Výkonný zesilovač zvuku udělej si sám pomocí tranzistorů. Nejkvalitnější zesilovač zvuku

Čtenáři! Pamatujte si přezdívku tohoto autora a nikdy neopakujte jeho schémata.
Moderátoři! Než mě zakážete za urážku, pomyslete si, že jste „dovolili k mikrofonu obyčejného gopnika, který by se neměl pouštět ani do blízkosti radiotechniky a zejména k výuce začátečníků.

Za prvé, s takovým schématem zapojení bude přes tranzistor a reproduktor protékat velký stejnosměrný proud, i když je proměnný odpor v požadované poloze, to znamená, že bude slyšet hudba. A velkým proudem se reproduktor poškodí, to znamená, že dříve nebo později vyhoří.

Za druhé, v tomto obvodu musí být omezovač proudu, to znamená konstantní odpor, alespoň 1 KOhm, zapojený do série se střídavým. Jakýkoli domácí výrobek otočí knoflíkem proměnného odporu až na doraz, bude mít nulový odpor a do báze tranzistoru poteče velký proud. V důsledku toho dojde k vyhoření tranzistoru nebo reproduktoru.

Proměnný kondenzátor na vstupu je potřeba k ochraně zdroje zvuku (to by měl vysvětlit autor, protože se okamžitě našel čtenář, který ho jen tak odstranil, považoval se za chytřejšího než autor). Bez něj budou normálně fungovat pouze ty přehrávače, které již podobnou ochranu na výstupu mají. A pokud tam není, může dojít k poškození výstupu přehrávače, zejména, jak jsem řekl výše, pokud otočíte proměnný odpor „na nulu“. V tomto případě bude výstup drahého notebooku napájen napětím ze zdroje této levné cetky a může dojít k jeho spálení. Domácí lidé rádi odstraňují ochranné odpory a kondenzátory, protože "to funguje!" V důsledku toho může obvod fungovat s jedním zdrojem zvuku, ale ne s jiným a může dojít k poškození i drahého telefonu nebo notebooku.

Proměnný odpor v tomto obvodu by měl být pouze laděný, to znamená, že by měl být nastaven jednou a uzavřen v pouzdře, a nikoli vyveden pomocí pohodlné rukojeti. Nejedná se o regulátor hlasitosti, ale o regulátor zkreslení, to znamená, že volí provozní režim tranzistoru tak, aby docházelo k minimálnímu zkreslení a aby z reproduktoru nevycházel kouř. Proto by za žádných okolností neměl být přístupný zvenčí. NELZE upravit hlasitost změnou režimu. To je něco, pro co se zabíjí. Pokud opravdu chcete regulovat hlasitost, je snazší připojit další proměnný rezistor do série s kondenzátorem a nyní může být vyveden do těla zesilovače.

Obecně pro ty nejjednodušší obvody - a aby to hned fungovalo a nic nepoškodilo, je potřeba koupit mikroobvod typu TDA (třeba TDA7052, TDA7056... příkladů je na internetu spousta), a autor vzal náhodný tranzistor, který se mu povaloval na stole. Výsledkem je, že důvěřiví amatéři budou hledat právě takový tranzistor, ačkoli jeho zisk je pouze 15 a přípustný proud je až 8 ampér (spálí jakýkoli reproduktor, aniž by si toho všiml).

Po zakoupení dobrého notebooku nebo skvělého telefonu se radujeme z nákupu a obdivujeme mnoho funkcí a rychlost zařízení. Jakmile však připojíme gadget k reproduktorům, abychom mohli poslouchat hudbu nebo sledovat film, pochopíme, že zvuk produkovaný zařízením, jak se říká, „nás zklamal“. Místo plného a čistého zvuku slyšíme nesrozumitelný šepot s hlukem na pozadí.

Ale nenechte se rozčilovat a nadávat výrobcům, problém se zvukem můžete vyřešit sami. Pokud se trochu vyznáte v mikroobvodech a víte, jak dobře pájet, nebude pro vás těžké vyrobit si vlastní audio zesilovač. V našem článku vám řekneme, jak vyrobit zesilovač zvuku pro každý typ zařízení.

V počáteční fázi vytváření zesilovače musíte najít nástroje a koupit komponenty. Obvod zesilovače je vyroben na desce plošných spojů pomocí páječky. K vytvoření mikroobvodů použijte speciální pájecí stanice, které lze zakoupit v obchodě. Použití desky s plošnými spoji umožňuje, aby bylo zařízení kompaktní a snadno použitelné.

Audio zesilovač
Nezapomeňte na vlastnosti kompaktních jednokanálových zesilovačů založených na mikroobvodech řady TDA, z nichž hlavním je uvolňování velkého množství tepla. Při návrhu vnitřní struktury zesilovače se proto snažte zabránit tomu, aby se mikroobvod dostal do kontaktu s jinými částmi. Pro dodatečné chlazení zesilovače se doporučuje použít mřížku chladiče pro odvod tepla. Velikost mřížky závisí na modelu mikroobvodu a výkonu zesilovače. Naplánujte si předem místo pro chladič ve skříni zesilovače.
Další vlastností výroby vlastního zesilovače zvuku je nízká spotřeba energie. To zase umožňuje používat zesilovač v autě připojením k baterii nebo na cestách pomocí bateriového napájení. Zjednodušené modely zesilovačů vyžadují proudové napětí pouze 3 volty.

Základní prvky zesilovače
Pokud jste začínající radioamatér, pak pro pohodlnější práci doporučujeme použít speciální počítačový program - Sprint Layout. Pomocí tohoto programu můžete nezávisle vytvářet a prohlížet diagramy na vašem počítači. Vezměte prosím na vědomí, že vytvoření vlastního schématu má smysl pouze v případě, že máte dostatečné zkušenosti a znalosti. Pokud jste nezkušený radioamatér, pak použijte hotové a osvědčené obvody.

Níže uvádíme schémata a popisy různých možností zesilovače zvuku:

Sluchátkový zesilovač

Zesilovač zvuku pro přenosná sluchátka není příliš výkonný, ale spotřebovává velmi málo energie. To je důležitý faktor pro mobilní zesilovače, které jsou napájeny bateriemi. Na zařízení můžete také umístit konektor pro napájení přes 3voltový adaptér.

Domácí sluchátkový zesilovač
K výrobě sluchátkového zesilovače budete potřebovat:

• Čip TDA2822 nebo analogový KA2209.
• Schéma sestavy zesilovače.
• Kondenzátory 100 uF 4 kusy.
• Sluchátkový jack.
• Konektor adaptéru.
• Přibližně 30 centimetrů měděného drátu.
• Prvek chladiče (pro uzavřené pouzdro).

Obvod sluchátkového zesilovače
Zesilovač je vyroben na desce plošných spojů nebo namontován. S tímto typem zesilovače nepoužívejte pulzní transformátor, protože může způsobit rušení. Po výrobě je tento zesilovač schopen poskytovat silný a příjemný zvuk z telefonu, přehrávače nebo tabletu.
Další verzi domácího sluchátkového zesilovače můžete vidět na videu:


Zvukový zesilovač pro notebook

Zesilovač pro notebook se montuje v případech, kdy výkon reproduktorů zabudovaných v něm nestačí na běžný poslech, nebo pokud jsou reproduktory mimo provoz. Zesilovač musí být určen pro externí reproduktory do 2 wattů a odpor vinutí do 4 ohmů.

Zvukový zesilovač pro notebook
K sestavení zesilovače budete potřebovat:

• Tištěný spoj.
• Čip TDA 7231.
• 9 voltové napájení.
• Pouzdro pro komponenty bydlení.
• Nepolární kondenzátor 0,1 µF - 2 kusy.
• Polární kondenzátor 100 uF - 1 kus.
• Polární kondenzátor 220 uF - 1 kus.
• Polární kondenzátor 470 uF - 1 kus.
• Konstantní odpor 10 Kom - 1 kus.
• Konstantní odpor 4,7 Ohm - 1 kus.
• Dvoupolohový přepínač - 1 kus.
• Vstupní konektor pro reproduktor - 1 kus.

Obvod audio zesilovače pro notebook
Pořadí montáže se určuje nezávisle na schématu. Chladič musí mít takovou velikost, aby provozní teplota uvnitř skříně zesilovače nepřesáhla 50 stupňů Celsia. Pokud plánujete zařízení používat venku, pak je potřeba pro něj vyrobit pouzdro s otvory pro cirkulaci vzduchu. Pro pouzdro můžete použít plastovou nádobu nebo plastové krabice ze starého rádiového zařízení.
Vizuální návod si můžete prohlédnout ve videu:


Zesilovač zvuku pro autorádio

Tento zesilovač pro autorádio je sestaven na čipu TDA8569Q, obvod není složitý a velmi běžný.

Zesilovač zvuku pro autorádio
Mikroobvod má následující deklarované vlastnosti:

• Vstupní výkon je 25 wattů na kanál do 4 ohmů a 40 wattů na kanál do 2 ohmů.
• Napájecí napětí 6-18 voltů.
• Reprodukovatelný frekvenční rozsah 20-20000 Hz.

Pro použití v autě musí být do obvodu přidán filtr, aby se zabránilo rušení generovanému generátorem a zapalovacím systémem. Mikroobvod má také ochranu proti zkratu na výstupu a přehřátí.

Obvod audio zesilovače pro autorádio
Podle uvedeného schématu zakupte potřebné součásti. Dále nakreslete obvodovou desku a vyvrtejte do ní otvory. Poté desku naleptejte chloridem železitým. Nakonec si pohrajeme a začneme pájet součásti mikroobvodu. Upozorňujeme, že je lepší překrýt silové cesty silnější vrstvou pájky, aby nedocházelo k výpadkům napájení.
Na čip musíte nainstalovat radiátor nebo organizovat aktivní chlazení pomocí chladiče, jinak se zesilovač při zvýšené hlasitosti přehřeje.
Po sestavení mikroobvodu je nutné vyrobit výkonový filtr podle níže uvedeného schématu:

Obvod interferenčního filtru
Tlumivka ve filtru je navinuta v 5 závitech, drátem o průřezu 1-1,5 mm, na feritovém kroužku o průměru 20 mm.
Tento filtr lze také použít, pokud vaše rádio zachytí rušení.
Pozornost! Dávejte pozor, abyste nepřepólovali napájecí zdroj, jinak se mikroobvod okamžitě spálí.
Z videa se také můžete dozvědět, jak vyrobit zesilovač pro stereo signál:


Tranzistorový zesilovač zvuku

Jako obvod pro tranzistorový zesilovač použijte níže uvedený obvod:

Obvod tranzistorového zesilovače zvuku
Schéma, i když je staré, má mnoho fanoušků, a to z následujících důvodů:

• Zjednodušená instalace díky malému počtu prvků.
• Není potřeba třídit tranzistory do komplementárních párů.
• Výkon 10 wattů, dostačující pro obývací pokoje.
• Dobrá kompatibilita s novými zvukovými kartami a přehrávači.
• Vynikající kvalita zvuku.

Začněte sestavovat zesilovač s napájecím zdrojem. Oddělte dva kanály pro stereo dvěma sekundárními vinutími ze stejného transformátoru. Na prkénku vytvořte můstky pomocí Schottkyho diod pro usměrňovač. Po můstcích jsou CRC filtry sestávající ze dvou 33 000 uF kondenzátorů a 0,75 Ohm odporu mezi nimi. Pro filtr je potřeba výkonný cementový rezistor při klidovém proudu až 2A odvede 3 W tepla, takže je lepší jej brát s rezervou 5-10 W. Pro zbývající rezistory v obvodu bude stačit výkon 2 W.

