Как построить мощный Hi-Fi усилитель с низкими искажениями. Какие ключевые особенности схемы «ШТОРМ». На что обратить внимание при сборке и настройке усилителя. Как добиться оптимального звучания.
Особенности схемотехники усилителя «ШТОРМ»
Усилитель «ШТОРМ» разработан на базе известной схемы В.Перепелкина, но с рядом важных доработок:
- Введен интегратор напряжения для стабилизации «нуля» на выходе
- Добавлена регулировка тока покоя выходного каскада усилителя напряжения
- Применено шунтирование эмиттерных резисторов конденсаторами для улучшения динамики
- Использовано «плавающее» питание усилителя напряжения
- В предвыходном каскаде применены полевые транзисторы
Благодаря этим решениям удалось значительно снизить уровень искажений и улучшить качество звучания.
Основные характеристики усилителя
Усилитель «ШТОРМ» обладает следующими ключевыми параметрами:
- Выходная мощность: до 570 Вт на нагрузке 4 Ом
- Коэффициент усиления: 36 дБ
- Неравномерность АЧХ в диапазоне 20-20000 Гц: 0,5 дБ
- Коэффициент гармоник при 90% мощности: 0,0006%
- Коэффициент гармоник при 50% мощности: 0,0005%
Такие показатели позволяют отнести «ШТОРМ» к категории высококачественных Hi-Fi усилителей.
Варианты схемы усилителя
В процессе разработки было создано несколько версий схемы:
- Базовая схема на основе усилителя В.Перепелкина
- Улучшенная версия с доработками для снижения искажений
- Финальная версия с применением полевых транзисторов в предвыходном каскаде
Каждая следующая версия обеспечивала снижение уровня искажений. В финальном варианте коэффициент гармоник удалось довести до 0,0006% при мощности 90% от максимальной.
Особенности печатной платы усилителя
При разработке печатной платы были учтены следующие требования:
- Универсальность — возможность собрать усилитель мощностью от 150 до 900 Вт
- Оптимальная компоновка для снижения наводок
- Возможность установки различных типов транзисторов
- Наличие индикатора срабатывания защиты
- Встроенный индикатор выходной мощности
Плата позволяет реализовать все варианты схемы усилителя без серьезных изменений топологии.
Система защиты от перегрузки
В усилителе применена эффективная защита от перегрузки, построенная на аналоге тиристора. При превышении допустимой мощности происходит ступенчатое ограничение сигнала, что позволяет:
- Предотвратить перегрев выходных транзисторов
- Создать заметные на слух искажения, сигнализирующие о перегрузке
- Полностью разгрузить выходной каскад
Такой алгоритм защиты эффективно предохраняет усилитель от выхода из строя при экстремальных нагрузках.
Рекомендации по сборке усилителя
При самостоятельном изготовлении усилителя «ШТОРМ» следует обратить внимание на следующие моменты:
- Тщательно подбирать комплектующие, особенно транзисторы и конденсаторы
- Строго соблюдать полярность электролитических конденсаторов
- Обеспечить надежный теплоотвод для силовых транзисторов
- При первом включении использовать источник питания с токоограничением
- Производить настройку постепенно, контролируя режимы работы
Правильная сборка и настройка позволят реализовать все возможности этого высококлассного усилителя.
Процедура первого включения
Перед первым включением усилителя необходимо выполнить следующие действия:
- Установить подстроечные резисторы в исходные положения согласно инструкции
- Закоротить вход усилителя на общий провод
- Подключить к источнику питания через токоограничивающие резисторы
- Проверить наличие напряжений питания и отсутствие постоянной составляющей на выходе
- Настроить ток покоя усилителя напряжения
- Подать минимальный входной сигнал и проконтролировать работу
Такая поэтапная процедура позволит безопасно запустить усилитель и избежать выхода из строя дорогостоящих компонентов.
Настройка и оптимизация параметров
Для достижения оптимальных характеристик усилителя «ШТОРМ» требуется тщательная настройка следующих параметров:
- Ток покоя выходного каскада усилителя напряжения
- Смещение выходных транзисторов
- Баланс плеч дифференциального каскада
- Уровень срабатывания защиты от перегрузки
Правильная настройка этих параметров позволит добиться минимальных искажений и максимальной линейности усилителя во всем диапазоне мощностей.
Возможности дальнейшей модернизации
Схемотехника усилителя «ШТОРМ» обладает большим потенциалом для дальнейшего совершенствования:
- Увеличение выходной мощности до 2 кВт путем добавления модуля с двухуровневым питанием
- Применение более качественной элементной базы для повышения параметров
- Оптимизация топологии платы для снижения наводок
- Разработка многоканальной версии для домашнего кинотеатра
Базовая схема и печатная плата позволяют реализовать эти улучшения без кардинальной переработки конструкции.
Обратная связь по току или «Почти ламповый усилитель…»
Большинство граждан этого виртуального города пришли сюда вместе с желанием сделать хороший усилитель.Некоторые скажут, что лучше сделать ламповый усилитель… Но это не простейшее решение. Нужны довольно дефицитные запчасти — лампы, выходной трансформатор…
Другие им ответят: «Зачем лампы? Микросхемные или транзисторные усилители гораздо компактнее и мощнее! Ну и пусть звук у них не так хорош…»
И ведь все будут правы. Это уже дело вкуса и возможностей каждого.
Вот для второй категории граждан я и решил написать данную статейку 😉 На этой схеме Вы видите простейшую схему включения усилителя мощности, которая используется в подавляющем большинстве современных усилителей.
Звук бубнящий, смазанный и неприятный. В особенности, при использовании ширпотребных китайских запчастей.
Но могу уверить Вас, что и без серьезных доработок можно заставить эту схему звучать!
Начну с небольшого лирического отступления.
Есть у меня друг. Так же, как и я, слегка повернутый на звуке, правда с электроникой не связывается.
Так вот, не раз он хвалил звучание моего усилителя. Хоть и сделан он был еще на заре моего увлечения звуком. Работал в классе В (со всеми присущими этому классу недостатками).
Единственным отличием в схеме была ООС по току. Что не говори, однажды услышав этот звук, отказаться от него я уже не смог!
И уговорил меня однажды этот друг переделать его Вегу 50У по тому же принципу.
В результате, я был жутко доволен, а хозяин этого чуда советских инженеров в шоке Такого чистого и насыщенного звука от этого усилителя не ожидали ни он, ни я 🙂 Работает он уже 5 лет. Благополучно скушал уже 2 комплекта S90 (любит он побольше баса ) и по сей день радует ухо владельца
К чему я всё это? Да просто убеждаю вас в том, что стоит хотя бы раз послушать подобный усилитель…
А еще, этот же друг дал мне попользоваться колонками SVEN, пока я переделываю свой усилитель.
Всё бы ничего, да не устраивал меня их звук…
Поэтому решил, без какого-либо на то разрешения, поиздеваться над ними
Усилитель в них построен по стандартной схеме на двух микросхемах TDA2030.
Посмотрел даташит. Упрощенная схема включения этой МС приведена в начале статьи.
Доработка. на самом деле, простейшая! И по себестоимости не превышает 10р на канал!
На резисторе R4 создается падение напряжение, прямо пропорцианальное току, проходящему через динамик. Это напряжение через конденсаторы C3 и C4 подается на инвертирующий вход усилителя. Конденсаторы включенные таким образом создают неполярный конденсатор с емкостью в двое меньше, т.е., 110мкФ. нужно это для того, чтобы не покупать дорогие неполярные конденсаторы. А если добавить к этой схеме выключатель…
То можно ощутить различия в звучании стандартной схемы и схемы с ООС по току. Правда нужно будет подобрать резистор R3 так, чтобы громкость в обоих режимах была примерно одинаковой.
В сущности, получается практически ламповый усилитель (во всяком случае, по звуку, да не проклянут меня любители ламповых усилителей! ). Ведь ламповый усилитель, не охваченый петлей ОС и является усилителем тока (напряжение на управляющей сетке регулирует ток катода).
Модернизировать таким образом можно любой усилитель. Хоть транзисторный, хоть микросхемный. Исключением будет только мостовой — там схема значительно усложнится.
Сравнение лучше проводить на записях хора. После переделки можно не напрягаясь отделить голоса поющих друг от друга, а не слушать их в каше, как на обычном усилителе. Или на инструментальной музыке…
Например, Gregorian, Hilary Stagg или, что есть у всех, Ария — Беспечный ангел (вступление, гитарный перебор).
(могу скинуть их в хорошем качестве. кому нужно — стучитесь в аську)
Дополнение:
Во избежание возникновения однотипных вопросов, решил ввести дополнение в эту статью.
..
Применяемость:
Данная схема может быть полноценно реализована только в немостовом усилителе с двуполярным питанием.
Динамик в таких усилителях подключается одним выводом к выходу усилителя, а другим — к общему проводу, без разделительных конденсаторов.
Мощность дополнительного резистора:
Мощность резистора вычисляется довольно просто:
Из физики мы знаем, что P=U*I
Напряжение на резисторе примерно равно Ur = Uд*(Rr/Rд), где Uд — напряжение на динамике, Rr -сопротивление резистора, Rд — сопротивление динамика.
Ток через резистор и динамик равны.
Соответственно, Pr=Pвых*(Rr/Rд).
В идеале советую брать резистор вдвое большей мощности Pr=2*Pвых*(Rr/Rд), чтобы достичь максимальной надежности (т.к. сопротивление обмотки динамика на некоторых частотах становится значительно меньше ее сопротивления постоянному току).
Соответственно, для мощности усилителя 20 Вт и сопротивлении динамика 4 Ом мощность резистора должна составлять 1 Вт.
А для динамика с сопротивлением 8 Ом при той же мощности достаточно резистора мощностью 0.5 Вт.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌻 Халва для своих. Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress
Камрад, регистрируйся на Али по этой нашей ссылке. Ты получишь купон на первый заказ. Не тяни, время действия купона ограничено.
🌼 Полезные и проверенные железяки — можно брать.
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ «ШТОРМ» ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ Схемотехника транзисторных усилителей
мощности по сути своей разжована уже давно и полностью, поскольку
транзистору как таковому не один десяток лет.
Изучив досканально один из вариантов усилителя,
предлагаемого В.Перепелкиным было решено за костяк схемы взять
именно этот усилитель напряжения (рисунок 1), а вот силовую
часть решили оставить традиционной.
Однако остался еще один способ несколько уменьшить
уровень THD — уменьшить нагрузку на сам усилитель напряжения.
Для этого достаточно заменить транзисторы предпоследнего каскада
на полевики, для управления которыми большие токи не нужны.
Так появилась еще одна версия усилителя, приведенная на рисунке
4.
Чтож собственно получилось по характеристикам после всех этих стараний? Результаты сведены в таблицу 1.
Тут следует сразу оговориться — уровень THD,
приведенный в таблице расчитан при помощи симмулятора, поскольку
имеющийся у нас в наличии измиритель искажений не позволяет
производить замеры с параметрами менее 0,01%. ФИНАЛЬНАЯ ВЕРСИЯ Параметры получившегося усилителя позволяют
смело отнести его к действительно высококачественым, даже
используя комплектацию средней ценовой категории.
Необходимо сказать несколько слов и о защите
от перегрузки.
Теперь собственно пара слов о названии… ШТОРМ…
Название не случайно — эта схемотехника после некоторой доработки
позволяет получить усилители мощности с незначительным ухудшением
параметров, мощности на нагрузке 4 Ома вплоть до 2 кВт, причем
базовая печатная плата остается без иземений, — к ней подключается
дополнительный модуль, позволяющий работать данному усилителю
в режиме G или H с двухуровневым питанием. ИЗГОТОВЛЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНО Усилитель сам по себе довольно сложный, поэтому
вопросов по нему будет достаточно много, если уж по Ланзару
на Паяльнике уже ОГРОМНАЯ ветка образовалась.
