Amplificadores de audio a transistores. Amplificador de baja frecuencia mediante potentes transistores. Cascada resistiva en un transistor bipolar.

Amplificadores de transistores

AMPLIFICADORES Y GENERADORES ELECTRÓNICOS

amplificadores electronicos

Amplificadores de transistores

El propósito de un amplificador como dispositivo electrónico es aumentar la potencia de la señal utilizando la energía de la fuente de energía.

Dependiendo de la forma de las señales eléctricas, los amplificadores se dividen en: amplificadores de señales continuas, llamados amplificadores permanente actual; amplificadores de señales con un proceso portador armónico, que se denominan amplificadores variable actual; amplificadores señales de pulso – legumbres amplificadores Entre los amplificadores de corriente alterna, se distinguen los amplificadores selectivos o de banda estrecha, que amplifican solo un componente armónico de varios armónicos de una corriente periódica no sinusoidal. Los amplificadores de conmutación son de banda ancha.

EN dispositivos electronicos También se utilizan amplificadores que convierten los cambios en la amplitud o fase de la corriente armónica en los correspondientes cambios de valor y signo. corriente continua(tensión). Se les llama amplificadores de corriente promedio.

De acuerdo con el propósito, el coeficiente de conversión del amplificador es ganancia de potencia

donde , es la potencia de las señales de salida y entrada, respectivamente.

Sin embargo, dependiendo de los modos de funcionamiento de los circuitos de salida y entrada del amplificador. significado práctico Puede que no tenga un aumento en la potencia de la señal, pero sí un aumento en su voltaje o nivel de corriente. Por tanto, en la práctica se distingue entre amplificadores de potencia, amplificadores de tensión y amplificadores de corriente. En consecuencia, se utilizan los coeficientes de conversión. ganancias de voltaje y corriente

; . (14.2)

Es obvio que.

El modo de funcionamiento del amplificador está determinado por las relaciones de las resistencias de entrada y salida y las resistencias de la fuente de señal y la carga. El amplificador de voltaje se caracteriza por las siguientes relaciones: , , que dan un modo cercano al modo inactivo en la salida. La fuente de señal es una fuente de voltaje. Para un amplificador de corriente, las relaciones dan un modo cercano a cortocircuito a la salida. La fuente de señal es una fuente de corriente.

Sin embargo, los modos ideales de amplificación de voltaje o corriente rara vez se encuentran en la práctica. Amplificadores de transistores principalmente funcionan como amplificadores de potencia en el modo de carga adaptada de la fuente de señal y, a veces, de carga adaptada del amplificador, es decir, en y .

El amplificador más simple. generalmente llamado intensificación cascada. Si la señal no se amplifica lo suficiente en una etapa, el amplificador se compone de varias etapas. Los amplificadores electrónicos suelen constar de dos o tres etapas, llamadas etapas de entrada, salida e intermedias.

Requisito general a los amplificadores de dispositivos electrónicos debe tener el menor efecto distorsionador posible en las señales. Las características de información y los parámetros necesarios de los amplificadores se proporcionan con una estabilidad suficientemente alta de los factores de ganancia, una característica de rendimiento casi lineal, limitada distorsión lineal(desfases de los componentes armónicos de las señales) y baja inercia. Las propiedades enumeradas de los amplificadores se logran principalmente mediante retroalimentación. Por lo tanto, casi todos los amplificadores de dispositivos electrónicos están fabricados con comentario. Un lugar especial lo ocupan los amplificadores con retroalimentación positiva profunda, que proporcionan un modo de funcionamiento de relé o autooscilante, y retroalimentación negativa: amplificadores operacionales.

La etapa amplificadora se puede fabricar basándose en cualquiera de los tres circuitos de conmutación de transistores. Sin embargo, las etapas de amplificación se utilizan predominantemente según el circuito de conexión con emisor común(OE) bipolar y un circuito con una fuente común (CS) de transistores de efecto de campo, que proporcionan la mayor ganancia (Fig. 14.1 a, b).

El modo de funcionamiento del transistor en la etapa del amplificador difiere del modo de funcionamiento en el circuito de conmutación del transistor, ya que sus terminales de salida se abren y se les conecta una carga con resistencia, y una fuente de señal con resistencia y EMF está conectada a la entrada. terminales. En = 0, el transistor está en algún modo inicial, especificado por la fuente de alimentación y la fuente de polarización.

La resistencia reduce la ganancia de corriente del transistor bipolar y la pendiente del transistor de efecto de campo, ya que sus resistencias de salida son finitas.

La retroalimentación positiva interna en el circuito de conmutación de un transistor bipolar con un OE, que aumenta la ganancia de potencia en una cascada, aumenta simultáneamente la inestabilidad de la ganancia. Por lo tanto, las etapas de amplificación basadas en un circuito con transistores de efecto de campo bipolares OE y EO siempre se realizan con retroalimentación negativa externa (especialmente introducida) (Fig. 14.2 a, b).

En los amplificadores de CA, la frecuencia del proceso portador suele ser igual a la industrial (50 Hz) o un múltiplo de ella. Las frecuencias más altas no van más allá del rango de audio, las más bajas pueden ser 25...30 Hz.

