Схема усилителя мощности. Схема усилителя НЧ: подробный обзор популярных схем для самостоятельной сборки — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как выбрать оптимальную схему усилителя НЧ для самостоятельной сборки. Какие компоненты потребуются для создания качественного УНЧ своими руками. На что обратить внимание при проектировании и сборке усилителя звука.

Содержание

Основные типы схем усилителей НЧ для самостоятельной сборки

При разработке усилителя низкой частоты (УНЧ) для самостоятельной сборки можно выделить несколько основных типов схем:

Транзисторные усилители
Усилители на операционных усилителях
Усилители на специализированных микросхемах
Гибридные схемы

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Выбор конкретной схемы зависит от требуемых характеристик, доступной элементной базы и опыта разработчика.

Транзисторные схемы усилителей НЧ

Транзисторные усилители позволяют получить высокую выходную мощность и хорошее качество звучания. Однако их сборка и настройка требуют определенных навыков.

Типичная схема транзисторного УНЧ включает:

Предварительный каскад на малошумящих транзисторах

Драйверный каскад
Выходной каскад на мощных транзисторах
Цепи обратной связи и коррекции

Для получения качественного звучания важно правильно подобрать транзисторы и режимы их работы. Особое внимание нужно уделить термостабилизации выходного каскада.

Усилители НЧ на операционных усилителях

Операционные усилители (ОУ) позволяют создавать компактные и простые в настройке схемы УНЧ. Их основные преимущества:

Широкая полоса пропускания
Низкий уровень шумов и искажений
Высокий коэффициент усиления
Простота схемотехники

Типичная схема УНЧ на ОУ содержит входной буферный каскад, собственно усилитель на ОУ и выходной каскад на транзисторах или специализированной микросхеме.

Усилители на специализированных микросхемах

Современные микросхемы УНЧ позволяют создавать мощные усилители с минимумом внешних компонентов. Их ключевые особенности:

Высокая степень интеграции
Встроенные схемы защиты
Низкий уровень искажений
Простота применения

Популярные серии микросхем УНЧ — TDA, LM, STK. Для их работы обычно требуется минимум внешних элементов — конденсаторы фильтрации, резисторы обратной связи.

Выбор оптимальной схемы усилителя НЧ для самостоятельной сборки

При выборе схемы УНЧ для самостоятельной сборки следует учитывать несколько ключевых факторов:

Требуемая выходная мощность
Планируемое применение (домашняя аудиосистема, автомобильный усилитель и т.д.)
Доступная элементная база
Опыт в разработке и настройке аналоговых схем
Бюджет проекта

Для начинающих радиолюбителей оптимальным выбором будут простые схемы на специализированных микросхемах или операционных усилителях. Более опытные разработчики могут реализовать сложные транзисторные схемы с высокими характеристиками.

Особенности проектирования усилителя НЧ

При разработке собственной схемы УНЧ необходимо учитывать ряд важных моментов:

Выбор оптимальной топологии схемы
Расчет режимов работы активных элементов
Проектирование цепей обратной связи
Обеспечение температурной стабильности
Разработка схем защиты
Расчет и конструирование блока питания

Особое внимание следует уделить выбору компонентов. Для получения качественного звучания рекомендуется использовать малошумящие резисторы, прецизионные конденсаторы, быстрые диоды.

Сборка и настройка усилителя НЧ

Процесс сборки и настройки самодельного УНЧ включает следующие этапы:

Изготовление печатной платы по разработанной схеме
Монтаж компонентов
Первичная проверка собранного устройства
Настройка режимов работы активных элементов
Проверка основных параметров (коэффициент усиления, АЧХ, КНИ)

Окончательная настройка и регулировка

При сборке важно использовать качественные материалы и инструменты. Особое внимание нужно уделить качеству паяных соединений. Для настройки потребуются измерительные приборы — мультиметр, осциллограф, генератор НЧ сигналов.

Заключение

Самостоятельная сборка усилителя НЧ — увлекательный процесс, позволяющий получить качественное звучание при разумных затратах. При грамотном подходе к выбору схемы и компонентов можно создать устройство, не уступающее промышленным образцам. Главное — тщательно подойти к проектированию и настройке усилителя.

Схемы усилителей мощности с фабрик отечественного и зарубежного производства

Автоусилитель SONY-XM-SD12X — принципиальная схема

Приведена принципиальная схема автомобильного усилителя SONY XM-SD12X. Пригодится при ремонте и модернизации данной модели усилителя. Рис. 1. Принципиальная схема автомобильного усилителя SONY XM-SD12X (Часть 1). Рис. 2. Принципиальная схема автомобильного усилителя SONY XM-SD12X …

2 2803 0

Схема автомобильного усилителя PIONEER GM-3500T

Принципиальная схема автомобильного усилителя мощности НЧ PIONEER GM-3500T. Будет полезна для ремонта и модернизации данной модели увтомобильного усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Рис. 1. Принципиальная схема автомобильного усилителя PIONEER GM-3500T …

4 3657 0

Схема усилителя мощности АКАІ-АСА-2102

Принципиальная схема автомобильного усилителя мощности низкой частоты АКАІ-АСА-2102. Схема усилителя разделена на несколько частей, пригодится для ремонта и модернизации устройства. Рис. 1. Принципиальная схема автомобильного усилителя мощности АКАІ-АСА-2102 …

1 2279 0

Автомобильный усилитель SONY-XM-222W — принципиальная схема

Принципиальная схема автомобильного усилителя мощности звуковой частоты SONY-XM-222W. Схема усилителя будет полезна в случае его ремонта или модернизации. Рис. 1. Принципиальная схема автомобильного усилителя SONY-XM-222W (часть 1). Рис. 2. Принципиальная схема автомобильного усилителя …

1 2515 0

Схема автомобильного усилителя мощности SUPRA SRD-A2150

Приведена принципиальная схема автомобильного усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) SUPRA SRD-A2150. Схема пригодится для ремонта и модернизации усилителя, также возможно часть схемы будет полезна для применения в самодельных взвуковоспроизводящих устройствах. Рис. 1. Принципиальная схема …

1 4971 0

Схема автомобильного усилителя мощности SUPRA SGD-A2150

Приведена принципиальная схема автомобильного усилителя мощности (УМЗЧ)SUPRA SGD-A2150. Принципиальная схема будет полезна инженерам-ремонтникам, а также энтузиастам для ремонта и модернизации усилителя мощности …

0 4042 0

Принципиальная схема автомобильного усилителя SUPRA SGD-A1800

Приведена принципиальная схема автомобильного усилителя мощности низкой частоты (УМЗЧ) SUPRA SGD-A1800. Схема будет полезна для ремонта усилителя, а также для модернизации …

0 3572 0

Принципиальная схема автомобильного усилителя SUPRA SBD-A2135

Приведена принципиальная схема автомобильного усилителя мощности низкой частоты (УМЗЧ) SUPRA SBD-A2135, будет полезна для ремонта и модернизации. Принципиальная схема усилителя SUPRA SBD-A2135 (часть 1) …

1 3760 0

Автомобильный усилитель НЧ LADA AL-100, принципиальная схема

Принципиальная схема автомобильного усилителя мощности звуковой частоты LADA AL-100. Схемы отдельных блоков усилителя и принцип построения. Рис. 1. Схема автомобильного усилителя LADA AL-100 (часть 1). Рис. 2. Схема автомобильного усилителя LADA AL-100 (часть 2). Рис. 3. Схема …

0 4570 0

Усилитель Том-1201

Схема транзисторного усилителя Том — 1201. Принципиальная электрическая схема выходного каскада УМЗЧ и блока питания усилителя Том — 1201, фото и внешний вид устройства.

9 4719

Схемы усилителей | 2 Схемы

Схемы принципиальные усилителей звука разной мощности — для наушников, компьютерных колонок и мощных АС 100-1000 ватт. Все УНЧ подходят для сборки своими руками (есть печатные платы).

Согласно проекту, этот транзисторный УМЗЧ должен давать максимум 500 Вт синусоидальной мощности при нагрузке 4 Ом (в конфигурации моста), другими словами, 2x 250 Вт при …

Класс A — как много в этом звуке, для сердца нашего сплелось, как много в нём отозвалось! Разрешите представить усилитель, работающий по принципу «минимум КПД …

Сегодня хотел бы представить неплохой усилитель мощности звука на дешевых м/с TDA2030 и предварительный усилитель на LM1036. Так как это мой первый усилитель, то понимаю, …

Всё началось с того, что фирменный усилитель мощности звука сгорел, так что решил заменить его на другой, более мощный и естественно самодельный. Сначала покупка новых …

После нескольких вариантов сборки дешевых китайских усилителей звука на TDA2030 и иже с ними пришло время для чего-то более серьезного. Выбор пал на фирменные транзисторные …

Представляем усилитель на малоизвестных для многих микросхемах LM3876, которые используются для чего-то вроде квадроусиления. Тут нет двух усилителей с двумя отдельными схемами электропитания, а есть …

Использование мощных усилителей (с Pout более 200 Ватт) оправдано даже для дома. Ведь УМЗЧ будет всегда работать на десятой части своей мощности, что крайне хорошо …

Построить корпус к сабвуферу не проблема, проблема как управлять тем НЧ динамиком? Вначале творческих изысканий сделал усилитель на основе попсовых интегральных микросхем TDA7294, LM3886, LM4780. …

Одна из самых популярных среди аудиофилов конструкций УМЗЧ — усилитель мощности Holton. Собраный по этой схеме он выдаёт 2 х 100 Вт. Каждый канал состоит …

Представляем ещё один самодельный усилителя на знаменитой микросхеме TDA7294. Это усилитель по системе 2.1. Канал сабвуфера — это TDA7294 в мостовом включении, а на стереоканалы …

Обзор знаменитой схемы двухтактного усилителя класса A, использующего JFET и MOSFET в очень простой двухступенчатой комплементарной схеме включения — немного похожей на Aleph J. Данный …

По мнению многих радиолюбителей, LM3886 — одна из самых уважаемых микросхем для усилителей звука. Причиной её популярности является очень низкий уровень искажений, минимальные внешние компоненты …

Отличная микросхема для сборки самодельного усилитель с довольно большой мощностью это TDA2050. Но представленная инструкция подходит и к любой другой похожей по структуре м/с, например …

Недавно прослушанный у друга усилитель побудил тоже сделать себе А-класс УНЧ на наушники. Конструкция этого усилителя настолько проста, что даже начинающим радиолюбителям это удастся. В …

Усилитель выполнен в виде двух моноблоков, скрученных вместе и так как несмотря на то, что схема была разработана лет 30 назад, звук действительно отличный. Усилитель …

Это несложное, но очень полезное в быту устройство — самодельный усилитель звука для наушников, он питается от двух AAA батареек на 3 В и имеет …

Представляем концепцию двух стереоусилителей с низким энергопотреблением и рабочим напряжением для питания небольших колонок или наушников. Было несколько мотивов для реализации этого проекта. Одним из …

Различные усилители звука, как микрофонные, так и мощные оконечные УМЗЧ, нуждаются при настройке в эталонном сигнале постоянной величины. Многие испытывают и настраивают схемы УНЧ просто …

Усилитель. Под этим словом большинство людей понимают обычную коробку с парой регуляторов и кнопок. Новички в электронике уже представляют, что это такая плата с микросхемой, …

Представляем очередной мини-проект предусилителя для проигрывателей виниловых дисков. В отличие от предыдущих конструкций он сделан на современных малошумящих полевых транзисторах. Это очень простой усилитель для …

Мощный и качественный самодельный усилитель звука

Недавно обратился некий человек с просьбой собрать ему усилитель достаточной мощности и раздельными каналами усиления по низким, средним и высоким частотам. Подобные усилители до этого не раз уже собирал для себя в качестве эксперимента и, надо сказать, эксперименты были весьма удачными. Качество звучания даже недорогих колонок не очень высокого уровня заметно при этом улучшается по сравнению, например, с вариантом применения пассивных фильтров в самих колонках. К тому же появляется возможность довольно легко менять частоты раздела полос и коэффициент усиления каждой отдельно взятой полосы и, таким образом, проще добиться равномерной АЧХ всего звукоусилительного тракта. В усилителе были применены готовые схемы, которые до этого не раз были опробованы в более простых конструкциях.

Структурная схема

На рисунке ниже показана схема 1 канала:

Как видно из схемы, усилитель имеет три входа, один из которых предусматривает простую возможность добавления предусилителя-корректора для проигрывателя винила (при такой необходимости), переключатель входов, предварительный усилитель-тембролок (также трёхполосный, с регулировкой уровней ВЧ/СЧ/НЧ), регулятор громкости, блок фильтров на три полосы с регулировкой уровня усиления каждой полосы с возможностью отключения фильтрации и блок питания для оконечных усилителей большой мощности (нестабилизированный) и стабилизатор для «слаботочной» части (предварительные каскады усиления).

