Високоякісний потужний підсилювач "Lanzar" (моноблок для авто). Потужний підсилювач моноблок Найпотужніший автомобільний підсилювач звуку у світі

Передмова

Після покупки сабвуферної головки MAGNAT AD300 виявилося, що мого старого підсилювача за схемою Чивільча йому явно мало. Тому виник задум створити щось нове. Новими критеріями стали відповідно висока вихідна потужність та можливість роботи на низькоомне навантаження.

Функціонально підсилювач складається з чотирьох блоків, перетворювача напруги, блоку фільтрів, блоку захисту та відповідно самого підсилювача потужності. Розповім коротко про кожного з них.

Перетворювач напруги

Головною частиною будь-якого підсилювача є джерело живлення. Зрозуміло, що для отримання високої вихідної потужності 12 вольт від акумулятора явно мало. Тому в першу чергу потрібно створити перетворювач напруги, який дозволить отримати двополярне живлення +-60В з потужністю не менше ніж 400Вт. Порившись на форумі, знайшов досить просту і відносно хорошу схему.

Мозком даного перетворювача служить мікросхема TL494NC, вона створює імпульси заданої частоти. Частоту задають елементи R1 та С8. Далі ці імпульси потрапляють на транзистори VT1, VT2, які є керуючими ключами вихідних транзисторів. Почергово відкриваючись, вихідні транзистори створюють у первинній обмотці змінний струм високої частоти. Трансформатор підвищує напругу до заданих 60В, далі струм випрямляється діодним мостом. Дроселі та конденсатори згладжують пульсацію та високочастотні наведення. Трансформатор намотаний на феритовому кільці, склеєному з двох кілець розмірами 45*28*8 марки НМ2000. Всі грані кільця закруглюються напилком, потім транс обмотується ганчірковою ізолентою.

Первинна обмотка намотана 10 жилами діаметром 0,8 мм і містить 2*5 витків. Витки розподіляються рівномірно по кільцю. На висновках усі жили скручуються. Після первинної обмотки знову ізоляційний шар. Вторинна обмотка намотана 3 жилами таким же дротом і містить 2*19 витків.

Радіатором для вихідних транзисторів служить дюралюмінієва пластинка, завтовшки 3-4 мм, довжиною близько 10 см і висотою близько 3см.

Для живлення блоку фільтрів потрібне двополярне живлення +-15В. Реалізується воно за допомогою стабілізатора напруги, зібраного на транзисторах VT8, VT9 і кренках 7815, 7915. Транзистори і кренки також мають маленькі алюмінієві пластинки-радіатори. Для живлення блоку захисту зроблено відведення з позитивного плеча підсилювача живлення. Падіння напруги реалізує двоватний резистор R17.

Включається перетворювач як і сам підсилювач за допомогою клеми REM, подаючи на неї +12В від магнітоли, замку запалення або, наприклад, вимикача. При вимкненому підсилювачі струм споживання дуже малий. На платі також передбачено роз'єм для підключення вентиляторів охолодження. Розміри друкованої плати 140х105мм.

Підсилювач потужності

Схема високоякісного підсилювача потужності також взята з сайту сайту. Цей підсилювач тут звуть " ". Схема обрана за її високу якість звуку, велику потужність, відносну простотуу налаштуванні, високий басовий потенціал.

Правильно зібраний підсилювачпрацює відразу, налаштування зводиться до встановлення струму спокою. Виставляється він підстроювальним резистором R15. Спочатку виставляють мінімальний струм спокою та дають підсилювачу попрацювати 15-20 хвилин на середній потужності. Після цього закорочують вхід, відключають акустику та виставляють струм спокою в межах 50-80 мА. Вимірюють його за спадом напруги на резисторах R24 - R27, він повинен лежати в межах 0,22-0,36 В. Напруга в правому та лівому плечі може трохи відрізнятися. У схемі бажано використовувати плівкові конденсатори К73-17 або імпортні аналоги, С8, С12, С13 можна кераміку. Вихідні та передвихідні транзистори бажано підбирати попарно, ну хоча б з однієї партії, також попарно бажано відбирати і VT1, VT3 та VT2, VT4. На фото резистори R1 та R2 на 0,25Вт, пізніше вони були замінені на 2Вт, хоча достатньо резисторів та 0,5Вт. Для транзисторів VT5, VT7 зроблено невеликий алюмінієвий радіатор. Розмір друкованої плати 140х80мм.

Блок фільтрів та захисту

Оскільки підсилювач для сабвуфера, потрібно виділити із загального широкосмугового стереосигналу сумований, вузькосмуговий низькочастотний сигнал. Для цього зібраний блок фільтрів. Він містить суматор, який сумує стерео сигнал моно, сабсонік, який відкидає інфранізкі частоти, фільтр НЧ, який обрізає діапазон до 300Гц з крутістю 12дБ/окт, регулюючий фільтр НЧ з частотою зрізу в межах 35-150Гц і регулятор фази, який сигналу для кращого узгодження з акустикою.

Всі конденсатори в сигнальних ланцюгах плівкові, крім С3, С4, С6, С8. У моєму випадку керамічними є також шунт С5, С7. Якщо чутливість підсилювача виявиться мало, резисторами R7, R8, R9, R10 можна змінити коефіцієнт посилення. Підвищити його можна збільшенням номіналів R9, R10 та зменшенням R7, R8. Схема наведена нижче.

Блок захисту збереже сабвуфер при неполадках підсилювача і захистить АС від постійної напруги. Також він усуває клацання під час увімкнення, підключаючи навантаження через кілька секунд після включення підсилювача. Одним недоліком є ​​те, що схема живиться від того ж джерела живлення, що і підсилювач потужності, тому при вимкненні реле не відключає гучномовець відразу, а через кілька секунд, за які розряджаються конденсатори блоку живлення.

Блок захисту та блок фільтрів змонтовані на одній друкованій платі розмірами 185х53мм. Місця для стабілітронів VD2, VD3 не передбачено, у мене вони запаяні в місці підключення живлення на плату, хоча думаю можна обійтися і без них, можливо тоді реле спрацьовуватиме трохи швидше при вимкненні.

Конструкція корпусу та монтаж

Усі плати змонтовані на дюралюмінієвій пластині завтовшки 3мм. До неї також прикручується радіатор вихідних транзисторів. Між радіатором і основою нанесений шар термопасти, таким чином пластина також грає роль радіатора. Вихідні транзистори притискаються безпосередньо до радіатора, між радіаторами та корпусами транзисторів ізоляційна прокладка та шар термопасти.

Бічні стінки виготовлені з дубових планок розмірами 230х47х15 мм. З внутрішньої сторони планок, унизу, зроблені фаски, в які вставляється основа підсилювача. Ззовні планкам додався коричневий колір і вкрилися лаком. Передня та задня стінки також з дюралюмінієвих пластин. На передній панелі кріпляться вхідні та вихідні клеми, регулятори чутливості, зріз частоти та фази, індикатор включення, а також кулер. На задній панелі кріпиться ще один кулер, також створені отвори для циркуляції повітря. Клеми живлення також на задній панелі. Передній кулер працює на вдування холодного повітря зовні-всередину корпусу, безпосередньо на радіатор. Задній на витяжку гарячого повітря із корпусу. Охолодження восени вистачає, влітку випробування ще не проводилися, все ж таки перегрів на високій потужності не виключаю. Тому при повторенні конструкції радив би трохи збільшити розміри радіаторів.

Верхня кришка зроблена з МДФ, що ламінується, її товщина 3-4мм, зверху чорна фарба і лак.

Звучить підсилювач чудово, потужно, наполегливо, відчувається запас потужності, бас щільний і глибокий.

Нижче ви можете завантажити друковані плати у форматі LAY

Список радіоелементів

Штатні автомобільні аудіосистеми - справжній біль голови для тих, хто звик до якісного звучання. Я вже розповідав про можливі способи їхнього апгрейду, сьогодні зупинюся докладніше на одному з елементів - автомобільних підсилювачах. Їхня специфіка часом сильно відрізняється від домашніх.

Чим не потрапив штатний підсилювач?

Гадаю, пропустити це питання було б неправильно. Причин змінити штатний підсилювач кілька.

По-перше, вихідна потужність. У цьому випадку вона потрібна зовсім не для гучності, або, строго кажучи, не тільки для неї. У штатних системах найчастіше використовуються дуже прості підсилювачі та динаміки зі зниженим імпедансом. Якщо ми зібралися будувати нову систему, то не факт, що нові динаміки від штатного підсилювача зазвучать добре. Вони можуть мати, наприклад, імпеданс вище, чутливість нижче, і з ними ми з великою ймовірністю отримаємо чорт знає що. Винятки становить акустика, яка спочатку позиціонується виробниками для апгрейду «штаток», але ми начебто замахнулися на більш серйозні покращення, а цей варіант вже залишили позаду.

По-друге, оскільки системи розробляються під досить жорсткі вимоги - як цінові, і конструктивні. Якщо відкрито оголосити, що, припустимо, аудіокомпоненти Honda роблять Pioneer і Alpine - це може вдарити по репутації цих брендів.