En los amplificadores de CA, es posible separar galvánicamente los circuitos de la señal amplificada y los circuitos de CC que configuran el modo inicial del transistor, lo cual es una característica importante. La separación se logra mediante el uso de reactancias: condensadores o transformadores para conectar el transistor a la fuente de señal y la carga. En consecuencia, se hace una distinción entre amplificadores de CA y amplificadores de condensadores ( RC-conexiones) y conexiones del transformador.

Las ventajas de las etapas amplificadoras de condensadores son su relativa simplicidad y capacidad de fabricación. Sin embargo, sus parámetros, principalmente la ganancia de potencia, son peores que los de las etapas del transformador. La ventaja de este último es la propiedad de garantizar la mayor aproximación posible al modo óptimo de amplificación de potencia, hasta hacer coincidir el transistor con la fuente de señal y la carga. Sin embargo, debido a los bajos voltajes utilizados para alimentar los transistores, la adaptación sólo es posible en amplificadores. señales débiles. Estos amplificadores suelen estar fabricados con conexiones de condensadores. Los amplificadores de señal grandes, especialmente las etapas de salida (que utilizan transistores bipolares), se fabrican con conexiones de transformador.

A menudo, especialmente en dispositivos electrónicos con convertidores de cantidades no eléctricas, es necesario amplificar señales de muy baja frecuencia (). En este caso se utilizan etapas de amplificación DC que tienen una respuesta amplitud-frecuencia uniforme en el rango de a . Dado que el uso de condensadores y transformadores en amplificadores de CC es imposible, solo se utilizan resistencias para la comunicación entre etapas.

De los circuitos amplificadores de CC, el más interesante es el circuito diferencial o balanceado en paralelo (figura 14.3). Utiliza el principio de un puente de cuatro brazos. Sin embargo, tal esquema presenta requisitos especiales a la identidad de las características de los transistores y otros elementos. Estos amplificadores se pueden fabricar utilizando transistores bipolares y de efecto de campo. En dispositivos discretos (por ejemplo, computadoras) se utilizan para realizar operaciones aritméticas.

14.1.2. Amplificadores en chips

Actualmente, los amplificadores de CA multietapa con RC- la comunicación se realiza sobre la base circuitos integrados. Suelen constar de varias (al menos dos) cascadas. El ancho de banda de frecuencia de dichos amplificadores oscila entre 200 Hz hasta 100 kilociclos. Una característica de los amplificadores integrados son las conexiones directas (galvánicas) entre etapas. La conexión con la fuente de señal y la carga es de condensador. Desde condensadores gran capacidad Difíciles de implementar en un diseño integrado, los microcircuitos proporcionan pines especiales para conectar condensadores y resistencias externos. En la figura. La figura 14.4 muestra el circuito de un amplificador integrado (encerrado en un círculo con una línea de puntos) y su circuito de conexión.

propongo un esquema amplificador de transistores Potencia de audiofrecuencia que no tiene piezas escasas.

¿Cómo hacer un amplificador usando transistores?

Quien no quiere coleccionar buen amplificador La energía de baja frecuencia para que funcione “limpiamente”, sea confiable y la configuración no requiera mucho tiempo. Cuando se ensambla sin errores, comienza a funcionar inmediatamente después de suministrarle voltaje.

Sólo es necesario poner a cero usando la resistencia R7. voltaje de salida en ausencia de una señal en la entrada y establezca la corriente inicial de los transistores de salida VT11, VT12 entre 100-150 mA. Con una fuente de alimentación bipolar de ±36 V, el amplificador de potencia de audio de transistor entrega 50 W a una carga con una resistencia de 8 ohmios y 90 W con una carga de 4 ohmios.

Cuando el UMZCH funciona con una carga de 4 ohmios, la capacidad de los condensadores de suavizado en la fuente de alimentación debe ser de al menos 20.000 μF para la versión estéreo o 10.000 μF para la versión mono. No debes dejarte llevar por reducir la capacitancia de estos condensadores, ya que con corrientes elevadas en la carga, la reproducción puede deteriorarse.

Se obtienen buenos resultados utilizando fuentes de alimentación estabilizadas. En este caso, está permitido reducir la capacidad de los condensadores de filtro en 1,5 veces. Además, no es difícil introducir protección actual en una fuente de alimentación estabilizada.

En este caso, no se proporciona dicha protección, ya que la protección contra el tiempo de inactividad empeora notablemente la calidad de la reproducción del sonido, pero la protección compleja aumenta significativamente la cantidad de componentes de radio.

Los circuitos de protección de relés son muy sensibles a todo tipo de interferencias y sobretensiones, por lo que hubo que abandonarlos. El amplificador de transistores propuesto no está diseñado para un complejo de audio estacionario. Un amplificador de sonido simple, cuidadosamente ensamblado y alimentado por sistemas acústicos útiles con una buena reserva de energía, durará muchos años.

Como puede verse en la Fig. 1, el UMZCH consta de una etapa diferencial VT1, VT2 con un generador de corriente en el transistor VI3, un amplificador de voltaje en el transistor VT4 y una etapa intermedia: un amplificador de corriente en el transistor VT5. Este último se carga en un generador de corriente montado en un transistor VF6 y en circuito simétrico Seguidor de voltaje compuesto push-pull en transistores VT7-VT12.