Tranzistorový zesilovač
Pojďme k desce zesilovače. Vše kromě výstupních tranzistorů Tr1/Tr2 je na samotné desce. Výstupní tranzistory jsou namontovány na radiátorech. Je lepší nejprve nastavit odpory R1, R2 a R6 jako trimry, po všech úpravách je odpájet, změřit jejich odpor a připájet koncové konstantní odpory se stejným odporem. Nastavení spočívá v následujících operacích - pomocí R6 se nastaví tak, že napětí mezi X a nulou je přesně polovina napětí +V a nula. Poté se pomocí R1 a R2 nastaví klidový proud - zkoušečku nastavíme na měření stejnosměrného proudu a měření proudu v kladném vstupním bodě zdroje. Klidový proud zesilovače ve třídě A je maximální a v podstatě při absenci vstupního signálu jde celý do tepelné energie. U 8ohmových reproduktorů by tento proud měl být 1,2 A při 27 voltech, což znamená 32,4 wattů tepla na kanál. Protože nastavení proudu může trvat několik minut, výstupní tranzistory by již měly být na chladicích radiátorech, jinak se rychle přehřejí.
Při nastavování a snižování odporu zesilovače se může zvýšit nízkofrekvenční mezní frekvence, takže pro vstupní kondenzátor je lepší použít ne 0,5 µF, ale 1 nebo dokonce 2 µF v polymerovém filmu. Předpokládá se, že tento obvod není náchylný k samobuzení, ale pro každý případ je mezi bod X a zem umístěn Zobelův obvod: R 10 Ohm + C 0,1 μF. Pojistky musí být umístěny jak na transformátoru, tak na příkonu obvodu.
Pro zajištění maximálního kontaktu mezi tranzistorem a chladičem je dobré použít teplovodivou pastu.
Nyní pár slov k případu. Velikost skříně je určena radiátory - NS135-250, 2500 čtverečních centimetrů pro každý tranzistor. Samotné tělo je vyrobeno z plexiskla nebo plastu. Po sestavení zesilovače, než si začnete užívat hudbu, musíte správně rozmístit zem, abyste minimalizovali hluk v pozadí. Chcete-li to provést, připojte SZ k mínusu vstupu-výstupu a zbývající mínus připojte k „hvězdě“ poblíž filtračních kondenzátorů.

Kryt tranzistorového audio zesilovače
Přibližné náklady na spotřební materiál pro tranzistorový audio zesilovač:

• Filtrační kondenzátory 4 kusy - 2700 rublů.
• Transformátor - 2200 rublů.
• Radiátory - 1800 rublů.
• Výstupní tranzistory - 6-8 kusů, 900 rublů.
• Malé prvky (odpory, kondenzátory, tranzistory, diody) asi 2000 rublů.
• Konektory - 600 rublů.
• Plexisklo - 650 rublů.
• Barva - 250 rublů.
• Deska, dráty, pájka asi - 1000 rublů

Výsledná částka je 12 100 rublů.
Můžete se také podívat na video o sestavení zesilovače pomocí germaniových tranzistorů:


Elektronkový zesilovač zvuku

Obvod jednoduchého elektronkového zesilovače se skládá ze dvou stupňů - předzesilovače 6N23P a koncového zesilovače 6P14P.
Obvod elektronkového zesilovače
Jak je patrné ze schématu, obě kaskády pracují v triodovém zapojení a anodový proud výbojek se blíží limitu. Proudy jsou upravovány katodovými odpory - 3mA pro vstup a 50mA pro výstupní lampu.
Díly použité pro elektronkový zesilovač musí být nové a vysoce kvalitní. Přípustná odchylka hodnot odporu může být plus nebo mínus 20% a kapacity všech kondenzátorů lze zvýšit 2-3krát.
Filtrační kondenzátory musí být navrženy pro napětí minimálně 350 voltů. Na stejné napětí musí být navržen i mezistupňový kondenzátor. Transformátory pro zesilovač mohou být běžné - TV31-9 nebo modernější analog - TWSE-6.

Elektronkový zesilovač zvuku
Je lepší neinstalovat stereofonní ovládání hlasitosti a vyvážení na zesilovač, protože tato nastavení lze provést v počítači nebo přehrávači samotném. Vstupní lampa je vybrána z - 6N1P, 6N2P, 6N23P, 6N3P. Výstupní pentoda je 6P14P, 6P15P, 6P18P nebo 6P43P (se zvýšeným odporem katodového rezistoru).
I když máte funkční transformátor, je lepší použít k prvnímu zapnutí drápového zesilovače běžný transformátor s usměrňovačem 40-60 wattů. Teprve po úspěšném vyzkoušení a naladění zesilovače lze instalovat pulsní transformátor.
Pro připojení reproduktorů použijte standardní zásuvky pro zástrčky a kabely, je lepší nainstalovat 4kolíkové „pedály“.
Kryt drápového zesilovače je obvykle vyroben z pláště starého zařízení nebo skříní systémových jednotek.
Na další verzi elektronkového zesilovače se můžete podívat ve videu:


Klasifikace zesilovačů zvuku

Abyste mohli určit, do které třídy zvukových zesilovačů patří zařízení, které jste sestavili, přečtěte si níže uvedenou klasifikaci UMZCH:


Zesilovač třídy A
• třída A- zesilovače této třídy pracují bez přerušení signálu v lineárním úseku proudově-napěťové charakteristiky zesilovacích prvků, což zajišťuje minimum nelineárních zkreslení. To je ale za cenu velkého zesilovače a obrovské spotřeby. Účinnost zesilovače třídy A je pouze 15-30%. Tato třída zahrnuje elektronkové a tranzistorové zesilovače.

Zesilovač třídy B
• třída B- Zesilovače třídy B pracují s přerušením signálu 90 stupňů. Pro tento režim činnosti se používá push-pull obvod, ve kterém každá část zesiluje svou polovinu signálu. Hlavní nevýhodou zesilovačů třídy B je zkreslení signálu v důsledku postupného přechodu z jedné půlvlny do druhé. Za výhodu této třídy zesilovačů je považována vysoká účinnost, někdy dosahující 70 %. Ale i přes vysoký výkon v regálech nenajdete moderní modely zesilovačů třídy B.

Zesilovač třídy AB
• Třída AB je pokus o kombinaci zesilovačů výše popsaných tříd za účelem dosažení absence zkreslení signálu a vysoké účinnosti.

Zesilovač třídy H
• Třída H- navrženo speciálně pro vozy, které mají omezení napájecího napětí koncových stupňů. Důvodem pro vytvoření zesilovačů třídy H je to, že skutečný zvukový signál je pulzní povahy a jeho průměrný výkon je mnohem nižší než špičkový výkon. Obvod této třídy zesilovačů je založen na jednoduchém obvodu pro zesilovač třídy AB pracující v můstkovém obvodu. Přibyl pouze speciální obvod pro zdvojnásobení napájecího napětí. Hlavním prvkem zdvojovacího obvodu je velkokapacitní akumulační kondenzátor, který je neustále nabíjen z hlavního zdroje energie. Při výkonových špičkách je tento kondenzátor připojen řídicím obvodem k hlavnímu napájení. Napájecí napětí do koncového stupně zesilovače je zdvojnásobeno, což mu umožňuje zvládat signálové špičky. Účinnost zesilovačů třídy H dosahuje 80 %, při zkreslení signálu pouze 0,1 %.

Zesilovač třídy D
• Třída D je samostatná třída zesilovačů nazývaná „digitální zesilovače“. Digitální konverze poskytuje další možnosti zpracování zvuku: od úpravy hlasitosti a zabarvení až po implementaci digitálních efektů, jako je dozvuk, redukce šumu a potlačení akustické zpětné vazby. Na rozdíl od analogových zesilovačů je výstup zesilovačů třídy D obdélníkový. Jejich amplituda je konstantní, ale jejich trvání se mění v závislosti na amplitudě analogového signálu vstupujícího na vstup zesilovače. Účinnost zesilovačů tohoto typu může dosáhnout 90% -95%.

Na závěr bych chtěl říci, že práce v radioelektronice vyžaduje velké množství znalostí a zkušeností, které se získávají dlouhodobě. Pokud se vám tedy něco nedaří, nenechte se odradit, upevněte své znalosti z jiných zdrojů a zkuste to znovu!

– Soused přestal klepat na radiátor. Zesílil jsem hudbu, abych ho neslyšel.
(Z audiofilského folklóru).

Epigraf je ironický, ale audiofil nemusí být nutně „nemocný v hlavě“ s tváří Joshe Ernesta na briefingu o vztazích s Ruskou federací, který je „nadšený“, protože jeho sousedé jsou „šťastní“. Někdo chce doma poslouchat vážnou hudbu jako v sále. K tomuto účelu je potřeba kvalita aparatury, která mezi milovníky decibelové hlasitosti jako takové prostě nezapadá tam, kam mají rozumní lidé, zato se vymyká rozumu z cen vhodných zesilovačů (UMZCH, audio frekvence zesilovač). A někdo na cestě má touhu připojit se k užitečným a vzrušujícím oblastem činnosti - technologii reprodukce zvuku a elektronice obecně. Které jsou v době digitálních technologií neodmyslitelně spjaty a mohou se stát vysoce ziskovou a prestižní profesí. Optimálním prvním krokem v této věci ve všech ohledech je vyrobit zesilovač vlastníma rukama: Právě UMZCH umožňuje s úvodním školením na základě školní fyziky na stejném stole přejít od nejjednodušších návrhů na půl večera (které však „zpívají“ dobře) k nejsložitějším celkům, jejichž prostřednictvím se rocková kapela bude hrát s radostí.Účelem této publikace je upozornit na první fáze této cesty pro začátečníky a možná zprostředkovat něco nového zkušeným.

Prvoci

Nejprve si tedy zkusme vyrobit audio zesilovač, který prostě funguje. Abyste se mohli důkladně ponořit do zvukového inženýrství, budete si muset postupně osvojit poměrně hodně teoretického materiálu a nezapomenout obohacovat svou znalostní základnu postupem. Ale jakákoliv „chytrost“ se snáze asimiluje, když vidíte a cítíte, jak to funguje „v hardwaru“. Ani v tomto článku se dále neobejdeme bez teorie – o tom, co potřebujete vědět na začátku a co lze vysvětlit bez vzorců a grafů. Mezitím bude stačit vědět, jak používat multitester.

Poznámka: Pokud jste ještě nepájeli elektroniku, mějte na paměti, že její součásti se nemohou přehřát! Páječka - až 40 W (nejlépe 25 W), maximální povolená doba pájení bez přerušení - 10 s. Pájený kolík pro chladič se lékařskou pinzetou přidrží 0,5-3 cm od pájecího bodu na straně těla přístroje. Kyselé a jiné aktivní tavidla nelze použít! Pájka - POS-61.

Vlevo na Obr.- nejjednodušší UMZCH, „který prostě funguje“. Lze jej sestavit pomocí germaniových i křemíkových tranzistorů.

