, приложенное к его выводам напряжение равно 4 В, протекающий ток равен 0,6 А, следовательно рассеиваемая мощность равна 4 В х 0,6 А = 2,4 Вт, т.е рассеиваемая мощность начинает уменьшаться, не смотря на то, что протекающий через регулирующий элемент ток продолжает увеличиваться (рис 12).
Рисунок 12
Для очистки совести откроем даташник на популярные в звукотехнике транзисторы 2SA1943 и 2SC5200 и посмотрим величину напряжения коллектор-эмиттер в открытом состоянии. Для 2SC5200 эта величина составляет 0,4 В, для 2SA1943 — 1,5 В. Поскольку последняя величина больше, то ее и попробуем — уменьшим величину активного сопротивления регулирующего элемента до получения падения на нем 1,5 В (рис 13).
Рисунок 13
Из всего выше сказанного следует, что рассеиваемая мощность на регулирующем элементе связана не только с протекающим через нее током, падением напряжения, но и с сопротивлением нагрузки и максимальное тепловыделение происходит в тот момент, когда активное сопротивление регулирующего элемента равно сопротивлению нагрузки.
Снова к усилителю
Ну теперь вернемся к усилителю постоянного напряжения, к рисунку 6. Как видно максимальный ток через транзисторы драйвера и оконечные транзисторы протекает как раз в момент когда входное напряжение составляет 2,5 В при нагрузке 3 Ома. Следовательно транзисторы драйвера должен быть рассчитан на ток не менее 310 мА, а транзисторы оконечного каскада на ток не менее 8,8 А.
Однако не стоит забывать, что реальный усилитель мощности работает на динамическую головку, которая к активному сопротивлению имеет отношение лишь до тех пор, пока диффузор не подвижен. Как только диффузор головки начинает двигаться динамическая головка перестает быть активной нагрузкой, поскольку начинают сказываться и индуктивность катушки и наводимый в этой катушке ток, когда диффузор по инерции продолжает движение. Самый примитивный эквивалент динамической головки представлен на рисунке 14.
Рисунок 14 Эквивалент динамической головки.
Как видно в эквиваленте присутствуют и индуктивность и конденсатор, следовательно в моменты, когда диффузор головки разогнан до максимальной скорости происходит смена полярности выходного сигнала мгновенное значение активного сопротивления нагрузки может уменьшиться — в эквиваленте это будет емкость заряженного конденсатора и само индукция дросселя, причем ОЧЕНЬ сильно, и это только в случае когад акустическая система использует один широкополосный динамик, если же используется многополосная АС то активное сопротивление может уменьшится вплоть до 50% в определенные моменты времени.
Ну а поскольку активное сопротивление уменьшилось, то увеличиваются токи через оконечные транзисторы, естественно увеличивая токи своих баз. Поэтому в данном случае буде целесообразно использовать в качестве драйверов транзисторы с максимальным током коллектора уже не на 310 мА, а на 50% больше, т.е. на 460-500 мА, ну а если уж обращаться к реальным транзисторам, то это будут транзисторы с током коллектора на 1А. Ток коллектора оконечного каскада приобретает величину уже в 13 А, ближайшая стандартная величина 15 А.
Почему не удваивается мощность? Да потому что токи имеют мгновенное значение, а рассеиваемая мощность гораздо более инерционная и получившихся 135 Вт будут вполне достаточно кристалл транзистора не успеет нагреться до критической температуры.
Когда уровень входного напряжения достиг величины 2,5 В (рис 15). В этом случае на выходе усилителя получается максимально возможное напряжение, поскольку Q5 уже вошел в режим насыщения и дальнейшее увеличение входного напряжения не приведет к росту выходного. Если бы это было в усилителе мощности звукового сигнала, то эта ситуация как раз и называется клиппингом.
Рисунок 15 Карта напряжений при входном напряжении 2,5 В.
На что здесь стоит обратить внимание?