По-третє, оснащення. Штатний підсилювач розрахований на один єдиний варіант системи і має нуль цілих шиш десятих щодо додаткових налаштувань. А якщо нам потрібно просто включити ФВЧ у передніх або тилових каналах? А якщо потрібно підлаштувати ФНЧ у каналах сабвуфера, щоб з'єднати його з акустичними системами? А якщо є серйозніші наміри?

Отже, з усього виходить, що при апгрейді системи проста заміна акустики прокочує не завжди, і новий підсилювач стає в розряд must have.

З чого розпочати пошук правильного підсилювача?

Як завжди, вибір слід робити, виходячи з потреб. Іншими словами, спочатку проектуємо склад системи, а по ньому вже видно, яким повинен бути підсилювач. Найпростіше - візьміть листок паперу та намалюйте, де які динаміки у вас будуть встановлені.

Визначтеся з типом підключення акустики через пасивні кросовери або поканально з активним розподілом смуг. Обидва варіанти мають свої переваги та недоліки, але це – тема окремої розмови. Поки лише зазначу, що перший варіант простий, а другий має більше можливостей з налаштування та «відомості» смуг. Залежно від вибраного варіанту підбиратимемо підсилювачі з потрібним числом каналів і функціоналом.

Вже на цьому етапі оцініть, що буде джерелом у системі. Якщо головний пристрій зі звичайними лінійними виходами, то тут жодних проблем. Якщо ви маєте справу зі штатною «головою», то тут майже завжди доводиться шукати обхідні маневри. Я вже розглядав цю тему докладніше у статті «Новини», зараз зазначу лише те, що стосується підключення підсилювачів.

Отже, варіантів є кілька. Найпростіший - підключення до виходів штатного підсилювача. Для цього новий підсилювач повинен мати, крім звичайних входів, ще й високорівневі. Якщо їх немає, можна використовувати так звані «перетворювачі високого рівня в лінійний».

Цей варіант простий, але застосовний далеко не завжди. Найчастіше штатний підсилювач видає в найкращому випадкускоригований сигнал, а в гіршому – доводиться мати справу взагалі із багатосмуговим посиленням. І тут «зібрати» вихідний сигнал можна лише спеціалізованим процесором, і потім підключати до нього підсилювач. Сюди віднесемо і варіанти штатних систем з MOST-шиною, з якої спеціальним адаптером можна «витягнути» SPDIF або аналоговий сигнал.

Оскільки подібних складних систем стає дедалі більше, зовсім не дивно, що на ринку почали з'являтися підсилювачі з вбудованим процесором. Але про оснащення трохи далі.

Чим відрізняються підсилювачі автомобіля від домашніх?

Насправді сама підсилювальна частина - особливо нічим. Хіба що блок живлення тут працює не від побутових 220 Вольт, а від бортової 12-вольтової мережі. Принципових же відмінностей, як на мене, дві.

По-перше, більшість автомобільних підсилювачів універсальні щодо підключення: вони передбачають як звичайне підключення навантаження, так і мостом до пари каналів. Ця можливість дозволяє використовувати звичайні широкосмугові підсилювачі не тільки для підключення акустики, але й для підключення сабвуферів. Останні все ж таки більш «ненажерливі» в плані потужності. Найпростіший варіант, який по праву можна назвати класичним - це 4-канальний підсилювач, два канали якого працюють на фронтальну акустику, а два, що залишилися, включаються мостом на сабвуфер.

Друга важлива відмінність автомобільних підсилювачів від домашніх - це обладнання. Домашні здебільшого – чисті «оконечники». В автомобілі ж, як мінімум, доводиться використовувати фільтри.

Наприклад, все та ж найпростіша схема із чотириканальником, до якого підключена фронтальна акустика та сабвуфер. Найчастіше акустичне оформлення для фронтальних НЧ/СЧ-динамиков реалізовано у дверях. Скажімо прямо, воно не найкраще, а отже, нижній бас бажано послабити, і в цих каналах потрібний ФВЧ. Сабвуфер, навпаки, не повинен співати голосом, отже, у цих каналах потрібен ФНЧ. Оптимальна частота стику акустичних систем і сабвуфера зазвичай знаходиться в проміжку між 50 Гц та 100 Гц – трохи нижче, ніж прийнято ділити у домашніх системах. Пасивний поділ тут не прокотить, мотати котушки розміром із запасне колесо - ні, звільніть. А ось активний поділ - саме те. Тому історично так і склалося, що мінімальне оснащення підсилювача – це активні фільтриНЧ та ВЧ. В основному регульовані, але зустрічаються і з фіксованою частотою налаштування.

Ну а далі – більше. Наприклад, якщо передбачається поканальне включення акустики з активним розподілом, підсилювач повинен мати фільтри з ширшими межами регулювання. Деякі олдскульні моделі мають навіть перемикачі крутості зрізу фільтрів. Скажімо, JL Audio свого часу промишляв подібним. І так наростаючою, аж до оснащення підсилювача вбудованим процесором і перетворення його на справжній «звуковий комбайн».

Пісня про комбайнерів, або Підсилювач плюс процесор

Зараз цей клас підсилювачів із вбудованими процесорами (або процесорів із вбудованими підсилювачами, кому що ближче) можна вважати найперспективнішим з низки причин.

По-перше, якщо в домашній системі ви можете затишно влаштуватися в найкращій точці для прослуховування, то в машині ви завжди маєте справу з огидними акустичними умовами салону і чорт знає як динаміками, що розкидані по ньому. "Зібрати" звучання з усього цього бардаку ох як непросто. І як би зневажливо кривилися аудіофільські сноби і цінителі pure passive, зробити це можна тільки за допомогою звукового процесора. Якщо підійти до справи з розумом, то результату можуть здивуватися навіть найрозпещеніші «домашнім звуком» аудіофіли. Перевірено неодноразово.

По-друге, здебільшого лише з процесором можна побудувати систему з урахуванням штатного головного устройства. Чимало автомобілів, у яких у жодному разі не можна витягнути вихідний сигнал зі штатної «голови» - він або скоригований, або взагалі порізаний на частотні смуги.

Як наочний приклад – італійський концерн Elettromedia, який давно і досить успішно розробляє тему побудови нових систем від штатних головних пристроїв. Суть процесорів, що випускаються під брендом Audison, є такою. Ви відключаєте штатні динаміки та заводите сигнал зі штатного підсилювача на входи процесора. Налаштування відбувається так. Вмикаєте диск із комплекту та запускаєте в процесорі режим налаштування. Процесор «слухає» входи, автоматично «складає» порізані на частотні смуги сигнали (у тому числі і з урахуванням фазових зрушень), проводить дееквалізацію, і ви отримуєте «відновлений», як томатний сік із пасти, звуковий сигнал. Алгоритм такого додавання - і є предметом гордості розробників.

Сноби, напевно, покривляться, мовляв, яка вже тут аудіофілія, якщо ми маємо справу не з вихідним сигналом, а зібраним, вибачте, «з… і палиць»? Згоден, про High End тут ніхто й не каже. Але, по-перше, система все одно заграє на дві голови краще, ніж штатна «балалайка». А по-друге, і це найголовніше – процесор у цьому випадку потрібен для того, щоб коректно вписати в систему додаткове високоякісне джерело, повністю зберігши функціональність штатного головного пристрою.

Щоправда, серйозних джерел, призначених виключно для автомобільного застосування, на сьогоднішній день поки що не дуже багато. Хіба що Sony GS-9, яка читає все, аж до формату DSD, і Audison bit Play, який італійці досі доводять до пуття. Умільці, щоправда, щосили використовують в автомобілях домашні плеєри (зокрема і ваш покірний), але це можна не брати. Проте, як казав персонаж зі старого анекдоту, «тенденція, однак» - курс на Hi Res в автомобілі вже взято. І процесори (зокрема і з вбудованими підсилювачами) тут – ключова ланка.

Розмір має значення: навіть D-клас буває різним

Але ми відвернули увагу, повернемося знову до підсилювачів. Якщо якихось п'ять-сім років тому АВ-клас мав незаперечний авторитет, то сьогодні автомобільні підсилювачі D-класу в багатьох випадках виглядають вже краще.

По-перше, компактність. Удома підсилювач розміром із тумбочку хоч і виглядає громіздким, але все одно не викликає таких серйозних проблем. У машині різниця в довжині корпусу всього 5 см може виявитися вирішальною. Не кожен сьогодні хоче виставляти компоненти аудіосистеми напоказ і витрачати багато грошей інсталяцію. А компактний D-клас дозволяє зробити інсталяцію схованою. Можливість вмістити підсилювач, скажімо, під сидінням або панеллю здається дуже привабливою.

По-друге, – енергоефективність. Знову ж таки, в порівнянні з побутовою технікою, в автомобілі це питання стоїть особливо гостро. Особливо зі збільшенням числа електромобілів та гібридів. Пускати більше половини споживаної енергії в тепло, погодьтеся, не найраціональніший спосіб її витрачання. Втім, зовсім під оббивку ховати такі підсилювачі все одно не варто, тепловиділення хоч і не таке, як у АВ-класу, але не нульове. Хоча якийсь повітрообмін забезпечуватися повинен.