Предварительный усилитель-темброблок

В качестве него была применена схема, не раз проверенная до этого, которая при своей простоте и доступности деталей показывает довольно хорошие характеристики. Схема (как и все последующие) в своё время была опубликована в журнале «Радио» и затем не раз публиковалась на различных сайтах в интернете:

Входной каскад на DA1 содержит переключатель уровня усиления (-10; 0; +10 дБ), что упрощает согласование всего усилителя с различными по уровню источниками сигнала, а на DA2 собран непосредственно регулятор тембров. Схема не капризна к некоторому разбросу номиналов элементов и не требует никакого налаживания. В качестве ОУ можно применить любые микросхемы, применяемые в звуковых трактах усилителей, например здесь (и в последующих схемах) пробовал импортные ВА4558, TL072 и LM2904. Подойдёт любая, но лучше, конечно, выбирать варианты ОУ с возможно меньшим уровнем собственного шума и высоким быстродействием (коэффициентом нарастания входного напряжения). Эти параметры можно посмотреть в справочниках (даташитах). Конечно, здесь вовсе не обязательно применять именно эту схему, вполне можно, например, сделать не трёхполосный, а обычный (стандартный) двухполосный темброблок. Но не «пассивную» схему, а с каскадами усиления-согласования по входу и выходу на транзисторах или ОУ.

Блок фильтров

Схем фильтров, также, при желании можно найти множество, так как публикаций на тему многополосных усилителей сейчас достаточно. Для облегчения этой задачи и просто для примера, я приведу здесь несколько возможных схем, найденных в различных источниках:

— схема, которая была применена мной в этом усилителе, так как частоты раздела полос оказались как раз такие, которые и нужны были «заказчику» — 500 Гц и 5 кГц и ничего пересчитывать не пришлось.

— вторая схема, попроще на ОУ.

И ещё одна возможная схема, на транзисторах:

Как уже писал ваше, выбрал первую схему из-за довольно качественной фильтрации полос и соответствии частот разделения полос заданным. Только на выходах каждого канала (полосы) были добавлены простые регуляторы уровня усиления (как это сделано, например, в третьей схеме, на транзисторах). Регуляторы можно поставить от 30 до 100 кОм. Операционные усилители и транзисторы во всех схемах можно заменить на современные импортные (с учётом цоколёвки!) для получения лучших параметров схем. Никакой настройки все эти схемы не требуют, если не требуется изменить частоты раздела полос. К сожалению, дать информацию по пересчёту этих частот раздела я не имею возможности, так как схемы искались для примера «готовые» и подробных описаний к ним не прилагалось.

В схему блока фильтров (первая схема из трёх) была добавлена возможность отключения фильтрации по каналам СЧ и ВЧ. Для этого были установлены два кнопочных переключателя типа П2К, с помощью которых просто можно замкнуть точки соединения входов фильтров — R10C9 с их соответствующими выходами — «выход ВЧ» и «выход СЧ». В этом случае по этим каналам идёт полный звуковой сигнал.

Усилители мощности

С выхода каждого канала фильтра сигналы ВЧ-СЧ-НЧ подаются на входы усилителй мощности, которые, также, можно собрать по любой из известных схем в зависимости от необходимой мощности всего усилителя. Я делал УМЗЧ по известной давно схеме из журнала «Радио», №3, 1991 г., стр.51. Здесь даю ссылку на «первоисточник», так как по поводу этой схемы существует много мнений и споров по повод её «качественности». Дело в том, что на первый взгляд это схема усилителя класса «B» с неизбежным присутствием искажений типа «ступенька», но это не так. В схеме применено токовое управление транзисторами выходного каскада, что позволяет избавиться от этих недостатков при обычном, стандартном включении. При этом схема очень простая, не критична к применяемым деталям и даже транзисторы не требует особого предварительного подбора по параметрам К тому же схема удобна тем, что мощные выходные транзисторы можно ставить на один теплоотвод попарно без изолирующих прокладок, так как выводы коллекторов соединены в точке «выхода», что очень упрощает монтаж усилителя:

При настройке лишь ВАЖНО подобрать правильные режимы работы транзисторов предоконечного каскада (подбором резисторов R7R8) — на базах этих транзисторов в режиме «покоя» и без нагрузки на выходе (динамика) должно быть напряжение в пределах 0,4-0,6 вольт. Напряжение питания для таких усилителей (их, соответственно, должно быть 6 штук) поднял до 32 вольт с заменой выходных транзисторов на 2SA1943 и 2SC5200, сопротивление резисторов R10R12 при этом следует также увеличить до 1,5 кОм (для «облегчения жизни» стабилитронам в цепи питания входных ОУ). ОУ также были заменены на ВА4558, при этом становится не нужна цепь «установки нуля» (выходы 2 и 6 на схеме) и, соответственно меняется цоколёвка при пайке микросхемы. В результате при проверке каждый усилитель по этой схеме выдавал мощность до 150 ватт (кратковременно) при вполне адекватной степени нагрева радиатора.

Подробнее об этом усилителе всё же рекомендовал бы посмотреть информацию в «первоисточнике», там очень подробно расписаны варианты, принципы построения, настройки и работы.

Блок питания УНЧ

В качестве блока питания были использованы два трансформатора с блоками выпрямителей и фильтров по обычной, стандартной схеме. Для питания НЧ полосных каналов (левый и правый каналы) — трансформатор мощностью 250 ватт, выпрямитель на диодных сборках типа MBR2560 или аналогичных и конденсаторы 40000 мкф х 50 вольт в каждом плече питания. Для СЧ и ВЧ каналов — трансформатор мощностью 350 ватт (взят из сгоревшего ресивера «Ямаха»), выпрямитель — диодная сборка TS6P06G и фильтр — два конденсатора по 25000 мкф х 63 вольт на каждое плечо питания. Все электролитические конденсаторы фильтров зашунтированы плёночными конденсаторами ёмкостью 1 мкф х 63 вольта.

В общем, блок питания может быть и с одним трансформаторм, конечно, но при его соответствующей мощности. Мощность усилителя в целом в данном случае определяется исключительно возможностями источника питания. Все предварительные усилители (темброблок, фильтры) — запитаны также от одного из этих трансформаторов (можно от любого из них), но через дополнительный блок двуполярного стабилизатора, собранный на МС типа КРЕН (или импортных) или по любой из типовых схем на транзисторах.

Конструкция самодельного усилителя

Это, пожалуй, был самый сложный момент в изготовлении, так как подходящего готового корпуса не нашлось и пришлось выдумывать возможные варианты :-)) Чтобы не лепить кучу отдельных радиаторов, решил использовать корпус-радиатор от автомобильного 4-канального усилителя, довольно больших размеров, примерно такой:

Все «внутренности» были, естественно, извлечены и компоновка получилась примерно такой (к сожалению фотографию соответствующую не сделал):

— как видно, в эту крышку-радиатор установились шесть плат оконечных УМЗЧ и плата предварительного усилителя-темброблока. Плата блока фильтров уже не влезла, поэтому была закреплена на добавленной затем конструкции из алюминиевого уголка (её видно на рисунках). Также, в этом «каркасе» были установлены трансформаторы, выпрямители и фильтры блоков питания.

Вид (спереди) со всеми переключателями и регуляторами получился такой:

Вид сзади, с колодками выходов на динамики и блоком предохранителей (поскольку никакие схемы электронной защиты не делались из-за недостатка места в конструкции и чтобы не усложнять схему):

В последующем каркас из уголка предполагается, конечно, закрыть декоративными панелями для придания изделию более «товарного» вида, но делать это будет уже сам «заказчик», по своему личному вкусу. А в целом, по качеству и мощности звучания, конструкция получилась вполне себе приличная. Автор материала: Андрей Барышев (специально для сайта 2shemi.ru).

Схема усилителя звука своими руками. Как собрать звуковой усилок

Звуковой диапазон обхватывает частоты от 20 Гц до 20 кГц. Человек с нормальным слухом может воспринимать эти колебания. В системах hi-and полоса воспроизводимых частот может быть расширена от 15 Гц до 40 кГц. Эти системы имеют сложные конструкторские решения. Простые схемы выдающие удовлетворительное качество звучания, можно собрать и собственными силами. Схема усилителя звука, который не сложно сделать своими руками не содержит дефицитных деталей и доступна для повторения. Такая схема может обеспечить полосу частот в пределах 50 Гц-15 кГц при коэффициенте нелинейных искажений не более 0,1% и выдать на низкоомную нагрузку выходную мощность 10-15 ватт. Собрать схему усилителя звука можно как на транзисторах, так и на интегральных микросхемах.

Простая схема усилителя звука

Любой низкочастотный каскад, предназначенный для воспроизведения музыки, состоит из предварительного блока, регуляторов тембра или эквалайзера и оконечного каскада. Если устройство предназначено для работы с несколькими источниками звука, следует предусмотреть селектор входов. Так как уровень сигнала с различных устройств отличатеся друг от друга, то в селекторе учитывается возможность выравнивания входных напряжений за счёт усиления или ограничения. Самым чувствительным является микрофонный вход, а самым «грубым» является вход, предназначенный для подключения линейного выхода магнитолы или тюнера. Принципиальная схема предварительного каскада может быть собрана на транзисторах или операционных усилителях.

Простая схема усилителя звука с регулировками звука и регуляторами тембра реализована на одном транзисторе обратной проводимости. В схеме рекомендуется использовать КТ315 или КТ3102 с любым буквенным индексом. Резистором R8, на коллекторе транзистора, устанавливается напряжение 6 вольт, а резистор R1 можно заменить на постоянный. Его величина подбирается в зависимости от уровня входного сигнала.

Своими руками схему аудио усилителя легко собрать на операционном усилителе, который обладает высоким входным сопротивлением, широкой полосой обработки и малым уровнем собственных шумов.

В этой схеме используется микросхема К1401УД2, которая содержит 4 отдельных узла с общим питанием. На этой микросхеме собирается предварительный канал для стереофонического тракта. 2 ОУ работают в правом канале и 2 в левом. В монофоническом варианте можно использовать только два элемента. Устройство состоит из канала предварительного увеличения уровня с коррекцией входного напряжения и активного трёхполосного регулятора тембра, который работает по низким, средним и высоким частотам. Существенным недостатком предварительных каскадов на операционных схемах сводится к тому, что им требуется двухполярный источник питания, что заметно усложняет конструкцию.

Усилитель мощности звука так же может быть выполнен на различной элементной базе. Чаще всего для этой цели используются комплементарные пары транзисторов разной проводимости или специализированные интегральные микросхемы. Простой каскад собран на маломощных кремниевых транзисторах. Вместо пары КТ315-КТ361 можно использовать пару КТ3102-КТ3107.

Перед подачей питания динамик следует отключить, а вместо резистора R1 поставить цепочку из, соединённых последовательно, постоянного резистора на 33 кОм и потенциометра на 270 кОм. Включить питание и вращая движок потенциометра выставить в контрольной точке указанный ток коллектора. Затем замерить полученное сопротивление цепочки и заменить её на, ближайший по номиналу, постоянный резистор. Далее подбором резистора R3 нужно установить в той же точке половину питающего напряжения. Далее подключается динамик и на вход подаётся низкочастотный сигнал с источника звука. Схема не имеет регулятора громкости и тембра, поэтому к нему можно подключить любой предварительный каскад, имеющий эти функции.

Усилитель звука самодельный

Прежде чем начать выбор схемы блока низкой частоты, нужно выяснить для какой цели он будет использоваться. Одной из популярных моделей является схема для наушников, так как многие бытовые системы не дают хорошей громкости вместе с высоким качеством звучания. Схема двухканального усилителя звука может использоваться для персонального компьютера или автомобильной магнитолы. Это делает возможным слушать музыку в салоне, не мешая окружающим.

Основой устройства является низковольтный операционник. Питание, подаваемое на 2 вывод микросхемы, лежит в диапазоне от 3 до 12 вольт. Есть аналогичные схемы, выполненные на дискретных элементах, но микросхема не требует регулировки и настройки, что имеет значение в транзисторных схемах. Правильно собранный усилитель сразу начинает работать. Усилитель звука для колонок демонстрирует более сложную схему, где отдается характерное внимание качеству звука.

Простая схема усилителя звука изготовленного своими руками

При создании самодельного устройства, радиолюбителю приходится решать много различных задач. Одна из них связана с выходной мощностью, которая ограничивается напряжением питания. Прежде всего, это касается систем для автомобиля, так как они получают питание от бортовой сети. Образцовым вариантом будет приминение отдельных микросхем. Схема полного усилителя звука — это предварительный каскад с эффективными регуляторами тембра и оконечный блок. Предложенная конструкция содержит следующие характеристики:

Выходная мощность – 20 W X 2
Полоса частот – 40 – 18 000 Гц
Коэффициент искажений – 1,0%
Напряжение питания – 8-18 В

Усилитель звука для колонок схема печатной платы Мощный усилитель на микросхеме собранный своими руками можно использовать в домашних условиях или установить в автомобиле.

Усилитель звука для колонок схема печатной платы

Печатная плата для данной схемы выполнена из фольгированного текстолита методом травления. Рисунок печатных дорожек можно нанести асфальтобитумным лаком или другим составом. Травить плату проще всего в растворе хлорного железа. Для того чтобы усилитель звука на микросхеме, сделанный своими руками работал устойчиво, элемент TDA1552Q установаем на радиатор. Для получения хорошего звучания и минимальных искажений конденсаторы С11, 12, 13 и 14 должны быть плёночными. Резисторами R7 и R8 устанавливается максимальный неискажённый сигнал на акустических системах.

Схема аудио усилителя

Интегральные микросхемы постепенно вытесняют транзисторы из схем усилителей низкой частоты. Распространение получили приборы TDA2005-2052. Они выдают достаточную выходную мощность для озвучивания салона автомобиля или жилой комнаты. Простой аудио стерео усилитель звука своими руками можно собрать на одной микросхеме TDA2005.