A pesar de la “tradicionalidad” de este esquema, se le aplican algunas “sutilezas”. El amplificador actual VT7-VT12 está algo modificado en comparación con los circuitos convencionales. Esto hizo posible reducir varias veces la distorsión introducida por la etapa de salida del UMZCH.

En los circuitos convencionales, debido a la presencia de una capacitancia de unión base-emisor (esta capacitancia es transistores potentes puede alcanzar centésimas de microfaradios) se acumulan en las bases de los transistores de salida y presalida cargas electricas, lo que provoca un retraso en los procesos de transición.

En el circuito propuesto, la influencia de la capacitancia base-emisor se reduce varias veces, lo que en última instancia tiene un efecto beneficioso sobre la fidelidad de la reproducción del sonido. La UMZCH está cubierta por un circuito general de protección ambiental. Profundidad de la protección del medio ambiente corriente alterna Depende de las resistencias R17 y R16. Para reducir la distorsión introducida por el condensador C6, se deriva mediante un condensador no electrolítico C7 con una capacidad de 4,7 μF.

Incluso los oyentes ocasionales pueden notar la diferencia en el sonido, especialmente en altas frecuencias, con y sin condensador C7. Para establecer el potencial cero en la salida del UMZCH en ausencia de una señal de entrada, utilice un circuito que consta de los elementos R3, R6, R7, R14, C3. A través de esta cadena, se aplica una pequeña tensión de polarización negativa a los transistores VT1 y VT2.

Cabe señalar que la presencia de un amplificador de corriente buffer VT5 permite reducir la distorsión en 10-15 rosas. Por tanto, no conviene simplificar los circuitos eliminando esta cascada. La corriente de reposo de los transistores de salida depende de la corriente del transistor VT6. Por lo tanto, al configurar, si es necesario, cambie la resistencia de la resistencia R18. Un aumento en la resistencia de la resistencia R18 corresponde a una disminución en la corriente del transistor.
VT6 y, por el contrario, una disminución de R18 provoca un aumento del VT6 actual.

Un aumento de la corriente a través de VT6 provoca un aumento correspondiente en la caída de voltaje entre los diodos VD1 - VD4, lo que a su vez conduce a un aumento en el voltaje de polarización de los transistores VT7-VT12, mientras que aumenta la corriente inicial de los transistores de salida VT11 y VT12. El voltaje en la entrada del amplificador a la potencia máxima que entrega a la carga es de aproximadamente 1 V.

El coeficiente de armónicos no supera el 0,04% en todo el rango. frecuencias de audio. Si selecciona los pares complementarios VT9,VT10 y VT11,VT12 con el mismo L21e, puede lograr una reducción de Kr al 0,02% en el rango de frecuencia hasta 16 kHz.

para guardar buena calidad Para la reproducción de sonido, un preamplificador con bloque de tono debe tener una impedancia de salida baja (varios kiloohmios) y un coeficiente distorsión no lineal no más que este UMZCH.

La placa de circuito impreso UMZCH se muestra en la Fig. 2. Es muy conveniente comprobar la estabilidad del amplificador utilizando un generador de impulsos cuadrado, observando la forma de la señal de salida en la pantalla del osciloscopio. Al mismo tiempo, se selecciona la capacitancia del condensador C5, logrando la señal de salida menos distorsionada en comparación con su forma original.

Si es posible, la capacidad de C5 se reduce a medida que mejora. Respuesta de frecuencia del amplificador a altas frecuencias. De hecho, la capacitancia del condensador se redujo a 20 pF cuando el UMZCH funcionó pero los altavoces sin filtros LC, es decir. hasta altavoces de rango completo. Cuando se trabaja con una carga reactiva grande, se debe aumentar la capacitancia C5.

Además, es necesario insertar una bobina inductiva de varios microhenrios en el espacio del cable de salida del UMZCH. En placa de circuito impreso Esta bobina debe ubicarse cerca del punto de unión de las resistencias R26 y R27. Cuando trabaje con una carga reactiva grande, también debe introducir diodos protectores (para transistores de salida) VD7 y VD8 en el circuito UMZCH.

La ventaja de un amplificador inversor sobre un amplificador no inversor es bien conocida. Dado que durante la conmutación inversora la señal de entrada se suministra a la base del transistor VT2, entonces impedancia de entrada El UMZCH está desviado por la resistencia R16. Al mismo tiempo, para la coordinación baja resistencia amplificador, por ejemplo con control de volumen, es necesario encender un seguidor de fuente en la entrada UMZCH.

El circuito de dicho repetidor se muestra en la Fig. 3 y le queda un lugar especial en la placa de circuito impreso. Para convertir el UMZCH a la versión inversora, debe hacer lo siguiente.

1. Desconecte los condensadores C6, C7 del cable común y conecte los cables liberados a la salida del seguidor de fuente. En este caso, la entrada del UMZCH será la entrada del repetidor.
2. Conecte el contacto izquierdo C1 (Fig. 1) al cable común y conecte un condensador electrolítico en paralelo con él de la misma manera que Sb.
3. Para evitar clics y sobretensiones en la salida del UMZCH cuando está encendido, seleccionando la resistencia R3 (Fig. 3), establezca el potencial cero en la fuente del transistor VT1.
4. Las resistencias de las resistencias R4 y R5 se seleccionan de tal manera que los diodos Zener VD1 y VD2 no abandonen el modo de estabilización de voltaje. Cuando se enciende de forma invertida, en comparación con no invertida, el amplificador funciona de forma algo más limpia para el oído.

