Унч на советских транзисторах. УНЧ на советских транзисторах: схемы усилителей мощности для самостоятельной сборки

Здесь настоящий индивидуальный подход: модели разрабатываются по индивидуальному заказу клиента.
Всегда по материальным вопросам — размер моего верстака — могу сделать только маленькие головки или комбо, от 5 до 15Вт…

Будут спроектированы и разработаны исходя из пожеланий заказчика, который решит, что можно сэкономить и то, что следует великодушно рассмотреть. Моя роль как дизайнера заключается в том, чтобы предложить ему связное целое, отвечающее его пожеланиям и соблюдая правила искусства.

Пример реализации, произведен весной 2021 года.

Это проект головы мощностью 15 Вт на базе оригинального AC15 Vox из 60-х, но дополненный дополнительными схемами: соло-бустер, петля эффектов с регулировкой тембра, аттенюатор динамика, и линейный выход с имитацией динамика.

Ламповая головка после AC15 Vox, версия шестидесятых годов, в настоящее время собирается и тестируется …
Плата общего назначения еще не установлена.

Деталь основной карты. Компоненты NOS с 50-х по 70-е годы.
Электрохимические конденсаторы современны, потому что более надежны при той же цене.
Конденсаторы звена в критических точках российские военные бумажные в масле модели.

---

К вашим услугам! Расскажи мне о своих желаниях…
Гитара Поппа.

Схемы современных усилителей мощности на транзисторах. Две схемы УНЧ на транзисторах. однотактный усилитель на одном транзисторе

Предлагаемый вашему драгоценному вниманию усилитель прост в сборке, до ужаса прост в настройке (на самом деле этого и не требуется), не содержит особо дефицитных компонентов, и при этом имеет очень хорошие характеристики и легко тянет на так- называется hi-fi, так горячо любимый большинством граждан. Усилитель может работать на нагрузку 4 и 8 Ом, может использоваться в мостовом режиме на нагрузку 8 Ом, при этом он будет отдавать в нагрузку 200 Вт.

Основные характеристики:

Напряжение питания, В ………………………………………….. … ……………..±35
Потребляемый ток в тихом режиме, мА ………………….. ………….. 100
Входное сопротивление, кОм . ………………………… ………………… 24
Чувствительность (100 Вт, 8 Ом), В……… ………………………………………………. 1,2
Выходная мощность ( КГ=0,04%), Вт………………………………………………. … 80
Диапазон воспроизводимых частот, Гц……………………………. 10 — 30000
Отношение сигнал/шум (не взвешенное), дБ……………………………….. -73

Усилитель полностью на дискретных элементах, без всяких ОУ и прочих ухищрений. При работе на нагрузку 4 Ом и питание 35 В усилитель развивает мощность до 100 Вт. Если есть необходимость подключить нагрузку 8 Ом, мощность можно увеличить до +/-42 В, в этом случае мы получим те же 100 Вт. Категорически не рекомендуется повышать напряжение питания более 42 В. , иначе можно остаться без выходных транзисторов. При работе в мостовом режиме надо использовать нагрузку 8 Ом, иначе опять же теряем всякую надежду на выживаемость выходных транзисторов. Кстати, надо учитывать, что защиты от короткого замыкания в нагрузке нет, поэтому нужно быть осторожным. Для использования усилителя в мостовом режиме необходимо прикрутить вход МТ к выходу другого усилитель, на вход которого подается сигнал. Оставшийся ввод замыкается на общий провод. Резистор R11 служит для установки тока покоя выходных транзисторов. Конденсатор С4 определяет верхнюю границу усиления и уменьшать его не стоит — получите самовозбуждение на высоких частотах.
Все резисторы 0,25 Вт, кроме R18, R12, R13, R16, R17. Первые три по 0,5 Вт, последние два по 5 Вт. Светодиод HL1 не для красоты, поэтому не нужно втыкать в схему сверхъяркий диод и выводить на переднюю панель. Диод должен быть самого обычного зеленого цвета — это важно, так как светодиоды других цветов имеют разное падение напряжения. Если вдруг кому-то не повезло и он не смог достать выходные транзисторы MJL4281 и MJL4302, их можно заменить на MJL21193 и MJL21194 соответственно. Переменный резистор R11 лучше всего взять многооборотный, хотя подойдет и обычный. Ничего критичного тут нет — просто удобнее выставить ток покоя.