Конденсаторы С8 и С12 лучше ставить плёночные. Если напряжение питания не превышает 12 В, то все электролитические конденсаторы должны быть на 16 В. При большем напряжении питания рабочее напряжение ёмкостей должно быть увеличено. Собранный своими руками усилитель используется для колонок с сопротивлением от 2 до 4 Ом.

Схема усилителя звукового

В них входят такие решения, когда интегральная микросхема выполнена в оконечном каскаде, а предварительный тракт собирается на транзисторах. Чтобы собрать оконечный аудио усилитель своими руками на микросхеме потребуется небольшое количество деталей. В корпус микросхемы встроены схемы защиты от короткого замыкания, от перегрузки и превышения температуры, поэтому в системе используются только переходные конденсаторы и фильтр питания. Сделать усилитель звука своими руками не сложно на микросхеме 174 серии.

Устройство включает в себя интегральную микросхему и 8 конденсаторов, поэтому печатную плату легко нарисовать самостоятельно.

Самая простая схема усилителя звука

Простейшее устройство состоит из интегральной микросхемы и двух конденсаторов. Один из них разделительный, а второй работает как фильтр по питанию. Устройство не нуждается в наладке и при правильной сборке начинает работать сразу после включения. Схема включения усилителя звука допускает питание от автомобильного аккумулятора.

Схема оконечника выполнена на микросхеме TDA7294. Номинальная мощность, отдаваемая на нагрузку 4 Ом, составляет 70 ватт, а максимальная – 100 ватт. Микросхема применяется для широкополосных акустических систем или сабвуфера. Для получения такой мощности потребуется двухполярный источник питания с напряжением 35 вольт.

Простой усилитель звука своими руками

Собрать своими руками аудио усилитель звука без микросхем можно собрать на любых транзисторах, включая как биполярные, так и полевые. Приминение полевых транзисторов в выходном каскаде предоставило создать устройство, приближающееся по характеристикам к ламповым конструкциям.

Схема владеет следующими характеристиками:

АЧХ линейна в диапазоне 20 Гц-100 кГц
Коэффициент искажений на 1 кГц не превышает 0,003%
Выходная мощность 10 ватт на нагрузке 8 Ом

Для раскачки выходного каскада потребуется напряжение 0,7 вольт, которые должен обеспечить предварительный каскад. Операционный усилитель NE5534 можно заменить отечественным ОУ КР140УД608. Стабилитроны должны быть рассчитаны на напряжение стабилизации 18 вольт. 1N4705 можно заменить двумя последовательно включенными полупроводниками на 9 вольт каждый.

виды, схемы, простые и сложные

– Сосед запарил по батарее стучать. Сделал музыку громче, чтобы его не слышать.
(Из фольклора аудиофилов).

Эпиграф иронический, но аудиофил совсем не обязательно «больной на всю голову» с физиономией Джоша Эрнеста на брифинге по вопросам отношений с РФ, которого «прёт» оттого, что соседи «счастливы». Кто-то хочет слушать серьезную музыку дома как в зале. Качество аппаратуры для этого нужно такое, какое у любителей децибел громкости как таковых просто не помещается там, где у здравомыслящих людей ум, но у последних оный за разум заходит от цен на подходящие усилители (УМЗЧ, усилитель мощности звуковой частоты). А у кого-то попутно возникает желание приобщиться к полезным и увлекательным сферам деятельности – технике воспроизведения звука и вообще электронике. Которые в век цифровых технологий неразрывно связаны и могут стать высокодоходной и престижной профессией. Оптимальный во всех отношениях первый шаг в этом деле – сделать усилитель своими руками: именно УМЗЧ позволяет с начальной подготовкой на базе школьной физики на одном и том же столе пройти путь от простейших конструкций на полвечера (которые, тем не менее, неплохо «поют») до сложнейших агрегатов, через которые с удовольствием сыграет и хорошая рок-группа. Цель данной публикации – осветить первые этапы этого пути для начинающих и, возможно, сообщить кое-что новое опытным.

УМЗЧ мощностью 350 Вт

Простейшие

Итак, для начала попробуем сделать усилитель звука, который просто работает. Чтобы основательно вникнуть в звукотехнику, придется постепенно освоить довольно много теоретического материала и не забывать по мере продвижения обогащать багаж знаний. Но любая «умность» усваивается легче, когда видишь и щупаешь, как она работает «в железе». В этой статье далее тоже без теории не обойдется – в том, что нужно знать поначалу и что возможно пояснить без формул и графиков. А пока достаточно будет умения паять электропаяльником и пользоваться мультитестером.

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Слева на рис. – простейший УМЗЧ, «который просто работает». Его можно собрать как на германиевых, так и на кремниевых транзисторах.

Простейшие усилители звука

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Точка а, откуда снимается сигнал в нагрузку это т. наз. средняя точка усилителя. В УМЗЧ с однополярным питанием в ней выставляют половину его значения, а в УМЗЧ в двухполярным питанием – ноль относительно общего провода. Это называется регулировкой баланса усилителя. В однополярных УМЗЧ с емкостной развязкой нагрузки отключать ее на время наладки не обязательно, но лучше привыкать делать это рефлекторно: разбалансированный 2-полярный усилитель с подключенной нагрузкой способен сжечь свои же мощные и дорогие выходные транзисторы, а то и «новый, хороший» и очень дорогой мощный динамик.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

УМЗЧ на мощных полевых транзисторах

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Примечание: не надо строить мощные УМЗЧ на полевых транзисторах для импульсных источников питания, напр. компьютерных. При попытках «загнать» их в активный режим, необходимый для УМЗЧ, они или просто сгорают, или звук дают слабый, а по качеству «никакой». То же касается мощных высоковольтных биполярных транзисторов, напр. из строчной развертки старых телевизоров.

Сразу вверх

Если вы уже сделали первые шаги, то вполне естественным будет желание построить УМЗЧ класса Hi-Fi, не вдаваясь слишком глубоко в теоретические дебри. Для этого придется расширить приборный парк – нужен осциллограф, генератор звуковых частот (ГЗЧ) и милливольтметр переменного тока с возможностью измерения постоянной составляющей. Прототипом для повторения лучше взять УМЗЧ Е. Гумели, подробно описанный в «Радио» №1 за 1989 г. Для его постройки понадобится немного недорогих доступных компонент, но качество удовлетворяет весьма высоким требованиям: мощность до 60 Вт, полоса 20-20 000 Гц, неравномерность АЧХ 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений (КНИ) 0,01%, уровень собственных шумов –86 дБ. Однако наладить усилитель Гумели достаточно сложно; если вы с ним справитесь, можете браться за любой другой. Впрочем, кое-какие из известных ныне обстоятельств намного упрощают налаживание данного УМЗЧ, см. ниже. Имея в виду это и то, что в архивы «Радио» пробраться не всем удается, уместно будет повторить основные моменты.

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Чертежи печатных плат и указания по налаживанию простого высококачественного УМЗЧ

Этот УМЗЧ очень критичен к электропитанию, топологии монтажа и общей, поэтому налаживать его нужно в конструктивно законченном виде и только со штатным источником питания. При попытке запитать от стабилизированного ИП выходные транзисторы сгорают сразу. Поэтому на рис. даны чертежи оригинальных печатных плат и указания по наладке. К ним можно добавить что, во-первых, если при первом включении заметен «возбуд», с ним борются, меняя индуктивность L1. Во-вторых, выводы устанавливаемых на платы деталей должны быть не длиннее 10 мм. В-третьих, менять топологию монтажа крайне нежелательно, но, если очень надо, на стороне проводников обязательно должен быть рамочный экран (земляная петля, выделена цветом на рис.), а дорожки электропитания должны проходить вне ее.

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Налаживание данного УМЗЧ много упрощается, а риск столкнуться с «возбудом» в процессе пользования сводится к нулю, если:

Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Производители и торговцы без зазрения совести подсовывают вместо бескислородной обычную электротехническую медь – отличить одну от другой на глаз невозможно. Однако есть сфера применения, где подделка не проходит однозначно: кабель витая пара для компьютерных сетей. Положить сетку с длинными сегментами «леварем», она или вовсе не запустится, или будет постоянно глючить. Дисперсия импульсов, понимаешь ли.

Автор, когда только еще пошли разговоры об аудиопроводах, понял, что, в принципе, это не пустая болтовня, тем более, что бескислородные провода к тому времени уже давно использовались в технике спецназначения, с которой он по роду деятельности был хорошо знаком. Взял тогда и заменил штатный шнур своих наушников ТДС-7 самодельным из «витухи» с гибкими многожильными проводами. Звук, на слух, стабильно улучшился для сквозных аналоговых треков, т.е. на пути от студийного микрофона до диска нигде не подвергавшихся оцифровке. Особенно ярко зазвучали записи на виниле, сделанные по технологии DMM (Direct Meta lMastering, непосредственное нанесение металла). После этого межблочный монтаж всего домашнего аудио был переделан на «витушный». Тогда улучшение звучания стали отмечать и совершенно случайные люди, к музыке равнодушные и заранее не предуведомленные.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

К сожалению, гибкая «витуха» скоро исчезла из продажи – плохо держалась в обжимаемых разъемах. Однако, к сведению читателей, только из бескислородной меди делается гибкий «военный» провод МГТФ и МГТФЭ (экранированный). Подделка невозможна, т.к. на обычной меди ленточная фторопластовая изоляция довольно быстро расползается. МГТФ сейчас есть в широкой продаже и стоит много дешевле фирменных, с гарантией, аудиопроводов. Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками. Есть также и бескислородные обмоточные провода, см. далее.

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

Полосе воспроизводимых частот.
Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
Уровню собственных шумов в дБ.
Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1<I2, P будет отрицательным. Полезно запомнить – P=3дБ соотв. численному отношению в 1,41 раза, P=6дБ – в 2 раза, P=12дБ – в 4 раза, P=20дБ в 10 раз, P=40дБ в 100 раз и P=60дБ в 1000 раз.

Все тонкости и нюансы Hi-Fi нужно знать, занимаясь проектированием и постройкой АС, а что касается самодельного Hi-Fi УМЗЧ для дома, то, прежде чем переходить к таким, нужно четко уяснить себе требования к их мощности, необходимой для озвучивания данного помещения, динамическому диапазону (динамике), уровню собственных шумов и КНИ. Добиться от УМЗЧ полосы частот 20-20 000 Гц с завалом на краях по 3 дБ и неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ на современной элементной базе не составляет больших сложностей.

Громкость

Мощность УМЗЧ не самоцель, она должна обеспечивать оптимальную громкость воспроизведения звука в данном помещении. Определить ее можно по кривым равной громкости, см. рис. Естественных шумов в жилых помещениях тише 20 дБ не бывает; 20 дБ это лесная глушь в полный штиль. Уровень громкости в 20 дБ относительно порога слышимости это порог внятности – шепот разобрать еще можно, но музыка воспринимается только как факт ее наличия. Опытный музыкант может определить, какой инструмент играет, но что именно – нет.

Кривые равной громкости

40 дБ – нормальный шум хорошо изолированной городской квартиры в тихом районе или загородного дома – представляет порог разборчивости. Музыку от порога внятности до порога разборчивости можно слушать при наличии глубокой коррекции АЧХ, прежде всего по басам. Для этого в современные УМЗЧ вводят функцию MUTE (приглушка, мутирование, не мутация!), включающую соотв. корректирующие цепи в УМЗЧ.

90 дБ – уровень громкости симфонического оркестра в очень хорошем концертном зале. 110 дБ может выдать оркестр расширенного состава в зале с уникальной акустикой, каких в мире не более 10, это порог восприятия: звуки громче воспринимаются еще как различимый по смыслу с усилием воли, но уже раздражающий шум. Зона громкости в жилых помещениях 20-110 дБ составляет зону полной слышимости, а 40-90 дБ – зону наилучшей слышимости, в которой неподготовленные и неискушенные слушатели вполне воспринимают смысл звука. Если, конечно, он в нем есть.

Мощность

Расчет мощности аппаратуры по заданной громкости в зоне прослушивания едва ли не основная и самая трудная задача электроакустики. Для себя в условиях лучше идти от акустических систем (АС): рассчитать их мощность по упрощенной методике, и принять номинальную (долговременную) мощность УМЗЧ равной пиковой (музыкальной) АС. В таком случае УМЗЧ не добавит заметно своих искажений к таковым АС, они и так основной источник нелинейности в звуковом тракте. Но и делать УМЗЧ слишком мощным не следует: в таком случае уровень его собственных шумов может оказаться выше порога слышимости, т.к. считается он от уровня напряжения выходного сигнала на максимальной мощности. Если считать совсем уж просто, то для комнаты обычной квартиры или дома и АС с нормальной характеристической чувствительностью (звуковой отдачей) можно принять след. значения оптимальной мощности УМЗЧ:

До 8 кв. м – 15-20 Вт.
8-12 кв. м – 20-30 Вт.
12-26 кв. м – 30-50 Вт.
26-50 кв. м – 50-60 Вт.
50-70 кв. м – 60-100 Вт.
70-100 кв. м – 100-150 Вт.
100-120 кв. м – 150-200 Вт.
Более 120 кв. м – определяется расчетом по данным акустических измерений на месте.

Динамика

Динамический диапазон УМЗЧ определяется по кривым равной громкости и пороговым значениям для разных степеней восприятия:

Симфоническая музыка и джаз с симфоническим сопровождением – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) идеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) приемлемо. Звук с динамикой 80-85 дБ в городской квартире не отличит от идеального никакой эксперт.
Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
Попса любого рода и саундтреки к фильмам – 66 дБ за глаза хватит, т.к. данные опусы уже при записи сжимаются по уровням до 66 дБ и даже до 40 дБ, чтобы можно было слушать на чем угодно.

