Радиоэлектроника схемы. Усилители мощности на транзисторах: схемы, конструкции и особенности

Как работают транзисторные усилители мощности звука. Какие бывают классы усилителей. Какие схемы усилителей наиболее популярны среди радиолюбителей. Как правильно собрать усилитель своими руками.

Содержание

Принцип работы транзисторного усилителя мощности

Транзисторный усилитель мощности (УМ) предназначен для усиления электрических сигналов звуковой частоты и преобразования их в колебания диффузора громкоговорителя. Основными элементами усилителя являются:

  • Входной каскад для согласования с источником сигнала
  • Предварительный усилитель напряжения
  • Усилитель мощности (выходной каскад)
  • Цепи обратной связи
  • Блок питания

Принцип работы транзисторного УМ основан на усилении входного сигнала за счет изменения тока коллектора транзистора при изменении напряжения на его базе. Выходной каскад обеспечивает усиление по мощности и согласование с нагрузкой (акустической системой).

Основные классы усилителей мощности

По режиму работы выходного каскада усилители делятся на несколько классов:


Класс А

Транзисторы работают на линейном участке характеристики, обеспечивая минимальные искажения. Недостаток — низкий КПД (до 25%). Применяется в высококачественной аппаратуре.

Класс B

Выходной каскад работает в режиме отсечки, каждый транзистор усиливает половину периода сигнала. КПД до 70%, но выше уровень искажений. Широко используется в бытовой технике.

Класс AB

Промежуточный между A и B. Обеспечивает компромисс между качеством звучания и КПД. Наиболее популярен в современных усилителях.

Класс D

Импульсный усилитель с ШИМ-модуляцией. Отличается высоким КПД (до 90%), но требует качественной фильтрации выходного сигнала.

Популярные схемы транзисторных УМЗЧ

Среди радиолюбителей наибольшее распространение получили следующие схемы усилителей мощности:

Усилитель на TDA2030

Простая и надежная схема на популярной микросхеме. Мощность до 18 Вт, низкий уровень искажений. Хороший вариант для начинающих.

Усилитель на TDA7294

Более мощная схема (до 70 Вт) с защитой от перегрузки и КЗ. Требует качественного охлаждения. Популярна в автомобильных усилителях.


УМЗЧ «Кристалл» на TDA7293

Классическая схема мощного Hi-Fi усилителя (до 100 Вт). Отличается высоким качеством звучания при сравнительно простой реализации.

Усилитель «Ланзар»

Легендарная схема УМЗЧ на дискретных элементах. Мощность до 150 Вт, выдающиеся характеристики. Сложна в настройке, но обеспечивает превосходное звучание.

Особенности конструкции транзисторных усилителей

При самостоятельной сборке УМЗЧ необходимо учитывать следующие моменты:

  • Качественное охлаждение выходных транзисторов
  • Симметричная компоновка силовых цепей
  • Развязка по питанию каскадов
  • Экранирование входных цепей
  • Применение качественных комплектующих
  • Тщательная настройка режимов работы

При соблюдении этих правил можно получить усилитель с характеристиками на уровне промышленных образцов.

Выбор схемы усилителя для самостоятельной сборки

Начинающим радиолюбителям рекомендуется начать со сборки простых схем на одной микросхеме типа TDA2030. Они просты в реализации и настройке.

Более опытные могут попробовать собрать двухтактный УМЗЧ на дискретных элементах мощностью 50-100 Вт. Это позволит глубже разобраться в работе усилителя.


Для достижения максимального качества звучания стоит обратить внимание на современные схемы с глубокой ООС и малыми искажениями. Но они требуют аккуратной сборки и настройки.

Измерение параметров собранного усилителя

После сборки усилителя необходимо проверить его основные характеристики:

  • Выходную мощность
  • Коэффициент нелинейных искажений
  • Амплитудно-частотную характеристику
  • Чувствительность по входу
  • Отношение сигнал/шум

Для измерений потребуются генератор звуковой частоты, осциллограф и анализатор спектра. При отсутствии профессионального оборудования можно воспользоваться компьютерными программами для анализа звука.

Настройка и доводка усилителя мощности

Основные этапы настройки УМЗЧ:

  1. Установка токов покоя выходных транзисторов
  2. Симметрирование выходного каскада
  3. Настройка смещения предварительных каскадов
  4. Проверка АЧХ и коррекция ООС
  5. Измерение искажений на разных уровнях мощности

Правильная настройка позволяет раскрыть потенциал схемы и получить качественное звучание. Для точной настройки желательно использовать специализированные приборы.


Применение современных технологий в УМЗЧ

Современные усилители мощности часто используют следующие технологии:

  • Импульсные блоки питания
  • Цифровое управление режимами работы
  • Адаптивные системы защиты
  • Автоматическую коррекцию искажений
  • Программируемые эквалайзеры

Это позволяет улучшить характеристики усилителей, снизить их массу и габариты. Однако усложняется схемотехника и настройка таких устройств.