Первое включениенеобходимо производить с модернизированным
источником питания, т.е. перед диодным мостом необходимо установить
токоограничивающие двух ватные резисторы (рисунок 10) и сопротивлением
330…360 Ом, которые могли бы шунтироваться двухконтактыным
переключателем или тумблером. При первом включении контакты
тумблера должны быть разомкнуты. При указанных положениях
подстроечныых резисторов ток покоя усилителя напряжения и
оконечных каскадов минимально возможный, поэтому усилитель
потребляет минимальный ток и падение на токоограничивающих
резисторах блока питания минимально.
Если же в монтаже имеются какие либо ошибки
или же попались не оригинальные детали с «неправильными»
параметрами основной «токовый» удар придется именно
на резисторы блока питания и выхода из строя оконечных транзисторов
не произойдет. Однако стоит заметить, что в случае полного
открытия обоих плеч оконечников или наличия «сопли»
в монтаже приведет к быстрому и сильному нагреванию токоограничивающих
резисторов. Таким образомдиазностику напряжений после включения
следует производить максимально быстро, т.е. сразу после включения
следует проверить наличие и величину напряжений положительного
и отрицательного плеч, а затем проверить уровень постоянного
напряжения на выходе самого усилителя.
Эти резисторы предназначены для компенсации
разброса параметров транзисторо, поскольку транзисторы включены
параллельно, то и параметры транзисторов должны быть максимально
приблежонными.
Первым ЭТО оценил сам автор усилителя
WP, т.е. В.Перепелкин:
Конечно же это было существенное замечание,
следующее замечание тоже навело на размышления:
Хорошо… Далее было несколько вариантов
защиты, но везде выявлялись недостатки. Прошу обратить внимание
— недостатки ПО ЗАЩИТЕ и ни слова по схемотехнике усилителя
— ни плавающее питание УНа, ни что то другое нареканий не
вызвало.
Разумеется, что подобное высказывание
навело на размышление и дабы не блукать в потемках был задан
вопрос и был получен ответ:
Опять не нравится защита, но она работает.
конечно же свертяжелые дифузоры на усилителе непроверялись
— ну нету, однако на всем, что было срабатывает все довольно
устойчиво, без вылетов оконечников. Далее по теме идет ОЧЕНЬ
хорошее объяснение по выходным мощностям:
Единственно, что не понравилось, так
это провалы по питанию в 25% и
это преподносится как НОРМА. Впрочем
— на вкус и цвет… Тема
в которой это было изложено.
Далее комент из категории «из бани
в прорубь»:
Ну чтож… Посмотрим что есть на самом
деле. Для чистоты эксперимента возмем Шторм с двухуровневым
питанием ±70 В и ±140В и посмотрим за что морду бить то собрались.
Включаем расчет по постояннму напряжению и видим следующую картину: Питание УНа ±140В, но после резисторов R37, R46 уже +110, а после R38, R47 — -110В. Возможно, что ни где не упоминалось, что данные резисторы следует изменять при изменении напряжения питания, однако данная схема не для новичков и конечно же хорошо, что написавший приведенное выше сообщение заметил это, но вот схемотехнику он так и не довел до своего понимания. Отсюда и довольно высокомерные заявления. Для окончательной постановки точки с вопросом питания УНа посмотрим что происходит при подаче звукового сигнала: Как видно из диаграмм напряжений напряжение
между эмиттерами транзисторов выходного каскада УНа сохраняется,
следовательно выхода за пределы рабочего напряжения для пары
2SA1837-2SC4793 не происходит.
Ну а зачем мирится с потерей пары вольт, если плавающее питание кроме увеличения КПД ведет к уменьшению изменения протекающего через последний каскад тока при подаче звукового сигнала, и как следствие — к весьма ощутимому снижению уровня THD, к тому самому эффекту, за которым гоняются поклоники класса А — ток в последнем каскаде УНа меняется незначительно во всем диапазоне выходных мощностей. Ладно, проверим ограничение выходного тока УНа, для начала приведем еще пару коментов:
Ну это уже не серьезно — ВЕРЮ — НЕ ВЕРЮ…
Ладно, проверяем сами. Первую полуволну усилитель «пропускает»,
но тут надо давать поправку на то, что отсчет идет с момента
подачит питания, т.е. сказываются переходные процессы в усилителе.
Последующие полуволны синусоиды «обрываются», как
только достигается порог срабатывания и выходной сигнал резко
уменьшает свою амплитуду. На резисторе 33 Ома падает 2,25 В. Согласно закону Ома мы получае ток всего 68,2 мА, что однозначно укладывается в ОБР транзистора 2SA1837. Для очистки совести смотрим, что просиходит с током через оконечные транзисторы: На резистора 0,22 Ома падает 1,6 В, т.е.
протекает ток в 7,3 А, так что криминала тоже не наблюдается. высококачественные усилители мощности усилители высокой мощности симметричные усилители мощности Ну
а теперь рассмотрим более подробно схемотехнику оргинала —
усилителя мощности WP и Шторма. Как базовые принципиальные схемы были взяты две схемотехники
— усилители мощности В. Перепелкина, известного в интернете
под ником WP и схемотехника усилителей серии RMX.
В качестве конкурента на рисунке 2 приведен усилитель мошности ШТРОМ-300 — его последняя модификация с измененной защитой от перегрузки, используемой в усилителях LYNX.
На первый взгляд схемотехника довольо
сильно похожа, но при более подробном рассмотрении становится
ясно, что это только на первый взгляд. Нет, координальных
изменений не произошло — все тот же дифкаскад на входе, за
ним какад с общей базой, эмиттерный повторитель и каскад с
общим эмиттером. Но…
Следует оговориться,
что модели были созданы с использованием четрых пар оконечного
каскада для дальнейших экспериментов.
Разумеется, что величина на выходе усилителя
мощности в 0,08 В приемлена, однако используемый в Шторме
интегратор эту велечину свел до уровня 0,007 В, что практически
в 11 раз меньше.
Однако при работе радиаторы усилителя мощности однозначно греются и достижение температуры транзисторов 60°С вплоне реально. Проверим как измениться ток покоя оконечного каскада усилителей при температуре 60°С — рисунок 7.
У Шторма ток покоя увеличился практически
в 2 раза — не очень хорошо, но вполне приемлемо — обычно все
гораздо хуже. У ВП 2006 ток покоя с прогревом повысился 4,7
раза.
Как видно из рисунка за счет реализации
вольтодобавки в усилителе тока у усилителя ВП максимальная
амплитуда выходного сигнала больше, но всего на 0,5…0,6
В.
Данные графики были получены при входном
напряжении 1 В и температуре оконечников 25 °С.
Для тех кто не работал
с МИКРОКАП — значение 1,500 m означает,
что это миллипроценты, т.е. это 0,0015%. По сути у
усилителя Шторм искажения в 3 раза меньше чем у усилителя
ВП-2006, но и это не предел, поскольку в усилителе используется
класическая схема усилителя тока, то каскадом после усилителя
напряжения можно использовать полевики, например IRF640-IRF9640.
Правда при их использовании появляются некоторые «грабли»
— выставить ток покоя надо изначально несколько больший чем
необходимо и сделать это надо подстроечным резистором меньшего
номинала, поскольку в данном случае у усилителя получается
отрицательная термостабильность — при установке транзисторов
предпоследнего и последнего каскадов на один радаитор с прогревом
ток покоя уменьшается до нуля.
Для тех кто не работал
с МИКРОКАП — значение 300,00 u
означает, что это микропроценты, т.е. это 0,0003 %.
Другими словами это в 20 (!) раз меньше чем у усилителя ВП-2006.
Адрес администрации сайта: [email protected]
| |||
Тем не менее
появление более качественной комплектации не дает покоя схемотехникам
и разработчикам — как поведет себя давно известный усилитель
на новой элементной базе, что можно еще сделать, чтобы старые
схемотехнические решения запели по новому.
..20 мА, что является оптимальным для большинства
используемых в звукотехнике транзисторов. 
..20000
Гц
Тем не менее
выводы можно делать — V1 был проверен в реале и уровень THD
при мощности 90 % от максимальной составил 0,24%, а при 50%
мощности — 0,11%. Что собственно и следовало ожидать — использование
реальных компонентов + монтаж не могли не внести изменения
в данные параметры. Как видно из результатов замеров уровень
THD увеличился примерно 2,2 раза от расчетных. Если увеличение
даже СИЛЬНО округлить в плюсовую сторону до 4-х раз, то примерный
уровень THD для V2 будет равен 0,005% при 90% мощности и 0,0026%
при 50%. Для версии V3 расчитаем по тем же формулам и получим
0,0024% при 90% мощности и 0,002% при 50%.
Однако на плате оставалось свободное
место, которе решили заполнить индикатором сработки зищиты
от перегрузки и ввести индикатор выходной мощности (5 уровней
логарифмической шкалы). Таким образом финальная схема усилителя
приобрела вид, приведенный на рисунке 7.
Защита выполнена на аналоге тиристора. Другими
словами при выходе из штатного режима сработки сигнал на выходе
усилителя не будет ограничиваться плавно по амплитуде сохраняя
допустимый ток через оконечные транзисторы, а будет ограничиваться
ступенчато до величины не позволяющей сильно нагреваться оконечным
транзисторам (рисунок 8), что приводит к заметным на слух
искажениям (это заставит обратить внимание) и полностью разгружает
оконечный каскад.
Правда кое какие
номиналы надо будет изменить.
После монтажа транзисторов в плату к их корпусам приклеивается
двухсторонний скотч, к транзистормам в корпусе ТО-220 сложенный
в четверо, а к транзисторам в корпусе ТО-126 — сложенный в
8 раз (рисунок 9).
Напряжение питания
должно быть несколько меньше напряжения холостого хода, т.е.
без нагрузки, а на выходе усилителя должен быть НОЛЬ относительно
ОБЩЕГО провода.
..0,5 В, но
не более 0,63 В. Во время регулировки возможно появления в
акустической системе некоторых призвуков — пока усилитель
не войдет в рабочие режимы он может возбуждаться.
Однако подбирать транзисторы по коф усиления
занятие ОЧЕНЬ не благодарное, тем более завод-изготовитель
гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии
не боле 2%, что вполне достаточно, поскольку остальное сделают
эти самые «компенсационные» резисторы». Номиналя этих
резисторов обычно распологают в диапазоне 0,2…0,5 Ома. Чем
больше номинал — тем лучше они выполняют роль компинасаторов,
однако за счет падения напряждения на этих резисторах уменьшается
финальный КПД усилителя как такового. С другой стороны протекающий
через эти резисторы ток создает падение напряжения на них
и исходя из величины этого напряжения можно судить о нагружености
транзисторов, следовательно и организовать защиту от перегрузки.
При большом количестве оконечных транзисторов напряжение на
этих резисторах суммируется и становиться достаточным для
устойчивой работы защиты от перегрузки.
Если активное сопротивление убирать, то VD19 не должен
даже подмаргивать.
При эксплуатации уровень мощности не следует устанавливать
выше редкого подмигивания VD24 — громче уже не будет, а не
заметные на слух искажения лишь будут утомлять слушателей. 
Поэтому не забывайте указывать первоисточник.
Для любительского усилителя чтобы на кухне
слушать конечно допустимо, но для концертного это п…..ц
на первом же мероприятии. За такое разработчику нужно
бейцы обрывать
P=U*U/R U в вольтах R в омах.
В реальности также
не бывает источников питания без просадки выходного
напряжения. Просадка может достигать 25% при максимальном
токе потребления. 
Первая весьма приятная: 
к. их Uкэ — до 230В.
А здесь получится 2*165В. Нужно что-то более высоковольтное.
Притом, для транзисторов с параметрами не хуже, чем
у 2SA1837\2SC4793, я даже не помню пару, способную работать
при таком напряжении
А ток УНа при этом не смотрели? или, например, падение
на R38, R39? Он же ничем не ограничен здесь, мне пришлось
принимать меры по его лимитированию, чтобы добиться
несгораемости «Натали».
Не может быть, чтобы УН с ОЭ не начинал
бы увеличивать свой выходной ток до теоретически бесконечности
при срабатывании защиты и разрыве петли ООС. Не верю!
