Unch na boisku. Wzmacniacz tranzystorowy: rodzaje, obwody, proste i złożone

Wprowadźmy termin „wskaźnik jakości”:

(20)

Wartość M można zrozumieć z ryc. 12, który pokazuje typową charakterystykę transmisji p-kanałowego FET.

Nachylenie krzywej przy UC i =0 jest równe S max. Jeżeli styczna w punkcie U z.i = 0 będzie kontynuowana aż do przecięcia z osią odciętych, to odetnie odcinek U ots /M na tej osi. Łatwo to pokazać na podstawie (20):

(21)

Dlatego M jest miarą nieliniowości charakterystyki przepustowej tranzystora polowego. Pokazano, że przy wytwarzaniu tranzystorów polowych metodą dyfuzji M = 2.

Znajdź wartość prądu I c0 za pomocą wyrażenia (21):

Podstawiając jego wartość w (19), otrzymujemy:

Jeżeli we wzorze (1) wstawimy R i >> R n, to wzmocnienie napięciowe dla obwodu ze wspólnym źródłem

(23)

Podstawiając wartość wzmocnienia (23) do wyrażenia (22) otrzymujemy:

(24)

Z zależności (24) możemy wyciągnąć następujący wniosek: przy danym napięciu zasilania wzmocnienie stopnia jest odwrotnie proporcjonalne do napięcia odcięcia tranzystora polowego. Tak więc dla tranzystorów polowych wytwarzanych metodą dyfuzyjną M = 2 i przy U ot1 = 1,5 V (KP103E), U ots2 = 7 V (KP103M), napięcie zasilania 12,6 V i Uc = 7 V, wzmocnienia kaskady wynoszą odpowiednio 7,5 i 1,6. Wzmocnienie kaskady z PT1 wzrasta jeszcze bardziej, jeśli zwiększając rezystancję obciążenia Rn, U s zmniejsza się do 1,6 V. Należy zauważyć, że w tym przypadku, przy stałym napięciu zasilania E n, tranzystor o niskim nachylenie może zapewnić większe wzmocnienie napięcia niż tranzystor o wyższej transkonduktancji (ze względu na większą rezystancję obciążenia).

W przypadku małej rezystancji obciążenia Rn pożądane jest zastosowanie tranzystorów polowych o wysokim napięciu odcięcia w celu uzyskania większego wzmocnienia (poprzez zwiększenie S).

W przypadku tranzystorów o niskim napięciu odcięcia zmiana prądu drenu wraz z temperaturą jest znacznie mniejsza niż w przypadku tranzystorów o wysokim napięciu odcięcia, a zatem wymagania dotyczące stabilizacji punktu pracy są mniejsze. W przypadku polaryzacji bramki, która ustawia współczynnik temperaturowy zmiany prądu drenu na zero, tranzystory o niższym napięciu odcięcia mają wyższy prąd drenu niż tranzystor o wyższym napięciu odcięcia. Ponadto, ponieważ napięcie polaryzacji bramki (przy zerze współczynnik temperatury) drugi tranzystor ma więcej, to tranzystor będzie działał w trybie, w którym silniej wpływa nieliniowość jego charakterystyk.

Przy danym napięciu zasilania tranzystory FET o niskim napięciu odcięcia pozwalają uzyskać więcej zakres dynamiczny. Np. z dwóch tranzystorów o napięciu odcięcia 0,8 i 5 V przy napięciu zasilania 15 V i maksymalnej rezystancji obciążenia obliczonej z zależności (18), na wyjściu pierwszego można uzyskać podwójną amplitudę sygnał wyjściowy (definiowany jako różnica między E p i U ots), równy 14,2 V, natomiast w drugim - tylko 10 V. Różnica wzmocnienia będzie jeszcze wyraźniejsza, jeśli E p zostanie zmniejszona. Tak więc, jeśli napięcie zasilania zostanie zmniejszone do 5 V, wówczas podwojona amplituda napięcia wyjściowego pierwszego tranzystora wyniesie 4,2 V, podczas gdy wykorzystanie drugiego tranzystora do tych celów jest prawie niemożliwe.

ZNIEKSZTAŁCENIA NIELINIOWE WE WZMACNIACZACH

Wielkość zniekształceń nieliniowych występujących we wzmacniaczach FET jest determinowana przez wiele parametrów obwodu: polaryzację, napięcie robocze, rezystancję obciążenia, poziom sygnału wejściowego i charakterystykę tranzystorów polowych.

Po przyłożeniu napięcia sinusoidalnego U 1 sinωt na wejście wzmacniacza ze wspólnym źródłem można zapisać chwilową wartość całkowitego napięcia w obwodzie bramka-źródło

U z.i \u003d E cm + U 1 sinωt

gdzie E cm jest napięciem polaryzacji zewnętrznej przyłożonej do bramki.

Uwzględniając kwadratową zależność prądu drenu od napięcia bramki (1), wartość chwilowa i c będzie równa:

(24a)

Rozszerzając nawiasy w równaniu (24a) otrzymujemy szczegółowe wyrażenie na prąd drenu:

Z wyrażenia (24b) wynika, że ​​sygnał wyjściowy, wraz ze składową stałą i pierwszą harmoniczną, zawiera drugą harmoniczną częstotliwości sygnału wejściowego.

THD definiuje się jako stosunek wartości skutecznej wszystkich harmonicznych do wartości skutecznej harmonicznej podstawowej w sygnale wyjściowym. Korzystając z tej definicji, z wyrażenia (24b) znajdujemy współczynnik harmoniczny, wyrażający (E cm -U ots) przez I c0:

(24v)

Wyrażenie (24c) daje tylko przybliżony wynik, ponieważ rzeczywista charakterystyka przepływu FET różni się od tych opisanych przez wyrażenie (1).

Aby uzyskać minimalne zniekształcenia nieliniowe, konieczne jest:

Utrzymuj wartość U s. i na tyle dużą, aby przy maksymalnej różnicy sygnału wyjściowego warunek był spełniony

U s.i ≥(1,5...3)U ots

Nie pracuj przy napięciach bramka-dren bliski awarii;
- rezystancja obciążenia powinna być wystarczająco duża.

Na ryc. 16,c pokazuje obwód, w którym tranzystor polowy działa z dużym Rn, co zapewnia niskie zniekształcenia i duże wzmocnienie. Drugi tranzystor polowy T2 jest tutaj używany jako rezystancja obciążenia. Obwód ten zapewnia wzmocnienie napięciowe około 40 dB przy E pit = 9 V.

Wybór typu FET, który zapewnia najmniejsze zniekształcenia, zależy od poziomu sygnału wejściowego, napięcia zasilania i wymaganej szerokości pasma. Przy wysokim poziomie sygnału wyjściowego i znacznej szerokości pasma pożądane są tranzystory FET z dużymi U ots. Przy niskim poziomie sygnału wejściowego lub niskim napięciu zasilania preferowane są tranzystory polowe z małymi U ots.

STABILIZACJA ZYSKÓW

Wzmocnienie ULF na FET, jak również na innych aktywnych elementach, podlega wpływowi różnych czynników destabilizujących, pod wpływem których zmienia swoją wartość. Jednym z takich czynników są zmiany temperatury otoczenia. Do zwalczania tych zjawisk stosuje się głównie te same metody, co w obwodach tranzystorów bipolarnych: wykorzystują one negatyw sprzężenie zwrotne zarówno w prądzie, jak i napięciu, obejmującym jeden lub więcej etapów, do obwodu wprowadzane są elementy zależne od temperatury.

W tranzystorze polowym ze złączem p-n, pod wpływem temperatury, prąd bramki spolaryzowanej wstecz zmienia się wykładniczo, zmienia się prąd drenu i nachylenie.

Wpływ zmiany prądu bramki I g na wzmocnienie można osłabić zmniejszając rezystancję rezystora R g w obwodzie bramki. Aby zmniejszyć efekt zmian prądu drenu, tak jak w przypadku zastosowania tranzystorów bipolarnych, można zastosować ujemne sprzężenie zwrotne DC (ryc. 13, a).

Rozważmy bardziej szczegółowo niektóre sposoby zmniejszenia wpływu zmian nachylenia S na wzmocnienie.

W trybie wzmocnienia słabego sygnału wzmocnienie nieskompensowanego stopnia FET spada wraz ze wzrostem temperatury. Na przykład wzmocnienie obwodu na ryc. 13, a, równe 13,5 przy 20°C, spada do 12 przy +60°C. Spadek ten wynika głównie ze zmiany temperatury w nachyleniu tranzystora polowego. Parametry polaryzacji, takie jak prąd drenu Ic, napięcie bramka-źródło Uc.i i napięcie źródło-dren Uc.i zmieniają się tylko nieznacznie z powodu istniejącego sprzężenia zwrotnego DC.

Ryż. 13. Układy wzmacniacza ze stabilizacją wzmocnienia.

a - nieskompensowana kaskada; b - skompensowany stopień wzmocnienia; c - skompensowany etap wzmocnienia z OOS; g - charakterystyka przejściowa.

Poprzez włączenie kilku zwykłych diod w obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego między bramką a źródłem (rys. 13, b) można ustabilizować wzmocnienie wzmacniacza bez wprowadzania dodatkowych stopni. Wraz ze wzrostem temperatury spada napięcie przewodzenia każdej diody, co z kolei prowadzi do spadku napięcia U c.i.

Wykazano eksperymentalnie, że wynikająca z tego zmiana napięcia przesuwa punkt pracy w taki sposób, że nachylenie S jest względnie stabilne w pewnych granicach zmian temperatury (rys. 13, d). Na przykład wzmocnienie wzmacniacza zgodnie z obwodem na ryc. 13, b, równy 11, praktycznie zachowuje swoją wartość w zakresie temperatur 20-60 ° C (K i zmienia się tylko o 1%).

Wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego między bramką a źródłem (rys. 13, c) zmniejsza wzmocnienie, ale zapewnia lepszą stabilność. Wzmocnienie wzmacniacza zgodnie ze schematem z ryc. 13c, równy 9, praktycznie nie zmienia się, gdy temperatura zmienia się od 20 do 60°.

Dzięki starannemu doborowi punktu pracy i liczby diod można ustabilizować wzmocnienie z dokładnością do 1% w zakresie do 100°C.

ZMNIEJSZENIE WPŁYWU POJEMNOŚCI WEJŚCIOWEJ FET NA WŁAŚCIWOŚCI CZĘSTOTLIWOŚCI WZMACNIACZY

Dla obserwującego źródło pokazanego na ryc. 11, według niego obwód zastępczy(ryc. 11, b) stałą czasową obwodu wejściowego można określić z wystarczającą dokładnością do praktycznych obliczeń w następujący sposób:

τ w \u003d R g [C g + C s.s + C s.i (1 - K i)], (25)

gdzie R g i C g są parametrami źródła sygnału.

Z wyrażenia (25) wynika, że ​​stała czasowa obwodu wejściowego jest wprost proporcjonalna do pojemności С з.с i С з.и, a pojemność Сз.и spowodowana wpływem NFB jest zmniejszona o ( 1-K u) razy.

Jednak uzyskanie wzmocnienia napięciowego bliskiego jedności (w celu wyeliminowania efektu pojemności C d.i) w konwencjonalnym obwodzie wtórnika źródła jest obarczone trudnościami związanymi z niskim napięciem przebicia tranzystora polowego. Tak więc, aby uzyskać wzmocnienie napięciowe 0,98 na tranzystorze polowym KP102E przy maksymalnym prądzie spustowym I c0 \u003d 0,5 mA, maksymalnym nachyleniu 0,7 mA / V, konieczne jest zastosowanie rezystancji R n \u003d 65 kOhm. Przy I c0 \u003d 0,5 mA spadek napięcia na rezystancji R n wyniesie około 32,5 V, a napięcie zasilania powinno być co najmniej większe niż to napięcie o wartość U ots, tj. E p \u003d 35 V.

Aby uniknąć konieczności stosowania wysokiego napięcia zasilania w celu uzyskania wzmocnienia bliskiego jedności, w praktyce często stosuje się układy scalone oparte na tranzystorach polowych i bipolarnych.

Na ryc. 14, a pokazuje połączony obwód, zarówno zgodnie z rodzajem zastosowanych w nim tranzystorów, jak i zgodnie z ich schematem połączeń, który nazywa się wtórnikiem źródła z połączeniem serwo. Dren tranzystora polowego T1 jest połączony z bazą tranzystora bipolarnego T2, z kolektora, którego sygnał jest podawany do zacisku źródłowego tranzystora polowego w przeciwfazie z sygnałem wejściowym. Wybierając rezystory R5 i R6, można uzyskać napięcie sygnału na źródle równe napięciu wejściowemu, eliminując w ten sposób efekt pojemności C z.i.

Rezystor R1 zainstalowany w obwodzie polaryzacji bramki jest podłączony do źródła tranzystora T1 poprzez duży kondensator C2. Efektywna rezystancja w obwodzie polaryzacji jest określona przez rezystancję rezystora R1 i współczynnik sprzężenia zwrotnego, tak aby

(35)

gdzie U i - amplituda sygnału u źródła tranzystora T1.

Ryż. 14. Obwody wzmacniacza o zmniejszonej pojemności wejściowej.

a - obserwujący źródło z połączeniem śledzącym; b - o zmniejszonej pojemności C z.s; c - wtórnik źródłowy z obciążeniem dynamicznym.

Dla dużych wartości β tranzystora bipolarnego T2 wzmocnienie obwodu można w przybliżeniu oszacować za pomocą następującego wyrażenia:

(36)

Jeśli wzmacniacz jest zaprojektowany do pracy przy niskich częstotliwościach, rezystor R6 można zbocznikować kondensatorem C3 (na ryc. 14 a pokazano linią przerywaną); w tym przypadku górną granicę częstotliwości określa wyrażenie

(37)

Powyżej rozważano metodę zmniejszania wpływu pojemności bramka-źródło C z.i na odpowiedź częstotliwościową wzmacniacza poprzez uzyskanie wzmocnienia bliskiego jedności od wtórnika źródła. Wpływ pojemności C s pozostał niezmieniony.

Dalszą poprawę odpowiedzi częstotliwościowej wzmacniaczy można osiągnąć poprzez zmniejszenie statycznej pojemności drenażu bramki w obwodzie wejściowym obwodu.

Aby zmniejszyć wpływ pojemności między bramką a drenem, można zastosować metodę podobną do opisanej powyżej, aby zmniejszyć wpływ pojemności Cd, tj. zmniejszyć napięcie sygnału na pojemności. Na schemacie pokazanym na ryc. 14, b, efekt pojemności C s jest zmniejszony tak bardzo, że pojemność wejściowa kaskady jest prawie całkowicie określona przez położenie części w obwodzie i pojemność instalacji.