На хабре уже были публикации о ламповых усилителях, сделанных своими руками, было очень интересно почитать. Бесспорно, звучат они замечательно, но для повседневного использования проще использовать транзисторный прибор. Транзисторы удобнее тем, что не требуют прогрева перед работой и более долговечны. Да и начинать ламповую эпопею с анодными потенциалами под 400 В решится далеко не каждый, а транзисторные трансформаторы на пару десятков вольт гораздо надежнее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему Джона Линсли Худа 1969 года, взяв авторские параметры, исходя из импеданса моих динамиков 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Объяснений этому много:
— минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
— несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не нужно разбирать на комплементарные пары;
— мощности в 10 ватт с запасом хватает для обычного жилища человека, а входная чувствительность 0,5-1 вольт очень хорошо согласуется с выходной мощностью большинства звуковых карт или плееров;
— класс А — он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звуке. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.

Внутренний дизайн

Можно на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их нужно шунтировать конденсаторами, а падение напряжения на них больше. После мостов идут фильтры CRC из двух конденсаторов по 33000 мкФ и резистора 0,75 Ом между ними. Если взять и емкость и резистор меньше, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше будет греться, но возрастут пульсации, что не комильфо. Эти параметры, ИМХО, разумны по соотношению цена-эффект. В фильтре нужен мощный цементный резистор, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому его лучше брать с запасом 5-10 Вт. Для остальных резисторов в цепи питания, 2 Вт будет достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продается много готовых комплектов, но не меньше жалоб на качество китайских комплектующих или неграмотную разводку на платах. Поэтому лучше сделать это самостоятельно, под свой «вольный». Оба канала я сделал на одной макетной плате, чтобы потом прикрепить ее к днищу корпуса. Запустите с тестовыми элементами:

Все, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы смонтированы на радиаторах, об этом ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать следующие замечания:

Не все нужно паять сразу. Резисторы R1, R2 и R6 лучше поставить сначала с подстроечными резисторами, после всех регулировок выпаять их, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с таким же сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 устанавливается так, чтобы напряжение между X и нулем было ровно в два раза меньше напряжения +V и нуля. В одном из каналов мне не хватило 100кОм, так что эти триммеры лучше брать с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя — ставим тестер для измерения постоянного тока и меряем этот самый ток на входе плюса питания. Пришлось значительно уменьшить сопротивление обоих резисторов, чтобы получить нужный ток покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимален и фактически при отсутствии входного сигнала все уходит в тепловую энергию. Для 8-омных динамиков этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1,2 А при 27 вольтах, что означает 32,4 Вт тепла на канал. Поскольку подача тока может занять несколько минут, выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Потому что они чаще всего нагреваются.

Возможно, в качестве эксперимента вы захотите сравнить звучание разных транзисторов, так что для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Пробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, небольшая разница была в пользу последнего. В предвыходные пробовали КТ630, БД139 и КТ801, остановились на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть довольно субъективной. На выходе сразу поставил 2N3055 (ST Microelectronics), благо они многим нравятся.

При регулировке и уменьшении сопротивления усилителя может увеличиться частота среза низких частот, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0,5 мкФ, а 1 или даже 2 мкФ в полимерной пленке. В Сети до сих пор гуляет российская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предлагается как 0,1 мкФ, что чревато отсечкой всех басов на 90 Гц:

Пишут, что эта схема не склонен к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землей ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0,1 мкФ.
— предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой ввод схемы.
— очень уместно было бы использовать термопасту для максимального контакта транзистора с радиатором.

Слесарно-плотничное дело

Сделал корпус из оргстекла. Сразу заказываем вырезанные прямоугольники у стекольщиков, делаем в них необходимые отверстия для креплений и окрашиваем обратную сторону черной краской.

Оргстекло, окрашенное сзади, выглядит очень красиво. Теперь осталось только все собрать и наслаждаться музыкой… ах да, во время финальной сборки важно еще правильно развести землю, чтобы минимизировать фон. Как выяснилось за десятки лет до нас, С3 нужно соединить с сигнальной землей, т.е. с минусом входа-входа, а все остальные минусы можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если все сделано правильно, то никакого фона не слышно, даже если поднести ухо к динамику на максимальной громкости. Еще одна особенность «земли», характерная для звуковых карт, не имеющих гальванической развязки с компьютером, — это помехи от материнской платы, которые могут пролезать через USB и RCA. Судя по интернету, проблема распространенная: в динамиках слышны звуки HDD, принтера, мышки и фон питания системного блока. В этом случае проще всего разорвать контур заземления, заклеив изолентой землю на штекере усилителя. Бояться тут нечего, т.к. будет второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе делать не стал, так как качественного ALPS не получилось, да и шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него между «землей» и «сигналом» входа был установлен обычный резистор на 47 кОм. Тем более что регулятор внешней звуковой карты всегда под рукой, да и ползунок есть в каждой программе. Только у винилового проигрывателя нет регулятора громкости, поэтому для его прослушивания я приделал к соединительному кабелю внешний потенциометр.