Ну і третій аргумент у бік D-класу - це, як не дивно здасться багатьом, якість звучання. Я не беру зараз до уваги дорогі підсилювачі високого класу, там інший розклад. Але в помірній цінової категоріїпри порівнянних цінах АВ-клас найчастіше справді програє сучасному D-класу. Років п'ять тому це було б спірним твердженням, але з появою нових чіпів, що працюють на частотах, що несуть під півмегагерца, це вже факт.

Особливості підключення автомобільного підсилювача

Існує цікава фраза, що «підсилювачі насправді нічого не підсилюють, вони просто модулюють харчування». Одна з істотних відмінностей автомобільного підсилювача від домашнього, про який мимохіть згадав на самому початку, - це робота від бортової мережі автомобіля. Номінальна напруга в ній становить 12 Вольт (реально трохи вище, але зараз це не суть). Значить, щоб отримати на виході достатню потужність, струм споживання має бути доводячи серйозним - десятки, а в піках сигналу навіть сотні Ампер. Звідси й особливі вимоги щодо підключення живлення. На перший погляд, все це виглядає трохи лякаюче, але насправді, якщо дотримуватися кількох простих правил, проблем не виникне.

По-перше, підсилювач у жодному разі не можна підключати до штатної проводки. Вона не розрахована на такі струми. Беріть окремі кабелі та прокладайте їх від підсилювача безпосередньо до акумулятора. Можна і плюс, і мінус, а можна тільки плюс (мінус при цьому йде "масою"). Однозначної відповіді, який варіант краще, мабуть, немає, але особисто я віддаю перевагу першому способу. Хоча б тому, що в нинішніх автомобілях дуже багато електроніки, яка теж «зав'язана» на кузов.

Не скупіться, використовуйте для підключення спеціалізовані автомобільні кабелі - вони мають м'яку ізоляцію, стійку до перепадів температур. Любителі використовувати різного роду КГ-25 та інші подібні промислові кабелі вже через рік бачитимуть у підкапотному просторі гумову ізоляцію, що розсипається. Спостерігав таке неодноразово, на щастя, не в себе.

До речі, майте на увазі, що дешеві кабелі можуть бути не мідними, а так званими CCA (Copper Clad Aluminium), «обміднені» алюмінієві. Вони менш довговічні, сильніше зазнають корозії та швидше слабшають у місцях контактів. Чиста мідь у цьому плані все ж таки краща, хоч і дорожча. А ще краще – луджена мідь.

По-друге, підбирайте достатній переріз кабелів живлення виходячи з їх довжини і струмоспоживання підсилювача. Навіть десяті частки Ома в лінії живлення можуть давати просідання напруги в піках сигналу на кілька Вольт. А це не тільки впливає на звучання, але й може призвести до виходу з ладу блоку живлення підсилювача. З цієї причини намагайтеся відразу прорахувати необхідну довжину кабелю, щоб уникнути зайвих стиків.

По-третє, обов'язково ставте в розрив кабелю живлення запобіжник. Він повинен бути якомога ближче до акумулятора. На відміну від запобіжника у самому підсилювачі, ним ви захищаєте не апаратуру, а сам кабель. Номінал вибирайте виходячи із перерізу. Наприклад, для кабелю перетином 4 Ga (21 кв.мм) можна використовувати запобіжник трохи більше 100 А, а кабелю перетином 2 Ga (33 кв.мм) - трохи більше 150А.

П'ять висновків про автомобільні підсилювачі

Отже, підсумую. Якщо ви всерйоз вирішили проапгрейдить штатну аудіосистему, новий підсилювач потрібний. Це вкотре.

Визначтеся з джерелом. Якщо це буде штатне ГУ, з якого неможливо вивести лінійний сигнал або цифру, то вам потрібно буде або перетворити високорівневий сигнал в лінійний окремим пристроєм, або вибрати підсилювач з високорівневими входами. Або, якщо штатна система зі смуговим посиленням і корекцією сигналу, доведеться "відновлювати" вихідний сигнал процесором. Це два.

Будь-який автомобільний підсилювач має додаткове оснащення - від простих фільтрів НЧ та ВЧ, що дозволяють розділити акустичні системи та сабвуфер, до тих самих просунутих процесорів, вбудованих у самі підсилювачі. Вибір виконуйте залежно від поставлених завдань. Це три.

Визначтеся з типом інсталяції. Якщо це «напоказ», то обмежень ніяких. Якщо прихована інсталяція, то є сенс віддати перевагу компактним підсилювачам D-класу. Це чотири.

І нарешті, приділіть належну увагу питанню. Якісне харчування – запорука нормальної роботи підсилювача. Це – п'ять.

Потужний підсилювач моноблок, До складу якого входить чотири модулі: перетворювач електричної напруги, модуль фільтрів, блок захисту і самого підсилювача потужності звуку. Даний апарат відрізняється високою якістю звучання, можна сказати кращий фірмовий підсилювач потужності серед моделей, що виготовляються в домашніх умовах.

Перетворювач електричної напруги

Найбільш значною частиною в підсилювачі потужності є джерело живлення. Будь-якому радіоаматору ясно, щоб отримати високу потужність на виході дванадцяти вольт від акумуляторної батареї буде зовсім мало. Отже основним завданням є створення пристрою, яке здатне перетворювати напругу. У нашому випадку потрібно отримати двополярне живлення з напругою (плюс - мінус) 60 вольт та номінальною потужністю не менше 400Вт. >
Схема перетворювача напруги для потужного підсилювача моноблока

Потужний підсилювачвимагає досить надійний трансформатор, тому його виготовлення потрібно поставитися з повною відповідальністю. Первинна обмотка містить 2х5 витків із десятьма жилами емальованого дроту діаметром 0,8 мм. Витки укладаються рівномірно по всьому кільцю. Кінці дротів скручуються в "кіску", потім потрібно ізолювати первичку знову ізолентою. Якщо у вас є інший ізоляційний матеріал, наприклад: лакоткань, тефлонова стрічка, то звичайно краще скористатися ними. Вторинна обмотка виконана трьома жилами аналогічного дроту та має 2х19 витків.

Як радіатор охолодження для потужних вихідних транзисторів була використана пластина з дюралюмінію, товщиною 4 мм, довжина 100 мм та висота 30 мм.

Блок фільтрів отримує двох-полярне живлення 15 вольт від стабілізатора напруги виконаного на біполярних транзисторах VT8, VT9 і мікросхем однокристального лінійного стабілізатора 7815, 7915. Транзистори і мікросхеми також змонтовані на невеликих тепловідводах у вигляді а. Напруга для модуля захисту береться від спеціально зробленого відведення плюсового ланцюга загального живлення підсилювача. Падіння напруги виконує резистор R17 потужністю 2 Вт.

Включення перетворювача як і самого підсилювача моноблока походить від подачі напруги, що знімається +12 вольт з магнітоли або від замку запалення, а також наприклад вимикача на конектори REM. Підсилювач у включеному стані, на холостому ходу споживає мізерний струм. На друкованій платі також є конектор під вентилятор для примусового охолодження. Габарити друкованої плати 140х105мм.

Потужний підсилювач моноблок

Цей підсилювач ще називають "Lanzar". Ця схема була взята тому, що здатна забезпечувати чудову якість звуку, солідну вихідну потужність, нескладне налаштування, великий потенціал при басових атаках.

Принципова схема потужного підсилювача Lanzar

Якщо підсилювач моноблокзібраний без помилок він повинен запрацювати відразу, залишається тільки встановити струм спокою, який виставляється за допомогою підстроювального резистора R15. Насамперед встановлюють найменший струм і підсилювач повинен протягом 10 хвилин попрацювати на невеликій потужності. Потім замикають вхідний ланцюг регулятором рівня звуку, відключають акустичні колонкиі вже встановлюють струм спокою в діапазоні 55-85 мА. Визначають його за падінням напруги на резисторах R24 - R27, напруга повинна знаходиться в межах 0,23-0,38 вольт. Діюча напруга в обох плечах може трохи відрізнятися один від одного. У цій схемі бажано застосовувати конденсатори плівкового типу К73-17 або зарубіжні аналоги, С8, С12, С13 - можна ставити керамічні. Пари потужних вихідних і передвихідних транзисторів потрібно підбирати по коефіцієнту передачі струму, якщо є прилад для вимірювання цього параметра, ну а якщо ні, то хоча б компонувати з однієї і тієї ж партії, також необхідно підбирати пари для транзисторів VT1, VT3 і VT2, VT4. На представленій фотографії показані резистори R1 і R2 потужністю 0,25Вт, пізніше їх замінили більш потужні - 2Вт, але цілком буде достатньо потужність резисторів і пів-вата. Транзистори VT5, VT7 встановлені на невеликому алюмінієвому тепловідводі. Габарити друкованої плати 140х80мм.

Фото зібраного підсилювача

Блок фільтрів та захисту

Так як потужний підсилювач моноблокрозраховувався для сабвуфера, необхідно виділити із загального широкосмугового стереофонічного сигналу сумарний, сигнал вузької смуги низької частоти. Для цього є виготовлений блок фільтрів. Він складається з суматора, який виконує підсумовування стереофонічного сигналу в монофонічний. Сабсонік, фільтр інфранізких частот, тобто фільтр, що зрізає все нижче 17-20Гц, низькочастотний фільтр, який не пропускає сигнал в діапазоні 300Гц з крутістю 12дБ/окт, низькочастотний фільтр з можливістю регулювання і частотою зрізу в діапазоні 35-150Г напруги, що виконує функцію зсуву фази сигналу для оптимального узгодження з системою акустикою.

