Схема простого усилителя: Схема простого усилителя. Необходимые детали

Схема простого стерео усилителя » Паятель.Ру

Категория: Усилители

Этот стереоусилитель не отличается такими современными изысками, как микроконтроллерное управление, цифровой аудио-процессор или наличие USB-входов для связи с персональным компьютером. Это обычный аналоговый стереоусилитель на современной элементной базе. Тем не менее, с его помощью можно с хорошим качеством воспроизводить сигналы от таких современных источников, как цифровой тюнер, МР3-плеер, звуковая карта персонального компьютера, или аудиовыходы DVD-плеера.

Более того, источником питания усилителя служит трансформаторный блок питания от старого принтера, у которого сгорели диоды, но трансформатор остался в живых.

Усилитель обладает следующими техническими характеристиками:

1. Номинальная выходная мощность на канал, на нагрузке 8 Оm…………………. 6W.
2. Номинальная выходная мощность на канал, на нагрузке 4 Оm. ……………….10W.
3. КНИ при номинальной мощности не более…………………………………….0,1%.
4. КНИ при выходной мощности 1W, на нагрузке 8 Оm, не более………….0,05%.
5. Максимальная выходная мощность на канал, на нагрузке 8 Оm…………………12W.
6. Максимальная выходная мощность на канал, на нагрузке 4 Оm……………….18W-
7. КНИ при максимальной выходной мощности не более………………………. 5%.
8. Частотный диапазон при неравномерности характеристики 3 dB… 10-70000Гц
9. Отношение сигнал/шум……………..80 dB
10. Входное сопротивление ……… 12 kOm.
11. Диапазон регулировки тембра по низким и высоким частотам ……………±12dB.

Функционально, схема усилителя состоит из предварительного усилителя с активным регулятором тембра, выполненного на двух сдвоенных операционных усилителях А1 и А2, и усилителя мощности на сдвоенном интегральном усилителе A3 (LM1876T). Для подачи сигнала от источников служат шесть коаксиальных гнезд Х1 — Х6, по два для каждого из источников сигнала.

Применение таких разъемов (разных для каждого из каналов), сейчас наиболее оправдано, так как, большинство современной аппаратуры имеет раздельные линейные выходы для каждого из стереоканалов. А для соединений можно использовать стандартные кабели.

Переключатель входов сделан на трех тумблерах (S1-S3). каждый из которых на два направления. Для того чтобы включить нужный вход, нужно соответствующий тумблер включить (перевести в противоположное, показанному на схеме положение), при этом остальные тумблеры должны быть выключены (должны оставаться в положении. показанном на схеме).

Последовательное включение тумблеров сделано для того, чтобы исключить возможность одновременного подключения нескольких входов так как это может повредить выходные каскады источников сигнала. Схема сделана так, что в любом положении тумблеров, подключено может быть не более одного входа.

Цепи R1-C1 и R22-C14 подавляют высокочастотные и радиопомехи. Регулятор громкости. — сдвоенный переменный резистор R2, он регулирует уровень входного сигнала, поступающего на предварительный усилитель на ОУ А1- Коэффициент усиления усилителя зависит от цепей R4-R5 и R24-R25. При необходимости, подбором их соотношений можно подкорректировать коэффициент усиления.

Регулятор тембра по низким и высоким частотам, — мостовой, активный, выполнен на ОУ А2. По низким частотам регулируют сдвоенным переменным резистором R10. а по высоким — R11.

Регулятор стереобапанса образован переменным резистором R20 и резисторами R17 и R34 Вместе они образуют два делителя сигнала, соотношение коэффициентов деления зависит от положения движка R20 относительно среднего положения.

Усилитель мощности выполнен на сдвоенном интегральном УЗЧ A3 — LM1876T. В отличие от типовой схемы, здесь не используются цепи блокировки и энергосберегающего режима, и увеличен коэффициент усиления. Коэффициент усиления при необходимости можно подкорректировать изменением сопротивлений R20 и R38.

Как уже сказано, источником питания этого усилителя служит неисправный блок питания от старого принтера, в котором сохранился силовой трансформатор. Трансформатор выдает переменное напряжение около 18V. Неисправные диоды удалены, и кабель блока питания в нем подключен непосредственно к выводам вторичной обмотки трансформатора.