Na tomto dítěti je vhodné naučit se základy nastavení UMZCH s přímým propojením mezi kaskádami, které poskytují nejčistší zvuk:

• Před prvním zapnutím napájení vypněte zátěž (reproduktor);
• Místo R1 připájíme řetězec konstantního odporu 33 kOhm a proměnného odporu (potenciometru) 270 kOhm, tzn. první poznámka čtyřikrát méně a druhý cca. dvojnásobná nominální hodnota ve srovnání s originálem podle schématu;
• Přivedeme napájení a otáčením potenciometru v místě označeném křížkem nastavíme udávaný kolektorový proud VT1;
• Odpojíme napájení, rozpájíme dočasné odpory a změříme jejich celkový odpor;
• Jako R1 nastavíme rezistor s hodnotou ze standardní řady nejbližší měřené;
• R3 nahradíme konstantním řetězem 470 Ohm + potenciometr 3,3 kOhm;
• Stejně jako podle paragrafů. 3-5, V. a nastavíme napětí rovné polovině napájecího napětí.

Bod a, odkud je signál odváděn do zátěže, je tzv. střed zesilovače. V UMZCH s unipolárním napájením je nastavena na polovinu své hodnoty a v UMZCH s bipolárním napájením - nula vzhledem ke společnému vodiči. Toto se nazývá úprava vyvážení zesilovače. V unipolárních UMZCH s kapacitním oddělením zátěže jej není nutné při nastavování vypínat, ale je lepší si na to zvyknout reflexně: nesymetrický 2-polární zesilovač s připojenou zátěží může spálit vlastní výkonné a drahé výstupní tranzistory, nebo dokonce „nový, dobrý“ a velmi drahý výkonný reproduktor.

Poznámka: komponenty, které vyžadují výběr při nastavování zařízení v rozložení, jsou na schématech označeny buď hvězdičkou (*) nebo apostrofem (‘).

Uprostřed téhož obr.- jednoduchý UMZCH na tranzistorech, již vyvíjející výkon až 4-6 W při zatížení 4 ohmy. Přestože funguje jako předchozí, v tzv. třídy AB1, nejsou určeny pro Hi-Fi zvuk, ale pokud vyměníte dvojici těchto zesilovačů třídy D (viz níže) v levných čínských počítačových reproduktorech, jejich zvuk se znatelně zlepší. Zde se naučíme další trik: výkonné výstupní tranzistory je třeba umístit na radiátory. Komponenty, které vyžadují dodatečné chlazení, jsou v diagramech vyznačeny tečkovanými čarami; ne však vždy; někdy - indikující požadovanou disipativní plochu chladiče. Nastavení tohoto UMZCH je vyvážení pomocí R2.

Vpravo na Obr.- ještě ne 350W monstrum (jak bylo ukázáno na začátku článku), ale už docela solidní bestie: jednoduchý zesilovač s 100W tranzistory. Můžete přes něj poslouchat hudbu, ale ne Hi-Fi, provozní třída je AB2. Je však docela vhodný pro vyhodnocování místa na piknik nebo venkovního setkání, školního shromáždění nebo malé nákupní haly. Amatérská rocková kapela, která má takový UMZCH na nástroj, může úspěšně vystupovat.

V tomto UMZCH jsou další 2 triky: za prvé, ve velmi výkonných zesilovačích je potřeba také chladit hnací stupeň silného výstupu, takže VT3 je umístěn na radiátoru 100 kW nebo více. viz. Pro výkon radiátory VT4 a VT5 od 400 m2. viz Za druhé, UMZCH s bipolárním napájením nejsou bez zátěže vůbec vyvážené. Nejprve jeden nebo druhý výstupní tranzistor přejde do oříznutí a příslušný přejde do saturace. Pak při plném napájecím napětí mohou proudové rázy při vyvažování poškodit výstupní tranzistory. Pro vyvážení (R6, uhodli jste?) je tedy zesilovač napájen z +/–24 V a místo zátěže je zapnutý drátový rezistor 100...200 Ohmů. Mimochodem, vlnovky v některých rezistorech ve schématu jsou římské číslice, které označují jejich požadovaný výkon pro odvod tepla.

Poznámka: Napájecí zdroj pro tento UMZCH potřebuje výkon 600 W nebo více. Kondenzátory antialiasingového filtru - od 6800 µF při 160 V. Paralelně s elektrolytickými kondenzátory IP jsou zahrnuty keramické kondenzátory 0,01 µF, které zabraňují samobuzení při ultrazvukových frekvencích, které mohou okamžitě spálit výstupní tranzistory.

Na terénní pracovníky

Na stopě. rýže. - další možnost pro poměrně výkonný UMZCH (30 W a s napájecím napětím 35 V - 60 W) na výkonných tranzistorech s efektem pole:

Zvuk z něj již splňuje požadavky na vstupní Hi-Fi (pokud ovšem UMZCH funguje na odpovídajících akustických systémech, reproduktorech). Výkonné polní drivery nevyžadují k pohonu mnoho energie, takže nedochází k žádné kaskádě před zapnutím. Ani výkonnější tranzistory s efektem pole při jakékoli poruše nespálí reproduktory – samy se rychleji vypálí. Také nepříjemné, ale stále levnější než výměna drahé basové hlavy reproduktoru (GB). Tento UMZCH obecně nevyžaduje vyvážení ani seřízení. Jako návrh pro začátečníky má pouze jednu nevýhodu: výkonné tranzistory s efektem pole jsou u zesilovače se stejnými parametry mnohem dražší než bipolární tranzistory. Požadavky na jednotlivé podnikatele jsou obdobné jako u předchozích. pouzdro, ale jeho výkon je potřeba od 450 W. Radiátory – od 200 m2. cm.

Poznámka: například pro spínání napájecích zdrojů není třeba stavět výkonné UMZCH na tranzistorech s efektem pole. počítač Když se je pokoušíte „nahnat“ do aktivního režimu požadovaného pro UMZCH, buď jednoduše vyhoří, nebo je zvuk slabý a „vůbec žádnou kvalitu“. Totéž platí například pro výkonné vysokonapěťové bipolární tranzistory. z řádkového skenování starých televizorů.

Přímo nahoru

Pokud jste již udělali první kroky, pak je zcela přirozené chtít stavět Hi-Fi třída UMZCH, aniž byste zacházeli příliš hluboko do teoretické džungle. K tomu budete muset rozšířit přístrojové vybavení – potřebujete osciloskop, generátor audio frekvence (AFG) a střídavý milivoltmetr s možností měření stejnosměrné složky. Jako prototyp pro opakování je lepší vzít E. Gumeli UMZCH, podrobně popsaný v Rádiu č. 1, 1989. K jeho sestavení budete potřebovat pár levných dostupných součástek, ale kvalita splňuje velmi vysoké požadavky: zapnout do 60 W, pásmo 20-20 000 Hz, nerovnoměrnost frekvenční odezvy 2 dB, faktor nelineárního zkreslení (THD) 0,01 %, hladina vlastního šumu –86 dB. Nastavení zesilovače Gumeli je však poměrně obtížné; když to zvládneš, můžeš se ujmout každého jiného. Některé v současnosti známé okolnosti však založení tohoto UMZCH značně zjednodušují, viz dále. Vzhledem k tomu a skutečnosti, že ne každý se může dostat do rozhlasového archivu, by bylo vhodné hlavní body zopakovat.

Schémata jednoduchého vysoce kvalitního UMZCH

Obvody Gumeli UMZCH a jejich specifikace jsou zobrazeny na obrázku. Radiátory výstupních tranzistorů – od 250 m2. viz UMZCH na Obr. 1 a od 150 m2. viz možnost podle obr. 3 (původní číslování). Tranzistory předvýstupního stupně (KT814/KT815) jsou instalovány na radiátorech ohýbaných z hliníkových plechů 75x35 mm o tloušťce 3 mm. Není třeba nahrazovat KT814/KT815 za KT626/KT961, zvuk se znatelně nezlepší, ale nastavení je vážně obtížné.

Tento UMZCH je velmi kritický pro napájení, topologii instalace a obecně, takže je třeba jej instalovat v konstrukčně kompletní podobě a pouze se standardním napájecím zdrojem. Při pokusu o napájení ze stabilizovaného zdroje okamžitě vyhoří výstupní tranzistory. Proto na Obr. K dispozici jsou výkresy originálních desek plošných spojů a pokyny k nastavení. Můžeme k nim dodat, že za prvé, pokud je při prvním zapnutí patrné „vzrušení“, bojují proti němu změnou indukčnosti L1. Za druhé, vývody dílů instalovaných na desky by neměly být delší než 10 mm. Za třetí je krajně nežádoucí měnit topologii instalace, ale pokud je to opravdu nutné, musí být na straně vodičů rámové stínění (zemní smyčka, na obrázku barevně zvýrazněna) a napájecí cesty musí procházet mimo něj.

Poznámka: zlomy ve stopách, ke kterým jsou připojeny báze výkonných tranzistorů - technologické, pro seřízení, po kterém jsou utěsněny kapkami pájky.

Nastavení tohoto UMZCH je značně zjednodušeno a riziko, že se během používání setkáte s „vzrušením“, je sníženo na nulu, pokud:

• Minimalizujte instalaci propojení umístěním desek na radiátory výkonných tranzistorů.
• Zcela opusťte konektory uvnitř, veškerou instalaci proveďte pouze pájením. Pak nebudou potřeba R12, R13 ve výkonné verzi nebo R10 R11 v méně výkonné verzi (ve schématech jsou tečkované).
• Pro vnitřní instalaci použijte bezkyslíkové měděné audio dráty minimální délky.

Pokud jsou tyto podmínky splněny, nedochází k problémům s buzením a nastavení UMZCH se řídí rutinním postupem popsaným na Obr.

Dráty pro zvuk

Audio dráty nejsou nečinným vynálezem. Potřeba jejich využití v současnosti je nepopiratelná. V mědi s příměsí kyslíku se na čelech kovových krystalitů vytváří tenký oxidový film. Oxidy kovů jsou polovodiče a pokud je proud v drátu slabý bez konstantní složky, dochází ke zkreslení jeho tvaru. Teoreticky by se zkreslení na myriádach krystalitů měla vzájemně kompenzovat, ale zbývá jen velmi málo (zřejmě kvůli kvantovým nejistotám). Dostatečný k tomu, aby si ho všimnuli nároční posluchači na pozadí nejčistšího zvuku moderních UMZCH.

Výrobci a obchodníci bezostyšně nahrazují běžnou elektrickou měď místo bezkyslíkaté mědi - nelze jedno od druhého pouhým okem rozeznat. Existuje však oblast použití, kde padělání není jasné: kroucený dvoulinkový kabel pro počítačové sítě. Pokud dáte mřížku s dlouhými segmenty vlevo, buď se nespustí vůbec, nebo bude neustále selhávat. Rozptyl hybnosti, víte.

Když se mluvilo jen o audio drátech, autor si uvědomil, že se v zásadě nejedná o plané tlachání, tím spíše, že bezkyslíkaté dráty se v té době již dlouho používaly ve speciálních zařízeních, s nimiž byl dobře obeznámen. jeho obor práce. Pak jsem vzal a nahradil standardní kabel mých sluchátek TDS-7 za domácí vyrobený z „vitukha“ s flexibilními vícežilovými dráty. Zvuk se po sluchové stránce neustále zlepšoval u všech analogových stop, tj. na cestě od studiového mikrofonu na disk, nikdy nedigitalizovaný. Vinylové nahrávky vyrobené pomocí technologie DMM (Direct Metal Mastering) zněly obzvláště jasně. Poté byla propojovací instalace veškerého domácího audia převedena na „vitushku“. Pak si zlepšení zvuku začali všímat zcela náhodní lidé, lhostejní k hudbě a předem neupozornění.