Для этого увеличваем время расчетов в 10 раз и измеряем падение
напряжение на эмиттерном резисторе последнего каскада УНа:
Покупать более точный прибор нет необходимости — все
что меньше этого значения на слух из нас никто не отличает,
аудиофилов настоящих тоже найти не удалось, да и для тестирования
необходимо специальное помещение и совсем не дешовые акустические
системы. Именно поэтому мы не стали сильно заморачиваться
и в качестве элементной базы используются компоненты средней
ценовой категории, а на усилитель повесили ярлык HI-FI. Если
же у кого есть желание довести его до уровня HI-AND мы возражать
не будем — топология печатной платы выполнена по все законам
этого жанра.
Получается почти похожием параметры, а
именно показанные на рисунке 6.
Для этого увеличим входно напряжение
до 1,5 В и посмотрим при скольки вольтах выходного напряжение
наступает ограничение амплитуды — рисунок 8.
Как видно
усилитель обеспечивает вполне достойные искажения и уверенно
может занять место в разряде HI-FI. При тех же условиях был
«обмерян» усилитель Шторм, результаты замеров представлены
на рисунке 10:
Поэтому предпоследний каскад
лучше поставить на отдельные радиаторы и регулировку тока
покоя производить на «прогретом» усилителе. Ну а
стоит ли эта модификация таких сложностей уже решать персонально
— на рисунке 11 «замеры» усилителя мощности ШТОРМ
— М с использованием полевых транзисторов в предпоследнем
каскаде:
снижение выходной мощности позволяет снизить
снизить собственный коф усиления усилителя тем самым еще уменьшив
искажения.
com/embed/IkCKul-TP7Q» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/> cxema.org — Концертная акустика, обзор часть 1
Вот очередная халява, которую вначале принесли ко мне на ремонт. После полного восстановления системы клиента удалось уговорить, чтобы тот продал установку. Сама установка из себя представляет концертную установку — две колонки, одна из которых является активной, собственно именно эту колонку и принесли на ремонт.
Для начала хочу рассказать о всех недостатках таких систем. Начнем пожалуй с того, что никаких архивов про эти колонки мне не удалось найти, даже на самих колонках никакой информации о производителе, посетила мысль — колонки самодельные, позже я в этом убедился.
Само акустическое оформление крайне некачественное — можно наблюдать швы в местах стыковок, фазоинверторы рассчитаны не хорошо, поэтому воздух выходит откуда угодно, только не из портов ФИ.
В колонке установлены НЧ и ВЧ головки — по две штуки. Низкочастотные головки отлично работают как широкополосные, точнее говоря они что-то среднее между НЧ и СЧ головкой.
На колонках реализовано настоящее световое шоу — видимо предназначены для работы в клубах, хозяин музыкант. Динамические головки тоже непонятно откуда, ни мощность ни производителя…
Еще одно непонятное решение — динамиков двое, но между ними нет разделяющей перегородки, таким образом, во время работы один динамик будет мешать на другому.
При максимальной громкости звук резко начинает искажаться, слышны только обрывки фраз из песни, очень не качественно. В верхней части активной колонки расположен панель управления. USB порт для флешек электронное управление треками. Имеется также разъем microSD,два независимых входа для микрофонов с отдельными регуляторами чувствительности и общий регулятор баланса.
7-и полосный эквалайзер, сверху расположен индикатор уровня аудио сигналов — 8 светодиодов для каждого канала. Индикаторы выполнены на микросхемах LM3915.
На панели управления имеется отдельный регулятор низких частот, регулятор громкости и баланса. Исполнение достаточно красивое, но характеристики не из лучших, остальное в следующей главе.
АКА КАСЬЯН
Цепь плавного пускадля усилителей мощности Цепь плавного пуска
для усилителей мощности| Elliott Sound Products | пр.39 |
© Декабрь 1999 г., Род Эллиотт (ESP)
Обновлено октябрь 2020 г.
Обратите внимание: для последней версии этого проекта доступны печатные платы . Щелкните изображение платы для получения подробной информации.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Для этой схемы требуется опыт работы с электросетью. Не пытайтесь строить, если не имеете опыта и способностей. Неправильная проводка может привести к смерти или серьезной травме. |
Обновления … Печатные платы
доступны для несколько измененной версии проекта плавного пуска, также известной как ограничитель пускового тока. Вместо переключателя MOSFET версия для печатной платы использует дешевый операционный усилитель и обеспечивает переключение питания и плавного пуска. Полная информация доступна при покупке печатной платы, но схема и краткое описание показаны ниже. Немного ниже на этой странице также есть фотография платы.
Время задержки для всех показанных цепей было изменено. Оптимальное значение составляет около 100 мс — этого достаточно для 5 полных циклов при 50 Гц или 6 циклов при 60 Гц. Также вполне нормально запускать трансформатор примерно на 200-500% от тока полной нагрузки при запуске, а формулы были изменены до 200%. Без плавного пуска пусковой ток может быть настолько высоким, что будет ограничиваться только сопротивлением проводки — более 50 А вовсе не редкость для трансформаторов среднего размера на 230 В.
Главный резистор синхронизации (R1) может потребоваться изменить, чтобы получить требуемую задержку. Полевые МОП-транзисторы имеют широкий разброс порогового напряжения затвора, и время необходимо будет отрегулировать в соответствии с МОП-транзистором, который у вас есть в вашей схеме (при условии, что вы хотите использовать одну из схем, показанных ниже).
Предупреждение о безопасности: Если в вашем усилителе или другом оборудовании используется сетевой входной фильтр или конденсатор X-класса, подключенный к сетевому входу, очень важно, чтобы они были подключены после цепи плавного запуска.Если перед этим подключили проводку, конденсатор можно оставить заряженным, и он может вызвать неприятный «укус», если вы дотронетесь до контактов сетевого шнура. Реле полностью отключают сеть, поэтому конденсаторы (независимо от того, являются ли они отдельным элементом или частью сетевого фильтра) не имеют пути разряда при размыкании контактов. При подключении конденсатора или сетевого фильтра после плавного пуска конденсаторы будут разряжены первичной обмоткой трансформатора.
Этого не может произойти, если конденсатор / сетевой фильтр подключен непосредственно к входу сети.
Стоит отметить, что опубликовано много схем плавного пуска (и несколько человек скопировали текст из введения ниже), и довольно много доступно из Китая (и других стран), которые используют автономное бестрансформаторное питание. поставка. Кажется, что у них есть по крайней мере некоторые из описанных здесь преимуществ (особенно для версии для печатной платы), но почти все они имеют некоторые серьезные оговорки. Прежде всего, это то, что при отключении питания часто нечему разрядить крышку накопителя.Кратковременное прерывание подачи питания от сети (или даже одно, продолжающееся на минуту или более) оставляет цепь готовой к немедленному включению реле при восстановлении питания.
Это означает, что после кратковременного прерывания не происходит плавного пуска ! Конструкция печатной платы версии P39, в частности, была разработана для обеспечения очень быстрого сброса таймера (менее 150 мс), и это необходимо для обеспечения плавного пуска при каждом включении оборудования, даже если относительно быстрое включение-выключение-включение (это может происходить не все время, но будет происходить время от времени).
В то время как трансформатор понесет наказание, предохранитель — нет, что может привести к «неприятным» отказам предохранителей или даже к отказам мостовых выпрямителей.
Конечно, можно включить дополнительные схемы, необходимые для полного автономного бестрансформаторного плавного пуска, но это не так просто, как схемы, показанные в сети. Создать простую схему задержки очень просто, но требуется больше усилий, чтобы гарантировать, что она будет иметь постоянную задержку и будет своевременно сбрасываться. Большинство из тех, что я видел, вообще не имеют возможности сброса.Тот, который доступен из Китая, имеет такую долгую задержку, что это действительно опасно. Некоторые из них также имеют монтажные отверстия с недостаточным зазором между сетью и крепежными винтами, что может привести к летальному исходу, если не используются нейлоновые крепления.
Многие альтернативы (где-то еще) полагаются на медленное повышение напряжения на конденсаторе основного фильтра для непосредственного включения реле.
Это неудовлетворительное решение (IMO), потому что контакты реле замыкаются медленнее, чем обычно, из-за медленного роста напряжения.Реле следует переключать быстро, чтобы обеспечить надлежащее замыкание контактов при каждом срабатывании цепи. Требование «мгновенного» действия для работы реле и необходимость быстрого сброса противоречат друг другу, если не используется более сложная схема. Время сброса должно быть близким к мгновенному, но при нормальном использовании, вероятно, будет приемлемо время до 0,5 секунды.
Термисторы — Важно!
Использование термисторов, а не резисторов — распространенный вопрос, и хотя есть много предостережений, они в целом работают хорошо.К сожалению, новичку (и не новичку) может быть очень сложно определить правильную стоимость и размер, и производители не сильно помогают. Формат спецификации одного производителя редко совпадает с форматом другого, и прямое сравнение редко бывает легким. Некоторые указывают максимальный ток, другие — рейтинг в Джоулях, а некоторые не включают почти ничего, кроме номинального сопротивления при 25 ° C и размеров, что вряд ли полезно.
Многим людям нравится идея использовать термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для ограничения бросков тока, при этом обычно заявляют, что не требуется дополнительных схем.Одним словом, НЕ . Это может быть спорным, потому что они используются рядом крупных производителей, поэтому должно быть в порядке — по крайней мере, так может показаться. При использовании в переключаемой системе, как описано здесь, они достаточно безопасны, но я лично видел (да, собственными глазами) термисторы NTC, которые сильно взрываются в случае неисправности. Резисторы тоже могут выйти из строя, но отказ (обычно) сдерживается — конечно, есть исключения. Как правило, термисторы NTC рассчитаны на очень высокий пиковый ток, но, как отмечалось ранее, вы увидите много разных способов описания одного и того же, практически без общего между производителями.
Если реле не сработает из-за того, что вы не послушали меня и использовали питание усилителя, термистор (теоретически) станет иметь низкое сопротивление из-за протекания тока, и предохранитель перегорит.
Однако, если ток слишком велик из-за серьезной неисправности, термистор может взорваться до того, как появится шанс предохранителя. Я не уверен, почему некоторые люди настаивают, что термистор в чем-то «лучше», чем резисторы — это не так, а в некоторых случаях может быть даже менее надежным решением. Как указано ниже, значение резистора (или термистора) около 50 Ом (230 В) или 25 Ом (120 В) является довольно хорошим общим компромиссом и отлично работает с трансформаторами мощностью до 500 ВА.Для трансформаторов большей мощности сопротивление должно быть уменьшено.
Если используется термистор, его размер должен быть подходящим. Хотя некоторые небольшие термисторы могут показаться вполне удовлетворительными, они часто неспособны выдерживать максимальный пиковый ток. Я предлагаю вам прочитать статью о схемах защиты от бросков тока для получения дополнительной информации. Термистор подходящего номинала можно использовать в любой версии этого проекта (включая блок на основе печатной платы, показанный на рисунке 6).
Ни при каких обстоятельствах я не буду предлагать термистор без байпасного реле для усилителей мощности, потому что их ток в режиме ожидания или малой мощности обычно недостаточен, чтобы нагреть термистор до достаточной температуры, чтобы снизить сопротивление до разумного значения.Таким образом, вы получите модуляцию напряжения источника питания, при этом термистор будет постоянно термоциклировать. Обычно это приводит к сокращению срока службы термистора, потому что термоциклирование эквивалентно ускоренному режиму испытания на срок службы (это, по сути, один из тестов, который проводится в лаборатории производителя, чтобы узнать, как долго они прослужат в использовании).
Если — это , достаточно продолжительный ток (например, усилитель класса A), температура поверхности любого полностью работающего термистора обычно намного превышает 100 ° C, поэтому я считаю обход обязательным для предотвращения избыточного нежелательного тепла.Схема байпаса также означает, что термистор готов к защите от пускового тока сразу после отключения питания.
Без байпаса вам, возможно, придется подождать 90 секунд или более, прежде чем он остынет.
Фотография печатной платы плавного пуска с использованием термисторов
Фотография выше служит двум целям. На нем показана готовая плата P39 и подходящие термисторы, показывающие, как они крепятся к печатной плате, где требуется дополнительное отверстие для последовательного подключения термисторов — конструктор легко просверливает его.Есть два термистора на 10 Ом, соединенные последовательно, чтобы дать в общей сложности 20 Ом. Реле обходит термисторы примерно через 100 мс при подаче питания, и это снижает пусковой ток в худшем случае примерно до 10 А при входном напряжении 230 В. Полное сопротивление включает сопротивление первичной обмотки трансформатора (в расчетах принято 3 Ом).