Этот кабель подключается к усилителю через разъем Х7. Чтобы от одной обмотки, не имвющей отводов, получить двухполярное постоянное напряжение, здесь используются два однополупериодных выпрямителя. Выпрямитель на диодах VD3 и VD4 положительную полуволну пускает на конденсаторы С27, С28 а выпрямитель на диодах VD5 и VD6 отрицательную полуволну пропускает на С30 и С31.

В результате, получаются два одинаковых напряжения 22-26V разной полярности относительно общего провода.

Усилитель мощности питается нестабили-зированным напряжением, а на предварительный усилитель питание поступает через параметрические стабилизаторы на стабилитронах VD1 и VD2.

Для питания усилителя можно использовать другой силовой трансформатор, важно чтобы он давал переменное напряжение 17-20V и ток 2 А. Если есть возможность желательно использовать трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками (двойная обмотка с отводом от середины). В этом
случае, выпрямитель нужно сделать по двухполупериодной схеме.

Трансформатор может быть как выносным (как в авторском варианте), так и размещенным в одном корпусе с усилителем.

Во всех сигнальных цепях использованы только неэлектролитические конденсаторы. Это положительно сказывается на шумовых характеристиках усилителя. Коаденсаторы СИ и С24 так же неэлектролитические .

Схема предварительного усилителя собрана на двух сдвоенных ОУ TL072 общего применения. Здесь можно использовать практически любые обычные ОУ, — сдвоенные, счетверенные, или одиночные. Если использовать счетверенный ОУ вся схема будет всего на двух микросхемах (предусилитель и УМЗЧ), но монтаж получится сложнее.

Схемы для начинающих радиолюбителей — электронные схемы на любой вкус и сложность

Рубрика: Принципиальные схемы, Схемы для начинающих

Опубликовано 27.08.2019   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 4 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 2 650

Чтобы собрать какую-либо схему, достаточно придерживаться несколько простых правил:

• Использовать только проверенные детали;
• Не перегревать контакты;
• Без ошибок делать платы.

Содержание

Мультивибратор на двух транзисторах

Схема простого мультивибратора на двух транзисторах.
Читать далее

Моно усилитель звука

Усилитель звука на транзисторах. Мощность от 4 Вт.
Читать далее

Усилитель на микросхеме К174УН7

Простой в сборке унч. Прилагается печатная плата и список деталей. Мощность от 4 Вт.
Читать далее

Схема простого усилителя звука для начинающих

Никаких особых требований по сборке схемы нет, лишь бы их рабочее напряжение было не ниже напряжения питания микросхемы.

Читать далее

Усилители на TDA с небольшим описанием

Подборка усилителей на микросхемах серии TDA. Серия TDA знаменита своими микросхемами, которые позволяют собрать усилители любого класса и любой сложности.

Усилитель на TDA2005 или TDA2004

Усилитель звука выполнен по мостовой схеме.

Открыть в полном размере

В нем предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (отключение при перегреве в результате больших нагрузок), защита от скачков напряжения до 40 В, а также защита от отключения общего провода.

В этом усилителе присутствует защита оконечного каскада от замыкания. А также предусмотрена термозащита, которая отключает усилитель при перегреве во время больших нагрузок. Еще есть защита от скачков до 40 вольт, и защита от случайного отсоединения общего провода.

Назначение выводов

Номер вывода	Назначение
1	Неинвертирующий вход 1
2	Инвертирующий вход 1
3	Вывод фильтра
4	Инвертирующий вход 2
5	Неинвертирующий вход 2
6	Общий
7	Вход обратной связи 2
8	Выход 2
9	Напряжение питания
10	Выход 1
11	Вход обратной связи

Характеристики микросхемы

Параметр	Значение
Uпит	8 — 18 В
Iвых	1 А
Iпокоя	50 мА
Pвых	20 Вт
Rвх	100 кОм
Коэффициент усиления	48 дБ
Полоса частот	20 — 20 000 Гц
Коэффициент гармоник	0,5
Rнагр	4 Ом

Мощный УНЧ на TDA8924

Высокая эффективность усилителя (около 90 %) и широкий диапазон рабочего напряжения (+-30 В).