El circuito de alimentación (PSU) se muestra en la Fig. 4. Para reducir la distorsión, el cable común se divide en dos en la piel UMZCH; de lo contrario, la distorsión aumenta bruscamente y aparecen corrientes "dispersas", que aumentan considerablemente el nivel de fondo en sistemas de altavoces. Con el mismo fin, en la fuente de alimentación para reducir las interferencias de transformadores de potencia Se utilizó conexión antifase de los devanados primarios de los transformadores T1 y T2.

La fuente de alimentación separada de los canales UMZCH puede reducir significativamente la distorsión transitoria en los canales, especialmente en bajas frecuencias. El diámetro del cable del devanado secundario y primario también se puede reducir 1,4 veces en comparación con un transformador en la fuente de alimentación UMZCH. Cuando se utilizan fusibles FU2-FU5 (Fig. 4), no son necesarios los fusibles FU1 y FU2 (Fig. 1), pero las áreas previstas para ellos en las placas son muy convenientes en caso de reparaciones.

En este caso, FU1 y FU2 se reemplazan con resistencias para controlar las corrientes y evitar fallas de los transistores VT7-VT12. Los transformadores T1 y T2 están enrollados núcleos magnéticos toroidales, cuyo diámetro exterior es de 110 mm, el diámetro interior es de 65 mm y la altura es de 23 mm. El devanado primario contiene 1320 vueltas de cable PEV - 0,64 mm, devanado secundario enrollado con cable PEV doble - 1,2 mm 162 vueltas. La pantalla consta de una capa de alambre PELSHO de 0,41 mm.

Los transistores KT604, KT611 son adecuados para VT5 y VT6. KT618A, KG630. KT940. En lugar de los transistores KT817 y KT816, los más modernos KT850 y KT851 son perfectos. Reemplace los transistores VT1 -VT3 con el moderno KT611A. KT632, 2T638A. El "obstáculo" del UMZCH es el transistor VT4, se recomienda reemplazarlo con el moderno KT3157A;

Este transistor tiene un voltaje más alto que el KT209M, además, está especialmente diseñado para amplificadores de video de televisores de transistores y tiene un parámetro de frecuencia más alto.
El UMZCH funciona notablemente mejor con este reemplazo. El amplificador funciona muy bien cuando la fuente de alimentación se reduce a ±25 V. Sólo es necesario reducir los valores nominales de R11, R18 (Fig. 1) para establecer las corrientes iniciales VT7-VT12 y el voltaje cero en la salida del UMZCH.

En este caso, se pueden utilizar KT3102A(B) y KT209M en la cascada diferencial (VT4I se puede sustituir por KT3107I). En lugar de KT818. KT8I9 funciona mejor que KT864, KT865 o KT8101, KT8102 También se propone cambiar el circuito para ajustar la corriente inicial de los transistores de salida reemplazando VDI - VD4 y R19 con un circuito ligeramente diferente (Fig. 5).

Se instala un transistor tipo KT626 en el disipador de calor lo más cerca posible de VT12. Los transistores VT11 y VT12 no están ubicados en disipadores de calor separados.

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El principio de funcionamiento de un amplificador de transistor se basa en el hecho de que con la ayuda de pequeños cambios de voltaje o corriente en el circuito de entrada del transistor, se pueden obtener significativamente grandes cambios voltaje o corriente en su circuito de salida.
Un cambio en el voltaje de la unión del emisor provoca un cambio en las corrientes del transistor. Esta propiedad de un transistor se utiliza para amplificar señales eléctricas.
Para convertir cambios corriente del colector, que surge bajo la influencia señales de entrada, se conecta una carga al voltaje cambiante en el circuito colector del transistor. La carga suele ser una resistencia o circuito oscilatorio. Además, al amplificar señales eléctricas alternas entre la base y el emisor del transistor, es necesario encender la fuente. voltaje CC, generalmente llamado fuente de polarización, con la ayuda de la cual se establece el modo de funcionamiento del transistor. Este modo se caracteriza por el flujo a través de sus electrodos en ausencia de entrada. señal electrica alguno corrientes directas emisor, colector y base. Con aplicación fuente adicional el tamaño de todo el dispositivo aumenta, su peso aumenta, el diseño se vuelve más complicado y dos fuentes cuestan más que una. Al mismo tiempo, puede arreglárselas con una fuente utilizada para alimentar el circuito colector del transistor. Uno de esos circuitos amplificadores se muestra en la figura.

