Найпростіший підсилювач на транзисторах може бути добрим посібником для вивчення властивостей приладів. Схеми та конструкції досить прості, можна самостійно виготовити пристрій та перевірити його роботу, зробити виміри всіх параметрів. Завдяки сучасним польовим транзисторам можна виготовити буквально із трьох елементів мініатюрний мікрофонний підсилювач. І підключити його до персонального комп'ютера для покращення параметрів звукозапису. Та й співрозмовники під час розмов будуть набагато краще і чіткіше чути вашу промову.

Частотні характеристики

Підсилювачі низької (звукової) частоти є практично у всіх побутових приладах - музичних центрах, телевізорах, радіо, магнітолах і навіть в персональних комп'ютерах. Але існують ще підсилювачі ВЧ на транзисторах, лампах та мікросхемах. Відмінність в тому, що УНЧ дозволяє посилити сигнал лише звуковий частоти, яка сприймається людським вухом. Підсилювачі звуку на транзисторах дозволяють відтворювати сигнали з частотами від 20 Гц до 20000 Гц.

Отже, навіть найпростіший пристрій здатний посилити сигнал у цьому діапазоні. Причому робить це максимально рівномірно. Коефіцієнт посилення залежить від частоти вхідного сигналу. Графік залежності цих величин – практично пряма лінія. Якщо ж на вхід підсилювача подати сигнал із частотою поза діапазоном, якість роботи та ефективність пристрою швидко зменшаться. Каскади УНЧ збираються, як правило, на транзисторах, що працюють у низько- та середньочастотному діапазонах.

Класи роботи звукових підсилювачів

Усі підсилювальні пристрої поділяються на кілька класів, залежно від того, який ступінь протікання протягом періоду роботи струму через каскад:

1. Клас «А» - струм протікає безперервно протягом усього періоду роботи підсилювального каскаду.
2. У класі роботи "В" протікає струм протягом половини періоду.
3. Клас "АВ" говорить про те, що струм протікає через підсилювальний каскад протягом часу, що дорівнює 50-100% від періоду.
4. У режимі "С" електричний струм протікає менш ніж половину періоду часу роботи.
5. Режим «D» УНЧ застосовується у радіоаматорській практиці зовсім недавно – трохи більше 50 років. Найчастіше ці пристрої реалізуються з урахуванням цифрових елементів і мають дуже високий ККД - понад 90 %.

Наявність спотворень у різних класах НЧ-підсилювачів

Робоча область транзисторного підсилювача класу "А" характеризується досить невеликими нелінійними спотвореннями. Якщо вхідний сигнал викидає імпульси з вищою напругою, це призводить до того, що транзистори насичуються. У вихідному сигналі біля кожної гармоніки починають з'являтися вищі (до 10 чи 11). Через це з'являється металевий звук, характерний лише транзисторних підсилювачів.

При нестабільному живленні вихідний сигнал амплітудою моделюватиметься біля частоти мережі. Звук стане в лівій частині частотної характеристики жорсткішим. Але чим краща стабілізація живлення підсилювача, тим складнішою стає конструкція всього пристрою. УНЧ, які працюють у класі «А», мають відносно невеликий ККД – менше 20%. Причина полягає в тому, що транзистор постійно відкрито і струм через нього протікає постійно.

Для підвищення (щоправда, незначного) ККД можна скористатися двотактними схемами. Один недолік - напівхвилі у вихідного сигналу стають несиметричними. Якщо ж перевести з класу "А" в "АВ", збільшаться нелінійні спотворення в 3-4 рази. Але коефіцієнт корисної дії всієї схеми пристрою все ж таки збільшиться. УНЧ класів "АВ" та "В" характеризує наростання спотворень при зменшенні рівня сигналу на вході. Але навіть якщо додати гучність, це не допоможе повністю позбутися недоліків.

Робота у проміжних класах

Кожен клас має кілька різновидів. Наприклад, є клас роботи підсилювачів «А+». У ньому транзистори на вході (низьковольтні) працюють як «А». Але високовольтні, що встановлюються у вихідних каскадах, працюють або в «В» або в «АВ». Такі підсилювачі набагато економічніші, ніж у класі «А». Помітно менше нелінійних спотворень - не вище 0,003%. Можна досягти і більш високих результатів, використовуючи біполярні транзистори. Принцип роботи підсилювачів цих елементах буде розглянуто нижче.

Але все одно є велика кількість вищих гармонік у вихідному сигналі, через що звук стає характерним металевим. Існують ще схеми підсилювачів, які працюють у класі "АА". Вони нелінійні спотворення ще менше - до 0,0005 %. Але головна вада транзисторних підсилювачів все одно є - характерний металевий звук.

"Альтернативні" конструкції

Не можна сказати, що вони альтернативні, просто деякі фахівці, які займаються проектуванням та збиранням підсилювачів для якісного відтворення звуку, все частіше віддають перевагу ламповим конструкціям. У лампових підсилювачів такі переваги:

1. Дуже низьке значення рівня нелінійних спотворень у вихідному сигналі.
2. Вищих гармонік менше, ніж у транзисторних конструкціях.

Але є один величезний мінус, який переважує всі переваги - обов'язково потрібно ставити пристрій для узгодження. Справа в тому, що у лампового каскаду дуже великий опір – кілька тисяч Ом. Але опір обмотки динаміків – 8 або 4 Ома. Щоб узгодити їх, потрібно встановлювати трансформатор.

Звичайно, це не дуже великий недолік – існують і транзисторні пристрої, у яких використовуються трансформатори для узгодження вихідного каскаду та акустичної системи. Деякі фахівці стверджують, що найбільш ефективною схемою виявляється гібридна - в якій застосовуються однотактні підсилювачі, які не охоплені негативним зворотним зв'язком. Причому всі ці каскади функціонують як УНЧ класу «А». Іншими словами, застосовується як повторювач підсилювач потужності на транзисторі.

Причому ККД у таких пристроїв досить високий - близько 50%. Але не варто орієнтуватися лише на показники ККД та потужності - вони не говорять про високу якість відтворення звуку підсилювачем. Набагато більшого значення мають лінійність характеристик та їх якість. Тому потрібно звертати увагу насамперед на них, а не на потужність.

Схема однотактного УНЧ на транзисторі

Найпростіший підсилювач, побудований за схемою із загальним емітером, працює у класі «А». У схемі використовується напівпровідниковий елемент із структурою n-p-n. У колекторному ланцюгу встановлено опір R3, що обмежує струм, що протікає. Колекторний ланцюг з'єднується з позитивним проводом живлення, а емітерний - з негативним. У разі використання напівпровідникових транзисторів зі структурою p-n-p схема буде такою самою, ось тільки потрібно буде змінити полярність.

За допомогою роздільного конденсатора С1 вдається відокремити вхідний змінний сигнал від джерела постійного струму. При цьому конденсатор не є перешкодою для протікання змінного струму шляхом база-емітер. Внутрішній опір переходу емітер-база разом з резисторами R1 і R2 є найпростішим дільником напруги живлення. Зазвичай резистор R2 має опір 1-1,5 ком - найбільш типові значення для таких схем. При цьому напруга живлення ділиться рівно навпіл. І якщо запитати схему напругою 20 Вольт, то можна побачити, що значення коефіцієнта посилення струму h21 складе 150. Потрібно відзначити, що підсилювачі КВ на транзисторах виконуються за аналогічними схемами, тільки працюють трохи інакше.

При цьому напруга емітера дорівнює 9 і падіння на ділянці ланцюга «Е-Б» 0,7 В (що характерно для транзисторів на кристалах кремнію). Якщо розглянути підсилювач на германієвих транзисторах, то в цьому випадку падіння напруги на ділянці «Е-Б» дорівнюватиме 0,3 В. Струм у ланцюзі колектора дорівнюватиме тому, що протікає в емітері. Обчислити можна, розділивши напругу емітера на опір R2 - 9В/1 кОм=9 мА. Для обчислення значення струму бази необхідно 9 мА розділити коефіцієнт посилення h21 - 9мА/150=60 мкА. У конструкціях УНЧ зазвичай використовуються біполярні транзистори. Принцип роботи у нього відрізняється від польових.

На резисторі R1 тепер можна обчислити значення падіння - це різниця між напругою бази та живлення. У цьому напругу бази можна з'ясувати за формулою - сума показників емітера і переходу «Е-Б». При живленні джерела 20 Вольт: 20 - 9,7 = 10,3. Звідси можна обчислити значення опору R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. У схемі є ємність С2, необхідна для реалізації ланцюга, по якій зможе проходити змінна складова емітерного струму.

Якщо не встановлювати конденсатор С2, змінна складова дуже обмежуватиметься. Через це такий підсилювач звуку на транзисторах буде мати дуже низький коефіцієнт посилення по струму h21. Слід звернути увагу, що у вищевикладених розрахунках приймалися рівними струми бази і колектора. Причому за струм бази брався той, що втікає у ланцюг від емітера. Виникає він лише за умови подачі на виведення бази транзистора напруги усунення.