Pierwszy stopień na tranzystorze T1 ma niewielkie obciążenie w obwodzie drenu i jest wtórnikiem źródła sygnału pobranego ze źródła. Sygnał wyjściowy jest podawany do stopnia wspólnego kolektora za pomocą tranzystora bipolarnego.

Aby zmniejszyć wpływ pojemności Cz.s, sygnał ze stopnia wyjściowego (wtórnik emiterowy) jest podawany przez kondensator C2 do drenu tranzystora T1 w fazie z sygnałem wejściowym. W celu zwiększenia efektu kompensacyjnego konieczne jest podjęcie działań zwiększających współczynnik transmisji pierwszego etapu. Osiąga się to poprzez doprowadzenie sygnału z wtórnika emitera do rezystora polaryzacji R3. W rezultacie napięcie przyłożone do drenu staje się większe, a ujemne sprzężenie zwrotne staje się bardziej efektywne. Ponadto wzrost współczynnika transmisji pierwszego stopnia dodatkowo zmniejsza efekt pojemności C z.i.

Jeśli nie użyjesz wymienionych metod do zmniejszenia pojemności bramki, to pojemność wejściowa jest zwykle dość znaczna (dla tranzystora KP103 wynosi 20-25 pF). W rezultacie możliwe jest zmniejszenie pojemności wejściowej do 0,4-1 pF.

Na ryc. 14,c. Za pomocą takiego schematu można wyeliminować wpływ wzmocnienia statycznego tranzystora polowego μ na współczynnik przenoszenia wtórnika źródła, a także zmniejszyć pojemność C z.s. Tranzystor T2 działa jako stabilny generator prądu, ustawiając prąd w obwodzie źródłowym tranzystora polowego T1. Tranzystor T3 jest obciążeniem dynamicznym w obwodzie drenu tranzystora polowego, ale prądem przemiennym. Parametry obserwatora źródła:

ULF GOSPODARCZE

Deweloper czasami staje przed zadaniem stworzenia ekonomicznych wzmacniaczy niskiej częstotliwości działających ze źródła zasilania o niskim napięciu. W takich wzmacniaczach można zastosować tranzystory polowe o niskim napięciu odcięcia Uots i prądzie nasycenia Ic0; te obwody mają niewątpliwą przewagę nad obwodami lampowymi i bipolarnymi tranzystorami.

Wybór punktu pracy w ekonomicznych wzmacniaczach tranzystorowych polowych określany jest na podstawie warunku uzyskania minimalnej straty mocy. W tym celu napięcie polaryzacji U c.i jest wybierane prawie równe napięciu odcięcia, podczas gdy prąd drenu dąży do zera. Ten tryb zapewnia minimalne nagrzewanie się tranzystora, co prowadzi do niskich prądów upływu bramki i wysokiej rezystancji wejściowej. Wymagany zysk przy niskich prądach drenu osiąga się poprzez zwiększenie rezystancji obciążenia.

W ekonomicznych wzmacniaczach niskiej częstotliwości obwód kaskadowy pokazany na ryc. 10b. W tym obwodzie na rezystancji w obwodzie źródłowym powstaje napięcie polaryzacji, które wytwarza ujemne sprzężenie zwrotne prądu, które stabilizuje tryb przed wpływem wahań temperatury i rozrzutu parametrów.

Możemy zaproponować następującą procedurę obliczania kaskad ekonomicznych ULF, wykonaną zgodnie z rys. 10b.

1. Na podstawie warunku uzyskania minimalnego rozpraszania mocy dobieramy tranzystor polowy o niskim napięciu odcięcia Uots i prądzie nasycenia Ic0.
2. Wybieramy punkt pracy tranzystora polowego dla prądu I c (jednostki - dziesiątki mikroamperów).
3. Biorąc pod uwagę, że przy napięciu polaryzacji zbliżonym do napięcia odcięcia, prąd drenu można w przybliżeniu określić za pomocą wyrażenia

Rc ≈ U ots /R i (38)

rezystancja w obwodzie źródłowym

R i ≈ U ots / I i (39)

4. Na podstawie wymaganego wzmocnienia znajdujemy R n. Ponieważ współczynnik wzmocnienia

(40)

następnie, pomijając działanie bocznikowe rezystancji różnicowej dren-źródło R i i zastępując S jej wartość otrzymaną przez różniczkowanie wyrażenia na prąd drenu w (40), otrzymujemy:

(41)

Z ostatniego wyrażenia znajdujemy wymaganą odporność na obciążenie:

(42)

Na tym kończą się obliczenia wzmacniacza i w trakcie regulacji wartości rezystorów R n i R i są tylko określone.

Na ryc. 15 pokazuje praktyczny schemat ekonomicznego wzmacniacza niskotonowego działającego z czujnika pojemnościowego (na przykład z hydrofonu piezoceramicznego).

Ze względu na niski prąd polaryzacji wzmacniacza wyjściowego, który składa się z dwóch tranzystorów T2 i T3, rozpraszanie mocy całego przedwzmacniacza wynosi 13 μW. Przedwzmacniacz pobiera 10µA prądu przy napięciu zasilania 1,35V.

Ryż. 15. Schemat ideowy wzmacniacza ekonomicznego.

Impedancja wejściowa przedwzmacniacza jest określona przez rezystancję rezystora R1. W rzeczywistości rezystancję wejściową tranzystora polowego można pominąć, ponieważ jest ona o rząd wielkości większa niż rezystancja rezystora R1.

W trybie małosygnałowym przedni koniec przedwzmacniacza jest odpowiednikiem obwodu ze wspólnym źródłem, podczas gdy obwody polaryzacji są podobne do obwodów wtórnika źródła.

Tranzystor polowy zastosowany w tym obwodzie musi mieć małe napięcie odcięcia Uots i mały prąd drenu I c0 przy napięciu bramki U c.i = 0.

Przewodność kanału tranzystora polowego T1 zależy od prądu drenu, a ponieważ ten ostatni jest nieznaczny, przewodność jest również niewielka. Dlatego impedancja wyjściowa obwodu wspólnego źródła jest określona przez rezystancję R2. Zgodnie z impedancją wyjściową wzmacniacza 4 kOhm, wzmocnienie napięciowe wynosi 5 (14 dB).

KASKADY ULF Z OBCIĄŻENIEM DYNAMICZNYM

Tranzystory polowe ułatwiają implementację obwodów wzmacniacza niskiej częstotliwości z dynamicznym obciążeniem. W porównaniu ze stopniem wzmocnienia reostatu, który ma stałą rezystancję obciążenia, wzmacniacz z obciążeniem dynamicznym ma większe wzmocnienie napięciowe.

Schemat ideowy wzmacniacza z obciążeniem dynamicznym pokazano na ryc. 16,a.

Jako rezystancję dynamiczną obciążenia drenu tranzystora polowego T1 stosuje się element aktywny - tranzystor polowy T2, którego rezystancja wewnętrzna zależy od amplitudy sygnału na drenażu tranzystora T1. Tranzystor T1 jest podłączony zgodnie ze wspólnym obwodem źródła, a T2 jest podłączony zgodnie ze wspólnym obwodem spustowym. W przypadku prądu stałego oba tranzystory są połączone szeregowo.

Ryż. 16. Schematy ideowe wzmacniaczy z obciążeniem dynamicznym.

a - na dwóch PT; b - na tranzystorze PT i bipolarnym; c - z minimalną liczbą części.

Sygnał wejściowy Uin jest podawany na bramkę tranzystora polowego T1 i jest usuwany ze źródła tranzystora T2.

Etap wzmocnienia (ryc. 16, a) może służyć jako model przy budowaniu wzmacniaczy wielostopniowych. Przy zastosowaniu tranzystorów polowych typu KP103Zh kaskada ma następujące parametry:

Należy zauważyć, że stosując tranzystory FET z niskim napięciem odcięcia, można uzyskać wyższe wzmocnienie napięcia niż w przypadku stosowania tranzystorów FET z wysokim napięciem odcięcia. Wyjaśnia to fakt, że wewnętrzna (dynamiczna) rezystancja FET z niskim napięciem odcięcia jest większa niż FET z wysokim napięciem odcięcia.

Jako rezystancję dynamiczną można również zastosować konwencjonalny tranzystor bipolarny. W tym przypadku wzmocnienie napięciowe jest nawet nieco wyższe niż przy zastosowaniu tranzystora polowego w obciążeniu dynamicznym (ze względu na większe R i). Ale w tym przypadku wzrasta liczba części wymaganych do zbudowania stopnia wzmocnienia z dynamicznym obciążeniem. Schemat ideowy takiej kaskady pokazano na ryc. 16b, a jego parametry są zbliżone do parametrów poprzedniego wzmacniacza pokazanego na ryc. 16,a.

Wzmacniacze z obciążeniem dynamicznym powinny być stosowane w celu uzyskania dużego wzmocnienia w niskoszumowych ULF przy niskim napięciu zasilania.

Na ryc. 16c pokazuje dynamicznie obciążony stopień wzmacniacza, który ma zmniejszoną liczbę części do minimum, z tym obwodem zapewniającym do 40 dB wzmocnienia przy niskim poziomie szumów. Wzmocnienie napięcia dla tego obwodu można wyrazić jako

(43)

gdzie S max1 - nachylenie tranzystora T1; R i1 , R i2 - rezystancja dynamiczna odpowiednio tranzystorów T1 i T2.

ULF NA MIKROSCHEMIACH

Mikroukład K2UE841 jest jednym z pierwszych mikroukładów liniowych opanowanych przez naszą branżę. Jest to dwustopniowy wzmacniacz z głębokim ujemnym sprzężeniem zwrotnym (wtórnik), montowany na tranzystorach polowych. Mikroukłady tego typu są szeroko stosowane jako stopnie wejściowe czułych wzmacniaczy szerokopasmowych, jako stopnie zdalne podczas przesyłania sygnałów przez kabel, w obwodach filtrów aktywnych i innych obwodach, które wymagają wysokiej impedancji wejściowej i niskiej impedancji wyjściowej oraz stabilnego współczynnika transmisji.

Schemat obwodu takiego wzmacniacza pokazano na ryc. 17a; sposoby włączania mikroukładu - na ryc. 17,b,c,d.

Rezystor R3 jest wprowadzony do obwodu w celu ochrony tranzystora wyjściowego przed przeciążeniami w przypadku zwarcia na wyjściu. Niewielki spadek sprzężenia zwrotnego (na rys. 17, w Ros zaznaczono linią przerywaną) można uzyskać współczynnik transmisji równy jeden lub nieco więcej.

Impedancję wejściową wzmacniaków można znacznie zwiększyć (10-100 razy), jeśli sprzężenie zwrotne jest dostarczane do obwodu bramki za pomocą kondensatora C (pokazanego linią przerywaną na rys. 17, c). W tym przypadku impedancja wejściowa wtórnika jest w przybliżeniu równa:

R w \u003d R s / (1-K i),

gdzie K i - współczynnik przenoszenia repeatera.

Główne parametry elektryczne wzmacniacza są następujące:

Przemysł opanował produkcję hybrydowych mikroukładów foliowych serii K226, które są niskoszumowymi wzmacniaczami o niskiej częstotliwości z tranzystorem polowym na wejściu. Ich głównym celem jest wzmacnianie słabych sygnałów AC z czujników wysokonapięciowych. opór wewnętrzny.

Ryż. 17. Chip K24E841.

a - schemat ideowy; b - obwód z jednym napięciem zasilania 12,6 V; c - obwód z dwoma zasilaczami o napięciu +-6,3 V; d - obwód z jednym zasilaczem o napięciu -6,3 V.

Mikroukłady są wykonane na podłożu szklano-ceramicznym w technologii hybrydowej z wykorzystaniem tranzystorów polowych i bipolarnych bezpakietowych.

Mikroukłady wzmacniaczy niskotonowych są podzielone na grupy według wzmocnienia i poziomu szumów (tabela 1). Wygląd zewnętrzny a wymiary gabarytowe pokazano na ryc. osiemnaście.

Fundamentalny obwody elektryczne wzmacniacze pokazano na ryc. 19, a, b i 20, a, b, a ich obwody przełączające pokazano na ryc. 21, a, d. Podczas włączania mikroukładów zgodnie ze schematami z ryc. 21, a i c, impedancja wejściowa wzmacniaczy jest równa rezystancji zewnętrznego rezystora R i . Aby zwiększyć rezystancję wejściową (do 30 MΩ lub więcej), konieczne jest zastosowanie obwodów z ryc. 21,6, g.

Tabela 1

Ryż. 18. Wygląd i wymiary gabarytowe mikroukładów K2US261-K2US265.

Główne parametry elektryczne mikroukładów K2US261 i K2US262:

Ryż. 19. Schematy ideowe wzmacniaczy.

a - K2US261; b - K2US262.

Ryż. 20. Schematy ideowe wzmacniaczy.

a - K2US263; b - K2US264 (wszystkie diody typu KD910B).

Główne parametry elektryczne mikroukładów K2US263 i K2US264:

Ryż. 21. Obwody przełączające wzmacniacz.

Zalecenia dotyczące stosowania mikroukładów. Zależność częstotliwościowa i częstotliwość graniczna na poziomie 0,7 V w zakresie niskich częstotliwości przy wystarczająco dużej stałej czasowej obwodu wejściowego jest określana przez zewnętrzny kondensator filtra ujemnego sprzężenia zwrotnego C2 i rezystancję rezystora obwodu sprzężenia zwrotnego R os zgodnie z relacjami:

Napięcia szczytowe na wejściu mikroukładów K2US261, K2US262 nie powinny przekraczać 1 V dla biegunowości dodatniej i 3 V dla ujemnej; na wejściu mikroukładów K2US263, K.2US264 - nie więcej niż 2 V dla biegunowości dodatniej i nie więcej niż 1 V dla ujemnej.

Rezystancja upływu R1 dla prądu wejściowego w zakresie temperatur pracy -60 do +70°C nie powinna przekraczać 3 MΩ. W zakresie niższych temperatur maksymalnych lub przy zmniejszonych wymaganiach co do wartości napięcia wyjściowego rezystancję rezystora R1 można zwiększyć w celu zwiększenia rezystancji wejściowej stopnia.

Prąd upływu wejściowego kondensatora sprzęgającego C1 nie może przekraczać 0,06 μA.

Aby utrzymać maksymalne napięcie wyjściowe, prąd upływu kondensatora C2 w zakresie temperatur pracy nie powinien przekraczać 20 μA. Wymóg ten spełnia kondensator typu K52-1A o pojemności 470 μF, którego prąd upływu przy tych napięciach nie przekracza 10 μA.

