Mulți oameni sunt familiarizați cu situația în care un dispozitiv redă sunet, dar nu o face atât de tare pe cât ne-am dori. Ce să fac? Puteți cumpăra alte echipamente de reproducere a sunetului sau puteți achiziționa un amplificator de putere de frecvență audio (denumit în continuare UMZCH). În plus, amplificatorul poate fi asamblat manual.
Pentru a face acest lucru, aveți nevoie doar de cunoștințe de bază de electronică, cum ar fi capacitatea de a distinge între emițător, bază și colector într-un tranzistor bipolar, dren, sursă, poartă în teren, precum și alte aspecte elementare.
În continuare se vor descrie cei mai importanți parametri ai amplificatoarelor de putere audio care ar trebui îmbunătățiți pentru a obține un câștig mai mare, precum și cele mai simple circuite ale acestor dispozitive, asamblate pe diverse componente de bază precum tuburi vidate, tranzistoare, amplificatoare operaționale și circuite integrate.
În plus, articolul va lua în considerare o schemă UMZCH de în altă calitate. Compoziția sa, parametrii, precum și caracteristicile de proiectare vor fi afectate. Va fi luată în considerare și schema UMZCH Sukhov.
Parametri UMZCH
Cel mai important parametru al amplificatoruluiputere - factor de amplificare. Reprezintă raportul dintre semnalul de ieșire și semnalul de intrare și este împărțit în trei parametri separați:
- Câștig curent. KI=Iout / Iin.
- Câștig de tensiune. KU=Uout / Uin.
- Câștig de putere. KP=Pout / Pin.
În cazul UMZCH, este mai rezonabil să luăm în considerare câștigul de putere, deoarece acest parametru necesită amplificare, deși este o prostie să negem că valoarea puterii - atât de intrare, cât și de ieșire - depinde de curent. și valorile tensiunii.
Desigur, amplificatoarele au alți parametri, cum ar fi factorul de distorsiune al semnalului amplificat, dar nu sunt atât de importante în comparație cu câștigul.
Nu uitați că nu există dispozitive perfecte. Nu există UMZCH cu un câștig uriaș, lipsit de alte dezavantaje. Întotdeauna trebuie să sacrifici unii parametri de dragul altora.
UMZCH pe dispozitive cu electrovacuum
Dispozitivele cu electrovacuum sunt dispozitive care conțin în proiectarea lor un balon în care există fie un vid, fie un anumit gaz, precum și cel puțin doi electrozi - un catod și un anod.
În interiorul balonului pot fi trei, cinci și chiar opt electrozi suplimentari. O lampă cu doi electrozi se numește diodă (a nu se confunda cu o diodă semiconductoare), cu trei - o triodă, cu cinci - o pentodă.
Amplificatoare de putere cu tuburi vidfoarte apreciat atât de iubitorii de muzică obișnuiți, cât și de muzicienii profesioniști, deoarece tuburile oferă cea mai „curată” amplificare.
Acest lucru se datorează parțial faptului că electronii injectați din catod nu întâmpină rezistență în drumul lor către anod și ajung la țintă într-o stare neschimbată - nu sunt modulați nici în densitate, nici în viteză.
Amplificatoarele cu tuburi sunt cele mai scumpe dintre toate cele de pe piață. Acest lucru se datorează faptului că dispozitivele electrovacuum nu au mai fost utilizate pe scară largă în ultimul secol, respectiv producția lor în cantități mari a devenit nerentabilă. Acesta este un produs pe bucată. Dar astfel de UMZCH-uri își merită cu siguranță banii: în comparație cu analogii populari, chiar și pe circuitele integrate, diferența este clar audibilă. Și nu în favoarea jetoanelor.
Desigur, nu este necesar să asamblați singur amplificatoare cu tuburi, le puteți achiziționa în magazine specializate. Costul amplificatoarelor pe dispozitivele de vid începe de la 50 000 ₽. Puteți găsi opțiuni folosite relativ ieftine (chiar și până la 10 000 ₽), dar pot fi de proastă calitate. Cât costă amplificatoarele cu tuburi bune? De la 100 000 ₽. Cât costă amplificatoarele foarte bune? De la câteva sute de mii de ruble.
Există o mulțime de circuite UMZCH pe lămpi, această secțiune va lua în considerare un exemplu elementar.