Радиоэлектроника, схемы и самодельные радиоэлектронные устройства, секреты и полезности

Радиоэлектроника и электронные устройства своими руками. Принципиальные схемы и конструкции источников питания, усилителей, приемников, передатчиков и трансиверов, устройств автоматики на микроконтроллерах и дискретных радиоэлектронных компонентах, схемы на радиолампах, транзисторах и т.п. Представлены мои эксперименты и наработки по радиоэлектронике и схемотехнике, реализации популярных схем и электронных конструкций.

Июль 01 2019 → Радиоэлектроника

Описана схема самодельного блока бесперебойного питания на основе двух интегральных стабилизаторов, который обеспечит непрерывную работу устройства с низковольтным питанием. Элементом накопления энергии для резервирования служит Ni-MH аккумуляторная батарея.

0 2 2103 5мин 1 (74kB)

Январь 04 2019 → Радиоэлектроника

В данном материале я постараюсь очень подробно и в пошаговом режиме рассказать как самостоятельно изготовить печатную плату по методологии «ЛУТ», чтобы она получилась качественной, аккуратной и как правило с первого раза! В качестве примера будет описано изготовление печатной платы для усилителя низкой частоты на микросхеме TDA7250.

3 0 6752 15мин 20 (1000kB)

Январь 04 2019 → Радиоэлектроника

Небольшая история о ремонте усилителя «Радиотехника У-101 стерео», замена модулей УМЗЧ на схему усиления мощности с TDA7250, профилактические работы, эксперименты с выходными транзисторами TIP142 + TIP147, BDW93 + BDW94.

Внимание! В статье 58 фото, схем и иллюстраций — несколько МБ трафика!

4 9 17438 31мин 58 (4MB)

Ноябрь 21 2016 → Радиоэлектроника

Схема и описание простого самодельного термореле на операционном усилителе LM358, также приведена печатная плата и фото готового устройства. Применяется для включения или выключения питания различных устройств при достижении некоторого порога температуры на термодатчике, который прикреплен к контролируемому объекту. Можно управлять нагревательными элементами, лампами накаливания, электронасосами для отопления, бытовой электроникой  и т.п.

4 7 9429 5мин 6 (209kB)

Сентябрь 14 2016 → Радиоэлектроника

В данной публикации будет идти речь об изготовлении передней панели к самодельному усилителю, а также немного расскажу как я планировал корпус усилителя. Поведаю вам о простом способе нанесения надписей на металлическую поверхность передней панели, а также о других полезностях при планировании и изготовлении корпуса для самодельного УМЗЧ.

6 2 12084 16мин 21 (898kB)

Июль 25 2016 → Радиоэлектроника

Перебирая у себя на чердаке разный хлам нашел маленькое и интересное изделие — свой первый радиоприемник, который выполнен на трех транзисторах… Решил запустить его, послушать что он сейчас может принимать в диапазоне СВ (средние волны, MW), вспомнить те времена и написать небольшую статью на память.

6 10 5080 9мин 12 (559kB)

Март 06 2015 → Радиоэлектроника

Описано изготовление экспериментальной многодиапазонной КВ катушки для самодельного регенеративного радиоприемника на одной лампе. Приведен опыт расчета, а также SciLab скрипт для подбора количества витков и конденсаторов чтобы покрыть определенный участок частот.

9 13 7033 13мин 18 (1MB)

Январь 08 2015 → Радиоэлектроника

При экспериментах с микроконтроллерами, особенно когда начинаешь и делаешь первые шаги, очень удобно собирать схемы на макетной панельке с проводниками-перемычками. В статье кратко опишу как можно использовать в подобных целях проводники, коннекторами и другие компоненты, изъятые из старых компьютерных корпусов.

1 0 3115 4мин 6 (366kB)

Январь 05 2015 → Радиоэлектроника

Эксперимент по переделыванию батарейного регенератора(регенеративный радиоприемник) на лампе 2К2М под диапазон коротких волн(КВ, SW). Описано и проиллюстрировано изготовление катушки индуктивности для КВ диапазона. Также кратко расскажу как ведет себя приемник с новой катушкой и что изменилось.

7 12 23149 9мин 12 (602kB)

Ноябрь 26 2014 → Радиоэлектроника

Заснял небольшое видео, которое демонстрирует работу радиоприемника на одной лампе, о котором я рассказывал в недавней публикации. Продемонстрирован прием и настройку на несколько радиостанций в разных режимах работы.

8 0 2898 3мин 1 (10kB)

Радиоэлектроника, даташиты, схемы — RadioRadar

НОВОСТИ