PRAKTYCZNE SCHEMATY WZMACNIACZY NISKICH CZĘSTOTLIWOŚCI NA TRANZYSTORACH POLOWYCH

Tranzystory polowe są zwykle używane we wzmacniaczach w połączeniu z tranzystorami bipolarnymi, ale mogą być również używane jako urządzenia aktywne w wielostopniowych wzmacniaczach częstotliwości audio ze sprzężeniem rezystancyjno-pojemnościowym. Na ryc. 22 przedstawia przykład zastosowania tranzystorów polowych w obwodzie wzmacniacza RC. Obwód tego wzmacniacza został użyty do nagrywania sygnały dźwiękowe morza. Sygnał do wejścia wzmacniacza był pobierany z hydrofonu piezoceramicznego G, a jako obciążenie wzmacniacza służył kabel typu KVD4x1,5 o długości 500 m.

Stopień wejściowy wzmacniacza wykonany jest na tranzystorze polowym typu KP103Zh o minimalnym współczynniku szumów. W tym samym celu (redukcja szumów) dwa pierwsze stopnie są zasilane obniżonym napięciem uzyskanym przy użyciu stabilizatora parametrycznego D1R8. Dzięki tym środkom poziom szumu doprowadzonego do wejścia w paśmie częstotliwości 4 Hz-20 kHz wynosił 1,5-2 μV.

Aby skorygować odpowiedź częstotliwościową wzmacniacza w zakresie wyższych częstotliwości, odpowiednie kondensatory korekcyjne można podłączyć równolegle z rezystorami R6 i R10.

Aby dopasować wysoką impedancję wyjściową wzmacniacza z obciążeniem o niskiej rezystancji (kabel), zastosowano wtórnik na tranzystorach T4, T5, który jest wzmacniaczem dwustopniowym z bezpośrednim połączeniem. Aby wyeliminować efekt bocznikowania rezystorów polaryzacji R11, R12, przez łańcuch R13, C6 wprowadza się dodatnie sprzężenie zwrotne prądu przemiennego. Obliczona wartość rezystancji wyjściowej takiego wzmacniacza wynosi 10 omów.

Do sprawdzenia wydajności i wzmocnienia wzmacniacza służy generator kalibracyjny, zmontowany zgodnie ze schematem symetryczny multiwibrator. Generator kalibracyjny wytwarza impulsy prostokątne o częstotliwości 85 Hz, stabilizowane amplitudą za pomocą diod Zenera D2-D5 typu D808, które w momencie włączenia kalibratora są podawane przez hydrofon na wejście wzmacniacza. Używając dzielnika napięcia na rezystorach R16, R17, amplituda impulsu została ustawiona na 1 mV.

Pomimo prostoty układu wzmacniacza, wzmocnienie zmienia się nieznacznie (około 2%), gdy temperatura otoczenia zmienia się w zakresie 0-40 °C, a wzmocnienie w temperaturze pokojowej 20 °C wynosi 150.

Ryż. 22. Schemat ideowy wzmacniacza hydroakustycznego.

Jeżeli impedancja wyjściowa pierwszego stopnia tranzystora polowego może zostać zmniejszona tak bardzo, że w kolejnych stopniach możliwe staje się użycie zwykłych tranzystorów bipolarnych, to stosowanie tranzystorów polowych do dalszego wzmocnienia nie jest opłacalne. W takich przypadkach stosuje się wzmacniacze wykorzystujące tranzystory polowe i bipolarne.

Na ryc. 23 przedstawia schemat ideowy wzmacniacza niskoczęstotliwościowego opartego na tranzystorach polowych i bipolarnych, który ma parametry zbliżone do trójstopniowego wzmacniacza RC opartego na tranzystorach polowych (rys. 22). Tak więc przy wzmocnieniu równym 150, pasmo przenoszenia na poziomie 0,7 od 20 Hz do 100 kHz, wartość maksymalnego niezniekształconego sygnału wyjściowego przy R n \u003d 3 kOhm wynosi 2 V.

Tranzystor polowy T1 (rys. 23) jest połączony zgodnie z obwodem ze wspólnym źródłem, a tranzystor bipolarny - zgodnie z obwodem ze wspólnym emiterem. Aby ustabilizować działanie, wzmacniacz jest objęty ujemnym sprzężeniem zwrotnym DC.

Na ryc. 24 pokazuje obwód wzmacniacza niskiej częstotliwości z bezpośrednimi połączeniami, opracowany przez V. N. Semenova i V. G. Fedorina, przeznaczony do wzmacniania słabych sygnałów ze źródeł o wysokiej impedancji wejściowej. Wzmacniacz nie zawiera kondensatorów izolacyjnych, więc jego wymiary mogą być niewielkie.

Parametry wzmacniacza są następujące:

Obwód jest DCF ze sprzężeniem zwrotnym 100% DC; dzięki temu osiągnięto minimalny dryf i stabilność reżimów. Sprzężenie zwrotne DC jest wprowadzane przez filtr dolnoprzepustowy, więc dolna częstotliwość graniczna wzmacniacza jest określona przez parametry tego filtra.

Aby ustabilizować wzmocnienie, stosuje się ujemne sprzężenie zwrotne przy częstotliwości sygnału o głębokości około 20 dB. Wzmocnienie zależy od głębokości sprzężenia zwrotnego.

Ryż. 23. Zasada Schemat ULF tranzystory polowe i bipolarne.

Ryż. 24. Schemat ideowy ULF z połączeniami bezpośrednimi.

Zastosowanie sprzężenia zwrotnego sprawia, że ​​wzmacniacz jest bezkrytyczny wobec zmiany napięcia zasilania i rozrzutu parametrów tranzystorów i wszystkich części, z wyjątkiem R10 i R11. Cechą układu jest fakt, że tranzystory T3 i T4 pracują z napięciami U b.e równymi U k.e.

Wysoka impedancja wejściowa wzmacniacza została osiągnięta dzięki zastosowaniu tranzystorów polowych. Przy niższych częstotliwościach będzie to określane przez rezystancję rezystora R1, przy wyższych częstotliwościach przez pojemność wejściową obwodu.

A.G. Milechin

Literatura:

1. Tranzystory polowe. Fizyka, technologia i zastosowanie. Za. z angielskiego. wyd. A. Mayorova. M., „Radio sowieckie”, 1971.
2. Tranzystory polowe Sevin L.. M., „Radio sowieckie”, 1968.
3. Malin VV‚ Sonin MS Parametry i właściwości tranzystorów polowych. M., „Energia”, 1967.
4. Shervin V. Przyczyny zniekształceń w tranzystorowych wzmacniaczach polowych. - „Elektronika”, 1966, nr 25.
5. Downes R. Ekonomiczny przedwzmacniacz. „Elektronika”, 1972, nr 5.
6. Holzman N. Eliminacja emisji za pomocą wzmacniacza operacyjnego. „Elektronika”, 1971, nr 3.
7. Gozling V. Zastosowanie tranzystorów polowych. M., „Energia”. 1970.
8. De Zimno. Zastosowanie diod do stabilizacji temperatury wzmocnienia tranzystora polowego - „Elektronika”, 1971, nr 12.
9. Galperin M.V., Zlobin Yu.V., Pavleiko V.A. Tranzystorowe wzmacniacze prądu stałego. M., "Energia", 1972.
10. Katalog techniczny. „Nowe urządzenia. Tranzystory polowe. hybrydowe układy scalone. Wyd. Centralny Instytut Badawczy „Elektronika”, 74.
11. Topchilov N. A. Hybrydowe mikroukłady liniowe z wejściem o wysokiej rezystancji - Przemysł elektroniczny, 1973, nr 9.

Niewiele osób wie, co to jest mosfet, ale prawie wszyscy słyszeli, że jest bardzo dobrze. Zajmijmy się najpierw tym słowem. MOSFET- angielski skrót od Tranzystor polowy metal-tlenek-półprzewodnik. Jego struktura składa się z metalu i półprzewodnika oddzielonych warstwą dwutlenku krzemu (SiO2). W ogólnym przypadku struktura nazywa się MIS (metal-dielectric-semiconductor).

Tranzystory oparte na takich strukturach, w przeciwieństwie do bipolarnych, są sterowane napięciem, a nie prądem i nazywane są tranzystorami unipolarnymi, ponieważ ich działanie wymaga obecności nośników ładunku tylko jednego rodzaju. Wysoka stabilność temperaturowa, niska moc sterowania, niska podatność na przebicie, samoograniczający się prąd drenu, duża prędkość w trybie przełączania, niski poziom szumów - to główne zalety tranzystorów polowych MOSFET nad lampami radiowymi i tranzystorami bipolarnymi.

Większość entuzjastów dźwięku wysokiej jakości ocenia wzmacniacz MOSFET jako bardzo wysoki poziom, prawie jak lampowe, bo w porównaniu do konwencjonalnych bipolarnych wzmacniaczy tranzystorowych grają bardziej miękkim dźwiękiem, generują mniej zniekształceń i są odporne na przeciążenia. MOSFET przewyższają klasyczne wzmacniacze lampowe zarówno pod względem współczynnika tłumienia, jak i niskich i wysokie częstotliwości. Częstotliwość graniczna takich wzmacniaczy jest znacznie wyższa niż w przypadku bipolarnego wzmacniacza tranzystorowego, co korzystnie wpływa na dźwięk.

MOSFETy mocy mają mniejszy rozrzut podstawowych parametrów niż tranzystory bipolarne, co niejako ułatwia ich równoległe połączenie i zmniejsza ogólną impedancję wyjściową wzmacniacza mocy.

Schemat prostego wzmacniacza MOSFET

Parametry wzmacniacza

• Moc wyjściowa (RMS): 140 W przy 8 omach, 200 W przy 4 omach.
• Pasmo przenoszenia: 20Hz - 80kHz -1dB.
• Czułość wejściowa: 800 mV przy 200 W przy 4 omach.
• Zniekształcenie:<0.1% (20 Гц - 20 кГц).
• Stosunek sygnału do szumu: > 102 dB nieważony, 105 dB (ważony A z 200 W przy 4 omach).

Rysunek przedstawia schemat jednego z najprostszych UMZCH wykorzystującego tranzystory polowe tego typu w stopniu wyjściowym. A jego moc to aż 200 watów! Ten wzmacniacz mocy MOSFET nadaje się do wielu celów, takich jak potężna gitara na żywo lub kino domowe. Wzmacniacz ma dobry zakres częstotliwości - od 1 dB 20 Hz do 80 kHz. Współczynnik zniekształceń jest mniejszy niż 0,1% przy pełnej mocy, a stosunek sygnału do szumu jest lepszy niż -100 dB. Dalsze uproszczenie jest możliwe dzięki zastosowaniu wzmacniacza operacyjnego w stopniu przedwzmacniacza.

Cała konstrukcja ULF mieści się w małej aluminiowej obudowie. Układ zasilany jest prostym bipolarnym prostownikiem z 250-watowym transformatorem toroidalnym. Należy pamiętać, że zdjęcie przedstawia monoblok - czyli wzmacniacz jednokanałowy, ponieważ jest montowany do gitary elektrycznej.

Grzejnik wykonany z profilu aluminiowego anodowanego na czarno. Obudowa ma długość 300 mm i jest wyposażona z tyłu w wentylator chłodzący 80 mm. Wentylator pracuje bez przerwy, więc radiator jest zawsze chłodny, nawet przy maksymalnej mocy (lub przynajmniej nieco wyższej temperaturze otoczenia).

Najprostszy wzmacniacz tranzystorowy może być dobrym narzędziem do badania właściwości urządzeń. Schematy i projekty są dość proste, możesz samodzielnie wyprodukować urządzenie i sprawdzić jego działanie, zmierzyć wszystkie parametry. Dzięki nowoczesnym tranzystorom polowym możliwe jest wykonanie miniaturowego wzmacniacza mikrofonowego dosłownie z trzech elementów. I podłącz go do komputera osobistego, aby poprawić parametry nagrywania dźwięku. A rozmówcy podczas rozmów będą słyszeć Twoją mowę znacznie lepiej i wyraźniej.

Charakterystyka częstotliwości

Wzmacniacze o niskiej (dźwiękowej) częstotliwości są dostępne w prawie wszystkich urządzeniach AGD - centra muzyczne, telewizory, radia, radia, a nawet in komputery osobiste. Ale są też wzmacniacze wysokiej częstotliwości na tranzystorach, lampach i mikroukładach. Różnica polega na tym, że ULF pozwala na wzmocnienie sygnału tylko o częstotliwości audio, która jest odbierana przez ludzkie ucho. Tranzystorowe wzmacniacze audio umożliwiają odtwarzanie sygnałów o częstotliwościach w zakresie od 20 Hz do 20 000 Hz.

Dlatego nawet najprostsze urządzenie jest w stanie wzmocnić sygnał w tym zakresie. I robi to tak równomiernie, jak to możliwe. Wzmocnienie zależy bezpośrednio od częstotliwości sygnału wejściowego. Wykres zależności tych wielkości jest prawie linią prostą. Jeśli natomiast na wejście wzmacniacza zostanie podany sygnał o częstotliwości poza zakresem, to jakość pracy i sprawność urządzenia szybko się pogorszy. Kaskady ULF są z reguły montowane na tranzystorach pracujących w niskich i średnich zakresach częstotliwości.

Klasy działania wzmacniaczy audio

Wszystkie urządzenia wzmacniające są podzielone na kilka klas, w zależności od stopnia przepływu prądu przez kaskadę w okresie eksploatacji:

1. Klasa „A” - prąd płynie bez przerwy przez cały okres pracy stopnia wzmacniającego.
2. W klasie pracy „B” prąd płynie przez połowę okresu.
3. Klasa „AB” wskazuje, że prąd przepływa przez stopień wzmacniający przez czas równy 50-100% okresu.
4. W trybie „C” Elektryczność działa przez mniej niż połowę czasu pracy.
5. Tryb „D” ULF jest używany w praktyce krótkofalarskiej całkiem niedawno - nieco ponad 50 lat. W większości przypadków urządzenia te realizowane są w oparciu o elementy cyfrowe i mają bardzo wysoką sprawność – ponad 90%.

Obecność zniekształceń w różnych klasach wzmacniaczy niskiej częstotliwości

Obszar roboczy wzmacniacza tranzystorowego klasy „A” charakteryzuje się dość małymi zniekształceniami nieliniowymi. Jeśli przychodzący sygnał wyrzuca impulsy o wyższym napięciu, powoduje to nasycenie się tranzystorów. W sygnale wyjściowym w pobliżu każdej harmonicznej zaczynają pojawiać się wyższe harmoniczne (do 10 lub 11). Z tego powodu metaliczny dźwięk, charakterystyczny tylko dla wzmacniacze tranzystorowe.