Усі ємності встановлені в сигнальних трактах плівкові, крім С3, С4, С6, С8. В даному прикладікерамічними є також шунтуючі конденсатори С5, С7. Якщо чутливості підсилювача буде недостатньо, то постійними резисторами R7, R8, R9, R10 можна відрегулювати коефіцієнт посилення. При необхідності підвищити, потрібно збільшити номінальне значення R9, R10 і зменшенням номіналу R7, R8. Схема показана нижче.

Блок захисту виконує функції безпеки сабвуфера при виникненні нештатних ситуацій в підсилювачі потужності, а саме запобігатиме появі постійної складової в навантаженні, тим самим не дасть вийти з ладу дорогій акустичній системі. Важливу роль захисний блок виконують при усуненні клацання, що виникає в динаміках, коли пристрій вмикається в мережу. Є звичайно і один недолік, який полягає в тому, що немає роздільного харчування, а дана схемаотримує живлення від одного джерела разом із підсилювачем потужності. Тому в момент вимкнення, електромагнітне реле не встигає відключити динамік моментально, а тільки через кілька секунд, тобто той час, який потрібний для розрядки конденсаторів джерела живлення.

Схема захисту та схема фільтрів скомпоновані на одній платі, що має розміри 185х53 мм. Контактних майданчиків для встановлення стабілітронів VD2, VD3 не передбачено. У практичному монтажі цієї конструкції ці стабілітрони встановлені в точці підведення живлення на друковану плату, але є думки, що можна обійтися і без них. У такому разі, за припущенням, реле має спрацьовувати трохи швидше у момент вимкнення.

Потужний підсилювач моноблок — Конструкція корпусу та монтаж

Потужний підсилювач моноблок, друковані плати якого розташовані на відрізку алюмінієвого листа товщиною 3 мм, закріплений радіатор охолодження вихідних транзисторів. Для кращого контакту тепловідведення з алюмінієвим листом між ними нанесена термопровідна паста. Вихідні транзистори встановлені на радіаторі через ізоляційну прокладку із застосуванням термопасти.

- Сусід запарив по батареї стукати. Зробив музику голосніше, щоб його не чути.
(З фольклору аудіофілів).

Епіграф іронічний, але аудіофіл зовсім не обов'язково "хворий на всю голову" з фізіономією Джоша Ернеста на брифінгу з питань відносин з РФ, якого "пре" тому, що сусіди "щасливі". Хтось хоче слухати серйозну музику вдома, як у залі. Якість апаратури для цього потрібна така, яка у любителів децибел гучності як таких просто не міститься там, де у розсудливих людей розум, але в останніх він за розум заходить від цін на відповідні підсилювачі (УМЗЧ, підсилювач потужності звукової частоти). А у когось попутно виникає бажання долучитися до корисних та захоплюючих сфер діяльності – техніки відтворення звуку та взагалі електроніки. Які у вік цифрових технологій нерозривно пов'язані і можуть стати високоприбутковою та престижною професією. Оптимальний у всіх відносинах перший крок у цій справі – зробити підсилювач своїми руками: саме УМЗЧ дозволяє з початковою підготовкою на базі шкільної фізики на тому самому столі пройти шлях від найпростіших конструкцій на піввечора (які, тим не менш, непогано «співають») до найскладніших агрегатів, через які із задоволенням зіграє і хороша рок-група.Мета цієї публікації – висвітлити перші етапи цього шляху для початківців і, можливо, повідомити щось нове досвідченим.

Найпростіші

Отже, спочатку спробуємо зробити підсилювач звуку, який просто працює. Щоб ґрунтовно вникнути в звукотехніку, доведеться поступово освоїти досить багато теоретичного матеріалу та не забувати у міру просування збагачувати багаж знань. Але будь-яка розумність засвоюється легше, коли бачиш і мацаєш, як вона працює в залозі. У цій статті далі теж без теорії не обійдеться - у тому, що потрібно знати спочатку і що можна пояснити без формул і графіків. А поки що достатньо буде вміння і користуватися мультитестером.

Примітка:якщо ви досі не паяли електроніку, врахуйте її компоненти не можна перегрівати! Паяльник – до 40 Вт (краще 25 Вт), максимально допустимий час паяння без перерви – 10 с. Паяний висновок для тепловідведення утримується в 0,5-3 см від місця паяння з боку корпусу приладу медичним пінцетом. Кислотні та ін. Активні флюси застосовувати не можна! Припій - ПОС-61.

Ліворуч на рис.- Найпростіший УМЗЧ, «який просто працює». Його можна зібрати як на германієвих, так і кремнієвих транзисторах.

На цій крихті зручно освоювати ази налагодження УМЗЧ з безпосередніми зв'язками між каскадами, що дають найчистіший звук.

• Перед першим увімкненням живлення навантаження (динамік) відключаємо;
• Замість R1 впаюємо ланцюжок із постійного резистора на 33 кОм та змінного (потенціометра) на 270 кОм, тобто. перший прим. вчетверо меншого, а другий прим. удвічі більшого номіналу проти вихідного за схемою;
• Подаємо живлення і, обертаючи двигун потенціометра, у точці, позначеній хрестиком, виставляємо вказаний струм колектора VT1;
• Знімаємо харчування, випоюємо тимчасові резистори та заміряємо їх загальний опір;
• Як R1 ставимо резистор номіналу зі стандартного ряду, найближчого до виміряного;
• Замінюємо R3 на ланцюжок постійний 470 Ом + потенціометр 3,3 кОм;
• Так само, як за пп. 3-5, в т. а виставляємо напругу, що дорівнює половині напруги живлення.

Точка а, звідки знімається сигнал навантаження це т. зв. середня точка підсилювача. В УМЗЧ з однополярним харчуванням у ній виставляють половину його значення, а в УМЗЧ у двополярному живленні – нуль щодо загального дроту. Це називається регулюванням балансу підсилювача. У однополярних УМЗЧ з ємнісною розв'язкою навантаження відключати її на час налагодження не обов'язково, але краще звикати робити це рефлекторно: розбалансований 2-полярний підсилювач з підключеним навантаженням здатний спалити свої ж потужні та дорогі вихідні транзистори, а то й «новий, хороший» і дорогий потужний динамік.

Примітка:компоненти, що вимагають підбору при налагодженні пристрою в макеті, на схемах позначаються або зірочкою (*), або штрих-апостроф (').

У центрі на тому ж мал. – простий УМЗЛна транзисторах, що розвиває потужність до 4-6 Вт на навантаженні 4 Ом. Хоч і працює він, як і попередній, у т. зв. класі AB1, не призначеному для Hi-Fi озвучування, але якщо замінити парою таких підсилювач класу D (див. далі) в дешевих китайських комп'ютерних колонках, їх звучання помітно покращується. Тут дізнаємося про ще одну хитрість: потужні вихідні транзистори потрібно ставити на радіатори. Компоненти, що потребують додаткового охолодження, на схемах обводяться пунктиром; правда, далеко не завжди; іноді – із зазначенням необхідної площі, що розсіює тепловідведення. Налагодження цього УМЗЧ – балансування за допомогою R2.

Справа на рис.- Ще не монстр на 350 Вт (як був показаний на початку статті), але вже цілком солідний звірюга: простий підсилювач на транзисторах потужністю 100 Вт. Музику через нього можна слухати, але не Hi-Fi, клас роботи – AB2. Проте для озвучування майданчика для пікніка або зборів на відкритому повітрі, шкільного актового чи невеликого торгового залу він цілком придатний. Аматорський рок-гурт, маючи за таким УМЗЧ на інструмент, може успішно виступати.

У цьому УМЗЧ виявляються ще дві хитрощі: по-перше, в дуже потужних підсилювачах каскад розгойдування потужного виходу теж потрібно охолоджувати, тому VT3 ставлять на радіатор від 100 кв. див. Для вихідних VT4 та VT5 потрібні радіатори від 400 кв. див. По-друге, УМЗЧ із двополярним харчуванням зовсім без навантаження не балансуються. То один, то інший вихідний транзистор йде у відсічення, а пов'язаний у насичення. Потім на повному напрузі живлення стрибки струму при балансуванні здатні вивести з ладу вихідні транзистори. Тому для балансування (R6, здогадалися?) підсилювач запитують від +/-24 В, а замість навантаження включають дротяний резистор 100...200 Ом. До речі, закорючки у деяких резисторах на схемі – римські цифри, що позначають їхню необхідну потужність розсіювання тепла.

Примітка:джерело живлення для цього УМЗЧ потрібне потужністю від 600 Вт. Конденсатори фільтра, що згладжує – від 6800 мкФ на 160 В. Паралельно електролітичним конденсаторам ІП включаються керамічні по 0,01 мкФ для запобігання самозбудження на ультразвукових частотах, здатного миттєво спалити вихідні транзистори.