Jak vyrobit propojovací vodiče z kroucené dvoulinky, viz dále. video.

Video: propojovací vodiče kroucené dvoulinky pro kutily

Ohebná „vitha“ bohužel brzy zmizela z prodeje – špatně držela v krimpovaných konektorech. Pro informaci čtenářů však ohebný „vojenský“ drát MGTF a MGTFE (stíněný) je vyroben pouze z bezkyslíkaté mědi. Falešné je nemožné, protože Na běžné mědi se izolace fluoroplastovou páskou šíří celkem rychle. MGTF je nyní široce dostupný a stojí mnohem méně než značkové audio kabely se zárukou. Má to jednu nevýhodu: nelze to udělat barevně, ale to lze opravit pomocí značek. Existují také bezkyslíkové vodiče vinutí, viz níže.

Teoretická mezihra

Jak vidíme, již v raných fázích osvojování audio techniky jsme se museli vypořádat s konceptem Hi-Fi (High Fidelity), vysoce věrné reprodukce zvuku. Hi-Fi se dodává v různých úrovních, které jsou seřazeny podle následujícího. hlavní parametry:

1. Reprodukovatelné frekvenční pásmo.
2. Dynamický rozsah - poměr v decibelech (dB) maximálního (špičkového) výstupního výkonu k hladině hluku.
3. Hladina vlastního hluku v dB.
4. Faktor nelineárního zkreslení (THD) při jmenovitém (dlouhodobém) výstupním výkonu. Předpokládá se, že SOI při špičkovém výkonu je 1 % nebo 2 % v závislosti na technice měření.
5. Nerovnoměrnost amplitudově-frekvenční odezvy (AFC) v reprodukovatelném frekvenčním pásmu. Pro reproduktory - samostatně na nízké (LF, 20-300 Hz), střední (MF, 300-5000 Hz) a vysoké (HF, 5000-20 000 Hz) zvukové frekvence.

Poznámka: poměr absolutních hladin libovolných hodnot I v (dB) je definován jako P(dB) = 20log(I1/I2). Pokud I1

Při navrhování a stavbě reproduktorů musíte znát všechny jemnosti a nuance Hi-Fi, a pokud jde o domácí Hi-Fi UMZCH pro domácnost, než přejdete k nim, musíte jasně porozumět požadavkům na jejich výkon. ozvučení dané místnosti, dynamický rozsah (dynamika), hladina hluku a SOI. Dosáhnout frekvenčního pásma 20-20 000 Hz z UMZCH s roll offem na okrajích 3 dB a nerovnoměrnou frekvenční charakteristikou ve středním pásmu 2 dB na moderní elementové bázi není příliš obtížné.

Hlasitost

Výkon UMZCH není samoúčelný, musí poskytovat optimální hlasitost reprodukce zvuku v dané místnosti. Lze ji určit pomocí křivek stejné hlasitosti, viz obr. V obytných oblastech nejsou žádné přirozené zvuky tišší než 20 dB; 20 dB je divočina v naprostém klidu. Úroveň hlasitosti 20 dB vzhledem k prahu slyšitelnosti je prahem srozumitelnosti – šepot je stále slyšet, ale hudba je vnímána pouze jako fakt jeho přítomnosti. Zkušený hudebník pozná, na jaký nástroj se hraje, ale ne na jaký přesně.

40 dB - normální hluk dobře izolovaného městského bytu v klidné oblasti nebo venkovského domu - představuje práh srozumitelnosti. Hudbu od prahu srozumitelnosti po práh srozumitelnosti lze poslouchat s hlubokou korekcí frekvenční odezvy primárně v basech. K tomu se do moderních UMZCH zavádí funkce MUTE (mute, mutation, not mutation!), včetně, resp. korekčních obvodů v UMZCH.

90 dB je úroveň hlasitosti symfonického orchestru ve velmi dobré koncertní síni. 110 dB dokáže produkovat rozšířený orchestr v sále s unikátní akustikou, kterých na světě není více než 10, to je práh vnímání: hlasitější zvuky jsou stále vnímány jako významově rozlišitelné s úsilím vůle, ale už otravný hluk. Zóna hlasitosti v obytných prostorách 20-110 dB představuje zónu úplné slyšitelnosti a 40-90 dB je zóna nejlepší slyšitelnosti, ve které netrénovaní a nezkušení posluchači plně vnímají význam zvuku. Pokud v něm samozřejmě je.

Napájení

Vypočítat výkon zařízení při dané hlasitosti v oblasti poslechu je možná hlavní a nejtěžší úkol elektroakustiky. Pro sebe je v podmínkách lepší přejít od akustických systémů (AS): vypočítat jejich výkon pomocí zjednodušené metody a vzít nominální (dlouhodobý) výkon UMZCH rovný špičkovému (hudebnímu) reproduktoru. V tomto případě UMZCH znatelně nepřidá své zkreslení ke zkreslení reproduktorů, které jsou již hlavním zdrojem nelinearity ve zvukové cestě. Ale UMZCH by neměl být příliš silný: v tomto případě může být úroveň jeho vlastního hluku vyšší než práh slyšitelnosti, protože Vypočítává se na základě úrovně napětí výstupního signálu při maximálním výkonu. Pokud to uvážíme velmi zjednodušeně, pak pro místnost v běžném bytě nebo domě a reproduktory s normální charakteristickou citlivostí (zvukový výstup) můžeme stopu vzít. Optimální hodnoty výkonu UMZCH:

• Až 8 čtverečních. m – 15-20 W.
• 8-12 m2 m – 20-30 W.
• 12-26 m2 m – 30-50 W.
• 26-50 m2 m – 50-60 W.
• 50-70 m2 m – 60-100 W.
• 70-100 m2 m – 100-150 W.
• 100-120 m2 m – 150-200 W.
• Více než 120 m2. m – stanoveno výpočtem na základě akustického měření na místě.

Dynamika

Dynamický rozsah UMZCH je určen křivkami stejné hlasitosti a prahových hodnot pro různé stupně vnímání:

1. Symfonická hudba a jazz se symfonickým doprovodem - 90 dB (110 dB - 20 dB) ideální, 70 dB (90 dB - 20 dB) přijatelné. Žádný odborník nerozezná zvuk s dynamikou 80-85 dB v městském bytě od ideálního.
2. Další vážné hudební žánry – 75 dB výborných, 80 dB „přes střechu“.
3. Pop music jakéhokoli druhu a filmové soundtracky - 66 dB stačí pro oči, protože... Tyto opusy jsou již při nahrávání komprimovány na úrovně až 66 dB a dokonce až 40 dB, takže je můžete poslouchat na čemkoli.

Dynamický rozsah UMZCH, správně zvolený pro danou místnost, je považován za rovný jeho vlastní hladině hluku, brané se znaménkem +, jedná se o tzv. odstup signálu od šumu.

SOI

Nelineární zkreslení (ND) UMZCH jsou složky spektra výstupního signálu, které nebyly přítomny ve vstupním signálu. Teoreticky je nejlepší „zatlačit“ NI pod úroveň jeho vlastního hluku, ale technicky je to velmi obtížně realizovatelné. V praxi berou v úvahu tzv. maskovací efekt: při úrovních hlasitosti pod cca. Při 30 dB se rozsah frekvencí vnímaných lidským uchem zužuje, stejně jako schopnost rozlišovat zvuky podle frekvence. Hudebníci slyší noty, ale je obtížné posoudit zabarvení zvuku. U lidí, kteří neslyší hudbu, je maskovací efekt pozorován již při 45-40 dB hlasitosti. Proto bude UMZCH s THD 0,1 % (–60 dB z úrovně hlasitosti 110 dB) průměrným posluchačem hodnocen jako Hi-Fi a s THD 0,01 % (–80 dB) nelze považovat za zkreslení zvuku.

Lampy

Poslední tvrzení pravděpodobně vyvolá odmítnutí, ba dokonce zuřivost mezi přívrženci elektronkových obvodů: říkají, že skutečný zvuk produkují pouze elektronky, a to nejen některé, ale určité typy osmičkových. Uklidněte se, pánové – zvláštní lampový zvuk není výmysl. Důvodem jsou zásadně odlišná spektra zkreslení elektronek a tranzistorů. Což je zase dáno tím, že v lampě se proud elektronů pohybuje ve vakuu a kvantové efekty se v něm neprojevují. Tranzistor je kvantové zařízení, kde se v krystalu pohybují menšinové nosiče náboje (elektrony a díry), což je bez kvantových efektů zcela nemožné. Spektrum elektronkových zkreslení je proto krátké a čisté: jsou v něm dobře patrné pouze harmonické do 3. - 4. a kombinačních složek je velmi málo (součty a rozdíly frekvencí vstupního signálu a jejich harmonické). Proto se v dobách vakuových obvodů SOI nazývalo harmonické zkreslení (CH). U tranzistorů lze spektrum zkreslení (pokud jsou měřitelné, rezervace je náhodné, viz dále) vysledovat až k 15. a vyšším složkám a kombinačních frekvencí je v něm více než dost.

Na počátku polovodičové elektroniky pro ně konstruktéři tranzistorových UMZCH používali obvyklé „elektronkové“ SOI 1-2%; Zvuk s lampovým spektrem zkreslení této velikosti je běžným posluchačem vnímán jako čistý. Mimochodem, samotný koncept Hi-Fi ještě neexistoval. Ukázalo se, že znějí nudně a nudně. V procesu vývoje tranzistorové technologie bylo vyvinuto pochopení toho, co je Hi-Fi a co je pro něj potřeba.

V současné době jsou rostoucí bolesti tranzistorové technologie úspěšně překonány a boční frekvence na výstupu dobrého UMZCH jsou obtížně detekovatelné pomocí speciálních metod měření. A obvody lamp lze považovat za umění. Jeho základem může být cokoliv, proč tam nemůže jít elektronika? Zde by se hodila analogie s fotografií. Nikdo nemůže popřít, že moderní digitální zrcadlovka vytváří obraz nezměrně jasnější, detailnější a hlubší v rozsahu jasu a barev než překližková krabice s harmonikou. Ale někdo s tím nejskvělejším Nikonem „cvaká obrázky“ jako „to je můj tlustý kocour, opil se jako parchant a spí s nataženými tlapami“ a někdo pomocí Smena-8M používá Svemovův černobílý film k vyfotit snímek, před kterým je dav lidí na prestižní výstavě.

Poznámka: a zase se uklidni - není všechno tak špatné. Nízkopříkonovým výbojkám UMZCH dnes zbývá minimálně jedno a neméně důležité uplatnění, pro které jsou technicky nezbytné.

Experimentální stojan

Mnoho milovníků zvuku, kteří se sotva naučili pájet, okamžitě „jdou do trubek“. To si v žádném případě nezaslouží kritiku, naopak. Zájem o původ je vždy oprávněný a užitečný a elektronika se jí stala u elektronek. První počítače byly elektronkové a palubní elektronické vybavení první kosmické lodi bylo také elektronkové: tehdy už existovaly tranzistory, které však nemohly odolat mimozemskému záření. Mimochodem, v té době vznikaly pod nejpřísnějším utajením také mikroobvody lamp! Na mikrolampách se studenou katodou. Jediná známá zmínka o nich v otevřených zdrojích je ve vzácné knize Mitrofanova a Pickersgila „Moderní přijímací a zesilovací elektronky“.

