Amplificator cu tranzistori: tipuri, circuite, simple și complexe
Datorită lanțurilor de retail și magazinelor online, varietatea de echipamente audio oferite spre vânzare depășește toate limitele rezonabile. Cum să alegi un dispozitiv care să răspundă nevoilor tale de calitate fără a plăti în mod semnificativ?
Dacă nu ești un audiofil și alegerea echipamentului nu este sensul vieții pentru tine, atunci cea mai ușoară cale este să navighezi cu încredere în caracteristicile tehnice ale echipamentelor de amplificare a sunetului și să înveți să extragi informații utile între rândurile pașapoartelor și instrucțiunilor, fiind critic față de promisiuni generoase. Dacă nu simțiți nicio diferență între dB și dBm, putere nominală Dacă nu diferiți de PMPO și doriți să aflați în sfârșit ce este THD, puteți găsi și ceva interesant sub tăietură.
Sper că materialele din acest articol vor fi utile pentru înțelegerea următorului, care are un subiect mult mai complex - „Distorsiunea încrucișată și feedback-ul, ca una dintre sursele lor”.
Câştig. De ce avem nevoie de logaritmi și ce sunt decibelii?
Unul dintre principalii parametri ai unui amplificator este câștigul - raportul dintre parametrul de ieșire al amplificatorului și parametrul de intrare. În funcție de scopul funcțional al amplificatorului, factorii de amplificare se disting prin tensiune, curent sau putere:
Câștig de tensiune
Câștig curent
Câștig de putere
Câștigul ULF poate fi foarte mare; câștigul amplificatoarelor operaționale și al căilor radio ale diferitelor echipamente este exprimat în valori și mai mari. Numerele cu un număr mare de zerouri nu sunt foarte convenabile de utilizat, este și mai dificil să afișați pe un grafic diferite tipuri de dependențe care au valori care diferă între ele de o mie sau de mai multe ori. O modalitate convenabilă de ieșire este prezentarea cantităților pe o scară logaritmică. În acustică, acest lucru este de două ori convenabil, deoarece urechea are o sensibilitate apropiată de logaritmică.
Prin urmare, câștigul este adesea exprimat în unități logaritmice - decibeli (desemnare rusă: dB; internațional: dB)
dB a fost folosit inițial pentru a estima raportul de putere, astfel încât valoarea exprimată în dB presupune logaritmul raportului dintre cele două puteri, iar câștigul de putere este calculat folosind formula:
Situația este ușor diferită cu cantitățile „non-energetice”. De exemplu, să luăm curent și să exprimăm puterea prin el, folosind legea lui Ohm:
Atunci valoarea exprimată în decibeli prin curent va fi egală cu următoarea expresie:
Același lucru este valabil și pentru tensiune. Ca rezultat, obținem următoarele formule pentru calcularea factorilor de câștig:
Câștig de curent în dB:
Câștig de tensiune în dB:
Volumul sunetului. Care este diferența dintre dB și dBm?
În acustică, „nivel de intensitate” sau pur și simplu volumul sunetului L se masoara si in decibeli, iar acest parametru nu este absolut, ci relativ! Acest lucru se datorează faptului că comparația se face cu pragul minim de auzire a sunetului unei vibrații armonice de către urechea umană - o amplitudine a presiunii sonore de 20 μPa. Deoarece intensitatea sunetului este proporțională cu pătratul presiunii sonore, putem scrie: unde nu este curentul, ci intensitatea presiunii sonore a sunetului cu o frecvență de 1 kHz, care corespunde aproximativ cu pragul audibilității umane.
Astfel, când spunem că volumul unui sunet este de 20 dB, înseamnă că intensitatea undei sonore este de 100 de ori mai mare decât pragul auzului uman.
În plus, valoarea absolută a măsurării puterii este extrem de comună în ingineria radio dBm(dBm rus), care se măsoară relativ la o putere de 1 mW. Puterea este determinată la sarcina nominală (pentru echipamente profesionale - de obicei 10 kOhm pentru frecvențe mai mici de 10 MHz, pentru echipamente cu frecvență radio - 50 Ohm sau 75 Ohm). De exemplu, „puterea de ieșire a etajului amplificatorului este de 13 dBm” (adică puterea eliberată la sarcina nominală pentru această etapă a amplificatorului este de aproximativ 20 mW).
Împărțiți și cuceriți - descompunem semnalul într-un spectru.
Este timpul să trecem la un subiect mai complex - evaluarea distorsiunii semnalului. În primul rând, trebuie să facem o scurtă introducere și să vorbim despre spectre. Faptul este că în ingineria audio și nu numai, este obișnuit să funcționeze cu semnale sinusoidale. Ele se găsesc adesea în lumea înconjurătoare, deoarece un număr mare de sunete sunt create de vibrațiile anumitor obiecte. În plus, structura sistemului auditiv uman este perfect adaptată pentru a percepe oscilațiile sinusoidale. Orice oscilație sinusoidală poate fi descrisă prin formula:
unde lungimea vectorului, amplitudinea oscilațiilor, este unghiul (faza) inițial al vectorului la timp zero, este viteza unghiulară, care este egală cu:
Este important ca, folosind suma semnalelor sinusoidale cu diferite amplitudini, frecvențe și faze, să fie posibil să se descrie semnale care se repetă periodic de orice formă. Semnalele ale căror frecvențe diferă de cea fundamentală de un număr întreg de ori se numesc armonice ale frecvenței inițiale. Pentru un semnal cu o frecvență de bază f, semnale cu frecvențe
vor fi chiar armonici, iar semnalele
armonice ciudate
Să desenăm un grafic al unui semnal din dinte de ferăstrău pentru claritate.
Pentru a-l reprezenta cu acuratețe prin armonici ar fi nevoie de un număr infinit de termeni. În practică, un număr limitat de armonici cu cea mai mare amplitudine sunt utilizate pentru analiza semnalelor. Puteți vedea clar procesul de construire a unui semnal din dinte de ferăstrău din armonici în figura de mai jos.
Și iată cum se formează un meandre, precis la a cincizecea armonică...
Puteți citi mai multe despre armonice în acest minunat articol al acestui utilizator, dar este timpul să trecem în sfârșit la distorsiune.
Cea mai simplă metodă de evaluare a distorsiunii semnalului este de a aplica unul sau o sumă a mai multor semnale armonice la intrarea amplificatorului și de a analiza semnalele armonice observate la ieșire.
Dacă ieșirea amplificatorului conține semnale cu aceleași armonice ca și intrarea, distorsiunea este considerată liniară, deoarece se reduce la o modificare a amplitudinii și fazei semnalului de intrare.
Distorsiunea neliniară adaugă noi armonici la semnal, ceea ce duce la distorsiunea formei semnalului de intrare.
Distorsiune liniară și lățime de bandă.
Câştig LA Amplificatorul ideal nu depinde de frecvență, dar în viața reală acest lucru este departe de a fi cazul. Dependența amplitudinii de frecvență se numește răspuns amplitudine-frecvență - răspuns în frecvențăși este adesea reprezentat sub forma unui grafic, unde câștigul de tensiune este reprezentat vertical și frecvența pe orizontală. Să diagramăm răspunsul în frecvență al unui amplificator tipic.
Răspunsul în frecvență este măsurat prin aplicarea secvențială a semnalelor de diferite frecvențe de un anumit nivel la intrarea amplificatorului și măsurarea nivelului semnalului la ieșire.
Gama de frecvente ΔF, în care puterea amplificatorului scade de cel mult două ori de la valoarea maximă este numită lățimea de bandă a amplificatorului.