Динамический диапазон УМЗЧ, правильно выбранного для данного помещения, считают равным его уровню собственных шумов, взятому со знаком +, это т. наз. отношение сигнал/шум.

КНИ

Нелинейные искажения (НИ) УМЗЧ это составляющие спектра выходного сигнала, которых не было во входном. Теоретически НИ лучше всего «затолкать» под уровень собственных шумов, но технически это очень трудно реализуемо. На практике берут в расчет т. наз. эффект маскировки: на уровнях громкости ниже прим. 30 дБ диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот сужается, как и способность различать звуки по частоте. Музыканты слышат ноты, но оценить тембр звука затрудняются. У людей без музыкального слуха эффект маскировки наблюдается уже на 45-40 дБ громкости. Поэтому УМЗЧ с КНИ 0,1% (–60 дБ от уровня громкости в 110 дБ) оценит как Hi-Fi рядовой слушатель, а с КНИ 0,01% (–80 дБ) можно считать не искажающим звук.

Лампы

Последнее утверждение, возможно, вызовет неприятие, вплоть до яростного, у адептов ламповой схемотехники: мол, настоящий звук дают только лампы, причем не просто какие-то, а отдельные типы октальных. Успокойтесь, господа – особенный ламповый звук не фикция. Причина – принципиально различные спектры искажений у электронных ламп и транзисторов. Которые, в свою очередь, обусловлены тем, что в лампе поток электронов движется в вакууме и квантовые эффекты в ней не проявляются. Транзистор же прибор квантовый, там неосновные носители заряда (электроны и дырки) движутся в кристалле, что без квантовых эффектов вообще невозможно. Поэтому спектр ламповых искажений короткий и чистый: в нем четко прослеживаются только гармоники до 3-й – 4-й, а комбинационных составляющих (сумм и разностей частот входного сигнала и их гармоник) очень мало. Поэтому во времена вакуумной схемотехники КНИ называли коэффициентом гармоник (КГ). У транзисторов же спектр искажений (если они измеримы, оговорка случайная, см. ниже) прослеживается вплоть до 15-й и более высоких компонент, и комбинационных частот в нем хоть отбавляй.

На первых порах твердотельной электроники конструкторы транзисторных УМЗЧ брали для них привычный «ламповый» КНИ в 1-2%; звук с ламповым спектром искажений такой величины рядовыми слушателями воспринимается как чистый. Между прочим, и самого понятия Hi-Fiтогда еще не было. Оказалось – звучат тускло и глухо. В процессе развития транзисторной техники и выработалось понимание, что такое Hi-Fi и что для него нужно.

В настоящее время болезни роста транзисторной техники успешно преодолены и побочные частоты на выходе хорошего УМЗЧ с трудом улавливаются специальными методами измерений. А ламповую схемотехнику можно считать перешедшей в разряд искусства. Его основа может быть любой, почему же электронике туда нельзя? Тут уместна будет аналогия с фотографией. Никто не сможет отрицать, что современная цифрозеркалка дает картинку неизмеримо более четкую, подробную, глубокую по диапазону яркостей и цвета, чем фанерный ящичек с гармошкой. Но кто-то крутейшим Никоном «клацает фотки» типа «это мой жирный кошак нажрался как гад и дрыхнет раскинув лапы», а кто-то Сменой-8М на свемовскую ч/б пленку делает снимок, перед которым на престижной выставке толпится народ.

Примечание: и еще раз успокойтесь – не все так плохо. На сегодня у ламповых УМЗЧ малой мощности осталось по крайней мере одно применение, и не последней важности, для которого они технически необходимы.

Опытный стенд

Многие любители аудио, едва научившись паять, тут же «уходят в лампы». Это ни в коем случае не заслуживает порицания, наоборот. Интерес к истокам всегда оправдан и полезен, а электроника стала таковой на лампах. Первые ЭВМ были ламповыми, и бортовая электронная аппаратура первых космических аппаратов была тоже ламповой: транзисторы тогда уже были, но не выдерживали внеземной радиации. Между прочим, тогда под строжайшим секретом создавались и ламповые… микросхемы! На микролампах с холодным катодом. Единственное известное упоминание о них в открытых источниках есть в редкой книге Митрофанова и Пикерсгиля «Современные приемно-усилительные лампы».

Ламповый УМЗЧ с возможностью переключения режимов выходного каскада

Но хватит лирики, к делу. Для любителей повозиться с лампами на рис. – схема стендового лампового УМЗЧ, предназначенного именно для экспериментов: SA1 переключается режим работы выходной лампы, а SA2 – напряжение питания. Схема хорошо известна в РФ, небольшая доработка коснулась только выходного трансформатора: теперь можно не только «гонять» в разных режимах родную 6П7С, но и подбирать для других ламп коэффициент включения экранной сетки в ульралинейном режиме; для подавляющего большинства выходных пентодов и лучевых тетродов он или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Об изготовлении выходного трансформатора см. ниже.

Гитаристам и рокерам

Это тот самый случай, когда без ламп не обойтись. Как известно, электрогитара стала полноценным солирующим инструментом после того, как предварительно усиленный сигнал со звукоснимателя стали пропускать через специальную приставку – фьюзер – преднамеренно искажающую его спектр. Без этого звук струны был слишком резким и коротким, т.к. электромагнитный звукосниматель реагирует только на моды ее механических колебаний в плоскости деки инструмента.

Вскоре выявилось неприятное обстоятельство: звучание электрогитары с фьюзером обретает полную силу и яркость только на больших громкостях. Особенно это проявляется для гитар со звукоснимателем типа хамбакер, дающим самый «злой» звук. А как быть начинающему, вынужденному репетировать дома? Не идти же в зал выступать, не зная точно, как там зазвучит инструмент. И просто любителям рока хочется слушать любимые вещи в полном соку, а рокеры народ в общем-то приличный и неконфликтный. По крайней мере те, кого интересует именно рок-музыка, а не антураж с эпатажем.

Так вот, оказалось, что роковый звук появляется на уровнях громкости, приемлемых для жилых помещений, если УМЗЧ ламповый. Причина – специфическое взаимодействие спектра сигнала с фьюзера с чистым и коротким спектром ламповых гармоник. Тут снова уместна аналогия: ч/б фото может быть намного выразительнее цветного, т.к. оставляет для просмотра только контур и свет.

Тем, кому ламповый усилитель нужен не для экспериментов, а в силу технической необходимости, долго осваивать тонкости ламповой электроники недосуг, они другим увлечены. УМЗЧ в таком случае лучше делать бестрансформаторный. Точнее – с однотактным согласующим выходным трансформатором, работающим без постоянного подмагничивания. Такой подход намного упрощает и ускоряет изготовление самого сложного и ответственного узла лампового УМЗЧ.

“Бестрансформаторный” ламповый выходной каскад УМЗЧ и предварительные усилители к нему

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ, а слева – варианты предварительного усилителя для него. Вверху – с регулятором тембра по классической схеме Баксандала, обеспечивающей достаточно глубокую регулировку, но вносящей небольшие фазовые искажения в сигнал, что может быть существенно при работе УМЗЧ на 2-полосную АС. Внизу – предусилитель с регулировкой тембра попроще, не искажающей сигнал.

Но вернемся к «оконечнику». В ряде зарубежных источников данная схема считается откровением, однако идентичная ей, за исключением емкости электролитических конденсаторов, обнаруживается в советском «Справочнике радиолюбителя» 1966 г. Толстенная книжища на 1060 страниц. Не было тогда интернета и баз данных на дисках.

Описание бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ

Усовершенствованный бестрансформаторный выходной каскад лампового УМЗЧ

Там же, справа на рис., коротко, но ясно описаны недостатки этой схемы. Усовершенствованная, из того же источника, дана на след. рис. справа. В ней экранная сетка Л2 запитана от средней точки анодного выпрямителя (анодная обмотка силового трансформатора симметричная), а экранная сетка Л1 через нагрузку. Если вместо высокоомных динамиков включить согласующий трансформатор с обычным динамиков, как в пред. схеме, выходная мощность составить ок. 12 Вт, т.к. активное сопротивление первичной обмотки трансформатора много меньше 800 Ом. КНИ этого оконечного каскада с трансформаторным выходом – прим. 0,5%

Как сделать трансформатор?

Главные враги качества мощного сигнального НЧ (звукового) трансформатора – магнитное поле рассеяния, силовые линии которого замыкаются, обходя магнитопровод (сердечник), вихревые токи в магнитопроводе (токи Фуко) и, в меньшей степени – магнитострикция в сердечнике. Из-за этого явления небрежно собранный трансформатор «поет», гудит или пищит. С токами Фуко борются, уменьшая толщину пластин магнитопровода и дополнительно изолируя их лаком при сборке. Для выходных трансформаторов оптимальная толщина пластин – 0,15 мм, максимально допустимая – 0,25 мм. Брать для выходного трансформатора пластины тоньше не следует: коэффициент заполнения керна (центрального стержня магнитопровода) сталью упадет, сечение магнитопровода для получения заданной мощности придется увеличить, отчего искажения и потери в нем только возрастут.

В сердечнике звукового трансформатора, работающего с постоянным подмагничиванием (напр., анодным током однотактного выходного каскада) должен быть небольшой (определяется расчетом) немагнитный зазор. Наличие немагнитного зазора, с одной стороны, уменьшает искажения сигнала от постоянного подмагничивания; с другой – в магнитопроводе обычного типа увеличивает поле рассеяния и требует сердечника большего сечения. Поэтому немагнитный зазор нужно рассчитывать на оптимум и выполнять как можно точнее.

Выходные трансформаторы двухтактных оконечных каскадов наматываются по специальным схемам, чтобы уменьшить паразитную (через поле рассеяния, не через сердечник) магнитную связь между секциями анодной обмотки. Связь через поле рассеяния – специфический для «двухтактников» и весьма сильный фактор, ухудшающий звук. Схемы намотки выходных трансформаторов ультралинейных 2-тактных выходных каскадов весьма сложны.

Для трансформаторов, работающих с подмагничиванием, оптимальный тип сердечника – из пластин Шп (просеченных), поз. 1 на рис. В них немагнитный зазор образуется при просечке керна и потому стабилен; его величина указывается в паспорте на пластины или замеряется набором щупов. Поле рассеяния минимально, т.к. боковые ветви, через которые замыкается магнитный поток, цельные. Из пластин Шп часто собирают и сердечники трансформаторов без подмагничивания, т.к. пластины Шп делают из высококачественной трансформаторной стали. В таком случае сердечник собирают вперекрышку (пластины кладут просечкой то в одну, то в другую сторону), а его сечение увеличивают на 10% против расчетного.

Магнитопроводы и каркас обмоток звуковых трансформаторов

Трансформаторы без подмагничивания лучше мотать на сердечниках УШ (уменьшенной высоты с уширенными окнами), поз. 2. В них уменьшение поля рассеяния достигается за счет уменьшения длины магнитного пути. Поскольку пластины УШ доступнее Шп, из них часто набирают и сердечники трансформаторов с подмагничиванием. Тогда сборку сердечника ведут внакрой: собирают пакет из Ш-пластин, кладут полоску непроводящего немагнитного материала толщиной в величину немагнитного зазора, накрывают ярмом из пакета перемычек и стягивают все вместе обоймой.

Примечание: «звуковые» сигнальные магнитопроводы типа ШЛМ для выходных трансформаторов высококачественных ламповых усилителей мало пригодны, у них большое поле рассеяния.

На поз. 3 дана схема размеров сердечника для расчета трансформатора, на поз. 4 конструкция каркаса обмоток, а на поз. 5 – выкройки его деталей. Что до трансформатора для «бестрансформаторного» выходного каскада, то его лучше делать на ШЛМме вперекрышку, т.к. подмагничивание ничтожно мало (ток подмагничивания равен току экранной сетки). Главная задача тут – сделать обмотки как можно компактнее с целью уменьшения поля рассеяния; их активное сопротивление все равно получится много меньше 800 Ом. Чем больше свободного места останется в окнах, тем лучше получился трансформатор. Поэтому обмотки мотают виток к витку (если нет намоточного станка, это маета ужасная) из как можно более тонкого провода, коэффициент укладки анодной обмотки для механического расчета трансформатора берут 0,6. Обмоточный провод – марок ПЭТВ или ПЭММ, у них жила бескислородная. ПЭТВ-2 или ПЭММ-2 брать не надо, у них от двойной лакировки увеличенный наружный диаметр и поле рассеяния будет больше. Первичную обмотку мотают первой, т.к. именно ее поле рассеяния больше всего влияет на звук.

Самодельный выходной трансформатор звуковой частоты

Железо для этого трансформатора нужно искать с отверстиями в углах пластин и стяжными скобами (см. рис. справа), т.к. «для полного счастья» сборка магнитопровода производится в след. порядке (разумеется, обмотки с выводами и наружной изоляцией должны быть уже на каркасе):

Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
Пластины с перемычками быстро покрывают лаком с одной стороны и как можно быстрее, не придавливая сильно, вкладывают в каркас. Первую пластину кладут лакированной стороной внутрь, следующую – нелакированной стороной к лакированной первой и т.д;
Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
Снова туго стягивают сердечник и сушат на батарее и т.п. 3-5 суток.