Przy niestabilnym zasilaniu sygnał wyjściowy będzie modelowany pod względem amplitudy w pobliżu częstotliwości sieciowej. Dźwięk stanie się ostrzejszy po lewej stronie pasma przenoszenia. Ale im lepsza stabilizacja mocy wzmacniacza, tym bardziej skomplikowana staje się konstrukcja całego urządzenia. ULF pracujące w klasie „A” mają stosunkowo niską sprawność – poniżej 20%. Powodem jest to, że tranzystor jest stale włączony i stale przez niego przepływa prąd.

Aby zwiększyć (choć nieznaczną) wydajność, możesz użyć obwodów push-pull. Wadą jest to, że półfale sygnału wyjściowego stają się asymetryczne. Jeśli przejdziesz z klasy „A” do „AB”, zniekształcenie nieliniowe wzrośnie 3-4 razy. Ale wydajność całego obwodu urządzenia nadal będzie rosła. Klasy ULF „AB” i „B” charakteryzują wzrost zniekształceń wraz ze spadkiem poziomu sygnału na wejściu. Ale nawet jeśli podkręcisz głośność, nie pomoże to całkowicie pozbyć się niedociągnięć.

Praca w klasach średniozaawansowanych

Każda klasa ma kilka odmian. Na przykład istnieje klasa wzmacniaczy „A +”. W nim tranzystory na wejściu (niskonapięciowe) pracują w trybie „A”. Ale wysokie napięcie, zainstalowane na stopniach wyjściowych, działa albo w „B”, albo w „AB”. Takie wzmacniacze są znacznie bardziej ekonomiczne niż te pracujące w klasie „A”. Wyraźnie mniejsza liczba zniekształceń nieliniowych - nie większa niż 0,003%. Lepsze wyniki można osiągnąć stosując tranzystory bipolarne. Zasada działania wzmacniaczy na tych elementach zostanie omówiona poniżej.

Ale wciąż jest duża liczba wyższe harmoniczne w sygnale wyjściowym, co sprawia, że ​​charakterystyczny dźwięk jest metaliczny. Są też układy wzmacniające pracujące w klasie „AA”. W nich zniekształcenia nieliniowe są jeszcze mniejsze - do 0,0005%. Ale główna wada wzmacniaczy tranzystorowych nadal istnieje - charakterystyczny metaliczny dźwięk.

„Alternatywne” projekty

Nie można powiedzieć, że są alternatywne, tylko niektórzy specjaliści zajmujący się projektowaniem i montażem wzmacniaczy do odtwarzania dźwięku wysokiej jakości coraz częściej preferują konstrukcje lampowe. Wzmacniacze lampowe mają następujące zalety:

1. Bardzo niski poziom zniekształceń nieliniowych w sygnale wyjściowym.
2. Jest mniej wyższych harmonicznych niż w konstrukcjach tranzystorowych.

Ale jest jeden ogromny minus, który przewyższa wszystkie zalety - zdecydowanie musisz zainstalować urządzenie do koordynacji. Faktem jest, że kaskada lamp ma bardzo wysoką rezystancję - kilka tysięcy omów. Ale rezystancja uzwojenia głośnika wynosi 8 lub 4 omy. Aby je dopasować, musisz zainstalować transformator.

Oczywiście nie jest to bardzo duża wada – są też urządzenia tranzystorowe, w których transformatory dopasowują się do stopnia wyjściowego i systemu głośnikowego. Niektórzy eksperci twierdzą, że najbardziej efektywnym układem jest układ hybrydowy – w którym zastosowano wzmacniacze typu single-ended, które nie są objęte negatywnym sprzężeniem zwrotnym. Ponadto wszystkie te kaskady pracują w trybie ULF klasy „A”. Innymi słowy, jako repeater używany jest tranzystorowy wzmacniacz mocy.

Co więcej, wydajność takich urządzeń jest dość wysoka - około 50%. Ale nie należy skupiać się tylko na wskaźnikach wydajności i mocy - nie mówią one o wysokiej jakości odtwarzania dźwięku przez wzmacniacz. O wiele ważniejsza jest liniowość charakterystyk i ich jakość. Dlatego musisz zwracać uwagę przede wszystkim na nie, a nie na moc.

Schemat niesymetrycznego ULF na tranzystorze

Najprostszy wzmacniacz, zbudowany według wspólnego obwodu emiterowego, pracuje w klasie „A”. W obwodzie zastosowano element półprzewodnikowy o strukturze n-p-n. W obwodzie kolektora zainstalowana jest rezystancja R3, która ogranicza przepływający prąd. Obwód kolektora jest podłączony do dodatniego przewodu zasilającego, a obwód emitera jest podłączony do ujemnego. W przypadku zastosowania tranzystorów półprzewodnikowych o strukturze schemat p-n-p będzie dokładnie taka sama, tylko trzeba zmienić polaryzację.

Za pomocą kondensatora sprzęgającego C1 można oddzielić sygnał wejściowy AC od źródła DC. W tym przypadku kondensator nie stanowi przeszkody w przepływie prądu przemiennego wzdłuż ścieżki baza-emiter. Rezystancja wewnętrzna złącza emiter-baza wraz z rezystorami R1 i R2 jest najprostszym dzielnikiem napięcia zasilającego. Zazwyczaj rezystor R2 ma rezystancję 1-1,5 kOhm - najbardziej typowe wartości dla takich obwodów. W tym przypadku napięcie zasilania jest dzielone dokładnie na pół. A jeśli zasilisz obwód napięciem 20 V, zobaczysz, że wartość wzmocnienia prądowego h21 wyniesie 150. Należy zauważyć, że wzmacniacze HF na tranzystorach są wykonane według podobnych obwodów, tylko działają a trochę inaczej.

W tym przypadku napięcie emitera wynosi 9 V, a spadek na odcinku obwodu „E-B” wynosi 0,7 V (co jest typowe dla tranzystorów opartych na kryształach krzemu). Jeśli weźmiemy pod uwagę wzmacniacz oparty na tranzystorach germanowych, to w tym przypadku spadek napięcia w sekcji „E-B” wyniesie 0,3 V. Prąd w obwodzie kolektora będzie równy prądowi płynącemu w emiterze. Możesz obliczyć, dzieląc napięcie emitera przez rezystancję R2 - 9V / 1 kOhm = 9 mA. Aby obliczyć wartość prądu bazowego, należy podzielić 9 mA przez wzmocnienie h21 - 9 mA / 150 \u003d 60 μA. Projekty ULF zwykle wykorzystują tranzystory bipolarne. Zasada jego pracy jest inna niż w terenie.

Na rezystorze R1 można teraz obliczyć wartość spadku - jest to różnica między napięciem bazy i zasilania. W tym przypadku napięcie bazowe można znaleźć za pomocą wzoru - sumy charakterystyk emitera i przejścia „E-B”. Przy zasilaniu ze źródła 20 woltów: 20–9,7 \u003d 10,3. Stąd można obliczyć wartość rezystancji R1 = 10,3 V / 60 μA = 172 kOhm. Obwód zawiera pojemność C2, która jest niezbędna do realizacji obwodu, przez który może przejść przemienny składnik prądu emitera.

Jeśli nie zainstalujesz kondensatora C2, zmienny składnik będzie bardzo ograniczony. Z tego powodu taki tranzystorowy wzmacniacz audio będzie miał bardzo niskie wzmocnienie prądowe h21. Należy zwrócić uwagę, że w powyższych obliczeniach przyjęto, że prądy bazy i kolektora są równe. Co więcej, za prąd bazowy przyjęto ten, który płynie do obwodu z emitera. Występuje tylko wtedy, gdy do wyjścia bazy tranzystora zostanie przyłożone napięcie polaryzacji.

Należy jednak pamiętać, że absolutnie zawsze, niezależnie od obecności polaryzacji, prąd upływu kolektora koniecznie przepływa przez obwód podstawowy. W obwodach ze wspólnym emiterem prąd upływu wzrasta co najmniej 150 razy. Ale zwykle ta wartość jest brana pod uwagę tylko przy obliczaniu wzmacniaczy opartych na tranzystorach germanowych. W przypadku zastosowania krzemu, w którym prąd obwodu „K-B” jest bardzo mały, wartość ta jest po prostu zaniedbywana.

Wzmacniacze tranzystorowe MIS

Wzmacniacz tranzystorowy polowy pokazany na schemacie ma wiele analogów. W tym za pomocą tranzystorów bipolarnych. Dlatego możemy rozważyć jako podobny przykład konstrukcję wzmacniacza dźwięku zmontowanego zgodnie ze wspólnym obwodem emitera. Zdjęcie przedstawia obwód wykonany zgodnie z obwodem ze wspólnym źródłem. Połączenia R-C są zmontowane na obwodach wejściowych i wyjściowych tak, aby urządzenie pracowało w trybie wzmacniacza klasy „A”.

Prąd przemienny ze źródła sygnału jest oddzielony od napięcia zasilania DC kondensatorem C1. Upewnij się, że wzmacniacz tranzystorowy polowy musi mieć potencjał bramki, który będzie niższy niż źródła. Na przedstawionym schemacie bramka jest podłączona do wspólnego przewodu przez rezystor R1. Jego rezystancja jest bardzo duża - w konstrukcjach zwykle stosuje się rezystory 100-1000 kOhm. Tak dużą rezystancję dobiera się tak, aby sygnał na wejściu nie był bocznikowany.

Ta rezystancja prawie nie przepuszcza prądu elektrycznego, w wyniku czego potencjał bramki (w przypadku braku sygnału na wejściu) jest taki sam jak uziemienia. U źródła potencjał jest wyższy niż ziemi, tylko ze względu na spadek napięcia na rezystancji R2. Z tego jasno wynika, że ​​potencjał bramki jest niższy niż źródła. Mianowicie jest to wymagane do normalnego funkcjonowania tranzystora. Należy zauważyć, że C2 i R3 w tym obwodzie wzmacniacza mają takie samo przeznaczenie, jak w omówionym powyżej projekcie. A sygnał wejściowy jest przesunięty względem sygnału wyjściowego o 180 stopni.

ULF z transformatorem wyjściowym

Możesz zrobić taki wzmacniacz własnymi rękami za użytek domowy. Odbywa się według schematu, który działa w klasie „A”. Konstrukcja jest taka sama jak omówiona powyżej - ze wspólnym emiterem. Jedna cecha - do dopasowania konieczne jest użycie transformatora. To wada takiego tranzystorowego wzmacniacza audio.

Obwód kolektora tranzystora jest obciążony uzwojeniem pierwotnym, które wytwarza sygnał wyjściowy przesyłany przez wtórne do głośników. Dzielnik napięcia jest montowany na rezystorach R1 i R3, co pozwala wybrać punkt pracy tranzystora. Za pomocą tego obwodu do podstawy dostarczane jest napięcie polaryzacji. Wszystkie inne komponenty mają ten sam cel, co obwody omówione powyżej.

wzmacniacz audio push-pull

Nie oznacza to, że jest to prosty wzmacniacz tranzystorowy, ponieważ jego działanie jest nieco bardziej skomplikowane niż te omówione wcześniej. W push-pull ULF sygnał wejściowy jest dzielony na dwie półfale, różniące się fazą. I każda z tych półfal jest wzmacniana przez własną kaskadę wykonaną na tranzystorze. Po wzmocnieniu każdej półfali oba sygnały są łączone i wysyłane do głośników. Takie złożone konwersje mogą powodować zniekształcenia sygnału, ponieważ właściwości dynamiczne i częstotliwościowe dwóch, nawet tego samego typu, tranzystorów będą różne.

W rezultacie jakość dźwięku na wyjściu wzmacniacza jest znacznie obniżona. Gdy pracuje wzmacniacz push-pull w klasie „A”, nie jest możliwe odtworzenie złożonego sygnału o wysokiej jakości. Powodem jest to, że zwiększony prąd przepływa stale przez ramiona wzmacniacza, półfale są asymetryczne i występują zniekształcenia fazowe. Dźwięk staje się mniej zrozumiały, a po podgrzaniu zniekształcenia sygnału zwiększają się jeszcze bardziej, szczególnie przy niskich i ultraniskich częstotliwościach.

Beztransformatorowy ULF

Wzmacniacz niskotonowy na tranzystorze, wykonany przy użyciu transformatora, pomimo tego, że konstrukcja może mieć niewielkie wymiary, jest nadal niedoskonały. Transformatory wciąż są ciężkie i nieporęczne, więc najlepiej się ich pozbyć. Znacznie wydajniejszy obwód jest wykonany na komplementarnych elementach półprzewodnikowych o różnych typach przewodnictwa. Większość nowoczesnych ULF jest wykonywana dokładnie według takich schematów i pracuje w klasie „B”.

Dwa potężne tranzystory użyte w projekcie pracują zgodnie z obwodem wtórnika emitera (wspólny kolektor). W takim przypadku napięcie wejściowe jest przekazywane na wyjście bez strat i wzmocnienia. Jeśli na wejściu nie ma sygnału, to tranzystory są na skraju włączenia, ale nadal są wyłączone. Po doprowadzeniu do wejścia sygnału harmonicznego pierwszy tranzystor otwiera się z dodatnią półfalą, a drugi jest w tym czasie w trybie odcięcia.

Dlatego tylko dodatnie półfale mogą przechodzić przez ładunek. Ale ujemne otwierają drugi tranzystor i całkowicie blokują pierwszy. W takim przypadku w obciążeniu znajdują się tylko ujemne półfale. W rezultacie sygnał wzmocniony w mocy jest na wyjściu urządzenia. Taki obwód wzmacniacza tranzystorowego jest dość wydajny i jest w stanie zapewnić stabilną pracę, wysokiej jakości reprodukcja dźwięk.

Obwód ULF na jednym tranzystorze

Po przestudiowaniu wszystkich powyższych funkcji możesz złożyć wzmacniacz własnymi rękami na prostym podstawa elementu. Tranzystor może być używany w kraju KT315 lub którykolwiek z jego zagranicznych odpowiedników - na przykład BC107. Jako obciążenie musisz użyć słuchawek, których rezystancja wynosi 2000-3000 omów. Napięcie polaryzacji musi być przyłożone do bazy tranzystora przez rezystor 1 MΩ i kondensator odsprzęgający 10 µF. Obwód może być zasilany ze źródła o napięciu 4,5-9 V, prąd - 0,3-0,5 A.

Jeśli rezystancja R1 nie jest podłączona, to w podstawie i kolektorze nie będzie prądu. Ale po podłączeniu napięcie osiąga poziom 0,7 V i umożliwia przepływ prądu o wartości około 4 μA. W tym przypadku wzmocnienie prądowe wyniesie około 250. Stąd możesz wykonać proste obliczenia wzmacniacza tranzystorowego i sprawdzić prąd kolektora - okazuje się, że wynosi 1 mA. Po złożeniu tego obwodu wzmacniacza tranzystorowego możesz go przetestować. Podłącz obciążenie - słuchawki do wyjścia.