Cel mai simplu amplificator poate fi asamblat pe o triodă. Aparține clasei de circuite UMZCH cu un singur ciclu. Într-o triodă, al treilea electrod este o rețea de control care reglează curentul anodului. La acesta este conectată o tensiune alternativă și, folosind mărimea și polaritatea semnalului sursă, puteți oricarereduceți sau creșteți curentul anodului.
Dacă conectați un potențial negativ mare la rețea, atunci electronii se vor stabili pe acesta și curentul din circuit va fi zero. Dacă se aplică rețelei un potențial pozitiv, atunci electronii de la catod la anod vor trece nestingheriți.
Prin reglarea curentului anodului, puteți modifica punctul de funcționare al triodei pe caracteristica curent-tensiune. Acest lucru vă permite să reglați cantitatea de amplificare a curentului și a tensiunii (în final - puterea) a acestui dispozitiv de electrovacuum.
Pentru a asambla un amplificator triodă simplu, trebuie să conectați o sursă variabilă de energie la rețeaua de control, să aplicați potențial zero la catod, pozitiv la anod. Rezistența balastului este de obicei conectată la anod. Sarcina trebuie îndepărtată între balast și anod.
Pentru a îmbunătăți calitatea semnalului amplificat, puteți conecta un condensator de filtru în serie sau în paralel (în funcție de cazul specific) la sarcină, puteți conecta un condensator și un rezistor conectate în paralel la catod și conectați un simplu divizor de tensiune cu două rezistențe la rețeaua de control.
Teoretic, un amplificator de putere poate fi asamblat pe un klystron conform circuitelor UMZCH de pe lămpi. Un klystron este un dispozitiv de electrovacuum, similar ca design cu o diodă, dar având două terminale suplimentare care servesc la intrarea și ieșirea unui semnal. Amplificarea în acest dispozitiv are loc datorită modulării fluxului de electroni emis de catod către colector (analog anodului), mai întâi ca viteză și apoi ca densitate.
UMZCH pe tranzistori bipolari
Tranzistor bipolar - sinteza a doua diode. Este fie un element p-n-p, fie n-p-n cu următoarele componente:
- emițător;
- bază;
- collector.
Viteza și fiabilitatea tranzistorilor sunt în general mai mari decât cele ale dispozitivelor cu vid. Nu este un secret pentru nimeni că la început calculatoarele electronice funcționau exact pe lămpi, dar de îndată ce au apărut tranzistoarele, acestea din urmă și-au înlocuit rapid concurenții antediluvieni și sunt folosite cu succes până în zilele noastre.
În continuare, va fi luat în considerare un exemplu de utilizare a unui tranzistor n-p-n într-un circuit amplificator de putere. Este important de reținut că electronii (n) sunt puțin mai rapizi decât găurile (p), respectiv, performanța tranzistoarelor n-p-n și p-n-p nu diferă în favoarea celor din urmă.
O altă nuanță importantă este aceea că tranzistoarele bipolare au mai multe circuite de comutare:
- Emițător comun (cel mai popular).
- Cu o bază comună.
- Cu o varietate comună.
Toate circuitele au parametri de amplificare diferiți. Următorul circuit UMZCH are o conexiune emițător comună.
Pentru a asambla un amplificator simplu bazat pe un tranzistor n-p-n, trebuie să conectați o tensiune alternativă la baza sa, un potențial pozitiv la colector și un potențial negativ la emițător. Și în fața bazei, și în fața colectorului, și în fața emițătorului, ar trebui instalate rezistențe de limitare. Sarcina este îndepărtată între balastul colectorului și colectorul însuși.
Ca și în cazul electrovacuumuluiamplificator triodă, pentru a îmbunătăți calitatea amplificării în acest circuit, puteți:
- instalați un divizor de tensiune și un condensator de filtru în fața bazei;
- instalați un condensator și o rezistență conectate în paralel la emițător;
- porniți condensatorul de filtru la sarcină pentru a elimina zgomotul și interferențele.
Dacă două astfel de trepte de amplificare sunt conectate în serie, atunci câștigurile lor pot fi multiplicate unul cu celăl alt. Acest lucru, desigur, complică în mod semnificativ designul dispozitivului, dar va permite obținerea unei amplificari mai mari. Adevărat, nu va funcționa pentru a conecta aceste cascade la infinit: cu cât mai multe amplificatoare individuale sunt conectate în serie, cu atât sunt mai mari șansele ca acestea să intre în saturație.