На польовиках

На слід. Рис. - ще один варіант досить потужного УМЗЧ (30 Вт, а при напрузі живлення 35 В - 60 Вт) на потужних польових транзисторах:

Звук від нього вже тягне вимоги до Hi-Fi початкового рівня(якщо, зрозуміло, УМЗЧ працює на соотв. акустичні системи, АС). Потужні польовики не вимагають великої потужності для розгойдування, тому і передпотужного каскаду немає. Ще потужні польові транзистори за жодних несправностей не спалюють динаміки – самі швидше згоряють. Теж неприємно, але все-таки дешевше, ніж міняти дорогу басову голівку гучномовця. Балансування і взагалі налагодження цього УМЗЧ не потрібні. Недолік у нього, як у конструкції для початківців, всього один: потужні польові транзистори багато дорожчі за біполярні для підсилювача з такими ж параметрами. Вимоги до ІП - аналогічні перед. випадку, але потужність його потрібна від 450 Вт. Радіатори – від 200 кв. див.

Примітка:не треба будувати потужні УМЗЧ на польових транзисторах імпульсних джерел живлення, напр. комп'ютерні. При спробах «загнати» їх у активний режим, необхідний УМЗЧ, вони або просто згорають, або звук дають слабкий, а за якістю «ніякий». Те саме стосується потужних високовольтних біполярних транзисторів, напр. з малої розгортки старих телевізорів.

Відразу нагору

Якщо ви вже зробили перші кроки, то цілком природним буде бажання збудувати УМЗЧ класу Hi-Fi, не вдаючись надто глибоко в теоретичні нетрі.Для цього доведеться розширити приладовий парк – потрібен осцилограф, генератор звукових частот (ГЗЧ) та мілівольтметр змінного струмуз можливістю виміру постійної складової. Прототипом для повторення краще взяти УМЗЧ Е. Гумелі, докладно описаний у «Радіо» №1 за 1989 р. Для його побудови знадобиться трохи недорогих доступних компонентів, але якість задовольняє дуже високим вимогам: потужність до 60 Вт, смуга 20-20 000 Гц, нерівномірність АЧХ 2 дБ, коефіцієнт нелінійних спотворень (КНД) 0,01%, рівень власних шумів -86 дБ. Проте налагодити підсилювач Гумелі досить складно; якщо ви з ним впораєтеся, можете братися за будь-яку іншу. Втім, деякі з відомих нині обставин набагато спрощують налагодження цього УМЗЧ, див. нижче. Маючи на увазі це й те, що до архівів «Радіо» пробратися не всім вдається, доречно буде повторити основні моменти.

Схеми простого високоякісного УМЗЧ

Схеми УМЗЧ Гумелі та специфікація до них дано на ілюстрації. Радіатори вихідних транзисторів – від 250 кв. див. для УМЗЧ за рис. 1 та від 150 кв. див. для варіанта за рис. 3 (нумерація оригінальна). Транзистори передвихідного каскаду (КТ814/КТ815) встановлюються на радіатори зігнуті з алюмінієвих пластин 75х35 мм товщиною 3 мм. Замінювати КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не варто, звук помітно не покращується, але налагодження серйозно утруднюється.

Цей УМЗЧ дуже критичний до електроживлення, топології монтажу та загальної, тому налагоджувати його потрібно у конструктивно закінченому вигляді та лише зі штатним джерелом живлення. При спробі запитати від стабілізованого ІП вихідні транзистори згоряють одразу. Тож на рис. дано креслення оригінальних друкованих плат та вказівки щодо налагодження. До них можна додати, що, по-перше, якщо при першому включенні помітний «збуд», з ним борються, змінюючи індуктивність L1. По-друге, висновки встановлюваних на плати деталей повинні бути не довшими за 10 мм. По-третє, міняти топологію монтажу вкрай небажано, але, якщо дуже треба, на боці провідників обов'язково має бути рамковий екран (земляна петля, виділена кольором на мал.), а доріжки електроживлення повинні проходити поза нею.

Примітка:розриви в доріжках, до яких підключаються основи потужних транзисторів – технологічні, для налагодження, після чого запаюються краплями припою.

Налагодження цього УМЗЧ багато спрощується, а ризик зіткнутися з «збудком» у процесі користування зводиться до нуля, якщо:

• Мінімізувати міжблоковий монтаж, помістивши плату на радіаторах потужних транзисторів.
• Повністю відмовитися від роз'ємів усередині, виконавши весь монтаж лише пайкою. Тоді не потрібні будуть R12, R13 у потужному варіанті або R10 R11 у менш потужному (на схемах вони пунктирні).
• Використовувати для внутрішнього монтажу аудіопроводу із безкисневої міді мінімальної довжини.

За виконання цих умов із порушенням проблем немає, а налагодження УМЗЧ зводиться до рутинної процедури, описаної на рис.

Провід для звуку

Аудіопроводу не вигадка. Необхідність їх застосування нині безсумнівна. У міді з домішкою кисню на гранях кристаллітів металу утворюється найтонша плівочка оксиду. Оксиди металів напівпровідники і якщо струм у дроті слабкий без постійної складової, його форма спотворюється. За ідеєю, спотворення на міріадах кристаллітів повинні компенсувати один одного, але зовсім небагато (схоже, обумовлена ​​квантовими невизначеностями) залишається. Достатня, щоб бути поміченою вимогливими слухачами на тлі найчистішого звукусучасних УМЗЛ.

Виробники та торговці без сорому сумління підсовують замість безкисневої звичайну електротехнічну мідь – відрізнити одну від іншої на око неможливо. Однак є сфера застосування, де підробка не відбувається однозначно: кабель кручена парадля комп'ютерних мереж. Покласти сітку з довгими сегментами «леварем», вона або зовсім не запуститься, або постійно глючить. Дисперсія імпульсів, чи розумієш.

Автор, коли тільки ще пішли розмови про аудіопроводи, зрозумів, що, в принципі, це не порожня балаканина, тим більше, що безкисневі дроти на той час вже давно використовувалися в техніці спецпризначення, з якою він за родом діяльності був добре знайомий. Взяв тоді і замінив штатний шнур своїх навушників ТДС-7 саморобним із «вітухи» із гнучкими багатожильними проводами. Звук, на слух, стабільно покращав для наскрізних аналогових треків, тобто. на шляху від студійного мікрофона до диска, що ніде не піддавалися оцифровці. Особливо яскраво зазвучали записи на вінілі, зроблені за технологією DMM (Direct Meta lMastering, безпосереднє нанесення металу). Після цього міжблоковий монтаж всього домашнього аудіо був перероблений на «вітушний». Тоді поліпшення звучання стали відзначати і випадкові люди, до музики байдужі і наперед не повідомлені.

Як зробити міжблочні дротиз крученої пари, див. відео.

Відео: міжблокові дроти з витої пари своїми руками

На жаль, гнучка «вітуха» скоро зникла з продажу – погано трималася в обтисканих роз'ємах. Однак, до уваги читачів, тільки з безкисневої міді робиться гнучкий «військовий» провід МГТФ та МГТФЕ (екранований). Підробка неможливе, т.к. на звичайній міді стрічкова фторопластова ізоляція досить швидко розповзається. МГТФ зараз є в широкому продажу і коштує набагато дешевше фірмових, з гарантією, аудіопроводів. Недолік у нього один: його неможливо виконати розквітленим, але це можна виправити бирками. Є також і безкисневі обмотувальні дроти, див.

Теоретична інтермедія

Як бачимо, вже спочатку освоєння звукотехніки нам довелося зіткнутися з поняттям Hi-Fi (High Fidelity), висока вірністьвідтворення звуку. Hi-Fi бувають різних рівнів, які ранжуються слідом. основним параметрам:

1. Смузі відтворюваних частот.
2. Динамічному діапазону - відношенню в децибелах (дБ) максимальної (пікової) вихідної потужності до рівня власних шумів.
3. Рівнем власних шумів у дБ.
4. Коефіцієнту нелінійних спотворень (КНД) на номінальній (довготривалій) вихідній потужності. КНД на пікової потужності приймається 1% або 2% залежно від методики вимірювань.
5. Нерівномірності амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) у смузі відтворюваних частот. Для АС – окремо на низьких (НЧ, 20-300 Гц), середніх (СЧ, 300-5000 Гц) та високих (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звукових частотах.

Примітка:відношення абсолютних рівнів будь-яких величин I (дБ) визначається як P(дБ) = 20lg(I1/I2). Якщо I1

Всі тонкощі та нюанси Hi-Fi потрібно знати, займаючись проектуванням та будівництвом АС, а що стосується саморобного Hi-Fi УМЗЧ для дому, то, перш ніж переходити до таких, потрібно чітко усвідомити собі вимоги до їхньої потужності, необхідної для озвучування даного приміщення. динамічного діапазону (динаміки), рівня власних шумів та КНІ. Домогтися від УМЗЧ смуги частот 20-20 000 Гц із завалом на краях по 3 дБ та нерівномірністю АЧХ на СЧ у 2 дБ на сучасній елементній базі не становить великих складнощів.