Але треба враховувати, що по ланцюгу бази абсолютно завжди, незалежно від наявності зсуву, обов'язково протікає струм витоку колектора. У схемах із загальним емітером струм витоку посилюється не менше ніж у 150 разів. Але зазвичай це значення враховується лише за розрахунку підсилювачів на германієвих транзисторах. У разі використання кремнієвих, у яких струм ланцюга К-Б дуже малий, цим значенням просто нехтують.

Підсилювачі на МДП-транзисторах

Підсилювач на польових транзисторах, представлений на схемі, має багато аналогів. У тому числі з використанням біполярних транзисторів. Тому можна розглянути як аналогічний приклад конструкцію підсилювача звуку, зібрану за схемою із загальним емітером. На фото представлена ​​схема, виконана за схемою із загальним джерелом. На вхідних та вихідних ланцюгах зібрані R-C-зв'язки, щоб пристрій працював у режимі підсилювача класу «А».

Змінний струм від джерела сигналу відокремлюється від постійної напруги живлення конденсатором С1. Обов'язково підсилювач на польових транзисторах повинен мати потенціал затвора, який буде нижчим за аналогічну характеристику витоку. На представленій схемі затвор з'єднаний із загальним дротом за допомогою резистора R1. Його опір дуже великий - зазвичай застосовують у конструкціях резистори 100-1000 кОм. Такий великий опір вибирається для того, щоб сигнал не шунтувався на вході.

Цей опір майже не пропускає електричний струм, внаслідок чого у затвора потенціал (у разі відсутності сигналу на вході) такий самий, як у землі. На початку ж потенціал виявляється вищим, ніж у землі, тільки завдяки падінню напруги на опорі R2. Звідси ясно, що у затвора потенціал нижчий, ніж на початку. Саме це і потрібно для нормального функціонування транзистора. Потрібно звернути увагу на те, що С2 та R3 у цій схемі підсилювача мають таке ж призначення, як і в розглянутій вище конструкції. А вхідний сигнал зрушено щодо вихідного на 180 градусів.

УНЧ із трансформатором на виході

Можна зробити такий підсилювач своїми руками для домашнього використання. Виконується він за схемою, що працює у класі «А». Конструкція така сама, як і розглянуті вище, - із загальним емітером. Одна особливість – необхідно використовувати трансформатор для узгодження. Це недолік подібного підсилювача звуку на транзисторах.

Колекторний ланцюг транзистора навантажується первинною обмоткою, яка розвиває вихідний сигнал, що передається через вторинну динаміку. На резисторах R1 і R3 зібраний дільник напруги, що дозволяє вибрати робочу точку транзистора. За допомогою цього ланцюжка забезпечується подача напруги зміщення до бази. Всі інші компоненти мають таке саме призначення, як і у розглянутих вище схем.

Двотактний підсилювач звуку

Не можна сказати, що це простий підсилювач на транзисторах, оскільки його робота трохи складніша, ніж у розглянутих раніше. У двотактних УНЧ вхідний сигнал розщеплюється на дві напівхвилі, різні за фазою. І кожна з цих напівхвиль посилюється своїм каскадом, виконаним на транзисторі. Після того, як відбулося посилення кожної напівхвилі, обидва сигнали з'єднуються та надходять на динаміки. Такі складні перетворення здатні викликати спотворення сигналу, оскільки динамічні та частотні властивості двох, навіть однакових на кшталт, транзисторів будуть відмінні.

В результаті на виході підсилювача суттєво знижується якість звучання. Під час роботи двотактного підсилювача у класі «А» не виходить якісно відтворити складний сигнал. Причина - підвищений струм протікає підсилювача по плечах постійно, напівхвилі несиметричні, виникають фазові спотворення. Звук стає менш розбірливим, а при нагріванні спотворення сигналу ще більше посилюються, особливо на низьких та наднизьких частотах.

Безтрансформаторні УНЧ

Підсилювач НЧ на транзисторі, виконаний з використанням трансформатора, незважаючи на те, що конструкція може мати малі габарити, все одно недосконалий. Трансформатори все одно важкі і громіздкі, тому краще їх позбутися. Набагато ефективнішою є схема, виконана на комплементарних напівпровідникових елементах з різними типами провідності. Більшість сучасних УНЧ виконується саме за такими схемами і працюють у класі «В».

Два потужні транзистори, що використовуються в конструкції, працюють за схемою емітерного повторювача (загальний колектор). При цьому напруга входу передається на вихід без втрат та посилення. Якщо на вході немає сигналу, транзистори на межі включення, але все одно ще відключені. При подачі гармонійного сигналу на вхід відбувається відкривання позитивної напівхвиль першого транзистора, а другий в цей час знаходиться в режимі відсічення.

Отже, через навантаження здатні пройти лише позитивні напівхвилі. Але негативні відкривають другий транзистор і повністю замикають перший. При цьому в навантаженні виявляються лише негативні напівхвилі. В результаті посилений за потужністю сигнал виявляється на виході пристрою. Подібна схема підсилювача на транзисторах досить ефективна та здатна забезпечити стабільну роботу, якісне відтворення звуку.

Схема УНЧ на одному транзисторі

Вивчивши всі вищеописані особливості, можна зібрати підсилювач своїми руками на простій елементній основі. Транзистор можна використовувати вітчизняний КТ315 або будь-який зарубіжний аналог - наприклад ВС107. Як навантаження потрібно використовувати навушники, опір яких 2000-3000 Ом. На базу транзистора необхідно подати напругу усунення через резистор опором 1 Мом та конденсатор розв'язки 10 мкФ. Живлення схеми можна здійснити від джерела напругою 4,5-9 Вольт, струм – 0,3-0,5 А.

Якщо опір R1 не підключити, то в базі та колекторі не буде струму. Але при підключенні напруга досягає рівня 0,7 і дозволяє протікати струму близько 4 мкА. При цьому по струму коефіцієнт посилення виявиться близько 250. Звідси можна зробити простий розрахунок підсилювача на транзисторах і дізнатися про струм колектора - він виявляється дорівнює 1 мА. Зібравши цю схему підсилювача на транзисторі, можна провести її перевірку. До виходу підключіть навантаження - навушники.

Торкніться підсилювача пальцем - повинен з'явитися характерний шум. Якщо його немає, то, найімовірніше, конструкція зібрана неправильно. Перевірте всі з'єднання та номінали елементів. Щоб наочніша була демонстрація, підключіть до входу УНЧ джерело звуку - вихід від плеєра або телефону. Прослухайте музику та оцініть якість звучання.

- Сусід запарив по батареї стукати. Зробив музику голосніше, щоби його не чути.
(З фольклору аудіофілів).

Епіграф іронічний, але аудіофіл зовсім не обов'язково "хворий на всю голову" з фізіономією Джоша Ернеста на брифінгу з питань відносин з РФ, якого "пре" тому, що сусіди "щасливі". Хтось хоче слухати серйозну музику вдома, як у залі. Якість апаратури для цього потрібна така, яка у любителів децибел гучності як таких просто не міститься там, де у розсудливих людей розум, але в останніх він за розум заходить від цін на відповідні підсилювачі (УМЗЧ, підсилювач потужності звукової частоти). А в когось попутно виникає бажання долучитися до корисних та захоплюючих сфер діяльності – техніки відтворення звуку та взагалі електроніки. Які у вік цифрових технологій нерозривно пов'язані і можуть стати високоприбутковою та престижною професією. Оптимальний у всіх відносинах перший крок у цій справі – зробити підсилювач своїми руками: саме УМЗЧ дозволяє з початковою підготовкою на базі шкільної фізики на тому самому столі пройти шлях від найпростіших конструкцій на піввечора (які, проте, непогано «співають») до найскладніших агрегатів, через які із задоволенням зіграє і хороша рок-група.Мета цієї публікації – висвітлити перші етапи цього шляху для початківців і, можливо, повідомити щось нове досвідченим.

Найпростіші

Отже, спочатку спробуємо зробити підсилювач звуку, який просто працює. Щоб грунтовно вникнути в звукотехніку, доведеться поступово освоїти досить теоретичного матеріалу і не забувати в міру просування збагачувати багаж знань. Але будь-яка розумність засвоюється легше, коли бачиш і мацаєш, як вона працює в залозі. У цій статті далі теж без теорії не обійдеться - в тому, що потрібно знати спочатку і що можна пояснити без формул і графіків. А поки що достатньо буде вміння і користуватися мультитестером.

Примітка:якщо ви досі не паяли електроніку, врахуйте її компоненти не можна перегрівати! Паяльник – до 40 Вт (краще 25 Вт), максимально допустимий час паяння без перерви – 10 с. Паяний висновок для тепловідведення утримується в 0,5-3 см від місця паяння з боку корпусу приладу медичним пінцетом. Кислотні та ін. Активні флюси застосовувати не можна! Припій - ПОС-61.

Ліворуч на рис.- Найпростіший УМЗЧ, «який просто працює». Його можна зібрати як на германієвих, так і кремнієвих транзисторах.