Прежде всего на прилагаемые напряжения к транзисторам, отвечающим на усиление отрицательной полу волны. Как видно из карты напряжений в момент, когда на выходе максимально возможное положительное напряжение к транзисторам отрицательной полу волны звукового сигнала прилагается отрицательная полярность источника питания и напряжение подаваемое с открытых транзисторов транзисторов положительной полу волны.
Следовательно транзисторы последнего каскада усилителя напряжения Q5, Q6, транзисторы драйверного каскада Q8, Q9 и транзисторы оконечного каскада Q10-Q13 должны быть рассчитаны на напряжение ни как не меньше 120 В и это только критический минимум, поскольку даже не большое увеличение сетевого напряжения и использовании не стабилизированного источника питания заставит транзисторы работать на технологическом запасе, что сводит схему к схемам пониженной надежности.
Поскольку электросети обещают напряжение в сети 220 В ±7%, а в реальности отклонения могут достигать и 10-15%, вот 15% и следует добавить с минимальному значению напряжения используемых транзисторов, т.е. используемые транзисторы должны быть рассчитаны на 138-140 В.
Открываем даташиты на транзисторы 2SA1943 и 2SC5200, которые используются в оконечном каскаде усилителя ЛАНЗАР и смотрим следующие величины:
- Максимальный ток коллектор-эмиттер . . . . . . . . . . .15 А
- Максимальное напряжение коллетор-эмиттер . . . 230 В
- Тепловая мощность коллектора . . . . . . . . . . . . . . . 150 Вт
Правда там оговорка имеется — тепловая мощность при температуре 25°С и рекомендуемая мощность всего 100 Вт с одного транзистора, но как показывает при хороших теплоотводах в качестве номинальных можно использовать максимальные значения, но об этом немного ниже. В данной же схеме эти транзисторы вполне уместны, имеют довольно приличный запас по току и напряжению, а учитывая довольно большой технологический запас ТОШИБОВСКИХ изделий, в этом усилителе их убить будет довольно сложно.
Открываем даташиты на используемые в качестве драйверного каскада 2SA1930 и 2SC5171
- Максимальный ток коллектор-эмиттер . . . . . . . . . . . 2 А
- Максимальное напряжение коллетор-эмиттер . . . 180 В
- Тепловая мощность коллектора . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Вт
Опять же по всем параметрам заложен довольно приличный запас, причем в качестве драйверного могут вполне справиться и более слабые транзисторы 2SA1837 и 2SC4793 током коллектора в 1А и максимальным напряжением 230 В. Так же подойдут транзисторы на 1,5 А 160 В 2SB649A и 2SD669A.
Более подробно о параметрах рекомендуемых для усилителя строения транзисторах можно узнать в справочном листке.
В качестве Q7 можно использовать практически любой транзистор, поскольку протекающий через него ток равен 16 мА, а прилагаемое напряжение не превышает 2-3 В во всех режимах работы. Используемые для этого в ЛАНЗАРЕ BD135 выбраны из за удобства крепления к радиатору и имеющие несколько большую зависимость тока коллектора от температуры, т.е. они гарантировано справятся с возлагаемыми на них функциями.
Выходные транзисторы
В качестве оконечных транзисторов используется 2 пары соединенных параллельно транзистора. Это обстоятельство вносит дополнительные задачи при выборе элементной базы. Прежде всего транзисторы, которые соединены параллельно должны иметь довольно близкие параметры и только в этом случае нагрузка на них будет распределена равномерно и перегрузки одного из транзисторов не произойдет.
Если транзисторы покупаются в разных местах или в разное время, то тут без подбора транзисторов уже не обойтись, еси же покупаются в одном месте и все сразу, то следует обратить внимание на номер партии покупаемых транзисторов — у транзисторов одной структуры номер партии должен быть одинаковым. В этом случае завод-изготовитель гарантирует разброс параметров не более 2%, что вполне достаточно для использования в усилителях с параллельным включением транзисторов.
Номер партии пишется немного ниже и правей наименования транзистора. Так же следует обратить внимание на маркировку — маркировка краской ни фирменных транзисторах не делается уже достаточно давно — все надписи выполнены лазером.