Гучність

Потужність УМЗЧ не самоціль, вона повинна забезпечувати оптимальну гучність відтворення звуку у приміщенні. Визначити її можна за кривими рівної гучності, див. мал. Природних шумів у житлових приміщеннях тихіше 20 дБ немає; 20 дБ це лісова глуш у повний штиль. Рівень гучності в 20 дБ щодо порога чутності – це поріг виразності – шепіт розібрати ще можна, але музика сприймається лише як факт її наявності. Досвідчений музикант може визначити який інструмент грає, але що саме – ні.

40 дБ - нормальний шум добре ізольованої міської квартири в тихому районі або заміського будинку - є поріг розбірливості. Музику від порога виразності до порога розбірливості можна слухати за наявності глибокої корекції АЧХ, насамперед, по басах. Для цього в сучасні УМЗЧ вводять функцію MUTE (приглушка, мутація, не мутація!), Що включає соотв. коригувальні ланцюги в УМЗЛ.

90 дБ – рівень гучності симфонічного оркестру у дуже гарному концертному залі. 110 дБ може видати оркестр розширеного складу в залі з унікальною акустикою, яких у світі не більше 10, це поріг сприйняття: звуки голосніше сприймаються ще як помітний за змістом із зусиллям волі, але дратівливий шум. Зона гучності в житлових приміщеннях 20-110 дБ становить зону повної чутності, а 40-90 дБ – зону найкращої чутності, в якій непідготовлені та недосвідчені слухачі цілком сприймають сенс звуку. Якщо, звісно, ​​він у ньому є.

Потужність

Розрахунок потужності апаратури за заданою гучністю в зоні прослуховування чи не основне і найважче завдання електроакустики. Для себе в умовах краще йти від акустичних систем (АС): розрахувати їх потужність за спрощеною методикою, та прийняти номінальну (довготривалу) потужність УМЗЧ рівної пікової (музичної) АС. У разі УМЗЧ не додасть помітно своїх спотворень до таких АС, вони й так основне джерело нелінійності в звуковому тракті. Але й робити УМЗЧ занадто потужним годі було: у разі рівень його власних шумів може бути вище порога чутності, т.к. вважається він від рівня напруги вихідного сигналу максимальної потужності. Якщо вважати вже зовсім просто, то для кімнати звичайної квартири або будинку і АС з нормальною чутливістю (звуковою віддачею) можна прийняти слід. значення оптимальної потужності УМЗЧ:

• До 8 кв. м – 15-20 Вт.
• 8-12 кв. м – 20-30 Вт.
• 12-26 кв. м – 30-50 Вт.
• 26-50 кв. м – 50-60 Вт.
• 50-70 кв. м – 60-100 Вт.
• 70-100 кв. м - 100-150 Вт.
• 100-120 кв. м - 150-200 Вт.
• Понад 120 кв. м – визначається розрахунком за даними акустичних вимірів дома.

Динаміка

Динамічний діапазон УМЗЧ визначається за кривими рівної гучності та пороговими значеннями для різних ступенів сприйняття:

1. Симфонічна музика та джаз із симфонічним супроводом – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) ідеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) прийнятно. Звук з динамікою 80-85 дБ у міській квартирі не відрізнить від ідеального жодний експерт.
2. Інші серйозні музичні жанри - 75 дБ відмінно, 80 дБ "вище даху".
3. Попса будь-якого роду та саундтреки до фільмів – 66 дБ за очі вистачить, т.к. Дані опуси вже при записі стискаються за рівнями до 66 дБ і навіть до 40 дБ, щоб можна було слухати на чому завгодно.

Динамічний діапазон УМЗЧ, правильно обраного для цього приміщення, вважають рівним його рівню власних шумів, взятому зі знаком +, це т.зв. відношення сигнал/шум.

КНІ

Нелінійні спотворення (НІ) УМЗЧ - це складові спектра вихідного сигналу, яких не було у вхідному. Теоретично НІ найкраще «заштовхати» під рівень власних шумів, але технічно це дуже важко реалізувати. Насправді беруть до уваги т. зв. ефект маскування: на рівнях гучності нижче прим. 30 дБ діапазон сприйманих людським вухом частот звужується, як і здатність розрізняти звуки за частотою. Музиканти чують ноти, але оцінити тембр звуку не можуть. Люди без музичного слуху ефект маскування спостерігається вже на 45-40 дБ гучності. Тому УМЗЧ з КНД 0,1% (-60 дБ від рівня гучності в 110 дБ) оцінить як Hi-Fi рядовий слухач, а з КНД 0,01% (-80 дБ) можна вважати таким, що не спотворює звук.

Лампи

Останнє твердження, можливо, викличе неприйняття, аж до затятого, у адептів лампової схемотехніки: мовляв, справжній звук дають тільки лампи, причому не просто якісь, а окремі типи октальних. Заспокойтеся, панове – особливий ламповий звук не фікція. Причина – різні спектри спотворень у електронних ламп і транзисторів. Які, своєю чергою, обумовлені тим, що у лампі потік електронів рухається у вакуумі і квантові ефекти у ній виявляються. Транзистор прилад квантовий, там неосновні носії заряду (електрони і дірки) рухаються в кристалі, що без квантових ефектів взагалі неможливо. Тому спектр лампових спотворень короткий і чистий: у ньому чітко простежуються лише гармоніки до 3-ї – 4-ї, а комбінаційних складових (сум та різниць частот вхідного сигналу та їх гармонік) дуже мало. Тому за часів вакуумної схемотехніки КНД називали коефіцієнтом гармонік (КГ). У транзисторів спектр спотворень (якщо вони виміряні, застереження випадкова, див. нижче) простежується аж до 15-ї і більш високих компонент, і комбінаційних частот у ньому хоч відбавляй.

Спочатку твердотільної електроніки конструктори транзисторних УМЗЧ брали для них звичний «ламповий» КНІ в 1-2%; звук із ламповим спектром спотворень такої величини рядовими слухачами сприймається як чистий. Між іншим, і самого поняття Hi-Fi тоді ще не було. Виявилося – звучать тьмяно та глухо. У процесі розвитку транзисторної техніки виробилося розуміння, що таке Hi-Fi і що для нього потрібно.

В даний час хвороби зростання транзисторної техніки успішно подолані і побічні частоти на виході хорошого УМЗЧ важко уловлюються спеціальними методами вимірювань. А лампову схемотехніку можна вважати, що перейшла в розряд мистецтва. Його основа може бути будь-якою, чому ж електроніці туди не можна? Тут доречною буде аналогія з фотографією. Ніхто не зможе заперечувати, що сучасна цифрозеркалка дає картинку незмірно більш чітку, докладну, глибоку за діапазоном яскравостей і кольору, ніж фанерна скринька з гармошкою. Але хтось крутим Никоном "клацає фотки" типу "це мій жирний кішок нажрався як гад і дрихне розкинувши лапи", а хтось Сміною-8М на свемовську ч/б плівку робить знімок, перед яким на престижній виставці товпиться народ.

Примітка:і ще раз заспокойтесь – не все так погано. На сьогодні у лампових УМЗЧ малої потужності залишилося принаймні одне застосування і не останньої важливості, для якого вони технічно необхідні.

Досвідчений стенд

Багато любителів аудіо, щойно навчившись паяти, тут же «йдуть у лампи». Це в жодному разі не заслуговує на осуд, навпаки. Інтерес до витоків завжди виправданий і корисний, а електроніка стала на лампах. Перші ЕОМ були ламповими, і бортова електронна апаратура перших космічних апаратів теж була лампової: транзистори тоді вже були, але не витримували позаземної радіації. Між іншим, тоді під найсуворішим секретом створювалися і лампові мікросхеми! На мікролампах із холодним катодом. Єдина відома згадка про них у відкритих джерелах є в рідкісній книзі Митрофанова та Пікерсгіля «Сучасні приймально-підсилювальні лампи».

Але вистачить лірики до діла. Для любителів повозитися з лампами на мал. - Схема стендового лампового УМЗЧ, призначеного саме для експериментів: SA1 перемикається режим роботи вихідної лампи, а SA2 - напруга живлення. Схема добре відома в РФ, невелика доопрацювання торкнулася лише вихідного трансформатора: тепер можна не тільки «ганяти» в різних режимах рідну 6П7С, а й підбирати для інших ламп коефіцієнт включення екранної сітки в ультралінійному режимі; для переважної більшості вихідних пентодів та променевих тетродів він або 0,22-0,25, або 0,42-0,45. Про виготовлення вихідного трансформатора див.

Гітаристам та рокерам

Це той випадок, коли без ламп не обійтися. Як відомо, електрогітара стала повноцінним солюючим інструментом після того, як попередньо посилений сигнал зі звукознімача стали пропускати через спеціальну приставку – фьюзер – навмисне спотворюючу його спектр. Без цього звук струни був дуже різким і коротким, т.к. електромагнітний звукознімач реагує лише на моди її механічних коливань у площині деки інструменту.

Незабаром виявилася неприємна обставина: звучання електрогітари з фьюзером набуває повної сили і яскравості тільки на великих гучностях. Особливо це проявляється для гітар зі звукознімачем типу хамбакер, що дає «злий» звук. А як бути початківцю, змушеному репетирувати вдома? Не йти ж до зали виступати, не знаючи точно, як там зазвучить інструмент. І просто любителям року хочеться слухати улюблені речі в повному соку, а рокери народ загалом пристойний і неконфліктний. Принаймні ті, кого цікавить саме рок-музика, а не антураж із епатажем.