Открыть в полном размере

У этой микросхемы много преимуществ:

• Низкий ток потребления;
• Малые искажениях;
• Постоянный коэффициент усиления порядка 28 дБ;
• Выходная мощность стерео 2х50 Вт;
• Хорошее подавление пульсаций;
• Есть возможность внешней синхронизации;
• Отсутствие помех при включении/выключении;
• Защита от короткого замыкания;
• Можно ограничить выходную мощность;
• Защита от перегрева;
• И защита от электростатики на всех выводах.

Характеристики микросхемы

Параметр	Обозначение	Минимальное	Среднее	Максимальное	Единица измерения
Напряжение питания	Uпит	+-12,5	+-24	+-30	В
Ток потребления в холостом режиме	Iпотр	—	100	—	мА
КПД	—	—	83	—	%
Выходная мощность	—	—	120	—	Вт
Выходная мощность в режиме моста	—	—	240	—	Вт

Двухканальный усилитель звука на TDA8920

У этой схемы высокая эффективность (порядка 90%) и широкий диапазон напряжения (около +-30 В).

Открыть в полном размере

Преимущества схемы

Схема простая и ее основой служит микросхема TDA8920.

Эта микросхема обладает следующими особенностями:

• Низкий ток потребления;
• Небольшие искажения сигнала;
• Постоянный коэффициент усиления схемы УНЧ с этой микросхемой будет равен 30 дБ;
• Выходная мощность 2х50 Вт;
• Можно сделать ограничитель на выходную мощность;
• Хорошее подавление пульсаций;
• Возможность включения микросхемы в режиме стерео или в мостовом режиме;
• Дифференциальные аудиовходы;
• Защита от замыкания;
• Защита от высоких температур во время работы;
• Обладает защитой от электростатических разрядов на всех выводах.

Характеристики микросхемы TDA8920

Параметр	Обозначение	Минимум	Среднее	Максимальное	Единица измерения
Напряжение питания	Uпит	+-15	+-25	+-30	В
Ток потребления в холостом режиме	Iпотр	—	50	60	мА
КПД	—	85	90	—	%
Выходная мощность	—	—	35	—	Вт
Коэффициент усиления (замкнутый контур)	Кусил	29	30	31	Дб
Входное сопротивление	Rвх	80	120	—	кОм
Напряжение шума	Uшума	—	100	—	мкВ
Разделение каналов	—	—	50	—	дБ

Источник схем на TDA

С. Р. Баширов, А.С. Баширов Современные интегральные усилители

Post Views: 2 650

 

HI-END усилитель мощности F5. Часть 1

Представляем Вашему вниманию перевод статьи, посвященной мощному усилителю класса А категории HI-END: F5 от замечательного разработчика Нельсона Пасса. В статье описан принцип работы усилителя плюс небольшой учебный материал для новичков.

Опубликовано в AudioExpress, май 2008

Автор Нельсон Пасс (Nelson Pass)

Перевод Нечаев Павел для www.mariolla.com

Введение

Многие из вас знают, что First Watt посвящен исследованию качества простых маломощных усилителей. Исходя из результатов исследовательской работы, за прошлые четыре года были разработаны пять усилителей, которые произведены в ограниченных количествах.
F1 и F2 демонстрируют возможность работы источника тока с однокаскадным усилителем класса А без обратной связи. Aleph J использовал JFET транзисторы для предварительного каскада и две ступени несимметричного усилителя класса А. В F3 достигнуты очень низкие искажения, используя мощные JFET в однокаскадной, несимметричной схеме класса А. F4 показал, что усилителю не обязательно требуется усиление по напряжению.
Документ посвящен F5. Нам хотелось расширить границы качества несложных двухкаскадных двухтактных FET усилителей класса А.

Краткие сведения о FET усилителях

Одна из целей данной статьи состоит в том, чтобы заинтересовать людей создавать усилители, поэтому данное учебное пособие предназначена для новичков. Часть этого материала я описал ранее («The A75», Audio Amateur 04/1992), но это было 15 лет назад, и возможно будет полезно еще раз его повторить. Вообще, все мои труды за 31 год вы можете найти на этом сайте www.passdiy.com.