Cu toate acestea, graficul prezintă de obicei câștigul în funcție de tensiune și nu de putere. Dacă notăm câștigul maxim de tensiune ca , atunci în lățimea de bandă coeficientul nu ar trebui să scadă mai mic decât:
Valorile frecvenței și nivelului semnalelor cu care funcționează ULF se pot schimba foarte semnificativ, prin urmare răspunsul în frecvență este de obicei reprezentat în coordonate logaritmice, uneori numite LFC.
Câștigul amplificatorului este exprimat în decibeli, iar frecvențele sunt reprezentate pe axa absciselor prin deceniu(intervalul de frecvență diferă de zece ori). Nu este adevărat că în acest fel graficul arată nu numai mai frumos, ci și mai informativ?
Amplificatorul nu numai că amplifică în mod neuniform semnale de diferite frecvențe, dar și schimbă faza semnalului cu valori diferite, în funcție de frecvența acestuia. Această dependență este reflectată de caracteristica fază-frecvență a amplificatorului.
La amplificarea oscilațiilor de o singură frecvență, acest lucru nu pare să fie înfricoșător, dar pentru semnale mai complexe duce la o distorsiune semnificativă a formei, deși nu generează noi armonici. Imaginea de mai jos arată cum este distorsionat un semnal cu frecvență duală.
Distorsiuni neliniare. KNI, KGI, THD.
Distorsiunea neliniară adaugă semnalului armonici inexistente anterior și, ca rezultat, schimbă forma de undă originală. Poate cel mai evident exemplu de astfel de distorsiuni este limitarea de amplitudine a unui semnal sinusoidal, prezentată mai jos.
Graficul din stânga arată distorsiunile cauzate de prezența unei armonice par suplimentare a semnalului - limitând amplitudinea uneia dintre semi-undele semnalului. Semnalul sinusoidal original are numărul 1, a doua oscilație armonică este 2, iar semnalul distorsionat rezultat este 3. Figura din dreapta arată rezultatul celei de-a treia armonice - semnalul este „decupat” de ambele părți.
În epoca sovietică, se obișnuia să se exprime distorsiunea neliniară a unui amplificator folosind factorul de distorsiune armonică THD. S-a determinat astfel: la intrarea amplificatorului a fost furnizat un semnal de o anumită frecvență, de obicei 1000 Hz. Apoi a fost calculat nivelul tuturor armonicilor semnalului de ieșire. THD a fost considerat raportul dintre tensiunea rms a sumei armonicilor superioare ale semnalului, cu excepția primei, și tensiunea primei armonice - cea a cărei frecvență este egală cu frecvența semnalului sinusoidal de intrare.
Un parametru străin similar se numește distorsiune armonică totală pentru frecvența fundamentală.
Factor de distorsiune armonică (THD sau )
Această tehnică va funcționa numai dacă semnalul de intrare este ideal și conține doar armonica fundamentală. Această condiție nu poate fi întotdeauna îndeplinită, prin urmare, în practica internațională modernă, un alt parametru de evaluare a gradului de distorsiune neliniară - SOI - a devenit mult mai răspândit.
Analogul străin este distorsiunea armonică totală pentru pătratul mediu.
Distorsiunea armonică totală (THD sau )
SOI este o valoare egală cu raportul dintre suma pătratică medie a componentelor spectrale ale semnalului de ieșire care sunt absente în spectrul semnalului de intrare și suma pătratică medie a tuturor componentelor spectrale ale semnalului de intrare .
Atât THD, cât și THI sunt valori relative care sunt măsurate ca procent.
Valorile acestor parametri sunt legate de relația:
Pentru formele de undă simple, cantitatea de distorsiune poate fi calculată analitic. Mai jos sunt valorile THD pentru cele mai comune semnale din tehnologia audio (valorile THD sunt indicate în paranteze).
0% (0%) - forma de undă este o undă sinusoidală ideală.
3% (3%) - forma semnalului este diferită de cea sinusoidală, dar distorsiunea este invizibilă pentru ochi.
5% (5%) - abaterea formei semnalului de la sinusoidal, vizibilă pentru ochi pe oscilogramă.
10% (10%) - nivelul standard de distorsiune la care este luată în considerare puterea reală (RMS) a UMZCH este vizibil la ureche.
12% (12%) este un semnal triunghiular perfect simetric.
21% (22%) este un semnal „tipic” trapezoidal sau în trepte.
43% (48%) - un semnal dreptunghiular perfect simetric (meadru).
63% (80%) este un semnal ideal cu dinți de ferăstrău.
Chiar și acum douăzeci de ani, instrumente complexe și costisitoare au fost folosite pentru a măsura distorsiunea armonică a căii de joasă frecvență. Unul dintre ele SK6-13 este prezentat în figura de mai jos.
Astăzi, această sarcină este gestionată mult mai bine de o placă audio externă a computerului cu un set de software specializat, al cărui cost total nu depășește 500 USD.
Spectrul semnalului la intrarea plăcii de sunet la testarea unui amplificator de joasă frecvență.
Caracteristica de amplitudine. Foarte pe scurt despre zgomot și interferențe.
Dependența tensiunii de ieșire a unui amplificator de tensiunea de intrare, la o frecvență fixă a semnalului (de obicei 1000 Hz), se numește caracteristică de amplitudine.Caracteristica de amplitudine a unui amplificator ideal este o linie dreaptă care trece prin originea coordonatelor, deoarece câștigul său este o valoare constantă la orice tensiune de intrare.
Există cel puțin trei secțiuni diferite în răspunsul de amplitudine al unui amplificator real. În partea inferioară nu ajunge la zero, deoarece amplificatorul are propriul zgomot, care la niveluri scăzute de volum devine proporțional cu amplitudinea semnalului util.
În partea de mijloc (AB) caracteristica de amplitudine este aproape de liniară. Aceasta este zona de lucru, în limitele sale distorsiunea formei semnalului va fi minimă.
În partea superioară a graficului, caracteristica de amplitudine are și o îndoire, care se datorează limitării puterii de ieșire a amplificatorului.
Dacă amplitudinea semnalului de intrare este astfel încât amplificatorul să funcționeze pe secțiuni curbe, atunci apar distorsiuni neliniare în semnalul de ieșire. Cu cât neliniaritatea este mai mare, cu atât tensiunea sinusoidală a semnalului este mai distorsionată, adică Noi oscilații (armonici superioare) apar la ieșirea amplificatorului.
Zgomotul din amplificatoare vine în diferite tipuri și este cauzat din diferite motive.