Собранный по такой технологии сердечник имеет очень хорошие изоляцию пластин и заполнение сталью. Потерь на магнитострикцию вообще не обнаруживается. Но учтите – для сердечников их пермаллоя данная методика неприменима, т.к. от сильных механических воздействий магнитные свойства пермаллоя необратимо ухудшаются!

На микросхемах

УМЗЧ на интегральных микросхемах (ИМС) делают чаще всего те, кого устраивает качество звука до среднего Hi-Fi, но более привлекает дешевизна, быстрота, простота сборки и полное отсутствие каких-либо наладочных процедур, требующих специальных знаний. Попросту, усилитель на микросхемах – оптимальный вариант для «чайников». Классика жанра здесь – УМЗЧ на ИМС TDA2004, стоящей на серии, дай бог памяти, уже лет 20, слева на рис. Мощность – до 12 Вт на канал, напряжение питания – 3-18 В однополярное. Площадь радиатора – от 200 кв. см. для максимальной мощности. Достоинство – способность работать на очень низкоомную, до 1,6 Ом, нагрузку, что позволяет снимать полную мощность при питании от бортовой сети 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовом питании, напр., на мотоцикле. Однако выход TDA2004 в классе В некомплементарный (на транзисторах одинаковой проводимости), поэтому звучок точно не Hi-Fi: КНИ 1%, динамика 45 дБ.

Звуковые усилители на микросхемах TDA

Более современная TDA7261 звук дает не лучше, но мощнее, до 25 Вт, т.к. верхний предел напряжения питания увеличен до 25 В. Нижний, 4,5 В, все еще позволяет запитываться от 6 В бортсети, т.е. TDA7261 можно запускать практически от всех бортсетей, кроме самолетной 27 В. С помощью навесных компонент (обвязки, справа на рис.) TDA7261 может работать в режиме мутирования и с функцией St-By (Stand By, ждать), переводящей УМЗЧ в режим минимального энергопотребления при отсутствии входного сигнала в течение определенного времени. Удобства стоят денег, поэтому для стерео нужна будет пара TDA7261 с радиаторами от 250 кв. см. для каждой.

Примечание: если вас чем-то привлекают усилители с функцией St-By, учтите – ждать от них динамики шире 66 дБ не стоит.

«Сверхэкономична» по питанию TDA7482, слева на рис., работающая в т. наз. классе D. Такие УМЗЧ иногда называют цифровыми усилителями, что неверно. Для настоящей оцифровки с аналогового сигнала снимают отсчеты уровня с частотой квантования, не мене чем вдвое большей наивысшей из воспроизводимых частот, величина каждого отсчета записывается помехоустойчивым кодом и сохраняется для дальнейшего использования. УМЗЧ класса D – импульсные. В них аналог непосредственно преобразуется в последовательность широтно-модулированных импульсов (ШИМ) высокой частоты, которая и подается на динамик через фильтр низких частот (ФНЧ).

Импульсные звуковые усилители класса D на микросхемах

Звук класса D с Hi-Fi не имеет ничего общего: КНИ в 2% и динамика в 55 дБ для УМЗЧ класса D считаются очень хорошими показателями. И TDA7482 здесь, надо сказать, выбор не оптимальный: другие фирмы, специализирующиеся на классе D, выпускают ИМС УМЗЧ дешевле и требующие меньшей обвязки, напр., D-УМЗЧ серии Paxx, справа на рис.

Из TDAшек следует отметить 4-канальную TDA7385, см. рис., на которой можно собрать хороший усилитель для колонок до среднего Hi-Fi включительно, с разделением частот на 2 полосы или для системы с сабвуфером. Расфильтровка НЧ и СЧ-ВЧ в том и другом случае делается по входу на слабом сигнале, что упрощает конструкцию фильтров и позволяет глубже разделить полосы. А если акустика сабвуферная, то 2 канала TDA7385 можно выделить под суб-УНЧ мостовой схемы (см. ниже), а остальные 2 задействовать для СЧ-ВЧ.

4-канальный УМЗЧ на микросхеме

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, что можно перевести как «подбасовик» или, дословно, «подгавкиватель» воспроизводит частоты до 150-200 Гц, в этом диапазоне человеческие уши практически не способны определить направление на источник звука. В АС с сабвуфером «подбасовый» динамик ставят в отельное акустическое оформление, это и есть сабвуфер как таковой. Сабвуфер размещают, в принципе, как удобнее, а стереоэффект обеспечивается отдельными СЧ-ВЧ каналами со своими малогабаритными АС, к акустическому оформлению которых особо серьезных требований не предъявляется. Знатоки сходятся на том, что стерео лучше все же слушать с полным разделением каналов, но сабвуферные системы существенно экономят средства или труд на басовый тракт и облегчают размещение акустики в малогабаритных помещениях, почему и пользуются популярностью у потребителей с обычным слухом и не особо взыскательных.

«Просачивание» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а из него в воздух, сильно портит стерео, но, если резко «обрубить» подбасы, что, кстати, очень сложно и дорого, то возникнет очень неприятный на слух эффект перескока звука. Поэтому расфильтровка каналов в сабвуферных системах производится дважды. На входе электрическими фильтрами выделяются СЧ-ВЧ с басовыми «хвостиками», не перегружающими СЧ-ВЧ тракт, но обеспечивающими плавный переход на подбас. Басы с СЧ «хвостиками» объединяются и подаются на отдельный УМЗЧ для сабвуфера. Дофильтровываются СЧ, чтобы не портилось стерео, в сабвуфере уже акустически: подбасовый динамик, ставят, напр., в перегородку между резонаторными камерами сабвуфера, не выпускающими СЧ наружу, см. справа на рис.

Усилитель и акустика для сабвуфера

К УМЗЧ для сабвуфера предъявляется ряд специфических требований, из которых «чайники» главным считают возможно большую мощность. Это совершенно неправильно, если, скажем, расчет акустики под комнату дал для одной колонки пиковую мощность W, то мощность сабвуфера нужна 0,8(2W) или 1,6W. Напр., если для комнаты подходят АС S-30, то сабвуфер нужен 1,6х30=48 Вт.

Гораздо важнее обеспечить отсутствие фазовых и переходных искажений: пойдут они – перескок звука обязательно будет. Что касается КНИ, то он допустим до 1% Собственные искажения басов такого уровня не слышны (см. кривые равной громкости), а «хвосты» их спектра в лучше всего слышимой СЧ области не выберутся из сабвуфера наружу.

Во избежание фазовых и переходных искажений усилитель для сабвуфера строят по т. наз. мостовой схеме: выходы 2-х идентичных УМЗЧ включают встречно через динамик; сигналы на входы подаются в противофазе. Отсутствие фазовых и переходных искажений в мостовой схеме обусловлено полной электрической симметрией путей выходного сигнала. Идентичность усилителей, образующих плечи моста, обеспечивается применением спаренных УМЗЧ на ИМС, выполненных на одном кристалле; это, пожалуй, единственный случай, когда усилитель на микросхемах лучше дискретного.

Примечание: мощность мостового УМЗЧ не удваивается, как думают некоторые, она определяется напряжением питания.

Пример схемы мостового УМЗЧ для сабвуфера в комнату до 20 кв. м (без входных фильтров) на ИМС TDA2030 дан на рис. слева. Дополнительная отфильтровка СЧ осуществляется цепями R5C3 и R’5C’3. Площадь радиатора TDA2030 – от 400 кв. см. У мостовых УМЗЧ с открытым выходом есть неприятная особенность: при разбалансе моста в токе нагрузки появляется постоянная составляющая, способная вывести из строя динамик, а схемы защиты на подбасах часто глючат, отключая динамик, когда не надо. Поэтому лучше защитить дорогую НЧ головку «дубово», неполярными батареями электролитических конденсаторов (выделено цветом, а схема одной батареи дана на врезке.

Немного об акустике

Акустическое оформление сабвуфера – особая тема, но раз уж здесь дан чертеж, то нужны и пояснения. Материал корпуса – МДФ 24 мм. Трубы резонаторов – из достаточно прочного не звенящего пластика, напр., полиэтилена. Внутренний диаметр труб – 60 мм, выступы внутрь 113 мм в большой камере и 61 в малой. Под конкретную головку громкоговорителя сабвуфер придется перенастроить по наилучшему басу и, одновременно, по наименьшему влиянию на стереоэффект. Для настройки трубы берут заведомо большей длины и, задвигая-выдвигая, добиваются требуемого звучания. Выступы труб наружу на звук не влияют, их потом отрезают. Настройка труб взаимозависима, так что повозиться придется.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников делают своими руками чаще всего по 2-м причинам. Первая – для слушания «на ходу», т.е. вне дома, когда мощности аудиовыхода плеера или смартфона не хватает для раскачки «пуговок» или «лопухов». Вторая – для высококлассных домашних наушников. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до 70-75 дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает 100 дБ. Усилитель с такой динамикой стоит дороже некоторых автомобилей, а его мощность будет от 200 Вт в канале, что для обычной квартиры слишком много: прослушивание на сильно заниженной против номинальной мощности портит звук, см. выше. Поэтому имеет смысл сделать маломощный, но с хорошей динамикой отдельный усилитель именно для наушников: цены на бытовые УМЗЧ с таким довеском завышены явно несуразно.

Усилители для наушников на транзисторах и микросхемах

Схема простейшего усилителя для наушников на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук – разве что для китайских «пуговок», работает в классе B. Экономичностью тоже не отличается – 13-мм литиевых батареек хватает на 3-4 часа при полной громкости. На поз. 2 – TDAшная классика для наушников «на ход». Звук, впрочем, дает вполне приличный, до среднего Hi-Fi смотря по параметрам оцифровки трека. Любительским усовершенствованиям обвязки TDA7050 несть числа, но перехода звука на следующий уровень классности пока не добился никто: сама «микруха» не позволяет. TDA7057 (поз. 3) просто функциональнее, можно подключать регулятор громкости на обычном, не сдвоенном, потенциометре.

УМЗЧ для наушников на TDA7350 (поз. 4) рассчитан уже на раскачку хорошей индивидуальной акустики. Именно на этой ИМС собраны усилители для наушников в большинстве бытовых УМЗЧ среднего и высокого класса. УМЗЧ для наушников на KA2206B (поз. 5) считается уже профессиональным: его максимальной мощности в 2,3 Вт хватает и для раскачки таких серьезных изодинамических «лопухов», как ТДС-7 и ТДС-15.

На закуску

В заключение – полнейшая экзотика, усилитель для наушников… на лампах, см. рис., причем всего один канал, для другого нужны еще такие же раритеты. Хотя в этом усилителе реализованы едва ли не все ламповые ритуалы (кроме, пожалуй фиксированного смещения от батареек), он не только и не столько дань любезности вакуумным аудиофилам: при прослушивании на ТДС-7 через этот усилитель сквозного аналога звук, по сравнению с KA2206B, заметно улучшается.

Ламповый усилитель для наушников

***

Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

Усилитель мощности | На MOSFET до 1000 ватт | Микросхема

Уважаемые радиолюбители! Усилители 100% работоспособные. Все (ну или 99%) нюансы обозначены в комментариях ниже, накопленных за 5-и летнюю историю с момента публикации этой статьи. Есть подборка фото 250 Вт УНЧ из данной серии, которые любезно были выложены радиолюбителем Boris’ом. В комментариях есть видео работы — в частности, комментарий №706, найдите поиском по странице, предварительно раскрыв все комментарии после статьи ↓

Скачать архив с печатками в формате .lay, любезно предоставленными радиолюбителем Юрием (комментарий №791). По всем вопросам пишите на почту автора, указанную в комментарии.

Ранее мы публиковали схему УМЗЧ с выходной мощностью 1 кВт. Но тот усилитель мощности, хотя и крайне прост в изготовлении, имеет существенные недостатки. Они, пожалуй, перечеркивают все имеющиеся плюсы. Во-первых, интегральный тип существенно ухудшает качественные характеристики усилителя мощности. Во-вторых, микросхема PA03 совсем недешева, и многим радиолюбителям она просто не по карману. Ведь для радиолюбителя очень важна стоимость и доступность входящих в электронное устройство радиодеталей. В-третьих, кроме того, что микросхема дорогая, так её ещё непросто найти.

Поэтому порадуем вас, уважаемые радиотехники, любители мощного звука и качественной звуковоспроизводящей аппаратуры, схемами транзисторного усилителя мощности. Все радиодетали доступны и популярны. А это значит, что при изготовлении печатной платы собрать представленные усилители мощности не составит труда, и обойдется недорого.

Все схемы представляют собой частные варианты классической схемы усилителя мощности на MOSFET. Что такое MOSFET? – спросят некоторые начинающие радиолюбители. Это английская аббревиатура. В полном виде MOSFET – это metall-oxide-semiconductor field effect transistor. А если по-русски, то это МОП-транзистор, а иначе полевой транзистор с изолированным затвором. На рисунках показаны строение MOSFET и их графическое обозначение. Ну это так, для полноты картины и расширения радиотехнического кругозора.

Кстати, в качестве неплохого справочного материала по полевым MOSFET ознакомьтесь с подборкой буклетов с характеристиками и возможными заменами.