Введение
Когда ваш монстр (или не такой уж монстр) усилитель мощности включен, начальный ток, потребляемый из сети, во много раз больше, чем даже при полной мощности.
Для этого есть две основные причины, а именно:
- Трансформаторы будут потреблять очень сильный ток при включении, пока магнитный поток не стабилизируется. (Эффект хуже, когда мощность применяется, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, и минимизируется, если мощность подается на пике формы волны переменного тока. Это как раз то вопреки тому, что вы могли ожидать.)
- При включении конденсаторы фильтра полностью разряжены и действуют как короткое замыкание в течение короткого (но, возможно, разрушительного) периода.
Эти явления хорошо известны производителям усилителей очень большой мощности, используемых в PA и промышленных приложениях, но схемы «плавного пуска» обычно не используются в потребительском оборудовании.Любой, у кого есть большой усилитель мощности, особенно тот, в котором используется тороидальный трансформатор, заметит кратковременное затемнение света при включении усилителя. Потребляемый ток настолько велик, что это влияет на другое оборудование.
Этот высокий пусковой ток (как он известен) вызывает нагрузку на многие компоненты вашего усилителя, особенно …
- Предохранители — они должны быть с задержкой срабатывания, в противном случае неправильное срабатывание предохранителя будет обычным
- Трансформатор — сильный ток механически и электрически нагружает обмотки.Нередко можно услышать стихающий механический шум, когда шасси и трансформатор реагируют на магнитное напряжение
- Мостовой выпрямитель — он должен выдерживать начальный ток, превышающий нормальный, потому что он вынужден заряжать пустые конденсаторы фильтра — они выглядят как короткое замыкание до тех пор, пока приличное напряжение достигнуто
- Конденсаторы — пусковой ток во много раз превышает номинальный ток пульсаций конденсаторов и вызывает нагрузку на внутренние электрические соединения.
Неудивительно, что значительное количество отказов усилителя (особенно отказов, связанных с блоком питания) происходит при включении питания (если оператор не делает глупостей).
Это точно такая же проблема, из-за которой ваши (лампы накаливания) дома «перегорают», когда вы включаете выключатель света. Вы редко видите, как лампочка выходит из строя, когда вы спокойно сидите и читаете, это почти всегда происходит в момент подачи питания. То же самое и с усилителями мощности.
Представленная здесь схема предназначена для ограничения пускового тока до безопасного значения, которое я выбрал как 200% от полной нагрузочной способности силового трансформатора. Помните, что эта конструкция (как и все подобные схемы) имеет важные проблемы безопасности — пренебрегайте ими на свой страх и риск.До 500% полной мощности вполне нормально, и решение о том, какое значение использовать, остается за вами. У производителя трансформатора могут быть конкретные рекомендации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Не пытайтесь выполнить этот проект, если вы не желаете экспериментировать — работа реле должна быть на 100% надежной, ваша электрическая проводка должна быть
отличный стандарт, и могут потребоваться некоторые слесарные работы. В этой схеме (или любой другой схеме, разработанной для той же цели) нет ничего тривиального, несмотря на ее кажущуюся простоту. |
Характеристики трансформатора
Может быть полезно узнать основы вашего трансформатора, особенно сопротивление обмотки. Исходя из этого, вы можете определить пусковой ток наихудшего случая. Эта таблица показана в разделе «Трансформеры», часть 2, и сокращена здесь. Трансформаторам с сопротивлением обмотки более 10 Ом (типы 230 В) схема плавного пуска не требуется. Хотя пиковый ток может достигать около 30 А, это вполне соответствует возможностям плавкого предохранителя с задержкой срабатывания и обычно не вызывает проблем.Конечно, если вы хотите, чтобы использовал плавный пуск на трансформаторах меньшего размера, нет никаких причин не делать этого, кроме дополнительных затрат.
| VA | Reg% | R p Ω — 230V | R p Ω — 120V | Диаметр | Диаметр | Высота 3 9000 кг) | |
| 160 | 9 | 10-13 | 2. 9 — 3,4 | 105 | 42 | 1,50 | |
| 225 | 8 | 6,9 — 8,1 | 1,9 — 2,2 | 112 | 47 | 1,90 | |
| 300 | 7 | 4,6 — 5,4 | 1,3 — 1,5 | 115 | 58 | 2,25 | |
| 500 | 6 | 2,4 — 2,8 | 0,65 — 0,77 | 136 | 60 | 3,50 | |
| 625 | 5 | 1.6 — 1,9 | 0,44 — 0,52 | 142 | 68 | 4,30 | |
| 800 | 5 | 1,3 — 1,5 | 0,35 — 0,41 | 162 | 60 | 5,10 | |
| 1000 | 5 | 1,0 — 1,2 | 0,28 — 0,33 | 165 | 70 | 6,50 |
Максимальный пусковой ток примерно равен напряжению сети, деленному на сопротивление обмотки.
Более подробная информация об этом (включая снимки с осциллографа) содержится в статье о пусковых токах. Он также включает в себя формы сигналов с выпрямителем, за которым следуют большая емкость и нагрузка, и поможет вам понять необходимость схем защиты с большими трансформаторами.
Описание
Хотя цепь плавного пуска может быть добавлена к трансформатору любого размера, сопротивления обмотки 300 ВА и трансформаторов меньшего размера обычно достаточно для предотвращения сильных скачков тока.Для трансформаторов мощностью 500 ВА и более настоятельно рекомендуется использовать схему плавного пуска.
Мгновенный ток наихудшего случая ограничивается только сопротивлением первичной обмотки трансформатора и эффективным сопротивлением входящей сети (обычно менее 1 Ом). Для трансформатора на 500 ВА при 230 В это будет порядка 2,5 — 3 Ом, поэтому в худшем случае ток может легко превысить 70 ампер. Такой скачок тока вызывает нагрузку даже на плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, и поэтому я так твердо уверен, что плавный пуск — действительно хорошая идея.
Например, трансформатор на 500 ВА довольно типичен для многих бытовых систем большой мощности. Предполагая идеальную нагрузку (которой у выпрямителя нет, но это уже другая история), ток, потребляемый из сети на полной мощности, равен …
I = ВА / В (1) Где ВА — номинальная мощность трансформатора в ВА, а V — используемое сетевое напряжение.
Поскольку я живу в стране с питанием 230 В, я буду использовать это для своих расчетов, но это легко сделать для любого. Используя уравнение 1, мы получим следующий номинальный ток полной мощности от сети (без учета сопротивления обмотки трансформатора)…
I = 500/230 = 2,2 А (достаточно близко)
При пределе 200% тока полной мощности это 4,4 А переменного тока. Эффективное сопротивление легко рассчитывается по закону Ома …
R = V / I (2)
R = 230 / 4,4 = 52 Ом (достаточно близко)
Не совсем стандартное значение, но 3 резистора по 150 Ом 5 Вт, подключенных параллельно, вполне подойдут, что дает общее сопротивление 50 Ом.
Можно использовать один резистор на 47 или 56 Ом, но номинальная мощность более 900 Вт (мгновенная) немного пугает.Нам не нужно ничего подобного для нормального использования, но имейте в виду, что это будет рассеяние при определенных условиях неисправности.
Для определения номинальной мощности балластного резистора, составляющей 200% номинальной мощности трансформатора при полной мощности …
P = V² / R (3)
Для этого сопротивления это может указывать на то, что требуется резистор мощностью 930 Вт (исходя из расчетных 50 Ом), действительно большой и дорогой компонент.
На самом деле, нам это не нужно, поскольку резистор будет в цепи в течение короткого периода времени — обычно около 100-150 мс, и усилитель (надеюсь) не будет обеспечивать значительную выходную мощность до стабилизации.Абсолютный максимальный ток будет протекать только в течение 1 полупериода и после этого быстро уменьшается.
Единственное, о чем мы должны быть осторожны, — это убедиться, что балластный резистор способен выдерживать пусковой ток.
Во время испытаний мне удалось разделить керамический резистор пополам, потому что он не выдерживает тока — этот эффект иногда называют «Ченобылинг» после ядерной катастрофы в СССР несколько лет назад, и его лучше избегать.
В больших профессиональных усилителях мощности обычно используется резистор на 50 Вт, обычно устанавливаемый на шасси в алюминиевом корпусе, но это дорого и нелегко для большинства конструкторов.В приведенном выше примере 3 керамических резистора по 5 Вт, включенных параллельно (каждый резистор имеет сопротивление от 150 до 180 Ом), дадут нам то, что мы хотим, и будут сравнительно дешевыми.
Для США (и для считывателей в других странах с напряжением 120 В) оптимальное сопротивление составляет 12 Ом, поэтому 3 резистора по 33 Ом мощностью 5 Вт должны работать нормально (это дает 11 Ом — достаточно близко для этого типа схемы).
Было заявлено, что сопротивление обычно должно быть между 10 и 50 Ом, и что более высокие значения не должны использоваться.
Я оставлю это на усмотрение читателя, поскольку (ИМО) есть веские аргументы в пользу обеих идей. Как всегда, это компромиссная ситуация, и разные ситуации требуют разных подходов.
Резистор на 10 Ом — это абсолютный минимум, который я бы использовал, и резистор нужно выбирать с осторожностью. Скачок тока, вероятно, снесет резисторы меньшего размера, особенно при напряжении питания 230 В. Хотя верно то, что по мере уменьшения сопротивления провод сопротивления становится толще и более устойчивым к перегрузкам, в худшем случае мгновенный ток при 10 Ом составляет 23 А при 230 В.Это мгновенное рассеивание 5290 Вт (без учета других сопротивлений в цепи), и для этого потребуется чрезвычайно прочный резистор, чтобы выдержать это даже в течение коротких периодов времени. При работе на 120 В пиковый ток будет «всего» 12 А, что снизит пиковое рассеивание до 1440 Вт.
На самом деле, пиковый ток наихудшего случая никогда не будет достигнут, так как необходимо учитывать сопротивление обмотки трансформатора и полное сопротивление сети.
Исходя из этого, разумный компромиссный ограничительный резистор (и значения, которые я использую) будет порядка 50 Ом для 230 В (3 x 150 Ом / 5 Вт) или 11 Ом (3 x 33 Ом / 5 Вт) для работы на 120 В. .Резисторы подключены параллельно. Вы можете решить использовать эти значения, а не рассчитывать значение из приведенных выше уравнений, и будет обнаружено, что это будет работать очень хорошо почти во всех случаях, но все же позволит предохранителю сгореть в случае неисправности. Эти значения подходят для трансформаторов до 500 ВА.
В этом отличие от использования более высоких значений, когда предохранитель (по всей вероятности) не перегорает, пока реле не сработает. Хотя период времени короткий, резисторы очень быстро нагреваются.Термисторы могут быть полезны, потому что по мере того, как они нагреваются, их сопротивление падает, и, если они соответствуют требованиям, они просто упадут до достаточно низкого сопротивления, чтобы вызвать перегорание предохранителя.
Еще одна веская причина использовать более низкое значение заключается в том, что некоторые усилители имеют поведение при включении, которое может вызывать относительно сильный ток в течение короткого периода времени.
Эти усилители могут не достичь стабильной рабочей точки с высоким значением сопротивления последовательно, и поэтому могут протекать сильный ток динамика до тех пор, пока не будет приложено полное напряжение.Это потенциально катастрофическая ситуация, и ее следует избегать любой ценой. Если ваш усилитель демонстрирует такое поведение, необходимо использовать резисторы ограничения нижнего значения .
Если нестабильное электроснабжение является «особенностью» вашего места жительства, то я бы посоветовал вам создать систему, в которой усилитель будет отключен, если сеть пропадает более чем на несколько циклов за раз. Подача переменного тока на тороидальный трансформатор должна «пропасть» только на несколько циклов, чтобы вызвать значительный пусковой ток, поэтому необходимо соблюдать осторожность.