Я предполагаю, что вам знакомы такие понятия как напряжение, ток и сопротивление. Если Вы уже знаете о принципах действия FET, можете смело пропустить эту главу.
На рис. 1 изображен N-канальный FET-транзистор, как «черный ящик» из квантовой механики с тремя выводами. Это устройство функционально сравнимо с вентилем, допустим с водопроводным краном. На рисунке сток (D) транзистора подключен к питанию, по аналогии – как кран к водной магистрали под давлением. Можете себе представить трубу проводом, а бак с водой — батареей или заряженным конденсатором.

Рис. 1. Аналогия полевой транзистор-водопроводный вентиль

В продолжение метафоры – напряжение питания это давление воды, а сама вода – электрический ток. Исток (S) транзистора представляется выходом крана. Затвор (G) это вывод контроля, как ручка на вентиле, который позволяет контролировать количество тока через транзистор от стока к истоку. Для транзистора, такой функциональный контроль осуществляет напряжение между выводами затвора (G) и истока (S). Для N-канального транзистора, повышение напряжения на затворе напрямую соответствует росту протекающего тока через исток.

Да, я знаю, что некоторые из вас думают, что исток (S) должен быть наверху, а сток (D) напротив – внизу, но это не так. Вам сразу же не захочется прибегать к квантовой механике, если Ваши познания в ней ограничены.

Идея контроля тока через FET-транзистор напряжением между затвором и истоком напоминает идею ключа, и если Вы это усвоили, мы можем оставить водопроводные сравнения позади.

FET-транзисторы бывают различных типов. N-канальные и P-канальные. JFET и MOSFET транзисторы различны по напряжению, силе тока, мощности и процессах в полупроводниках. Но, тем не менее, ток от стока к истоку контролируется напряжением между затвором и истоком.

FET-транзистор это трехвыводное устройство, и пути для усиления у него тоже три. Рис. 2 отображает их на примере N-канального транзистора:

Рис. 2. Три схемы включения полевого транзистора

Схема с общим истоком (COMMON SOURCE) позволяет получить усиление напряжения и тока. Входное напряжение (показано малым синусоидальным напряжением) приводится к затвору, выходное напряжение возникает на стоке и наблюдается на резисторе, включенном между стоком и напряжением питания. Исток заземлен, и никаких сигналов напряжения на нем нет, поэтому, собственно, схема и называется схемой с общим истоком. Отметим, что фаза выходного напряжения инвертирована относительно входа.

Схема с общим стоком (COMMON DRAIN) позволяет получить усиление лишь по току, схема также известна как истоковый повторитель, потому, что выходное напряжение через истоковый резистор практически идентично входному напряжению на затворе. На сток, как правило, подается постоянное напряжение, переменного напряжения в идеальном случае нет, такая схема носит название схемы с общим истоком.

Схема с общим затвором (COMMON GATE) позволяет получить неинвертированное усиление напряжения, входной сигнал подается на исток и снимается со стока. Затвор заземлен.

На рис. 2 приведены случаи для переменного напряжения, но не отображено значений постоянного напряжения и значений токов, при которых транзистор будет нормально функционировать. Эти значения постоянного тока часто определяются смещающими напряжение устройствами, и Вы не раз услышите, что эти слова относятся ко многим усилителям.

В схеме необходимы оптимальные устройства, смещающие напряжения. В главной, усилительной функции, FET нуждаются всего лишь в нескольких вольтах между затвором и истоком. В N-канальных транзисторах, на стоке должно быть на несколько вольт больше относительно истока. Если транзистор P-канальный, потенциал стока должен быть отрицательным по отношению к истоку.

Добавим, что затвор транзистора должен иметь потенциал относительно истока такой, чтобы ток и напряжение транзистора были в линейной области между пиками – где-то между все время включенным и все время выключенным. То есть там, где искажения минимальны. В основном, для N-канального JFET, с напряжением затвора ноль вольт или пренебрежимо малым отрицательным напряжением относительно истока, а для N-канального MOSFET напряжение затвора – положительные пара вольт. Одной из важнейших функций схемы является установка параметра условий постоянного напряжения блока усиления, чтобы устройство стабильно работало в данной области. Для каждой усилительной схемы существует, так называемая, «золотая середина», в котором значения напряжения и тока дают превосходное качество.