Ale dost textů, pojďme k věci. Pro ty, kteří si rádi hrají s lampami na Obr. – schéma stolní lampy UMZCH, určené speciálně pro experimenty: SA1 spíná provozní režim výstupní lampy a SA2 spíná napájecí napětí. Obvod je v Ruské federaci dobře známý, drobná úprava ovlivnila pouze výstupní transformátor: nyní můžete nejen „řídit“ nativní 6P7S v různých režimech, ale také vybrat faktor spínání mřížky obrazovky pro ostatní lampy v ultralineárním režimu ; u velké většiny výstupních pentod a paprskových tetrod je to buď 0,22-0,25 nebo 0,42-0,45. Výrobu výstupního transformátoru viz níže.

Kytaristé a rockeři

To je přesně ten případ, kdy se bez lampy neobejdete. Jak víte, z elektrické kytary se stal plnohodnotný sólový nástroj poté, co předzesílený signál ze snímače začal procházet speciálním nástavcem - fuserem - který záměrně zkresloval její spektrum. Bez toho byl zvuk struny příliš ostrý a krátký, protože elektromagnetický snímač reaguje pouze na režimy svých mechanických vibrací v rovině ozvučné desky nástroje.

Brzy se objevila nepříjemná okolnost: zvuk elektrické kytary s fixačním zařízením nabývá plné síly a jasu až při vysokých hlasitostech. To platí zejména pro kytary se snímačem typu humbucker, který dává nejvíce „naštvaný“ zvuk. Ale co začátečník, který je nucen zkoušet doma? Nemůžete jít hrát do sálu, aniž byste přesně věděli, jak tam bude nástroj znít. A skalní fanoušci prostě chtějí poslouchat své oblíbené věci v plné šťávě a rockeři jsou vesměs slušní a nekonfliktní lidé. Alespoň ti, které zajímá rocková hudba, a ne šokující okolí.

Ukázalo se tedy, že fatální zvuk se objevuje na úrovních hlasitosti přijatelných pro obytné prostory, pokud je UMZCH trubkový. Důvodem je specifická interakce spektra signálu z fixační jednotky s čistým a krátkým spektrem harmonických elektronek. Zde se opět hodí analogie: černobílá fotografie může být mnohem výraznější než barevná, protože ponechává pouze obrys a světlo pro prohlížení.

Ten, kdo potřebuje elektronkový zesilovač ne na experimenty, ale z technické nutnosti nemá čas na dlouhé zvládnutí spletitosti elektronkové elektroniky, je zapálený pro něco jiného. V tomto případě je lepší udělat UMZCH bez transformátoru. Přesněji s jednokoncovým přizpůsobovacím výstupním transformátorem, který pracuje bez konstantní magnetizace. Tento přístup výrazně zjednodušuje a urychluje výrobu nejsložitější a nejkritičtější součásti lampy UMZCH.

„Beztransformátorový“ lampový koncový stupeň UMZCH a předzesilovače k ​​němu

Vpravo na Obr. je uvedeno schéma beztransformátorového koncového stupně elektronky UMZCH a vlevo jsou k němu možnosti předzesilovače. Nahoře - s ovládáním tónu podle klasického schématu Baxandal, které poskytuje poměrně hluboké nastavení, ale do signálu vnáší mírné fázové zkreslení, které může být významné při provozu UMZCH na 2-pásmovém reproduktoru. Níže je předzesilovač s jednodušším ovládáním tónu, který nezkresluje signál.

Ale vraťme se na konec. V řadě zahraničních zdrojů je toto schéma považováno za zjevení, ale identické, s výjimkou kapacity elektrolytických kondenzátorů, se nachází v sovětské „Radio Amateur Handbook“ z roku 1966. Tlustá kniha o 1060 stranách. Tehdy neexistovaly žádné internetové a diskové databáze.

Na stejném místě, vpravo na obrázku, jsou stručně, ale jasně popsány nevýhody tohoto schématu. Na stezce je uveden vylepšený, ze stejného zdroje. rýže. napravo. V něm je stínící mřížka L2 napájena ze středu anodového usměrňovače (anodové vinutí výkonového transformátoru je symetrické) a stínící mřížka L1 je napájena přes zátěž. Pokud místo vysokoimpedančních reproduktorů zapnete odpovídající transformátor s běžnými reproduktory, jako v předchozím. obvod, výstupní výkon je cca. 12 W, protože aktivní odpor primárního vinutí transformátoru je mnohem menší než 800 ohmů. SOI tohoto koncového stupně s výkonem transformátoru - cca. 0,5 %

Jak vyrobit transformátor?

Hlavními nepřáteli kvality výkonného signálového nízkofrekvenčního (zvukového) transformátoru jsou magnetické svodové pole, jehož siločáry jsou uzavřené, obcházejí magnetický obvod (jádro), vířivé proudy v magnetickém obvodu (Foucaultovy proudy) a v menší míře magnetostrikce v jádře. Kvůli tomuto jevu nedbale sestavený transformátor „zpívá“, hučí nebo pípá. Proti Foucaultovým proudům se bojuje snížením tloušťky desek magnetického obvodu a jejich dodatečnou izolací lakem během montáže. Pro výstupní transformátory je optimální tloušťka plechu 0,15 mm, maximální přípustná je 0,25 mm. Pro výstupní transformátor byste neměli brát tenčí desky: faktor plnění jádra (střední tyč magnetického obvodu) ocelí klesne, průřez magnetického obvodu bude muset být zvětšen, aby se získal daný výkon, což v něm jen zvýší zkreslení a ztráty.

V jádru audio transformátoru pracujícího s konstantním předpětím (například anodový proud koncového stupně s jedním koncem) musí být malá (určená výpočtem) nemagnetická mezera. Přítomnost nemagnetické mezery na jedné straně snižuje zkreslení signálu konstantní magnetizací; na druhé straně v běžném magnetickém obvodu zvyšuje rozptylové pole a vyžaduje jádro s větším průřezem. Proto musí být nemagnetická mezera vypočtena v optimu a provedena co nejpřesněji.

Pro transformátory pracující s magnetizací je optimální typ jádra vyroben z Shp (řezaných) desek, pos. 1 na Obr. V nich se při řezání jádra vytvoří nemagnetická mezera a je proto stabilní; jeho hodnota je uvedena v pasu pro desky nebo měřena sadou sond. Bludné pole je minimální, protože boční větve, kterými je magnetický tok uzavřen, jsou plné. Transformátorová jádra bez předpětí jsou často sestavena z desek Shp, protože Desky Shp jsou vyrobeny z vysoce kvalitní transformátorové oceli. V tomto případě je jádro sestaveno napříč střechou (desky jsou položeny řezem v jednom nebo druhém směru) a jeho průřez je zvětšen o 10% oproti vypočtenému.

Je lepší navíjet transformátory bez magnetizace na jádra USH (snížená výška s rozšířenými okny), poz. 2. V nich se snížení rozptylového pole dosáhne zmenšením délky magnetické dráhy. Protože desky USh jsou dostupnější než desky Shp, jsou z nich často vyrobena jádra transformátorů s magnetizací. Poté se provede sestavení jádra nařezané na kusy: sestaví se balíček W-desek, umístí se pás nevodivého nemagnetického materiálu o tloušťce rovné velikosti nemagnetické mezery, zakryje se třmenem z balíčku propojek a staženy k sobě sponou.

Poznámka:„zvukové“ signálové magnetické obvody typu ShLM jsou pro výstupní transformátory kvalitních elektronkových zesilovačů málo použitelné, mají velké rozptylové pole.

Na pos. 3 ukazuje schéma rozměrů jádra pro výpočet transformátoru, na pos. 4 provedení navíjecího rámu a na pos. 5 – vzory jeho částí. Pokud jde o transformátor pro „beztransformátorový“ koncový stupeň, je lepší jej vyrobit na ShLMm přes střechu, protože zkreslení je zanedbatelné (proud zkreslení se rovná proudu mřížky obrazovky). Hlavním úkolem zde je vytvořit vinutí co nejkompaktnější, aby se snížilo rozptylové pole; jejich aktivní odpor bude stále mnohem menší než 800 ohmů. Čím více volného místa v oknech zůstalo, tím lépe dopadl transformátor. Proto jsou vinutí navíjena otočením k otočení (pokud není navíjecí stroj, je to hrozný úkol) z co nejtenčího drátu, koeficient pokládky anodového vinutí pro mechanický výpočet transformátoru se bere 0,6. Drát vinutí je PETV nebo PEMM, mají jádro bez kyslíku. Není potřeba brát PETV-2 nebo PEMM-2 kvůli dvojitému lakování, mají zvětšený vnější průměr a větší rozptylové pole. Primární vinutí se navine jako první, protože je to jeho rozptylové pole, které nejvíce ovlivňuje zvuk.

Pro tento transformátor musíte hledat železo s otvory v rozích desek a upínacími konzolami (viz obrázek vpravo), protože „pro úplné štěstí“ je magnetický obvod sestaven následovně. pořadí (samozřejmě vinutí s přívody a vnější izolací by již mělo být na rámu):

1. Připravte akrylový lak zředěný na polovinu nebo, staromódním způsobem, šelak;
2. Desky s propojkami se rychle na jedné straně nalakují lakem a co nejrychleji se umístí do rámu, aniž by se příliš tlačily. První deska se pokládá lakovanou stranou dovnitř, další nelakovanou stranou k první lakované atd.;
3. Když je okno rámu vyplněno, jsou použity sponky a pevně přišroubovány;
4. Po 1-3 minutách, kdy zjevně ustane vymačkávání laku z mezer, opět přidávejte destičky, dokud se okno nenaplní;
5. Opakujte odstavce. 2-4, dokud není okno pevně zabalené ocelí;
6. Jádro se opět pevně stáhne a vysuší na baterii atd. 3-5 dní.

Jádro sestavené touto technologií má velmi dobrou deskovou izolaci a ocelovou výplň. Magnetostrikční ztráty nejsou vůbec detekovány. Ale mějte na paměti, že tato technika není použitelná pro permalloy jádra, protože Při silných mechanických vlivech se magnetické vlastnosti permalloy nenávratně zhorší!

Na mikroobvodech

UMZCH na integrovaných obvodech (IC) vyrábí nejčastěji ti, kteří se spokojí s kvalitou zvuku až po průměrné Hi-Fi, ale více je láká nízká cena, rychlost, snadná montáž a naprostá absence jakýchkoliv nastavovacích postupů, které vyžadují speciální znalosti. Jednoduše, zesilovač na mikroobvodech je nejlepší volbou pro figuríny. Klasikou žánru je zde UMZCH na TDA2004 IC, který je na sérii, dá-li Bůh, již asi 20 let, vlevo na Obr. Výkon – až 12 W na kanál, napájecí napětí – 3-18 V unipolární. Plocha radiátorů - od 200 m2. maximální výkon viz. Výhodou je schopnost pracovat s velmi nízkou odporovou, až 1,6 Ohmovou zátěží, která umožňuje vytěžit plný výkon při napájení z palubní sítě 12 V a 7-8 W při napájení 6- voltové napájení například na motocyklu. Výstup TDA2004 ve třídě B však není komplementární (na tranzistorech stejné vodivosti), takže zvuk rozhodně není Hi-Fi: THD 1 %, dynamika 45 dB.