Я могу угадать этот контейнер за 5 секунд…

Материальные затраты

Усилитель способен выдавать 2 кВт пиковой мощности и 1,5 кВт непрерывной мощности, что означает, что этот усилитель сожжет большинство известных вам динамиков. Чтобы представить себе такую ​​мощность в действии, можно подключить (чего делать категорически не советую) два последовательно соединенных 8-омных динамика к сети переменного тока 220В. При этом на один динамик будет 110В действующего напряжения на нагрузке 8 Ом — 1500Вт. Как долго, по-вашему, акустика проработает в таком режиме. Если желание заниматься этим усилителем до сих пор не пропало, идем дальше…

Усилитель Описание

Во-первых, давайте посмотрим на требования для достижения 1,5 кВт на 4 Ом. Нам нужно среднеквадратичное значение 77,5 В, но нам нужен некоторый запас, потому что напряжение питания будет падать под нагрузкой, и всегда будет некоторое падение напряжения на переходах коллектор-эмиттер и эмиттерных резисторах.

Таким образом, напряжение должно быть…

В постоянного тока = VRMS * 1,414
В постоянного тока = 77,5 * 1,414 = ±109,6 В постоянного напряжения

конец усилителя, и дополнительные 10В к падению напряжения питания при полной нагрузке.

Трансформатор 2 x 90В даст напряжение без нагрузки ±130В (260В между концами выпрямителя), поэтому с блоком питания нужно обращаться крайне осторожно

Биполярные транзисторы были выбраны как наиболее подходящие для оконечного усилителя этап. В первую очередь это продиктовано напряжением питания, которое выше напряжения отсечки для большинства полевых МОП-транзисторов. Это тоже немало для биполярных транзисторов, но MJ15004/5, или MJ21193/4 удовлетворяют требованию по максимальному напряжению, а потому, ориентироваться будем на них.

П=В? / Р = 65? /4=1056Вт

То есть он равен среднему электронагревателю …
Помните, что при возбуждении резистивной нагрузки с фазовым сдвигом 45° рассеиваемая мощность почти удваивается. Из этого следует, что для этого усилителя жизненно необходимо хорошее охлаждение, потребуются хорошие радиаторы, вентиляторы принудительного охлаждения (естественная конвекция не поможет).

Транзисторы MJ15024/5 (или MJ21193/4) в корпусе К-3 (железо с двумя выводами типа КТ825/827) и рассчитаны на рассеиваемую мощность 250 Вт при 25°C. Транзисторный корпус К-3 выбран потому, что он имеет самую высокую мощность рассеивания, поскольку тепловое сопротивление ниже, чем у любого другого транзистора в пластиковом корпусе.

MJE340/350 в каскаде усилителя напряжения гарантирует хорошую линейность. Но даже при токе 12 мА через каскад мощность составляет 0,72 Вт, поэтому Q4, Q6, Q9 и Q10 должны иметь радиаторы. Транзистор (Q5), определяющий смещение оконечного каскада, должен быть установлен на общий радиатор с выводом и иметь надежный тепловой контакт.

Схема защиты от короткого замыкания (Q7, Q8) ограничивает ток до 12А и мощность, выделяемую одним транзистором, до примерно 175Вт, при этом усилитель не позволяет работать в таком режиме длительное время.
Схема профессионального усилителя мощностью 1500 Вт.

Дополнительные элементы обратной связи (R6a и C3a, показаны пунктирной линией) не являются обязательными. Они могут быть необходимы, когда происходит самовозбуждение усилителя. Диоды свободного хода (D9 и D10) защищают транзисторы усилителя от обратной ЭДС при работе на резистивную нагрузку. Диоды серии 1N5404 выдерживают пиковый ток до 200А. Номинальное напряжение должно быть не менее 400В.

Резистор VR1 100 Ом используется для балансировки усилителя по постоянному току. При значениях компонентов, показанных на схеме, начальное смещение должно быть в пределах ±25 мВ перед настройкой. Резистор VR2 используется для установки тока покоя конечного каскада. Отрегулируйте ток покоя, измерив напряжение на резисторе R19.или R20, который должен быть в пределах 150 мВ.
Чувствительность входного каскада составляет 1,77 В для 900 Вт на 8 Ом или 1800 Вт на 4 Ом.