Рис. 3 иллюстрирует несколько примеров реальных простых схем усилителей с общим истоком с типичными значениями смещения напряжений и токов. Можете собрать обе схемы, и обе будут работать.

Рис. 3. Примеры простых схем усилителей

На той схеме, что слева, в качестве примера приведен простой предусилитель с усилением примерно 10 раз (20 дБ). JFET самосмещен в данной схеме: 5 мА проходит через JFET, затвору относительно истока необходимо примерно -0.25 В. Мы установили резистор номиналом около 47 Ом последовательно истоку, тем самым подняв напряжение на +0.25 В, тем самым приравняв потенциал затвора к 0 В, иначе говоря заземлив его.

На правой схеме мы видим мощный MOSFET в схеме простого и мощного усилителя, выдающего 1 Ватт на нагрузку 8 Ом. 16-омный мощный резистор выполняет роль источника тока, а два 10-ти килоомных резистора на входе устанавливают значение постоянного напряжения на затворе, 4 В дают проводимость для 1 А смещающего тока. Для более информативного просмотра смотрите Zen Variations #1 (AudioXpress, март 2002).

На рис. 4 изображена пара реальных усилителей по схеме с общим стоком, линейный буфер может быть использован в активных фильтрах, а также в усилителях мощности для наушников. В обоих случаях, усиления напряжения в устройстве не будет, будет только усиление по току. Обе схемы имеют высокое входное сопротивление и малое выходное сопротивление.

Рис. 4. Усилители по схеме с общим стоком

Схемы на основе общего затвора встречаются гораздо реже, и попадаются, как правило, в «каскодных» соединениях с другими устройствами. Дискуссии о каскодах с приведением хороших примеров можно встретить в Zen Variations 8 и 9 (AudioXpress, январь 2006, май 2006), а также в разделе «Cascode Amplifiers», опубликованного в Audio Magazine в марте 1978 года.

Упрощенная схема F5

На рис. 5 приведена схема F5, что говорится — проще некуда. Топология обычная – двухтактная комплементарная схема с использованием двух JFET-транзисторов во входном каскаде и двух мощных MOSFET-транзисторов в выходном каскаде. JFET Q1 и Q2 включены по комплементарной схеме с общим стоком, входом выступают их затворы, выходами – стоки. JFET в А-классе самосмещены на 6 мА, ток I1 выходит с их стоков и создает напряжение 3.6 В проходя через резисторы R3 и R4, оба номиналом по 600 Ом. Эти 3.6 В постоянного напряжения необходимы для смещения мощных MOSFET’ов Q3 и Q4 в состояние проводимости.

Рис. 5. Упрощенная схема F5

Коэффициент усиления Q1 и Q2 составляет около 10 раз, которое определяется значением резистора 600 Ом, разделенным на сопротивление 60 Ом, которое можно видеть между истоком и землей. Эти 60 Ом появляются при инверсии крутизны JFET-транзистора плюс 10 Ом сопротивления резистора R1 (R2). Крутизна для JFET это значение изменения выходного тока относительно изменения напряжения на входе. Усиление на данном отрезке обычно 0.02 См, или 0.02 А на вольт управления и если инвертировать это, то получим 50 Ом (R = U / I). Итак, это выглядит так, словно внутри транзистора 50 Ом (на самом деле это не так) к которым мы добавляем 10 Ом сопротивления R1 (R2) и получаем 60 Ом.

Q3 и Q4 берут на себя тяжелое бремя в данной схеме, обеспечивая большой выходной ток, необходимый для громкоговорителя. Постоянное напряжение затвор-исток этих транзисторов около 3.6 В, а токи смещения MOSFET’ов около 1.3 А.

Для подобной схемы, 1.3 А означает, что усилитель работает в классе-А с выходным током 2.6 А. Для понимания — представьте состояние Q3 и Q4 при силе протекающего тока 1.3 А, с уровня +U до –U, и при этом через нагрузку ничего не течет.