Если используется термистор, я предлагаю прочную версию, рассчитанную на сравнительно высокий максимальный ток. Устройства диаметром 20 мм обычно рассчитаны на гораздо более высокие токи, чем вам может потребоваться, поэтому они будут подвергаться минимальному термоциклированию.
Хорошее круглое значение составляет 10 Ом при 25 ° C — это означает более высокие пиковые токи, чем я предлагаю выше, но вы всегда можете использовать два последовательно — особенно для работы на 230 В.
Байпасный контур
Многие большие профессиональные усилители используют TRIAC (двусторонний кремниевый выпрямитель), но я использую реле по ряду очень веских причин…
- Реле практически неразрушимы
- Их легко получить практически в любом месте
- Обеспечена полезная изоляция, поэтому цепь управления не находится под напряжением сети
- Нет РЧ-шума или гармоник сетевой частоты. Это низкий уровень, но их может быть очень сложно исключить из схем TRIAC .
- Радиатор не требуется, что устраняет потенциальную угрозу безопасности в случае пробоя изоляции между TRIAC и радиатором
Они также вызовут свою долю проблем, но они решены в этом проекте.Наихудшее — это обеспечение подходящего напряжения катушки, позволяющего использовать общедоступные устройства в усилителях мощности всех размеров и напряжений питания.
Рисунок 1 — Резисторы плавного пуска и релейные контакты
На рис. 1 показано, как резисторы подключаются последовательно к источнику питания трансформатора, при этом контакты реле замыкают резисторы накоротко при срабатывании реле. Вся эта электрическая схема находится под напряжением сети, и к ней следует обращаться с большим уважением.
«A» представляет активный (под напряжением или под напряжением) вывод от сетевого выключателя, а «SA» — это «мягкий» активный провод, который подключается к главному силовому трансформатору.Не отсоединяйте и не обходите существующую проводку, просто разместите блок резисторов последовательно с существующим трансформатором.
Не пытайтесь выполнить подключение, если шнур питания не отсоединен. Все соединения должны быть выполнены таким образом, чтобы случайный контакт с пальцем или шасси был невозможен ни при каких обстоятельствах. Резисторы могут быть установлены с помощью алюминиевого кронштейна, который закрывает соединения, предотвращая контакт.
Все провода должны находиться на безопасном расстоянии от корпуса и кожуха — там, где это кажется невозможным, используйте изоляцию, чтобы предотвратить любую возможность контакта.Строительные заметки показаны позже в этом проекте. Аспект безопасности этого проекта невозможно переоценить!
Контакты реле должны быть рассчитаны на полное сетевое напряжение и как минимум на полный ток мощности усилителя. Настоятельно рекомендуется использовать реле с номиналом контакта не менее 10 А.
СОВЕТ: Вы также можете добавить второе реле для отключения звука на входе до тех пор, пока не будет подана полная мощность. Я предоставлю вам возможность внести необходимые изменения.Вам нужно будет сложить ток для двух реле вместе или использовать отдельные источники питания, если используется существующее внутреннее напряжение источника питания.
Цепи управления
Если бы источник питания 12 В был доступен для всех усилителей мощности, это было бы очень просто, но, к сожалению, это случается редко.
Большинство усилителей будут иметь источники постоянного тока в диапазоне от +/- 25 В до примерно +/- 70 В, и любая попытка получить реле для этих напряжений в большинстве случаев приведет к отказу.
Вспомогательный источник питания может быть добавлен, но это означает добавление второго трансформатора, что в некоторых случаях может быть совершенно невозможно из-за нехватки места. Это по-прежнему жизнеспособный вариант (и это самый безопасный вариант), и схема управления, использующая этот подход, показана на рисунке 2. Это самый простой вариант реализации, но некоторые могут посчитать добавленную стоимость второго трансформатора трудно оправданной. . ИМО, это не проблема, и это, безусловно, предпочтительный вариант. Это в значительной степени обязательно для усилителей класса A (см. Усилители класса A).
Рисунок 2 — Цепь управления вспомогательным трансформатором
Здесь используется простой мостовой выпрямитель и небольшой, но адекватный конденсатор. В схеме управления используются легкодоступные и недорогие компоненты, и ее можно легко построить на Veroboard или аналогичном.
Все диоды могут быть 1N4004 или эквивалентными. Используйте трансформатор с вторичной обмоткой 9 В переменного тока, который будет обеспечивать напряжение, близкое к 12 В для этой цепи. Никакого регулирования не требуется, и контроллер представляет собой простой таймер, активирующий реле примерно через 100 мс.Я выбрал для переключателя полевой МОП-транзистор, так как он имеет определенное напряжение включения и практически не требует тока затвора. При показанных значениях компонентов реле активируется примерно через 100 миллисекунд. Его можно увеличить (или уменьшить), увеличивая (уменьшая) значение R1 (27k). Трансформатор должен быть небольшим, так как ток меньше 100 мА.
Внимание: Значение, показанное для R1 (27k), может потребоваться изменить, чтобы получить требуемую временную задержку около 100 мс.Фактическое необходимое значение зависит от
порог переключения для полевого МОП-транзистора и значение C2, которое является электролитической крышкой, и они имеют широкий допуск. В общем, ожидайте, что значение будет где-то между
27k и 56k, но в некоторых (редких) случаях вам может понадобиться больше или меньше указанного диапазона. |
MOSFET (Q2 — 2N7000) имеет пороговое напряжение затвора, которое составляет от 0,8 В до 3 В, при этом 2,1 В является «типичным» значением. В результате вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить правильную задержку.Если хотите, вы можете использовать тримпот на 100 тысяч — он должен покрыть большинство случаев. Если порог составляет 0,8 В (я не видел ни одного такого низкого), таймер будет работать только около 30 мс, поэтому R1 необходимо увеличить примерно до 82 кОм. На верхнем уровне (3 В) R1 необходимо уменьшить примерно до 22 кОм для задержки 100 мс. Обратите внимание, что в версии для печатной платы используется компаратор операционного усилителя, поэтому синхронизация очень предсказуема.
Q1 используется для обеспечения быстрой подачи питания на реле. Когда на реле обнаруживается напряжение 0,65 В, Q1 включается и мгновенно завершает зарядку C2.
Без «мгновенного действия» схема будет медленной и не подходит для некоторых других вариантов, представленных ниже. Не стесняйтесь использовать 2N7000 или аналогичный маломощный полевой МОП-транзистор, если вы можете легко их достать. В них используется корпус TO92, поэтому они того же размера, что и малосигнальный транзистор.
ПРИМЕЧАНИЕ: C1 должен быть рассчитан на минимум 50 В, чтобы гарантировать, что номинальный ток пульсации достаточен для предотвращения нагрева конденсатора. Имейте в виду, что если крышка нагревается (или нагревается), ее надежность и долговечность будут поставлены под угрозу.
Срабатывание реле можно сделать намного быстрее, но за счет сложности схемы. Простая логическая система может гарантировать, что схема будет сброшена с помощью единственного пропадания цикла переменного тока, но это было бы слишком быстро для нормального использования и совершенно ненужно. C1 (отмечен *) нужно будет выбрать в зависимости от реле. Если значение слишком мало, реле будет дребезжать или, по крайней мере, гудеть, и, вероятно, также будет перегреваться из-за вихревых токов в твердом сердечнике, используемом в реле постоянного тока.
Конденсатор следует выбирать на основе значения, которое делает реле бесшумным, но при этом срабатывает достаточно быстро, чтобы предотвратить высокий пусковой ток в случае кратковременного прерывания питания от сети. Показанное значение (470 мкФ) обычно подходит для большинства приложений.
Возможно, вы захотите использовать сетевой выключатель с дополнительным набором контактов, чтобы второй набор закоротил источник питания 12 В при отключении питания. Убедитесь, что переключатель имеет соответствующие характеристики, и обязательно отметьте и изолируйте все соединения.Однако в этом нет необходимости, и для проекта DIY я должен сказать, что это не рекомендуется из-за риска.
Если по какой-либо причине использовать трансформатор невозможно, можно использовать схему, показанную на Рисунке 3. В нем используется резистор для снижения напряжения питания реле и простой стабилизатор на стабилитроне для питания цепи управления. Ниже показан метод определения номиналов резисторов и мощности для Rx и Ry.
Рисунок 3 — Цепь управления с использованием существующего источника питания
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: В случае неисправности усилителя при включении питания предохранитель может не сгореть сразу после установки этой цепи, поскольку может отсутствовать питание для срабатывания реле.Ток ограничен 200% от тока при нормальной полной мощности, поэтому предохранитель может оставаться в безопасности достаточно долго, чтобы разрушить резистор (-ы)! Балластные резисторы очень быстро перегреются и, если повезет, выйдут из строя. Если вам не нравится эта идея — Используйте вспомогательный трансформатор .
Я настоятельно рекомендую вспомогательный трансформатор — он НАМНОГО безопаснее!
Первый расчет основан на напряжении питания и определяет ток, доступный стабилитрону.Это должно быть около 20 мА (это не слишком критично). Поскольку стабилитрон составляет 12 В, используйте следующую формулу, чтобы получить значение Rx .
..
R = (Vcc — 12) / I (4) Где Vcc — напряжение основной положительной шины питания, I — ток
Пример. Vcc (шина питания + ve) составляет 50 В, поэтому …
R = (50 — 12) / 0,02 = 1900 Ом (1,8 кОм вполне приемлемо)
Мощность теперь можно определить следующим образом …
P = (Vcc — 12) ² / R (5)
P = (50 — 12) ² / 1800 = 38² / 1800 = 0.8 Вт
Резистор мощностью 2 Вт (или два резистора 3k6 1 Вт, включенных параллельно) указан для обеспечения запаса прочности. По возможности, я всегда рекомендую, чтобы резистор был как минимум вдвое больше ожидаемой рассеиваемой мощности, чтобы обеспечить долгий срок службы и более низкую работу. Для получения стандартных значений может потребоваться выбрать разные номиналы резисторов — не все расчеты будут такими точными, как этот. Помните, что 20 мА — это приблизительное значение, а значение от 15 до 25 мА вполне приемлемо.
Ограничительный резистор катушки реле (Ry) разработан аналогичным образом, но сначала вы должны узнать сопротивление катушки реле.Это можно получить из спецификаций или измерить мультиметром. У меня есть сведения о подходящем реле с катушкой 12 В постоянного тока и заявленным сопротивлением 285 Ом. Следовательно, ток в катушке …
I = Vc / Rc (6) где Vc — напряжение катушки, а Rc — сопротивление катушки.
I = 12/285 = 0,042 А (42 мА)
Используя тот же источник питания, что и раньше, формула 4 используется для определения сопротивления «нарастанию» …
R = (50 — 12) / 0,042 = 904 Ом.Здесь подойдет 1 кОм (отклонение менее 10%)
Мощность определяется по формуле 5, как и раньше …
P = (50 — 12) ² / 1000 = 38² / 1000 = 1444/1000 = 1,4 Вт
Если рассчитать ток катушки с установленным резистором, окажется, что он составляет 39 мА — это отклонение около 7% и находится в пределах допуска реле. Указан резистор на 5 Вт, так как он имеет более чем большой запас прочности. Эти резисторы будут намного дешевле трансформатора и потребуют меньше места.Потери мощности невелики и, вероятно, меньше, чем потери в трансформаторе из-за внутренних потерь (небольшие трансформаторы не очень эффективны).
Для реле часто бывает выгодно использовать схему энергосбережения, в которой начальный импульс высокого тока используется для включения реле, а затем используется более низкий ток удержания, чтобы поддерживать его под напряжением. Это очень часто встречается в релейных схемах и может обеспечить экономию около 50%. Базовая схема показана на рисунке 4 с некоторыми типичными значениями реле, как указано в тексте.Я основывал свои предположения на имеющемся у меня реле — я тщательно протестировал эту часть, так как очень сложно производить расчеты на основе электромеханического устройства, такого как реле — слишком много переменных. Если вы хотите использовать этот метод, я предлагаю поэкспериментировать. Обычно удерживающий ток реле составляет от 20% до 50% от тока срабатывания — обычно это нижний предел шкалы.