Так ось, виявилося, що фатальний звук виникає на рівнях гучності, прийнятних для житлових приміщень, якщо УМЗЧ ламповий. Причина – специфічна взаємодія спектра сигналу з фьюзера з чистим та коротким спектром лампових гармонік. Тут знову доречна аналогія: ч/б фото може бути виразніше кольорового, т.к. залишає для перегляду лише контур та світло.

Тим, кому ламповий підсилювач потрібен не для експериментів, а в силу технічної необхідності довго освоювати тонкощі лампової електроніки дозвілля, вони іншим захоплені. УМЗЧ у такому разі краще робити безтрансформаторний. Точніше – з однотактним узгоджуючим вихідним трансформатором, який працює без постійного підмагнічування. Такий підхід набагато спрощує та прискорює виготовлення найскладнішого та найвідповідальнішого вузла лампового УМЗЧ.

"Безтрансформаторний" ламповий вихідний каскад УМЗЧ та попередні підсилювачі до нього

Справа на рис. дана схема безтрансформаторного вихідного каскаду лампового УМЗЧ, а зліва – варіанти попереднього підсилювачадля нього. Вгорі - з регулятором тембру за класичною схемою Баксандала, що забезпечує досить глибоке регулювання, але вносить невеликі фазові спотворення сигнал, що може бути істотно при роботі УМЗЧ на 2-смугову АС. Внизу – підсилювач із регулюванням тембру простіше, що не спотворює сигнал.

Але повернемося до «оконечника». У ряді зарубіжних джерел ця схема вважається одкровенням, однак ідентична їй, за винятком ємності електролітичних конденсаторів, виявляється в радянському «Довіднику радіоаматора» 1966 р. Товстезна книжища на 1060 сторінок. Не було тоді інтернету та баз даних на дисках.

Там, праворуч на рис., коротко, але ясно описані недоліки цієї схеми. Удосконалена, із того ж джерела, дана на слід. Рис. праворуч. У ній екранна сітка Л2 запитана від середньої точки анодного випрямляча (анодна обмотка силового трансформатора симетрична), а екранна сітка Л1 через навантаження. Якщо замість високоомних динаміків включити узгоджувальний трансформатор із звичайним динаміком, як у перед. схемою, вихідна потужність скласти бл. 12 Вт, т.к. активний опір первинної обмотки трансформатора набагато менше 800 Ом. КНИ цього кінцевого каскаду з трансформаторним виходом – прим. 0,5%

Як зробити трансформатор?

Головні вороги якості потужного сигнального НЧ (звукового) трансформатора - магнітне поле розсіювання, силові лінії якого замикаються, обходячи магнітопровід (сердечник), вихрові струми в магнітопроводі (струми Фуко) і, меншою мірою - магнітострикція в сердечнику. Через це явище недбало зібраний трансформатор «співає», гуде або пищить. Зі струмами Фуко борються, зменшуючи товщину пластин магнітопроводу і додатково ізолюючи їх лаком при складанні. Для вихідних трансформаторів оптимальна товщина пластин – 0,15 мм, максимально допустима – 0,25 мм. Брати для вихідного трансформатора пластини тонше не слід: коефіцієнт заповнення керна (центрального стрижня магнітопроводу) сталлю впаде, перетин магнітопроводу для отримання заданої потужності доведеться збільшити, через що спотворення і втрати в ньому тільки зростуть.

У сердечнику звукового трансформатора, що працює з постійним підмагнічуванням (напр., анодним струмом однотактного вихідного каскаду), повинен бути невеликий (визначається розрахунком) немагнітний зазор. Наявність немагнітного зазору, з одного боку, зменшує спотворення сигналу постійного підмагнічування; з іншого - в магнітопроводі звичайного типу збільшує поле розсіювання і вимагає осердя більшого перерізу. Тому немагнітний зазор потрібно розраховувати на оптимум і виконувати якомога точніше.

Для трансформаторів, що працюють з підмагнічуванням, оптимальний тип сердечника – із пластин Шп (просічених), поз. 1 на рис. Вони немагнітний зазор утворюється при просічці керна і тому стабільний; його величина вказується у паспорті на пластини або заміряється набором щупів. Поле розсіювання мінімальне, т.к. бічні гілки, якими замикається магнітний потік, цілісні. З пластин Шп часто збирають і осердя трансформаторів без підмагнічування, т.к. пластини Шп роблять із високоякісної трансформаторної сталі. У такому разі сердечник збирають вперекришку (пластини кладуть просіканням то в один, то в інший бік), а його перетин збільшують на 10% проти розрахункового.

Трансформатори без підмагнічування краще мотати на сердечниках УШ (зменшеної висоти із розширеними вікнами), поз. 2. Вони зменшення поля розсіювання досягається з допомогою зменшення довжини магнітного шляху. Оскільки пластини УШ доступніші за Шп, з них часто набирають і сердечники трансформаторів з підмагнічуванням. Тоді збирання сердечника ведуть накрити: збирають пакет із Ш-пластин, кладуть смужку непровідного немагнітного матеріалу товщиною у величину немагнітного зазору, накривають ярмом з пакета перемичок і стягують все разом обоймою.

Примітка:"Звукові" сигнальні магнітопроводи типу ШЛМ для вихідних трансформаторів високоякісних лампових підсилювачів мало придатні, у них велике поле розсіювання.

На поз. 3 дана схема розмірів осердя для розрахунку трансформатора, на поз. 4 конструкція каркаса обмоток, але в поз. 5 – викроювання його деталей. Що ж до трансформатора для «безтрансформаторного» вихідного каскаду, його краще робити на ШЛМме вперекришку, т.к. підмагнічування мізерно мало (струм підмагнічування дорівнює струму екранної сітки). Головне завдання тут - зробити обмотки якомога компактніше з метою зменшення поля розсіювання; їхній активний опір все одно вийде набагато менше 800 Ом. Що більше вільного місця залишиться у вікнах, то краще вийшов трансформатор. Тому обмотки мотають виток до витка (якщо немає намотувального верстата, це маєта жахлива) з якомога тоншого дроту, коефіцієнт укладання анодної обмотки для механічного розрахунку трансформатора беруть 0,6. Обмотковий провід - марок ПЕТВ або ПЕММ, у них жила безкиснева. ПЕТВ-2 або ПЕММ-2 брати не треба, у них від подвійного лакування збільшений зовнішній діаметр і поле розсіювання буде більшим. Первинну обмотку мотають першою, т.к. саме її поле розсіювання найбільше впливає звук.

Залізо цього трансформатора потрібно шукати з отворами в кутах пластин і стяжними скобами (див. рис. справа), т.к. "для повного щастя" складання магнітопроводу проводиться в слід. порядку (зрозуміло, обмотки з висновками та зовнішньою ізоляцією повинні бути вже на каркасі):

1. Готують розбавлений вдвічі акриловий лак або, по-старому, шеллак;
2. Пластини з перемичками швидко покривають лаком з одного боку і якнайшвидше, не придушуючи сильно, вкладають у каркас. Першу пластину кладуть лакованою стороною всередину, наступну – нелакованою стороною до першої лакованої і т.д;
3. Коли вікно каркасу заповниться, накладають скоби та туго стягують болтами;
4. Через 1-3 хв, коли видавлювання лаку із зазорів мабуть припиниться, додають пластин знову до заповнення вікна;
5. Повторюють пп. 2-4, доки вікно не буде туго набите сталлю;
6. Знову туго стягують сердечник та сушать на батареї тощо. 3-5 діб.

Зібраний за такою технологією сердечник має дуже хорошу ізоляцію пластин та заповнення сталлю. Втрат на магнітострикцію взагалі не виявляється. Але врахуйте - для сердечників їх пермалоя дана методика не застосовна, т.к. від сильних механічних впливів магнітні властивості пермалою незворотно погіршуються!

На мікросхемах

УМЗЧ на інтегральних мікросхемах (ІМС) роблять найчастіше ті, кого влаштовує якість звуку до середнього Hi-Fi, але більш приваблює дешевизна, швидкість, простота складання та повна відсутність будь-яких налагоджувальних процедур, які потребують спеціальних знань. Просто підсилювач на мікросхемах – оптимальний варіант для «чайників». Класика жанру тут - УМЗЧ на ІМС TDA2004, що стоїть на серії, дай бог пам'яті, вже років 20, зліва на рис. Потужність – до 12 Вт на канал, напруга живлення – 3-18 В однополярна. Площа радіатора – від 200 кв. див. для максимальної потужності. Гідність – здатність працювати на дуже низькоомне, до 1,6 Ом, навантаження, що дозволяє знімати повну потужність при живленні від бортової мережі 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовому живленні, напр., на мотоциклі. Однак вихід TDA2004 у класі В некомплементарний (на транзисторах однакової провідності), тому звучок точно не Hi-Fi: КНІ 1%, динаміка 45 дБ.