Dotknij palcem wejścia wzmacniacza - powinien pojawić się charakterystyczny szum. Jeśli go tam nie ma, najprawdopodobniej projekt jest zmontowany nieprawidłowo. Sprawdź ponownie wszystkie połączenia i oceny elementów. Aby demonstracja była wyraźniejsza, podłącz źródło dźwięku do wejścia ULF - wyjście z odtwarzacza lub telefonu. Słuchaj muzyki i doceń jakość dźwięku.

Wzmacniacze tranzystorowe polowe (FET) mają dużą impedancję wejściową. Zwykle takie wzmacniacze są używane jako pierwsze stopnie przedwzmacniacze, wzmacniacze prądu stałego do pomiarów i innego sprzętu radioelektronicznego.
Zastosowanie w pierwszych stopniach wzmacniaczy o dużej impedancji wejściowej umożliwia dopasowanie źródeł sygnału o dużej rezystancji wewnętrznej z kolejnymi mocniejszymi stopniami wzmacniacza o małej impedancji wejściowej. Stopnie wzmacniające na tranzystorach polowych są najczęściej wykonywane zgodnie z obwodem wspólnego źródła.

Ponieważ napięcie polaryzacji między bramką a źródłem wynosi zero, tryb spoczynku tranzystora VT charakteryzuje się położeniem punktu A na charakterystyce bramki drenu przy U GD = 0 (ryc. 15, b).
W tym przypadku, gdy na wejście wzmacniacza zostanie doprowadzona przemienna harmoniczna (czyli sinusoidalna) napięcia U GS o amplitudzie U mZI, dodatnie i ujemne półokresy tego napięcia będą wzmacniane inaczej: z ujemnym półokresem cykl Napięcie wejściowe U ZI, amplituda zmiennej składowej prądu drenu I"mc będzie większa niż przy dodatnim półcyklu (I""mc), ponieważ nachylenie charakterystyki odpływu w odcinku AB jest większe w porównaniu do nachylenie w sekcji AC: W efekcie kształt składowej zmiennej prądu drenu i wytwarzanego przez nią napięcia przemiennego przy obciążeniu U OUT będzie się różnić od kształtu napięcia wejściowego, czyli zniekształcenie wzmocnionego sygnału będzie zdarzać się.
Aby zmniejszyć zniekształcenia sygnału podczas jego wzmacniania, konieczne jest zapewnienie działania tranzystora polowego przy stałym nachyleniu jego charakterystyki bramki drenu, to znaczy w liniowej części tej charakterystyki.
W tym celu rezystor R i jest zawarty w obwodzie źródłowym (ryc. 16, a).

Prąd drenu I C0 płynący przez rezystor wytwarza na nim napięcie
U Ri = I C0 Ri, który jest stosowany między źródłem a bramką, w tym EAF utworzonym między obszarami bramki i źródła, w przeciwnym kierunku. Prowadzi to do zmniejszenia prądu drenu, a tryb pracy zostanie w tym przypadku scharakteryzowany przez punkt A ”(ryc. 16, b).

Aby zapobiec spadkowi wzmocnienia, kondensator C o dużej pojemności jest połączony równolegle z rezystorem R, co eliminuje ujemne sprzężenie zwrotne prądu przemiennego wytwarzanego przez napięcie przemienne na rezystorze R i. W trybie charakteryzującym się punktem A” stromość charakterystyki dren-bramka podczas wzmacniania napięcia przemiennego pozostaje w przybliżeniu taka sama podczas wzmacniania dodatnich i ujemnych półcykli napięcia wejściowego, w wyniku czego zniekształcenie wzmacnianego sygnały będą nieistotne
(odcinki A „B” i A „C” są w przybliżeniu równe).
Jeżeli w trybie spoczynku napięcie między bramką a źródłem oznaczone jest przez U ZIO, a prąd drenu płynący przez FET wynosi I C0, to rezystancję rezystora R i (w omach) można obliczyć ze wzoru :
Ri \u003d 1000 U ZIO / I C0,
w którym prąd drenu I C0 jest zastępowany w miliamperach.
Obwód wzmacniacza pokazany na rys. 15 wykorzystuje tranzystor polowy FET ze złączem sterującym p-n i kanałem typu p. Jeśli podobny tranzystor jest używany jako FET, ale z kanałem typu n, obwód pozostaje taki sam, a zmienia się tylko polaryzacja podłączenia zasilania.
Wzmacniacze wykonane na tranzystorach polowych MOS z indukowanym lub wbudowanym kanałem mają jeszcze większą rezystancję wejściową. Na DC impedancja wejściowa takich wzmacniaczy może przekraczać 100 MΩ. Ponieważ ich napięcia bramki i drenu mają tę samą polaryzację, aby zapewnić niezbędne napięcie polaryzacji w obwodzie bramki, można wykorzystać napięcie zasilania GC, podłączając je do dzielnika napięcia podłączonego na wejściu tranzystora w sposób pokazany na rys. 17.

Wspólne wzmacniacze drenażowe

Obwód wzmacniacza FET wspólnego drenu jest podobny do obwodu wzmacniacza wspólnego kolektora. Rysunek 18a przedstawia schemat wzmacniacza ze wspólnym drenem na tranzystorze FET ze złączem sterującym p-n i kanałem typu p.

Rezystor Ri jest podłączony do obwodu źródłowego, a dren jest bezpośrednio podłączony do ujemnego bieguna zasilacza. Dlatego prąd drenu, który zależy od napięcia wejściowego, powoduje spadek napięcia tylko na rezystorze Ri. Działanie kaskady ilustrują wykresy pokazane na rys. 18b dla przypadku, gdy napięcie wejściowe ma kształt sinusoidalny. W stanie początkowym prąd drenu I C0 przepływa przez tranzystor, który wytwarza napięcie U I0 (U OUT0) na rezystorze R. Podczas dodatniego półokresu napięcia wejściowego zwiększa się polaryzacja wsteczna między bramką a źródłem, co prowadzi do zmniejszenia prądu drenu i wartości bezwzględnej napięcia na rezystorze Ri. Natomiast w ujemnym półcyklu napięcia wejściowego napięcie polaryzacji bramki maleje, prąd drenu i wartość bezwzględna napięcia na rezystorze R i wzrasta. W rezultacie napięcie wyjściowe pobrane z rezystora Ri, tj. ze źródła FET (ryc. 18, b), ma taki sam kształt jak napięcie wejściowe.
W związku z tym wzmacniacze ze wspólnym drenem nazywane są wtórnikami źródła (napięcie źródła powtarza napięcie wejściowe pod względem kształtu i wartości).

- Sąsiadka zmęczyła się pukaniem do baterii. Podkręcił muzykę głośniej, aby nie było słychać go.
(Z folkloru audiofilskiego).

Epigraf jest ironiczny, ale audiofil niekoniecznie „choruje” na fizjonomię Josha Earnesta na odprawie o stosunkach z Federacją Rosyjską, który „pędzi”, bo sąsiedzi są „szczęśliwi”. Ktoś chce słuchać muzyki poważnej w domu jak na korytarzu. Niezbędna jest do tego jakość sprzętu, który dla fanów głośności w decybelach jako taki po prostu nie pasuje tam, gdzie ludzie przy zdrowych zmysłach mają rozum, ale dla tych ostatnich ten umysł pochodzi z cen odpowiednich wzmacniaczy (UMZCH, częstotliwość audio wzmacniacz mocy). A ktoś po drodze ma ochotę dołączyć do użytecznych i ekscytujących obszarów działalności - techniki odtwarzania dźwięku i ogólnie elektroniki. Które w erze cyfrowej są ze sobą nierozerwalnie związane i mogą stać się wysoce dochodowym i prestiżowym zawodem. Pierwszym krokiem w tej sprawie, optymalnym pod każdym względem, jest wykonanie wzmacniacza własnymi rękami: to UMZCH pozwala, przy początkowym szkoleniu opartym na szkolnej fizyce, na tym samym stole, przejść od najprostszych struktur na pół wieczoru (które jednak dobrze „śpiewają”) do najbardziej złożonych jednostek, dzięki którym dobry rock zespół zagra z przyjemnością. Celem tej publikacji jest aby omówić pierwsze etapy tej ścieżki dla początkujących i być może powiedzieć coś nowego doświadczonym.

pierwotniaki

Na początek spróbujmy więc stworzyć wzmacniacz dźwięku, który po prostu działa. Aby dokładnie zagłębić się w inżynierię dźwięku, będziesz musiał stopniowo opanować sporo materiału teoretycznego i nie zapomnij wzbogacać swojej bazy wiedzy w miarę postępów. Ale każda „spryt” jest łatwiejsza do strawienia, gdy zobaczysz i poczujesz, jak działa „w sprzęcie”. W tym artykule również nie obejdzie się bez teorii - w tym, co musisz wiedzieć na początku i co można wyjaśnić bez wzorów i wykresów. W międzyczasie wystarczy możliwość korzystania z multitestera.

Notatka: jeśli jeszcze nie zlutowałeś elektroniki, pamiętaj, że jej elementy nie mogą być przegrzane! Lutownica - do 40 W (lepiej niż 25 W), maksymalny dopuszczalny czas lutowania bez przerwy to 10 s. Lutowany przewód do radiatora trzymany jest pęsetą medyczną 0,5-3 cm od miejsca lutowania od strony obudowy urządzenia. Nie wolno używać kwasów ani innych aktywnych topników! Lut - POS-61.

Po lewej na ryc.- najprostszy UMZCH, „który po prostu działa”. Może być montowany zarówno na tranzystorach germanowych, jak i krzemowych.

Na tym okruchu wygodnie jest opanować podstawy konfiguracji UMZCH z bezpośrednimi połączeniami między kaskadami, które dają najczystszy dźwięk:

• Przed pierwszym włączeniem ładunek (głośnik) jest wyłączony;
• Zamiast R1 lutujemy łańcuch stałego rezystora 33 kOhm i zmiennej (potencjometru) 270 kOhm, czyli pierwsza uwaga. czterokrotnie mniejszy, a drugi ok. dwukrotność wartości nominalnej w stosunku do oryginału zgodnie ze schematem;
• Doprowadzamy zasilanie i obracając suwakiem potencjometru, w miejscu oznaczonym krzyżykiem, ustawiamy określony prąd kolektora VT1;
• Odłączamy zasilanie, lutujemy tymczasowe rezystory i mierzymy ich całkowitą rezystancję;
• Jako R1 ustawiamy nominalny rezystor ze standardowego rzędu najbliżej mierzonego;
• Zamieniamy R3 na stały łańcuch 470 Ohm + potencjometr 3,3 kOhm;
• To samo jak zgodnie z ust. 3-5, w tym zestaw napięcia równy połowie napięcia zasilania.

Punkt a, z którego sygnał jest doprowadzany do obciążenia, to tzw. środkowy punkt wzmacniacza. W UMZCH z mocą jednobiegunową ustawia się w nim połowę jego wartości, aw UMZCH z mocą bipolarną - zero w stosunku do wspólnego przewodu. Nazywa się to regulacją balansu wzmacniacza. W jednobiegunowym UMZCH z pojemnościowym odsprzęganiem obciążenia nie trzeba go wyłączać podczas ustawiania, ale lepiej przyzwyczaić się do robienia tego odruchowo: niezbalansowany wzmacniacz 2-biegunowy z podłączonym obciążeniem może spalić własne mocne i drogie tranzystory wyjściowe, czy nawet „nowy, dobry” i bardzo drogi potężny głośnik.

Notatka: komponenty, które wymagają wyboru podczas konfigurowania urządzenia w układzie, są oznaczone na diagramach gwiazdką (*) lub myślnikiem apostrofowym (‘).

W centrum na tej samej ryc. – prosty UMZCH na tranzystorach, które już rozwijają moc do 4-6 W przy obciążeniu 4 omów. Chociaż działa, podobnie jak poprzedni, w tzw. klasa AB1, nie przeznaczona do dźwięku Hi-Fi, ale jeśli wymienisz parę takich wzmacniaczy klasy D (patrz niżej) w tanich chińskich głośnikach komputerowych, ich dźwięk znacznie się poprawi. Tutaj uczymy się kolejnej sztuczki: mocne tranzystory wyjściowe muszą być umieszczone na radiatorach. Komponenty wymagające dodatkowego chłodzenia są na diagramach zakreślone linią przerywaną; jednak nie zawsze; czasami - ze wskazaniem wymaganego obszaru rozpraszania radiatora. Regulacja tego UMZCH - równoważenie za pomocą R2.

Po prawej na ryc.- jeszcze nie potwór o mocy 350 W (jak pokazano na początku artykułu), ale już całkiem solidna bestia: prosty wzmacniacz tranzystorowy o mocy 100 W. Można przez nią słuchać muzyki, ale nie Hi-Fi, klasa pracy to AB2. Jednak do zdobycia miejsca na piknik lub spotkania na świeżym powietrzu, apelu szkolnego lub małego parkietu jest to całkiem odpowiednie. Z powodzeniem może występować amatorski zespół rockowy, mający taki UMZCH na instrument.

W tym UMZCH pojawiają się jeszcze 2 sztuczki: po pierwsze w bardzo potężne wzmacniacze potężna kaskada narastania mocy również musi być chłodzona, więc VT3 jest umieszczony na grzejniku o powierzchni od 100 m2. patrz Dla wyjścia VT4 i VT5 potrzebne są grzejniki od 400 metrów kwadratowych. patrz Po drugie, UMZCH z bipolarnym zasilaczem nie są w ogóle zbalansowane bez obciążenia. Albo jeden, albo drugi tranzystor wyjściowy przechodzi w stan odcięcia, a sprzężony przechodzi w nasycenie. Wtedy, przy pełnym napięciu zasilania, skoki prądu podczas równoważenia mogą zniszczyć tranzystory wyjściowe. Dlatego do zrównoważenia (R6, zgadłeś?) wzmacniacz jest zasilany z +/-24 V, a zamiast obciążenia dołączony jest rezystor drutowy 100 ... 200 Ohm. Nawiasem mówiąc, zawijasy w niektórych rezystorach na schemacie to cyfry rzymskie, oznaczające ich wymaganą moc rozpraszania ciepła.

Notatka:źródło zasilania dla tego UMZCH potrzebuje mocy 600 watów lub więcej. Kondensatory filtrujące wygładzające - od 6800 uF do 160 V. Równolegle z kondensatorami elektrolitycznymi IP włączane są kondensatory ceramiczne 0,01 uF, aby zapobiec samowzbudzeniu przy ultra częstotliwości dźwięku ach, zdolny do natychmiastowego spalenia tranzystorów wyjściowych.