Рисунок 4 — Цепь реле энергосбережения (КПД)
Указанные значения являются приблизительными для реле 12 В, 285 Ом — ваши значения могут отличаться! Не злоупотребляйте этим методом, если вы не уверены в том, что делаете.Отказ реле вызовет перегрев балластных резисторов, что может привести к катастрофическим результатам (см. Ниже). Этот метод также можно использовать с усилителями класса A, поскольку можно убедиться, что реле активируется даже при более низком напряжении, когда балластные резисторы включены в цепь. (Я настоятельно рекомендую использовать отдельную схему источника питания для класса A, см. Усилители класса A ниже.)
Обратите внимание, что энергосбережение наблюдается повсеместно. Резистор питания реле теперь будет рассеивать 0.8 Вт вместо 1,4 Вт, а вспомогательный ограничительный резистор может быть типом 0,5 Вт — мгновенное рассеивание составляет всего 0,7 Вт, и это на очень короткое время. Питающий резистор теперь составляет 2 кОм вместо 1 кОм, но вы платите за дополнительный конденсатор и резистор. Конденсатор также можно использовать в схеме, показанной на Рисунке 3, и при включении он будет вызывать большой ток. Это не сэкономит энергию, но наверняка обеспечит надежное включение реле.
Несколько результатов испытаний
Реле, которое я использовал для тестирования, относится к типу 24 В — это само по себе не имеет большого значения, поскольку его можно легко пересчитать или повторно измерить для блока 12 В.Сопротивление катушки 750 Ом означает, что при номинальном напряжении питания реле потребляет 32 мА. Я измерил ток включения при 23,5 мА (обычно около 65% от номинального значения), а ток отключения составил 7,5 мА, или около 25% от номинального тока.
Используя реле 12 В, упомянутое выше, это может привести к (приблизительно — это обоснованные предположения) …
- Номинальный ток — 42 мА
- Потребляемый ток — 28 мА
- Ток отключения — 10 мА
Большинство (все?) Реле будут отлично выдерживать 1/2 номинального тока, и я бы посоветовал, чтобы это было настолько низким, насколько вы должны пойти для надежности.Если вы не хотите включать его, резистор, включенный последовательно с электро, можно не устанавливать. Конечно, это будет импульсное реле 12 В с 50 В, но это не заботит. Лично я предлагаю использовать последовательный ограничитель, рассчитанный на обеспечение мгновенного тока 150% от номинального значения реле — это защитит крышку от чрезмерного тока. Для блока 12 В (как указано выше) это будет означать максимальный ток 60 мА и ток удержания 20 мА.
Из-за огромного количества переменных я оставлю это на ваше усмотрение — пожалуйста, не просите меня вычислять значения для вас, потому что я не буду.Ответственность за определение соответствия этого (или любого другого) проекта их индивидуальным потребностям полностью лежит на читателе. В случае сомнений используйте метод вспомогательного трансформатора.
Строительные инструкции
Как описано выше, электрическая безопасность имеет первостепенное значение для такой схемы. На рисунке 5 показан предлагаемый метод установки входных балластных резисторов, который обеспечивает минимальное расстояние утечки 5 мм и зазор при установке резисторов, и при этом обеспечивает хороший тепловой контакт с корпусом и защиту от пальцев или других предметов, соприкасающихся с ним. сеть.
Рисунок 5 — Рекомендуемый монтаж резистора
Такое расположение может показаться немного чрезмерным, но вы можете использовать его, если хотите. Алюминиевый кронштейн надежно фиксирует резисторы на месте, а пластина сверху и снизу (которая должна быть на 5 мм короче, чем корпуса резисторов) сохраняет зазоры. Крайне важно, чтобы резисторы не двигались в кронштейне, а хорошее смазывание радиаторной пасты обеспечит теплопроводность.
В качестве альтернативы можно приобрести один из резисторов в алюминиевом корпусе с болтовым креплением.Очевидно, это намного проще, чем делать скобки. Если вам интересно, почему все эти проблемы с резисторами, которые будут в цепи в течение 100 миллисекунд, причина в безопасности. Крышка убережет пальцы и остановит движение резисторов. Это также обеспечивает определенную безопасность, если реле не работает, поскольку рассеивание тепла будет очень высоким. Поскольку резисторы сильно нагреваются, просто обернуть их термоусадочной трубкой не поможет, потому что они расплавятся. Идея состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерные внешние температуры, пока резисторы (надеюсь) не выйдут из строя и не выйдут из строя.Метод, используемый с платой P39, снова проще — 3 резистора по 5 Вт устанавливаются на вспомогательной плате. Я еще не видел и не слышал о неисправности резистора.
Проводка реле не критична, но убедитесь, что между контактами сети и любой другой частью схемы расстояние не менее 5 мм. Для всей силовой проводки должен использоваться сетевой кабель, а любые открытые соединения должны быть закрыты термоусадочной трубкой или аналогичным материалом. Сохраняйте как можно большее расстояние между любой сетевой проводкой и низковольтной или сигнальной проводкой.
Особенно важны подключения к балластным резисторам. Поскольку они могут очень сильно нагреваться, если реле не сработает, необходимо следить за тем, чтобы вывод не отсоединился при расплавлении припоя, и чтобы припоя было достаточно, чтобы удерживать все вместе, и не более того. Спад припоя может вызвать короткое замыкание на корпус, что подвергнет вас или других пользователей высокому риску поражения электрическим током. Альтернативой является использование резьбового соединителя, который должен выдерживать высокие температуры без плавления корпуса.
Не используйте термоусадочные трубки в качестве изоляции для подводящих силовых проводов к балластным резисторам. Трубки из стекловолокна или силиконовой резины можно приобрести у поставщиков электротехнической продукции и предназначены для работы при высоких температурах.
Усилители класса A
| ПРИМЕЧАНИЕ: Я настоятельно рекомендую использовать метод вспомогательного трансформатора с усилителем класса A, так как это исключит любую возможность неисправности реле из-за недостаточное напряжение питания из-за включенных в цепь балластных резисторов. |
Из-за того, что усилитель класса A все время работает на полную мощность, при использовании существующего источника питания вы не должны опускаться ниже 200% рекомендуемого предела пускового тока. В некоторых случаях будет обнаружено, что даже в этом случае напряжения недостаточно для работы реле с входными балластными резисторами в цепи.
Если обнаружится, что это так, вы не можете использовать этот метод, или вам придется довольствоваться пусковым током, который, возможно, в 3-5 раз превышает нормальную номинальную полную мощность. Это по-прежнему значительно меньше, чем в других случаях, и помогает продлить срок службы компонентов питания, но менее удовлетворительно.Вычисления выполняются так же, как и выше, но необходимо некоторое тестирование, чтобы убедиться, что реле каждый раз работает надежно. См. Примечание выше.
Особое предупреждение
В случае, если вы пропустили это в первый раз: в случае неисправности усилителя при включении питания предохранитель может не сгореть (или, по крайней мере, может сгореть недостаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение) с этой установленной схемой, так как может быть нет мощности для работы реле. Если вам не нравится эта идея — ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .Предохранитель может перегореть только после замыкания реле, но, по крайней мере, он перегорит. 100 мс — это не так уж и долго.
Эта схема по самой своей природе предназначена для ограничения максимального тока при включении. Если нет мощности для работы реле, балластные резисторы будут поглощать полное сетевое напряжение, поэтому для моего примера выше будет рассеиваться более 900 Вт! Резисторы выйдут из строя, но как долго они прослужат? Ответ на этот вопрос совершенно неизвестен (но «не долго» — хорошее предположение). Термисторы могут выжить, а могут и не выжить.
Надежность релейной цепи превыше всего. Если он выйдет из строя, рассеивание на балластном резисторе действительно будет очень большим, что приведет к его перегреву и, возможно, к повреждению. Худшее, что может случиться, это то, что паяные соединения резисторов расплавятся, что приведет к отсоединению сетевого шнура и замыканию на корпус. В противном случае припой может опадать и вызывать короткое замыкание. Если вам повезет, балластные резисторы выйдут из строя до того, как произойдет полномасштабное расплавление.
Убедитесь, что сетевые подключения к резисторам выполнены, как описано выше (примечания по конструкции), чтобы избежать любой из очень опасных возможностей. Возможно, вам придется проконсультироваться с местными нормативными актами в вашей стране по вопросам безопасности электропроводки, чтобы убедиться в соблюдении всех законных требований. Если вы построите схему, которая выходит из строя и кого-то убивает, угадайте, кто виноват? Вы!
| Можно использовать термовыключатель, установленный на крышке резистора, для отключения питания, если температура превышает установленный предел.Эти устройства доступны в качестве запасных частей.
для различных бытовых приборов, или вы можете получить их у обычного поставщика. Хотя это может показаться желательным вариантом, вполне вероятно, что резисторы выйдут из строя.
до того, как термовыключатель сможет сработать. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Маленькие металлические пулевидные предохранители без перезарядки имеют корпус под напряжением (он подключен к одному из входных проводов). Используйте этот тип с большой осторожностью! Также имейте в виду, что паять эти устройства нельзя.Если вы это сделаете, тепло от пайки расплавит воск внутри термопредохранителя, и цепь разомкнется. Соединения следует использовать гофрированные или винтовые клеммы. |
Версия печатной платы
Принципиальная схема печатной платы этого проекта показана ниже. В нем используется небольшой трансформатор, и переключение сети требуется только для небольшого трансформатора, а схема позаботится обо всем остальном. Реле имеют стандартную площадь основания и должны быть доступны (почти) везде.С тех пор, как печатная плата была впервые выставлена на продажу, было построено более 500 таких устройств, и у меня ровно ноль жалоб от конструкторов. Это очень надежная конструкция, и она все делает именно так, как должна. Задержка предсказуема, и она сбрасывается менее чем за 150 мс, что защищает от большинства отключений от сети.
Рисунок 6 — Версия печатной платы переключателя плавного пуска / сетевого питания
Требуется трансформатор на 9 В с номинальной мощностью около 5 ВА. Выход постоянного тока близок к 12 В и надежно активирует реле.Схема имеет достаточно быстрое отключение и стабильную и очень предсказуемую синхронизацию (около 100 мс). На печатной плате предусмотрено место для 3 резисторов по 5 Вт (или пары подходящих термисторов), и схема с большим успехом использовалась в трансформаторах мощностью 500 ВА-1 кВА. Другие комментарии, приведенные выше, по-прежнему применимы (конечно), но эта схема (и печатная плата) значительно упрощает процесс сборки. Версия для печатной платы также позволяет использовать дополнительный удаленный триггер 12 В для включения усилителя мощности (не показан на схеме выше).
Хотя может показаться «приятным» наличие трансформатора на печатной плате, это означает, что любой, кто хочет построить схему, должен иметь возможность получить именно тот трансформатор, на основе которого спроектирована печатная плата. Для некоторых конструкторов это может быть невозможно, если трансформатор недоступен локально. Это также увеличивает размер печатной платы — если предположить, что — это трансформатор , доступный трансформатор каждый может легко получить. При использовании внешнего трансформатора можно использовать все, что соответствует основным спецификациям (включая все, что конструктор может уже иметь в своем «ящике для мусора»).Это гарантирует минимизацию затрат на строительство.
Вы можете использовать термистор NTC (или их пару) вместо резисторов, но только , если термистор рассчитан на достаточно высокий пиковый ток. Если вы используете термистор на 25 Ом с сетью 230 В, примите в наихудшем случае мгновенный пиковый ток 13 А. При питании от сети 120 В термистор на 10 Ом обеспечивает максимальный пиковый ток чуть ниже 17 А. Используемый термистор (или резисторы) должен выдерживать пиковый ток без сбоев.
Полная информация, ведомость материалов и т. Д. Для версии P39 для печатной платы доступны на защищенном сервере вместе с подробным руководством по конструкции и инструкциями по подключению к сети. Эта информация доступна при покупке платы ESP.