zgomot alb
Zgomotul alb este un semnal cu densitate spectrală uniformă la toate frecvențele. În intervalul de frecvență de funcționare al amplificatoarelor de joasă frecvență, un exemplu de astfel de zgomot poate fi considerat zgomot termic, cauzat de mișcarea haotică a electronilor. Spectrul acestui zgomot este uniform pe un interval de frecvențe foarte larg.Zgomot roz
Zgomotul roz este cunoscut și sub denumirea de zgomot de pâlpâire. Densitatea spectrală de putere a zgomotului roz este proporțională cu raportul 1/f (densitatea este invers proporțională cu frecvența), adică este în scădere uniformă pe o scară de frecvență logaritmică. Zgomotul roz este generat atât de componentele electronice pasive, cât și de cele active, iar oamenii de știință încă se ceartă cu privire la natura originii sale.Context din surse externe
Una dintre principalele cauze ale zgomotului este fundalul indus de la surse străine, de exemplu de la o sursă de curent alternativ de 50 Hz. Are o armonică fundamentală de 50 Hz și multiplii săi.Autoexcitare
Autoexcitarea treptelor individuale de amplificare poate genera zgomot, de obicei de o anumită frecvență.ULF și standarde de putere de ieșire acustică
Putere nominală
Analog occidental RMS(Root Mean Squared - rădăcină medie pătrată) În URSS, a fost definită de GOST 23262-88 ca valoarea medie a puterii electrice furnizate a unui semnal sinusoidal cu o frecvență de 1000 Hz, ceea ce provoacă o distorsiune neliniară a semnalului. depășirea unei valori specificate a armonicilor totale (THD). Indicat atât pentru difuzoare, cât și pentru amplificatoare. De obicei, puterea indicată a fost ajustată la cerințele GOST pentru clasa de complexitate a designului, cu cea mai bună combinație de caracteristici măsurate. Pentru diferite clase de dispozitive, SOI poate varia foarte semnificativ, de la 1 la 10 la sută. Se poate dovedi că sistemul este declarat la 20 de wați pe canal, dar măsurătorile au fost efectuate la 10% SOI. Drept urmare, este imposibil să ascultați acustica la această putere. Sistemele de difuzoare sunt capabile să reproducă un semnal la putere RMS pentru o perioadă lungă de timp.Putere nominală de zgomot
Uneori numit și sinusoidal. Cel mai apropiat analog occidental DIN- puterea electrică limitată exclusiv de deteriorări termice și mecanice (de exemplu: alunecarea spirelor bobinei de la supraîncălzire, arderea conductoarelor la punctele de îndoire sau lipire, ruperea firelor flexibile etc.) când zgomotul roz este furnizat prin circuitul de corecție pt. 100 de ore. De obicei, DIN este de 2-3 ori mai mare decât RMS.Putere maximă pe termen scurt
Analog occidental PMPO(Peak Music Power Output - putere de vârf de ieșire muzicală). - putere electrică pe care difuzoarele o pot suporta fără deteriorare (verificată prin absența zgomotului) pentru o perioadă scurtă de timp. Zgomotul roz este folosit ca semnal de testare. Semnalul este trimis la difuzor timp de 2 secunde. Testele sunt efectuate de 60 de ori la intervale de 1 minut. Acest tip de putere face posibilă evaluarea supraîncărcărilor pe termen scurt pe care le poate suporta un difuzor în situațiile care apar în timpul funcționării. De obicei de 10-20 de ori mai mare decât DIN. Care este beneficiul unei persoane să știe că sistemul său poate suporta o undă sinusoidală scurtă, mai puțin de o secundă, de joasă frecvență cu putere mare? Cu toate acestea, producătorilor le place foarte mult să afișeze acest parametru special pe ambalajele și autocolantele produselor lor... Cifrele uriașe pentru acest parametru se bazează adesea doar pe imaginația sălbatică a departamentului de marketing al producătorilor, iar aici chinezii sunt, fără îndoială, înaintea restul.Putere maximă pe termen lung
Aceasta este puterea electrică la care difuzoarele o pot rezista fără deteriorare timp de 1 minut. Testele se repetă de 10 ori cu un interval de 2 minute. Semnalul de testare este același.Puterea maximă pe termen lung este determinată de o încălcare a rezistenței termice a difuzoarelor (alunecarea spirelor bobinei etc.).
Practica este cel mai bun criteriu al adevărului. Dezasamblare cu centrul audio
Să încercăm să aplicăm cunoștințele noastre în practică. Să aruncăm o privire la un magazin online foarte celebru și să căutăm un produs de la o companie și mai faimoasă din Țara Soarelui Răsare.Da, un centru muzical cu design futurist este la vânzare pentru doar 10.000 de ruble. pentru următoarea promoție:
Din descriere aflăm că dispozitivul este echipat nu doar cu difuzoare puternice, ci și cu un subwoofer.
„Oferă o claritate superioară a sunetului la orice nivel de volum. În plus, această configurație ajută la crearea sunetului bogat și spațios.”
Fascinant, poate că merită să te uiți la parametri. „Centrul conține două difuzoare frontale, fiecare cu o putere de 235 de wați și un subwoofer activ cu o putere de 230 de wați.” Mai mult, dimensiunile primelor sunt de doar 31*23*21 cm. Da, acesta este un fel de Privighetoarea Tâlharul, atât prin puterea vocii, cât și prin mărime. În 1996, mi-aș fi oprit cercetările în acest moment, iar mai târziu, uitându-mă la S90-ul meu și ascultând un amplificator Ageev de casă, aș fi discutat energic cu prietenii cât de departe era de japonez industria noastră sovietică - cu 50 de ani sau încă pentru totdeauna. Dar astăzi, odată cu disponibilitatea tehnologiei japoneze, situația este mult mai bună și multe mituri asociate cu aceasta s-au prăbușit, așa că înainte de a cumpăra vom încerca să găsim date mai obiective privind calitatea sunetului. Nu există niciun cuvânt despre asta pe site. Cine s-ar îndoi de asta! Dar există un manual de instrucțiuni în format pdf.
Descărcați și continuați căutarea. Printre informațiile extrem de valoroase că „licența pentru tehnologia de codificare audio a fost obținută de la Thompson” și care ajung să introducă bateriile cu dificultate, dar se poate găsi ceva asemănător parametrilor tehnici. Informații foarte rare sunt ascunse în profunzimile documentului, spre final.
O citez textual, sub formă de captură de ecran, pentru că, începând din acel moment, am început să am întrebări serioase, atât despre cifrele date, în ciuda faptului că erau confirmate printr-un certificat de conformitate, cât și despre interpretarea lor.
Cert este că chiar mai jos scria că puterea consumată din rețeaua de curent alternativ a primului sistem este de 90 de wați, iar al doilea este în general de 75. Hmm.
A fost inventată o mașină cu mișcare perpetuă de al treilea fel? Sau poate sunt baterii ascunse în corpul centrului muzical? Nu arată așa - greutatea declarată a dispozitivului fără acustică este de doar trei kilograme. Apoi, cum se poate consuma 90 de wați din rețea, puteți obține o putere de 700 de wați misterioși (de referință) sau cel puțin un jalnic, dar destul de tangibil 120 nominal. La urma urmei, amplificatorul trebuie să aibă o eficiență de aproximativ 150 la sută, chiar și cu subwoofer-ul oprit! Dar, în practică, acest parametru depășește rareori bara de 75.
Să încercăm să aplicăm în practică informațiile obținute din articol.
Puterea declarată pentru referință este 235+235+230=700 - acesta este în mod clar PMPO. Există mult mai puțină claritate la valoarea nominală. Prin definiție aceasta este putere nominală, dar nu poate fi 60+60 doar pentru două canale principale, excluzând subwooferul, cu un consum nominal de putere de 90 wați. Acest lucru seamănă din ce în ce mai mult nu cu un truc de marketing, ci cu o minciună. Judecând după dimensiuni și regula nerostită, raportul dintre RMS și PMPO, puterea nominală reală a acestui centru ar trebui să fie de 12-15 wați pe canal, iar totalul nu ar trebui să depășească 45. Apare o întrebare firească - cum puteți avea încredere în Datele de pașapoarte ale producătorilor taiwanezi și chinezi, când chiar și bine-cunoscutul japonez Compania permite acest lucru?Dacă să cumperi sau nu un astfel de dispozitiv, depinde de tine. Dacă este pentru a-ți enerva vecinii de la țară dimineața, da. Altfel, fără să ascult mai întâi mai multe piese muzicale din genuri diferite, nu l-aș recomanda.
Amplificatorul cu tranzistor, în ciuda istoriei sale îndelungate, rămâne un subiect preferat de cercetare atât pentru începători, cât și pentru radioamatorii experimentați. Și acest lucru este de înțeles. Este o componentă indispensabilă a celor mai populare amplificatoare de frecvență joasă (de sunet). Ne vom uita la modul în care sunt construite amplificatoarele cu tranzistori simple.
Raspunsul in frecventa amplificatorului
În orice receptor de televiziune sau radio, în fiecare centru muzical sau amplificator de sunet puteți găsi amplificatoare de sunet cu tranzistori (frecvență joasă - LF). Diferența dintre amplificatoarele audio cu tranzistori și alte tipuri constă în caracteristicile de frecvență ale acestora.