Источник питания:

Блок питания, необходимый для усилителя, требует серьезного конструктивного подхода. Во-первых, нужен понижающий трансформатор мощностью не менее 2кВт. Конденсаторы фильтра питания должны быть рассчитаны на 150 В и выдерживать пульсации тока до 10 А. Конденсаторы, не соответствующие этим требованиям, могут просто взорваться при работе усилителя на полную мощность.

Важная деталь — мостовой выпрямитель. Хотя мосты на 35 А кажутся способными справиться с этой задачей, пиковый повторяющийся ток превышает номинальные характеристики моста. Я рекомендую использовать два моста, соединенных параллельно, как показано на схеме. Номинальное напряжение мостового выпрямителя должно быть не менее 400 В, и они должны быть установлены с достаточным для охлаждения радиатором.
Схема блока питания усилителя мощностью 1500 Вт.

На схеме показаны конденсаторы, составленные из четырех низковольтных, так как их легче найти, а выпрямитель также состоит из двух мостов, соединенных параллельно.

Дополнительные источники напряжения в 5В можно исключить, при этом пиковая мощность снизится с 2048Вт до 1920Вт, что несущественно.
Модуль Р39 представляет собой систему плавного пуска и состоит из реле, контакты которого соединены параллельно с резисторами общей мощностью 150Вт и результирующим сопротивлением 33 Ом.

Блок питания должен обеспечивать стабильное или нестабильное биполярное напряжение питания ±45В и силу тока 5А. Схема этого УНЧ на транзисторах очень проста, так как в выходном каскаде используется пара мощных комплиментарных транзисторов Дарлингтона. В соответствии с эталонными характеристиками данные транзисторы могут коммутировать ток до 5А при напряжении перехода эмиттер-коллектор до 100В.

Схема УНЧ представлена ​​на рисунке ниже.

Требующий усиления сигнал через предварительный УНЧ поступает на предварительный дифференциальный усилительный каскад, построенный на составных транзисторах VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде снижает шумовые эффекты и обеспечивает отрицательную обратную связь. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС постоянного тока реализована через резистор R6. ОУ для переменной составляющей осуществляется через резистор R6, но его величина зависит от номиналов цепочки R7-C3. Но следует учитывать, что слишком большое увеличение сопротивления R7 приводит к возбуждению.

Режим работы постоянного тока обеспечивается подбором резистора R6. Выходной каскад на транзисторах Дарлингтона VT3 и VT4 работает в классе АВ. Диоды VD1 и VD2 нужны для стабилизации рабочей точки выходного каскада.

Транзистор VT5 предназначен для построения выходного каскада; на его базу подается сигнал с дифференциального выхода. предусилителя, а также постоянное напряжение смещения, определяющее режим работы выходного каскада на постоянном токе.

Все конденсаторы цепи должны быть рассчитаны на максимальное постоянное напряжение не менее 100 В. Транзисторы выходного каскада рекомендуется монтировать на радиаторы площадью не менее 200 см кв.

Рассматриваемая схема простого двухкаскадного усилителя предназначена для работы с наушниками или для использования в простых устройствах с функцией предусилителя.

Первый транзистор усилителя включен по схеме с общим эмиттером, а второй транзистор с общим коллектором. Первый каскад предназначен для основного усиления сигнала по напряжению, а второй каскад уже усиление по мощности.

Низкое выходное сопротивление второго каскада двухкаскадного усилителя, называемого эмиттерным повторителем, позволяет подключать не только высокоомные наушники, но и другие типы преобразователей акустического сигнала.

Это тоже двухкаскадная схема УНЧ, выполненная на двух транзисторах, но уже противоположной проводимости. Главная ее особенность в том, что связь между каскадами прямая. Прикрытое ООС через сопротивление R3, напряжение смещения со второго каскада проходит на базу первого транзистора.

Конденсатор С3, шунтирующий резистор R4, уменьшает ООС по переменному току, тем самым уменьшая коэффициент усиления VT2. Подбором номинала резистора R3 устанавливается режим работы транзисторов.

Этот достаточно легкий усилитель мощности звуковой частоты(УМЗЧ) можно спаять всего на двух транзисторах. При напряжении питания 42 В постоянного тока выходная мощность усилителя достигает 0,25 Вт на нагрузке 4 Ом. Потребляемый ток всего 23 мА. Усилитель работает в однотактном режиме «А».