W terenie pracownicy

Na szlaku. Ryż. - kolejna opcja dla dość mocnego UMZCH (30 W i przy napięciu zasilania 35 V - 60 W) na potężnych tranzystorach polowych:

Dźwięk z niego już czerpie z wymagań Hi-Fi poziom podstawowy(jeśli oczywiście UMZCH działa na odpowiednich systemach akustycznych, głośnikach). Potężni pracownicy terenowi nie wymagają duża moc do akumulacji, dlatego nie ma kaskady zasilania wstępnego. Nawet potężne tranzystory polowe nie spalają głośników w przypadku awarii - same wypalają się szybciej. Również nieprzyjemne, ale wciąż tańsze niż wymiana drogiej głowicy basowej (GG). Równoważenie i ogólnie dostosowanie do tego UMZCH nie są wymagane. Ma tylko jedną wadę, jak konstrukcja dla początkujących: potężne tranzystory polowe są znacznie droższe niż bipolarne dla wzmacniacza o tych samych parametrach. Wymagania IP są takie same jak wcześniej. okazja, ale jego moc jest potrzebna od 450 watów. Grzejniki - od 200 mkw. cm.

Notatka: nie ma potrzeby budowania potężnych UMZCH na tranzystorach polowych do przełączania zasilaczy, na przykład. komputer. Próbując „wprowadzić” je w aktywny tryb niezbędny dla UMZCH, albo po prostu się wypalają, albo dają słaby dźwięk, ale „brak” jakości. To samo dotyczy na przykład potężnych tranzystorów bipolarnych wysokiego napięcia. z poziomego skanowania starych telewizorów.

Już zaraz

Jeśli już wykonałeś pierwsze kroki, to całkiem naturalne będzie chęć budowania Hi-Fi klasy UMZCH, bez zbytniego wchodzenia w teoretyczną dżunglę. Aby to zrobić, będziesz musiał rozbudować park instrumentów - potrzebujesz oscyloskopu, generatora częstotliwości audio (GZCH) i miliwoltomierza AC z możliwością pomiaru składowej DC. Jako prototyp do powtórzenia lepiej wziąć UMZCH E. Gumeli, szczegółowo opisany w Radio nr 1 z 1989 r. Do jego budowy potrzeba kilku niedrogich, niedrogich komponentów, ale jakość spełnia bardzo wysokie wymagania: moc do 60 W, szerokość pasma 20-20 000 Hz, nierównomierność pasma przenoszenia 2 dB, nieliniowy współczynnik zniekształceń (THD) 0,01%, poziom szumów własnych -86 dB. Jednak ustawienie wzmacniacza Gumeli jest dość trudne; jeśli sobie z tym poradzisz, możesz wziąć na siebie każdy inny. Jednak niektóre ze znanych obecnie okoliczności znacznie upraszczają ustanowienie tego UMZCH, patrz poniżej. Mając to na uwadze oraz fakt, że nie każdemu udaje się dostać do archiwów Radia, należałoby powtórzyć główne punkty.

Schematy prostego wysokiej jakości UMZCH

Schematy UMZCH Gumeli i ich specyfikacje podano na ilustracji. Radiatory tranzystorów wyjściowych - od 250 m2 patrz UMZCH zgodnie z ryc. 1 i od 150 mkw. patrz wariant wg rys. 3 (numeracja jest oryginalna). Tranzystory stopnia przedwyjściowego (KT814/KT815) osadzone są na radiatorach wygiętych z płyt aluminiowych 75x35 mm o grubości 3 mm. Nie warto zastępować KT814 / KT815 KT626 / KT961, dźwięk nie poprawia się zauważalnie, ale jest poważnie trudny do ustalenia.

Ten UMZCH jest bardzo krytyczny dla zasilania, topologii instalacji i ogólnie, dlatego musi być regulowany w formie wykończonej konstrukcyjnie i tylko ze standardowym źródłem zasilania. Przy próbie zasilania ze stabilizowanego IP tranzystory wyjściowe natychmiast się przepalają. Dlatego na ryc. rysunki oryginału płytki obwodów drukowanych i instrukcje konfiguracji. Można do nich dodać, że po pierwsze, jeśli „wzbudzenie” jest zauważalne przy pierwszym starcie, to walczą z nim zmieniając indukcyjność L1. Po drugie, wyprowadzenia części zainstalowanych na tablicach nie mogą być dłuższe niż 10 mm. Po trzecie, wysoce niepożądana jest zmiana topologii instalacji, ale jeśli jest to bardzo potrzebne, to po stronie przewodów musi być ekran ramkowy (pętla masy, zaznaczona na rysunku), a tory zasilania muszą wychodzić poza nią .

Notatka: przerwy w torach, z którymi połączone są bazy potężnych tranzystorów - technologiczne, do ustalenia, po czym są uszczelniane kroplami lutowia.

Ustanowienie tego UMZCH jest znacznie uproszczone, a ryzyko napotkania „pobudzenia” w procesie użytkowania jest zredukowane do zera, jeśli:

• Zminimalizuj okablowanie interkonektowe, umieszczając płytki na radiatorach tranzystorowych dużej mocy.
• Całkowicie porzuć złącza w środku, wykonując całą instalację tylko przez lutowanie. Wtedy nie będziesz potrzebować R12, R13 w mocniejszej wersji lub R10 R11 w słabszej (są kropkowane na schematach).
• Do okablowania wewnętrznego należy stosować przewody audio z miedzi beztlenowej o minimalnej długości.

Gdy te warunki są spełnione, nie ma problemów z wzbudzeniem, a ustanowienie UMZCH sprowadza się do rutynowej procedury, opisanej na ryc.

Przewody do dźwięku

Przewody audio nie są jałową fikcją. Potrzeba ich wykorzystania w chwili obecnej jest niezaprzeczalna. W miedzi z domieszką tlenu na powierzchni krystalitów metalu tworzy się najcieńszy film tlenkowy. Tlenki metali są półprzewodnikami i jeśli prąd w drucie jest słaby bez stałej składowej, jego kształt jest zniekształcony. Teoretycznie zniekształcenia na miriadach krystalitów powinny się nawzajem kompensować, ale bardzo niewiele (wydaje się, że z powodu niepewności kwantowych) pozostaje. Wystarczy, by na tle najczystszego brzmienia współczesnego UMZCH został zauważony przez wymagających słuchaczy.

Producenci i handlowcy bez wyrzutów sumienia wsuwają zwykłą miedź elektryczną zamiast miedzi beztlenowej - nie da się ich odróżnić wzrokiem. Jest jednak zakres, w którym podróbka nie idzie jednoznacznie: kabel zakręcona para dla sieci komputerowych. Połóż siatkę z długimi segmentami po lewej stronie, albo w ogóle się nie uruchomi, albo będzie stale zawodzić. Wiesz, rozproszenie impulsów.

Autor, gdy jeszcze mówiło się o przewodach audio, zdał sobie sprawę, że w zasadzie nie była to pusta paplanina, zwłaszcza że przewody beztlenowe były już dawno używane w sprzęcie specjalnego przeznaczenia, z czym był dobrze zaznajomiony m.in. charakter jego działalności. Potem wziąłem go i wymieniłem zwykły przewód moich słuchawek TDS-7 na domowy z „vitukha” z elastycznymi linkami. Dźwięk ze słuchu stale się poprawia w przypadku ścieżek analogowych, m.in. w drodze z mikrofonu studyjnego na płytę, nigdy nie zdigitalizowane. Szczególnie jasno zabrzmiały nagrania na winylu wykonane w technologii DMM (Direct Meta lMastering, direct metal deposition). Następnie edycja międzyblokowa całego domowego audio została przekonwertowana na „vitushny”. Wtedy zupełnie przypadkowi ludzie zaczęli dostrzegać poprawę brzmienia, byli obojętni na muzykę i nie uprzedzali ich z góry.

Jak zrobić przewody połączeniowe, skrętka, patrz dalej. wideo.

Wideo: skrętki zrób to sam

Niestety elastyczna "vituha" szybko zniknęła ze sprzedaży - nie trzymała się dobrze w złączach zaciskanych. Jednak, dla informacji czytelników, giętki „wojskowy” przewód MGTF i MGTFE (ekranowany) wykonany jest wyłącznie z miedzi beztlenowej. Fałszerstwo jest niemożliwe, ponieważ. na zwykłej miedzi izolacja taśmy fluoroplastycznej rozprzestrzenia się dość szybko. MGTF jest teraz powszechnie dostępny i jest znacznie tańszy niż markowe, gwarantowane przewody audio. Ma jedną wadę: nie da się tego zrobić w kolorze, ale można to naprawić za pomocą tagów. Istnieją również beztlenowe druty uzwojenia, patrz poniżej.

Przerywnik teoretyczny

Jak widać, już na samym początku masteringu realizacji dźwięku mieliśmy do czynienia z koncepcją Hi-Fi (High Fidelity), wysoką wiernością reprodukcji dźwięku. Hi-Fi jest dostępny na różnych poziomach, które są dalej w rankingu. główne parametry:

1. Pasmo powtarzalnych częstotliwości.
2. Zakres dynamiki - stosunek w decybelach (dB) maksymalnej (szczytowej) mocy wyjściowej do poziomu szumu własnego.
3. Poziom szumów własnych w dB.
4. Nieliniowy współczynnik zniekształceń (THD) przy znamionowej (długotrwałej) mocy wyjściowej. Przyjmuje się, że SOI przy mocy szczytowej wynosi 1% lub 2% w zależności od techniki pomiaru.
5. Nieregularności charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej (AFC) w odtwarzalnym paśmie częstotliwości. Dla głośników - osobno dla niskich (LF, 20-300 Hz), średnich (MF, 300-5000 Hz) i wysokich (HF, 5000-20 000 Hz) częstotliwości dźwięku.

Notatka: stosunek bezwzględnych poziomów dowolnych wartości I w (dB) określa się jako P(dB) = 20lg(I1/I2). Jeśli I1

Podczas projektowania i budowania głośników musisz znać wszystkie subtelności i niuanse Hi-Fi, a w przypadku domowego Hi-Fi UMZCH do domu, zanim przejdziesz do nich, musisz jasno zrozumieć wymagania dotyczące ich mocy wymagane do oceny danego pomieszczenia, zakres dynamiczny (dynamika), poziom szumów własnych i SOI. Osiągnięcie pasma częstotliwości 20-20 000 Hz z UMZCH z blokadą na krawędziach 3 dB i nierównomiernością pasma przenoszenia na środku pasma 2 dB na nowoczesnej podstawie elementu nie jest trudne.

Tom

Moc UMZCH nie jest celem samym w sobie, powinna zapewnić optymalną głośność reprodukcji dźwięku w danym pomieszczeniu. Można to określić za pomocą krzywych jednakowej głośności, patrz ryc. Hałas naturalny w pomieszczeniach mieszkalnych jest cichszy niż 20 dB; 20 dB to pustkowie w całkowitym spokoju. Poziom głośności 20 dB w stosunku do progu słyszalności to próg zrozumiałości - nadal słychać szept, ale muzyka odbierana jest tylko jako fakt jej obecności. Doświadczony muzyk potrafi powiedzieć, na jakim instrumencie gra, ale nie do końca na jakim.

40 dB - normalny poziom hałasu dobrze izolowanego mieszkania miejskiego w cichej okolicy lub wiejskiego domu - stanowi próg zrozumiałości. Muzykę od progu zrozumiałości do progu zrozumiałości można słuchać z głęboką korekcją pasma przenoszenia, przede wszystkim w basie. Aby to zrobić, funkcja MUTE jest wprowadzana do nowoczesnego UMZCH (wyciszenie, mutacja, nie mutacja!), Który obejmuje odpowiednio. obwody korekcyjne w UMZCH.

90 dB to poziom głośności orkiestry symfonicznej w bardzo dobrej sali koncertowej. 110 dB może dać rozbudowaną orkiestrę w sali o wyjątkowej akustyce, której na świecie jest nie więcej niż 10, to jest próg percepcji: głośniejsze dźwięki są odbierane nawet jako rozróżnialne w znaczeniu wysiłkiem woli, ale już irytujący hałas. Strefa głośności w pomieszczeniach mieszkalnych 20-110 dB to strefa pełnej słyszalności, a 40-90 dB to strefa najlepszej słyszalności, w której nieprzygotowani i niedoświadczeni słuchacze w pełni dostrzegają znaczenie dźwięku. Jeśli oczywiście jest w tym.

Moc

Obliczenie mocy sprzętu dla danej głośności w obszarze odsłuchowym jest chyba głównym i najtrudniejszym zadaniem elektroakustyki. Dla siebie, w warunkach lepiej jest wyjść z systemów akustycznych (AS): oblicz ich moc za pomocą uproszczonej metody i weź nominalną (długoterminową) moc UMZCH równą szczytowym (muzycznym) głośnikom. W tym przypadku UMZCH nie doda do tych kolumn zauważalnie swoich zniekształceń, to one już są głównym źródłem nieliniowości w torze audio. Ale UMZCH również nie powinien być zbyt silny: w tym przypadku poziom jego własnego hałasu może przekraczać próg słyszalności, ponieważ. jest rozpatrywany na podstawie poziomu napięcia sygnału wyjściowego przy maksymalnej mocy. Jeśli jest to dość proste do rozważenia, to w przypadku pokoju zwykłego mieszkania lub domu i głośników o normalnej charakterystycznej czułości (wydajność dźwięku) można zrobić ślad. Optymalne wartości mocy UMZCH:

• Do 8 mkw. m - 15-20 W.
• 8-12 mkw. m - 20-30 W.
• 12-26 kw. m - 30-50 W.
• 26-50 mkw. m - 50-60 W.
• 50-70 mkw. m - 60-100 watów.
• 70-100 mkw. m - 100-150 watów.
• 100-120 mkw. m - 150-200 watów.
• Ponad 120 mkw. m - określa się na podstawie obliczeń na podstawie pomiarów akustycznych na miejscu.

Dynamika

Zakres dynamiczny UMZCH jest określony przez równe krzywe głośności i wartości progowe dla różnych stopni percepcji:

1. Muzyka symfoniczna i jazz z akompaniamentem symfonicznym - 90 dB (110 dB - 20 dB) idealnie, 70 dB (90 dB - 20 dB) dopuszczalne. Dźwięk o dynamice 80-85 dB w mieszkaniu miejskim nie zostanie odróżniony od ideału przez żadnego eksperta.
2. Inne poważne gatunki muzyczne - 75 dB jest doskonałe, 80 dB jest ponad dachem.
3. Popy wszelkiego rodzaju i ścieżki dźwiękowe z filmów - 66 dB dla oczu wystarczy, ponieważ. te opusy są już skompresowane w poziomach do 66 dB, a nawet do 40 dB podczas nagrywania, dzięki czemu można słuchać wszystkiego.