Un amplificator audio pe bază de tranzistori are un răspuns de frecvență uniform în banda de frecvență de la 15 Hz la 20 kHz. Aceasta înseamnă că amplificatorul convertește (amplifică) toate semnalele de intrare cu o frecvență în acest interval aproximativ în mod egal. Figura de mai jos arată curba de răspuns în frecvență ideală pentru un amplificator audio în coordonatele „amplificare câștig Ku - frecvența semnalului de intrare”.
Această curbă este aproape plată de la 15 Hz la 20 kHz. Aceasta înseamnă că un astfel de amplificator ar trebui utilizat special pentru semnale de intrare cu frecvențe între 15 Hz și 20 kHz. Pentru semnalele de intrare cu frecvențe de peste 20 kHz sau sub 15 Hz, eficiența și performanța acestuia se degradează rapid.
Tipul de răspuns în frecvență al amplificatorului este determinat de elementele radio electrice (ERE) ale circuitului său și, în primul rând, de tranzistorii înșiși. Un amplificator audio pe bază de tranzistori este de obicei asamblat folosind așa-numitele tranzistoare de frecvență joasă și medie, cu o lățime de bandă totală a semnalului de intrare de la zeci și sute de Hz la 30 kHz.
Clasa de operare a amplificatorului
După cum se știe, în funcție de gradul de continuitate a fluxului de curent pe parcursul perioadei sale printr-o treaptă de amplificare a tranzistorului (amplificator), se disting următoarele clase de funcționare a acestuia: „A”, „B”, „AB”, „C”, „D”.
În clasa de funcționare, curentul „A” trece prin cascadă pentru 100% din perioada semnalului de intrare. Funcționarea cascadei în această clasă este ilustrată de figura următoare.
În clasa de funcționare a etapei de amplificare „AB”, curentul trece prin aceasta mai mult de 50%, dar mai puțin de 100% din perioada semnalului de intrare (a se vedea figura de mai jos).
În clasa de funcționare a etapei „B”, curentul circulă prin aceasta pentru exact 50% din perioada semnalului de intrare, așa cum este ilustrat în figură.
În cele din urmă, în funcționarea în etapă de clasa C, curentul trece prin ea pentru mai puțin de 50% din perioada semnalului de intrare.
Amplificator de joasă frecvență folosind tranzistori: distorsiuni în principalele clase de funcționare
În zona de lucru, un amplificator cu tranzistori de clasă „A” are un nivel scăzut de distorsiune neliniară. Dar dacă semnalul are supratensiuni în impulsuri, ceea ce duce la saturarea tranzistorilor, atunci apar armonici mai mari (până la a 11-a) în jurul fiecărei armonici „standard” a semnalului de ieșire. Acest lucru provoacă fenomenul așa-numitului sunet tranzistor sau metalic.
Dacă amplificatoarele de putere de joasă frecvență care utilizează tranzistori au o sursă de alimentare nestabilizată, atunci semnalele lor de ieșire sunt modulate în amplitudine în apropierea frecvenței rețelei. Acest lucru duce la un sunet aspru la capătul stâng al răspunsului în frecvență. Diverse metode de stabilizare a tensiunii fac proiectarea amplificatorului mai complexă.
Eficiența tipică a unui amplificator de clasă A cu un singur capăt nu depășește 20% datorită tranzistorului deschis constant și fluxului continuu al unei componente de curent constant. Puteți face un amplificator de clasă A push-pull, eficiența va crește ușor, dar semi-undele semnalului vor deveni mai asimetrice. Transferul unei cascade de la clasa de operare „A” la clasa de operare „AB” determină de patru ori distorsiunile neliniare, deși eficiența circuitului său crește.
La amplificatoarele din clasa „AB” și „B”, distorsiunea crește pe măsură ce nivelul semnalului scade. Unul dorește involuntar să ridice un astfel de amplificator mai tare pentru a experimenta pe deplin puterea și dinamica muzicii, dar adesea acest lucru nu ajută prea mult.
Clase intermediare de muncă
Clasa de muncă „A” are o variație - clasa „A+”. În acest caz, tranzistoarele de intrare de joasă tensiune ale unui amplificator din această clasă funcționează în clasa „A”, iar tranzistoarele de ieșire de înaltă tensiune ale amplificatorului, atunci când semnalele lor de intrare depășesc un anumit nivel, intră în clasele „B” sau „AB”. Eficiența unor astfel de cascade este mai bună decât în clasa pură „A”, iar distorsiunile neliniare sunt mai mici (până la 0,003%). Cu toate acestea, au și un sunet „metalic” datorită prezenței armonicilor mai mari în semnalul de ieșire.
La amplificatoarele din altă clasă - "AA" gradul de distorsiune neliniară este și mai mic - aproximativ 0,0005%, dar sunt prezente și armonici mai mari.
Reveniți la amplificatorul cu tranzistori de clasă A?
Astăzi, mulți experți în domeniul reproducerii sunetului de înaltă calitate susțin o revenire la amplificatoarele cu tuburi, deoarece nivelul distorsiunilor neliniare și al armonicilor mai mari pe care le introduc în semnalul de ieșire este evident mai mic decât cel al tranzistorilor. Cu toate acestea, aceste avantaje sunt compensate în mare măsură de necesitatea unui transformator de potrivire între treapta de ieșire a tubului de înaltă impedanță și difuzoarele audio cu impedanță scăzută. Cu toate acestea, un amplificator simplu cu tranzistor poate fi realizat cu o ieșire de transformator, așa cum va fi arătat mai jos.
Există, de asemenea, un punct de vedere că calitatea supremă a sunetului poate fi furnizată numai de un amplificator hibrid tub-tranzistor, toate etapele fiind cu un singur capăt, neacoperite și funcționând în clasa „A”. Adică, un astfel de repetor de putere este un amplificator cu un singur tranzistor. Circuitul său poate avea o eficiență maximă realizabilă (în clasa „A”) de cel mult 50%. Dar nici puterea, nici eficiența amplificatorului nu sunt indicatori ai calității reproducerii sunetului. În acest caz, calitatea și liniaritatea caracteristicilor tuturor ERE din circuit capătă o importanță deosebită.
Deoarece circuitele cu un singur capăt capătă această perspectivă, vom analiza posibilele lor variații mai jos.
Amplificator single-ended cu un tranzistor
Circuitul său, realizat cu un emițător comun și conexiuni R-C pentru semnalele de intrare și ieșire pentru funcționarea în clasa „A”, este prezentat în figura de mai jos.
Acesta arată tranzistorul Q1 al structurii n-p-n. Colectorul său este conectat la borna pozitivă +Vcc prin rezistența de limitare a curentului R3, iar emițătorul este conectat la -Vcc. Un amplificator bazat pe un tranzistor cu structură pnp va avea același circuit, dar bornele de alimentare se vor schimba.
C1 este un condensator de decuplare prin care sursa semnalului de intrare AC este separată de sursa de tensiune DC Vcc. În acest caz, C1 nu împiedică trecerea curentului de intrare alternativ prin joncțiunea bază-emițător a tranzistorului Q1. Rezistoarele R1 și R2, împreună cu rezistența joncțiunii E - B, formează Vcc pentru a selecta punctul de funcționare al tranzistorului Q1 în modul static. O valoare tipică pentru acest circuit este R2 = 1 kOhm, iar poziția punctului de operare este Vcc/2. R3 este un rezistor de sarcină al circuitului colector și servește la crearea unui semnal de ieșire de tensiune alternativă pe colector.