Низкочастотное напряжение от источника сигнала подходит для регулятора громкости R1. Далее через защитный резистор R3 и конденсатор С1 подается сигнал на биполярный транзистор VT1, включенный по схеме с общим эмиттером. Усиленный сигнал поступает через R8 на затвор мощного полевого транзистора VT2, включенного по схеме с общим истоком и его нагрузкой является первичная обмотка понижающего трансформатора. К вторичной обмотке трансформатора можно подключить динамическую головку или акустическую систему.

В обоих транзисторных каскадах имеется локальная отрицательная обратная связь по постоянному и переменному току, а также по общей цепи ООС.

В случае увеличения напряжения на затворе полевого транзистора уменьшается сопротивление сток-исток его канала и уменьшается напряжение на его стоке. Это также влияет на уровень сигнала, подаваемого на биполярный транзистор, что снижает напряжение затвор-исток.

Вместе с локальными цепями отрицательной обратной связи, таким образом, режимы работы обоих транзисторов стабилизируются даже в случае небольшого изменения напряжения питания. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R10 и R7. Стабилитрон VD1 предназначен для предотвращения выхода из строя полевого транзистора. Усилительный каскад на VT1 питается через RC-фильтр R12C4. Конденсатор С5 является блокировочным конденсатором в цепи питания.

Усилитель может быть собран на печатной плате размером 80×50 мм, содержит все элементы кроме понижающего трансформатора и динамической головки

Настройка схемы усилителя производится при напряжении питания, при котором он будет работать. Для точной настройки рекомендуется использовать осциллограф, щуп которого подключают к выводу стока полевого транзистора. Подачей на вход усилителя синусоидального сигнала частотой 100. ..4000 Гц регулировкой подстроечного резистора R5 добиваются отсутствия заметных искажений синусоиды при максимально возможной амплитуде амплитуды сигнала при выход стока транзистора.

Выходная мощность усилителя на полевых транзисторах небольшая, всего 0,25Вт, напряжение питания от 42В до 60В. Динамическое сопротивление головки 4 Ом.

Звуковой сигнал через переменное сопротивление R1, затем R3 и разделительную емкость С1 поступает на усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. Далее с этого транзистора усиленный сигнал проходит через сопротивление R10 на полевой транзистор.

Первичная обмотка трансформатора является нагрузкой для полевого транзистора, а к вторичной обмотке подключена четырехомная динамическая головка. Соотношение сопротивлений R10 и R7 задает степень усиления по напряжению. Для защиты однополярного транзистора в схему добавлен стабилитрон VD1.

Все номиналы деталей есть на схеме. Трансформатор можно использовать как ТВК110ЛМ или ТВК110Л2, от кадрового сканера старого телевизора или аналогичный.

На эту схему я наткнулся в старом номере радиожурнала, впечатления от нее остались самые приятные, во-первых, схема настолько проста, что ее сможет собрать даже начинающий радиолюбитель, а во-вторых, при условии, что комплектующие работают и установка правильно собрана, она не требуется.

Если вас заинтересовала эта схема, то остальные подробности по ее сборке вы можете найти в радиожурнале №8 за 1982.

Читатели! Запомните ник этого автора и никогда не повторяйте его схемы.
Модераторы! Прежде чем забанить меня за оскорбления, подумай, что ты «подпускаешь к микрофону обыкновенного гопника», которого нельзя даже близко подпускать к радиотехнике и, тем более, к обучению новичков.

Во-первых, при такой схеме включения через транзистор и динамик будет протекать большой постоянный ток, даже если переменный резистор будет в правильном положении, то есть будет слышна музыка. А при большом токе динамик повреждается, то есть рано или поздно сгорит.

Во-вторых, в этой схеме обязательно должен быть ограничитель тока, то есть постоянный резистор, не менее 1 КОм, включенный последовательно с переменным. Любой самодельщик перевернет регулятор переменного резистора до упора, у него будет нулевое сопротивление и на базу транзистора пойдет большой ток. В результате сгорит транзистор или динамик.

Переменный конденсатор на входе нужен для защиты источника звука (это надо пояснить автору, т.к. тут же нашелся читатель, который снял его просто так, считая себя умнее автора). Без него нормально работать будут только те плееры, в которых такая защита уже установлена ​​на выходе. А если его нет, то выход плеера может выйти из строя, особенно, как я уже говорил выше, если переменный резистор выкрутить «в ноль». При этом от источника питания этой копеечной безделушки будет поступать выходное напряжение дорогого ноутбука и он может сгореть. Самодельные очень любят снимать защитные резисторы и конденсаторы, потому что «работает!» В результате схема может работать с одним источником звука, но не с другим, и даже дорогой телефон или ноутбук могут выйти из строя.