Dacă tranzistorul funcționează în modul de saturație, atunci nu se poate vorbi despre nicio proprietăți de amplificare. Puteți verifica acest lucru uitându-vă la caracteristica curent-tensiune: punctul de funcționare al tranzistorului este în secțiunea orizontală dacă funcționează în modul de saturație.
UMZCH FET
În continuare, va fi prezentat circuitul UMZCH pe tranzistoare de tip MOS (semiconductor de oxid de metal - structura standard a unui tranzistor cu efect de câmp).
Structura tranzistoarelor cu efect de câmp are puține în comun cu tranzistoarele bipolare. Mai mult, principiul lor de funcționare nu seamănă cu nimic cu principiul de funcționare al analogilor bipolari.
Tranzistoarele cu efect de câmp sunt controlate de un câmp electric (bipolar - prin curent). Nu consumă curent și sunt rezistente la radiațiile gamma, numite șiradiatii radioactive. Cel din urmă fapt este puțin probabil să fie vreodată util muzicienilor care doresc să construiască un amplificator de putere audio, dar în industrie această caracteristică a tranzistorilor cu efect de câmp este foarte apreciată.
Principalul lor dezavantaj este că nu interacționează bine cu electricitatea statică. O încărcare de această natură de origine poate dezactiva tranzistoarele de acest tip. Orice atingere neglijentă cu degetul la contactul elementului poate deteriora tranzistorul.
Aceste caracteristici trebuie luate în considerare la asamblarea amplificatoarelor de putere pe aceste componente electronice.
Cum să asamblați un circuit UMZCH pe un tranzistor cu efect de câmp cu propriile mâini? Este suficient să urmați instrucțiuni suplimentare.
Un circuit UMZCH simplu pe un tranzistor cu efect de câmp poate fi asamblat folosind un tranzistor cu efect de câmp cu joncțiune p-n cu un canal de tip n. Designul este similar cu cel descris la asamblarea unui amplificator pe un tranzistor bipolar, doar poarta a luat locul bazei, colectorul - scurgerea, emițătorul - sursa.
UMZCH pe un amplificator operațional
Un amplificator operațional (denumit în continuare OU) este o componentă electronică care are două intrări - inversoare (schimbă semnalul în fază cu 180 de grade) și neinversătoare (nu schimbă faza semnalului) - precum și o ieșire și o pereche de contacte pentru alimentare. Are o tensiune și curenți de intrare scăzute. Această unitate are un câștig foarte mare.
OU poate funcționa în două moduri:
- în modul amplificator;
- în modulgenerator.
Pentru ca amplificatorul operațional să funcționeze în modul de amplificare, este necesar să conectați un circuit de feedback negativ la acesta. Este un rezistor, care este conectat cu o ieșire la ieșirea amplificatorului operațional, iar ceal altă - la intrarea inversoare.
Dacă conectați același circuit la o intrare care nu inversează, veți obține un circuit de feedback pozitiv și amplificatorul operațional va începe să funcționeze ca generator de semnal.
Există mai multe tipuri de amplificatoare asamblate pe amplificatorul operațional:
- Inversare - amplifică semnalul și își schimbă faza cu 180 de grade. Pentru a obține un amplificator inversor pe un amplificator operațional, trebuie să puneți la pământ intrarea neinversoare a amplificatorului operațional și să aplicați un semnal celui inversor care trebuie amplificat. În acest caz, nu trebuie să uităm de circuitul de feedback negativ.
- Non-inversing - amplifică semnalul fără a-și schimba faza. Pentru a asambla un amplificator care nu inversează, trebuie să conectați un circuit de feedback negativ la amplificatorul operațional, să împămânți intrarea inversoare și să aplicați un semnal pinului care nu inversează amplificatorul operațional.
- Diferenţial - amplifică semnalele diferenţiale (semnale care diferă ca fază, dar sunt aceleaşi ca amplitudine şi frecvenţă). Pentru a obține un amplificator diferențial, trebuie să conectați rezistențe de limitare la intrările amplificatorului operațional, să nu uitați de circuitul de feedback negativ și să aplicați două semnale la contactele de intrare: un semnal de polaritate pozitivă trebuie aplicat unui semnal care nu inversează. intrare, un semnal negativ către unul inversor.