Скачать

Общее описание усилителя мощности

Итак, как мы обозначили, схемы будет четыре. Все они типичные двухтактные усилители мощности на полевых транзисторах в оконечном каскаде. Применение мощных ключей на выходе является весомым аргументом. При огромной выходной мощности схемы усилителя показывают отличные результаты по коэффициенту нелинейных искажений и уровню шума. Качество собранных УМЗЧ высокое. КНИ не превышает 0,26% при 1000 ватт на выходе. А при 300 Вт составляет вообще 0,008%. Просто отлично! Усилитель мощности практически один и тот же. Изменяется только количество транзисторов в оконечном каскаде. Однако применение MOSFET требует высокого напряжения питания. В нашем случае питается усилитель мощности от двуполярного источника напряжением +/-95, +/-70 и +/-50 вольт.

Усилитель мощности 1000 ватт

Что ж, перейдём к самому интересному. Начнем рассматривать схемы усилителя в порядке уменьшения их мощности. На повестке мощность в 1 кВт. Данный вариант больше подходит в качестве сценического, но точно не домашнего. Усилитель мощности рассчитан на нагрузку 4 Ом при напряжении питании до 100 вольт в плечо, но не более. Напряжение сети в 220 вольт не позволяет поднять его выше. Пожалуй, единственный минус усилителя и кроется в питании. Для разгона УМЗЧ на полную мощность нужен трансформатор минимум в 1250…1300 ватт! Такой источник питания получится в разы дороже всех радиодеталей и монтажа самого усилителя. Хотя, конечно, разумнее использовать импульсный блок питания.

Авторский вариант схемы усилителя мощности на 1000 ватт выглядит так:

Но есть ещё модернизированный вариант:

Нетрудно заметить изменения как во входном каскаде, так и в оконечном. Также из последней схемы усилителя мощности, по опыту радиолюбителей, можно убрать диод 1N4007. Но этот совет необходимо проверять эмпирически.

В выходных каскадах стоят мощные MOSFET IRFP240.

Купить MOSFET IRFP240 вы можете здесь.

Максимальные силовые характеристики их впечатляют. Максимально допустимое напряжение сток-исток и сток-затвор до 200 вольт. Сила тока на стоке 20 ампер, пиковая до 80 ампер. Но сильно зависит от нагрева. Поэтому IRFP240 требует хорошего, лучше принудительного, отвода тепла. Напряжение затвор-исток до +/-20 В. Максимальная рассеиваемая мощность до 150 ватт.

Также есть несколько топологий печатных плат усилителя мощности. Одна вытянутая, спроектированная по типу чертежа схемы. Другая более квадратная. Входной каскад расположен в центре платы. Используйте, которая больше подходит вам.

Добавлено: топологию печатной платы и расположение радиодеталей на ней можно скачать. Ее размеры 300×75 мм.

Вот фото практически готового усилителя мощности. Вид платы со стороны монтажа:

Усилитель в сборе и радиатор:

Добавлено: вот ещё фото практически готового усилителя мощности по предствленной выше топологии печатной платы:

Готовый экземпляр на тестовом стенде:

А вот другой вариант печатной платы:

Его можно скачать в формате .PDF. Скачать

Усилитель мощности 500 ватт

Уменьшаем количество полевиков в каскаде до 12 (по 6 штук на плечо) и, соответственно, понижаем мощностные характеристики. Но напряжение питания по-прежнему +/-95 В. Мощность усилителя остается немалой, а КНИ уменьшается до 0,18%. Схема тоже не совсем однозначная. Если по накатанной применять MOSFET IRFP240, то получите 500 ватт.

Однако, опять же по советам радиолюбителей, при использовании вместо IRFP240 IRFP260 можно и из этой схемы усилителя выжать 1000 Вт. Так что вопрос остается дискуссионным. Хотя, судя по характеристикам полевика, при идентичном напряжении сток-исток и сток-затвор до 200 вольт, сила тока на стоке уже 46 ампер, пиковая до 184 ампер! А рассеиваемая мощность транзистора 280 Вт.

Купить MOSFET IRFP260 вы можете здесь.

На схеме указаны именно IRFP260.

Также стоит позаботиться о шунтирующем конденсаторе 220 пФ на MJE15035 и попробовать убрать диод 1N4007. В авторском варианте нагружается усилитель 8 Ом динамиком. Но, судя по отзывам, УМЗЧ хорошо ведет себя и при 4 Ом динамике.

Печатная плата для него имеет вид:

Ее тоже можете скачать в формате .PDF. Скачать

В итоге должно получиться следующее:

Усилитель мощности 250 ватт

Спустимся ближе к земле. Выходная мощность в 250 ватт уже не так режет ухо. Думаем, что многие радиолюбители предпочтут именно этот вариант транзисторного усилителя.

В нем применены 8 MOSFET IRFP240. Напряжение питания понижено до +/-70 В. Номинальная нагрузка 8 Ом. Радует уровень КНИ и шумов в 0,12% при номинальной выходной мощности в 250 Вт. Частотный диапазон предостаточно широк. Также не забываем про диод. Эксперимент вам в помощь. Печатная плата для рассматриваемого усилителя мощности имеет топологию:

Скачать в формате .PDF.

После монтажа получается красивая конструкция:

А вот фото печатной платы с радиаторами для транзисторов предоконечного каскада:

Усилитель мощности 125 ватт

Вот мы подошли к более приемлемой для большинства радиолюбителей и ценителей качественных акустических систем схеме усилителя мощности. Здесь применяются всего 4 MOSFET IRFP260. Конечно же, можно установить и IRFP240. Более того в базовом варианте усилителя именно эти МОПы и применяются. Так что, если будут проблемы с запуском УМЗЧ на IRFP260, то смело ставьте IRFP240. Стандартная нагрузка без каких-либо последствий 8 Ом. Напряжение понижаем до +/-50 вольт, что, естественно, не может не радовать. Т.е. 125 ваттный усилитель мощности более приземленный и реальный. А вот качественные показатели ещё выше. Даже при полной мощности КНИ равен 0,1%, а при 100 ваттах – 0,018%. Схема усилителя мощности на 125 Вт:

А вот монтаж печатной платы является частным случаем предыдущей. Просто из неё выкинуты четыре транзистора конечного каскада. Вот что получилось в итоге:

А вот, как сказано выше, базовая схема усилителя мощности на MOSFET IRFP240:

Обратите внимание на замену биполярного BD139 на полевой IRF510 и некоторые изменения в номиналах радиодеталей.

Купить IRF510 вы можете здесь.

А вот и печатная плата для нее:

Это очень надёжный и простой усилитель мощности. Показывает отличные результаты даже при сложных условиях эксплуатации.

Подведение итогов

Итак, мы имеем четыре типовых схемы одно и того же усилителя мощности звуковой частоты на мощных полевиках. В их конструкциях существенных отличий нет. В качественных показателях, в частности КНИ+шумы, имеются небольшие девиации. Но зато по мощностным характеристикам и, соответственно, энергозатратам различие солидное. Стоит отметить, что собрав входной каскад единожды и повесив для начала по одному или по два МОПа, в дальнейшем вы сможете легко изменять выходные характеристики усилителя мощности добавлением полевых транзисторов в оконечный каскад.

В базовых схемах применяются MOSFET IRFP240. Однако многие радиолюбители рационализаторы пытаются модернизировать этот усилитель мощности, поставив IRFP250, IRFP260, убирая и заменяя некоторые радиодетали. Также указывается, что с IRFP260 могут возникнуть проблемы, т.к. у него повышенная ёмкость перехода. Но это можно проверить лишь опытным путем. Надеемся, что изложенный материал поможет вам собрать заветный усилитель мощности.

Многие радиодетали для усилителей вы можете купить здесь.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: УНЧ

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Для усилителя мощности 250 ватт
Ламповый усилитель

Что такое усилитель мощности? Типы, классы и применение

Усилитель — это электронное устройство, используемое для увеличения величины напряжения / тока / мощности входного сигнала. Он принимает слабый электрический сигнал / форму волны и воспроизводит аналогичную более сильную форму волны на выходе с помощью внешнего источника питания.

В зависимости от изменений, вносимых во входной сигнал, усилители подразделяются на усилители тока, напряжения и мощности. В этой статье мы подробно узнаем об усилителях мощности.

Для получения дополнительной информации о различных типах усилителей: Различные типы и применения усилителей

Что такое усилитель мощности?

Усилитель мощности — это электронный усилитель, предназначенный для увеличения мощности заданного входного сигнала. Мощность входного сигнала увеличивается до уровня, достаточно высокого для управления нагрузкой таких устройств вывода, как динамики, наушники, радиопередатчики и т. Д. В отличие от усилителей напряжения / тока, усилитель мощности предназначен для непосредственного управления нагрузкой и используется в качестве конечного блока. в цепи усилителя.

Входной сигнал усилителя мощности должен быть выше определенного порога. Таким образом, вместо того, чтобы напрямую передавать необработанный звуковой / радиочастотный сигнал на усилитель мощности, он сначала предварительно усиливается с помощью усилителей тока / напряжения и после внесения необходимых изменений отправляется в качестве входного сигнала в усилитель мощности. Вы можете увидеть блок-схему аудиоусилителя и использование усилителя мощности ниже.

В этом случае микрофон используется в качестве источника входного сигнала. Величины сигнала с микрофона недостаточно для усилителя мощности.Поэтому сначала он предварительно усиливается там, где его напряжение и ток немного увеличиваются. Затем сигнал проходит через цепь регуляторов тембра и громкости, которая вносит эстетические коррективы в форму звуковой волны. Наконец, сигнал проходит через усилитель мощности, а выходной сигнал усилителя мощности подается на динамик.

Типы усилителей мощности

В зависимости от типа подключенного устройства вывода усилители мощности делятся на следующие три типа.

Усилители мощности звука

Усилители мощности этого типа используются для увеличения мощности более слабого звукового сигнала.Усилители, используемые в схемах динамиков телевизоров, мобильных телефонов и т. Д., Подпадают под эту категорию.

Выходная мощность усилителя мощности звука колеблется от нескольких милливатт (как в усилителях для наушников) до тысяч ватт (как усилители мощности в системах Hi-Fi / домашних кинотеатрах).

Радиочастотные усилители мощности

Беспроводная передача требует, чтобы модулированные волны передавались на большие расстояния по воздуху. Сигналы передаются с помощью антенн, и дальность передачи зависит от величины мощности сигналов, подаваемых на антенну.

Для беспроводной передачи, такой как FM-радиовещание, антеннам требуются входные сигналы мощностью в тысячи киловатт. Здесь усилители мощности радиочастоты используются для увеличения величины мощности модулированных волн до уровня, достаточно высокого для достижения требуемого расстояния передачи.

Усилители мощности постоянного тока

Усилители мощности

постоянного тока используются для усиления мощности сигналов ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Они используются в электронных системах управления, которым требуются мощные сигналы для привода двигателей или исполнительных механизмов.Они принимают входные данные от микроконтроллерной системы, увеличивают его мощность и подают усиленный сигнал на двигатели постоянного тока или приводы.

Классы усилителей мощности

Существует несколько способов создания схемы усилителя мощности. Рабочие и выходные характеристики каждой из конфигураций схемы отличаются друг от друга.

Чтобы различать характеристики и поведение различных схем усилителя мощности, используются классы усилителей мощности, в которых буквенные символы присваиваются для обозначения метода работы.

Их можно разделить на две категории. Усилители мощности, предназначенные для усиления аналоговых сигналов, относятся к категории A, B, AB или C. Усилители мощности, предназначенные для усиления цифровых сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), относятся к категориям D, E, F и т. Д.

Чаще всего используются усилители мощности, которые используются в схемах аудиоусилителей, и они относятся к классам A, B, AB или C. Итак, давайте рассмотрим их подробнее.

Усилитель мощности класса A

Аналоговые сигналы состоят из положительных максимумов и отрицательных минимумов.В этом классе усилителей вся форма входного сигнала используется в процессе усиления.

Один транзистор используется для усиления как положительной, так и отрицательной половины сигнала. Это упрощает их конструкцию и делает усилители класса А наиболее часто используемым типом усилителей мощности. Хотя этот класс усилителей мощности заменен более совершенными, они по-прежнему популярны среди любителей.

В этом классе усилителей активный элемент (электронный компонент, используемый для усиления, в данном случае транзистор) используется все время, даже если нет входного сигнала.Это выделяет много тепла и снижает эффективность усилителей класса A до 25% в нормальной конфигурации и 50% в конфигурации с трансформаторной связью.

Угол проводимости (часть формы волны, используемая для усиления, отличная от 360 °) для усилителей класса A составляет 360 °. Таким образом, уровни искажения сигнала очень низкие, что позволяет лучше работать на высоких частотах.

Усилитель мощности класса B

Усилители мощности

класса B предназначены для уменьшения проблем с КПД и нагрева, присущих усилителям класса A.Вместо одного транзистора для усиления всей формы сигнала в этом классе усилителей используются два дополнительных транзистора.

Один транзистор усиливает положительную половину сигнала, а другой — отрицательную половину сигнала. Таким образом, каждое активное устройство проводит одну половину (180 °) формы волны, а две из них в совокупности усиливают весь сигнал.

Эффективность усилителей класса B значительно выше, чем у усилителей класса A, благодаря конструкции с двумя транзисторами.Они могут достичь теоретической эффективности около 75%. Усилители мощности этого класса используются в устройствах с батарейным питанием, таких как FM-радиоприемники и транзисторные радиоприемники.

Из-за наложения двух половин формы волны существует небольшое искажение в области кроссовера. Чтобы уменьшить это искажение сигнала, разработаны усилители класса AB.