Учитывая популярность своих изделий фирма ТОШИБА начала выпускать транзисторы и n-p-n и p-n-p структур одной партией, т.е. даже в транзисторах разной структуры параметры будут максимально приближены. Вот правда в продаже такие пары встречаются пока не часто (рис 16).
Рисунок 16 Транзисторы расной структуры, но одной партии
Если же нет возможности купить транзисторы одной партии, то тут возникает довльно патовая ситуация с одной стороны нужны транзисторы с максимально похожими характеристиками, с другой — цифровой мультиметр с измерителем h31 для этих целей не подходит, поскольку его измерения производятся в режиме микротоков, а мощные транзисторы в этих режимах имеют коф усиления больше 1000…
Для подбора силовых транзисторов потребуется более серьезное оборудование или два мультиметра — рисунок 17
Рисунок 17 Стенд для отбраковки силовых транзисторов
Для произведения отбраковки следует взять любой транзистор из отбраковываемой партии и переменным резистором выставить ток коллектора равным 0,4…0,6 А для транзисторов предпоследнего каскада и 1…1,3 А для транзисторов оконечного каскада. Ну а далее все просто — к клеммам подключаются транзисторы и по показаниям амперметра, включенного в коллектор выбираются транзисторы с одинаковыми показаниями, не забывая поглядывать на показания амперметра в базовой цепи — они тоже должны быть похожими.
Разброс в 5% вполне приемлем, для стрелочных индикаторов на шкале можно сделать метки «зеленого коридора» во время градуировки. Следует заметить, что подобные токи вызывают не плохой нагрев кристалла транзистора, а учитывая то, что он без теплоотвода длительность замеров не следует растягивать во времени — кнопку SB1 удерживать в нажатом состоянии более чем 1…1,5 сек не следует. Подобная отбраковка прежде всего позволит отобрать транзисторы с реально похожим коэффициент усиления.
Так же следует учитывать, что как бы вы не старались одинаковых транзисторов с теми, что у вас есть вы все равно не найдете, поэтому выбрав максимально похожие имеет смысл увеличить токовыравнивающие резисторы R24-R27 до 1 Ома. Разумеется вы потеряете в КПД, но выиграете по более равномерно распределенной мощности на каждый транзистор.
Резюмируя все выше сказанное можно сделать вывод:
Для данного усилителя мощности для предпоследнего каскада необходимы транзисторы с током коллектора не менее 1 А и напряжением коллектор-эмиттер не менее напряжения между плюсом и минусом двуполярного источника + 10-15% от этого значения. Для оконечного каскада требуется транзистор с током коллектора не менее 25 А или два включенных параллельно транзистора с током коллектора не менее 13 А.
Напряжение коллектор-эмиттер у транзисторов оконечного каскада должно быть такое же как и у транзисторов драйверного каскада. При соединении транзисторов параллельно необходимы транзисторы с идентичными параметрами, особенно по h31 (коф усиления), которое необходимо мереть при токах превышающих 0,1 А, либо использовать транзисторы одной партии. Мощность коллекторов соединенных параллельно транзисторов оконечного каскада должна быть не менее расчетной мощности усилителя при условии хорошего охлаждения кристалла транзистора, которое зависит от типа корпуса.
Последними строчками «О ТРАНЗИСТОРАХ» пожалуй стоит прописать, что с корпусов типа ТО-220 (IRF640-IRF9640) не рекомендуется «брать» более 60-70 Вт с одной пары, с корпусов типа ТО-247 (IRFP240-IRFP9240) не рекомендуется «брать» более 100-110 Вт с одной пары, с корпусов TO-3PBL (TO-264) (2SA1943-2SC5200) не рекомендуется брать более 140-150 Вт с одной пары, с корпусов ТО-204АА (MJ15022-MJ15023) не рекомендуется «брать» более 170-180 Вт с одной пары для широкополосных усилителей. Для сабвуферов приведенные значения могут быть увеличены примерно на 15-20%.