На цій крихті зручно освоювати ази налагодження УМЗЧ з безпосередніми зв'язками між каскадами, що дають найчистіший звук.

• Перед першим увімкненням живлення навантаження (динамік) відключаємо;
• Замість R1 впаюємо ланцюжок із постійного резистора на 33 ком і змінного (потенціометра) на 270 ком, тобто. перший прим. вчетверо меншого, а другий прим. удвічі більшого номіналу проти вихідного за схемою;
• Подаємо живлення і, обертаючи двигун потенціометра, у точці, позначеній хрестиком, виставляємо вказаний струм колектора VT1;
• Знімаємо харчування, випоюємо тимчасові резистори і вимірюємо їх загальний опір;
• Як R1 ставимо резистор номіналу зі стандартного ряду, найближчого до виміряного;
• Замінюємо R3 на ланцюжок постійний 470 Ом + потенціометр 3,3 кОм;
• Так само, як за пп. 3-5, в т. а виставляємо напругу, що дорівнює половині напруги живлення.

Точка а, звідки знімається сигнал навантаження це т. зв. середня точка підсилювача. У УМЗЧ з однополярним харчуванням у ній виставляють половину його значення, а УМЗЧ у двополярним харчуванням – нуль щодо загального проводу. Це називається регулюванням балансу підсилювача. У однополярних УМЗЧ з ємнісною розв'язкою навантаження відключати її на час налагодження не обов'язково, але краще звикати робити це рефлекторно: розбалансований 2-полярний підсилювач із підключеним навантаженням здатний спалити свої ж потужні та дорогі вихідні транзистори, а то й «новий, хороший» і дуже дорогий потужний динамік.

Примітка:компоненти, що вимагають підбору при налагодженні пристрою в макеті, на схемах позначаються або зірочкою (*), або штрих-апостроф (').

У центрі тому ж рис.- Простий УМЗЧ на транзисторах, що розвиває вже потужність до 4-6 Вт на навантаженні 4 Ом. Хоч і працює він, як і попередній, у т. зв. класі AB1, не призначеному для Hi-Fi озвучування, але якщо замінити парою таких підсилювач класу D (див. далі) у дешевих китайських комп'ютерних колонках, їх звучання помітно покращується. Тут дізнаємося про ще одну хитрість: потужні вихідні транзистори потрібно ставити на радіатори. Компоненти, що потребують додаткового охолодження, на схемах обводять пунктиром; правда, далеко не завжди; іноді – із зазначенням необхідної площі, що розсіює тепловідведення. Налагодження цього УМЗЧ – балансування за допомогою R2.

Праворуч на рис.- Ще не монстр на 350 Вт (як був показаний на початку статті), але вже цілком солідний звірюга: простий підсилювач на транзисторах потужністю 100 Вт. Музику через нього можна слухати, але не Hi-Fi, клас роботи – AB2. Однак для озвучування майданчика для пікніка або зборів на відкритому повітрі, шкільного актового чи невеликого торгового залу він цілком придатний. Аматорський рок-гурт, маючи за таким УМЗЧ на інструмент, може успішно виступати.

У цьому УМЗЧ виявляються ще дві хитрощі: по-перше, в дуже потужних підсилювачах каскад розгойдування потужного виходу теж потрібно охолоджувати, тому VT3 ставлять на радіатор від 100 кв. див. Для вихідних VT4 та VT5 потрібні радіатори від 400 кв. див. По-друге, УМЗЧ із двополярним харчуванням зовсім без навантаження не балансуються. То один, то інший вихідний транзистор йде у відсічення, а пов'язаний у насичення. Потім на повній напрузі живлення стрибки струму при балансуванні здатні вивести з ладу вихідні транзистори. Тому для балансування (R6, чи здогадалися?) підсилювач запитують від +/–24 В, а замість навантаження включають дротяний резистор 100…200 Ом. До речі, закорючки у деяких резисторах на схемі – римські цифри, що позначають їхню необхідну потужність розсіювання тепла.

Примітка:джерело живлення для цього УМЗЧ потрібне потужністю від 600 Вт. Конденсатори фільтра, що згладжує – від 6800 мкФ на 160 В. Паралельно електролітичним конденсаторам ІП включаються керамічні по 0,01 мкФ для запобігання самозбудження на ультразвукових частотах, здатного миттєво спалити вихідні транзистори.

На польовиках

На слід. Мал. – ще один варіант досить потужного УМЗЧ (30 Вт, а при напрузі живлення 35 В – 60 Вт) на потужних польових транзисторах:

Звук від нього вже тягне на вимоги до Hi-Fi початкового рівня (якщо, зрозуміло, УМЗЧ працює на соотв. Акустичні системи, АС). Потужні польовики не вимагають великої потужності для розгойдування, тому і передпотужного каскаду немає. Ще потужні польові транзистори за жодних несправностей не спалюють динаміки – самі швидше згоряють. Теж неприємно, але все-таки дешевше, ніж міняти дорогу басову голівку гучномовця (РР). Балансування і взагалі налагодження цього УМЗЧ не потрібні. Недолік у нього, як у конструкції для початківців, всього один: потужні польові транзистори набагато дорожчі за біполярні для підсилювача з такими ж параметрами. Вимоги до ІП - аналогічні перед. випадку, але потужність його потрібна від 450 Вт. Радіатори – від 200 кв. див.

Примітка:не треба будувати потужні УМЗЧ на польових транзисторах імпульсних джерел живлення, напр. комп'ютерні. При спробах "загнати" їх в активний режим, необхідний для УМЗЧ, вони або просто згоряють, або звук дають слабкий, а за якістю "ніякий". Те саме стосується потужних високовольтних біполярних транзисторів, напр. з малої розгортки старих телевізорів.

Відразу нагору

Якщо ви вже зробили перші кроки, то цілком природним буде бажання збудувати УМЗЧ класу Hi-Fi, не вдаючись надто глибоко в теоретичні нетрі.Для цього доведеться розширити парк приладів - потрібен осцилограф, генератор звукових частот (ГЗЧ) і мілівольтметр змінного струму з можливістю вимірювання постійної складової. Прототипом для повторення краще взяти УМЗЧ Е. Гумелі, докладно описаний у «Радіо» №1 за 1989 р. Для його будівництва знадобиться трохи недорогих доступних компонентів, але якість задовольняє дуже високим вимогам: потужність до 60 Вт, смуга 20-20 000 Гц, нерівномірність АЧХ 2 дБ, коефіцієнт нелінійних спотворень (КНІ) 0,01%, рівень власних шумів -86 дБ. Однак налагодити підсилювач Гумелі досить складно; якщо ви з ним упораєтесь, можете братися за будь-який інший. Втім, деякі з відомих нині обставин набагато спрощують налагодження цього УМЗЧ, див. нижче. Маючи на увазі це і те, що до архівів «Радіо» пробратися не всім вдається, доречно буде повторити основні моменти.

Схеми простого високоякісного УМЗЛ

Схеми УМЗЧ Гумелі та специфікація до них дано на ілюстрації. Радіатори вихідних транзисторів – від 250 кв. див. для УМЗЧ за рис. 1 та від 150 кв. див. для варіанта за рис. 3 (нумерація оригінальна). Транзистори передвихідного каскаду (КТ814/КТ815) встановлюються на радіатори зігнуті з алюмінієвих пластин 75х35 мм товщиною 3 мм. Замінювати КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не варто, звук помітно не покращується, але налагодження серйозно не може.

Цей УМЗЧ дуже критичний до електроживлення, топології монтажу та загальної, тому налагоджувати його потрібно у конструктивно закінченому вигляді та лише зі штатним джерелом живлення. При спробі запитати від стабілізованого ІП вихідні транзистори згоряють одразу. Тож на рис. дано креслення оригінальних друкованих плат та вказівки щодо налагодження. До них можна додати, що, по-перше, якщо при першому включенні помітний «збуд», з ним борються, змінюючи індуктивність L1. По-друге, висновки встановлюваних на плати деталей повинні бути не довшими за 10 мм. По-третє, змінювати топологію монтажу вкрай небажано, але, якщо треба, на боці провідників обов'язково повинен бути рамковий екран (земляна петля, виділена кольором на рис.), а доріжки електроживлення повинні проходити поза нею.

Примітка:розриви в доріжках, до яких підключаються основи потужних транзисторів – технологічні, для налагодження, після чого запаюються краплями припою.

Налагодження цього УМЗЧ багато спрощується, а ризик зіткнутися з «збудком» у процесі користування зводиться до нуля, якщо:

• Мінімізувати міжблочний монтаж, помістивши плату на радіаторах потужних транзисторів.
• Повністю відмовитися від роз'ємів усередині, виконавши весь монтаж лише паянням. Тоді не потрібні будуть R12, R13 у потужному варіанті або R10 R11 у менш потужному (на схемах вони пунктирні).
• Використовувати для внутрішнього монтажу аудіопроводу із безкисневої міді мінімальної довжини.