Să presupunem că Vcc = 20 V, R2 = 1 kOhm și câștigul de curent h = 150. Selectăm tensiunea la emițător Ve = 9 V, iar căderea de tensiune pe joncțiunea „E - B” este considerată egală cu Vbe = 0,7 V. Această valoare corespunde așa-numitului tranzistor de siliciu. Dacă am lua în considerare un amplificator bazat pe tranzistoare cu germaniu, atunci căderea de tensiune pe joncțiunea deschisă „E - B” ar fi egală cu Vbe = 0,3 V.
Curentul emițătorului aproximativ egal cu curentul colectorului
Ie = 9 V/1 kOhm = 9 mA ≈ Ic.
Curentul de bază Ib = Ic/h = 9 mA/150 = 60 µA.
Căderea de tensiune la rezistorul R1
V(R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 V - 9,7 V = 10,3 V,
R1 = V(R1)/Ib = 10,3 V/60 µA = 172 kOhm.
C2 este necesar pentru a crea un circuit pentru trecerea componentei alternative a curentului emițătorului (de fapt curentul colectorului). Dacă nu ar fi acolo, atunci rezistența R2 ar limita foarte mult componenta variabilă, astfel încât amplificatorul cu tranzistor bipolar în cauză ar avea un câștig de curent scăzut.
În calculele noastre, am presupus că Ic = Ib h, unde Ib este curentul de bază care curge în el de la emițător și care apare atunci când o tensiune de polarizare este aplicată la bază. Cu toate acestea, un curent de scurgere de la colectorul Icb0 curge întotdeauna prin bază (atât cu și fără polarizare). Prin urmare, curentul real al colectorului este egal cu Ic = Ib h + Icb0 h, i.e. Curentul de scurgere într-un circuit cu OE este amplificat de 150 de ori. Dacă am avea în vedere un amplificator bazat pe tranzistoare cu germaniu, atunci această circumstanță ar trebui să fie luată în considerare în calcule. Cert este că au un Icb0 semnificativ de ordinul mai multor μA. Pentru siliciu, acesta este cu trei ordine de mărime mai mic (aproximativ câțiva nA), așa că este de obicei neglijat în calcule.
Amplificator single-ended cu tranzistor MOS
Ca orice amplificator cu tranzistor cu efect de câmp, circuitul luat în considerare are analogul său între amplificatoare. Prin urmare, să considerăm un analog al circuitului anterior cu un emițător comun. Este realizat cu o sursă comună și conexiuni R-C pentru semnalele de intrare și ieșire pentru funcționare în clasa „A” și este prezentat în figura de mai jos.
Aici C1 este același condensator de decuplare, prin care sursa semnalului de intrare AC este separată de sursa de tensiune DC Vdd. După cum știți, orice amplificator bazat pe tranzistori cu efect de câmp trebuie să aibă potențialul de poartă al tranzistorilor săi MOS mai mic decât potențialul surselor lor. În acest circuit, poarta este împământată de rezistența R1, care are de obicei o rezistență ridicată (de la 100 kOhm la 1 Mohm), astfel încât să nu devieze semnalul de intrare. Practic nu trece curent prin R1, astfel încât potențialul de poartă în absența unui semnal de intrare este egal cu potențialul de masă. Potențialul sursei este mai mare decât potențialul de masă din cauza căderii de tensiune pe rezistorul R2. Astfel, potențialul de poartă este mai mic decât potențialul sursei, care este necesar pentru funcționarea normală a Q1. Condensatorul C2 și rezistența R3 au același scop ca în circuitul anterior. Deoarece acesta este un circuit sursă comun, semnalele de intrare și de ieșire sunt defazate la 180°.
Amplificator cu iesire transformator
Al treilea amplificator cu tranzistor simplu cu o singură treaptă, prezentat în figura de mai jos, este, de asemenea, realizat conform unui circuit cu emițător comun pentru funcționare în clasa „A”, dar este conectat la un difuzor cu impedanță scăzută printr-un transformator de potrivire.
Înfășurarea primară a transformatorului T1 încarcă circuitul colector al tranzistorului Q1 și dezvoltă semnalul de ieșire. T1 transmite semnalul de ieșire către difuzor și potrivește impedanța de ieșire a tranzistorului cu impedanța scăzută (de ordinul a câțiva ohmi) a difuzorului.
Divizorul de tensiune al sursei de alimentare a colectorului Vcc, asamblat pe rezistențele R1 și R3, asigură selectarea punctului de funcționare al tranzistorului Q1 (furnizează o tensiune de polarizare la baza acestuia). Scopul elementelor rămase ale amplificatorului este același ca și în circuitele anterioare.
Amplificator audio push-pull
Un amplificator LF push-pull cu doi tranzistori împarte frecvența de intrare în două semi-unde antifază, fiecare dintre ele amplificată de propria treaptă a tranzistorului. După efectuarea unei astfel de amplificari, semi-undele sunt combinate într-un semnal armonic complet, care este transmis sistemului de difuzoare. O astfel de transformare a semnalului de joasă frecvență (divizare și re-fuziune), în mod natural, provoacă o distorsiune ireversibilă în acesta, datorită diferenței de frecvență și proprietăți dinamice ale celor două tranzistoare ale circuitului. Aceste distorsiuni reduc calitatea sunetului la ieșirea amplificatorului.
Amplificatoarele push-pull care funcționează în clasa „A” nu reproduc suficient de bine semnale audio complexe, deoarece un curent continuu de magnitudine crescută curge continuu în brațele lor. Acest lucru duce la asimetria semi-undelor de semnal, la distorsiunea de fază și, în cele din urmă, la pierderea inteligibilității sunetului. Când sunt încălzite, doi tranzistori puternici dublează distorsiunea semnalului în frecvențele joase și infra-joase. Dar totuși, principalul avantaj al circuitului push-pull este eficiența acceptabilă și puterea de ieșire crescută.
În figură este prezentat un circuit push-pull al unui amplificator de putere care utilizează tranzistori.
Acesta este un amplificator pentru funcționare în clasa „A”, dar poate fi utilizată clasa „AB” și chiar „B”.
Amplificator de putere cu tranzistor fără transformator
Transformatoarele, în ciuda succeselor în miniaturizare, rămân încă cele mai voluminoase, mai grele și mai scumpe dispozitive electronice. Prin urmare, a fost găsită o modalitate de a elimina transformatorul din circuitul push-pull prin efectuarea acestuia pe două tranzistoare complementare puternice de diferite tipuri (n-p-n și p-n-p). Majoritatea amplificatoarelor de putere moderne folosesc exact acest principiu și sunt proiectate să funcționeze în clasa „B”. Circuitul unui astfel de amplificator de putere este prezentat în figura de mai jos.
Ambele tranzistoare sunt conectate conform unui circuit cu un colector comun (follower emitter). Prin urmare, circuitul transferă tensiunea de intrare la ieșire fără amplificare. Dacă nu există semnal de intrare, atunci ambii tranzistori sunt la limita stării de pornire, dar sunt opriți.
Când un semnal armonic este aplicat la intrare, semi-undă pozitivă deschide TR1, dar pune tranzistorul pnp TR2 complet în modul de tăiere. Astfel, numai semiunda pozitivă a curentului amplificat curge prin sarcină. Semiunda negativă a semnalului de intrare deschide doar TR2 și închide TR1, astfel încât semiunda negativă a curentului amplificat este furnizată sarcinii. Ca rezultat, un semnal sinusoidal amplificat de putere completă (datorită amplificării curentului) este eliberat la sarcină.
Amplificator cu un singur tranzistor
Pentru a înțelege cele de mai sus, să asamblam un amplificator simplu folosind tranzistori cu propriile noastre mâini și să ne dăm seama cum funcționează.
Ca sarcină pentru un tranzistor de putere redusă T de tip BC107, vom porni căști cu o rezistență de 2-3 kOhm, vom aplica o tensiune de polarizare la bază de la un rezistor de înaltă rezistență R* de 1 MOhm și vom include un condensator electrolitic de decuplare C cu o capacitate de 10 μF până la 100 μF în circuitul de bază T. Alimentarea circuitului Vom folosi 4,5 V/0,3 A din baterie.
Dacă rezistența R* nu este conectată, atunci nu există nici curent de bază Ib, nici curent de colector Ic. Dacă este conectat un rezistor, tensiunea de la bază crește la 0,7 V și un curent Ib = 4 μA trece prin el. Câștigul de curent al tranzistorului este de 250, ceea ce dă Ic = 250Ib = 1 mA.
După ce am asamblat un amplificator cu tranzistor simplu cu propriile noastre mâini, acum îl putem testa. Conectați căștile și plasați degetul pe punctul 1 al diagramei. Vei auzi un zgomot. Corpul tău percepe radiația de alimentare la o frecvență de 50 Hz. Zgomotul pe care îl auzi de la căști este această radiație, amplificată doar de un tranzistor. Să explicăm acest proces mai detaliat. O tensiune AC de 50 Hz este conectată la baza tranzistorului prin condensatorul C. Tensiunea de bază este acum egală cu suma tensiunii DC offset (aproximativ 0,7 V) provenind de la rezistorul R* și tensiunea AC degete. Ca urmare, curentul colectorului primește o componentă alternativă cu o frecvență de 50 Hz. Acest curent alternativ este folosit pentru a deplasa membrana difuzorului înainte și înapoi la aceeași frecvență, ceea ce înseamnă că vom putea auzi un ton de 50 Hz la ieșire.
Ascultarea unui nivel de zgomot de 50 Hz nu este foarte interesantă, așa că puteți conecta surse de semnal de joasă frecvență (CD player sau microfon) la punctele 1 și 2 și puteți auzi vorbire sau muzică amplificată.
Amplificatoarele de joasă frecvență (LF) sunt folosite pentru a converti semnale slabe, predominant în domeniul audio, în semnale mai puternice acceptabile pentru percepția directă prin electrodinamici sau alți emițători de sunet.
Rețineți că amplificatoarele de înaltă frecvență până la frecvențe de 10... 100 MHz sunt construite în funcție de circuite similare, diferența se reduce cel mai adesea la faptul că valorile capacităților unor astfel de amplificatoare scad de atâtea ori; frecvența semnalului de înaltă frecvență depășește frecvența celui de joasă frecvență.
Un amplificator simplu cu un tranzistor
Cel mai simplu ULF, realizat conform unui circuit cu un emițător comun, este prezentat în Fig. 1. O capsulă telefonică este folosită ca încărcătură. Tensiunea de alimentare admisă pentru acest amplificator este de 3...12 V.
Este recomandabil să determinați experimental valoarea rezistorului de polarizare R1 (zeci de kOhmi), deoarece valoarea sa optimă depinde de tensiunea de alimentare a amplificatorului, rezistența capsulei telefonice și coeficientul de transmisie al unui anumit tranzistor.
Orez. 1. Circuitul unui ULF simplu pe un tranzistor + condensator și rezistor.
Pentru a selecta valoarea inițială a rezistorului R1, trebuie luat în considerare faptul că valoarea acestuia ar trebui să fie de aproximativ o sută sau de mai multe ori mai mare decât rezistența inclusă în circuitul de sarcină. Pentru a selecta un rezistor de polarizare, se recomandă conectarea unui rezistor constant cu o rezistență de 20...30 kOhm și un rezistor variabil cu o rezistență de 100...1000 kOhm în serie, după care, prin aplicarea unui audio de amplitudine mică. semnal la intrarea amplificatorului, de exemplu, de la un magnetofon sau un player, rotiți butonul cu rezistență variabilă pentru a obține cea mai bună calitate a semnalului la cel mai mare volum.
Valoarea capacității condensatorului de tranziție C1 (Fig. 1) poate varia de la 1 la 100 μF: cu cât valoarea acestei capacități este mai mare, cu atât frecvențele mai mici ULF le poate amplifica. Pentru a stăpâni tehnica de amplificare a frecvențelor joase, se recomandă să experimentați cu selecția valorilor elementelor și a modurilor de funcționare ale amplificatoarelor (Fig. 1 - 4).
Opțiuni îmbunătățite de amplificator cu un singur tranzistor
Mai complicat și îmbunătățit în comparație cu diagrama din Fig. 1 circuite amplificatoare sunt prezentate în Fig. 2 și 3. În diagrama din Fig. 2, etapa de amplificare conține în plus un lanț de feedback negativ dependent de frecvență (rezistor R2 și condensator C2), care îmbunătățește calitatea semnalului.
Orez. 2. Diagrama unui ULF cu un singur tranzistor cu un lanț de feedback negativ dependent de frecvență.
Orez. 3. Amplificator cu un singur tranzistor cu un divizor pentru a furniza tensiune de polarizare la baza tranzistorului.
Orez. 4. Amplificator cu un singur tranzistor cu setare automată de polarizare pentru baza tranzistorului.
În diagrama din fig. 3, polarizarea la baza tranzistorului este setată mai „rigid” folosind un divizor, ceea ce îmbunătățește calitatea funcționării amplificatorului atunci când condițiile de funcționare ale acestuia se schimbă. În circuitul din Fig. 4.
Amplificator cu tranzistor în două trepte
Prin conectarea a două trepte simple de amplificare în serie (Fig. 1), puteți obține un ULF în două trepte (Fig. 5). Câștigul unui astfel de amplificator este egal cu produsul factorilor de câștig ai etapelor individuale. Cu toate acestea, nu este ușor să obțineți un câștig mare stabil cu o creștere ulterioară a numărului de etape: cel mai probabil amplificatorul se va autoexcita.
Orez. 5. Circuitul unui amplificator simplu de joasă frecvență în două trepte.
Noile dezvoltări ale amplificatoarelor de joasă frecvență, ale căror scheme de circuit sunt adesea prezentate pe paginile revistelor din ultimii ani, urmăresc obținerea unui coeficient minim de distorsiune neliniară, creșterea puterii de ieșire, extinderea lățimii de bandă a frecvențelor amplificate etc.
În același timp, atunci când se instalează diverse dispozitive și se efectuează experimente, este adesea nevoie de un ULF simplu, care poate fi asamblat în câteva minute. Un astfel de amplificator trebuie să conțină un număr minim de elemente rare și să funcționeze pe o gamă largă de modificări ale tensiunii de alimentare și ale rezistenței de sarcină.
Circuit ULF bazat pe tranzistori cu efect de câmp și siliciu
Circuitul unui amplificator de putere simplu de joasă frecvență cu cuplare directă între trepte este prezentat în Fig. 6 [Rl 3/00-14]. Impedanța de intrare a amplificatorului este determinată de valoarea potențiometrului R1 și poate varia de la sute de ohmi la zeci de megaohmi. Puteți conecta o sarcină cu o rezistență de la 2...4 la 64 ohmi și mai mare la ieșirea amplificatorului.
Pentru sarcini de înaltă rezistență, tranzistorul KT315 poate fi utilizat ca VT2. Amplificatorul este operațional în intervalul de tensiuni de alimentare de la 3 la 15 V, deși performanța sa acceptabilă este menținută chiar și atunci când tensiunea de alimentare este redusă la 0,6 V.
Capacitatea condensatorului C1 poate fi selectată în intervalul de la 1 la 100 μF. În acest din urmă caz (C1 = 100 μF), ULF poate funcționa în banda de frecvență de la 50 Hz la 200 kHz și mai mult.
Orez. 6. Circuitul unui amplificator simplu de joasă frecvență folosind doi tranzistori.