Источник: umz.htm
Транзисторный усилитель мощности с ламповым звуком. | РадиоГазета
Хотелось подобрать миниатюру к статье в тему, но чтобы не оскорбить ненароком религиозных чувств верующих… пусть будут мимишные котятки. Они нравятся всем!
Ниже представлен перевод статьи Джона Линсли Худа, которую он опубликовал в 1996 году, с вариантами доработок и улучшений своего легендарного усилителя. В среде радиолюбителей как-то само собой прижилось название для этой модификации — «Усилитель JLH v.1996»
Прошло не много ни мало, а целых два с половиной десятилетия после первой публикации схемы усилителя мощности класса «А» Джона Линсли Худа. Но до сих пор он поражает своим качеством звучания и остаётся вполне конкурентноспособным в ряду современных и даже очень дорогих усилителей мощности.
Сегодня мы предлагаем вашему вниманию доработки и улучшения этой ставшей поистине легендарной конструкции, которые разработал сам автор на основе собственного опыта эксплуатации своего усилителя, а также, по отзывам многочисленной армии поклонников, повторивших эту конструкцию.
Большая часть статьи Джона посвящена предыстории появления этого усилителя, описанию особенностей и недостатков ламповых схем и их сравнению с транзисторами. К рассматриваемой схеме это прямого отношения не имеет, поэтому мы позволим себе эту часть пропустить.
Принципиальная схема.
Вы не поверите, но оригинальная схема, которая была опубликована в далёком 1969 году, до сих пор остаётся актуальной:
Разве что, выходные транзисторы типа MJ480 / 481 морально устарели и их стало сложно найти. Они без проблем могут быть заменены на более современные и надёжные 2N3055.
Как отмечалось ранее, для минимизации искажений усилителя коэффициент передачи тока база транзистора TR1 должен быть равен или выше, чем у транзистора TR2. Очень хорошим решением оказалось использование в выходном каскаде составных транзисторов Дарлингтона типа MJ3001 в качестве Tr1. На частоте 1 кГц, это снижает уровень искажений на мощности близкой к ограничению с 0,1% до 0,01%. При этом, как и прежде, в спектре доминирует вторая гармоника. При снижении выходной мощности уровень искажений падает. Собственные искажения и шумы измерительного оборудования не позволили точно измерить их уровень.
Хотя красивые цифры — это хорошо, тем не менее, я провел тестовые прослушивания этих вариантов и лампового усилителя Williamson. Справедливости ради я вынужден рекомендовать к использованию всё же транзисторы типа 2N3055 в качестве TR1 и TR2.
Кстати, во многих Интернет-магазинах и аукционах сейчас предлагают готовые конструкции и наборы для сборки именно классической версии усилителя JLH.
Возможные улучшения.
Если рассматривать оригинальную схему, то улучшить можно и нужно следующее:
- ввести более удобную регулировку тока покоя выходных транзисторов путём включения в базовую цепь TR2 подстроечного резистора.
- перевести схему на двухполярное питание, чтобы исключить выходной разделительный конденсатор.
- увеличить выходную мощность до 15Вт на канал.
- блок питания тоже следует построить на современной элементной базе.
В моём дополнении к статье годом позже первой публикации я предложил альтернативные типы транзисторов выходного каскада, а также улучшенный способ регулировки тока покоя:
Хотя, в теории, эта схема должна была улучшить характеристики усилителя, измерения показались лишь небольшое изменение коэффициента гармоник, а разницу в звучании я выявит не смог.
Перевод усилителя на двухполярное питание не должен кардинальным образом сказать на его характеристиках, тем не менее, это позволяет избавиться от разделительного выходного конденсатора на пути сигнала. Не у всех радиолюбителей есть возможность поставить сюда качественный и, как правило, дорогой электролитический конденсатор относительно большой ёмкости.
Самый простой и очевидный способ такой модификации — это сделать входной каскад двухтактным. Однако это изменит и коэффициент усиления, и фазовые сдвиги усилителя, что потребует применения цепей ВЧ-коррекции. Таких изменений мне не хотелось. Тем более что для сведения к нулю постоянного напряжения на выходе усилителя достаточно обеспечить необходимый базовый ток транзистора TR4.