Усилитель мощности класса AB

Усилители

класса AB представляют собой комбинацию усилителей класса A и класса B. Усилители этого класса предназначены для уменьшения проблемы меньшей эффективности усилителей класса A и искажения сигнала в области кроссовера в усилителях класса B.

Он поддерживает высокую частотную характеристику, как в усилителях класса A, и хорошую эффективность, как в усилителях класса B. Комбинация диодов и резисторов используется для обеспечения небольшого напряжения смещения, что снижает искажение формы волны вблизи области кроссовера. Из-за этого происходит небольшое падение КПД (60%).

Усилитель мощности класса C

Конструкция усилителей мощности класса C обеспечивает более высокий КПД, но снижает линейность / угол проводимости, который составляет менее 90 °.Другими словами, он жертвует качеством усиления ради увеличения эффективности.

Меньший угол проводимости означает большее искажение, поэтому этот класс усилителей не подходит для усиления звука. Они используются в генераторах высокой частоты и усилении радиочастотных сигналов.

Усилители

класса C обычно содержат настроенную нагрузку, которая фильтрует и усиливает входные сигналы определенной частоты, а формы сигналов других частот подавляются.

В усилителе мощности этого типа активный элемент проводит ток только тогда, когда входное напряжение превышает определенный порог, что снижает рассеиваемую мощность и увеличивает эффективность.

Усилители мощности других классов

Усилители мощности классов D, E, F, G и т. Д. Используются для усиления цифровых сигналов с ШИМ-модуляцией. Они подпадают под категорию импульсных усилителей мощности и включают выход либо постоянно, либо постоянно выключают, без каких-либо других уровней между ними.

Благодаря этой простоте усилители мощности, относящиеся к вышеупомянутым классам, могут достигать теоретической эффективности до (90-100)%.

Приложения

Ниже приведены применения усилителей мощности в различных секторах:

Бытовая электроника: Усилители мощности звука используются почти во всех бытовых электронных устройствах, начиная от микроволновых печей, драйверов наушников, телевизоров, мобильных телефонов и домашних кинотеатров до систем усиления для театров и концертов.
Industrial: Усилители мощности импульсного типа используются для управления большинством промышленных исполнительных систем, таких как сервоприводы и двигатели постоянного тока.
Беспроводная связь: Усилители высокой мощности важны при передаче сигналов сотовой связи или FM-вещания пользователям. Более высокие уровни мощности стали возможными благодаря усилителям мощности, которые увеличивают скорость передачи данных и удобство использования. Они также используются в оборудовании спутниковой связи.

% PDF-1.2 % 405 0 объект > endobj xref 405 89 0000000016 00000 н. 0000002131 00000 п. 0000002315 00000 н. 0000003053 00000 н. 0000003271 00000 н. 0000003338 00000 н. 0000003512 00000 н. 0000003628 00000 н. 0000003744 00000 н. 0000003917 00000 н. 0000004094 00000 н. 0000004192 00000 п. 0000004338 00000 п. 0000004451 00000 п. 0000004581 00000 н. 0000004733 00000 н. 0000004861 00000 н. 0000005005 00000 н. 0000005132 00000 н. 0000005260 00000 п. 0000005393 00000 п. 0000005567 00000 н. 0000005674 00000 н. 0000005804 00000 п. 0000005953 00000 п. 0000006138 00000 п. 0000006270 00000 н. 0000006390 00000 н. 0000006576 00000 н. 0000006703 00000 н. 0000006852 00000 н. 0000006979 00000 п. 0000007128 00000 н. 0000007268 00000 н. 0000007404 00000 н. 0000007532 00000 н. 0000007705 00000 н. 0000007829 00000 п. 0000007965 00000 п. 0000008085 00000 н. 0000008379 00000 п. 0000008476 00000 н. 0000009162 00000 п. 0000010030 00000 п. 0000010384 00000 п. 0000010889 00000 п. 0000011105 00000 п. 0000011387 00000 п. 0000012014 00000 н. 0000012036 00000 п. 0000012680 00000 п. 0000013668 00000 п. 0000013998 00000 н. 0000014122 00000 п. 0000014403 00000 п. 0000014616 00000 п. 0000014638 00000 п. 0000015239 00000 п. 0000015261 00000 п. 0000015853 00000 п. 0000015875 00000 п. 0000016282 00000 п. 0000016304 00000 п. 0000016817 00000 п. 0000017108 00000 п. 0000017361 00000 п. 0000017563 00000 п. 0000017630 00000 п. 0000017908 00000 н. 0000017930 00000 п. 0000018443 00000 п. 0000018465 00000 п. 0000019133 00000 п. 0000019155 00000 п. 0000019706 00000 п. 0000019823 00000 п. 0000020506 00000 п. 0000025193 00000 п. 0000025309 00000 п. 0000026099 00000 п. 0000031867 00000 п. 0000032292 00000 п. 0000040827 00000 п. 0000043141 00000 п. 0000044165 00000 п. 0000044324 00000 п. 0000045187 00000 п. 0000002356 00000 н. 0000003031 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 406 0 объект > endobj 407 0 объект > endobj 492 0 объект > поток Hb«f`4a`g` Ȁ

Микроволны101 | Импульсные РЧ источники

Мы выделили целую страницу о создании макетного радиочастотного модулятора с использованием бесплатного усилителя Hittite, при участии некоторых людей из НАСА! Нажмите сюда, чтобы проверить это!

Импульсный радиочастотный сигнал важен как для радаров, так и для коммуникационных приложений.Прочтите это руководство, чтобы получить базовые знания о том, как можно получить импульсные сигналы в лаборатории, а также в реальных системах. Соберите макетный усилитель с импульсным стоком, описанный на отдельной странице, и вы получите полезное испытательное оборудование для своей микроволновой лаборатории за очень небольшие деньги, скряга!

Эта страница появилась в результате разговоров со студентом Стэнфордского университета, который нуждался в лабораторной установке для импульсных радиочастотных измерений, и ее объем вырос благодаря многочисленным запросам!

Есть два простых способа создать импульсный сигнал из CW-сигнала.Первый — использовать РЧ-переключатель, другой — использовать импульсный РЧ-усилитель. В нашем первом примере мы покажем вам, как создать импульсный сигнал с помощью ВЧ-усилителя.

На данный момент мы предположим, что нужны только прямоугольные импульсные волны, что не требуется ни амплитудной, ни широтно-импульсной модуляции. Возможно, когда-нибудь мы разберемся с более сложной схемой модуляции …

Если эта тема вас интересует, посетите нашу страницу об измерениях осциллографом. У нас также есть неплохая страница о микроволновых переключателях.

Некоторые определения
Создание импульсных сигналов с помощью переключателя
Создание импульсных сигналов с помощью усилителя
Дренаж пульсирующий
Импульсный строб
Создание макетного импульсного источника (отдельная страница)

Некоторые определения

Во-первых, вот несколько определений, связанных с импульсным РЧ.

Непрерывный сигнал — это РЧ-сигнал, который поддерживает полную мощность, т.е.е. не выключается периодически. Импульсный РЧ-сигнал является периодическим, то есть имеет два различных и повторяющихся состояния; состояние «включено» обеспечивает стабильный сигнал средней или высокой мощности, состояние «выключено» имеет значительно меньшую мощность сигнала (в идеале в выключенном состоянии сигнал отсутствует).

Видео Входной терминал модулятора — это сигнал, который вызывает переключение формы волны RF. Слово «видео» здесь было заимствовано из телевидения, где видеосигнал (изображение) передается в сигнале VHF или UHF.

Огибающая импульса — это форма РЧ-импульса после его преобразования с помощью схемы детектора.

Время нарастания импульса — это время, необходимое для того, чтобы огибающая импульса прошла два условия, например, от 10% конечного значения до 90% конечного значения. Время спада импульса также является временем от 90% до 10%.

Частота повторения импульсов (PRF) совпадает с частотой повторения (также известной как частота повторения) и представляет собой частоту включения и выключения сигнала в течение полного цикла, измеренную в герцах.Это величина, обратная периоду импульсов .

Ширина импульса — это время, в течение которого РЧ включается за один период импульса.

Коэффициент заполнения — это время, в течение которого находится импульс, деленное на период. Коэффициент заполнения 100% означает, что у вас есть непрерывный волновой сигнал. Коэффициент заполнения может быть выражен как в децибелах, так и в процентах; коэффициент заполнения 10% составляет -10 дБ.

Прямоугольный импульсный РЧ-сигнал — это особый случай, когда РЧ-сигнал включается и выключается в течение одной и той же длительности периода.Прямоугольная волна имеет коэффициент заполнения 50%.

Пиковая мощность — это мощность сигнала во время импульса. Средняя мощность равна максимальной мощности, умноженной на рабочий цикл.

Изоляция включения / выключения — это отношение сигнала, обычно выражаемое в дБ. Если вы думали, что «выключено» означает «выключено» в аналоговом мире, вы ошибались!

Независимо от того, используете ли вы усилитель или переключатель для модуляции сигнала, обратите внимание, что если вы усиливаете после , создается импульс, но вы можете добавить заметную мощность шума между импульсами.

Создание импульсных сигналов RF с помощью переключателя

Посетите нашу страницу о РЧ-переключателях для получения более общей информации о переключателях.

РЧ-переключатель SPST можно разместить на пути прохождения сигнала и управлять видеосигналом с желаемой частотой повторения. Терминирован ваш SPST-коммутатор или нет, это не проблема, если все активные компоненты в вашей цепочке безусловно стабильны. Переключатель без оконечной нагрузки SPDT представляет ужасный КСВ для ВЧ-сигнала в его выключенном состоянии, в то время как выключатель с оконечной нагрузкой пытается включить или выключить 50-омное совпадение.

Слух о том, что полевые транзисторы переключаются медленно, преувеличен. Скорость, с которой вы можете переключать полупроводник, определяется простыми постоянными времени RC. Радиочастотные переключатели могут быть разработаны с использованием полевых транзисторов, которые переключаются всего за одну наносекунду. В переключателе на полевом транзисторе линия смещения к затвору обычно представляет собой резистор большого номинала для подавления RF, иногда до 10 000 Ом. Учет входной емкости затвора полевого транзистора-переключателя порядка одного пФ обеспечивает постоянную времени RC в 10 наносекунд. Уловка для создания переключателя на одну наносекунду состоит в том, чтобы использовать резистор меньшего размера (возможно, 250 Ом) и, возможно, некоторую последовательную индуктивность для подавления ВЧ.

Для управления переключателем на полевых транзисторах мы предпочитаем использовать логику из семейства ACT (усовершенствованная CMOS), потому что эти устройства относительно быстрые, а их выходы могут тянуться почти от шины к шине. На рисунке ниже однокристальный четырехканальный вентиль X-OR используется для управления двумя переключателями (SW1 и SW2) с двойной комплементарной логикой, которая необходима для переключателей FET SPDT. В этом случае логические напряжения на переключателе составляют 0 и +5 вольт. Состояние высокого входного сигнала на SW1 приводит к низкому уровню SW1A и высокому уровню SW1B, в то время как низкий уровень входного сигнала на SW1 приводит к повышению уровня SW1A и низкого уровня SW1B.Эта схема драйвера должна обеспечивать время переключения 10 наносекунд или меньше. Посетите нашу страницу о цифровой логике для микроволновых схем!

Микроволновые полевые транзисторы

требуют отрицательного напряжения переключения, в то время как схема, показанная выше, обеспечивает положительное напряжение … что нам с этим делать? Есть три решения. Вы можете спроектировать свой переключатель так, чтобы полевые транзисторы были «плавающими» при +5 В (создайте ВЧ-заземление с помощью конденсатора), или вы можете поставить весь переключатель в плавающее положение на +5 В на гибридной или печатной плате, или вы можете запустить 54ACT86 Затвор X-OR с заземленным контактом 14 и контактом 7 на -5 В.Обратите внимание, что последнее решение потребует отрицательного напряжения для команд SW1 и SW2.

Переключатели

PIN могут легко обеспечить время нарастания <1 наносекунды, если позаботиться о реализации схемы драйвера. Но переключатели с ПИН-диодами неудобно использовать, потому что вы должны управлять ими с помощью постоянного тока (в отличие от полевых транзисторов, которым требуется только напряжение). Лучшие схемы драйверов для ПИН-диодов производятся Whozzat.

Изоляция выключения переключателя FET или PIN зависит от того, какой переключатель вы используете и в каком диапазоне частот.Если вы не можете найти переключатель с хорошей изоляцией, просто соедините два из них последовательно.

Создание импульсных радиочастотных сигналов с помощью усилителя

Усилители

можно быстро включать и выключать, изменяя напряжение питания и ток на выходной клемме (сток, в случае полевого транзистора). Это может быть достигнуто путем подачи импульсного сигнала на сток или вывод затвора усилителя на полевых транзисторах.

Импульсный режим усилителя часто дает лучшую изоляцию, чем переключатель.Это потому, что когда усилитель выключен, он может дать вам превосходную изоляцию. Вы можете получить разницу более 50 дБ между включенным и выключенным S21 для усилителя. К сожалению, производители усилителей не имеют обыкновения указывать S-параметры для своих продуктов, когда они выключены, поэтому вам, возможно, придется измерить их самостоятельно!

Слив пульсирующий

Эта тема является предметом нашей макетной платы импульсного модулятора RF. Принцип работы импульсного стока прост: вы периодически меняете напряжение стока между двумя состояниями: нулевым вольт и напряжением VDS, при котором работает ваш усилитель.Вам нужна схема, способная подавать напряжение стока по команде от генератора импульсов. Мы покажем вам два способа сделать это в зависимости от того, какой ток утечки вам нужно обеспечить.