Amplitudinea semnalului de intrare ULF nu trebuie să depășească 0,5...0,7 V. Puterea de ieșire a amplificatorului poate varia de la zeci de mW la unități de W în funcție de rezistența de sarcină și de mărimea tensiunii de alimentare.
Configurarea amplificatorului constă în selectarea rezistențelor R2 și R3. Cu ajutorul lor, tensiunea la scurgerea tranzistorului VT1 este setată egală cu 50...60% din tensiunea sursei de alimentare. Tranzistorul VT2 trebuie instalat pe o placă radiator (radiator).
Cănă-cascada ULF cu cuplare directă
În fig. Figura 7 prezintă o diagramă a unui alt ULF aparent simplu cu conexiuni directe între cascade. Acest tip de conexiune îmbunătățește caracteristicile de frecvență ale amplificatorului în regiunea de frecvență joasă, iar circuitul în ansamblu este simplificat.
Orez. 7. Schema schematică a unui ULF în trei trepte cu legătură directă între etape.
În același timp, reglarea amplificatorului este complicată de faptul că fiecare rezistență a amplificatorului trebuie selectată individual. Aproximativ raportul dintre rezistențele R2 și R3, R3 și R4, R4 și R BF ar trebui să fie în intervalul (30...50) la 1. Rezistorul R1 ar trebui să fie de 0,1...2 kOhm. Calculul amplificatorului prezentat în Fig. 7 poate fi găsit în literatură, de exemplu, [R 9/70-60].
Circuite ULF în cascadă folosind tranzistori bipolari
În fig. 8 și 9 prezintă circuite de ULF-uri cascode folosind tranzistoare bipolare. Astfel de amplificatoare au un câștig Ku destul de mare. Amplificatorul din fig. 8 are Ku=5 în banda de frecvență de la 30 Hz la 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF conform diagramei din Fig. 9 cu un coeficient armonic mai mic de 1% are un castig de 100 [RL 3/99-10].
Orez. 8. ULF în cascadă pe două tranzistoare cu câștig = 5.
Orez. 9. ULF în cascadă pe două tranzistoare cu câștig = 100.
ULF economic cu trei tranzistoare
Pentru echipamentele electronice portabile, un parametru important este eficiența ULF. Diagrama unui astfel de ULF este prezentată în Fig. 10 [RL 3/00-14]. Aici, se utilizează o conexiune în cascadă a tranzistorului cu efect de câmp VT1 și a tranzistorului bipolar VT3, iar tranzistorul VT2 este conectat în așa fel încât stabilizează punctul de funcționare al VT1 și VT3.
Pe măsură ce tensiunea de intrare crește, acest tranzistor oprește joncțiunea emițător-bază a VT3 și reduce valoarea curentului care curge prin tranzistoarele VT1 și VT3.
Orez. 10. Circuitul unui amplificator simplu economic de joasă frecvență cu trei tranzistoare.
Ca și în circuitul de mai sus (vezi Fig. 6), rezistența de intrare a acestui ULF poate fi setată în intervalul de la zeci de ohmi la zeci de megaohmi. O capsulă telefonică, de exemplu, TK-67 sau TM-2V, a fost folosită ca încărcătură. Capsula telefonului, conectată cu ajutorul unei mufe, poate servi simultan ca întrerupător de alimentare pentru circuit.
Tensiunea de alimentare ULF variază de la 1,5 la 15 V, deși funcționalitatea dispozitivului este menținută chiar și atunci când tensiunea de alimentare este redusă la 0,6 V. În domeniul tensiunii de alimentare de 2... 15 V, curentul consumat de amplificator este descris prin expresia:
1(μA) = 52 + 13*(Upit)*(Upit),
unde Upit este tensiunea de alimentare în Volți (V).
Dacă opriți tranzistorul VT2, curentul consumat de dispozitiv crește cu un ordin de mărime.
ULF în două trepte cu cuplare directă între trepte
Exemple de ULF-uri cu conexiuni directe și selecție minimă de moduri de operare sunt circuitele prezentate în Fig. 11 - 14. Au câștig mare și stabilitate bună.
Orez. 11. ULF simplu în două etape pentru un microfon (nivel scăzut de zgomot, câștig mare).
Orez. 12. Amplificator de joasă frecvență în două trepte folosind tranzistoare KT315.
Orez. 13. Amplificator de joasă frecvență în două trepte folosind tranzistoare KT315 - opțiunea 2.
Amplificatorul de microfon (Fig. 11) se caracterizează printr-un nivel scăzut de autozgomot și un câștig ridicat [MK 5/83-XIV]. Un microfon de tip electrodinamic a fost folosit ca microfon VM1.
O capsulă telefonică poate acționa și ca microfon. Stabilizarea punctului de funcționare (polarizare inițială la baza tranzistorului de intrare) a amplificatoarelor din Fig. 11 - 13 este realizată din cauza căderii de tensiune pe rezistența emițătorului celei de-a doua etape de amplificare.
Orez. 14. ULF în două trepte cu tranzistor cu efect de câmp.
Amplificatorul (Fig. 14), care are o rezistență mare de intrare (aproximativ 1 MOhm), este realizat pe un tranzistor cu efect de câmp VT1 (sursă follower) și un tranzistor bipolar - VT2 (cu unul comun).
În Fig. 15.
Orez. 15. circuitul unui ULF simplu în două trepte folosind două tranzistoare cu efect de câmp.
Circuite ULF pentru lucrul cu sarcini de Ohm scăzut
ULF-urile tipice, concepute pentru a funcționa cu sarcini de impedanță scăzută și având o putere de ieșire de zeci de mW și mai mare, sunt prezentate în Fig. 16, 17.
Orez. 16. Un ULF simplu pentru lucrul cu o sarcină cu rezistență scăzută.
Capul electrodinamic BA1 poate fi conectat la ieșirea amplificatorului, așa cum se arată în Fig. 16, sau în diagonală față de pod (Fig. 17). Dacă sursa de alimentare este formată din două baterii (acumulatoare) conectate în serie, ieșirea din dreapta a capului BA1 conform diagramei poate fi conectată direct la punctul lor de mijloc, fără condensatori SZ, C4.
Orez. 17. Circuitul unui amplificator de joasă frecvență cu includerea unei sarcini de rezistență scăzută în diagonala punții.
Dacă aveți nevoie de un circuit pentru un tub simplu ULF, atunci un astfel de amplificator poate fi asamblat chiar și folosind un tub, consultați site-ul nostru de electronice în secțiunea corespunzătoare.
Literatură: Shustov M.A. Proiectare de circuite practice (Cartea 1), 2003.
Corecții în publicație:în fig. 16 și 17, în locul diodei D9, este instalat un lanț de diode.
Sunt sigur că mulți dintre voi sunteți nemulțumiți de respirația șuierătoare și distorsiunea de la difuzoarele de computer chinezești care nu sunt serioase. Am încercat să conectez mai multe versiuni ale unei astfel de acustice la un computer, dar niciuna nu m-a mulțumit nici în ceea ce privește calitatea sunetului, nici funcționalitatea și, cel mai important, designul lor slab. Așa că a trebuit să încerc să fac ceva util și eu. Mai mult, microcircuitele moderne vă permit să lipiți ULF-uri cu caracteristici foarte bune, literalmente seara. Toate articolele electronice au fost găsite acasă doar cipuri de amplificare și comutatoare cu mufe pentru căști.
Un amplificator puternic de 2x25 Watt, realizat pe microcircuitul TDA7265 - acesta este ULF principal. Descărcați o descriere detaliată a microcircuitului aici.
Acesta este un ULF mic, relativ scăzut, pentru căști de 2x5 wați. Superioritățile sale sunt desigur evidente, cel puțin în ceea ce privește puterea de ieșire. Dar l-am făcut nu numai pentru urechi, ci mai mult pentru ușurința în utilizare. La urma urmei, pentru a conecta căști cu o mufă Jack groasă de 6,3 mm, vor fi multe dificultăți cu adaptoarele, ca să nu mai vorbim de faptul că acestea nu pot fi pompate pe deplin cu o calitate decentă de un amplificator slab.