За виконання цих умов із порушенням проблем немає, а налагодження УМЗЧ зводиться до рутинної процедури, описаної на рис.

Провід для звуку

Аудіопроводу не вигадка. Необхідність їх застосування нині безсумнівна. У міді з домішкою кисню на гранях кристаллітів металу утворюється найтонша плівочка оксиду. Оксиди металів напівпровідники та, якщо струм у дроті слабкий без постійної складової, його форма спотворюється. За ідеєю, спотворення на міріадах кристалітів повинні компенсувати один одного, але трохи (схоже, обумовлена ​​квантовими невизначеностями) залишається. Достатня, щоби бути поміченою вимогливими слухачами на тлі найчистішого звуку сучасних УМЗЧ.

Виробники та торговці без зазріння совісті підсовують замість безкисневої звичайну електротехнічну мідь – відрізнити одну від одної на око неможливо. Однак є сфера застосування, де підробка не проходить однозначно: кабель кручена пара для комп'ютерних мереж. Покласти сітку з довгими сегментами «леварем», вона або зовсім не запуститься, або постійно глючить. Дисперсія імпульсів, чи розумієш.

Автор, коли тільки ще пішли розмови про аудіопроводи, зрозумів, що, в принципі, це не порожня балаканина, тим більше, що безкисневі дроти на той час уже давно використовувалися в техніці спецпризначення, з якою він за діяльністю був добре знайомий. Взяв тоді і замінив штатний шнур своїх навушників ТДС-7 саморобним із «вітухи» з гнучкими багатожильними проводами. Звук, на слух, стабільно покращав для наскрізних аналогових треків, тобто. на шляху від студійного мікрофона до диска, що ніде не піддавалися оцифровці. Особливо яскраво зазвучали записи на вінілі, зроблені за технологією DMM (Direct Meta lMastering, безпосереднє нанесення металу). Після цього міжблочний монтаж всього домашнього аудіо був перероблений на «вітушний». Тоді поліпшення звучання стали відзначати і випадкові люди, до музики байдужі і заздалегідь не повідомлені.

Як зробити міжблочні дроти з кручений пари, див. відео.

Відео: міжблокові дроти з витої пари своїми руками

На жаль, гнучка «вітуха» скоро зникла з продажу – погано трималася в розтисках, що обтискалися. Однак, до відома читачів, тільки з безкисневої міді робиться гнучкий «військовий» провід МГТФ та МГТФЕ (екранований). Підробка неможлива, т.к. на звичайній міді стрічкова фторопластова ізоляція досить швидко розповзається. МГТФ зараз є в широкому продажу і коштує набагато дешевше фірмових, з гарантією, аудіопроводів. Нестача у нього одна: її неможливо виконати розцвіченою, але це можна виправити бирками. Є також і безкисневі обмотувальні дроти, див.

Теоретична інтермедія

Як бачимо, вже спочатку освоєння звукотехніки нам довелося зіткнутися з поняттям Hi-Fi (High Fidelity), висока вірність відтворення звуку. Hi-Fi бувають різних рівнів, які ранжуються слідом. основним параметрам:

1. Смузі відтворюваних частот.
2. Динамічному діапазону - відношенню в децибелах (дБ) максимальної (пікової) вихідної потужності до рівня власних шумів.
3. Рівнем власних шумів у дБ.
4. Коефіцієнту нелінійних спотворень (КНІ) на номінальній (довготривалій) вихідній потужності. КНД на пікової потужності приймається 1% або 2% залежно від методики вимірювань.
5. Нерівномірності амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) у смузі відтворюваних частот. Для АС – окремо на низьких (НЧ, 20-300 Гц), середніх (СЧ, 300-5000 Гц) та високих (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звукових частот.

Примітка:відношення абсолютних рівнів будь-яких величин I (дБ) визначається як P(дБ) = 20lg(I1/I2). Якщо I1

Всі тонкощі та нюанси Hi-Fi потрібно знати, займаючись проектуванням та будівництвом АС, а що стосується саморобного Hi-Fi УМЗЧ для дому, то, перш ніж переходити до таких, потрібно чітко усвідомити вимоги до їх потужності, необхідної для озвучування даного приміщення, динамічного діапазону (динаміки), рівня власних шумів та КНІ. Домогтися від УМЗЧ смуги частот 20-20 000 Гц із завалом на краях по 3 дБ та нерівномірністю АЧХ на СЧ у 2 дБ на сучасній елементній базі не становить великих складнощів.

Гучність

Потужність УМЗЧ не самоціль, вона повинна забезпечувати оптимальну гучність відтворення звуку у приміщенні. Визначити її можна за кривими рівної гучності, див. Природних шумів у житлових приміщеннях тихіше 20 дБ немає; 20 дБ це лісова глуш у повний штиль. Рівень гучності в 20 дБ щодо порога чутності – це поріг виразності – шепіт розібрати ще можна, але музика сприймається лише як факт її наявності. Досвідчений музикант може визначити, який інструмент грає, але що саме – ні.

40 дБ - нормальний шум добре ізольованої міської квартири в тихому районі або заміського будинку - є поріг розбірливості. Музику від порога виразності до порога розбірливості можна слухати за наявності глибокої корекції АЧХ, насамперед, по басах. Для цього в сучасні УМЗЧ вводять функцію MUTE (приглушка, мутація, не мутація!), Що включає соотв. коригувальні ланцюги в УМЗЛ.

90 дБ – рівень гучності симфонічного оркестру у дуже гарному концертному залі. 110 дБ може видати оркестр розширеного складу в залі з унікальною акустикою, яких у світі не більше 10, це поріг сприйняття: звуки голосніше сприймаються ще як помітний за змістом зусиллям волі, але дратівливий шум. Зона гучності в житлових приміщеннях 20-110 дБ становить зону повної чутності, а 40-90 дБ – зону найкращої чутності, в якій непідготовлені та недосвідчені слухачі цілком сприймають сенс звуку. Якщо, звісно, ​​він у ньому є.

Потужність

Розрахунок потужності апаратури за заданою гучністю в зоні прослуховування чи не основне і найважче завдання електроакустики. Для себе в умовах краще йти від акустичних систем (АС): розрахувати їх потужність за спрощеною методикою, та прийняти номінальну (довготривалу) потужність УМЗЧ рівної пікової (музичної) АС. У разі УМЗЧ не додасть помітно своїх спотворень до таких АС, вони й так основне джерело нелінійності в звуковому тракті. Але й робити УМЗЧ занадто потужним годі було: у разі рівень його власних шумів може бути вище порога чутності, т.к. вважається він від рівня напруги вихідного сигналу максимальної потужності. Якщо вважати вже зовсім просто, то для кімнати звичайної квартири або будинку і АС з нормальною чутливістю (звуковою віддачею) можна прийняти слід. значення оптимальної потужності УМЗЧ:

• До 8 кв. м – 15-20 Вт.
• 8-12 кв. м – 20-30 Вт.
• 12-26 кв. м - 30-50 Вт.
• 26-50 кв. м – 50-60 Вт.
• 50-70 кв. м – 60-100 Вт.
• 70-100 кв. м - 100-150 Вт.
• 100–120 кв. м - 150-200 Вт.
• Понад 120 кв. м – визначається розрахунком за даними акустичних вимірів дома.

Динаміка

Динамічний діапазон УМЗЧ визначається за кривими рівної гучності та пороговими значеннями для різних ступенів сприйняття:

1. Симфонічна музика та джаз із симфонічним супроводом – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) ідеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) прийнятно. Звук з динамікою 80-85 дБ у міській квартирі не відрізнить від ідеального жодний експерт.
2. Інші серйозні музичні жанри - 75 дБ відмінно, 80 дБ "вище даху".
3. Попса будь-якого роду та саундтреки до фільмів – 66 дБ за очі вистачить, т.к. Дані опуси вже при записі стискаються за рівнями до 66 дБ і навіть до 40 дБ, щоб можна було слухати на чому завгодно.

Динамічний діапазон УМЗЧ, правильно обраного для даного приміщення, вважають рівним його рівню власних шумів, взятому зі знаком + це т. зв. відношення сигнал/шум.

КНІ

Нелінійні спотворення (НІ) УМЗЧ - це складові спектру вихідного сигналу, яких не було у вхідному. Теоретично НІ найкраще «заштовхати» під рівень власних шумів, але технічно це важко реалізовано. Насправді беруть до уваги т. зв. ефект маскування: на рівнях гучності нижче прим. 30 дБ діапазон сприйманих людським вухом частот звужується, як і здатність розрізняти звуки частотою. Музиканти чують ноти, але оцінити тембр звуку не можуть. Люди без музичного слуху ефект маскування спостерігається вже на 45-40 дБ гучності. Тому УМЗЧ з КНД 0,1% (-60 дБ від рівня гучності в 110 дБ) оцінить як Hi-Fi рядовий слухач, а з КНД 0,01% (-80 дБ) можна вважати звуком, що не спотворює.