- Measuring - o versiune modificată a amplificatorului diferenţial. Un amplificator de instrumentare îndeplinește doar aceeași funcție ca un amplificator diferenţialare capacitatea de a regla câștigul folosind un potențiometru care conectează intrările a două amplificatoare operaționale. Designul unui astfel de amplificator este mult mai complicat și include nu unul, ci trei amplificatoare operaționale.
Cât de dificil este să lucrezi cu amplificatoare operaționale? Pentru circuitele op-amp, uneori poate fi dificil să găsești componente adecvate, cum ar fi rezistențele și condensatorii, deoarece potrivirea atentă a elementelor este necesară nu numai în valorile nominale, ci și în materiale.
UMZCH pe circuite integrate
Circuitele integrate sunt dispozitive special concepute pentru a îndeplini o anumită sarcină. În cazul UMZCH, un mic microcircuit înlocuiește o cascadă mare de tranzistori, amplificatoare operaționale sau dispozitive de vid.
În prezent, cipurile TDA cu numere de serie diferite, cum ar fi TDA7057Q sau TDA2030, sunt foarte populare. Există un număr mare de circuite UMZCH pe microcircuite.
În componența lor, au un număr mare de rezistențe, condensatoare și amplificatoare operaționale, echipate într-o carcasă foarte mică, a căror dimensiune nu depășește 1 sau 2 ruble.
Proiectarea UMZCH
Înainte de a cumpăra piesele necesare și de a grava conductorii pe placa de textolit, este necesar să se clarifice valorile rezistențelor și condensatorilor, precum și să se selecteze modelele dorite de tranzistori, amplificatoare operaționale sau circuite integrate.
Acest lucru se poate face pe un computer utilizând un software dedicat, cum ar fi NI Multisim. LAAcest program a colectat o bază de date mare de componente electronice. Cu ajutorul acestuia, puteți simula funcționarea oricăror dispozitive electronice, chiar și ținând cont de erori, verificați funcționarea circuitelor.
Cu ajutorul unui astfel de software, este deosebit de convenabil să testați circuite puternice UMZCH.
Circuit amplificator stereo tranzistor de 200W
Schema luată în considerare în această secțiune este mult mai complicată decât cele descrise mai sus. Dar proprietățile sale de amplificare sunt mai bune decât cele ale modelelor bazate pe tranzistoare bipolare cu efect de câmp, precum și pe amplificatoare operaționale și circuite integrate, care au fost deja citate în articol.
Acest produs include următoarele articole:
- rezistoare.
- Condensatori (atât polari, cât și nepolari).
- Diode.
- diodă Zener.
- Siguranțe.
- Tranzistoare bipolare de tip N-p-n.
- tranzistoare bipolare P-n-p.
- IGFET-uri pe canal P.
- FET de poartă izolată cu canale n.
Parametrii acestui amplificator de putere:
- Pputere nominală=200 W (pe canal).
- Uputere treapta de ieșire=50V (ușoară variație permisă).
- Irepaus treapta de ieșire=200 mA.
- Irestul unui tranzistor de ieșire=50 mA.
- Usensibilitate=0,75 V.
Toate părțile principale ale acestui dispozitiv (transformator, sistemrăcire sub formă de radiatoare și placa în sine) sunt amplasate pe un șasiu anodizat din tablă duraluminiu, a cărei grosime este de 5 mm. Panoul frontal al dispozitivului și butoanele de control al volumului sunt realizate din același material.
Un transformator cu două înfășurări de 35 V poate fi achiziționat gata făcut. Este de dorit să alegeți un miez de formă toroidală (performanța acestuia a fost verificată în acest circuit), iar puterea ar trebui să fie de 300 W.
Sursa de alimentare pentru circuit va trebui, de asemenea, asamblată independent, conform circuitului de alimentare UMZCH. Pentru a-l construi, veți avea nevoie de o siguranță, un transformator, o punte de diode, precum și patru condensatoare polare.
Circuitul de alimentare UMZCH este prezentat în aceeași secțiune.