Выходная мощность.
Для повышения выходной мощности усилителя, казалось бы, достаточно повысить напряжение питания и ток покоя выходного каскада. Но нужно учесть, чтобы и трансформатор, и выпрямитель, а также стабилизатор в случае его использования справились с возросшей на них нагрузкой. Кроме того, радиаторы должны обеспечить эффективное охлаждение транзисторов при работе с повышенной мощностью.
При выходной мощности 15Вт на нагрузке 8 Ом потребуется амплитуда сигнала в 11В и ток покоя 2А. На рисунке представлена принципиальная схема новой версии усилителя со всеми доработками и двухполярным питанием:
Увеличение по клику
При такой организации на каждом выходном транзисторе выделяется мощность 44 Вт. Для их охлаждения следует использовать радиаторы соответствующего размера или принудительное охлаждение.
Транзисторы 2N3055 имеют предельное напряжение коллектор-эмиттер 60В, а максимальный ток коллектора составляет 15А, что позволяет им рассеивать максимальную мощность 115Вт при соответствующем радиаторе. При выбранных режимах транзисторы работают в безопасной области и каких-либо дополнительных защитных мер не требуется. Тем не менее, включение предохранителя на 3А в выходную цепь усилителя может быть вполне разумно.
В схему также добавлен стабилизатор на напряжение 15В в шину положительного питания, чтобы предотвратить проникновение фона в эмиттерную цепь транзистора TR4. При такой организации смещения входного каскада постоянное напряжение на выходе усилителя легко устанавливается в пределах ±50мВ. Для минимизации его дрейфа транзистор TR5 следует разместить как можно дальше от радиаторов выходных транзисторов для исключения взаимного нагрева, а также снабдить его индивидуальным небольшим радиатором.
Полоса пропускания усилителя.
Полоса пропускания усилителя в оригинальной версии была 10Гц-250кГц по уровню -3дБ. В новой версии я добавил на входе цепь R3C2, которая ограничивает полосу пропускания на ВЧ до 50кГц, для защиты усилителя от радиопомех. Выходное сопротивление источника сигнала должно быть 10кОм и ниже.
Для расширения полосы пропускания в НЧ-области до 7Гц можно увеличить ёмкость разделительного конденсатора С1 до 1мкФ.
Результаты.
Я всё же предпочитаю принимать во внимание результаты измерений (особенно спектров), нежели полагаться на субъективные особенности слухового восприятия экспертов, участвующих в тестах и прослушивании усилителя.
Проведенные измерения показали искажения усилителя менее 0,1% на границе клиппирования. При уменьшении выходной мощности искажения уменьшались вплоть до полного маскирования шумами измерительной аппаратуры. В спектре искажений доминирует вторая гармоника. Подобные результаты служат для меня более чем убедительными доказательствами высокого качества усилителя, лучше мнения самого «ушастого» эксперта.
А если учесть высокую стабильность схемы при испытании меандром, отсутствие переходных процессов и выбросов на прямоугольных импульсах при любой реактивной нагрузке без цепей высокочастотной коррекции, то «слуховые тесты» кажутся абсолютно лишними.
Последним доводом «за» повторение этой конструкции должен послужить для вас тот факт, что при практически идентичном звучании с высококачественными и дорогими ламповыми усилителями данный усилитель отличается простотой, доступностью и низкой стоимостью используемой элементной базы. Затраты на его сборку составляют лишь десятую часть от стоимости элементов для хорошего лампового усилителя.
В своих статьях Джон Линсли Худ постоянно сравнивает свой транзисторный усилитель класса «А» с ламповым усилителем Williamson. Для него он является эталоном звучания и эталоном в ламповой схемотехнике. Чтобы было понятно, о чём идёт речь: это ламповый двухтактный усилитель, охваченный цепью общей отрицательной обратной связи, с кенотронным блоком питания. Выходные лампы KT-66 по конструкции и характеристикам были относительно революционны для своего времени. На рисунке представлена принципиальная схема усилителя:
Продолжение следует…