Modernější TDA7261 neprodukuje lepší zvuk, ale je výkonnější, až 25 W, protože Horní mez napájecího napětí byla zvýšena na 25 V. Spodní mez 4,5 V stále umožňuje napájení z palubní sítě 6 V, tzn. TDA7261 lze spustit téměř ze všech palubních sítí, kromě letadla 27 V. Pomocí připojených komponentů (páskování, vpravo na obrázku) může TDA7261 pracovat v mutačním režimu a se St-By (Stand By ), která přepne UMZCH do režimu minimální spotřeby, když po určitou dobu není žádný vstupní signál. Pohodlí stojí peníze, takže pro stereo budete potřebovat pár TDA7261 s radiátory od 250 sq. viz pro každého.

Poznámka: Pokud vás nějak lákají zesilovače s funkcí St-By, mějte na paměti, že od nich nečekejte reproduktory širší než 66 dB.

„Super ekonomický“ z hlediska napájení TDA7482, na obrázku vlevo, pracující v tzv. třídy D. Takovým UMZCH se někdy říká digitální zesilovače, což je nesprávné. Pro skutečnou digitalizaci se vzorky úrovně odebírají z analogového signálu s kvantizační frekvencí, která není menší než dvojnásobek nejvyšší reprodukované frekvence, hodnota každého vzorku je zaznamenána v kódu odolném proti šumu a uložena pro další použití. UMZCH třída D – pulzní. V nich je analog přímo převeden na sekvenci vysokofrekvenčních pulzně šířkově modulovaných (PWM), která je přiváděna do reproduktoru přes nízkopásmový filtr (LPF).

Zvuk třídy D nemá s Hi-Fi nic společného: SOI 2 % a dynamika 55 dB pro třídu D UMZCH jsou považovány za velmi dobré ukazatele. A je třeba říci, že TDA7482 zde není optimální volbou: jiné společnosti specializující se na třídu D vyrábějí UMZCH IC, které jsou levnější a vyžadují méně kabeláže, například D-UMZCH řady Paxx, vpravo na obr.

Mezi TDA je třeba poznamenat 4-kanálový TDA7385, viz obrázek, na který se dá sestavit dobrý zesilovač pro reproduktory až střední Hi-Fi včetně, s frekvenčním rozdělením na 2 pásma nebo pro systém se subwooferem. V obou případech se na vstupu provádí nízkofrekvenční a středofrekvenční filtrace na slabém signálu, což zjednodušuje konstrukci filtrů a umožňuje hlubší oddělení pásem. A pokud je akustika subwoofer, pak 2 kanály TDA7385 mohou být přiděleny pro sub-ULF můstkový obvod (viz níže) a zbývající 2 mohou být použity pro MF-HF.

UMZCH pro subwoofer

Subwoofer, který lze přeložit jako „subwoofer“ nebo doslova „boomer“, reprodukuje frekvence až do 150-200 Hz v tomto rozsahu, lidské uši prakticky nejsou schopny určit směr zdroje zvuku. U reproduktorů se subwooferem je „sub-basový“ reproduktor umístěn v samostatném akustickém provedení, jedná se o subwoofer jako takový. Subwoofer je umístěn v zásadě co nejvýhodněji a stereo efekt zajišťují samostatné MF-HF kanály s vlastními reproduktory malých rozměrů, na jejichž akustické provedení nejsou kladeny žádné zvlášť vážné požadavky. Odborníci se shodují, že je lepší poslouchat stereo s plným oddělením kanálů, ale subwooferové systémy výrazně šetří peníze nebo práci na cestě basů a usnadňují umístění akustiky v malých místnostech, proto jsou oblíbené mezi spotřebiteli s normálním sluchem a nijak zvlášť náročné.

„Únik“ středních frekvencí do subwooferu az něj do vzduchu velmi kazí stereo, ale pokud ostře „odříznete“ subbasy, což je mimochodem velmi obtížné a drahé, pak dojde k velmi nepříjemnému efektu přeskakování zvuku. Proto jsou kanály v systémech subwooferu filtrovány dvakrát. Elektrické filtry na vstupu zvýrazňují střední a vysoké frekvence s basovými „ocasy“, které nepřetěžují dráhu středních a vysokých frekvencí, ale poskytují plynulý přechod k subbasům. Basy se středobasovými „ocasy“ jsou kombinovány a přiváděny do samostatného UMZCH pro subwoofer. Středové pásmo je navíc filtrováno, aby se stereo nezhoršovalo v subwooferu je již akustické: v přepážce mezi rezonátorovými komorami subwooferu je umístěn např. subbasový reproduktor, který střed nepropustí ven; , viz vpravo na Obr.

UMZCH pro subwoofer podléhá řadě specifických požadavků, z nichž „figuríny“ považují za nejdůležitější co nejvyšší výkon. To je úplně špatně, pokud řekněme výpočet akustiky pro místnost udával špičkový výkon W pro jeden reproduktor, tak výkon subwooferu potřebuje 0,8 (2W) nebo 1,6W. Pokud jsou například reproduktory S-30 vhodné do místnosti, pak subwoofer potřebuje 1,6x30 = 48 W.

Mnohem důležitější je zajistit absenci fázových a přechodných zkreslení: pokud k nim dojde, určitě dojde ke skoku ve zvuku. Pokud jde o SOI, je přípustné do 1 %. Vlastní zkreslení basů této úrovně není slyšitelné (viz křivky stejné hlasitosti) a „konce“ jejich spektra v nejlépe slyšitelné oblasti středního pásma nebudou vycházet ze subwooferu. .

Aby nedocházelo k fázovým a přechodovým zkreslením, je zesilovač pro subwoofer stavěn podle tkzv. můstkový obvod: výstupy 2 stejných UMZCH se zapínají zády k sobě přes reproduktor; signály na vstupy jsou přiváděny v protifázi. Absence fázových a přechodových zkreslení v můstkovém obvodu je způsobena úplnou elektrickou symetrií výstupních signálových cest. Identita zesilovačů tvořících ramena můstku je zajištěna použitím párových UMZCH na IC, vyrobených na stejném čipu; To je možná jediný případ, kdy je zesilovač na mikroobvodech lepší než diskrétní.

Poznámka: Výkon můstku UMZCH se nezdvojnásobuje, jak si někteří lidé myslí, je určen napájecím napětím.

Příklad můstkového obvodu UMZCH pro subwoofer v místnosti do 20 m2. m (bez vstupních filtrů) na IC TDA2030 je uveden na Obr. vlevo, odjet. Další filtrování středního pásma je prováděno obvody R5C3 a R'5C'3. Radiátorová plocha TDA2030 – od 400 m2. viz Přemostěné UMZCH s otevřeným výstupem mají nepříjemnou vlastnost: při nesymetrickém můstku se v zatěžovacím proudu objevuje konstantní složka, která může poškodit reproduktor a často selžou obvody ochrany subbasů, kdy se reproduktor vypne, když není. potřeboval. Proto je lepší chránit drahou dubovou basovou hlavu nepolárními bateriemi elektrolytických kondenzátorů (barevně zvýrazněných a schéma jedné baterie je uvedeno v příloze.

Něco málo o akustice

Akustický design subwooferu je zvláštní téma, ale protože je zde uveden nákres, je také zapotřebí vysvětlení. Materiál pouzdra – MDF 24 mm. Rezonátorové trubice jsou vyrobeny z poměrně odolného, ​​nezvonícího plastu, například polyethylenu. Vnitřní průměr trubek je 60 mm, výstupky dovnitř jsou 113 mm ve velké komoře a 61 mm v malé komoře. U konkrétní reproduktorové hlavy bude nutné subwoofer překonfigurovat na co nejlepší basy a zároveň co nejmenší dopad na stereo efekt. K naladění píšťal si vezmou píšťalu, která je zjevně delší a jejím zatlačením dovnitř a ven dosáhnou požadovaného zvuku. Výstupky trubek směrem ven neovlivňují zvuk, jsou pak odříznuty. Nastavení potrubí jsou na sobě závislá, takže si budete muset pohrát.

Sluchátkový zesilovač

Sluchátkový zesilovač se nejčastěji vyrábí ručně ze dvou důvodů. První je pro poslech „na cestách“, tzn. mimo domov, když výkon zvukového výstupu přehrávače nebo smartphonu nestačí k ovládání „tlačítek“ nebo „lopuchu“. Druhý je pro špičková domácí sluchátka. Hi-Fi UMZCH do běžného obýváku je potřeba s dynamikou do 70-75 dB, dynamický rozsah těch nejlepších moderních stereo sluchátek však přesahuje 100 dB. Zesilovač s takovou dynamikou stojí více než některá auta a jeho výkon bude od 200 W na kanál, což je pro běžný byt příliš: poslech při výkonu mnohem nižším než jmenovitý výkon kazí zvuk, viz výše. Proto má smysl vyrobit nízkopříkonový, ale s dobrou dynamikou samostatný zesilovač speciálně pro sluchátka: ceny za domácí UMZCH s takovou přídavnou hmotností jsou zjevně absurdně nadsazené.

Obvod nejjednoduššího sluchátkového zesilovače pomocí tranzistorů je uveden v poz. 1 obrázek Zvuk je pouze pro čínská „tlačítka“, funguje ve třídě B. Ani z hlediska účinnosti se neliší - 13mm lithiové baterie vydrží 3-4 hodiny při plné hlasitosti. Na pos. 2 – Klasika TDA pro sluchátka na cesty. Zvuk je ale vcelku slušný, až průměrné Hi-Fi v závislosti na parametrech digitalizace stopy. Na svazku TDA7050 existuje nespočet amatérských vylepšení, ale nikdo ještě nedosáhl přechodu zvuku na další úroveň třídy: samotný „mikrofon“ to neumožňuje. TDA7057 (položka 3) je prostě funkčnější, ovládání hlasitosti můžete připojit k běžnému, nikoli duálnímu potenciometru.

UMZCH pro sluchátka na TDA7350 (položka 4) je navržen tak, aby zajistil dobrou individuální akustiku. Právě na tomto IC jsou sestaveny sluchátkové zesilovače ve většině domácích UMZCH střední a vyšší třídy. UMZCH pro sluchátka na KA2206B (položka 5) je již považován za profesionální: jeho maximální výkon 2,3 W stačí k pohonu tak vážných izodynamických „hrnků“, jako jsou TDS-7 a TDS-15.

Tranzistorový zesilovač i přes svou dlouhou historii zůstává oblíbeným předmětem výzkumu jak začátečníků, tak ostřílených radioamatérů. A to je pochopitelné. Je nepostradatelnou součástí nejoblíbenějších nízkofrekvenčních (zvukových) zesilovačů. Podíváme se, jak se staví jednoduché tranzistorové zesilovače.

Frekvenční odezva zesilovače

V každém televizním nebo rozhlasovém přijímači, v každém hudebním centru nebo zesilovači zvuku najdete tranzistorové zesilovače zvuku (nízkofrekvenční - LF). Rozdíl mezi tranzistorovými audio zesilovači a ostatními typy spočívá v jejich frekvenčních charakteristikách.

Tranzistorový audio zesilovač má jednotnou frekvenční charakteristiku ve frekvenčním pásmu od 15 Hz do 20 kHz. To znamená, že zesilovač převádí (zesiluje) všechny vstupní signály s frekvencí v tomto rozsahu přibližně stejně. Obrázek níže ukazuje ideální křivku frekvenční odezvy pro audio zesilovač v souřadnicích „zesílení zesilovače Ku – frekvence vstupního signálu“.