Список проектов
Основной указатель
| Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом (c) 1999.Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки во время создания проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Журнал изменений: страница создана и авторские права (c) 06 декабря 1999 г./ Обновления: апр 2000 — изменен предлагаемый пусковой ток. / Январь 2001 — добавлено предупреждение о невыполнении сброса предохранителя. / Апр 2006 — исправлены ошибки и несоответствия. / Ноя 2010 — добавлена дополнительная информация о термисторах. / Ноя 2016 — добавлена таблица трансформаторов ./ окт.2020 г. — добавлено предупреждение о безопасности конденсаторов / сетевых фильтров.
Цепь гитарного усилителя с питанием от батареи 20 Вт
Это усилитель, который я разработал для уличных уличных выступлений, чтобы я мог играть сумасшедшие звуки в полях вокруг моего дома здесь, в Sandy Mush.Дизайн разработан с учетом некоторых ключевых критериев, а именно: быть в состоянии обеспечить 15-20 Вт от номинального источника питания 12 В (10-16 В), иметь звук лампового усилителя, разумную простоту и великолепно звучащую реверберацию. Я очень доволен окончательным дизайном. Сейчас это мой основной тренировочный усилитель — в основном потому, что мне нравится его звучание, а также мне нравится видеть, как слюнки текут изо рта моих огорченных соседей, когда я «раскачиваюсь».
Я публикую ссылки на исходную схему и версию без реверберации, что немного упрощает дизайн.Я также размещаю фотографии печатной платы, готового устройства и образцы звука.
ПРИМЕЧАНИЕ * Обновите дизайн и схему сквозных отверстий здесь: https://circuitsalad.com/2013/03/16/portable-battery-amp-thru-hole-version-schematic-and-layout-link/ this в новой версии используется новый финальный усилитель TDA7396 (TDA7360 снят с производства)
Нажмите здесь, чтобы увидеть и услышать:
Схемы:
https: // circuititsaladdotcom.files.wordpress.com/2012/08/portaamp.gif
https://circuitsaladdotcom.files.wordpress.com/2012/08/portaamp-no-reverb.gif
Фото:
https://circuitsaladdotcom.files.wordpress.com/2012/08/20-watt-battery-amp.jpg
https://circuitsaladdotcom.files.wordpress.com/2012/08/battery-amp-circuit-brd.jpg
Образцы: , записанные на карманный диктофон DR1 на расстоянии около 2 футов
Звукосниматель шейный, средние частоты низких / высоких частот — без реверберации
https: // circuititsaladdotcom.files.wordpress.com/2012/08/dry-blues.mp3
Бриджевый звукосниматель, средние частоты низких / высоких частот — реверберация в маленькой комнате, глубина 1/3
Нейловый звукосниматель, средние настройки низких / высоких частот — реверберация большой комнаты, глубина 1/3
Характеристики:
Power — Я использовал в качестве оконечного усилителя автомобильный стереоусилитель TDA7360 в мостовом режиме.Этот усилитель отлично звучит и может обеспечить 20+ Вт на 4 Ом при питании 14 В. Некоторые могут содрогнуться от ужаса при мысли о том, что это используется для гитарного усилителя, но он действительно работает хорошо и достаточно эффективен, требуя только заземляющего слоя печатной платы в качестве теплоотвода. Я использую небольшую батарею из свинцово-кислотного геля для питания этого усилителя, но также использовал батарейки для сверл, настенную бородавку компьютера и т. Д.
Tube Sound — Чтобы добиться лампового звука, я использовал классический тоновый стек типа Fender, дискретную сигнальную цепь с использованием jfets (до усилителя мощности) и отрицательную обратную связь от динамика к финальному каскаду предусилителя.Если вы посмотрите на схему, то увидите, что практически все активные устройства можно заменить лампами, а TDA7360 — парой выходных ламп и трансформатором. Отрицательная обратная связь от динамика — это классический прием ламповых усилителей, примененный здесь, заметно влияет на звук.
Простота — Я установил ограничение на физический размер и количество ручек, что заставило меня сохранить простоту.
Reverb — Я серьезно думал об интеграции пружинной реверберации, но вместо этого выбрал схему DSP, микросхему FV-1.Эта ИС обеспечивает ряд ревербераций и других эффектов, которые выбираются переключателями (перемычками). Он прост в использовании, и я смог раскрасить реверберацию с помощью фильтрации на свой вкус. По сути, это блок эффектов на микросхеме. Я очень доволен его работой. Реверберация имеет управление размером помещения и глубиной, а также обеспечивает все виды вариаций.
Примечания к дизайну: В этой конструкции есть гибкость — вам не нужно использовать импульсный источник питания 3,3 В для FV-1, как я, — вы можете просто использовать линейный стабилизатор.Я использую PMOS FET в качестве защитного диода NO VOLTAGE DROP . Это также можно было опустить. Я ненавижу терять 0,7 В с обычным диодом, поэтому я рекомендую подход PMOS. Выбор JFET был основан на том, что у меня было под ногами, и ни на чем другом. Я также пробовал использовать LND150 с аналогичными результатами. В моем тоне нет ничего особенного, и можно использовать множество других вариаций. Регулятор громкости на самой передней панели может показаться странным. Фактически, при очень низких настройках громкости наблюдается спад высоких частот из-за паразитной емкости POT.Причина, по которой я это сделал, заключалась в том, чтобы максимально увеличить запас хода предусилителей и простоту. Это дизайнерский выбор, заслуживающий второго взгляда. Величина отрицательной обратной связи от последнего к ступени драйвера регулируется или может быть опущена. Высококачественный контроль высоких частот (присутствие) реализуется путем обхода этой обратной связи для очень высоких частот. Это тоже можно не указывать.
Для динамика я использовал мод Jensen 8 ″ за 22 доллара. Я очень рекомендую эту колонку — она дешевая и отлично звучит.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Связанные
Схемы и приложения операционного усилителя »Электроника
Существует очень много схем операционных усилителей, которые можно использовать и разрабатывать, приложения включают все, от усилителей до фильтров и интеграторов, до нестабильных и мультивибраторов.
Учебное пособие по операционному усилителю Включает:
Введение
Сводка схем
Инвертирующий усилитель
Суммирующий усилитель
Неинвертирующий усилитель
Усилитель с переменным усилением
Активный фильтр высоких частот
Активный фильтр нижних частот
Полосовой фильтр
Режекторный фильтр
Компаратор
Триггер Шмитта
Мультивибратор
Бистабильный
Интегратор
Дифференциатор
Генератор моста Вина
Генератор фазового сдвига
Операционные усилители — это особенно универсальные схемные блоки.Они находят применение во множестве различных схем, где их атрибуты высокого усиления, высокого входного импеданса, низкого выходного сопротивления и дифференциального входа позволяют им создать высокопроизводительную схему с минимумом компонентов.
Используя отрицательную, а иногда и положительную обратную связь вокруг микросхемы операционного усилителя, они могут использоваться во многих приложениях и схемах для обеспечения множества различных функций от усилителей и фильтров до генераторов, интеграторов и многих других функций.
Существует множество схем операционных усилителей, которые покрывают большинство необходимых аналоговых функций. В результате операционные усилители стали рабочей лошадкой разработчиков аналоговой электроники.
Схема инвертирующего усилителя ОУ с микросхемами ОУСхемы ОУ
Операционные усилители могут использоваться во множестве различных схем и приложений. Поскольку они являются почти идеальным дифференциальным усилителем, что, безусловно, необходимо для большинства приложений, их высокий входной импеданс, высокий коэффициент усиления и дифференциальный вход делают их идеальным схемным блоком.
- Инвертирующий усилитель операционного усилителя: Инвертирующий усилитель операционного усилителя, возможно, является наиболее широко используемой конфигурацией схемы операционного усилителя. Он не только обеспечивает усиление, но также может использоваться в качестве виртуального усилителя заземления.
В этой схеме операционного усилителя имеется резистор между выходом и инвертирующим входом для обеспечения обратной связи и резистор между инвертирующим входом и входом всей схемы. Фактическое входное сопротивление схемы низкое и соответствует входному сопротивлению.
Схема проста в использовании и может обеспечить полезный низкий импеданс для согласования с низким импедансом в приложениях, возможно, где используются микрофоны с низким импедансом. Низкое сопротивление также уменьшает паразитные наводки на входе, что является еще одним полезным атрибутом для многих аудиоприложений.
- Суммирующий усилитель операционного усилителя: Эта схема, основанная на схеме инвертирующего усилителя с его виртуальной точкой суммирования на землю, идеально подходит для суммирования аудиовходов.Он широко используется в аудиомикшерах и многих других приложениях, где необходимо суммировать напряжения.
При использовании в радиомикшерах эта схема операционного усилителя идеальна, потому что виртуальная точка суммирования земли приводит к тому, что разные входы не влияют друг на друга независимо от входных напряжений и уровней импеданса.
В результате инвертирующий усилитель используется практически во всех аналоговых аудиомикшерах, кроме общих приложений для суммирования напряжений, для которых он находит применение.
- Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе: Схема неинвертирующего усилителя обеспечивает усиление, а также очень высокий входной импеданс. Соответственно, он широко используется во многих входных каскадах усилителей.
Схема неинвертирующего операционного усилителя обеспечивает основу для приложений, где требуется высокий входной импеданс — она даже используется в качестве повторителя напряжения, подавая выход непосредственно на инвертирующий вход.Очень высокий коэффициент усиления схемы означает, что входное напряжение отслеживается очень точно и поддерживается очень высокий входной импеданс, чтобы гарантировать отсутствие нагрузки на предыдущем этапе.
- Компаратор операционного усилителя: Схема компаратора часто используется для обеспечения высокого или низкого сигнала в зависимости от относительных состояний двух входов. Для этого приложения обычно используются специальные микросхемы компаратора, но они основаны на тех же основных принципах, что и операционные усилители.
Хотя операционные усилители часто используются в качестве компараторов во многих схемах, обычно лучше использовать соответствующий компаратор, поскольку операционные усилители могут блокироваться при некоторых обстоятельствах. Кроме того, компараторы намного быстрее и разработаны для приложений сравнения напряжений, они работают намного лучше в этом приложении.
- Фильтр верхних частот операционного усилителя: Операционные усилители могут обеспечивать простые в конструкции одно-, двух- и трехполюсные фильтры с использованием одного операционного усилителя.
Можно довольно легко создать однополюсную схему, добавив к ней конденсатор, но более высокие уровни производительности достигаются за счет включения цепи верхних частот в обратную связь и значительного повышения производительности.
Используя простую математику, очень легко спроектировать схему операционного усилителя, которая обеспечивает достаточно высокую производительность для большинства приложений. Однако, если необходимо использовать фильтр определенного типа, это также возможно.
- Фильтр нижних частот операционного усилителя: Операционные усилители могут быть хорошо использованы в приложениях с фильтрами нижних частот.Если требуется только очень плавный спад, можно просто поместить конденсатор на резистор обратной связи и точку разрыва двух компонентов, сконфигурированную для получения правильного отклика.
Активная схема фильтра ОУ нижних частот Также можно разработать двухполюсный фильтр, который даст гораздо лучшие характеристики и лучшую характеристику спада.Расчеты для простого фильтра, подходящего для большинства приложений, очень просты, но для тех, кто хочет получить конкретный отклик фильтра, это тоже возможно.
- Полосовой фильтр операционного усилителя: Хотя фильтры верхних и нижних частот очень полезны, полосовые фильтры, пропускающие только полосу частот, также необходимы и могут быть легко реализованы с использованием операционных усилителей.
Полосовые фильтры часто необходимы, когда требуется определенная полоса частот. Хотя операционные усилители, как правило, используются для более низких частот, есть много случаев, когда можно использовать схему активного полосового фильтра.
- Режекторный фильтр операционного усилителя: Режекторные фильтры используются там, где необходимо удалить одну частоту или узкую полосу частот. Эти схемы операционного усилителя можно использовать в приложениях, где необходимо удалить одну частоту или небольшую полосу частот. Одним из приложений может быть устранение линейного / сетевого гула из аудиосигнала.
Эти фильтры могут быть реализованы с использованием одного операционного усилителя. Если требуется более глубокая выемка, можно подать в суд на другие каскады операционных усилителей.
В то время как некоторые схемы предлагают фиксированную частоту режекции, которая идеально подходит для удаления нежелательных сигналов на фиксированной известной частоте, другие схемы могут обеспечивать режекцию переменной частоты. Другие схемы могут обеспечивать переменную Q-выемку.