Лампи

Останнє твердження, можливо, викличе неприйняття, аж до запеклого, у адептів лампової схемотехніки: мовляв, справжній звук дають тільки лампи, причому не просто якісь, а окремі типи октальних. Заспокойтеся, панове – особливий ламповий звук не фікція. Причина – принципово різні діапазони спотворень у електричних ламп і транзисторів. Які, своєю чергою, обумовлені тим, що у лампі потік електронів рухається у вакуумі і квантові ефекти у ній виявляються. Транзистор прилад квантовий, там неосновні носії заряду (електрони і дірки) рухаються в кристалі, що без квантових ефектів взагалі неможливо. Тому спектр лампових спотворень короткий і чистий: у ньому чітко простежуються лише гармоніки до 3-ї – 4-ї, а комбінаційних складових (сум та різниць частот вхідного сигналу та їх гармонік) дуже мало. Тому за часів вакуумної схемотехніки КНД називали коефіцієнтом гармонік (КГ). У транзисторів спектр спотворень (якщо вони виміряні, обмовка випадкова, див. нижче) простежується аж до 15-ї і більш високих компонент, і комбінаційних частот в ньому хоч відбавляй.

Спочатку твердотільної електроніки конструктори транзисторних УМЗЧ брали для них звичний «ламповий» КНІ в 1-2%; звук із ламповим спектром спотворень такої величини рядовими слухачами сприймається як чистий. Між іншим, і самого поняття Hi-Fi тоді ще не було. Виявилося – звучать тьмяно та глухо. У процесі розвитку транзисторної техніки виробилося розуміння, що таке Hi-Fi і що для нього потрібно.

В даний час хвороби зростання транзисторної техніки успішно подолані і побічні частоти на виході хорошого УМЗЧ важко уловлюються спеціальними методами вимірювань. А лампову схемотехніку можна вважати, що перейшла в розряд мистецтва. Його основа може бути будь-якою, чому ж електроніці туди не можна? Тут доречною буде аналогія з фотографією. Ніхто не зможе заперечувати, що сучасна цифрозеркалка дає картинку незмірно більш чітку, докладну, глибоку за діапазоном яскравостей та кольору, ніж фанерна скринька з гармошкою. Але хтось крутим Никоном «клацає фотки» типу «це мій жирний кішок нажрався як гад і спалахне розкинувши лапи», а хтось Сміною-8М на свемовську ч/б плівку робить знімок, перед яким на престижній виставці товпиться народ.

Примітка:і ще раз заспокойтесь – не все так погано. На сьогодні у лампових УМЗЧ малої потужності залишилося принаймні одне застосування і не останньої важливості, для якого вони технічно необхідні.

Досвідчений стенд

Багато любителів аудіо, щойно навчившись паяти, тут же «йдуть у лампи». Це в жодному разі не заслуговує на осуд, навпаки. Інтерес до витоків завжди виправданий і корисний, а електроніка стала на лампах. Перші ЕОМ були ламповими, і бортова електронна апаратура перших космічних апаратів була також ламповою: транзистори тоді вже були, але не витримували позаземної радіації. Між іншим, тоді під найсуворішим секретом створювалися і лампові мікросхеми! На мікролампах із холодним катодом. Єдина відома згадка про них у відкритих джерелах є в рідкісній книзі Митрофанова та Пікерсгіля «Сучасні приймально-підсилювальні лампи».

Але вистачить лірики, до діла. Для любителів повозитися з лампами на рис. - Схема стендового лампового УМЗЧ, призначеного саме для експериментів: SA1 перемикається режим роботи вихідної лампи, а SA2 - напруга живлення. Схема добре відома в РФ, невелика доопрацювання торкнулася лише вихідного трансформатора: тепер можна не лише «ганяти» в різних режимах рідну 6П7С, а й підбирати для інших ламп коефіцієнт включення екранної сітки в ульралінійному режимі; для переважної більшості вихідних пентодів та променевих тетродів він або 0,22-0,25, або 0,42-0,45. Про виготовлення вихідного трансформатора див.

Гітаристам та рокерам

Це той випадок, коли без ламп не обійтися. Як відомо, електрогітара стала повноцінним солюючим інструментом після того, як попередньо посилений сигнал зі звукознімача стали пропускати через спеціальну приставку - фьюзер - навмисне спотворює його спектр. Без цього звук струни був дуже різким і коротким, т.к. електромагнітний звукознімач реагує лише на моди її механічних коливань у площині деки інструменту.

Незабаром виявилася неприємна обставина: звучання електрогітари з ф'юзером набуває повної сили і яскравості тільки на великих гучностях. Особливо це проявляється для гітар зі звукознімачом типу хамбакер, що дає "злий" звук. А як бути початківцю, вимушеному репетирувати вдома? Не йти ж до зали виступати, не знаючи точно, як там зазвучить інструмент. І просто любителям року хочеться слухати улюблені речі в повному соку, а рокери народ загалом пристойний і неконфліктний. Принаймні ті, кого цікавить саме рок-музика, а не антураж із епатажем.

Так ось, виявилося, що фатальний звук з'являється на рівнях гучності, прийнятних для житлових приміщень, якщо ламповий УМЗЧ. Причина – специфічна взаємодія спектра сигналу з фьюзера з чистим та коротким спектром лампових гармонік. Тут знову доречна аналогія: ч/б фото може бути набагато виразніше за кольоровий, т.к. залишає для перегляду лише контур та світло.

Тим, кому ламповий підсилювач потрібен не для експериментів, а через технічну необхідність, довго освоювати тонкощі лампової електроніки дозвілля, вони іншим захоплені. УМЗЧ у такому разі краще робити безтрансформаторний. Точніше – з однотактним узгоджуючим вихідним трансформатором, який працює без постійного підмагнічування. Такий підхід набагато спрощує та прискорює виготовлення найскладнішого та найвідповідальнішого вузла лампового УМЗЧ.

"Безтрансформаторний" ламповий вихідний каскад УМЗЧ та попередні підсилювачі до нього

Праворуч на рис. дана схема безтрансформаторного вихідного каскаду лампового УМЗЧ, а зліва - варіанти попереднього підсилювача для нього. Вгорі - з регулятором тембру за класичною схемою Баксандала, що забезпечує досить глибоке регулювання, але вносить невеликі фазові спотворення сигнал, що може бути істотно при роботі УМЗЧ на 2-смугову АС. Внизу – підсилювач з регулюванням тембру простіше, що не спотворює сигнал.

Але повернемося до «оконечника». У ряді зарубіжних джерел дана схема вважається одкровенням, однак ідентична їй, за винятком ємності електролітичних конденсаторів, виявляється в радянському «Довіднику радіоаматора» 1966 р. Товстезна книжка на 1060 сторінок. Не було тоді інтернету та баз даних на дисках.

Там же, праворуч на рис., Коротко, але ясно описані недоліки цієї схеми. Удосконалена з того ж джерела дана на слід. Мал. праворуч. У ній екранна сітка Л2 запитана від середньої точки анодного випрямляча (анодна обмотка силового трансформатора симетрична), а екранна сітка Л1 через навантаження. Якщо замість високоомних динаміків включити узгоджувальний трансформатор із звичайним динаміком, як у перед. схемою, вихідна потужність скласти бл. 12 Вт, т.к. активний опір первинної обмотки трансформатора набагато менше 800 Ом. КНИ цього кінцевого каскаду з трансформаторним виходом – прим. 0,5%

Як зробити трансформатор?

Головні вороги якості потужного сигнального НЧ (звукового) трансформатора - магнітне поле розсіювання, силові лінії якого замикаються, обминаючи магнітопровід (сердечник), вихрові струми в магнітопровід (струми Фуко) і, меншою мірою - магнітострикція в сердечнику. Через це явище недбало зібраний трансформатор «співає», гуде чи пищить. Зі струмами Фуко борються, зменшуючи товщину пластин магнітопроводу і додатково ізолюючи їх лаком при складанні. Для вихідних трансформаторів оптимальна товщина пластин – 0,15 мм, максимально допустима – 0,25 мм. Брати для вихідного трансформатора пластини тонше не слід: коефіцієнт заповнення керна (центрального стрижня магнітопроводу) сталлю впаде, перетин магнітопроводу для отримання заданої потужності доведеться збільшити, через що спотворення і втрати в ньому тільки зростуть.

У сердечнику звукового трансформатора, що працює з постійним підмагнічуванням (напр., анодним струмом однотактного вихідного каскаду), повинен бути невеликий (визначається розрахунком) немагнітний зазор. Наявність немагнітного зазору, з одного боку, зменшує спотворення сигналу постійного підмагнічування; з іншого - в магнітопроводі звичайного типу збільшує поле розсіювання і вимагає осердя більшого перерізу. Тому немагнітний зазор потрібно розраховувати на оптимум і виконувати якнайточніше.