Tato křivka je téměř plochá od 15 Hz do 20 kHz. To znamená, že takový zesilovač by měl být použit speciálně pro vstupní signály s frekvencemi mezi 15 Hz a 20 kHz. U vstupních signálů s frekvencemi nad 20 kHz nebo pod 15 Hz se jeho účinnost a výkon rychle snižují.

Typ frekvenční odezvy zesilovače je určen elektrickými rádiovými prvky (ERE) jeho obvodu a především samotnými tranzistory. Tranzistorový audio zesilovač se obvykle sestavuje pomocí tzv. nízko- a středofrekvenčních tranzistorů s celkovou šířkou pásma vstupního signálu od desítek a stovek Hz do 30 kHz.

Provozní třída zesilovače

Jak je známo, v závislosti na stupni kontinuity toku proudu během jeho periody přes tranzistorový zesilovací stupeň (zesilovač) se rozlišují následující třídy jeho provozu: „A“, „B“, „AB“, „C“, "D".

V provozní třídě proud „A“ protéká kaskádou po 100 % periody vstupního signálu. Činnost kaskády v této třídě ilustruje následující obrázek.

V provozní třídě zesilovacího stupně „AB“ jím protéká proud více než 50 %, ale méně než 100 % periody vstupního signálu (viz obrázek níže).

V provozní třídě stupně „B“ jím protéká proud přesně 50 % periody vstupního signálu, jak je znázorněno na obrázku.

A konečně, při provozu stupně C jím protéká proud méně než 50 % periody vstupního signálu.

Nízkofrekvenční zesilovač využívající tranzistory: zkreslení v hlavních třídách provozu

V pracovní oblasti má tranzistorový zesilovač třídy „A“ nízkou úroveň nelineárního zkreslení. Ale pokud má signál pulzní napěťové rázy, které vedou k saturaci tranzistorů, pak se kolem každé „standardní“ harmonické výstupního signálu objeví vyšší harmonické (až 11). To způsobuje jev tzv. tranzistorového neboli kovového zvuku.

Pokud mají nízkofrekvenční výkonové zesilovače využívající tranzistory nestabilizované napájení, pak jsou jejich výstupní signály amplitudově modulovány v blízkosti síťové frekvence. To vede k drsnému zvuku na levém konci frekvenční odezvy. Různé metody stabilizace napětí dělají konstrukci zesilovače složitější.

Typická účinnost jednopólového zesilovače třídy A nepřesahuje 20 % díky neustále otevřenému tranzistoru a nepřetržitému toku složky konstantního proudu. Můžete udělat zesilovač třídy A push-pull, účinnost se mírně zvýší, ale půlvlny signálu se stanou více asymetrickými. Převedením kaskády z provozní třídy „A“ do provozní třídy „AB“ se zčtyřnásobí nelineární zkreslení, i když se zvýší účinnost jejího obvodu.

U zesilovačů třídy „AB“ a „B“ se zkreslení zvyšuje se snižující se úrovní signálu. Nemůžete si pomoci, ale chcete takový zesilovač zesílit, abyste plně zažili sílu a dynamiku hudby, ale často to moc nepomůže.

Střední ročníky prací

Pracovní třída "A" má obměnu - třída "A+". V tomto případě nízkonapěťové vstupní tranzistory zesilovače této třídy pracují ve třídě „A“ a vysokonapěťové výstupní tranzistory zesilovače, pokud jejich vstupní signály překročí určitou úroveň, přejdou do tříd „B“ resp. „AB“. Účinnost těchto kaskád je lepší než v čisté třídě „A“ a nelineární zkreslení jsou menší (až 0,003 %). Mají však také „kovový“ zvuk kvůli přítomnosti vyšších harmonických ve výstupním signálu.

V zesilovačích jiné třídy - "AA" je stupeň nelineárního zkreslení ještě nižší - asi 0,0005%, ale jsou přítomny i vyšší harmonické.

Návrat k tranzistorovému zesilovači třídy A?

Dnes mnoho odborníků v oblasti vysoce kvalitní reprodukce zvuku obhajuje návrat k lampovým zesilovačům, protože úroveň nelineárních zkreslení a vyšších harmonických, které vnášejí do výstupního signálu, je zjevně nižší než u tranzistorů. Tyto výhody jsou však do značné míry kompenzovány potřebou přizpůsobeného transformátoru mezi vysokoimpedančním elektronkovým koncovým stupněm a nízkoimpedančními audio reproduktory. Jednoduchý tranzistorový zesilovač však lze vyrobit s transformátorovým výstupem, jak bude ukázáno níže.

Existuje také názor, že maximální kvalitu zvuku může poskytnout pouze hybridní lampový tranzistorový zesilovač, jehož všechny stupně jsou jednostranné, nezakryté a fungují ve třídě „A“. To znamená, že takový výkonový opakovač je zesilovač s jedním tranzistorem. Jeho obvod může mít maximální dosažitelnou účinnost (ve třídě „A“) maximálně 50 %. Ale ani výkon, ani účinnost zesilovače nejsou ukazateli kvality reprodukce zvuku. V tomto případě nabývá zvláštní důležitosti kvalita a linearita charakteristik všech ERE v obvodu.

Vzhledem k tomu, že obvody s jedním koncem získávají tuto perspektivu, podíváme se níže na jejich možné varianty.

Jednopólový zesilovač s jedním tranzistorem

Jeho obvod, vytvořený se společným emitorem a R-C připojením pro vstupní a výstupní signály pro provoz ve třídě „A“, je znázorněn na obrázku níže.

Ukazuje tranzistor Q1 struktury n-p-n. Jeho kolektor je připojen ke kladné svorce +Vcc přes odpor R3 omezující proud a emitor je připojen k -Vcc. Zesilovač založený na tranzistoru s pnp strukturou bude mít stejný obvod, ale napájecí svorky se vymění.

C1 je oddělovací kondenzátor, kterým je zdroj vstupního střídavého signálu oddělen od zdroje stejnosměrného napětí Vcc. V tomto případě C1 nebrání průchodu střídavého vstupního proudu přes přechod báze-emitor tranzistoru Q1. Rezistory R1 a R2 spolu s odporem přechodu E - B tvoří Vcc pro volbu pracovního bodu tranzistoru Q1 ve statickém režimu. Typická hodnota pro tento obvod je R2 = 1 kOhm a poloha pracovního bodu je Vcc/2. R3 je zatěžovací rezistor kolektorového obvodu a slouží k vytvoření výstupního signálu střídavého napětí na kolektoru.

Předpokládejme, že Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm a proudové zesílení h = 150. Zvolíme napětí na emitoru Ve = 9 V a úbytek napětí na přechodu „E - B“ se rovná Vbe = 0,7 V. Tato hodnota odpovídá tzv. křemíkovému tranzistoru. Pokud bychom uvažovali o zesilovači na bázi germaniových tranzistorů, pak by se úbytek napětí na otevřeném přechodu „E - B“ rovnal Vbe = 0,3 V.

Proud emitoru se přibližně rovná proudu kolektoru

Ie = 9 V/1 kOhm = 9 mA ≈ Ic.

Základní proud Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.

Pokles napětí na rezistoru R1

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

R1 = V(R1)/Ib = 10,3 V/60 uA = 172 kOhm.

C2 je potřeba k vytvoření obvodu pro průchod střídavé složky emitorového proudu (ve skutečnosti kolektorového proudu). Pokud by tam nebyl, pak by rezistor R2 značně omezoval proměnnou složku, takže dotyčný bipolární tranzistorový zesilovač by měl malé proudové zesílení.

V našich výpočtech jsme předpokládali, že Ic = Ib h, kde Ib je proud báze, který do něj teče z emitoru a vzniká, když je na bázi přivedeno předpětí. Svodový proud z kolektoru Icb0 však vždy protéká základnou (jak s předpětím, tak bez předpětí). Proto je skutečný kolektorový proud roven Ic = Ib h + Icb0 h, tzn. Svodový proud v obvodu s OE je zesílen 150krát. Pokud bychom uvažovali o zesilovači na bázi germaniových tranzistorů, pak by bylo potřeba tuto okolnost zohlednit ve výpočtech. Faktem je, že mají významné Icb0 v řádu několika μA. U křemíku je o tři řády menší (asi několik nA), takže se při výpočtech obvykle zanedbává.

Jednopólový zesilovač s MOS tranzistorem

Jako každý tranzistorový zesilovač s efektem pole má uvažovaný obvod svůj analog mezi zesilovači, uvažujme proto analog předchozího obvodu se společným emitorem. Vyrábí se se společným zdrojem a R-C připojením pro vstupní a výstupní signály pro provoz ve třídě „A“ a je znázorněn na obrázku níže.

Zde je C1 stejný oddělovací kondenzátor, přes který je zdroj vstupního střídavého signálu oddělen od zdroje stejnosměrného napětí Vdd. Jak víte, každý zesilovač založený na tranzistorech s efektem pole musí mít hradlový potenciál svých MOS tranzistorů nižší než potenciály jejich zdrojů. V tomto zapojení je hradlo uzemněno rezistorem R1, který má většinou vysoký odpor (od 100 kOhm do 1 Mohm), aby nesnižoval vstupní signál. Přes R1 neprochází prakticky žádný proud, takže potenciál hradla při absenci vstupního signálu se rovná potenciálu země. Potenciál zdroje je vyšší než potenciál země v důsledku poklesu napětí na rezistoru R2. Potenciál brány je tedy nižší než potenciál zdroje, který je nezbytný pro normální provoz Q1. Kondenzátor C2 a rezistor R3 mají stejný účel jako v předchozím zapojení. Protože se jedná o společný zdrojový obvod, jsou vstupní a výstupní signály fázově posunuty o 180°.

Zesilovač s výstupem na transformátor

Třetí jednostupňový jednoduchý tranzistorový zesilovač, znázorněný na obrázku níže, je také vyroben podle obvodu se společným emitorem pro provoz ve třídě "A", ale je připojen k nízkoimpedančnímu reproduktoru přes přizpůsobovací transformátor.

Primární vinutí transformátoru T1 zatěžuje kolektorový obvod tranzistoru Q1 a vytváří výstupní signál. T1 přenáší výstupní signál do reproduktoru a přizpůsobuje výstupní impedanci tranzistoru nízké (v řádu několika ohmů) impedanci reproduktoru.

Dělič napětí kolektorového zdroje Vcc, osazený na rezistorech R1 a R3, zajišťuje volbu pracovního bodu tranzistoru Q1 (přivádějící předpětí na jeho bázi). Účel zbývajících prvků zesilovače je stejný jako v předchozích obvodech.

Push-pull audio zesilovač

Push-pull LF zesilovač se dvěma tranzistory rozděluje vstupní frekvenci na dvě protifázové půlvlny, z nichž každá je zesílena vlastním tranzistorovým stupněm. Po provedení takového zesílení se půlvlny spojí do kompletního harmonického signálu, který se přenese do reproduktorové soustavy. Taková transformace nízkofrekvenčního signálu (rozdělení a opětovné sloučení) v něm přirozeně způsobí nevratné zkreslení v důsledku rozdílu ve frekvenci a dynamických vlastnostech dvou tranzistorů obvodu. Tato zkreslení snižují kvalitu zvuku na výstupu zesilovače.