- Триггер Шмитта операционного усилителя: Триггер Шмитта представляет собой форму схемы компаратора, которая имеет разные уровни переключения в зависимости от того, переключается ли схема с высокого на низкий или наоборот.Это обеспечивает помехоустойчивость схемы до уровня разницы между двумя уровнями переключения.
Типичный отклик режекторного фильтра Как и в случае со стандартной схемой компаратора, разумно использовать интегральную схему компаратора вместо операционного усилителя, поскольку компаратор будет работать намного лучше в этом типе приложений. - Мультивибратор операционного усилителя: Мультивибраторы используются во множестве различных приложений. Схемы операционного усилителя часто являются эффективным решением.
Хотя это не первая идея, которая может прийти в голову, когда думаешь о схеме или приложениях операционного усилителя, схема, тем не менее, существует и может найти хорошее применение во многих случаях.
- Бистабильный операционный усилитель: Операционные усилители могут использоваться как бистабильные в некоторых приложениях. Хотя они и не подходят для данного приложения, в большинстве случаев они все же работают хорошо.
- Аналоговый интегратор операционного усилителя: Операционные усилители идеально подходят для использования в качестве интеграторов.Высокий входной импеданс и коэффициент усиления подходят для этого приложения, хотя для длительного времени интеграции могут потребоваться микросхемы с очень высоким входным импедансом. Операционные усилители
использовались в этом приложении для создания аналоговых компьютеров — их высокий входной импеданс и высокое усиление означало, что они были в состоянии обеспечить отличную основу для схемы интегратора операционного усилителя.
- Аналоговый дифференциатор операционного усилителя: Дифференциатор операционного усилителя — еще одна схема, используемая в аналоговых вычислениях и находящая применение в других областях.
Эта схема, возможно, менее широко используется, но, тем не менее, является ключевым элементом в наборе инструментов разработчиков аналогов. Одна из проблем может заключаться в том, что дифференциатор может улавливать шум. Сама функция дифференцирования означает, что у него есть возрастающая характеристика с частотой.
- Мостовой генератор Вина на ОУ: Мостовой генератор Вина на операционном усилителе может работать как хорошая схема генератора сигналов.
Осциллятор Win bridge на основе мостовой схемы может обеспечить хорошую производительность, если усиление увеличивается слишком сильно, уровень искажений значительно возрастает.
- Генератор синусоидального сигнала с фазовым сдвигом на операционном усилителе: Схема генератора с фазовым сдвигом обеспечивает хороший выходной сигнал синусоидальной волны.
Преимущество схемы генератора с фазовым сдвигом на операционном усилителе заключается в том, что она способна обеспечивать очень низкие уровни искажений, что делает ее излюбленной схемой или конфигурацией для приложений синусоидального генератора.
Операционные усилители — это идеальный структурный блок для разработчиков аналоговых схем.Эти интегральные схемы сочетают в себе достаточно близкие и идеальные усилители для большинства приложений, поэтому на них можно подавать иски, позволяющие проектировать и реализовывать высокопроизводительные схемы с минимальным количеством компонентов.
Поскольку операционные усилители широко доступны во многих формах, некоторые как операционные усилители общего назначения, другие обеспечивают широкую полосу пропускания, высокое входное сопротивление или низкие смещения и т. Д., А также они доступны во многих корпусах, часто с более чем одним операционным усилителем. В комплекте эти микросхемы идеальны для использования во многих аналоговых схемах для многих приложений.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .
Схема микрофонного предусилителя для домашней студии звукозаписи
Схема микрофонного усилителя, описанная в этой статье, имеет два маленьких секрета, которые позволяют записывать вокал в собственной домашней студии практически с таким же качеством, как в дорогих профессиональных студиях.
Просто следите за текстом.
Микрофон для домашней студии
Существует простое и очень эффективное решение для записи голоса или вокала в домашней студии — использование динамического кардиоидного микрофона. Просто потому, что:
- Во-первых, вам не нужно будет принимать особые меры по шумоизоляции вашей квартиры;
- Во-вторых, вам не нужно будет звукоизолировать заднее пространство за микрофоном, чтобы избавиться от звуковых отражений в комнате, потому что динамический кардиоидный микрофон подавляет все боковые и задние звуки;
- В-третьих, вам не нужно будет организовывать дополнительные источники питания, как в случае с конденсаторными микрофонами.
Для наших целей подойдет Shure sm58 (или что-то подобное). Например, я годами пользовался отлично работающим микрофоном Beyerdynamic Opus39s.
Конечно, существует большое количество различных решений для записи голоса. Например, у нас в квартире можно сделать хорошую звукоизоляцию, купить дорогой конденсаторный микрофон с большой диафрагмой, но это решение не так просто и намного дороже. Кроме того, микрофонный усилитель для конденсаторного микрофона должен быть немного другим, о чем мы поговорим в другой статье.
Купить или изготовить самостоятельно?
Сделанный своими руками микрофонный предусилитель имеет три основных преимущества перед теми моделями, которые вы можете купить в соответствующем магазине:
- Цена.
- Идеальная адаптация к конкретной задаче.
- Качество звука.
Цена
Таким образом, цена продуктов, продаваемых в магазине, кроме стоимости комплектующих, включает плату за бренд, расходы на рекламу и прибыль производителя, оптовика и розничного продавца, плюс стоимость доставки.Получается, что в магазинной версии усилителя только корпус будет стоить дороже, чем весь микрофонный усилитель, сделанный своими руками.
Кроме того, существует ряд потребительских качеств, которым руководствуются практически все производители, чтобы добиться определенной универсальности возможных применений микрофонных предусилителей. Ведь перед разработчиками стоит задача добиться максимальной совместимости со всеми микрофонами и оборудованием, с которым они будут работать.
Это приводит к тому, что схема микрофонного усилителя приобретает значительную избыточность, вроде различных режимов, защиты, органов управления и индикаторов.Чем больше деталей имеет устройство, тем больше они влияют на качество звука, и не всегда в лучшую сторону.
Адаптация под конкретную задачу
В домашней студии звукозаписи микрофонный усилитель обычно работает с одним конкретным микрофоном в постоянных условиях и всегда выполняет одну и ту же задачу. Это означает, что большинство универсальных возможностей покупных предусилителей не нужны. Но мы можем сделать упор на высочайшее качество, это то, что нам нужно, идеально адаптированный собственный дизайн под конкретную задачу.
Качество звука
Чем хороший микрофонный усилитель для записи вокала отличается от обычного? Во-первых, хороший предусилитель не искажает звук и в то же время создает наиболее оптимальное согласование для микрофона, чтобы получить максимально возможное качество преобразования звука в электрический сигнал.
С обычным предусилителем это плохо слышно. Чтобы услышать качество микрофонного усилителя, вам нужно работать с ним в реальном мире, применяя самые разные обработки голоса к уже записанному звуку.Все недостатки проявляются на высоком уровне компрессии при попытке собрать вокал в плотный микс.
К качеству звука современных микрофонных предусилителей, особенно выпускаемых фирменными марками, особых нареканий обычно не вызывает. Однако естественная тенденция всех производителей удешевлять продукт приводит к тому, что все характеристики соответствуют официально заявленным, а комплектующие могут быть недорогими, просто в маркетинговых целях.
Не всегда есть возможность проверить компоненты предусилителя перед его покупкой.
Поскольку вы не покупали предусилитель и не работали с ним должным образом, вы не знаете его качества. Что касается предусилителя собственного изготовления, вы можете легко внести изменения, если что-то не понравится.
И больше.
Чего нельзя делать
Вещь, которая вам не понадобится, — это микрофонный усилитель с каким-то «особенным» звуком, который часто рекламируют многие производители. Это для гораздо больших бюджетов для особых случаев.
На практике специфическая окраска не всегда нужна, но избавиться от нее, если она есть, очень сложно.А возможностей современной DAW (цифровой звуковой рабочей станции) достаточно, чтобы «раскрасить» звук.
Схема усилителя микрофона на ИС
Схема микрофонного усилителя представлена на рисунке. Есть два секрета, о которых говорилось в начале статьи — согласование микрофона с микрофонным усилителем и схема операционного усилителя.
Соответствие
Входное сопротивление микрофонного предусилителя намного ниже принятых стандартов.Из общей теории электротехники мы знаем, что максимальная передача мощности между генератором и нагрузкой происходит при равенстве их сопротивлений. Итак, обеспечим входное сопротивление микрофонного усилителя равным сопротивлению микрофона. Однако мы не будем использовать разделительные конденсаторы, чтобы не вызвать асимметрию сигнала, фазовые сдвиги и дополнительные источники искажений.
Чтобы избавиться от всех видов помех, в том числе от мобильных телефонов, нам необходимо симметричное подключение микрофона, а это означает, что микрофонный усилитель должен иметь симметричный вход.
Дифференциальный усилитель, специально разработанный для таких случаев, представляет собой обычный операционный усилитель. Его вход симметричный, дифференциальный, с входным сопротивлением расширения 600 Ом. Резистор R2 3 Ом значения не имеет, он вставлен здесь в основном для правильного изображения дифференциального усилителя.
Вы можете подключить любой ДИНАМИЧЕСКИЙ микрофон. Однако чем выше качество, тем лучше. Обычно сопротивление такого микрофона составляет от 200 Ом до 600 Ом, и вы можете сделать сумму R1 + R3 равной сопротивлению микрофона (когда R1 = R3).
Самое главное, что такое включение за счет демпфирования подвижной системы микрофона устраняет окраску звука паразитными резонансами самого микрофона, позволяя получить чистый, плавный звук. Затем, обрабатывая вокал, можно делать все со звуком. Он гибкий; вам не нужно бороться с этим, устраняя любые обертоны.
Кроме того, помехозащищенность входа с низким сопротивлением просто великолепна! У меня не было проблем с записью вокала в маленькой комнате, где было более 20 мобильных телефонов!
Следует обратить внимание на то, что согласование, согласно книге, — это всего лишь мера параметров и, в первую очередь, шума.И нас не волнует шум. Используя ИС с параметрами ниже 10 нВ / √Гц, можно забыть о шуме. Шум не беспокоил меня, даже когда я использовал IC TL071, который создавал шум 18 нВ / √Гц. В реальной работе шум в помещении еще больше, и все зависит от мастерства звукорежиссера.
Однако звучит TL071 неплохо, в отличие от всемирно известного NE5534.
Схема операционного усилителя
Второй секрет этой конструкции — это схема операционного усилителя, который очень сильно влияет на звук.
Этот микрофонный усилитель имеет микросхему OPA604.
Лучший звук — это когда вы вообще не думаете о звуке, думая только о голосе и музыке. Вот он с OPA604.
Это настолько ясно, что даже при самых диких уровнях сжатия никакие артефакты не выходят.
Секрет, по всей видимости, в том, что OPA604 — это одинарный каскадный операционный усилитель, специально разработанный для профессиональных аудиоприложений. (OPA604 PDF) Количество каскадов напрямую влияет на переходную характеристику и звук в целом обратно пропорционально.Чем больше каскадов — тем лучше объективные характеристики и хуже звук.
Осталось дополнить схему микрофонного усилителя элементами управления, и обеспечить усилитель нормальным чистым питанием.
Таким образом, мы подключаем управление усилителем к цепи обратной связи. Это позволяет сохранить нулевое выходное сопротивление микрофонного усилителя, что позволяет исключить влияние соединительного кабеля от предусилителя к компьютеру на звук.
Для организации энергетики есть чудесный стабилизатор напряжения TL431.Абсолютно чистый, с дифференциальным сопротивлением около 0,2 Ом. Мне это очень нравится. С этим проблем нет. Установить и забыть.
Все, схема готова.
Ставлю обычный «Джек», хотя вход XLR более правильный.
К телу особых требований нет. Благодаря сбалансированному входу, компактности и низкоомному крепежному ремню этот микрофонный усилитель не требует тщательной проверки.
Вам просто нужно припаять этот микрофонный усилитель, включить его и забыть о том, что у вас когда-либо была проблема с получением высококачественного звука с микрофона в вашей собственной домашней студии.
Сергей Шевгота
.