Для трансформаторів, що працюють з підмагнічуванням, оптимальний тип сердечника – із пластин Шп (просічених), поз. 1 на рис. Вони немагнітний зазор утворюється при просічці керна і тому стабільний; його величина вказується у паспорті на пластини або заміряється набором щупів. Поле розсіювання мінімальне, т.к. бічні гілки, через які замикається магнітний потік, цілісні. З пластин Шп часто збирають і осердя трансформаторів без підмагнічування, т.к. пластини Шп роблять із високоякісної трансформаторної сталі. У такому разі сердечник збирають вперекришку (пластини кладуть просіканням то в один, то в інший бік), а його перетин збільшують на 10% проти розрахункового.

Трансформатори без підмагнічування краще мотати на сердечниках УШ (зменшеної висоти із розширеними вікнами), поз. 2. Вони зменшення поля розсіювання досягається з допомогою зменшення довжини магнітного шляху. Оскільки пластини УШ доступніші за Шп, з них часто набирають і сердечники трансформаторів з підмагнічуванням. Тоді збирання сердечника ведуть накрий: збирають пакет із Ш-пластин, кладуть смужку непровідного немагнітного матеріалу товщиною у величину немагнітного зазору, накривають ярмом з пакета перемичок і стягують разом обоймою.

Примітка:"звукові" сигнальні магнітопроводи типу ШЛМ для вихідних трансформаторів високоякісних лампових підсилювачів мало придатні, у них велике поле розсіювання.

На поз. 3 дана схема розмірів осердя для розрахунку трансформатора, на поз. 4 конструкція каркаса обмоток, але в поз. 5 - форма його деталей. Що ж до трансформатора для «безтрансформаторного» вихідного каскаду, його краще робити на ШЛМме вперекришку, т.к. підмагнічування мізерно мало (струм підмагнічування дорівнює струму екранної сітки). Головне завдання тут - зробити обмотки якомога компактніше з метою зменшення поля розсіювання; їхній активний опір все одно вийде набагато менше 800 Ом. Чим більше вільного місця залишиться у вікнах, краще вийшов трансформатор. Тому обмотки мотають виток до витка (якщо немає намотувального верстата, це маєта жахлива) з якомога тоншого дроту, коефіцієнт укладання анодної обмотки для механічного розрахунку трансформатора беруть 0,6. Обмотковий провід - марок ПЕТВ або ПЕММ, у них жила безкиснева. ПЕТВ-2 або ПЕММ-2 брати не треба, у них від подвійного лакування збільшений зовнішній діаметр і поле розсіювання буде більше. Первинну обмотку мотають першою, т.к. саме її поле розсіювання найбільше впливає звук.

Залізо цього трансформатора потрібно шукати з отворами в кутах пластин і стяжними скобами (див. рис. справа), т.к. "для повного щастя" складання магнітопроводу проводиться в слід. порядку (зрозуміло, обмотки з висновками та зовнішньою ізоляцією повинні бути вже на каркасі):

1. Готують розбавлений вдвічі акриловий лак або, по-старому, шеллак;
2. Пластини з перемичками швидко покривають лаком з одного боку і якнайшвидше, не придушуючи сильно, вкладають у каркас. Першу пластину кладуть лакованою стороною всередину, наступну - нелакованою стороною до першої лакованої і т.д;
3. Коли вікно каркаса заповниться, накладають скоби і туго стягують болтами;
4. Через 1-3 хв, коли видавлювання лаку із зазорів мабуть припиниться, додають пластин знову до заповнення вікна;
5. Повторюють пп. 2-4, поки вікно не буде туго набите сталлю;
6. Знову туго стягують сердечник та сушать на батареї тощо. 3-5 діб.

Зібраний за такою технологією сердечник має дуже хорошу ізоляцію пластин та заповнення сталлю. Втрат на магнітострикцію взагалі не виявляється. Але врахуйте - для сердечників їх пермалоя дана методика не застосовна, т.к. від сильних механічних впливів магнітні властивості пермалою незворотно погіршуються!

На мікросхемах

УМЗЧ на інтегральних мікросхемах (ІМС) роблять найчастіше ті, кого влаштовує якість звуку до середнього Hi-Fi, але більш приваблює дешевизна, швидкість, простота складання та повна відсутність будь-яких налагоджувальних процедур, які потребують спеціальних знань. Просто підсилювач на мікросхемах – оптимальний варіант для «чайників». Класика жанру тут - УМЗЧ на ІМС TDA2004, що стоїть на серії, дай бог пам'яті, вже років 20, зліва на рис. Потужність – до 12 Вт на канал, напруга живлення – 3-18 В однополярна. Площа радіатора – від 200 кв. див. для максимальної потужності. Гідність – здатність працювати на дуже низькоомне, до 1,6 Ом, навантаження, що дозволяє знімати повну потужність при живленні від бортової мережі 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовому живленні, наприклад, на мотоциклі. Однак вихід TDA2004 у класі В некомплементарний (на транзисторах однакової провідності), тому звучок точно не Hi-Fi: КНІ 1%, динаміка 45 дБ.

Більш сучасна TDA7261 звук дає не краще, але потужніше, до 25 Вт, т.к. верхня межа напруги живлення збільшена до 25 В. Нижня, 4,5 В, все ще дозволяє запитуватись від 6 В бортмережі, тобто. TDA7261 можна запускати практично від усіх бортмереж, крім літакової 27 В. За допомогою навісних компонентів (обв'язування, праворуч на рис.) TDA7261 може працювати в режимі мутування і з функцією St-By (Stand By, чекати), що переводить УМЗЧ в режим мінімального енергоспоживання за відсутності вхідного сигналу протягом певного часу. Зручності коштують грошей, тому для стерео потрібна буде пара TDA7261 із радіаторами від 250 кв. див. для кожної.

Примітка:Якщо вас чимось залучають підсилювачі з функцією St-By, врахуйте – чекати від них динаміки ширші за 66 дБ не варто.

"Надекономічна" по живленню TDA7482, зліва на рис., що працює в т. зв. клас D. Такі УМЗЧ іноді називають цифровими підсилювачами, що неправильно. Для справжньої оцифровки з аналогового сигналу знімають відліки рівня з частотою квантування, не менше ніж удвічі більшою за найвищу з відтворюваних частот, величина кожного відліку записується завадостійким кодом і зберігається для подальшого використання. УМЗЧ класу D – імпульсні. Вони аналог безпосередньо перетворюється на послідовність широтно-модулированных імпульсів (ШИМ) високої частоти, що й подається на динамік через фільтр низьких частот (ФНЧ).

Звук класу D з Hi-Fi не має нічого спільного: КНІ в 2% і динаміка в 55 дБ для УМЗЧ класу D вважаються дуже добрими показниками. І TDA7482 тут, треба сказати, вибір не оптимальний: інші фірми, що спеціалізуються на класі D, випускають ІМС УМЗЧ дешевше і вимагають меншої обв'язки, напр., D-УМЗЧ серії Paxx, праворуч на рис.

З TDAшек слід відзначити 4-канальну TDA7385, див. рис., на якій можна зібрати хороший підсилювач для колонок до середнього Hi-Fi включно, з поділом частот на 2 смуги або для системи з сабвуфером. Розфільтрування НЧ та СЧ-ВЧ у тому й іншому випадку робиться по входу на слабкому сигналі, що спрощує конструкцію фільтрів та дозволяє глибше розділити смуги. А якщо акустика сабвуферна, то 2 канали TDA7385 можна виділити під суб-УНЧ бруківки (див. нижче), а решта 2 задіяти для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, що можна перекласти як «підбасовик» або, дослівно, «підгавкувач» відтворює частоти до 150-200 Гц, у цьому діапазоні людські вуха практично не здатні визначити напрямок джерела звуку. В АС із сабвуфером «підбасовий» динамік ставлять у готельне акустичне оформлення, це і є сабвуфер як такий. Сабвуфер розміщують, в принципі, як зручніше, а стереоефект забезпечується окремими СЧ-ВЧ каналами зі своїми малогабаритними АС, до акустичного оформлення яких особливо серйозних вимог не висувається. Знавці сходяться на тому, що стерео краще все ж таки слухати з повним поділом каналів, але сабвуферні системи істотно економлять кошти або працю на басовий тракт і полегшують розміщення акустики в малогабаритних приміщеннях, чому і користуються популярністю у споживачів зі звичайним слухом і не особливо вимогливих.

«Просочування» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а з нього в повітря сильно псує стерео, але, якщо різко «обрубати» підбаси, що, до речі, дуже складно і дорого, то виникне дуже неприємний на слух ефект перескоку звуку. Тому розфільтрування каналів у сабвуферних системах проводиться двічі. На вході електричними фільтрами виділяються СЧ-ВЧ із басовими «хвостиками», які не перевантажують СЧ-ВЧ тракт, але забезпечують плавний перехід на підбас. Баси з СЧ «хвостиками» поєднуються і подаються на окремий УМЗЧ для сабвуфера. Дофільтровуються СЧ, щоб не псувалося стерео, в сабвуфері вже акустично: підбасовий динамік ставлять, напр., в перегородку між резонаторними камерами сабвуфера, що не випускають СЧ назовні, див.