Zakres dynamiczny UMZCH, prawidłowo dobrany dla danego pomieszczenia, jest uważany za równy jego własnemu poziomowi hałasu, pobranemu ze znakiem +, jest to tzw. stosunek sygnału do szumu.

WIĘC JA

Zniekształcenia nieliniowe (NI) UMZCH to składowe widma sygnału wyjściowego, których nie było na wejściu. Teoretycznie najlepiej „zepchnąć” NI poniżej poziomu jego własnego szumu, ale technicznie jest to bardzo trudne do zrealizowania. W praktyce uwzględniają tzw. efekt maskujący: przy poziomach głośności poniżej ok. 30 dB zakres częstotliwości odbieranych przez ludzkie ucho zawęża się, podobnie jak zdolność rozróżniania dźwięków według częstotliwości. Muzycy słyszą nuty, ale trudno ocenić barwę dźwięku. U osób bez ucha muzycznego efekt maskowania obserwuje się już przy 45-40 dB głośności. Dlatego UMZCH z THD 0,1% (-60 dB od poziomu głośności 110 dB) zostanie oceniony jako Hi-Fi przez zwykłego słuchacza, a z THD 0,01% (-80 dB) można uznać za nie zniekształcanie dźwięku.

Lampy

To ostatnie stwierdzenie, być może, spowoduje, aż do wściekłości, odrzucenie przez zwolenników obwodów lampowych: mówią, że tylko lampy dają prawdziwy dźwięk, a nie byle jaki, ale niektóre rodzaje ósemek. Uspokójcie się panowie – specjalny dźwięk lampowy to nie fikcja. Powodem są zasadniczo różne widma zniekształceń dla lamp elektronicznych i tranzystorów. A to z kolei wynika z faktu, że przepływ elektronów w lampie porusza się w próżni i nie pojawiają się w niej efekty kwantowe. Tranzystor to urządzenie kwantowe, w którym mniejsze nośniki ładunku (elektrony i dziury) poruszają się w krysztale, co jest generalnie niemożliwe bez efektów kwantowych. W związku z tym widmo zniekształceń lampowych jest krótkie i czyste: wyraźnie prześledzone są w nim tylko harmoniczne do 3 - 4, a składowych kombinacyjnych jest bardzo niewiele (suma i różnice częstotliwości sygnału wejściowego i ich harmonicznych). Dlatego w czasach obwodów próżniowych SOI nazywano współczynnikiem harmonicznym (KH). W tranzystorach widmo zniekształceń (jeśli są mierzalne, rezerwacja jest losowa, patrz poniżej) można prześledzić do 15. i wyższych składowych i jest w nim więcej niż wystarczająca kombinacja częstotliwości.

Na początku elektroniki półprzewodnikowej projektanci tranzystorowych UMZCH przyjęli dla nich zwykłe „lampowe” SOI wynoszące 1-2%; dźwięk o lampowym spektrum zniekształceń tej wielkości odbierany jest przez zwykłych słuchaczy jako czysty. Swoją drogą, sama koncepcja Hi-Fi wtedy nie istniała. Okazało się - brzmią nudno i głucho. W procesie rozwoju technologii tranzystorowej osiągnięto zrozumienie, czym jest Hi-Fi i co jest do tego potrzebne.

Obecnie narastające problemy związane z technologią tranzystorową zostały z powodzeniem przezwyciężone, a częstotliwości boczne na wyjściu dobrego UMZCH są ledwo wychwytywane specjalnymi metodami pomiarowymi. A obwody lamp można uznać za przeniesione do kategorii sztuki. Jego podstawa może być dowolna, dlaczego elektronika nie może tam trafić? Właściwa byłaby tutaj analogia z fotografią. Nikt nie może zaprzeczyć, że nowoczesna lustrzanka cyfrowa daje obraz niezmiernie wyraźniejszy, bardziej szczegółowy, głębszy pod względem jasności i gamy kolorów niż pudełko ze sklejki z akordeonem. Ale ktoś z najfajniejszym Nikonem „klika zdjęcia” w stylu „to mój gruby kot upił się jak drań i śpi z rozłożonymi łapami”, a ktoś ze Smeną-8M na czarno-białym filmie Svemov robi zdjęcie przed którym ludzie tłoczą się na prestiżowej wystawie.

Notatka: i jeszcze raz uspokój się - nie wszystko jest takie złe. Do tej pory lampy UMZCH o małej mocy mają co najmniej jedno zastosowanie, a nie najmniej ważne, dla którego są technicznie niezbędne.

Stanowisko eksperymentalne

Wielu miłośników audio, ledwo nauczywszy się lutować, od razu „wchodzi do lamp”. To w żadnym wypadku nie zasługuje na potępienie, wręcz przeciwnie. Zainteresowanie pochodzeniem jest zawsze uzasadnione i przydatne, a elektronika stała się takim na lampach. Pierwsze komputery były oparte na lampach, a pokładowy sprzęt elektroniczny pierwszego statku kosmicznego był również oparty na lampach: w tym czasie istniały już tranzystory, ale nie mogły wytrzymać promieniowania pozaziemskiego. Nawiasem mówiąc, w ścisłej tajemnicy stworzono również lampę ... mikroukłady! Mikrolampy z zimną katodą. Jedyna znana wzmianka o nich w otwartych źródłach znajduje się w rzadkiej książce Mitrofanova i Pickersgila „Nowoczesne lampy odbiorczo-wzmacniające”.

Ale dość już tekstów, przejdźmy do rzeczy. Dla tych, którzy lubią majstrować przy lampach na ryc. - schemat lampy stołowej UMZCH, zaprojektowanej specjalnie do eksperymentów: SA1 przełącza tryb pracy lampy wyjściowej, a SA2 przełącza napięcie zasilania. Obwód jest dobrze znany w Federacji Rosyjskiej, niewielkie udoskonalenie dotknęło tylko transformatora wyjściowego: teraz możesz nie tylko „napędzać” swój natywny 6P7S w różnych trybach, ale także wybrać współczynnik przełączania siatki ekranu dla innych lamp w trybie ultraliniowym ; dla zdecydowanej większości pentod wyjściowych i tetrod wiązkowych jest to albo 0,22-0,25, albo 0,42-0,45. Zobacz poniżej produkcję transformatora wyjściowego.

Gitarzyści i rockmani

Tak jest w przypadku, gdy nie możesz obejść się bez lamp. Jak wiecie, gitara elektryczna stała się pełnoprawnym instrumentem solowym po tym, jak wstępnie wzmocniony sygnał z przetwornika został przepuszczony przez specjalny prefiks - fuser - celowo zniekształcający jego widmo. Bez tego dźwięk struny był zbyt ostry i krótki, bo. przetwornik elektromagnetyczny reaguje tylko na tryby swoich drgań mechanicznych w płaszczyźnie płyty rezonansowej instrumentu.

Wkrótce pojawiła się nieprzyjemna okoliczność: dźwięk gitary elektrycznej z utrwalaczem nabiera pełnej mocy i jasności dopiero przy dużych głośnościach. Jest to szczególnie widoczne w przypadku gitar z przetwornikiem humbucker, który daje najbardziej „złe” brzmienie. Ale co z początkującym, zmuszonym do prób w domu? Nie idź na koncert do sali, nie wiedząc dokładnie, jak instrument tam zabrzmi. I po prostu miłośnicy rocka chcą słuchać swoich ulubionych rzeczy w pełnym soku, a rockmani to generalnie porządni i bezkonfliktowi ludzie. Przynajmniej tych, którzy interesują się muzyką rockową, a nie skandalicznym otoczeniem.

Tak więc okazało się, że fatalny dźwięk pojawia się przy poziomach głośności akceptowalnych dla pomieszczeń mieszkalnych, jeśli UMZCH jest lampą. Powodem jest specyficzna interakcja widma sygnału z nagrzewnicy z czystym i krótkim widmem harmonicznych lamp. Tutaj znowu odpowiednia jest analogia: zdjęcie czarno-białe może być znacznie bardziej wyraziste niż kolorowe, ponieważ. pozostawia do oglądania jedynie kontur i światło.

Ci, którzy potrzebują wzmacniacza lampowego nie do eksperymentów, ale ze względów technicznych, długo nie mają czasu na opanowanie tajników elektroniki lampowej, pasjonują się innymi. UMZCH w tym przypadku lepiej zrobić beztransformatorowe. Dokładniej, z transformatorem wyjściowym dopasowującym się na jednym końcu, który działa bez stałego obciążenia. Takie podejście znacznie upraszcza i przyspiesza produkcję najbardziej złożonego i krytycznego montażu lampy UMZCH.

„Transformerless” lampowy stopień wyjściowy UMZCH i przedwzmacniacze do niego

Po prawej na ryc. podano schemat beztransformatorowego stopnia wyjściowego lampy UMZCH, a po lewej stronie znajdują się opcje przedwzmacniacza. Powyżej - z regulacją tonu według klasycznego schematu Baksandala, który zapewnia dość głęboką regulację, ale wprowadza do sygnału niewielkie zniekształcenia fazowe, co może być znaczące podczas obsługi UMZCH na głośniku 2-drożnym. Poniżej znajduje się prostszy przedwzmacniacz z regulacją barwy, która nie zniekształca sygnału.

Wróćmy jednak do końca. W wielu zagranicznych źródłach obwód ten jest uważany za objawienie, jednak identyczny z nim, z wyjątkiem pojemności kondensatorów elektrolitycznych, znajduje się w sowieckim podręczniku radioamatorskim z 1966 r. Gruba księga licząca 1060 stron. Nie było wtedy Internetu i baz danych na dyskach.

W tym samym miejscu, po prawej stronie rysunku, wady tego schematu są krótko, ale wyraźnie opisane. Ulepszone, z tego samego źródła, podane na szlaku. Ryż. po prawej. W nim siatka ekranu L2 jest zasilana ze środka prostownika anodowego (uzwojenie anodowe transformatora mocy jest symetryczne), a siatka ekranu L1 przez obciążenie. Jeśli zamiast głośników o wysokiej impedancji włączysz transformator dopasowujący z konwencjonalnym głośnikiem, tak jak w poprzednim. obwodu, moc wyjściowa wynosi około. 12 W, ponieważ czynna rezystancja uzwojenia pierwotnego transformatora jest znacznie mniejsza niż 800 omów. SOI tego ostatniego stopnia z wyjściem transformatora - ok. 0,5%

Jak zrobić transformator?

Głównymi wrogami jakości potężnego transformatora o niskiej częstotliwości (dźwięku) są magnetyczne pole rozproszenia, którego linie siły są zamknięte, omijając obwód magnetyczny (rdzeń), prądy wirowe w obwodzie magnetycznym (prądy Foucaulta) oraz, w mniejszym stopniu, magnetostrykcję w rdzeniu. Z powodu tego zjawiska niedbale zmontowany transformator „śpiewa”, brzęczy lub piszczy. Prądy Foucaulta zwalczane są poprzez zmniejszenie grubości płytek obwodu magnetycznego i dodatkowo izolowanie ich lakierem podczas montażu. W przypadku transformatorów wyjściowych optymalna grubość płyt wynosi 0,15 mm, maksymalna dopuszczalna to 0,25 mm. Do transformatora wyjściowego nie należy brać cieńszych płytek: współczynnik wypełnienia rdzenia (centralny rdzeń obwodu magnetycznego) stalą spadnie, przekrój obwodu magnetycznego będzie musiał zostać zwiększony, aby uzyskać daną moc, co tylko zwiększy zniekształcenia i straty w nim.

W rdzeniu transformatora audio działającego ze stałą polaryzacją (np. prąd anodowy stopnia wyjściowego typu single-ended) musi istnieć niewielka (określona na podstawie obliczeń) szczelina niemagnetyczna. Obecność szczeliny niemagnetycznej z jednej strony zmniejsza zniekształcenia sygnału spowodowane stałym odchyleniem; z drugiej strony w konwencjonalnym obwodzie magnetycznym zwiększa pole rozproszenia i wymaga większego rdzenia. Dlatego szczelina niemagnetyczna musi być optymalnie obliczona i wykonana tak dokładnie, jak to możliwe.

Dla transformatorów pracujących z magnesowaniem optymalnym rodzajem rdzenia są płyty Shp (dziurkowane), poz. 1 na ryc. W nich podczas penetracji rdzenia powstaje szczelina niemagnetyczna, a zatem jest stabilna; jego wartość jest podana w paszporcie dla płytek lub mierzona za pomocą zestawu sond. Zabłąkane pole jest minimalne, ponieważ boczne gałęzie, przez które zamyka się strumień magnetyczny, są stałe. Płyty Shp są często używane do montażu rdzeni transformatorów bez magnesowania, ponieważ Płyty Shp wykonane są z wysokiej jakości stali transformatorowej. W tym przypadku rdzeń jest montowany na zakładkę (płyty są umieszczane z wycięciem w jednym lub drugim kierunku), a jego przekrój zwiększa się o 10% w stosunku do obliczonego.

Lepiej nawijać transformatory bez magnesowania na rdzeniach USh (zmniejszona wysokość z poszerzonymi oknami), poz. 2. W nich redukcję pola błądzącego osiąga się poprzez zmniejszenie długości ścieżki magnetycznej. Ponieważ płyty USh są bardziej dostępne niż Shp, często wykonuje się z nich również rdzenie transformatorów z magnesowaniem. Następnie wykonuje się montaż rdzenia w wycięciu: montuje się pakiet płyt W, układa pasek z nieprzewodzącego materiału niemagnetycznego o grubości równej wartości szczeliny niemagnetycznej, pokryty karczek z paczki swetrów i ściągnięty klipsem.

Notatka: Sygnałowe obwody magnetyczne sygnału „Audio” typu ShLM do transformatorów wyjściowych wysokiej jakości wzmacniaczy lampowych są mało przydatne, mają duże pole rozproszenia.

Na poz. 3 jest schematem wymiarów rdzenia do obliczania transformatora, w poz. 4 konstrukcja ramy nawojowej, a na poz. 5 - wzory jego detali. Co do transformatora do stopnia wyjściowego "beztransformatorowego" to lepiej zrobić to na SLMme z zakładką, bo. nastawienie jest znikome (prąd nastawienia jest równy prądowi siatki ekranu). Głównym zadaniem jest tutaj jak najbardziej zwarte uzwojenia w celu zmniejszenia pola błądzącego; ich rezystancja czynna nadal okaże się znacznie mniejsza niż 800 omów. Im więcej wolnego miejsca w oknach, tym lepszy okazał się transformator. Dlatego wiatr uzwojenia obraca się (jeśli nie ma maszyny do nawijania, jest to okropna maszyna) z najcieńszego możliwego drutu, współczynnik układania uzwojenia anody do obliczeń mechanicznych transformatora przyjmuje się jako 0,6. Drut nawojowy marki PETV lub PEMM, posiada rdzeń beztlenowy. Nie trzeba brać PETV-2 lub PEMM-2, mają zwiększoną średnicę zewnętrzną dzięki podwójnemu lakierowaniu i pole rozpraszania będzie większe. Uzwojenie pierwotne jest nawijane jako pierwsze, ponieważ. to jego pole zabłąkane najbardziej wpływa na dźwięk.

Żelazko do tego transformatora trzeba szukać z otworami w rogach płytek i zacisków (patrz rysunek po prawej), ponieważ. „Dla pełnego szczęścia” w następnym następuje montaż obwodu magnetycznego. kolejność (oczywiście uzwojenia z wyprowadzeniami i izolacją zewnętrzną powinny być już na ramie):

1. Przygotuj w połowie rozcieńczony lakier akrylowy lub, w staromodny sposób, szelak;
2. Talerze ze zworkami są szybko lakierowane z jednej strony i jak najszybciej wkładane do ramy, bez mocnego dociskania. Pierwsza płyta umieszczona jest stroną lakierowaną do wewnątrz, następna - stroną nielakierowaną do lakierowanej w pierwszej kolejności itd.;
3. Gdy okno ramy jest pełne, zszywki są zakładane i mocno dokręcane śrubami;
4. Po 1-3 minutach, gdy wytłaczanie lakieru z luk najwyraźniej ustaje, płytki są ponownie dodawane, aż okno zostanie wypełnione;
5. Powtórz akapity. 2-4, aż okno zostanie szczelnie wypełnione stalą;
6. Rdzeń jest ponownie mocno naciągany i suszony na baterii lub podobnym. 3-5 dni.

Rdzeń montowany w tej technologii posiada bardzo dobrą izolację płyt oraz wypełnienie stalą. Straty z powodu magnetostrykcji w ogóle nie są wykrywane. Ale pamiętaj - dla rdzeni ich permalloy ta technika nie ma zastosowania, ponieważ. pod wpływem silnych wpływów mechanicznych właściwości magnetyczne permalloyu ulegają nieodwracalnemu pogorszeniu!

Na mikroczipach

UMZCH na układach scalonych (IC) są najczęściej wykonywane przez tych, którzy są zadowoleni z jakości dźwięku do przeciętnego Hi-Fi, ale bardziej przyciąga ich taniość, szybkość, łatwość montażu i całkowity brak jakichkolwiek procedur regulacyjnych, które wymagają specjalnej wiedzy . Po prostu wzmacniacz na mikroukładach to najlepsza opcja dla manekinów. Klasykiem tego gatunku jest tutaj UMZCH na IC TDA2004, stojący w serii, nie daj Boże, przez 20 lat, po lewej stronie na ryc. Moc - do 12 W na kanał, napięcie zasilania - unipolarne 3-18 V. Powierzchnia grzejnika - od 200 mkw. zobacz maksymalną moc. Zaletą jest możliwość pracy na obciążeniu bardzo niskooporowym, do 1,6 Ohm, co pozwala na odbiór pełnej mocy przy zasilaniu z sieci pokładowej 12 V, a 7-8 W - przy napięciu 6 V. zasilanie np. motocykla. Wyjście TDA2004 w klasie B jest jednak niekomplementarne (na tranzystorach o tej samej przewodności), więc dźwięk zdecydowanie nie jest Hi-Fi: THD 1%, dynamika 45 dB.

Bardziej nowoczesny TDA7261 nie daje lepszego dźwięku, ale mocniejszy, bo aż do 25 W. górna granica napięcia zasilania została podniesiona do 25 V. Dolna granica 4,5 V nadal pozwala na zasilanie z sieci pokładowej 6 V, TDA7261 może być uruchamiany z prawie wszystkich sieci pokładowych, z wyjątkiem samolotów 27 V. Za pomocą elementów zawiasowych (pasowanie, po prawej stronie na rysunku), TDA7261 może działać w trybie mutacji i w trybie St-By (Stand By). , czekaj) funkcja, która przełącza UMZCH w tryb minimalnego poboru mocy przy braku sygnału wejściowego przez pewien czas. Udogodnienia kosztują, więc do zestawu stereo będziesz potrzebować pary TDA7261 z grzejnikami o powierzchni 250 m2. zobacz dla każdego.

Notatka: jeśli pociągają Cię wzmacniacze z funkcją St-By, pamiętaj, że nie powinieneś oczekiwać od nich głośników szerszych niż 66 dB.

„Super oszczędny” pod względem mocy TDA7482, po lewej na rysunku, pracujący w tzw. klasa D. Takie UMZCH są czasami nazywane wzmacniaczami cyfrowymi, co nie jest prawdą. W przypadku prawdziwej cyfryzacji próbki poziomu są pobierane z sygnału analogowego o częstotliwości kwantyzacji co najmniej dwukrotnie wyższej z odtwarzalnych częstotliwości, wartość każdej próbki jest zapisywana w kodzie korygującym błędy i przechowywana do wykorzystania w przyszłości. UMZCH klasa D - pulsacyjna. W nich sygnał analogowy jest bezpośrednio przekształcany w sekwencję impulsów o wysokiej częstotliwości z modulacją szerokości impulsu (PWM), która jest podawana do głośnika przez filtr dolnoprzepustowy (LPF).

Dźwięk klasy D nie ma nic wspólnego z Hi-Fi: THD na poziomie 2% i dynamika 55 dB dla UMZCH klasy D są uważane za bardzo dobre wskaźniki. I tutaj muszę powiedzieć, że TDA7482 wybór nie jest optymalny: inne firmy specjalizujące się w klasie D produkują układy scalone UMZCH taniej i wymagają mniej wiązania, na przykład seria Paxx D-UMZCH po prawej stronie na ryc.

Z TDA należy zwrócić uwagę na 4-kanałowy TDA7385, patrz rysunek, na którym można zamontować dobry wzmacniacz do głośników do średniego Hi-Fi włącznie, z separacją częstotliwości na 2 pasma lub do systemu z subwooferem. Filtrowanie niskich i średnio-wysokich częstotliwości w obu przypadkach odbywa się na wejściu na słabym sygnale, co upraszcza konstrukcję filtrów i pozwala na głębszą separację pasm. A jeśli akustyka to subwoofer, wówczas 2 kanały TDA7385 można przydzielić dla sub-ULF obwodu mostkowego (patrz poniżej), a pozostałe 2 można wykorzystać do średnich i wysokich częstotliwości.

UMZCH dla subwoofera

Subwoofer, który można przetłumaczyć jako „subwoofer” lub dosłownie „subwoofer”, odtwarza częstotliwości do 150-200 Hz, w tym zakresie ludzkie uszy praktycznie nie są w stanie określić kierunku do źródła dźwięku. W głośnikach z subwooferem głośnik „subwoofer” jest umieszczony w oddzielnej konstrukcji akustycznej, jest to subwoofer jako taki. Subwoofer jest umieszczony w zasadzie, ponieważ jest wygodniejszy, a efekt stereo zapewniają oddzielne kanały MF-HF z własnymi małymi głośnikami, dla których konstrukcja akustyczna nie ma szczególnie poważnych wymagań. Koneserzy są zgodni, że nadal lepiej jest słuchać stereo z pełną separacją kanałów, ale systemy subwooferów znacznie oszczędzają pieniądze lub pracę na ścieżce basowej i ułatwiają rozmieszczenie akustyki w małych pomieszczeniach, dlatego cieszą się popularnością wśród konsumentów z normalnym słuchem i niezbyt wymagający.

„Wyciek” średniotonowo-wysokich częstotliwości do subwoofera, a stamtąd w powietrze, bardzo psuje stereo, ale jeśli ostro „odetniesz” subbas, co, nawiasem mówiąc, jest bardzo trudne i drogie, to dźwięk wystąpi efekt skoku, który jest bardzo nieprzyjemny dla ucha. Dlatego filtrowanie kanałów w systemach subwooferów odbywa się dwukrotnie. Na wejściu MF-HF z basowymi „ogonami” wyróżniają się filtrami elektrycznymi, które nie przeciążają toru MF-HF, ale zapewniają płynne przejście w sub-bas. Bas ze średnimi „ogonami” są łączone i podawane do oddzielnego UMZCH dla subwoofera. Średnica jest odfiltrowana, aby stereo nie uległa pogorszeniu, jest już akustyczna w subwooferze: subwoofer jest umieszczony np. w przegrodzie między komorami rezonatorowymi subwoofera, które nie przepuszczają średnicy, patrz dalej prawo na ryc.

Na UMZCH na subwoofer nakłada się szereg konkretnych wymagań, z których „manekiny” uważają za główną największą możliwą moc. To jest całkowicie błędne, jeśli, powiedzmy, obliczenie akustyki pomieszczenia dało moc szczytową W na jeden głośnik, to moc subwoofera potrzebuje 0,8 (2W) lub 1,6W. Na przykład, jeśli głośniki S-30 nadają się do pomieszczenia, potrzebny jest subwoofer 1,6x30 \u003d 48 watów.

O wiele ważniejsze jest zapewnienie braku zniekształceń fazowych i przejściowych: jeśli znikną, na pewno nastąpi skok dźwięku. Jeśli chodzi o THD, to jest to dopuszczalne do 1%.Zniekształcenia basu na tym poziomie nie są słyszalne (patrz krzywe równej głośności), a „ogony” ich widma w najlepiej słyszalnym obszarze średniotonowym nie wydostaną się z subwoofera.

Aby uniknąć zniekształceń fazowych i przejściowych, wzmacniacz do subwoofera zbudowany jest zgodnie z tzw. obwód mostkowy: wyjścia 2 identycznych UMZCH są włączane w przeciwnym kierunku przez głośnik; sygnały do ​​wejść są w przeciwfazie. Brak zniekształceń fazowych i przejściowych w obwodzie mostkowym wynika z całkowitej symetrii elektrycznej ścieżek sygnału wyjściowego. Tożsamość wzmacniaczy tworzących ramiona mostka jest zapewniona przez zastosowanie sparowanych UMZCH na układach scalonych, wykonanych na tym samym chipie; to chyba jedyny przypadek, gdy wzmacniacz na mikroukładach jest lepszy niż dyskretny.

Notatka: moc mostka UMZCH nie podwaja się, jak sądzą niektórzy, zależy to od napięcia zasilania.

Przykład obwodu mostkowego UMZCH dla subwoofera w pomieszczeniu do 20 m2. m (bez filtrów wejściowych) na układzie TDA2030 IC podano na ryc. lewo. Dodatkowe filtrowanie średnich tonów realizowane jest przez układy R5C3 i R'5C'3. Powierzchnia grzejnika TDA2030 - od 400 m2. patrz Mostki UMZCH z otwartym wyjściem mają nieprzyjemną cechę: gdy mostek jest niezrównoważony, w prądzie obciążenia pojawia się stały składnik, który może wyłączyć głośnik, a obwody ochronne na subbasie często zawodzą, wyłączając głośnik, gdy nie jest potrzebny. Dlatego lepiej chronić drogi głośnik niskotonowy „dubovo” za pomocą niepolarnych baterii kondensatorów elektrolitycznych (podświetlonych kolorem, a schemat jednej baterii podano na pasku bocznym).

Trochę o akustyce

Konstrukcja akustyczna subwoofera to szczególny temat, ale ponieważ znajduje się tutaj rysunek, potrzebne są również wyjaśnienia. Materiał obudowy - MDF 24 mm. Rurki rezonatorowe są wykonane z wystarczająco wytrzymałego niedzwoniącego tworzywa sztucznego, na przykład polietylenu. Średnica wewnętrzna rur wynosi 60 mm, występy do wewnątrz to 113 mm w dużej komorze i 61 mm w małej. W przypadku konkretnej głowicy głośnikowej, subwoofer będzie musiał zostać przekonfigurowany tak, aby uzyskać jak najlepszy bas, a jednocześnie jak najmniejszy wpływ na efekt stereo. Aby nastroić piszczałki, wymagają one oczywiście większej długości i wsuwając się i wysuwając, osiągają pożądany dźwięk. Zewnętrzne występy rurek nie wpływają na dźwięk, są następnie odcinane. Ustawienia rur są współzależne, więc musisz majstrować.

Wzmacniacz słuchawkowy

Wzmacniacz słuchawkowy jest najczęściej wykonywany ręcznie z 2 powodów. Pierwsza dotyczy słuchania „w drodze”, czyli poza domem, gdy moc wyjścia audio odtwarzacza lub smartfona nie wystarcza, aby zbudować „przyciski” lub „łopiany”. Drugi dotyczy wysokiej klasy słuchawek domowych. Potrzebny jest Hi-Fi UMZCH do zwykłego salonu z dynamiką do 70-75 dB, ale zakres dynamiki najlepszych nowoczesnych słuchawek stereo przekracza 100 dB. Wzmacniacz o takiej dynamice jest droższy niż niektóre samochody, a jego moc będzie wynosić od 200 watów na kanał, czyli za dużo jak na zwykłe mieszkanie: słuchanie na bardzo niskim poziomie mocy psuje dźwięk, patrz wyżej. Dlatego sensowne jest wykonanie osobnego wzmacniacza o małej mocy, ale z dobrą dynamiką, specjalnie dla słuchawek: ceny domowych UMZCH z taką dokładką są oczywiście zbyt wysokie.

Schemat najprostszego wzmacniacza słuchawkowego na tranzystorach podano w poz. 1 rys. Dźwięk - poza chińskimi "przyciskami", pracuje w klasie B. Nie różni się też ekonomią - 13-milimetrowe baterie litowe wystarczają na 3-4 godziny na pełnej głośności. Na poz. 2 - TDA classic do słuchawek w podróży. Dźwięk daje jednak całkiem przyzwoity, do przeciętnego Hi-Fi, w zależności od parametrów digitalizacji toru. Amatorskie ulepszenia do opasywania TDA7050 są niezliczone, ale nikt jeszcze nie osiągnął przejścia dźwięku na wyższy poziom klasy: sama „mikruha” nie pozwala. TDA7057 (poz. 3) jest po prostu bardziej funkcjonalny, można podłączyć regulację głośności na zwykłym, a nie podwójnym potencjometrze.

UMZCH dla słuchawek na TDA7350 (poz. 4) jest już zaprojektowany do budowania dobrej indywidualnej akustyki. To właśnie na tym układzie scalonym wzmacniacze słuchawkowe są montowane w większości domowych UMZCH średniej i wysokiej klasy. UMZCH dla słuchawek na KA2206B (poz. 5) jest już uważany za profesjonalny: jego maksymalna moc 2,3 W wystarcza do zbudowania tak poważnych izodynamicznych „łopianów”, jak TDS-7 i TDS-15.