Push-pull zesilovače pracující ve třídě „A“ nereprodukují složité audio signály dostatečně dobře, protože v jejich pažích nepřetržitě protéká stejnosměrný proud zvýšené velikosti. To vede k asymetrii půlvln signálu, fázovému zkreslení a nakonec ke ztrátě srozumitelnosti zvuku. Při zahřátí dva výkonné tranzistory zdvojnásobí zkreslení signálu v nízkých a infra-nízkých frekvencích. Ale přesto je hlavní výhodou push-pull obvodu jeho přijatelná účinnost a zvýšený výstupní výkon.

Push-pull obvod výkonového zesilovače s tranzistory je znázorněn na obrázku.

Toto je zesilovač pro provoz ve třídě „A“, ale lze použít třídu „AB“ a dokonce i „B“.

Beztransformátorový tranzistorový výkonový zesilovač

Transformátory, i přes úspěchy v jejich miniaturizaci, stále zůstávají nejobjemnějšími, nejtěžšími a nejdražšími elektronickými zařízeními. Proto byl nalezen způsob, jak eliminovat transformátor z push-pull obvodu jeho provedením na dvou výkonných komplementárních tranzistorech různých typů (n-p-n a p-n-p). Většina moderních výkonových zesilovačů využívá právě tento princip a jsou navrženy pro provoz ve třídě "B". Obvod takového výkonového zesilovače je znázorněn na obrázku níže.

Oba jeho tranzistory jsou zapojeny podle obvodu se společným kolektorem (emitorovým sledovačem). Proto obvod přenáší vstupní napětí na výstup bez zesílení. Pokud není vstupní signál, pak jsou oba tranzistory na hranici zapnutého stavu, ale jsou vypnuté.

Když je na vstup přiveden harmonický signál, jeho kladná půlvlna otevře TR1, ale uvede pnp tranzistor TR2 zcela do režimu cutoff. Zátěží tedy protéká pouze kladná půlvlna zesíleného proudu. Záporná půlvlna vstupního signálu otevírá pouze TR2 a uzavírá TR1, takže do zátěže je přiváděna záporná půlvlna zesíleného proudu. V důsledku toho se na zátěži uvolní plně výkonově zesílený (v důsledku zesílení proudu) sinusový signál.

Jednotranzistorový zesilovač

Abychom pochopili výše uvedené, sestavme jednoduchý zesilovač pomocí tranzistorů vlastníma rukama a zjistíme, jak to funguje.

Jako zátěž pro nízkovýkonový tranzistor T typu BC107 zapneme sluchátka s odporem 2-3 kOhm, přivedeme na bázi předpětí z vysokoodporového odporu R* 1 MOhm a připojíme odpojení elektrolytického kondenzátoru C o kapacitě 10 μF až 100 μF do základního obvodu T. Napájení obvodu Budeme používat 4,5 V/0,3 A z baterie.

Není-li připojen rezistor R*, není zde proud báze Ib ani kolektorový proud Ic. Pokud je připojen rezistor, napětí na bázi stoupne na 0,7 V a protéká jím proud Ib = 4 μA. Proudové zesílení tranzistoru je 250, což dává Ic = 250Ib = 1 mA.

Po sestavení jednoduchého tranzistorového zesilovače vlastníma rukama jej nyní můžeme vyzkoušet. Připojte sluchátka a položte prst na bod 1 schématu. Uslyšíte hluk. Vaše tělo vnímá záření napájecího zdroje o frekvenci 50 Hz. Hluk, který slyšíte ze sluchátek, je toto záření, pouze zesílené tranzistorem. Pojďme si tento proces vysvětlit podrobněji. Střídavé napětí 50 Hz je připojeno k bázi tranzistoru přes kondenzátor C. Napětí báze se nyní rovná součtu stejnosměrného offsetového napětí (přibližně 0,7 V) přicházejícího z rezistoru R* a střídavého prstového napětí. Výsledkem je, že kolektorový proud přijímá střídavou složku s frekvencí 50 Hz. Tento střídavý proud se používá k posunu membrány reproduktoru tam a zpět na stejné frekvenci, což znamená, že na výstupu uslyšíme tón 50 Hz.

Poslech na úrovni šumu 50 Hz není příliš zajímavý, proto můžete do bodů 1 a 2 připojit zdroje nízkofrekvenčního signálu (CD přehrávač nebo mikrofon) a slyšet zesílenou řeč nebo hudbu.

Napájecí zdroj musí poskytovat stabilní nebo nestabilní bipolární napájecí napětí ±45V a proud 5A. Tento ULF tranzistorový obvod je velmi jednoduchý, protože koncový stupeň používá pár výkonných komplementárních Darlingtonových tranzistorů. V souladu s referenčními charakteristikami mohou tyto tranzistory spínat proud až 5A při přechodovém napětí emitor-kolektor do 100V.

Obvod ULF je znázorněn na obrázku níže.

Signál vyžadující zesílení přes předběžný ULF je přiváděn do předstupně diferenciálního zesilovače postaveného na kompozitních tranzistorech VT1 a VT2. Použití diferenciálního obvodu v zesilovacím stupni snižuje šumové efekty a zajišťuje negativní zpětnou vazbu. Napětí OS je přiváděno do báze tranzistoru VT2 z výstupu výkonového zesilovače. Stejnosměrná zpětná vazba je realizována přes rezistor R6. Zpětná vazba na proměnnou součást se provádí přes rezistor R6, ale její hodnota závisí na jmenovitých hodnotách řetězce R7-C3. Je ale třeba mít na paměti, že příliš velké zvýšení odporu R7 vede k buzení.

Stejnosměrný provozní režim je zajištěn volbou rezistoru R6. Koncový stupeň na bázi Darlingtonových tranzistorů VT3 a VT4 pracuje ve třídě AB. Diody VD1 a VD2 jsou potřebné pro stabilizaci pracovního bodu koncového stupně.

Tranzistor VT5 je určen k řízení koncového stupně, jeho základna přijímá signál z výstupu diferenciálního předzesilovače a také konstantní předpětí, které určuje stejnosměrný provozní režim koncového stupně.

Všechny kondenzátory v obvodu musí být dimenzovány na maximální stejnosměrné napětí minimálně 100V. Tranzistory koncového stupně se doporučuje montovat na radiátory o ploše minimálně 200 cm čtverečních

Uvažovaný obvod jednoduchého dvoustupňového zesilovače je určen pro použití se sluchátky nebo pro použití v jednoduchých zařízeních s funkcí předzesilovače.

První tranzistor zesilovače je zapojen podle obvodu se společným emitorem a druhý tranzistor je připojen ke společnému kolektoru. První stupeň je určen pro základní zesílení signálu z hlediska napětí a druhý stupeň zesiluje signál z hlediska výkonu.

Nízká výstupní impedance druhého stupně dvoustupňového zesilovače, zvaného emitorový sledovač, umožňuje připojit nejen vysokoimpedanční sluchátka, ale i další typy převodníků akustického signálu.

Toto je také dvoustupňový obvod ULF vyrobený na dvou tranzistorech, ale s opačnou vodivostí. Jeho hlavním rysem je, že spojení mezi kaskádami je přímé. Kryté OOS přes odpor R3 předpětí z druhého stupně přechází na bázi prvního tranzistoru.

Kondenzátor SZ, obchází rezistor R4, snižuje negativní zpětnou vazbu na střídavý proud, čímž snižuje zisk VT2. Volbou hodnoty odporu R3 se nastaví pracovní režim tranzistorů.

UMZCH na dvou tranzistorech

Tento poměrně lehký zesilovač zvukového výkonu (UMPA) lze připájet pomocí pouhých dvou tranzistorů. Při napájecím napětí 42V DC dosahuje výstupní výkon zesilovače 0,25 W do zátěže 4 ohmy. Proudový odběr je pouze 23 mA. Zesilovač pracuje v jednocyklovém režimu „A“.

Nízkofrekvenční napětí ze zdroje signálu se blíží regulátoru hlasitosti R1. Dále se přes ochranný odpor R3 a kondenzátor C1 objeví signál na bázi bipolárního tranzistoru VT1 zapojeného podle obvodu se společným emitorem. Zesílený signál přes R8 je přiveden na hradlo výkonného tranzistoru VT2 s efektem pole, zapojeného podle obvodu se společným zdrojem a jeho zátěží je primární vinutí snižovacího transformátoru Dynamická hlava nebo reproduktorová soustava může být připojené k sekundárnímu vinutí transformátoru.

V obou tranzistorových stupních je lokální negativní zpětná vazba na stejnosměrný a střídavý proud, stejně jako na společný obvod OOS.

Zvyšuje-li se hradlové napětí tranzistoru s efektem pole, odpor zdroje kolektoru jeho kanálu klesá a napětí na jeho kolektoru klesá. To také ovlivňuje úroveň signálu vstupujícího do bipolárního tranzistoru, což snižuje napětí hradla.

Spolu s lokálními negativními zpětnovazebními obvody jsou tak pracovní režimy obou tranzistorů stabilizovány i při nepatrné změně napájecího napětí. Zisk závisí na poměru odporů rezistorů R10 a R7. Zenerova dioda VD1 je navržena tak, aby zabránila selhání tranzistoru s efektem pole. Zesilovací stupeň na VT1 je napájen přes RC filtr R12C4. Kondenzátor C5 je blokován v napájecím obvodu.

Zesilovač je možné osadit na desku plošných spojů o rozměrech 80x50 mm, na které jsou umístěny všechny prvky kromě snižovacího transformátoru a dynamické hlavy

Obvod zesilovače je nastaven na napájecí napětí, při kterém bude pracovat. Pro jemné doladění se doporučuje použít osciloskop, jehož sonda je připojena ke svorce drain tranzistoru s efektem pole. Přivedením sinusového signálu o frekvenci 100 ... 4000 Hz na vstup zesilovače, nastavením ladicího odporu R5, zajistíme, že nedojde k žádnému znatelnému zkreslení sinusoidy, přičemž kolísání amplitudy signálu na svorce kolektoru tranzistoru je jako co největší.

Výstupní výkon tranzistorového zesilovače s efektem pole je malý, pouze 0,25 W, napájecí napětí je od 42V do 60V. Dynamický odpor hlavy je 4 Ohmy.

Zvukový signál přes proměnný odpor R1, poté R3 a oddělovací kapacitu C1 je přiváděn do zesilovacího stupně na bipolárním tranzistoru podle obvodu se společným emitorem. Dále z tohoto tranzistoru prochází zesílený signál přes odpor R10 do tranzistoru s efektem pole.

Primární vinutí transformátoru je zátěží pro tranzistor s efektem pole a na sekundární vinutí je připojena čtyřohmová dynamická hlava. Poměrem odporů R10 a R7 nastavíme stupeň zesílení napětí. Pro ochranu unipolárního tranzistoru byla do obvodu přidána zenerova dioda VD1.

Všechny hodnoty dílů jsou zobrazeny v diagramu. Transformátor lze použít jako TVK110LM nebo TVK110L2 z jednotky skenování snímků starého televizoru nebo podobně.

UMZCH podle Ageevova schématu

Na tento obvod jsem narazil ve starém čísle radiočasopisu, dojmy z něj byly nejpříjemnější, za prvé, obvod je tak jednoduchý, že ho zvládne sestavit i začínající radioamatér, a zadruhé za předpokladu, že součástky fungují a montáž je správná, nevyžaduje seřízení.

Pokud vás tento okruh zaujal, pak zbytek podrobností o jeho sestavení najdete v Radiomagazínu č. 8 pro rok 1982.

Vysoce kvalitní tranzistor ULF