До УМЗЧ для сабвуфера пред'являється низка специфічних вимог, з яких «чайники» головним вважають можливо більшу потужність. Це зовсім неправильно, якщо, скажімо, розрахунок акустики під кімнату дав для однієї колонки пікову потужність W, потужність сабвуфера потрібна 0,8(2W) або 1,6W. Напр. якщо для кімнати підходять АС S-30, то сабвуфер потрібен 1,6х30 = 48 Вт.

Набагато важливіше забезпечити відсутність фазових та перехідних спотворень: підуть вони – перескок звуку обов'язково буде. Що стосується КНД, то він допустимо до 1% Власні спотворення басів такого рівня не чути (див. криві рівної гучності), а «хвости» їх спектру в найкраще чутної СЧ області не виберуться із сабвуфера назовні.

Щоб уникнути фазових і перехідних спотворень, підсилювач для сабвуфера будують за т. зв. бруківці: виходи 2-х ідентичних УМЗЧ включають зустрічно через динамік; сигнали на входи подаються у протифазі. Відсутність фазових та перехідних спотворень у бруківці обумовлена ​​повною електричною симетрією шляхів вихідного сигналу. Ідентичність підсилювачів, що утворюють плечі моста, забезпечується застосуванням спарених УМЗЧ на ІМС, виконаних на одному кристалі; це, мабуть, єдиний випадок, коли підсилювач на мікросхемах кращий за дискретний.

Примітка:потужність мостового УМЗЧ не подвоюється, як вважають деякі, вона визначається напругою живлення.

Приклад схеми мостового УМЗЧ для сабвуфера до 20 кв. м (без вхідних фільтрів) на ІМС TDA2030 дано на рис. зліва. Додаткове відфільтрування СЧ здійснюється ланцюгами R5C3 та R'5C'3. Площа радіатора TDA2030 – від 400 кв. див. У мостових УМЗЧ з відкритим виходом є неприємна особливість: при розбалансі мосту в струмі навантаження з'являється постійна складова, здатна вивести з ладу динамік, а схеми захисту на підбас часто глючать, відключаючи динамік, коли не треба. Тому краще захистити дорогу НЧ головку "дубово", неполярними батареями електролітичних конденсаторів (виділено кольором, а схема однієї батареї дана на врізанні).

Трохи про акустику

Акустичне оформлення сабвуфера – особлива тема, але якщо тут дано креслення, то потрібні й пояснення. Матеріал корпусу – МДФ 24 мм. Труби резонаторів - з досить міцного пластику, що не дзвінить, напр., поліетилену. Внутрішній діаметр труб – 60 мм, виступи всередину 113 мм у великій камері та 61 у малій. Під конкретну головку гучномовця сабвуфер доведеться переналаштувати за найкращим басом і, водночас, за найменшим впливом на стереоефект. Для налаштування труби беруть свідомо більшу довжину і, засуваючи-висуваючи, домагаються необхідного звучання. Виступи труб назовні на звук не впливають, потім їх відрізають. Налаштування труб взаємозалежне, так що повозитися доведеться.

Підсилювач для навушників

Підсилювач для навушників роблять своїми руками найчастіше з 2-х причин. Перша – слухання «на ходу», тобто. поза домом, коли потужності аудіовиходу плеєра або смартфона не вистачає для розгойдування «гудзиків» або «лопухів». Друга – для висококласних домашніх навушників. Hi-Fi УМЗЧ для звичайної житлової кімнати потрібен з динамікою до 70-75 дБ, але динамічний діапазон найкращих сучасних стереонавушників перевищує 100 дБ. Підсилювач з такою динамікою коштує дорожче за деякі автомобілі, а його потужність буде від 200 Вт у каналі, що для звичайної квартири занадто багато: прослуховування на сильно заниженій проти номінальної потужності псує звук, див. вище. Тому має сенс зробити малопотужний, але з гарною динамікою окремий підсилювач саме для навушників: ціни на побутові УМЗЧ із таким доважком завищені явно безглуздо.

Схема найпростішого підсилювача для навушників на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук - хіба що для китайських «ґудзичок», працює в класі B. Економічності теж не відрізняється - 13-мм літієвих батарейок вистачає на 3-4 години при повній гучності. На поз. 2 - TDAшна класика для навушників «на хід». Звук, втім, дає цілком пристойний, до середнього Hi-Fi, дивлячись за параметрами оцифрування треку. Аматорським удосконаленням обв'язки TDA7050 немає числа, але переходу звуку на наступний рівень класності поки не досяг ніхто: сама «мікруха» не дозволяє. TDA7057 (поз. 3) просто функціональніший, можна підключати регулятор гучності на звичайному, не здвоєному потенціометрі.

УМЗЧ для навушників на TDA7350 (поз. 4) розрахований вже на розгойдування хорошої індивідуальної акустики. Саме на цій ІМС зібрані підсилювачі для навушників у більшості побутових УМЗЧ середнього та високого класу. УМЗЧ для навушників на KA2206B (поз. 5) вважається вже професійним: його максимальної потужності в 2,3 Вт вистачає і для розгойдування таких серйозних ізодинамічних «лопухів», як ТДС-7 та ТДС-15.

На малюнку показана схема 50 Вт підсилювача з вихідними польовими транзисторами MOSFET.
Перший каскад підсилювача є диференціальним підсилювачем на транзисторах VT1 VT2.
Другий каскад підсилювача складається із транзисторів VT3 VT4. Кінцевий каскад підсилювача складається з МОП-транзисторів IRF530 та IRF9530. Вихід підсилювача через котушку L1 з'єднаний із навантаженням 8 Ом.
Ланцюг, що складається з R15 і C5, призначений для зниження рівня шуму. Конденсатори С6 та С7 фільтри живлення. Опір R6 призначений для регулювання струму спокою.

Примітка:
Використовуйте двополярне джерело живлення +/-35В
L1 складається з 12 витків мідного ізольованого дроту діаметром 1мм.
С6 і С7 може бути розрахований 50В, інші електролітичні конденсатори на 16В.
Необхідний радіатор для МОП-транзисторів. Розміром 20x10x10 см із алюмінію.
Джерело - http://www.circuitstoday.com/mosfet-amplifier-circuits

• Схожі статті

Увійти за допомогою:

Випадкові статті

• 19.03.2019

  За основу регульованого стабілізатора свята схема з траниці https://сайт/?p=57426 схема досить проста і містить мінімальний набір елементів. Вихідну напругу регульованого стабілізатора можна регулювати від 0 до 25 В при максимальному струмі 3 А. Використовуючи Arduino, можна помітно розширити функціонал стабілізатора, зробити індикацію та захист по струму і КЗ, додавши …

• 22.11.2014

  Описаний у статті мікшер розрахований на 3 лінійні входи та 3 мікрофонні входи. Мікшер виконаний із загальнодоступних радіоелементів. Мікшер може працювати з динамічними мікрофонами з опором 200-1000 Ом, також можливе застосування конденсаторного мікрофона, лінійні входи мають чутливість 200 мВ. У мікшері можливе застосування наступних ОУ: LM741, LF351, TL071 та NE5534. …

• Нижче наведено принципові схеми та статті з тематики "УНЧ на польових транзисторах" на сайті з радіоелектроніки та радіохобі сайт.

  Що таке "УНЧ на польових транзисторах" і де це застосовується, принципові схеми саморобних пристроїв, що стосуються терміна "УНЧ на польових транзисторах".

  Наведено електронну принципову схему нескладного високоякісного підсилювача потужності ЗЧ на 20 Ватт, виконано повністю на транзисторах, на виході - польові транзистори КП904. Схема простого та потужного підсилювача низької частоти з вихідним каскадом на польових транзисторах КП912. Максимальна вихідна потужність – 65 Ватт. Наведено принципову схему широкосмугового підсилювача потужності ЗЧ (УМЗЧ), виконаного за симетричною схемою на польових транзисторах КП904. У радіоаматорській практиці широкого поширення набув підсилювач потужності ЗЧ (УМЗЧ), виконаний за симетричною схемою. Комплементарні біполярні транзистори його вхідного каскаду включені за схемою двотактного диференціального підсилювача, а наступного за ним - за схемою. Схему наведено на наступному малюнку. Його основні технічні характеристики... У підсилювачі потужності звукової частоти класу АВ, описаному в цій статті, застосовуються у вихідному каскаді пари комплементарних польових МОП транзисторів. Ця особливість дозволяє поліпшити робочі характеристики в порівнянні з еквівалентним вихідним каскадом на біполярних... ... Карел Бартон побудував свій High-End УМЗЧ на польових транзисторах із гексагональною структурою (HEXFET фірми International Rectifier). Вхідні каскади виконані на дискретних біполярних транзисторах з використанням симетричної диференціально-каскодної схемотехніки... «Польовий» УМЗЧ Ендре Пірета помітно простий, але також відповідає нормам високоякісного звуковідтворення. Оригінально (без звичних диференціальних підсилювачів) вирішено вхідний каскад — це двотактний комплементарний каскад. у звичайному резистивному підсилювальному каскаді з ОЕ та розділовим конденсатором теоретично... Схема УМЗЧ, розробленого Меттом Такером. Перший диференціальний каскад виконаний на біполярних транзисторах Q1Q5 за типовою схемою з струмовим дзеркалом Q7Q8 в навантаженні, а каскад посилення напруги - Q9Q13 з ОЕ і навантаженням на генератор струму Q6Q2. .. Схема електрична принципова підсилювача наведена на малюнку (у дужках наведено замінені елементи). Дана конструкція є модернізацією розробки. Принципова схема УМЗЧ на транзисторах MOSFET (200Вт). Усі основні частини підсилювача - трансформатор, радіатори... Декілька принципових схем високоякісних УМЗЧ на польових транзисторах, що залучають своєю простотою та технічними характеристиками. Застосування польових транзисторів у підсилювачі потужності дозволяє значно підвищити якість звучання при загальному спрощенні схеми...
  

  Старе, але золоте

  Старе, але золоте

  Схемотехніка підсилювачів вже пройшла у своєму розвитку виток спіралі, і зараз ми спостерігаємо "ламповий ренесанс". Відповідно до законів діалектики, які нам так наполегливо втовкмачували, слід має настати "ренесанс транзисторний". Сам факт цього неминучий, бо лампи, при всій своїй красі, дуже незручні. Навіть удома. Але транзисторні підсилювачі мають свої недоліки...
  Причину "транзисторного" звучання пояснили ще в середині 70-х - глибокий зворотний зв'язок. Вона породжує одразу дві проблеми. Перша - перехідні інтермодуляційні спотворення (TIM-спотворення) у самому підсилювачі, викликані запізненням сигналу в петлі зворотного зв'язку. З цим боротися можна тільки одним шляхом - збільшенням швидкодії та посилення вихідного підсилювача (без зворотного зв'язку), що загрожує серйозним ускладненням схеми. Результат важко прогнозується: чи буде, чи ні.
  Друга проблема - глибока зворотний зв'язок сильно знижує вихідний опір підсилювача. А це для більшості гучномовців може призвести до виникнення тих самих інтермодуляційних спотворень прямо в динамічних головках. Причина - при переміщенні котушки в зазор магнітної системи значно змінюється її індуктивність, тому імпеданс головки теж змінюється. При низькому вихідному опорі підсилювача це призводить до додаткових змін струму через котушку, що породжує неприємні призвуки, що помилково приймаються за спотворення підсилювача. Цим же можна пояснити парадоксальний факт, що за довільного вибору динаміків і підсилювачів один комплект "звучить", а інший - "не звучить".

  секрет лампового звуку =
  високий вихідний опір підсилювача
  + неглибокий зворотний зв'язок .
  Однак аналогічних результатів можна досягти і з транзисторними підсилювачами. Всі схеми, що наводяться нижче, поєднує одне - нетрадиційна і забута нині "несиметрична" і "неправильна" схемотехніка. Однак чи така вона погана, як її уявляють? Наприклад, фазоінвертор з трансформатором – справжній Hi-End! (рис.1) А фазоінвертор з розділеним навантаженням (рис.2) запозичений з лампової схемотехніки.
  рис.1

  
  рис.2

  
  рис.3

  Ці схеми зараз незаслужено забуті. А даремно. На їх основі, використовуючи сучасну елементну базу, можна створити прості підсилювачі з високою якістю звучання. Принаймні те, що мені доводилося збирати і слухати, звучало гідно - м'яко і "смачно". Глибина зворотних у всіх схемах невелика, є місцеві ООС, а вихідний опір значно. Немає і загальної ООС постійного струму.

  Однак наведені схеми працюють у класі Bтому їм притаманні "перемикальні" спотворення. Для їх усунення необхідна робота вихідного каскаду у "чистому" класі A. І така схема також з'явилася. Автор схеми – J.L.Linsley Hood. Перші згадки у вітчизняних джерелах відносяться до другої половини 70-х років.
  
  
  рис.4

  Основний недолік підсилювачів класу A, що обмежує сферу їх застосування - великий струм спокою. Однак для усунення перемикальних спотворень є й інший шлях – використання германієвих транзисторів. Їхня гідність - малі спотворення в режимі B. (Колись я напишу сагу, присвячену Німеччині.)Інше питання, що знайти зараз ці транзистори непросто та й вибір обмежений. При повторенні наступних конструкцій слід пам'ятати, що термостійкість германієвих транзисторів невисока, тому не потрібно економити на радіаторах вихідного каскаду.

  рис.5

  На цій схемі - цікавий симбіоз германієвих транзисторів із польовим. Якість звучання, незважаючи на більш ніж скромні характеристики, дуже гарна. Щоб освіжити враження чвертьстолітньої давності, я не полінувався зібрати конструкцію на макеті, трохи модернізувавши її під сучасні номінали деталей. Транзистор МП37 можна замінити на кремнієвий КТ315, оскільки при налагодженні все одно доведеться підбирати опір резистора R1. Працюючи з навантаженням 8 Ом потужність зросте приблизно 3,5 Вт, ємність конденсатора C3 доведеться збільшити до 1000 мкФ. А для роботи з навантаженням 4 Ом доведеться зменшити напругу живлення до 15 вольт, щоб не перевищити максимальну потужність розсіювання транзисторів вихідного каскаду. Оскільки загальна ООС по постійному струму відсутня, термостабільність є достатньою для роботи в домашніх умовах.

  Дві такі схеми мають цікаву особливість. Транзистори вихідного каскаду змінного струму включені за схемою із загальним емітером, тому вимагають невеликої напруги збудження. Не потрібна і традиційна вольтодобавка. Однак для постійного струму вони включені за схемою із загальним колектором, тому для живлення вихідного каскаду використаний "плаваючий" джерело живлення, не пов'язаний із "землею". Тому для вихідного каскаду кожного каналу необхідно використовувати окреме джерело живлення. У разі застосування імпульсних перетворювачів напруги це проблема. Джерело живлення попередніх каскадів може бути загальним. Ланцюги ООС по постійному та змінному струму розділені, що у поєднанні з ланцюгом стабілізації струму спокою гарантує високу термостабільність при малій глибині ООС по змінному струму. Для СЧ/ВЧ каналів – чудова схема.
  
  рис.6
  
  
  рис.7 Автор: А.І.Шихатов (складання та коментарі) 1999-2000
  Опубліковано: збірка "Конструкції та схеми для прочитання з паяльником" М. Солон-Р, 2001, с.19-26.
  • Схеми 1,2,3,5 були опубліковані у журналі "Радіо".
  • Схема 4 запозичена зі збірки
    В.А.Васильєв "Закордонні радіоаматорські конструкції" М.Радіо та зв'язок,1982, с.14 ... 16
  • Схеми 6 та 7 запозичені зі збірки
    Й. Боздех "Конструювання додаткових пристроїв до магнітофонів" (пер. з чеш.) М.Енерговидав 1981, с.148,175
  • Докладно про механізм виникнення інтермодуляційних спотворень: Чи має УМЗЧ мати мале вихідне опір?
  Зміст
  

  УМЗЧ на польових транзисторах

  УМЗЧ на польових транзисторах

  Застосування польових транзисторів у підсилювачі потужності дозволяє значно підвищити якість звучання за загального спрощення схеми. Передавальна характеристика польових транзисторів близька до лінійної або квадратичної, тому в спектрі вихідного сигналу практично відсутні парні гармоніки, крім того, відбувається швидкий спад амплітуди вищих гармонік (як лампових підсилювачах). Це дозволяє застосовувати в підсилювачах на польових транзисторах неглибокий негативний зворотний зв'язок або відмовитися від неї. Після завоювання просторів домашнього Hi-Fi польові транзистори почали наступ на автозвук. Публікувані схеми спочатку призначалися для домашніх систем, але може хтось ризикне застосувати закладені в них ідеї в автомобілі.
  
  
  рис.1
  Ця схема вже вважається класичною. У ній вихідний каскад, що працює в режимі AB, виконаний на МДП-транзисторах, а попередні каскади - на біполярних. Підсилювач забезпечує досить високі показники, але для подальшого покращення якості звучання біполярні транзистори слід повністю виключити зі схеми (наступна картинка).
  
  
  рис.2
  Після того, як вичерпані всі резерви підвищення якості звучання, залишається лише одне - однотактний вихідний каскад у "чистому" класі А. Струм, що споживається попередніми каскадами від джерела вищої напруги і в цій, і попередній схемі - мінімальний.
  
  
  рис.3
  Вихідний каскад із трансформатором - повний аналог лампових схем. Це на закуску... Інтегральне джерело струму CR039 визначає режим роботи вихідного каскаду.
  
  
  рис.4
  Однак широкосмуговий вихідний трансформатор – досить складний у виготовленні вузол. Витончене рішення - джерело струму в ланцюзі стоку - запропоновано фірмою