Jak vyrobit dvoukanálový zesilovač. Jak postavit nejjednodušší zesilovač

Mnoho lidí se zajímá o to, jak vyrobit přenosné reproduktory nebo reproduktory pro chytré telefony a tablety. Než se však pustíte do výroby samotných reproduktorů, je potřeba se o zesilovač postarat. V tomto materiálu se podíváme na video o sestavení jednoduchého zesilovače.

Co tedy potřebujeme k sestavení zesilovače:
- konektor pro korunku;
- 9 voltová korunka;
- reproduktor 0,5-1 W a odpor 8 Ohmů;
- 3,5 mm mini jack;
- odpor 10 Ohmů;
- spínač;
- mikroobvod LM386;
- 10V kondenzátor.

Aby se proces montáže nezdál příliš komplikovaný, představujeme vám schéma budoucího zesilovače.

Při pohledu na čip z bližší vzdálenosti je vidět, že má čtyři jazýčky na obou stranách. Celkem je 8 nohou. Aby nedošlo k záměně nebo otočení mikroobvodu vzhůru nohama a tím k chybě při pájení, je na mikroobvodu umístěna malá značka podobná půlkruhu. Tato značka by měla být umístěna nahoře.

Začneme připájením prvního drátu, který půjde ke spínači a kladnému kontaktu korunky. Tato kabeláž musí být připájena k šesté noze mikroobvodu, to znamená k druhé zespodu na pravé straně.

Další konec drátu musí být připájen ke spínači. Zde stojí za zmínku, že podle autora nápadu samotný obvod nepředstavuje žádné potíže a montáž zvládne i někdo, kdo nemá speciální dovednosti v elektronice.

Po úspěšném zapájení prvního vodiče je třeba přejít na druhý kontakt spínače, který je momentálně volný. Zde musíte připájet kladný vodič vycházející z korunkového konektoru. Po takto jednoduchém pájení můžeme říci, že první etapa výroby zesilovače byla úspěšně dokončena.

Přejděme k další patce, která je ve schématu označena číslem 5 a nachází se přímo pod šestou patkou, tedy tou, ke které jsme v předchozí fázi práce připájeli drát. Kladný kontakt kondenzátoru musí být připájen k této plošce.

Z kondenzátoru nám zůstane negativní kontakt, který je nutné připájet na kladný kontakt reproduktoru. Pokud chcete, můžete odmítnout přímo připájet kondenzátor k reproduktoru, abyste jej ochránili před možným poškozením, jak to dělá autor. V tomto případě je třeba zkrátit kontakt kondenzátoru a prodloužit jej kabeláží.

Poté můžete připájet dráty z mínus kondenzátoru do plusu reproduktoru.

Negativní kontakt reproduktoru musí být připájen ke čtvrté a druhé noze na čipu. V souladu s tím se jedná o spodní a druhou tlapku shora na levé straně. Chcete-li to provést, vezměte kabeláž a připájejte ji k záporu reproduktoru.

Poté tento vodič připojíme ke čtvrté větvi mikroobvodu.

Chcete-li připojit stejný drát k druhé noze, musíte vytvořit propojku. Vezmeme krátký drát. Jeden konec připájíme ke čtvrté noze, která už jeden drát má, a druhý konec k druhé noze.

Ke třetí větvi na levé straně, tedy té umístěné mezi dvěma předchozími, musíme připájet odpor.

K druhé větvi rezistoru připájeme drát, který půjde ke kladnému kontaktu na mini jacku.

Rozebereme mini zvedák. Mini jack, který autor používá, má dva kontakty - pro levý a pravý kanál. Je třeba je vzájemně propojit a připájet drát vedoucí z rezistoru ke kontaktům.

O DIY elektronkových zesilovačích již na Habrém vyšly publikace, které byly velmi zajímavé na čtení. O tom, že jejich zvuk je nádherný, není pochyb, ale pro každodenní použití je jednodušší použít zařízení s tranzistory. Tranzistory jsou pohodlnější, protože nevyžadují zahřívání před provozem a jsou odolnější. A ne každý bude riskovat spuštění elektronkové ságy s anodovými potenciály 400 V, ale tranzistorové transformátory na několik desítek voltů jsou mnohem bezpečnější a jednoduše dostupnější.

Jako obvod pro reprodukci jsem zvolil obvod od Johna Linsley Hooda z roku 1969, přičemž parametry autora vycházely z impedance mých 8ohmových reproduktorů.

Klasický obvod od britského inženýra, publikovaný před téměř 50 lety, je stále jedním z nejlépe reprodukovatelných a získává mimořádně pozitivní recenze. Existuje pro to mnoho vysvětlení:
- minimální počet prvků zjednodušuje instalaci. Také se věří, že čím jednodušší design, tím lepší zvuk;
- přestože jsou výstupní tranzistory dva, není třeba je třídit do komplementárních párů;
- výkon 10 Wattů je dostatečný pro běžné lidské obydlí a vstupní citlivost 0,5-1 Voltu velmi dobře souhlasí s výkonem většiny zvukových karet nebo přehrávačů;
- třída A - je to i třída A v Africe, pokud se bavíme o dobrém zvuku. Srovnání s ostatními třídami bude diskutováno níže.

Návrh interiéru

Zesilovač začíná výkonem. Nejlepší je oddělit dva kanály pro stereo pomocí dvou různých transformátorů, ale omezil jsem se na jeden transformátor se dvěma sekundárními vinutími. Po těchto vinutích existuje každý kanál sám o sobě, takže nesmíme zapomenout vynásobit dvěma vše, co je uvedeno níže. Na prkénku vyrábíme můstky pomocí Schottkyho diod pro usměrňovač.

S obyčejnými diodami nebo i hotovými můstky to jde, ale pak je potřeba je obejít kondenzátory a úbytek napětí na nich je větší. Po můstcích jsou CRC filtry skládající se ze dvou 33 000 uF kondenzátorů a 0,75 Ohm odporu mezi nimi. Pokud vezmete menší kapacitu a rezistor, CRC filtr zlevní a bude se méně zahřívat, ale zvlnění se zvětší, což není comme il faut. Tyto parametry jsou IMHO rozumné z hlediska ceny a efektu. Pro filtr je potřeba výkonný cementový rezistor při klidovém proudu až 2A odvede 3 W tepla, takže je lepší jej brát s rezervou 5-10 W. Pro zbývající rezistory v obvodu budou 2 W výkonu zcela stačit.

Dále přejdeme k samotné desce zesilovače. Internetové obchody prodávají spoustu hotových stavebnic, ale o nic méně stížností na kvalitu čínských součástek nebo negramotné rozložení na deskách. Proto je lepší to udělat sami, podle vlastního uvážení. Udělal jsem oba kanály na jednom prkénku, abych ho mohl později připevnit ke spodní části pouzdra. Běh s testovacími prvky:

Vše kromě výstupních tranzistorů Tr1/Tr2 je na samotné desce. Výstupní tranzistory jsou namontovány na radiátorech, více níže. K autorovu diagramu z původního článku je třeba uvést následující poznámky:

Ne vše je nutné připájet napevno najednou. Je lepší nejprve nastavit odpory R1, R2 a R6 jako trimry, po všech úpravách je odpájet, změřit jejich odpor a se stejným odporem připájet koncové konstantní odpory. Nastavení spočívá v následujících operacích. Nejprve se pomocí R6 nastaví tak, že napětí mezi X a nulou je přesně polovina napětí +V a nula. V jednom z kanálů jsem neměl dostatek 100 kOhm, takže je lepší brát tyto trimry s rezervou. Poté pomocí R1 a R2 (při zachování jejich přibližného poměru!) se nastaví klidový proud - tester nastavíme na měření stejnosměrného proudu a právě tento proud měříme v kladném vstupním bodě zdroje. Musel jsem výrazně snížit odpor obou rezistorů, abych získal požadovaný klidový proud. Klidový proud zesilovače ve třídě A je maximální a v podstatě při absenci vstupního signálu jde celý do tepelné energie. U 8ohmových reproduktorů by tento proud podle doporučení autora měl být 1,2 A při napětí 27 Voltů, což znamená 32,4 Wattů tepla na kanál. Protože nastavení proudu může trvat několik minut, musí být výstupní tranzistory již na chladicích radiátorech, jinak se rychle přehřejí a zemřou. Protože jsou většinou vytápěné.

Je možné, že jako experiment budete chtít porovnat zvuk různých tranzistorů, takže můžete ponechat i možnost jejich pohodlné výměny. Na vstupu jsem zkoušel 2N3906, KT361 a BC557C, tam byl nepatrný rozdíl ve prospěch toho druhého. Před víkendem jsme vyzkoušeli KT630, BD139 a KT801 a spokojili se s dovozovými. Přestože jsou všechny výše uvedené tranzistory velmi dobré, rozdíl může být spíše subjektivní. Na výstupu jsem okamžitě nainstaloval 2N3055 (ST Microelectronics), protože se mnoha lidem líbí.

Při nastavování a snižování odporu zesilovače se může zvýšit nízkofrekvenční mezní frekvence, takže pro vstupní kondenzátor je lepší použít ne 0,5 µF, ale 1 nebo dokonce 2 µF v polymerovém filmu. Na internetu stále koluje ruské schéma „Ultralinear Class A Amplifier“, kde je tento kondenzátor obecně navržen jako 0,1 uF, což je plné omezení všech basů na 90 Hz:

Píší, že tento obvod není náchylný k samobuzení, ale pro každý případ je mezi bod X a zem umístěn Zobelův obvod: R 10 Ohm + C 0,1 μF.
- pojistky, mohou a měly by být instalovány jak na transformátoru, tak na napájecím vstupu obvodu.
- pro maximální kontakt mezi tranzistorem a chladičem by bylo velmi vhodné použít teplovodivou pastu.

Kovoobrábění a truhlářství

Nyní o tradičně nejtěžší části kutilství - bydlení. Rozměry skříně jsou určeny radiátory a ve třídě A musí být velké, pamatujte na asi 30 wattů tepla na každé straně. Nejprve jsem tento výkon podcenil a vyrobil jsem skříň s průměrnými radiátory 800 cm² na kanál. S klidovým proudem nastaveným na 1,2A se však za pouhých 5 minut zahřály na 100°C a bylo jasné, že je potřeba něco výkonnějšího. To znamená, že musíte buď nainstalovat větší radiátory, nebo použít chladiče. Nechtěl jsem vyrábět kvadrokoptéru, tak jsem si koupil obří, hezký HS 135-250 s plochou 2500 cm² pro každý tranzistor. Jak ukázala praxe, toto opatření se ukázalo jako trochu přehnané, ale nyní lze zesilovače bezpečně osahat rukama - teplota je pouze 40 °C i v klidovém režimu. Vrtání děr do chladičů pro držáky a tranzistory se stalo trochu problémem - původně zakoupené čínské vrtáky do kovu byly vrtány extrémně pomalu, každá díra by trvala nejméně půl hodiny. Na pomoc přišly kobaltové vrtáky s úhlem ostření 135° od známého německého výrobce - každý otvor je projetý za pár sekund!

Samotné tělo jsem vyrobil z plexiskla. Okamžitě objednáváme nařezané obdélníky u sklenářů, uděláme do nich potřebné otvory pro zapínání a z rubové strany je natřeme černou barvou.

Velmi krásně vypadá plexi lakované na rubové straně. Teď už jen zbývá vše sestavit a užít si hudbu... ach ano, při finální montáži je také důležité správně rozmístit půdu, aby se minimalizovalo pozadí. Jak bylo objeveno desítky let před námi, C3 musí být spojen se signálovou zemí, tzn. na minus vstupu-vstupu a všechny ostatní minusy lze poslat do „hvězdy“ poblíž filtračních kondenzátorů. Pokud je vše provedeno správně, neuslyšíte žádné pozadí, i když přiložíte ucho k reproduktoru na maximální hlasitost. Další „zemní“ vlastností, která je typická pro zvukové karty, které nejsou galvanicky odděleny od počítače, je rušení od základní desky, které se může dostat přes USB a RCA. Soudě podle internetu se problém vyskytuje často: v reproduktorech můžete slyšet zvuky HDD, tiskárny, myši a napájení na pozadí systémové jednotky. V tomto případě je nejjednodušší způsob, jak přerušit zemnící smyčku, přelepit zemnící spoj na zástrčce zesilovače elektrickou páskou. Tady se není čeho bát, protože... Přes počítač bude procházet druhá zemnící smyčka.

Na zesilovači jsem nedělal regulaci hlasitosti, protože se mi nepovedlo sehnat kvalitní ALPS a nelíbilo se mi šustění čínských potenciometrů. Místo toho byl mezi zem a vstupní signál instalován běžný rezistor 47 kOhm. Navíc je regulátor na externí zvukové kartě vždy po ruce a každý program má i posuvník. Pouze vinylový přehrávač nemá ovládání hlasitosti, takže pro poslech jsem na propojovací kabel připevnil externí potenciometr.

Uhádnu tento kontejner za 5 sekund...

Konečně můžete začít poslouchat. Zdroj zvuku je Foobar2000 → ASIO → externí Asus Xonar U7. Reproduktory Microlab Pro3. Hlavní předností těchto reproduktorů je samostatný blok vlastního zesilovače na čipu LM4766, který lze okamžitě vyjmout někam pryč. Mnohem zajímavěji zněl touto akustikou zesilovač z minisystému Panasonic s hrdým Hi-Fi nápisem nebo zesilovač ze sovětského přehrávače Vega-109. Obě výše uvedená zařízení pracují ve třídě AB. JLH, prezentovaný v článku, porazil všechny výše uvedené soudruhy o jednu branku, podle výsledků slepého testu pro 3 osoby. Přestože byl rozdíl slyšitelný pouhým uchem a bez jakýchkoliv testů, zvuk byl jednoznačně detailnější a transparentnější. Je docela snadné například slyšet rozdíl mezi MP3 256 kbps a FLAC. Dříve jsem si myslel, že bezztrátový efekt připomíná spíše placebo, ale nyní se můj názor změnil. Stejně tak je mnohem příjemnější poslouchat soubory nekomprimované z loudness war - dynamický rozsah pod 5 dB není vůbec led. Linsley-Hood stojí za investici času a peněz, protože zesilovač podobné značky bude stát mnohem víc.

Materiálové náklady

Transformátor 2200 rub.
Výstupní tranzistory (6 ks s rezervou) 900 rub.
Filtrační kondenzátory (4 ks) 2700 rub.
„Rassypukha“ (odpory, malé kondenzátory a tranzistory, diody) ~ 2000 rub.
Radiátory 1800 rub.
Plexisklo 650 rub.
Barva 250 rub.
Konektory 600 rub.
Obvodové desky, dráty, stříbrná pájka atd. ~1000 rub.
CELKEM ~12100 rub.

V tomto článku budeme hovořit o zesilovačích. Jsou to také ULF (nízkofrekvenční zesilovače), jsou to také UMZCH (audiofrekvenční výkonové zesilovače). Tato zařízení mohou být vyrobena jak na tranzistorech, tak na mikroobvodech. Ačkoli někteří radioamatéři, vzdávající hold vintage módě, z nich dělají staromódní způsob - pomocí lamp. Doporučujeme podívat se sem. Zvláštní pozornost začátečníkům bych chtěl upozornit na mikroobvody zesilovače do auta s 12voltovým napájením. Pomocí nich lze získat poměrně kvalitní zvukový výstup a pro sestavení prakticky stačí znalost školního kurzu fyziky. Někdy z karoserie, nebo jinými slovy, těch částí na schématu, bez kterých mikroobvod nebude fungovat, je na schématu doslova 5 kusů. Jedním z nich je zesilovač na čipu TDA1557Q zobrazeno na obrázku:

Takový zesilovač jsem kdysi sestavil já, používám ho už několik let spolu se sovětskou 8 Ohm 8 W akustikou spolu s počítačem. Kvalita zvuku je mnohem vyšší než u čínských plastových reproduktorů. Pravda, abych cítil výrazný rozdíl, musel jsem si koupit kreativní zvukovku, rozdíl s vestavěným zvukem byl nepatrný.

Zesilovač lze sestavit zavěšením

Zesilovač lze sestavit i závěsnou montáží, přímo na svorky dílů, ale montáž tímto způsobem bych nedoporučoval. Je lepší strávit trochu více času, najít si drátovou desku plošných spojů (nebo si ji zapojit sami), přenést design na PCB, vyleptat a skončit se zesilovačem, který bude fungovat mnoho let. Všechny tyto technologie byly na internetu mnohokrát popsány, proto se jim nebudu blíže věnovat.

Zesilovač připojený k radiátoru

Hned řeknu, že čipy zesilovače se během provozu velmi zahřívají a je třeba je zajistit nanesením teplovodivé pasty na radiátor. Pro ty, kteří si chtějí jen sestavit jeden zesilovač a nemají čas ani chuť studovat programy pro plošný spoj, LUT technologie a leptání, mohu doporučit použití speciálních prkének s pájecími otvory. Jeden z nich je zobrazen na fotografii níže:

Jak je vidět na fotografii, spojení se neprovádí stopami na desce s plošnými spoji, jak je tomu u plošných spojů, ale pružnými vodiči připájenými ke kontaktům na desce. Jediným problémem při montáži takových zesilovačů je napájecí zdroj, který produkuje napětí 12-16 voltů s proudovým odběrem zesilovače do 5 ampér. Samozřejmě, že takový transformátor (5 ampérů) bude mít poměrně velké rozměry, takže někteří používají spínané zdroje.

Transformátor pro zesilovač - foto

Myslím, že mnoho lidí má doma počítačové napájecí zdroje, které jsou nyní zastaralé a již se nepoužívají jako součást systémových jednotek, ale takové napájecí zdroje jsou schopny dodávat obvody +12 voltů, proudy mnohem větší než 4 ampéry. Samozřejmě, že takové napájení mezi zvukovými fajnšmekry je považováno za horší než standardní trafo, ale k napájení mého zesilovače jsem připojil spínaný zdroj, pak jsem ho změnil na trafo - rozdíl ve zvuku je dá se říct neznatelný.

Po opuštění transformátoru je samozřejmě potřeba nainstalovat diodový můstek pro usměrnění proudu, který musí být navržen tak, aby pracoval s velkými proudy spotřebovanými zesilovačem.

Za diodovým můstkem je filtr na elektrolytickém kondenzátoru, který by měl být dimenzován na znatelně vyšší napětí než v našem zapojení. Pokud máme například v obvodu 16voltový zdroj, kondenzátor by měl být 25voltový. Navíc tento kondenzátor by měl být co největší. Mám paralelně zapojeny 2 kondenzátory po 2200 uF, a to není limit. Paralelně s napájením (bypassem) je potřeba připojit keramický kondenzátor o kapacitě 100 nF. Na vstupu zesilovače jsou instalovány filmové oddělovací kondenzátory s kapacitou 0,22 až 1 µF.

Filmové kondenzátory

Připojení signálu k zesilovači, aby se snížila úroveň indukovaného rušení, by mělo být provedeno stíněným kabelem, pro tyto účely je vhodné použít kabel Jack 3.5- 2 tulipány s odpovídajícími zásuvkami na zesilovači.

Kabelový jack 3,5 - 2 tulipány

Úroveň signálu (hlasitost na zesilovači) se nastavuje pomocí potenciometru, pokud je zesilovač stereo, pak duální. Schéma zapojení proměnného odporu je znázorněno na obrázku níže:

Zesilovače lze samozřejmě vyrobit i pomocí tranzistorů, přičemž napájení, zapojení a ovládání hlasitosti se v nich používá úplně stejně jako v zesilovačích na mikroobvodech. Uvažujme například obvod zesilovače využívající jeden tranzistor:

Zde je také oddělovací kondenzátor a mínus signálu je spojen s mínusem napájecího zdroje. Níže je schéma push-pull výkonového zesilovače se dvěma tranzistory:

Následující obvod také používá dva tranzistory, ale je sestaven ze dvou stupňů. Opravdu, když se podíváte pozorně, zdá se, že se skládá ze 2 téměř identických částí. Naše první kaskáda zahrnuje: C1, R1, R2, V1. Ve druhém stupni C2, R3, V2 a zátěžová sluchátka B1.

Dvoustupňový tranzistorový zesilovač - schéma zapojení

Pokud chceme vyrobit stereo zesilovač, budeme muset sestavit dva stejné kanály. Stejně tak můžeme sestavením dvou obvodů libovolného mono zesilovače udělat stereo. Níže je schéma třístupňového tranzistorového výkonového zesilovače:

Třístupňový tranzistorový zesilovač - schéma zapojení

Obvody zesilovačů se také liší napájecím napětím, některé vyžadují k provozu 3-5 voltů, jiné 20 a více. Některé zesilovače vyžadují k provozu bipolární napájení. Níže jsou 2 obvody zesilovače na čipu TDA2822, první stereo připojení:

Ve schématu jsou zapojení reproduktorů naznačena ve formě rezistorů RL. Zesilovač normálně pracuje na 4 volty. Následující obrázek ukazuje přemostěný obvod, který používá jeden reproduktor, ale produkuje více energie než stereo verze:

Na následujícím obrázku jsou obvody zesilovače, oba obvody jsou převzaty z datasheetu. Napájení 18 voltů, výkon 14 wattů:

Akustika připojená k zesilovači může mít různé impedance, nejčastěji je to 4-8 ohmů, někdy jsou reproduktory s odporem 16 ohmů. Odpor reproduktoru zjistíte tak, že jej otočíte zadní stranou k sobě, většinou se tam píše jmenovitý výkon a odpor reproduktoru. V našem případě je to 8 ohmů, 15 wattů.

Pokud je reproduktor uvnitř sloupce a není možné vidět, co je na něm napsáno, lze reproduktor prozvonit testerem v režimu ohmmetru výběrem limitu měření 200 Ohmů.

Reproduktory mají polaritu. Kabely, které spojují reproduktory, jsou obvykle označeny červeně, pro vodič, který je připojen ke kladnému pólu reproduktoru.

Pokud nejsou vodiče označeny, můžete zkontrolovat správné připojení připojením baterie plus s plus, mínus s mínusem reproduktoru (podmíněně), pokud se kužel reproduktoru vysune, pak jsme uhodli polaritu. Více různých ULF obvodů, včetně elektronkových, lze nalézt v. Obsahuje, myslíme, největší výběr schémat na internetu.

Když si žena přijde do obchodu koupit šampon, je pro ni těžké se okamžitě rozhodnout pro nákup a tráví hodiny blouděním po regálech a probíráním desítek možností. Tolik radioamatérů, kteří převezmou úkol sestavit domácí UMZCH, může strávit dlouhou dobu výběrem mezi širokou škálou obvodů a mikroobvodů. To jsou ti slabí TDA2282 a jednoduché TDA1557 a vážně TDA7294 a drahá 40 STK... Výběr, který nabízejí výrobci specializovaných audio integrovaných obvodů, je velmi široký. U kterého se mám zastavit? Nabízíme možnost, která je právem považována za zlatý střed v konstrukci zesilovačů - čip TDA2050 (), který nám za cenu několika desítek rublů poskytne poctivých 30 wattů výkonu. Že ve stereo verzi je jich už 60, je na byt docela dost.

Obvod zesilovače pro vlastní výrobu

Pro toto zařízení byla vyvinuta deska s plošnými spoji, která je vhodná pro TDA2050 nebo LM1875 a má všechny potřebné komponenty - napájení, ochranu reproduktorů, zpoždění zapnutí a rychlé vypnutí. Toho je dosaženo pomocí mikroobvodu UPC1237, který je pohodlný, ale na domácích trzích nepříliš populární. Pokud to není možné koupit, jednoduše vyjměte všechny prvky jeho zapojení z obvodu, počínaje odpory R12, R13. Z hlediska ochrany pak budete odkázáni na samotné mikroobvody UMZCH, které mají tepelnou a zkratovou ochranu. Pravda není příliš spolehlivá. Ano a kliknutí při zapnutí z reproduktorů jsou možná. Parametry samotného zesilovače jsou podrobně popsány v dokumentaci.

M/s TDA2050 a LM1875 jsou zcela zaměnitelné; rozdíly v jejich obvodech jsou pouze hodnoty dvojice rezistorů a jednoho kondenzátoru.

To vše umožňuje vyrobit univerzální desku plošných spojů vhodnou pro kterýkoli z těchto dvou mikroobvodů.

Zdroj napájecího napětí

Samotný UMZCH je 2x30 W, ale výkon závisí na napájecím napětí a odporu reproduktorů připojených na výstup. Pokud jste nenašli transformátor schopný poskytnout specifikované bipolární napájení (2 x 17 V), nevadí. Obvod může pracovat i se sníženým napětím, například 2 až 12 V. V tomto případě výkon jednoduše úměrně klesne. Takový transformátor je však snazší najít - můžete dokonce vzít dva standardní, každý 12 V, a zapojit jejich výstupní vinutí do série.

Pokud jde o všechny druhy tónových bloků, jak ukázala praxe, jde o zbytečnou komplikaci obvodu, který je plný zbytečného šumu. Frekvenční odezvu můžete změnit i na počítači (telefonu). Zde postačí běžné ovládání hlasitosti. A volitelně vyvážení kanálů.

Krabička na domácí zesilovač

Pouzdro je v našem případě plastové, s přední a zadní stěnou v podobě 1mm plechů. Můžete si vzít naprosto jakoukoli krabici vhodnou velikostí a designem, ať už je to plastová (snadnější zpracování a vrtání) nebo kov (ochrana před rušením a pevností).

Všechny konektory jsou standardní - síť 220 V, RCA vstupy a pedálové výstupy pro reproduktorové soustavy. Zvláštní pozornost věnujte rezistoru pro ovládání hlasitosti. Než jej vložíte do VLF, stačí jej připojit a po otočení knoflíku poslouchat jakékoli šustění nebo praskání z reproduktorů.

Diskutujte o článku JAK VYROBIT ZESILOVAČ VLASTNÍM RUKOU

Dobrým nástrojem pro studium vlastností zařízení může být jednoduchý tranzistorový zesilovač. Obvody a konstrukce jsou poměrně jednoduché; můžete si zařízení vyrobit sami a zkontrolovat jeho provoz, provést měření všech parametrů. Díky moderním tranzistorům s efektem pole je možné vyrobit miniaturní mikrofonní zesilovač doslova ze tří prvků. A připojte jej k osobnímu počítači, abyste zlepšili parametry záznamu zvuku. A účastníci rozhovoru během rozhovorů uslyší vaši řeč mnohem lépe a jasněji.

Kmitočtové charakteristiky

Nízkofrekvenční zesilovače (audio) se nacházejí téměř ve všech domácích spotřebičích - stereo systémech, televizorech, rádiích, magnetofonech a dokonce i osobních počítačích. Existují ale také RF zesilovače založené na tranzistorech, lampách a mikroobvodech. Rozdíl mezi nimi je v tom, že ULF umožňuje zesílit signál pouze na audio frekvenci, kterou vnímá lidské ucho. Tranzistorové audio zesilovače umožňují reprodukovat signály s frekvencemi v rozsahu od 20 Hz do 20 000 Hz.

V důsledku toho může i to nejjednodušší zařízení zesílit signál v tomto rozsahu. A dělá to co nejrovnoměrněji. Zisk závisí přímo na frekvenci vstupního signálu. Graf těchto veličin je téměř přímka. Pokud je na vstup zesilovače přiveden signál s frekvencí mimo rozsah, kvalita provozu a účinnost zařízení se rychle sníží. Kaskády ULF jsou sestaveny zpravidla pomocí tranzistorů pracujících v rozsahu nízkých a středních frekvencí.

Provozní třídy audio zesilovačů

Všechna zesilovací zařízení jsou rozdělena do několika tříd v závislosti na stupni průtoku proudu kaskádou během doby provozu:

1. Třída „A“ - proud teče nepřetržitě po celou dobu provozu zesilovacího stupně.
2. V pracovní třídě "B" proud teče půl periody.
3. Třída „AB“ znamená, že proud protéká stupněm zesilovače po dobu rovnající se 50-100 % periody.
4. V režimu „C“ protéká elektrický proud méně než polovinu provozní doby.
5. Režim ULF „D“ se v radioamatérské praxi používá poměrně nedávno - něco málo přes 50 let. Ve většině případů jsou tato zařízení realizována na bázi digitálních prvků a mají velmi vysokou účinnost – přes 90 %.

Přítomnost zkreslení v různých třídách nízkofrekvenčních zesilovačů

Pracovní oblast tranzistorového zesilovače třídy „A“ se vyznačuje poměrně malým nelineárním zkreslením. Pokud příchozí signál chrlí impulsy vyššího napětí, způsobí to nasycení tranzistorů. Ve výstupním signálu se v blízkosti každé harmonické začnou objevovat vyšší (až 10 nebo 11). Z tohoto důvodu se objevuje kovový zvuk, charakteristický pouze pro tranzistorové zesilovače.

Pokud je napájení nestabilní, výstupní signál bude modelován v amplitudě blízko síťové frekvence. Zvuk bude tvrdší na levé straně frekvenční odezvy. Čím lepší je ale stabilizace napájení zesilovače, tím složitější je konstrukce celého zařízení. ULF pracující ve třídě „A“ mají relativně nízkou účinnost – méně než 20 %. Důvodem je, že tranzistor je neustále otevřený a neustále jím protéká proud.

Pro zvýšení (i když nepatrně) účinnosti můžete použít push-pull obvody. Jednou nevýhodou je, že půlvlny výstupního signálu se stávají asymetrickými. Pokud přejdete z třídy „A“ do „AB“, nelineární zkreslení se zvýší 3-4krát. Ale účinnost celého obvodu zařízení se bude stále zvyšovat. Třídy ULF „AB“ a „B“ charakterizují nárůst zkreslení při poklesu úrovně signálu na vstupu. Ale i když zvýšíte hlasitost, nepomůže to úplně se zbavit nedostatků.

Práce ve středních třídách

Každá třída má několik odrůd. Například existuje třída zesilovačů „A+“. V něm pracují vstupní tranzistory (nízké napětí) v režimu „A“. Ale vysokonapěťové instalované v koncových stupních pracují buď v „B“ nebo „AB“. Takové zesilovače jsou mnohem ekonomičtější než zesilovače pracující ve třídě „A“. Je zde znatelně nižší počet nelineárních zkreslení – ne vyšší než 0,003 %. Lepších výsledků lze dosáhnout použitím bipolárních tranzistorů. Princip činnosti zesilovačů založených na těchto prvcích bude diskutován níže.

Ve výstupním signálu je však stále velký počet vyšších harmonických, což způsobuje, že se zvuk stává charakteristicky kovovým. Existují také zesilovací obvody pracující ve třídě „AA“. V nich jsou nelineární zkreslení ještě menší – až 0,0005 %. Ale hlavní nevýhoda tranzistorových zesilovačů stále existuje - charakteristický kovový zvuk.

"Alternativní" designy

Neznamená to, že jsou alternativní, ale někteří specialisté zabývající se návrhem a montáží zesilovačů pro kvalitní reprodukci zvuku stále častěji dávají přednost elektronkovým konstrukcím. Elektronkové zesilovače mají následující výhody:

1. Velmi nízká úroveň nelineárního zkreslení ve výstupním signálu.
2. Existuje méně vyšších harmonických než u tranzistorových konstrukcí.

Je tu ale jedna obrovská nevýhoda, která převyšuje všechny výhody – rozhodně je potřeba nainstalovat zařízení pro koordinaci. Faktem je, že elektronkový stupeň má velmi vysoký odpor - několik tisíc ohmů. Ale odpor vinutí reproduktoru je 8 nebo 4 Ohmy. Chcete-li je koordinovat, musíte nainstalovat transformátor.

To samozřejmě není příliš velký nedostatek - existují i ​​tranzistorová zařízení, která používají transformátory pro přizpůsobení koncového stupně a reproduktorové soustavy. Někteří odborníci tvrdí, že nejúčinnějším obvodem je hybridní - který používá jednopólové zesilovače, které nejsou ovlivněny negativní zpětnou vazbou. Navíc všechny tyto kaskády pracují v režimu ULF třídy „A“. Jinými slovy, výkonový zesilovač na tranzistoru se používá jako opakovač.

Kromě toho je účinnost takových zařízení poměrně vysoká - asi 50%. Neměli byste se však soustředit pouze na ukazatele účinnosti a výkonu - neindikují vysokou kvalitu reprodukce zvuku zesilovačem. Mnohem důležitější je linearita charakteristik a jejich kvalita. Proto je třeba věnovat pozornost především jim, a ne moci.

Jednopólový ULF obvod na tranzistoru

Nejjednodušší zesilovač, postavený podle obvodu se společným emitorem, pracuje ve třídě „A“. Obvod využívá polovodičový prvek s n-p-n strukturou. V kolektorovém okruhu je instalován odpor R3 omezující tok proudu. Kolektorový obvod je připojen ke kladnému napájecímu vodiči a obvod emitoru je připojen k zápornému vodiči. Pokud použijete polovodičové tranzistory s p-n-p strukturou, obvod bude úplně stejný, jen je potřeba změnit polaritu.

Pomocí oddělovacího kondenzátoru C1 je možné oddělit střídavý vstupní signál od zdroje stejnosměrného proudu. V tomto případě kondenzátor není překážkou toku střídavého proudu po dráze báze-emitor. Vnitřní odpor přechodu emitor-báze spolu s odpory R1 a R2 představují nejjednodušší dělič napájecího napětí. Rezistor R2 má obvykle odpor 1-1,5 kOhm - nejtypičtější hodnoty pro takové obvody. V tomto případě je napájecí napětí rozděleno přesně na polovinu. A pokud obvod napájíte napětím 20 voltů, můžete vidět, že hodnota proudového zesílení h21 bude 150. Je třeba poznamenat, že VF zesilovače na tranzistorech jsou vyrobeny podle podobných obvodů, pouze fungují trochu jinak.

V tomto případě je napětí emitoru 9 V a úbytek v části „E-B“ obvodu je 0,7 V (což je typické pro tranzistory na křemíkových krystalech). Uvažujeme-li zesilovač na bázi germaniových tranzistorů, pak v tomto případě bude úbytek napětí v sekci „E-B“ roven 0,3 V. Proud v kolektorovém obvodu bude roven tomu, který teče v emitoru. Vypočítáte jej vydělením napětí emitoru odporem R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA. Pro výpočet hodnoty proudu báze je potřeba vydělit 9 mA zesílením h21 - 9 mA/150 = 60 μA. Konstrukce ULF obvykle používají bipolární tranzistory. Jeho princip fungování je odlišný od polních.

Na rezistoru R1 nyní můžete vypočítat hodnotu poklesu - to je rozdíl mezi základním a napájecím napětím. V tomto případě lze základní napětí najít pomocí vzorce - součet charakteristik emitoru a přechodu „E-B“. Při napájení ze zdroje 20 V: 20 - 9,7 = 10,3. Odtud můžete vypočítat hodnotu odporu R1 = 10,3 V/60 μA = 172 kOhm. Obvod obsahuje kapacitu C2, která je nezbytná pro realizaci obvodu, kterým může procházet střídavá složka proudu emitoru.

Pokud nenainstalujete kondenzátor C2, bude variabilní složka velmi omezená. Z tohoto důvodu bude mít takový tranzistorový audio zesilovač velmi nízký proudový zisk h21. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že ve výše uvedených výpočtech se předpokládalo, že základní a kolektorové proudy jsou stejné. Navíc byl za základní proud považován ten, který proudí do obvodu z emitoru. Dochází k němu pouze tehdy, je-li na výstup báze tranzistoru přivedeno předpětí.

Je však třeba vzít v úvahu, že kolektorový svodový proud absolutně vždy protéká základním obvodem, bez ohledu na přítomnost předpětí. V obvodech se společným emitorem je svodový proud zesílen nejméně 150krát. Ale obvykle se tato hodnota bere v úvahu pouze při výpočtu zesilovačů založených na germaniových tranzistorech. V případě použití křemíku, kde je proud obvodu „K-B“ velmi malý, je tato hodnota jednoduše zanedbaná.

Zesilovače na bázi tranzistorů MOS

Tranzistorový zesilovač s efektem pole znázorněný na obrázku má mnoho analogů. Včetně použití bipolárních tranzistorů. Proto můžeme za podobný příklad považovat návrh audio zesilovače sestaveného podle obvodu se společným emitorem. Na fotografii je obvod vyrobený podle běžného zdrojového obvodu. R-C připojení jsou sestavena na vstupních a výstupních obvodech tak, aby zařízení pracovalo v režimu zesilovače třídy „A“.

Střídavý proud ze zdroje signálu je oddělen od stejnosměrného napájecího napětí kondenzátorem C1. Tranzistorový zesilovač s efektem pole musí mít nutně hradlový potenciál, který bude nižší než stejná charakteristika zdroje. V zobrazeném schématu je brána připojena ke společnému vodiči přes rezistor R1. Jeho odpor je velmi vysoký - v konstrukcích se obvykle používají odpory 100-1000 kOhm. Tak velký odpor je volen proto, aby nedocházelo ke zkratování vstupního signálu.

Tento odpor téměř neumožňuje průchod elektrického proudu, v důsledku čehož je potenciál brány (při absenci signálu na vstupu) stejný jako potenciál země. U zdroje se ukazuje, že potenciál je vyšší než potenciál země, pouze kvůli poklesu napětí na odporu R2. Z toho je zřejmé, že brána má nižší potenciál než zdroj. A to je přesně to, co je vyžadováno pro normální fungování tranzistoru. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že C2 a R3 v tomto obvodu zesilovače mají stejný účel jako ve výše uvedeném návrhu. A vstupní signál je posunut vzhledem k výstupnímu signálu o 180 stupňů.

ULF s transformátorem na výstupu

Takový zesilovač si můžete vyrobit vlastníma rukama pro domácí použití. Provádí se podle schématu, které funguje ve třídě „A“. Konstrukce je stejná jako u výše uvedených - se společným emitorem. Jednou z funkcí je, že pro přizpůsobení musíte použít transformátor. To je nevýhoda takového zesilovače zvuku na bázi tranzistoru.

Kolektorový obvod tranzistoru je zatížen primárním vinutím, které vyvíjí výstupní signál přenášený přes sekundár do reproduktorů. Na rezistorech R1 a R3 je namontován dělič napětí, který umožňuje zvolit pracovní bod tranzistoru. Tento obvod dodává předpětí do základny. Všechny ostatní komponenty mají stejný účel jako výše uvedené obvody.

Push-pull audio zesilovač

Nelze říci, že se jedná o jednoduchý tranzistorový zesilovač, protože jeho provoz je trochu komplikovanější než ty, které byly diskutovány dříve. U push-pull ULF je vstupní signál rozdělen do dvou půlvln, které se liší fází. A každá z těchto půlvln je zesílena vlastní kaskádou, vyrobenou na tranzistoru. Po zesílení každé půlvlny jsou oba signály spojeny a odeslány do reproduktorů. Takové složité transformace mohou způsobit zkreslení signálu, protože dynamické a frekvenční vlastnosti dvou tranzistorů, dokonce i stejného typu, se budou lišit.

V důsledku toho je kvalita zvuku na výstupu zesilovače výrazně snížena. Když push-pull zesilovač pracuje ve třídě „A“, není možné reprodukovat komplexní signál ve vysoké kvalitě. Důvodem je, že rameny zesilovače neustále protéká zvýšený proud, půlvlny jsou asymetrické a dochází k fázovým zkreslením. Zvuk se stává méně srozumitelným a při zahřátí se zkreslení signálu ještě zvyšuje, zejména na nízkých a ultranízkých frekvencích.

ULF bez transformátoru

Tranzistorový basový zesilovač vyrobený pomocí transformátoru, navzdory skutečnosti, že konstrukce může mít malé rozměry, je stále nedokonalý. Transformátory jsou stále těžké a objemné, takže je lepší se jich zbavit. Mnohem efektivnější se ukazuje obvod vyrobený na komplementárních polovodičových prvcích s různými typy vodivosti. Většina moderních ULF je vyrobena přesně podle těchto schémat a pracuje ve třídě „B“.

Dva výkonné tranzistory použité v návrhu pracují podle emitorového sledovacího obvodu (společný kolektor). V tomto případě je vstupní napětí přenášeno na výstup bez ztráty nebo zisku. Pokud na vstupu není žádný signál, pak jsou tranzistory na pokraji zapnutí, ale jsou stále vypnuté. Když je na vstup přiveden harmonický signál, první tranzistor se otevře kladnou půlvlnou a druhý je v tuto chvíli v režimu cutoff.

Následkem toho mohou zátěží procházet pouze kladné půlvlny. Ale záporné otevírají druhý tranzistor a úplně vypnou první. V tomto případě se v zátěži objevují pouze záporné půlvlny. V důsledku toho se na výstupu zařízení objeví výkonově zesílený signál. Takový obvod zesilovače využívající tranzistory je poměrně účinný a může poskytnout stabilní provoz a vysoce kvalitní reprodukci zvuku.

ULF obvod na jednom tranzistoru

Po prostudování všech výše popsaných funkcí můžete zesilovač sestavit vlastníma rukama pomocí jednoduché základny prvků. Tranzistor lze použít domácí KT315 nebo jakýkoli z jeho zahraničních analogů - například BC107. Jako zátěž je třeba použít sluchátka s odporem 2000-3000 Ohmů. Na bázi tranzistoru musí být přivedeno předpětí přes odpor 1 MΩ a oddělovací kondenzátor 10 μF. Obvod lze napájet ze zdroje s napětím 4,5-9V, proudem 0,3-0,5A.

Pokud není připojen odpor R1, pak v základně a kolektoru nebude proud. Ale při zapojení dosáhne napětí úrovně 0,7 V a nechá protékat proud asi 4 μA. V tomto případě bude proudový zisk asi 250. Odtud můžete provést jednoduchý výpočet zesilovače pomocí tranzistorů a zjistit kolektorový proud - ukáže se, že se rovná 1 mA. Po sestavení tohoto obvodu tranzistorového zesilovače jej můžete otestovat. K výstupu připojte zátěž - sluchátka.

Dotkněte se prstem vstupu zesilovače - měl by se objevit charakteristický šum. Pokud tam není, pak byla struktura s největší pravděpodobností sestavena nesprávně. Znovu zkontrolujte všechna připojení a hodnocení prvků. Pro zpřehlednění ukázky připojte ke vstupu ULF zdroj zvuku – výstup z přehrávače nebo telefonu. Poslouchejte hudbu a vyhodnocujte kvalitu zvuku.