Більш сучасна TDA7261 звук дає не краще, але потужніше, до 25 Вт, т.к. верхня межа напруги живлення збільшена до 25 В. Нижня, 4,5 В, все ще дозволяє запитуватись від 6 В бортмережі, тобто. TDA7261 можна запускати практично від усіх бортмереж, крім літакової 27 В. За допомогою навісних компонентів (обв'язки, праворуч на рис.) TDA7261 може працювати в режимі мутування та з функцією St-By (Stand By, чекати), що переводить УМЗЧ у режим мінімального енергоспоживання за відсутності вхідного сигналу протягом певного часу. Зручності коштують грошей, тому для стерео потрібна буде пара TDA7261 із радіаторами від 250 кв. див. для кожної.

Примітка:Якщо вас чимось приваблюють підсилювачі з функцією St-By, врахуйте – чекати від них динаміки ширше за 66 дБ не варто.

«Надекономічна» по живленню TDA7482, ліворуч на рис., що працює у т. зв. клас D. Такі УМЗЧ іноді називають цифровими підсилювачами, що неправильно. Для справжнього оцифровки з аналогового сигналу знімають відліки рівня з частотою квантування, не менше ніж удвічі більшої найвищої з частот, що відтворюються, величина кожного відліку записується завадостійким кодом і зберігається для подальшого використання. УМЗЧ класу D – імпульсні. Вони аналог безпосередньо перетворюється на послідовність широтно-модулированных імпульсів (ШИМ) високої частоти, що й подається на динамік через фільтр низьких частот (ФНЧ).

Звук класу D з Hi-Fi не має нічого спільного: КНІ в 2% і динаміка в 55 дБ для УМЗЧ класу D вважаються дуже добрими показниками. І TDA7482 тут, треба сказати, вибір не оптимальний: інші фірми, що спеціалізуються на класі D, випускають ІМС УМЗЧ дешевше і вимагають меншої обв'язки, напр., D-УМЗЧ серії Paxx, праворуч на рис.

З TDAшек слід відзначити 4-канальну TDA7385, див. рис., на якій можна зібрати хороший підсилювач для колонок до середнього Hi-Fi включно, з розділенням частот на 2 смуги або для системи з сабвуфером. Розфільтрування НЧ і СЧ-ВЧ у тому й іншому випадку проводиться у разі входу на слабкому сигналі, що спрощує конструкцію фільтрів і дозволяє глибше розділити лінії. А якщо акустика сабвуферна, то 2 канали TDA7385 можна виділити під суб-УНЧ мостової схеми (див. нижче), а решта 2 задіяти для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, що можна перекласти як «підбасовик» або, дослівно, «підгавкувач» відтворює частоти до 150-200 Гц, у цьому діапазоні людські вуха практично не здатні визначити напрямок джерела звуку. В АС із сабвуфером «підбасовий» динамік ставлять у готельне акустичне оформлення, це і є сабвуфер як такий. Сабвуфер розміщують, в принципі, як зручніше, а стереоефект забезпечується окремими СЧ-ВЧ каналами зі своїми малогабаритними АС, до акустичного оформлення яких особливо серйозних вимог не висувається. Знавці сходяться на тому, що стерео краще все ж таки слухати з повним поділом каналів, але сабвуферні системи істотно економлять кошти або працю на басовий тракт і полегшують розміщення акустики в малогабаритних приміщеннях, чому і користуються популярністю у споживачів зі звичайним слухом і не особливо вимогливих.

«Просочування» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а з нього в повітря сильно псує стерео, але, якщо різко «обрубати» підбаси, що, до речі, дуже складно і дорого, то виникне дуже неприємний на слух ефект перескоку звуку. Тому розфільтрування каналів у сабвуферних системах провадиться двічі. На вході електричними фільтрами виділяються СЧ-ВЧ з басовими «хвостиками», які не перевантажують СЧ-ВЧ тракт, але забезпечують плавний перехід на підбас. Баси з СЧ «хвостиками» поєднуються і подаються на окремий УМЗЧ для сабвуфера. Дофільтровуються СЧ, щоб не псувалося стерео, в сабвуфері вже акустично: підбасовий динамік ставлять, напр., в перегородку між резонаторними камерами сабвуфера, що не випускають СЧ назовні, див.

До УМЗЧ для сабвуфера пред'являється ряд специфічних вимог, у тому числі «чайники» головним вважають можливо більшу потужність. Це абсолютно неправильно, якщо, скажімо, розрахунок акустики під кімнату дав для однієї колонки пікову потужність W, потужність сабвуфера потрібна 0,8(2W) або 1,6W. Напр. якщо для кімнати підходять АС S-30, то сабвуфер потрібен 1,6х30 = 48 Вт.

Набагато важливіше забезпечити відсутність фазових та перехідних спотворень: підуть вони – перескок звуку обов'язково буде. Що стосується КНД, то він допустимо до 1% Власні спотворення басів такого рівня не чутно (див. криві рівної гучності), а «хвости» їх спектра в найкраще чутної СЧ області не виберуться з сабвуфера назовні.

Щоб уникнути фазових і перехідних спотворень, підсилювач для сабвуфера будують за т. зв. бруківці: виходи 2-х ідентичних УМЗЧ включають зустрічно через динамік; сигнали на входи подаються у протифазі. Відсутність фазових та перехідних спотворень у бруківці обумовлено повною електричною симетрією шляхів вихідного сигналу. Ідентичність підсилювачів, що утворюють плечі моста, забезпечується застосуванням спарених УМЗЧ на ІМС, виконаних на одному кристалі; це, мабуть, єдиний випадок, коли підсилювач на мікросхемах кращий за дискретний.

Примітка:потужність мостового УМЗЧ не подвоюється, як думають деякі, вона визначається напругою живлення.

Приклад схеми мостового УМЗЧ для сабвуфера до 20 кв. м (без вхідних фільтрів) на ІМС TDA2030 наведено на рис. ліворуч. Додаткове відфільтрування СЧ здійснюється ланцюгами R5C3 та R’5C’3. Площа радіатора TDA2030 – від 400 кв. див. У мостових УМЗЧ з відкритим виходом є неприємна особливість: при розбалансі мосту в струмі навантаження з'являється постійна складова, здатна вивести з ладу динамік, а схеми захисту підбасів часто глючать, відключаючи динамік, коли не треба. Тому краще захистити дорогу НЧ голівку "дубово", неполярними батареями електролітичних конденсаторів (виділено кольором, а схема однієї батареї дана на врізанні).

Трохи про акустику

Акустичне оформлення сабвуфера – особлива тема, але якщо тут дано креслення, то потрібні й пояснення. Матеріал корпусу – МДФ 24 мм. Труби резонаторів - з досить міцного пластику, що не дзвінить, напр., поліетилену. Внутрішній діаметр труб – 60 мм, виступи всередину 113 мм у великій камері та 61 у малій. Під конкретну головку гучномовця сабвуфер доведеться переналаштувати за найкращим басом і, одночасно, за найменшим впливом на стереоефект. Для налаштування труби беруть свідомо більшу довжину і, засуваючи-висуваючи, домагаються необхідного звучання. Виступи труб назовні на звук не впливають, потім їх відрізають. Налаштування труб взаємозалежне, так що повозитися доведеться.

Підсилювач для навушників

Підсилювач для навушників роблять своїми руками найчастіше з 2-х причин. Перша – слухання «на ходу», тобто. поза домом, коли потужності аудіовиходу плеєра або смартфона не вистачає для розгойдування «гудзиків» або «лопухів». Друга – для висококласних домашніх навушників. Hi-Fi УМЗЧ для звичайної житлової кімнати потрібен з динамікою до 70-75 дБ, але динамічний діапазон найкращих сучасних стереонавушників перевищує 100 дБ. Підсилювач з такою динамікою коштує дорожче за деякі автомобілі, а його потужність буде від 200 Вт у каналі, що для звичайної квартири занадто багато: прослуховування на сильно заниженій проти номінальної потужності псує звук, див. вище. Тому має сенс зробити малопотужний, але з гарною динамікою окремий підсилювач саме для навушників: ціни на побутові УМЗЧ із такою доважкою завищені явно безглуздо.

Схема найпростішого підсилювача навушників на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук - хіба що для китайських «ґудзичок», працює в класі B. Економічності теж не відрізняється - 13-мм літієвих батарейок вистачає на 3-4 години при повній гучності. На поз. 2 - TDAшна класика для навушників "на хід". Звук, втім, дає цілком пристойний, до середнього Hi-Fi, дивлячись за параметрами оцифровки треку. Аматорським удосконаленням обв'язки TDA7050 немає числа, але переходу звуку на наступний рівень класності поки не досяг ніхто: сама «мікруха» не дозволяє. TDA7057 (поз. 3) просто функціональніший, можна підключати регулятор гучності на звичайному, не здвоєному потенціометрі.

УМЗЧ для навушників на TDA7350 (поз. 4) розрахований вже на розгойдування хорошої індивідуальної акустики. Саме на цій ІМС зібрані підсилювачі для навушників у більшості побутових УМЗЧ середнього та високого класу. УМЗЧ для навушників на KA2206B (поз. 5) вважається вже професійним: його максимальної потужності в 2,3 Вт вистачає і для розгойдування таких серйозних ізодинамічних «лопухів», як ТДС-7 та ТДС-15.