Trei adevăruri simple de reținut atunci când asamblați orice circuit electric:
- Asigurați-vă că respectați polaritatea condensatoarelor polare. Dacă confundați plus și minus într-un mic circuit de amplificator, atunci nu se va întâmpla nimic groaznic, circuitul UMZCH pur și simplu nu va funcționa, dar tocmai din cauza unei erori atât de nesemnificative, la prima vedere, au căzut rachetele cu echipament și echipaj la bord..
- Asigurați-vă că respectați polaritatea diodelor: catodul cu anodul este de asemenea interzis să fie schimbat. Pentru o diodă Zener, această regulă este de asemenea relevantă.
- Principalul lucru este că trebuie să lipiți piesele numai acolo unde există un punct de contact pe diagramă. Majoritatea circuitelor electrice defecte nu funcționează tocmai pentru că instalatorul nu a lipit piesele sau le-a lipit acolo unde nu erau necesare.
Această schemă este inclusă într-una dintre cele mai bune scheme UMZCH? Poate. Totul depinde dedorințele consumatorului.
Schema lui Sukhov
Dacă circuitul amplificator de putere anterior poate fi asamblat independent, deoarece include relativ puține elemente, atunci este mai bine să nu asamblați manual circuitul amplificatorului Sukhov. De ce? Datorită numărului mare de elemente și conexiuni, există șanse mari de a face o greșeală, din cauza căreia toate lucrările semnificative vor trebui refăcute.
De fapt, este incorect să numiți schema dată în această secțiune schema lui Sukhov. Acesta este un UMZCH de în altă fidelitate al modelului VVS-2011 (o diagramă schematică a UMZCH de acest tip este dată în această secțiune). În compoziția sa, nu conține tranzistori cu efect de câmp, dar include:
- diode Zener.
- Rezistoare neliniare.
- Rezistoare obișnuite.
- Condensatori polari și nepolari.
- Diode.
- Tranzistori bipolari de ambele tipuri.
- OpAmps.
- Accelerație.
Posibilități de includere:
- P=150W la Rsarcină=8 ohmi.
- Liniaritate: 0,0002 până la 0,0003% la 20kHz, P=100W și Rsarcina=4 ohmi.
- Suport pentru constanta U=0 V.
- Compensare disponibilă pentru rezistența firului de curent alternativ.
- Prezența protecției curente.
- Prezența protecției circuitului UMZCH de la Uexit=const.
- Disponibilitate pentru pornire ușoară.
Acest circuit este asamblat la scară industrială și se potrivește pe o placă mică. Dispunerea conductorilor și locația elementelor pot fi găsite pe Internet,unde aceste materiale sunt disponibile gratuit.
Schemele din seria Sukhov sunt una dintre cele mai bune scheme UMZCH.
Rezultat
Un amplificator de putere de sunet este un dispozitiv foarte popular atât printre muzicienii profesioniști, cât și printre iubitorii de muzică obișnuiți. UMZCH se realizează atât pe bază de dispozitive de vid și tranzistoare, cât și pe bază de amplificatoare operaționale, circuite integrate.
Astfel de dispozitive pot fi achiziționate de la magazinele specializate sau vă puteți crea singur. În ceea ce privește prețul, amplificatoarele cu tuburi sunt cele mai scumpe, iar circuitele integrate sunt cele mai ieftine.
Circuitele cu tuburi UMZCH au o calitate a câștigului mai mare decât circuitele UMZCH integrate sau cu tranzistori. Din acest motiv, oamenii sunt gata să cumpere astfel de dispozitive pentru 50.000 ₽, 100.000 ₽ și 450.000 ₽.
Când asamblați singur amplificatoarele, rețineți următoarele reguli:
- Este strict interzisă confundarea polarităților diodelor, diodelor zener și altor dispozitive anod-catod, precum și condensatoarelor polare. Acest lucru este plin de faptul că circuitul UMZCH asamblat ca rezultat nu va funcționa.
- La asamblarea circuitului, trebuie să lipiți piesele unde există un punct de contact pe desen. Sună a regula evidentă. Acest lucru este adevărat, dar mulți instalatori uită de asta.
Dacă utilizați toate recomandările de mai sus, puteți asambla singur un amplificator de putere de sunet bun conform circuitului UMZCH pe tranzistoare sau alte elemente.