Для усилителей средней мощности, возможно, с током стока до 100 мА, вы можете использовать драйвер MOSFET , такой как TSC427, для прямого импульса смещения стока усилителя (см. Рисунок ниже). Их можно приобрести у многих поставщиков. Драйверы MOSFET обычно продаются в виде двухдрайверных ИС с возможностью выбора между инвертирующим или неинвертирующим режимом (TSC426 — это двойное инвертирование, TSC427 — двойное неинвертирующее, а TSC428 — одно из каждого).Обязательно отключите все неиспользуемые входы, как хороший цифровой компьютерщик. Хотя никто другой не откроет вам этот маленький секрет, вы действительно можете уменьшить время нарастания и спада импульса, управляя обоими двойными драйверами параллельно, но вы, вероятно, аннулируете гарантию!

Примечание 1: рекомендуется установить согласующий резистор на входе схемы драйвера для работы на высокой скорости. В зависимости от вашего генератора импульсов, от 50 до 200 Ом должны позаботиться об этом, но не забудьте проанализировать, сколько слышимости будет рассеиваться, если модулятор оставить постоянно включенным.
Примечание 2: мы предпочитаем двойной неинвертирующий драйвер TSC427 для этого приложения, потому что после его завершения на входе модулятор останется в выключенном состоянии, если входной импульсный сигнал будет потерян.

В таблице данных типичного драйвера MOSFET указано время нарастания 20 наносекунд. Это наихудший случай, когда используется нагрузка до 1000 пФ (большой МОП-транзистор имеет довольно высокую емкость). При пульсации стока вы будете управлять емкостной нагрузкой, если для обеспечения правильной работы вашего усилителя требуется стабилизирующий конденсатор, но усилитель также обеспечивает путь с низким сопротивлением к земле, что помогает разрядить емкость.Даже с пределом стабильности 1000 пФ время включения и выключения будет меньше 20 наносекунд, и вы впервые услышали это здесь! Если это не так, взгляните на конденсатор (конденсаторы) обхода стока (стабильности) вне кристалла, который есть в вашей схеме. Если на стоке есть ограничение на 10000 пФ, возможно, он будет работать нормально только с крышкой 100 пФ. В этом случае драйвер MOSFET должен переключиться менее чем за 5 наносекунд.

Для усилителей большей мощности можно использовать полевой МОП-транзистор с P-каналом для подачи импульсного тока в несколько ампер, как показано на рисунке ниже.Здесь вы используете драйвер MOSFET для того, для чего он был предназначен (включение и выключение MOSFET). В зависимости от размера MOSFET, который вы выбираете, это может замедлить схему до 20 наносекунд. Unknown Rectifier — отличный выбор для полевых МОП-транзисторов, они настолько популярны, что их торговая марка «HEXFET» часто используется инженерами, когда они означают «MOSFET», так же как «Xerox» используется всеми для обозначения «копии»!

Примечание 3: мы предпочитаем двойной инвертирующий драйвер TSC426 для этого приложения, потому что как только он будет отключен на входе, модулятор останется в выключенном состоянии, если входной импульсный сигнал потерян (P-канальный MOSFET действует как второй инверторный каскад).

Накопление заряда относится к емкости, которая фактически питает усилитель, когда импульс находится в переходном состоянии. Индуктивность проводов источника питания предотвращает мгновенный скачок постоянного тока от нуля до IDS. Объем необходимого вам заряда можно смоделировать или оценить, но на практике его необходимо проверить экспериментально. Вы узнаете, что у вас достаточно заряда, когда осциллограмма напряжения стока падает всего на несколько десятых вольт во время импульса.Начните с использования не менее 4,7 мкФ.

Вы можете использовать танталовые колпачки для поверхностного монтажа для хранения заряда с номинальным напряжением выше, чем VDD источника питания (очевидно!). Если у вас напряжение стока 6 В, используйте конденсатор с номиналом не менее 10 В. Обязательно соблюдайте полярность. Могут быть использованы осевые свинцовые заглушки, но «враг» здесь — электрические длины между всем остальным. Не устанавливайте схему трехфутовыми измерительными проводами и не ждите, что она будет работать!

Конденсаторы устойчивости относятся к внешним конденсаторам, которые необходимы для предотвращения низкочастотных (УВЧ) колебаний.В случае импульсной схемы вы хотите минимизировать значение конденсатора стабильности для высокой скорости переключения. Попробуйте сначала использовать 100 пФ, а при необходимости увеличьте до 1000 пФ.

Импульсный строб

Усилитель на полевом транзисторе или PHEMT может быть отключен путем ограничения тока стока. Здесь вам нужно переключить затвор из его состояния покоя (состояние включено, вероятно, примерно на полпути к отключению) в состояние выключения (ниже защемление).

Есть одно очевидное преимущество, которое дает импульсный режим затвора усилителя по сравнению с импульсным режимом стока: вам не нужно переключать тонны тока, вывод затвора представляет собой практически разомкнутую цепь.Сначала вы могли подумать, что в любой конструкции импульсного усилителя будет использоваться импульсный затвор. Но вы очень ошибаетесь, большинство используют пульсирующий сток. Это из-за двух недостатков импульсов затвора.

Во-первых, многие усилители мощности работают при пределе пробоя напряжения затвор-сток в точке покоя. Когда вы вводите затвор в область отсечки, вы увеличиваете потенциал напряжения затвор-сток и, возможно, попадаете в область пробоя. Это повышенное напряжение может представлять проблему с надежностью.

Вторая проблема заключается в том, что вам нужно переключаться между двумя напряжениями, которые не так уж далеко друг от друга, а напряжение затвора во время работы гораздо более важно для производительности, чем напряжение стока. V1 и V2 могут быть -0,9 В и -1,5 В для усилителя мощности PHEMT. Любой шум или проблемы с урегулированием на V1 и ваш импульсный сигнал пострадают.

Для хорошей схемы импульсов затвора мы рекомендуем «ограничивающий усилитель» AD8036 аналогового устройства, показанный ниже. Он позволяет независимо настраивать напряжения смещения затвора при включении и выключении; например, если вы используете усилитель мощности PHEMT, вы можете установить VG (on) на -0.9 вольт, а VG (выключено) до -1,5 вольт. Вам по-прежнему требуется накопитель заряда на линиях смещения стока и заглушки на смещения затвора и стока как можно ближе к усилителю. Как и все операционные усилители, AD8036 может быть сконфигурирован как инвертирующий или неинвертирующий усилитель. Да, нам нужно добавить к рисунку резистивную обратную связь!

Technic RA3WDK Домашняя страница, техника и проекты

Мой старый усилитель мощности на 144 МГц — сделал в 2007 году

Около 3-4 лет я использовал это блок питания для моего старого проекта PA на 144 МГц с GI7b

Мощность поставка «POWER ICE 30A» v.3

Файл печатной платы (Spint Layout 6.0)

Легко Зарядное устройство 12 В с питанием блок питания «POWER ICE 30A»

Мощность поставка «POWER ICE 30A» v.2

PCB файл (Spint Layout 6.0) ОПИСАНИЕ

Мой Старый блок питания , транзистор IRFP 048, IRFP 054, IRFP 064

(Опечатки: для лучшей стабильности подключите конденсатор 1 мкФ между 1 и 3 контактами TL431A)

Фильтр низких частот для 35 МГц (проверено с 1 кВт)

Схема и описание информации и т. д. …

Множитель для LO XVTR

Моя трансвертер 144/28 с расширенным динамическим диапазоном

I увидел в 2004 году Яворника 144/14 дизайн S53WW и разработал мой XVTR.

Трансвертер с высоким ТРЕХСИГНАЛЬНЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН:

— гетеродин (с температурной компенсацией) 116 МГц. Фазовый шум LO лучше -150 дБн / Гц при сдвиге 10 кГц и лучше -145 дБн / Гц при сдвиге 1 кГц !

LO для всех моих XVTR (144 432 1296,6 см и 3 см) от UA3AOH!

— высокий уровень IP3 частотный смеситель SYM-18H (Mini-Circuits, LO + 17dbm)

— высокий уровень IP3 в каскаде приемника с низким уровнем шума с 2xBF981 и BFG591

Высокая селективность с 4-ступенчатым спиральным полосовым фильтром (от FM-301 FM-станций Венгрии) — более 70 дБ подавлений вне полосы 144-146 МГц.Также последний проход низких частот подавление паразитных и гармонических составляющих более 60 дБ (фильтр ФНЧ тоже от FM-301 с доработками).

Главные цепи:

Вы можете СКАЧАТЬ PRO версию и Light Версии схем, защита для XVTR 144/28 подробно

Разные между Версия PRO и Light Версия — в «Pro» использовать второй блок только для TX-каскада : второй фильтр, каскад TX и второй микшер высокого уровня.В свете» один фильтр и смеситель используются для RX и TX.

Мощность TX трансвертера можно отрегулировать с помощью потенциометра на на передней панели — настраиваемый симметричный каскад высокого уровня 2xBF961 (981).

ПА: использовать РА13х2317М о выходной мощности 20 Вт, Цепи контроля уровня: 2 … 20 Вт

Прецизионный генератор 5 МГц, частота калибратора. 145500, стабильная 1 ppm через 4 года

Фильтр — 4-ступенчатый винтовой полосовой фильтр для передачи, а также фильтр для цепи RX.Цепи секвенсора с коаксиальным реле дистанционного управления.

Выходная мощность, входная мощность ПЧ и КСВ отображаются на измерителе на передней панели.

Модификации 2011:

— новый конструкция TCXO для блока LO

Вы можете увидеть аналогичные этапы изготовления. майнить XVTR для RA4SD

PA модуль RA13h2317M power out 30Вт

PA на 1296 МГц 2xRA18h2213G и 4хРА18х2213Г

Вы можете увидеть Схема этот ПА 1296

PA, установленный на тарелке 1296 МГц (FieldDay 2009)

В 2008 году начал проект с 4 модуля РА18х2213Г (блок питания SE-600-12), данный проект для RK3WWA

Моя новый МШУ на 1296 МГц, Nf <0,4 дБ, ATF54143

Взять одну конфигурацию выбора система на 1296 МГц

Модификация российские ферритовые изоляторы для лучшей изоляции и минимальных вносимых потерь с хорошим КСВ

Я добавляю второй магнит топ обычный магнет — см. на фото:

Лучшая производительность во вставках 1296 МГц потери <0,2 дБ, изоляция> 30 дБ, КСВ <1,1

Подробнее об изоляторах и циркуляторах (спецификации для российских изоляторов и циркуляторов)

Мой старый проект

Домашний ямбик ключ подрулевой (1999 г.в.), вес около 1,5кг, 4 шарикоподшипника .

_____

Мой новый проект

для переносных и аварийный QRV

Размер

— всего 30 x 30 мм

_____

CW Key

Touch Paddle
.

Основные типы схем усилителей НЧ для самостоятельной сборки

Транзисторные схемы усилителей НЧ

Усилители НЧ на операционных усилителях

Усилители на специализированных микросхемах

Выбор оптимальной схемы усилителя НЧ для самостоятельной сборки

Особенности проектирования усилителя НЧ

Сборка и настройка усилителя НЧ

Популярные схемы усилителей НЧ для самостоятельной сборки

Усилитель на TDA2030

Усилитель на LM3886

Транзисторный УМЗЧ Ленинградец

Заключение

Схемы усилителей мощности с фабрик отечественного и зарубежного производства

Схемы усилителей | 2 Схемы

Мощный и качественный самодельный усилитель звука

Структурная схема

Предварительный усилитель-темброблок

Блок фильтров

Усилители мощности

Блок питания УНЧ

Конструкция самодельного усилителя

Схема усилителя звука своими руками. Как собрать звуковой усилок

Простая схема усилителя звука

Усилитель звука самодельный

Простая схема усилителя звука изготовленного своими руками

Усилитель звука для колонок схема печатной платы

Схема аудио усилителя

Схема усилителя звукового

Самая простая схема усилителя звука

Простой усилитель звука своими руками

виды, схемы, простые и сложные

Простейшие

На полевиках

Сразу вверх

Провода для звука

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

Теоретическая интермедия

Громкость

Мощность

Динамика

КНИ

Лампы

Опытный стенд

Гитаристам и рокерам

Как сделать трансформатор?

На микросхемах

УМЗЧ для сабвуфера

Немного об акустике

Усилитель для наушников

На закуску

Усилитель мощности | На MOSFET до 1000 ватт | Микросхема

Общее описание усилителя мощности

Усилитель мощности 1000 ватт

Усилитель мощности 500 ватт

Усилитель мощности 250 ватт

Усилитель мощности 125 ватт

Подведение итогов

Что такое усилитель мощности? Типы, классы и применение

Что такое усилитель мощности?

Типы усилителей мощности

Усилители мощности звука

Радиочастотные усилители мощности

Усилители мощности постоянного тока

Классы усилителей мощности

Усилитель мощности класса A

Усилитель мощности класса B

Усилитель мощности класса AB

Усилитель мощности класса C

Усилители мощности других классов

Приложения

Микроволны101 | Импульсные РЧ источники

Некоторые определения

Создание импульсных сигналов RF с помощью переключателя

Создание импульсных радиочастотных сигналов с помощью усилителя

Слив пульсирующий

Импульсный строб

Technic RA3WDK Домашняя страница, техника и проекты

Похожие записи

Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя

Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка