Схема простого унч на транзисторах. Схемы усилителей низкой частоты на транзисторах: от простых до мощных

Как работают простые транзисторные усилители звука. Какие бывают схемы УНЧ на транзисторах. Как собрать мощный усилитель НЧ своими руками. Какие особенности имеют разные классы усилителей.

Принцип работы простейшего транзисторного усилителя звука

Простейший усилитель низкой частоты (УНЧ) состоит всего из одного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Как он работает?

• Входной сигнал подается на базу транзистора через конденсатор
• Транзистор усиливает сигнал за счет эффекта транзисторного усиления
• Усиленный сигнал снимается с коллектора транзистора
• Нагрузкой служит динамик или наушники
• Резистор в цепи базы задает рабочую точку транзистора

Коэффициент усиления такого каскада обычно составляет 10-50. Этого достаточно для усиления сигнала с микрофона или плеера до уровня, слышимого в наушниках.

Схемы простых однотранзисторных усилителей звука

Рассмотрим несколько вариантов простейших УНЧ на одном транзисторе:

Базовая схема

Самая простая схема содержит минимум компонентов:

• Транзистор (например, КТ315)
• Резистор смещения базы (20-100 кОм)
• Входной конденсатор (1-10 мкФ)
• Источник питания 3-12 В
• Нагрузка — динамик или наушники

Схема с отрицательной обратной связью

Добавление цепочки ООС (резистор и конденсатор в эмиттере) позволяет:

• Стабилизировать режим работы транзистора
• Уменьшить искажения
• Расширить полосу пропускания усилителя

Схема с фиксированным смещением

Применение делителя напряжения в цепи базы обеспечивает:

• Более стабильную рабочую точку транзистора
• Меньшую зависимость от разброса параметров транзисторов
• Лучшую работу при изменении напряжения питания

Двухкаскадные транзисторные усилители звука

Для получения большего усиления применяют двухкаскадные схемы. Как они устроены?

• Два каскада на транзисторах соединяются последовательно
• Между каскадами используется разделительный конденсатор
• Общий коэффициент усиления равен произведению усилений каскадов
• Входной каскад обеспечивает высокое входное сопротивление
• Выходной каскад работает в режиме усиления мощности

Двухкаскадные УНЧ позволяют получить усиление до 1000-2000 раз при хорошем качестве звука.

Особенности мощных транзисторных усилителей звука

При проектировании мощных УНЧ на транзисторах нужно учитывать ряд моментов:

Выбор рабочего класса усилителя

Основные классы транзисторных усилителей:

• Класс А — минимальные искажения, но низкий КПД (до 25%)
• Класс B — высокий КПД (до 78%), но заметные искажения на малых сигналах
• Класс AB — компромисс между А и B по искажениям и КПД

Выходной каскад

В мощных УНЧ применяют:

• Двухтактные схемы на комплементарных парах транзисторов
• Параллельное включение транзисторов для увеличения тока
• Мощные выходные транзисторы на радиаторах

Цепи защиты и термостабилизации

Для надежной работы нужны:

• Защита от короткого замыкания выхода
• Тепловая защита выходных транзисторов
• Цепи термокомпенсации для стабилизации режима

Схема мощного транзисторного усилителя звука на 100 Вт

Рассмотрим пример схемы мощного УНЧ на транзисторах:

«`text Входной каскад: T1, T2 — KT3102 R1, R2 — 2.2k R3 — 1k R4 — 10k C1 — 10uF Предварительный усилитель: T3, T4 — KT815 R5, R6 — 100 R7, R8 — 1k R9 — 220 C2 — 100uF Драйверный каскад: T5 — KT815 T6 — KT814 R10, R11 — 100 R12 — 0.5 (5W) Выходной каскад: T7, T9 — KT818 (2 шт) T8, T10 — KT817 (2 шт) R13-R16 — 0.25 (10W) Источник питания: +/- 50V, 5A Цепи защиты: D1, D2 — КД213А R17, R18 — 100 C3 — 100nF Обратная связь: R19 — 22k R20 — 220 C4 — 100pF «`

Основные особенности данной схемы:

• Выходная мощность до 100 Вт на нагрузке 4 Ом
• Двухтактный выходной каскад на комплементарных парах
• Глубокая общая ООС для снижения искажений
• Защита от КЗ и перегрузки по току
• Требуется качественный радиатор для выходных транзисторов

Как собрать транзисторный усилитель звука своими руками

При самостоятельной сборке УНЧ на транзисторах важно соблюдать следующие рекомендации:

1. Начинайте с простых проверенных схем
2. Используйте качественные компоненты (особенно транзисторы)
3. Обеспечьте хорошее охлаждение мощных элементов
4. Тщательно налаживайте режимы работы каскадов
5. Применяйте экранирование чувствительных цепей
6. Делайте качественный монтаж без наводок
7. Проверяйте работу постепенно, каскад за каскадом

При соблюдении этих правил вы сможете собрать хороший транзисторный усилитель своими руками.

Преимущества и недостатки транзисторных усилителей звука

Какие плюсы и минусы имеют УНЧ на транзисторах по сравнению с другими типами?

Преимущества:

• Высокий КПД (особенно в классе B)
• Возможность получения большой выходной мощности
• Хорошие частотные характеристики
• Относительная простота схем
• Низкая стоимость компонентов

Недостатки:

• Нелинейные искажения на малых сигналах
• Зависимость параметров от температуры
• Необходимость тщательного подбора транзисторов
• Сложность получения высокого качества звука

Несмотря на недостатки, транзисторные усилители остаются самыми распространенными благодаря хорошему соотношению цена/качество.

Простая схема усилителя 1000 Вт

В стать представлена обновленная простая схема усилителя, и в тоже время обладающего очень большой мощностью, которая составляет на выходе 1000 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом, в зависимости от напряжения питания.

Особенность этого усилителя в том, что он прост и удобен в сборке. Он обеспечивает высокую мощность при относительно низком питающем напряжении благодаря мостовому соединению выходного каскада. Динамик видит напряжение, вдвое превышающее напряжение обычного усилителя. Давайте разберемся в этом. Ниже показана обновленная принципиальная схема.

Обновленная принципиальная схема

Содержание

1. Простая схема усилителя от 500 Вт до 1000 Вт
2. Мощность усилителя, трансформаторы и транзисторы
3. Печатная схема усилителя — размеры 16,7 х 7,0 см:
4. Выбор силового трансформатора
5. Выбор силовых транзисторов
6. Транзисторы MJL21194/MJL21193
7. Транзисторы 2SC5200/2SA1943
8. Установка силовых транзисторов на радиатор усилителя
9. Простая схема усилителя — монтаж печатной платы
10. Принцип работы усилителя
11. Тест простой схемы усилителя 1000 Вт

Мощность усилителя зависит в основном от напряжения и мощности используемого трансформатора и ни от чего другого! Конденсаторы фильтра (например, 10000 мкФ 80 В) оказывают незначительное влияние на выходную мощность.

Мощность усилителя, трансформаторы и транзисторы

Что касается силовых транзисторов, они подключены параллельно, чтобы разделять рассеиваемую мощность. Если вы выберете более мощные транзисторы (которые могут рассеивать больше энергии в виде тепла в радиаторе) или поставите большее их количество параллельно, вы не увеличите мощность усилителя. Однако это повышает надежность, поскольку каждый транзистор будет находиться дальше от своего температурного предела. Это, что касается рассеивания температурной составляющей, а в основном это очень простая схема усилителя.

Печатная схема усилителя — размеры 16,7 х 7,0 см:

Оригинальная схема простого усилителя

Когда вы увеличиваете количество транзисторов, то через каждый из них протекает меньший ток, и его остаточное напряжение (Vce sat) при насыщении усилителя немного ниже. Поэтому напряжение, которое можно получить, будет несколько выше. Вот кривая выходного напряжения, когда на вход подается синус и усилитель насыщается (звук слишком громкий):

На диаграмме, усилитель выдает насыщенный сигнал

Видно, что предельное напряжения ограничивает напряжение питания. Усилитель не может генерировать мгновенное напряжение, превышающее его собственное значение: оно на данный момент — «максимальное». В действительности усилитель всегда достигает насыщения на 2 или 3 В раньше напряжением питания из-за падений напряжения на силовых транзисторах и эмиттерных резисторах.

Резюмируя: мощность усилителя — это его трансформатор.

Выбор силового трансформатора

Мощность и выходное напряжение трансформатора всегда связаны между собой. Нет необходимости иметь трансформатор 2 x 24 В с мощностью 1000 ВА, который предполагается установить в усилителе рассчитанного на 50 Вт. При использовании только 2 x 40 Вт среднеквадратичного значения (таким образом, потребляется около 120 Вт с учетом потерь в усилителе) трансформатор явно будет использоваться недостаточно.

С другой стороны, трансформатор 2 x 60 В, который дает только 100 ВА, не подходит для питания обычного аудио усилителя, рассчитанного на 4 или 8 Ом сопротивления нагрузки. Фактически, трансформатор 2 x 60 В обеспечит эффективность усилителю, у которого мощность 2 x 400 Вт.

При одинаковом выходном напряжении, чем больше мощность трансформатора, тем больший ток может выдать трансформатор и, следовательно, тем меньше будет падение напряжения при работе трансформатора под нагрузкой. Это означает, что выходное напряжение может быть немного выше, когда усилитель достигнет предела насыщения.

Вот несколько значений величин трансформаторов (напряжение и минимальная мощность), а также мощности усилителя, которые можно получить здесь:

• трансформатор 2 x 35 В, 300 ВА: 400 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 40 В, 400 ВА: 500 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 45 В, 400 ВА: 650 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 50 В, 500 ВА: 800 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 55 В, 650 ВА: 950 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
• трансформатор 2 x 60 В, 800 ВА: 1200 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом

Вы получаете большую мощность по сравнению с напряжением трансформатора, благодаря подключению выходного каскада усилителя по мостовой схеме.

Выбор силовых транзисторов

Количество используемых силовых транзисторов зависит от мощности усилителя.

Транзисторы MJL21194/MJL21193

Если используются транзисторы MJL21194 и MJL21193 (предназначенные для рассеивания 200 Вт при Tc = 25°C), в этом случае можно ожидать до 200 Вт (среднеквадратичное значение) на пару MJ21194/MJL21193. Разумно ограничиться до 150 Вт на пару силовых ключей.

Таким образом, эта простая схема усилителя (с удвоением каждой пары) подходит для мощности до 800 Вт (среднеквадратичное значение). Если вы хотите сделать больше, вам нужно добавить третью пару транзисторов MJL21194/MJL21193, что, таким образом, составит 12 силовых транзисторов.

Транзисторы 2SC5200/2SA1943

Если вы планируете использовать транзисторы 2SC5200 и 2SA1943 (предназначенные для рассеивания мощности 150 Вт при Tc = 25°C), то можем рассчитать 150 Вт RMS значения на пару 2SC5200/2SA1943. Кроме того, транзисторы в опасности.

Вместо удвоения MJL21194 и MJL21193 утройте количество 2SC5200 и 2SA1943, чтобы получить выходную мощность 800 Вт (среднеквадратичное значение).
Вместо того чтобы удваивать количество транзисторов MJL21194 и MJL21193, утройте 2SC5200 и 2SA1943, дабы получить выходной сигнал 800 Вт/rms.

Эти данные являются приблизительными и зависят от качества охлаждения (размера радиатора и вентиляции). Чтобы получить практическое представление, необходимо посмотреть на существующие коммерческие усилители сопоставимой мощности.

Установка силовых транзисторов на радиатор усилителя

Силовые транзисторы могут быть установлены на одном большом теплоотводе:

Здесь есть некое решение, которое позволит улучшить эффективность теплоотвода, тем самым повысить рассеивание тепла исходящего от выходных транзисторов. К тому же, в этом случае можно обойтись без использования изоляционных прокладок (слюдяных, силиконовых или любых других), которые устанавливаются между транзисторами и радиатором.

В таком варианте, радиатор подключается непосредственно к коллектору каждого транзистора. Поэтому необходимо использовать два радиатора электрически изолированных. Один будет иметь потенциал +Vcc, а другой — потенциал -Vcc. Однако, не забывайте при установке выходных транзисторов на теплоотвод, наносить на них теплопроводную пасту.

Будьте осторожны, между двумя радиаторами имеется напряжение более 100 В! Никогда не прикасайтесь к ним одновременно с включенным усилителем.

Простая схема усилителя — монтаж печатной платы

Чтобы собрать плату для этого усилителя, необходимо учесть несколько моментов:

Управляющие транзисторы Q3 и Q4 задействованные в предвыходном каскаде (и их аналоги в нижней половине схемы), должны быть установлены на небольших радиаторах. Для этого можно использовать алюминиевую пластину, на которой все они будут крепиться.

При этом, как транзисторы так и крепежные винты, необходимо изолировать. Винты через изоляционную шайбу, а транзисторы через слюдяные прокладки, также необходимо использовать теплопроводную пасту.

Резистор R6 и его аналог в нижней половине должны иметь значение, отрегулированное в соответствии с напряжением питания. Эта необходимость состоит в том, чтобы получить от 1,8 В до 2,0 В через резистор R7 (270 Ом). Данное напряжение важно, поскольку оно подает питание на базы управляющих транзисторов.

Если напряжение ниже, опасности нет, но увеличиваются кроссоверные искажения (шипение при очень низкой громкости). Если напряжение слишком высокое, может появиться ток покоя и, в худшем случае, быстрый тепловой пробой! Никогда не превышайте 2В на его выводах.

Принцип работы усилителя

Как работает простая схема усилителя? Дифференциальный входной каскад образован только на одном транзисторе Q1. Эмиттер Q1 соответствует обратной связи. Именно ток на резисторе R4 обеспечивает проводимость транзистора Q1. Таким образом, коэффициент усиления усилителя определяется:

коэффициент усиления = 1+R4/R3=31,

При необходимости можно немного подрегулировать R3. Конденсатор C2 снижает это усиление на низких частотах. Цепочка C3 и R5 образуют входной фильтр верхних частот. Резистор R5 обеспечивает входное сопротивление.

Транзистор Q2 служит каскадом усилителя напряжения. Диоды D1, D2 и резистор R8 ограничивают ток, который может протекать через Q2. Фактически, на выводах узла D1 и D2 не может быть больше 1,2 В. Таким образом, напряжение на R8 ограничено примерно 0,6 В, что устанавливает максимальный ток примерно на уровне 15-20 мА.

Конденсаторы C6 и C7 используются для эффективной стабилизации усилителя. Емкость C4 — это конденсатор в цепи вольтдобавки, который создает источник тока на резисторе R6. R7 создает напряжение от 1,8 В до 2 В, которое выполняет смещение базы Q3 и Q4.

Емкость C5 стабилизирует это напряжение. Следует избегать тока покоя, поскольку напряжение на выводах R7 фиксировано и не зависит от температуры (управление смещением, как в схеме Vbe multiply).

Выходной каскад основан на паре силовых транзисторов, включенных параллельно в соответствии с мощностью усилителя. D3 и D4 защищают выходной каскад усилителя от перенапряжений, которые могут возникнуть в случае сильного насыщения усилителя на индуктивной нагрузке (громкоговоритель и т.д.). Эти диоды должны выдерживать напряжение не менее 200 В и силу тока 3 А.

Нижняя половина усилителя создает напряжение в противофазе, как и любой усилитель в мостовом режиме. Здесь входной каскад используется как инвертор с коэффициентом усиления -1. Конденсатор C8 блокирует составляющую постоянного тока с выхода первой половины усилителя.(ред)

Работа усилителя в режиме ожидания может показаться странной. Каждая выходная клемма действительно имеет приблизительно +1,2 В постоянного тока по отношению к земле. Это напряжение Vbe на транзисторе Q1, добавленное к напряжению на выводах R4 (10 кОм), через которое проходит постоянный ток из-за смещения Q1. Коллекторный ток Q1 переходит в базу Q2.

Тест простой схемы усилителя 1000 Вт

Перед первым включением усилителя наиболее было бы разумно подключить галогенную лампу или обычную лампу накаливания мощностью от 30 до 60 Вт последовательно с первичной обмоткой трансформатора и переключателем, чтобы ограничить потребляемый ток в случае ошибки в монтаже конструкции.

Конечно, не обязательно сразу использовать всю мощность усилителя, но поначалу это и не является целью. Задача состоит в том, чтобы прежде всего включить усилитель и измерить напряжение постоянного тока с помощью вольтметра, установленного в положение измерения постоянного тока. Измерять мы должны следующее:

Напряжение от +1 В до +1,5 В на каждом выходе (выход + и выход -) относительно земли. Напряжение на клеммах динамика меньше +/- 0,2 В постоянного тока (смещение, которое очень незначительно сдвигает мембрану)

Примерное напряжение 1,8 В на резисторе R7. Будьте осторожны, когда вы включаете усилитель без использования лампочки, напряжение будет немного выше, так как силовая цепь усилителя в действительности будет иметь 220 В, без падения напряжения на лампе.

Теперь, если все собрано правильно, вы можете подключить динамик и подать на вход усилителя звуковой сигнал или подключить источник музыки. Если музыка есть (возможны небольшие искажения при очень низкой громкости), можно подключить усилитель к электрической розетки уже без лампы накаливания и провести несколько реальных испытаний!

Техническая документация транзисторов 2SC5200 — 2SA1943

Datasheet: 2SC5200

Datasheet: 2SA1943

Скачать печатные платы и оригинальную принципиальную схему: —> Печатные платы и схема

Высококачественный предварительный усилитель

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10… 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3…12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20…30 кОм и переменный сопротивлением 100… 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 — 4).

Простой УНЧ на транзисторах для начинающего

Среди схем для начинающих очень популярна схема УНЧ на одном транзисторе, при чём «пихают» её повсюду. Да, она простая , но это же класс А , а значит низкий КПД ==> высокий нагрев и нарушение работы транзистора , что не есть хорошо. В этой ситуации раздражает ещё то , что почему то некоторые самоделкины применяют в этой схеме КТ315 или другие маломощные транзисторы, что никак не вяжется с 20% КПД в лучшем случае. Поэтому я предлагаю схему простого УНЧ , но в классе АБ.

Да, это классическая схема, но с напряжением питания 4В ( Зависит от применяемых компонентов и выставленного режима работы (Я поставил те , что попались под руку , поэтому хрип появился при напряжении 3,9В (Питал от аккумулятора 18650)), что позволяет питать эту схему от квадратной батарейки или литий-ионного аккумулятора. Несмотря на малую выходную мощность звук достаточно громкий и для комнаты этого вполне достаточно.

Сборка

Монтаж желательно производить на печатной плате, которую можно изготовить методом ЛУТа или нарисовать маркером (корректором/лаком для ногтей и тд). Пара VT2 и VT3 подбирается по коэффициенту усиления (Далее hfe) так , чтобы они были как можно ближе. VT1 ставится с наибольшим hfe. R2 не нужен, не знаю даже зачем его поставили в схему… R3 желательно поставить подстроечный на 20-30 кОм, чтобы ни мучить потом плату при настройке. Особых требований к другим деталям нет.

Вот такая плата у меня получилась в итоге.

Настройка

Здесь всё достаточно просто. Подбираем значение сопротивления резистора R3 так, чтобы в средней точке ( Соединение эмиттеров VT2 и VT3 ) была ровно половина напряжения питания. От точности этой процедуры будет зависеть качество звука (Если плохо выставить, то будет большое кол-во искажений).

Советы

1. Динамик надо ставить чувствительный, то есть пищалка от «китайского кинескопа» не подойдёт , работать то оно будет , но громкость и качество звучания будет не очень.

2. Корпус. Так как выходная мощность всего 0,2Вт, то от этого пункта будет очень многое зависеть. Я делал на «абум» , лишь бы динамик влез (Поставил 3ГДШ-1 — доволен) , а так желательно его рассчитать , хотя можно и просто коробку «сляпать» достаточно объёмную и её то же вполне себе хватит.

Итоги

Это простой маломощный УНЧ и поэтому ждать от него чего-то эдакого не стоит. Его можно применить для различных портативных самоделок. Огромным плюсом данного УНЧ является низкое энергопотребление: моя колонка отработала на одном 18650 полтора месяца и только после этого начала хрипеть, а так же отсутствие ВЧ преобразователей , что позволяет установить его в карманный радиоприёмник.

Для особо ленивых оставлю печатную плату. АХТУНГ! Моя внимательность оставляет желать лучшего, поэтому могут быть мелкие ошибки , хотя я вроде все исправил. Плату делал для себя, поэтому подписей элементов нет, хотя думаю и так всё понятно будет.

Ответы на банальные вопросы.

1. Транзисторы любые, главное чтобы это была комплиментарная пара.

2. Диоды: можно и 1N4007 поставить или его аналоги.

3. В этой схеме можно применить германиевые транзисторы и диоды (Даже желательно , так как у германиевых полупроводников падение напряжения на pn переходе 0,2В , а у кремниевых — 0,6В , но тогда придётся самому подбирать режимы работы транзисторов, что потребует время).

Прикрепленные файлы:

• UNCH_na_KT-315.lay6 (39 Кб)

Теги:

• УНЧ
• Sprint-Layout

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Простейший усилитель звука на одном транзисторе за 15 минут

Читатели! Запомните ник этого автора и никогда не повторяйте его схемы. Модераторы! Прежде чем меня забанить за оскорбления, подумайте, что Вы «подпустили к микрофону» обыкновенного гопника, которого даже близко нельзя подпускать к радиотехнике и, тем более, к обучению начинающих. Во-первых, при такой схеме включения, через транзистор и динамик пойдет большой постоянный ток, даже если переменный резистор будет в нужном положении, то есть будет слышно музыку. А при большом токе повреждается динамик, то есть, рано или поздно, он сгорит.

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

Переменный конденсатор на входе нужен для защиты источника звука (это должен обьяснить автор, ибо сразу же нашелся читатель, который убрал его просто так, считая себя умнее автора). Без него будут нормально работать только те плееры, в которых на выходе уже стоит подобная защита. А если ее там нет, то выход плеера может повредиться, особенно, как я сказал выше, если выкрутить переменный резистор «в ноль». При этом на выход дорогого ноутбука подастся напряжение с источника питания этой копеечной безделушки и он может сгореть. Самоделкины, очень любят убирать защитные резисторы и конденсаторы, потому-что «работает же!» В результате, с одним источником звука схема может работать, а с другим нет, да еще и может повредиться дорогой телефон или ноутбук.

Переменный резистор, в данной схеме должен быть только подстроечным, то есть регулироваться один раз и закрываться в корпусе, а не выводиться наружу с удобной ручкой. Это не регулятор громкости, а регулятор искажений, то есть им подбирается режим работы транзистора, чтобы были минимальные искажения и чтобы из динамика не шел дым. Поэтому он ни в коем случае не должен быть доступен снаружи. Регулировать громкость, путем изменения режима НЕЛЬЗЯ. За это нужно «убивать». Если очень хочется регулировать громкость, проще включить еще один переменный резистор последовательно с конденсатором и вот его уже можно выводить на корпус усилителя.

Вообще, для простейших схем — и чтобы заработало сразу и чтобы ничего не повредить, нужно покупать микросхему типа TDA (например TDA7052, TDA7056… примеров в интернете множество) , а автор взял случайный транзистор, который завалялся у него в столе. В результате доверчивые любители будут искать именно такой транзистор, хотя коэффициент усиления у него всего 15, а допустимый ток аж 8 ампер (сожгет любой динамик даже не заметив).

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

НЧ-усилитель на транзисторах: искажения в основных классах работы

В рабочей области транзисторный усилитель класса «А» обладает малым уровнем нелинейных искажений. Но если сигнал имеет импульсные выбросы по напряжению, приводящие к насыщению транзисторов, то вокруг каждой «штатной» гармоники выходного сигнала появляются высшие гармоники (вплоть до 11-й). Это вызывает феномен так называемого транзисторного, или металлического, звука.

Если НЧ-усилители мощности на транзисторах имеют нестабилизированное питание, то их выходные сигналы модулируются по амплитуде вблизи частоты сети. Это ведет к жёсткости звука на левом краю частотной характеристики. Различные же способы стабилизации напряжения делают конструкцию усилителя более сложной.

Типовой КПД однотактного усилителя класса А не превышает 20 % из-за постоянно открытого транзистора и непрерывного протекания постоянной составляющей тока. Можно выполнить усилитель класса А двухтактным, КПД несколько повысится, но полуволны сигнала станут более несимметричными. Перевод же каскада из класса работы «А» в класс работы «АВ» повышает вчетверо нелинейные искажения, хотя КПД его схемы при этом повышается.

В усилителях же классов «АВ» и «В» искажения нарастают по мере снижения уровня сигнала. Невольно хочется врубить такой усилитель погромче для полноты ощущений мощи и динамики музыки, но зачастую это мало помогает.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2…4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5…0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50…60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30…50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1…2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.

Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2… 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит — напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 — 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 — вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 — 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.

Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.

Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Чувствительность усилителя весьма высока — коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 — если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем — около 2 мА.

Простая схема FM-радиоприемника с использованием одного транзистора

Когда дело доходит до изготовления FM-приемника, всегда считается, что это сложная конструкция, однако описанная здесь схема простого FM-приемника с одним транзистором просто показывает, что в конце концов это не так. Здесь один транзистор действует как приемник, демодулятор и усилитель, образуя замечательный крошечный FM-радиоприемник.

Он в основном основан на схеме сверхрегенеративного аудионного приемника, где использование минимального количества компонентов становится главной особенностью устройства.

Однако меньшее количество компонентов также означает несколько компромиссов, здесь приемнику требуется большая металлическая основа для заземления нежелательных сигналов и для поддержания минимального коэффициента шума, а также эта система будет работать только в местах, где прием довольно слабый. сильный и, следовательно, может не подходить для областей, где мощность сигнала ниже.

Как упоминалось выше, схема представляет собой сверхрегенеративный ВЧ-генератор на одном транзисторе с постоянной амплитудой.
Здесь мы попытались улучшить конструкцию таким образом, чтобы амплитуда значительно увеличилась, чтобы полностью отключить транзистор во время колебаний.

Это потребовало увеличения емкости конденсатора обратной связи, а также использования транзистора, специально разработанного для работы с экстремально высокими частотами, такого как BF494.

Дальнейшие модификации включают катушку индуктивности с эмиттером транзистора и конденсатор на эмиттерном резисторе транзистора.

Благодаря этому транзистор включается, как только напряжение базы-эмиттера транзистора значительно падает, что приводит к резкому обрыву колебаний.

Однако при этом эмиттерный конденсатор разряжается, позволяя току коллектора снова возобновить свое протекание, инициируя новый цикл колебаний.

Вышеприведенное событие заставляет схему переключаться между двумя ситуациями, генератор выключен и включен, что приводит к пилообразной частоте около 50 кГц на выходе.

Каждый раз, когда схема переключается между указанными выше состояниями ВКЛ/ВЫКЛ, это приводит к значительному увеличению амплитуды, что, в свою очередь, приводит к большему усилению принимаемых сигналов. Процедура также вызывает шум, но только до тех пор, пока станция не обнаружена.

Приведенный выше дизайн имеет один недостаток. Выходной сигнал, полученный от вышеуказанной схемы, будет иметь большее содержание пилообразного шума по сравнению с фактическим приемом FM.

В следующей однотранзисторной схеме FM-радио используется интеллектуальная технология, позволяющая повысить эффективность этой простой конструкции.

Здесь вытаскиваем заземление эмиттерного конденсатора С5 и соединяем его с выходом.

Это приводит к падению напряжения коллектора по мере увеличения тока коллектора, что, в свою очередь, вызывает рост напряжения эмиттера, побуждая конденсатор эмиттера свести на нет ситуацию на выходе.

Это принудительное применение приводит к тому, что пилообразный эффект принимаемого сигнала практически сводится к нулю, таким образом представляя FM-аудио со значительно сниженным фоновым шумом.

Однотранзисторный радиоприемник с аудиоусилителем

Чтобы сделать вышеприведенную схему автономной, можно ввести дополнительный транзисторный каскад, позволяющий радиоприемнику громко воспроизводить музыку через небольшой громкоговоритель.

Схема не требует пояснений, можно заметить только включение транзистора общего назначения BC559 вместе с несколькими недорогими пассивными компонентами.

Как сделать катушки индуктивности

Используемые катушки или катушки индуктивности очень просто намотать.

L1, который представляет собой катушку генератора, представляет собой индуктор с воздушным сердечником, что означает, что сердечник не требуется, провод суперэмалированного типа, толщиной 0,8 мм, диаметром 8 мм, с пятью витками.

L2 намотан на сам резистор R6 с помощью 0,2 мм суперэмалированного медного провода с 20 витками.

Как настроить схему

1. Первоначально, когда схема включена, выходной сигнал будет сопровождаться значительным фоновым шумом, который будет постепенно исчезать при обнаружении радиостанции am FM.
2. Это можно сделать путем тщательной настройки C2 с помощью изолированной отвертки.
3. Старайтесь удерживать настройку на краю диапазона конкретной FM-станции, при некоторой практике и терпении со временем это станет легче.
4. После настройки схема будет реагировать на этот прием каждый раз при переключении без необходимости дальнейшей настройки.
5. Как указано в начале статьи, схема должна быть установлена ​​поверх широкой круглой метапластины, желательно из припойного материала, и вся земля схемы припаяна к этой пластине.
6. Это важно для обеспечения стабильной работы канала и предотвращения дрейфа принимаемых станций, а также для подавления нежелательных шумов.
7. Антенна в предлагаемой схеме FM-радиоприемника с одним транзистором не имеет решающего значения и должна быть как можно меньше, 10-сантиметрового провода будет достаточно.

Помните, схема также действует как эффективная схема передатчика, поэтому увеличение размера антенны будет означать передачу шума по эфиру и нарушение радиоприема ваших соседей.

Положительным моментом является то, что этот дизайн также можно использовать в качестве рации на небольшом радиальном расстоянии…. подробнее об этом в следующий раз.

Наименьшая схема FM-радиоприемника с одним транзистором

Список деталей

• C1 = регулируемый подстроечный конденсатор емкостью 10 пФ.
• D1 = диод 1N82.
• L1 = 5 витков с использованием магнитного провода № 16, намотанного на каркас катушки диаметром 3/4 дюйма и длиной 1/2 дюйма. Отвод должен быть на 1/2 витка от земли для подключения антенны, и отвод на 2 витка от верха катушки для подключения диода.
• T1 = транзистор BC547.
• R1 = 1K 1/4 Вт 5% резистор.
• Наушники (магнитные)

Это очаровательный маленький FM-приемник с одним транзистором, который, невероятно, может работать во всем музыкальном FM-диапазоне 88–108 МГц, при этом производя достаточно энергии для питания типичного комплекта магнитных наушников.

Крошечный приемник настолько мал, что его можно встроить в пустую пачку сигарет. Этот крошечный FM-приемник может дополнительно ловить аудиотракты некоторых телевизионных каналов.

Как настроить

Единственным сложным аспектом является цепь L/C, состоящая из подстроечного конденсатора емкостью 10 пФ и параллельно соединенной антенной катушки с ответвлениями.

После завершения обмотки L1 сначала проверьте цепь. Попробуйте перевернуть отводы на катушке, если у вас проблемы со слухом на FM-станциях.

Если у вас все еще есть проблемы, попробуйте немного поэкспериментировать с катушкой, регулируя отводы на долю оборота, индивидуально, внимательно слушая через наушники и настраивая C1 при каждой регулировке.

Технические характеристики антенны

Для антенны можно использовать прочный (хлыстообразный) провод № 10 или № 12 практически любой длины. Однако мы обнаружили, что 3 и 1/8 дюйма лучше всего подходят для середины FM-диапазона.

Если не удается найти указанный диод 1N82, вместо него можно использовать любой другой УКВ-диод.