En este circuito, la carga del amplificador es la resistencia R K, y usando la resistencia R b, se establece la corriente de base requerida del transistor. Si se especifica el modo de funcionamiento del transistor (a menudo se dice que el modo especificado punto de operación De acuerdo con las características del transistor), la corriente y el voltaje de base U BE se conocen, y la resistencia de la resistencia R b, que proporciona esta corriente, se puede determinar mediante la fórmula:
R b =(G K -U BE)/I B.
Dado que U BE generalmente no supera los 0,2...0,3 V para transistores de germanio y 0,6...0,8 V - para silicio, y el voltaje G K se mide en unidades o incluso decenas de voltios, entonces U BE<y podemos escribir:
R b ≈G K /I B.
De las expresiones se deduce que, independientemente del tipo de transistor VT, su corriente de base será constante: I B = G K / R b. Por lo tanto, este esquema fue llamado circuitos de emisor común (CE) y corriente de base fija.
El modo de funcionamiento del transistor en la etapa del amplificador a corrientes y voltajes constantes de sus electrodos se denomina modo inicial o de reposo.
Incluir una carga en el circuito colector del transistor da como resultado una caída de voltaje a través de la resistencia de carga igual al producto I K R K .
Como resultado, el voltaje que actúa entre el colector y el emisor Uke del transistor resulta ser menor que el voltaje G K de la fuente de energía por la cantidad de caída de voltaje a través de la resistencia de carga, es decir:
U KE =G K -I K R K .
Si esta dependencia se muestra gráficamente en una familia de características de salida estáticas del transistor, entonces se verá como una línea recta. Para construirlo, basta con determinar solo dos puntos que le pertenecen (ya que solo se puede trazar una línea recta a través de dos puntos). Cada punto debe estar especificado por dos coordenadas: I K y U CE.
Habiendo dado un valor específico para una de las coordenadas, la segunda coordenada se determina resolviendo la ecuación U KE = G K -I K R K . Una línea recta construida de acuerdo con una ecuación sobre una familia de características de salida estáticas de un transistor se llama línea recta de carga.
La línea de carga que se muestra en la Figura (a) se construye para el caso en que G K = 10 V y R K = 200 Ohm.

1er punto: =0;U KE =G K -0R K =G K =10 V;
2º punto: IK =30 mA; U KE =10—30-10^3-200=10—6=4 V.

Si en el modo inicial (modo de reposo) la corriente base es de 2 mA, este modo estará determinado por el punto A que se encuentra en la línea de carga en el punto donde se cruza con la característica de salida estática obtenida en I BO = 2 mA. En este caso, IKO = 20 mA; U BEO =5,8 V. Si trasladamos el punto A a la familia de características de entrada (Fig., b), podemos encontrar U BEO. Es igual a 0,25 V.
Cuando se aplica una tensión alterna con una amplitud de 50 mV (0,05 V) a la entrada del amplificador, en el eje de tensión de las características de entrada con respecto a la tensión U BEO = 0,25 V, se forman segmentos correspondientes a una tensión de 0,05 V. se colocan en ambos lados, y se restablecen perpendiculares desde sus extremos al eje U del BE hasta que se cruza con la característica estática, en la que se ubica el punto A, que indica el modo de reposo del amplificador. En los puntos de intersección de las perpendiculares con la característica se colocan las letras B y C. Así, cuando se suministra tensión alterna a la entrada, el modo de funcionamiento ya no estará determinado por el punto A, sino por sus movimientos entre los puntos B. y C. En este caso, la corriente base varía de 1 a 3 mA. En otras palabras, un voltaje alterno en la entrada del amplificador conduce a la aparición de un componente alterno en su corriente de entrada: la corriente base. En este ejemplo, la amplitud del componente alterno de la corriente base, como puede verse en la figura, es 1 mA.
Los puntos B y C pueden trasladarse a la familia de características de salida. Se ubicarán en la intersección de las características de carga con las estáticas obtenidas a corrientes de base iguales a 1 y 3 mA. De esta figura se desprende claramente que en el modo de carga apareció un componente alterno del voltaje del colector. De lo contrario, la tensión del colector ya no permanece constante, sino que cambia de forma sincrónica.
con cambios en el voltaje de entrada. Además, el cambio en la tensión del colector ΔU BE =7,5-4,3=3,2V resulta ser 32 veces mayor que el cambio en la tensión de entrada ΔU BE =0,3-0,2=0,1V; es decir, el voltaje de entrada se amplificó 32 veces.
Dado que el voltaje de la fuente de alimentación G K es constante, el cambio en el voltaje del colector es igual al cambio de voltaje a través de la resistencia de carga del colector, es decir, ΔU KE = ΔI K R K. De esta expresión queda claro que cuanto mayor es la resistencia de Cuanto mayor sea la resistencia R K, más cambiará el voltaje y mayor será la ganancia. Sin embargo, es posible aumentar la resistencia de la resistencia R K solo hasta un cierto límite, superándolo puede incluso provocar una disminución de la ganancia y la aparición de grandes distorsiones de la señal amplificada.
En el amplificador, cuyo circuito se muestra en la figura superior, el modo de funcionamiento del transistor está determinado por la corriente de base, que está establecida por la resistencia R b. El modo de funcionamiento del transistor también se puede configurar aplicando voltaje desde el divisor R1R2 a su unión emisora.

La corriente divisoria I D que fluye a través de las resistencias R1 y R2 provoca una caída de voltaje a través de la resistencia de la resistencia R2, que se aplica a la unión del emisor del transistor y lo polariza en dirección directa. Este voltaje está determinado principalmente por la relación entre las resistencias de las resistencias R1, R2 y la corriente I D que fluye a través de ellas y es casi independiente del tipo de transistor. Por lo tanto, a veces dicho circuito se denomina circuito de polarización fija.

Ya había publicaciones en Habré sobre amplificadores de válvulas de bricolaje, que eran muy interesantes de leer. No hay duda de que su sonido es maravilloso, pero para el uso diario es más fácil utilizar un dispositivo con transistores. Los transistores son más convenientes porque no requieren calentamiento antes de funcionar y son más duraderos. Y no todo el mundo se arriesgará a iniciar una saga de tubos con potenciales de ánodo de 400 V, pero los transformadores de transistores de un par de decenas de voltios son mucho más seguros y simplemente más accesibles.

Como circuito de reproducción elegí un circuito de John Linsley Hood de 1969, tomando los parámetros del autor en base a la impedancia de mis parlantes de 8 Ohmios.

El circuito clásico de un ingeniero británico, publicado hace casi 50 años, sigue siendo uno de los más reproducibles y recibe críticas muy positivas. Hay muchas explicaciones para esto:
- el número mínimo de elementos simplifica la instalación. También se cree que cuanto más sencillo sea el diseño, mejor será el sonido;
- a pesar de que hay dos transistores de salida, no es necesario clasificarlos en pares complementarios;
- una potencia de 10 vatios es suficiente para viviendas humanas normales, y una sensibilidad de entrada de 0,5-1 voltios concuerda muy bien con la salida de la mayoría de las tarjetas de sonido o reproductores;
- clase A - también es clase A en África, si hablamos de buen sonido. La comparación con otras clases se analizará a continuación.

Diseño de interiores

Un amplificador comienza con potencia. Es mejor separar dos canales para estéreo usando dos transformadores diferentes, pero me limité a un transformador con dos devanados secundarios. Después de estos devanados, cada canal existe por sí solo, por lo que no debemos olvidarnos de multiplicar por dos todo lo que se menciona a continuación. En una placa hacemos puentes usando diodos Schottky para el rectificador.

Es posible con diodos comunes o incluso puentes prefabricados, pero luego es necesario evitarlos con condensadores y la caída de voltaje a través de ellos es mayor. Después de los puentes hay filtros CRC que constan de dos condensadores de 33000 uF y una resistencia de 0,75 ohmios entre ellos. Si toma una capacitancia y una resistencia más pequeñas, el filtro CRC será más barato y se calentará menos, pero la ondulación aumentará, lo cual no es del todo cierto. Estos parámetros, en mi humilde opinión, son razonables desde el punto de vista del efecto precio. Se necesita una potente resistencia de cemento para el filtro; con una corriente de reposo de hasta 2 A, disipará 3 W de calor, por lo que es mejor tomarlo con un margen de 5-10 W. Para el resto de resistencias del circuito, 2 W de potencia serán suficientes.

A continuación pasamos a la propia placa amplificadora. Las tiendas en línea venden muchos kits listos para usar, pero no hay menos quejas sobre la calidad de los componentes chinos o los diseños analfabetos de las placas. Por tanto, es mejor hacerlo usted mismo, según su propio criterio. Hice ambos canales en una sola placa para luego poder conectarla a la parte inferior de la caja. Ejecutando con elementos de prueba:

Todo, excepto los transistores de salida Tr1/Tr2, está en la propia placa. Los transistores de salida están montados sobre radiadores, más sobre esto a continuación. Cabe hacer las siguientes observaciones al diagrama del autor del artículo original:

No es necesario soldar todo a la vez. Es mejor configurar primero las resistencias R1, R2 y R6 como recortadores, desoldarlas después de todos los ajustes, medir su resistencia y soldar las resistencias constantes finales con la misma resistencia. La configuración se reduce a las siguientes operaciones. Primero, usando R6, se configura de modo que el voltaje entre X y cero sea exactamente la mitad del voltaje +V y cero. En uno de los canales me faltaban 100 kOhm, por lo que es mejor llevar estos recortadores con reserva. Luego, usando R1 y R2 (¡manteniendo su relación aproximada!), se establece la corriente de reposo: configuramos el probador para que mida la corriente continua y medimos esta misma corriente en el punto de entrada positivo de la fuente de alimentación. Tuve que reducir significativamente la resistencia de ambas resistencias para obtener la corriente de reposo requerida. La corriente de reposo de un amplificador de clase A es máxima y, de hecho, en ausencia de señal de entrada, toda ella se convierte en energía térmica. Para altavoces de 8 ohmios, esta corriente, según la recomendación del autor, debe ser de 1,2 A con un voltaje de 27 voltios, lo que significa 32,4 vatios de calor por canal. Dado que configurar la corriente puede tardar varios minutos, los transistores de salida ya deben estar en los radiadores de refrigeración; de lo contrario, se sobrecalentarán y morirán rápidamente. Porque en su mayoría están calentados.

Es posible que, a modo de experimento, quieras comparar el sonido de diferentes transistores, por lo que también puedes dejar la posibilidad de sustituirlos cómodamente. Probé 2N3906, KT361 y BC557C en la entrada, hubo una ligera diferencia a favor de este último. El fin de semana previo probamos KT630, BD139 y KT801, y nos decidimos por los importados. Aunque todos los transistores anteriores son muy buenos, la diferencia puede ser bastante subjetiva. En la salida, instalé inmediatamente 2N3055 (ST Microelectronics), ya que a mucha gente le gustan.

Al ajustar y reducir la resistencia del amplificador, la frecuencia de corte de baja frecuencia puede aumentar, por lo que para el condensador de entrada es mejor usar no 0,5 µF, sino 1 o incluso 2 µF en una película de polímero. Todavía hay un esquema ruso de un "amplificador ultralineal de clase A" flotando en Internet, donde este condensador generalmente se propone como 0,1 uF, lo que conlleva un corte de todos los graves a 90 Hz:

Escriben que este circuito no es propenso a la autoexcitación, pero por si acaso, se coloca un circuito Zobel entre el punto X y tierra: R 10 Ohm + C 0,1 μF.
- fusibles, pueden y deben instalarse tanto en el transformador como en la entrada de alimentación del circuito.
- Sería muy apropiado utilizar pasta térmica para lograr el máximo contacto entre el transistor y el disipador.

metalurgia y carpintería

Pasemos ahora a la parte tradicionalmente más difícil del bricolaje: la vivienda. Las dimensiones de la carcasa las determinan los radiadores, y en clase A deben ser grandes, recuerda unos 30 vatios de calor por cada lado. Al principio subestimé esta potencia y opté por radiadores medios de 800 cm² por canal. Sin embargo, con la corriente de reposo establecida en 1,2 A, se calentaron hasta 100 °C en sólo 5 minutos, y quedó claro que se necesitaba algo más potente. Es decir, debe instalar radiadores más grandes o utilizar refrigeradores. No quería hacer un cuadricóptero, así que compré un HS 135-250 gigante y atractivo con un área de 2500 cm² para cada transistor. Como ha demostrado la práctica, esta medida resultó un poco excesiva, pero ahora el amplificador se puede tocar fácilmente con las manos: la temperatura es de sólo 40°C incluso en modo de reposo. Perforar agujeros en los radiadores para soportes y transistores se convirtió en un problema: las brocas para metal chinas compradas inicialmente se perforaban extremadamente lentamente, cada agujero habría tardado al menos media hora. Al rescate acudieron brocas de cobalto con un ángulo de afilado de 135° de un conocido fabricante alemán: ¡cada agujero se repasa en unos segundos!

Hice el cuerpo con plexiglás. Inmediatamente encargamos rectángulos cortados a los vidrieros, les hacemos los agujeros necesarios para las fijaciones y los pintamos por el reverso con pintura negra.

El plexiglás pintado en el reverso se ve muy bonito. Ahora solo queda montarlo todo y disfrutar de la música… oh sí, durante el montaje final también es importante distribuir adecuadamente el suelo para minimizar el fondo. Como se descubrió décadas antes que nosotros, C3 debe conectarse a la tierra de la señal, es decir al menos de la entrada-entrada, y todos los demás inconvenientes se pueden enviar a la "estrella" cerca de los condensadores del filtro. Si todo se hace correctamente, no podrá escuchar ningún fondo, incluso si acerca la oreja al altavoz al máximo volumen. Otra característica de "tierra" típica de las tarjetas de sonido que no están aisladas galvánicamente de la computadora es la interferencia de la placa base, que puede llegar a través de USB y RCA. A juzgar por Internet, el problema ocurre con frecuencia: en los parlantes se pueden escuchar los sonidos del disco duro, la impresora, el mouse y la fuente de alimentación de fondo de la unidad del sistema. En este caso, la forma más sencilla de romper el circuito de tierra es cubrir la conexión a tierra del enchufe del amplificador con cinta aislante. Aquí no hay nada que temer, porque... Habrá un segundo circuito de tierra a través de la computadora.

No hice ningún control de volumen en el amplificador porque no podía conseguir ningún ALPS de alta calidad y no me gustaba el susurro de los potenciómetros chinos. En su lugar, se instaló una resistencia normal de 47 kOhm entre tierra y la señal de entrada. Además, el regulador de una tarjeta de sonido externa está siempre a mano y cada programa también tiene un control deslizante. Sólo el reproductor de vinilo no tiene control de volumen, así que para escucharlo conecté un potenciómetro externo al cable de conexión.

Puedo adivinar este contenedor en 5 segundos...

Finalmente, puedes empezar a escuchar. La fuente de sonido es Foobar2000 → ASIO → externo Asus Xonar U7. Altavoces Microlab Pro3. La principal ventaja de estos altavoces es un bloque separado de su propio amplificador en el chip LM4766, que se puede quitar inmediatamente en algún lugar. Con esta acústica sonaba mucho más interesante un amplificador de un minisistema Panasonic con una orgullosa inscripción Hi-Fi o un amplificador del reproductor soviético Vega-109. Ambos dispositivos anteriores funcionan en clase AB. JLH, presentado en el artículo, venció a todos los camaradas mencionados anteriormente por un portillo, según los resultados de una prueba a ciegas para 3 personas. Aunque la diferencia era audible a simple vista y sin pruebas, el sonido era claramente más detallado y transparente. Es bastante fácil, por ejemplo, escuchar la diferencia entre MP3 de 256 kbps y FLAC. Solía ​​​​pensar que el efecto sin pérdidas se parecía más a un placebo, pero ahora mi opinión ha cambiado. Del mismo modo, se ha vuelto mucho más agradable escuchar archivos sin comprimir de la guerra de volumen: el rango dinámico inferior a 5 dB no es hielo en absoluto. Linsley-Hood vale la pena invertir tiempo y dinero, porque un amplificador de marca similar costará mucho más.

Costos de materiales

Transformador 2200 frotar.
Transistores de salida (6 unidades con reserva) 900 rublos.
Condensadores de filtro (4 piezas) 2700 rublos.
“Rassypukha” (resistencias, pequeños condensadores y transistores, diodos) ~ 2000 rublos.
Radiadores 1800 frotar.
Plexiglás 650 rublos.
Pintura 250 frotar.
Conectores 600 rublos.
Tableros, cables, soldaduras de plata, etc. ~1000 rublos.
TOTAL ~12100 frotar.

Ahora en Internet puede encontrar una gran cantidad de circuitos de varios amplificadores en microcircuitos, principalmente la serie TDA. Tienen características bastante buenas, buena eficiencia y no son tan caros, por eso son tan populares. Sin embargo, en este contexto, los amplificadores de transistores, que, aunque difíciles de configurar, no son menos interesantes, quedan inmerecidamente olvidados.

Circuito amplificador

En este artículo veremos el proceso de montaje de un amplificador muy inusual, que funciona en clase "A" y que contiene sólo 4 transistores. Este esquema fue desarrollado en 1969 por el ingeniero inglés John Linsley Hood; a pesar de su antigüedad, sigue siendo relevante hasta el día de hoy.

A diferencia de los amplificadores en microcircuitos, los amplificadores de transistores requieren una cuidadosa sintonización y selección de transistores. Este esquema no es una excepción, aunque parece extremadamente simple. Transistor VT1 – entrada, estructura PNP. Puede experimentar con varios transistores PNP de baja potencia, incluidos los de germanio, por ejemplo, el MP42. Transistores como 2N3906, BC212, BC546, KT361 han demostrado su eficacia en este circuito como VT1. Aquí son adecuados los transistores VT2 - estructuras NPN, potencia media o baja, KT801, KT630, KT602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Se debe prestar especial atención a los transistores de salida VT3 y VT4, o más bien a su ganancia. Aquí son muy adecuados KT805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Debe seleccionar dos transistores idénticos con una ganancia lo más cercana posible y debe ser superior a 120. Si la ganancia de los transistores de salida es inferior a 120, entonces debe colocar un transistor con una ganancia alta (300 o más). ) en la etapa del conductor (VT2).

Selección de clasificaciones de amplificador.

Algunas clasificaciones en el diagrama se seleccionan en función del voltaje de suministro del circuito y la resistencia de carga; algunas opciones posibles se muestran en la tabla:

No se recomienda aumentar el voltaje de suministro por encima de 40 voltios; los transistores de salida pueden fallar. Una característica de los amplificadores de clase A es una gran corriente de reposo y, en consecuencia, un fuerte calentamiento de los transistores. Con una tensión de alimentación de, por ejemplo, 20 voltios y una corriente de reposo de 1,5 amperios, el amplificador consume 30 vatios, independientemente de si se suministra señal a su entrada o no. Al mismo tiempo, se disiparán 15 vatios de calor en cada uno de los transistores de salida, ¡y esta es la potencia de un pequeño soldador! Por lo tanto, los transistores VT3 y VT4 deben instalarse en un radiador grande con pasta térmica.
Este amplificador es propenso a autoexcitarse, por lo que se instala un circuito Zobel en su salida: una resistencia de 10 ohmios y un condensador de 100 nF conectados en serie entre tierra y el punto común de los transistores de salida (este circuito se muestra como una línea de puntos en el diagrama).
Cuando enciende el amplificador por primera vez, debe encender un amperímetro para monitorear la corriente de reposo. Hasta que los transistores de salida se calienten a la temperatura de funcionamiento, es posible que floten un poco, esto es bastante normal. Además, cuando lo enciende por primera vez, debe medir el voltaje entre el punto común de los transistores de salida (colector VT4 y emisor VT3) y tierra, allí debe haber la mitad del voltaje de suministro. Si el voltaje varía hacia arriba o hacia abajo, debe girar la resistencia de recorte R2.

Placa amplificadora:

(descargas: 405)

El tablero está fabricado mediante el método LUT.

Amplificador que construí

Algunas palabras sobre condensadores, entrada y salida. La capacitancia del capacitor de entrada en el diagrama se indica como 0,1 µF, pero dicha capacitancia no es suficiente. Como entrada se debe utilizar un condensador de película con una capacidad de 0,68 - 1 μF; de lo contrario, es posible un corte no deseado de las bajas frecuencias. El condensador de salida C5 debe configurarse a un voltaje no menor que el voltaje de suministro; tampoco debe ser codicioso con la capacitancia.
La ventaja del circuito de este amplificador es que no representa peligro para los parlantes del sistema acústico, debido a que el parlante está conectado a través de un capacitor de acoplamiento (C5), esto significa que si aparece un voltaje constante en la salida, por ejemplo Por ejemplo, cuando falla el amplificador, el altavoz permanecerá intacto. Después de todo, el condensador no permitirá que pase el voltaje CC.