Cel mai adesea, aspectul difuzoarelor de chineză achiziționate lasă de dorit și vrei doar să le pui sub masă ca să nu le vezi. Dar atunci va fi incomod să le porniți. Acest amplificator, asamblat cu propriile maini si dupa propriul gust, va fi amplasat intr-un loc vizibil, convenabil pe masa, fiind decorul sau original, astfel incat toate prizele, regulatoarele si butoanele ULF vor fi la indemana. Lumina de fundal poate fi oprită dacă se dorește printr-un buton de pe peretele din spate al ULF, pentru a nu interfera cu utilizarea computerului în întuneric, dar după următoarea pornire a amplificatorului, acesta se pornește din nou automat.
Carcasa pentru ULF a fost din PAL, după care a fost curățată cu grijă și vopsită într-o culoare neagră serioasă.
Am vrut să fac indicatorul similar cu indicatorii amplificatoarelor de marcă celebră.
Regulatorul este făcut clasic - mare, rotund și în niciun caz unul cu buton. Așa că atunci când îl rotiți să simți că acesta este un lucru, și nu o jucărie ieftină. Pe encoder, reglarea a dispărut de la sine; aveam nevoie să evidențiez poziția pe mâner, dar nu va fi posibil să o rotesc la nesfârșit cu un fir. Prin urmare, am decis să fac un regulator folosind un rezistor variabil.
S-a decis să se realizeze suporturile pentru ULF de casă în stilul clasic de design al echipamentelor radio - nichelat, dar cu o ușoară răsucire în stilul high-tech. Iluminarea albastră este folosită la baza picioarelor. După cum puteți vedea din fotografii, acest lucru este implementat folosind LED-uri albastre inundate la baza picioarelor.
Pe panoul frontal al ULF există: un comutator de rețea, un comutator de curent alternativ, un semnal constant către căști, indiferent dacă difuzoarele sunt pornite sau nu - aceasta este, de asemenea, parte a planului prevăzut. În zilele noastre nu veți găsi un amplificator cu un astfel de circuit, chiar și amplificatoarele serioase și scumpe sunt fabricate conform principiului „conectați căștile și nu există semnal către difuzoare”, dar anterior toate amplificatoarele erau făcute exact conform acestui circuit. Pentru mine, această schemă de distribuție a semnalului este foarte relevantă.
Circuit al unui amplificator puternic de joasă frecvență cu cinci canale pentru un centru audio de acasă la un cost minim
În acest articol de pe site Radioamator, ne vom uita la un alt circuit simplu de radio amator - amplificator de joasă frecvență pentru centrul audio de acasă.
Caracteristica acestui amplificator la costuri reduse cu parametri destul de mari. Amplificator construit conform unui circuit combinat, în care există un canal puternic de joasă frecvență (40 W), care reproduce frecvențe de până la 400 Hz și un amplificator stereo, ale cărui canale sunt realizate conform unui interval mediu cu două canale (300- 4000 Hz) - circuit de înaltă frecvență (3000-30000 Hz) cu o putere de 2x18 Tue Prin urmare puterea totală de ieșire a amplificatorului este de 106 W. Pentru fiecare canal se folosesc sisteme acustice separate, realizate în carcase separate. Există cinci sisteme acustice în total: un fund de joasă frecvență și două fiecare pentru frecvențe medii și înalte.
Amplificatorul este realizat pe același tip și bază de element ieftin - microcircuite TDA2030A (KR174UN19A) și două tranzistoare KT818GM și KT819GM. Amplificatorul este alimentat de un transformator de 200 W.
Schema schematică a canalului de joasă frecvență este prezentată în Fig. 1:
Terminalele X1, X2, X3 primesc un semnal stereo cu un nivel nominal de 0,8 volți. Microcircuitul este capabil să dezvolte o putere de până la 18 W și pentru a crește această valoare, ieșirea microcircuitului este îmbunătățită printr-o cascadă push-pull pe tranzistoarele VT1, VT2, care începe să funcționeze la o putere mai mare de 15 W. Circuitul în cascadă se distinge prin faptul că colectorii tranzistorilor sunt conectați împreună, ceea ce permite utilizarea unui radiator comun pentru treapta de ieșire. Cipul A1 necesită un radiator separat.
Placa de amplificare (Fig. Nr. 4) este realizată astfel încât microcircuitul și tranzistoarele să fie situate la marginile opuse.
Circuitul amplificatorului de frecvență medie-înaltă este prezentat în figura nr. 2:
Este afișată diagrama unui singur canal stereo, al doilea este exact același. Frecvența audio a unuia dintre canalele stereo este furnizată la bornele X1, X2. Amplificatorul de frecvență medie este realizat pe un cip A1, iar amplificatorul de înaltă frecvență este realizat pe un cip A2. Microcircuitele sunt instalate pe un radiator comun. Prin urmare, pe placa de circuit imprimat (Fig. Nr. 5), microcircuitele sunt situate pe o margine.
Există două astfel de plăci în amplificator - una pentru fiecare canal stereo. Pe placă sunt trei jumperi, realizate cu sârmă de montare. Unul alimentează semnalul către amplificatorul RF (este indicat să-l faci cu un fir ecranat), iar ceilalți doi alimentează amplificatorul RF. Jumperele sunt amplasate pe partea conductorilor imprimați și sunt așezate în cea mai scurtă direcție.
Conexiunile inter-placă și diagrama de alimentare sunt prezentate în Figura 3. Sursa de alimentare nu este stabilizată; este alcătuită dintr-un transformator de putere, un redresor în punte și un banc de condensatori de netezire.
Semnalul stereo de la ieșirea preamplificatorului cu un nivel nominal de 0,8 V este furnizat conectorului XP1. Direct lângă conector, sunt instalate rezistențe de tăiere R1-R5 pentru a seta raportul dintre nivelurile de sunet ale amplificatoarelor stereo și canalul de joasă frecvență pentru o anumită cameră. Transformatorul este realizat pe baza transformatorului TS200 de la un televizor cu tub vechi. Toate înfășurările secundare au fost îndepărtate și două noi au fost înfășurate în locul lor - 50 de spire de PEV 1,06 fiecare. Conectați înfășurările conform diagramei.
Radiatoarele sunt realizate din profil de aluminiu în formă de U, care este utilizat pentru tavanele suspendate. Pentru fiecare radiator sunt tăiate două bucăți de aproximativ 15 cm lungime. Pentru a mări suprafața pe toată suprafața, se găuriază un orificiu prin fiecare centimetru și se taie un filet M4. În aceste găuri sunt înșurubate șuruburi M4 cu lungimea de 55 mm, creând astfel un radiator cu placă de ac (Fig. Nr. 6):
Sistemele de difuzoare folosesc cele mai accesibile difuzoare dinamice cu bobine de 4 ohmi. Fiecare sistem de difuzoare conține 4 difuzoare (Fig. Nr. 7). Difuzorul de joasă frecvență conține 4 difuzoare 10GDSH-2, difuzoare de înaltă frecvență - patru 4-GDV-1, difuzoare de frecvență medie - 5GDSH-4.
Sistemele acustice sunt realizate din PAL cu grosimea de 20 mm, utilizate la fabricarea mobilierului de cabinet. Dimensiunile pieselor de prelucrat prezentate în figurile nr. 8, 9, 10 iau în considerare exact această grosime a plăcilor de PAL.
Țeava inversor de fază este realizată din țeavă de canalizare din plastic gri de 100 mm lungime 150 mm. Țeava este lipită în gaură cu adeziv Moment-1.