Когда положительное напряжение поступает на затворы Q1 и Q2, оно заставляет ток через Q1 возрасти, а ток через Q2 понизиться. Суммарное напряжение на R3 и R4 заставляет ток через Q3 вырасти, а ток через Q4 уменьшиться. Все это позволяет выходному напряжению стать больше нуля. В случае повышения положительного входного напряжения, мы приближаемся к точке, когда Q3 проводит 2.6 А, а Q4 проводит 0 А, и все 2.6 А протекают через громкоговоритель. Мощность, выделяемая на нагрузке 8 Ом при этом будет 54 Вт (I x I x R= 2.6 A x 2. 6 A x 8 Ом = 54 Вт).

Это пиковое значение, и по сравнение с неискаженным синусоидальным напряжением, пик дважды превышен, так что эта схема будет работать с выходной мощностью 27 Вт в классе А на нагрузке 8 Ом. Токи, превышающие значение 2.6 А выключают один из транзисторов, оставляя работать второй, тем самым на токах выше 2.6 А уходя с А-класса в класс, известный как AB.
Схема работает с обратной связью, тем самым, улучшая качество. Обратная связь устанавливает коэффициент усиления, уменьшает искажения, расширяет полосу частот, а также задает выходное сопротивление усилителя (величину демпфирования).
Механизм обратной связи для этого усилителя основан на резисторах R3 и R6, две пары низкоимпедансных делителей напряжения, которые связывают выход с истоками Q1 и Q2. Низкоимпедансная обратная связь была определена (не совсем точно) как «токовая обратная связь», весьма популярная в простых высокоскоростных линейных схемах. Одним из привлекательных параметров этого устройства — отход от классической 2-х транзисторной дифференциальной пары, ток управления берется непосредственно с входного каскада.
Что отличает данный пример, так это то, что каждый JFET имеет собственную обратную связь – у этого усилителя две раздельные петли обратной связи, петля Q1/Q3 отдельна от петли Q2/Q4.
Схема на рис. 5 показывает основы и фактически работоспособна, но была замечена тенденция к нестабильности. Часто наблюдались локальные паразитные возбуждения, связанные с температурными дрейфами, продолжающиеся довольно длительные периоды. У этой упрощенной схемы также нет цепей регулировки, чтобы корректироваться против изменений, которые будут замечены между реальным FET и с тем, которым Вы столкнетесь.

Актуальная рабочая схема

Рис. 6 показывает абсолютно функциональную версию схемы с расширенными возможностями. Мы добавили R7 и R8 параллельно с R5 и R6, чтобы они совместно рассеивали заданную мощность, что позволило использовать не дорогие резисторы.
Вы врядли знаете заранее, что именно будет подключаться к усилителю, поэтому на входе усилителя установлен R9 для избавления от паразитных осцилляций на входах JFET’ов, а R10 задает нулевую точку, если к входу ничего не подключено.
R11 и R12 3-ваттные резисторы, добавленные к истокам MOSFET’ов для повышения термостабильности и служат как условный токочувствительный элемент. R13 и R14 установлены последовательно с затворами MOSFET’ов для исключения паразитных возбуждений, так же, как и в случае с R9 во входном каскаде.

Рис. 6. Работоспособная версия F5

Значения R3 и R4 теперь выросли, так как добавлены подстроечные 5-килоомные резисторы P1 и P2. Это позволяет регулировать ток смещения выходного каскада, а также постоянное напряжение на выходе.

На этом мы можем остановиться, и усилитель будет полностью функциональным. Остается добавить повышенную термочувствительность и обеспечить ограничение выходного тока.
Th2 и Th3 это маломощные термисторы номиналом 4.7 кОм, подключенные последовательно с R15 и R16 соответственно. Сопротивление термистора снижается с ростом температуры, и их расположение непосредственно вблизи транзисторов поможет компенсировать температурный дрейф. Вы можете сконструировать усилитель и без них, но получите большее время на прогрев и большее время на настройку смещения.
На положительной половине выходного каскада элементы Q5, R17, R19 и R21 будут ограничивать выход усилителя в том случае, если Вы случайно установите смещение слишком большим, или замкнете выход усилителя. Q6, R18, R20 и R22 делают то же самое в отрицательной половине усилителя.
Выходные MOSFET’ы с легкостью выдадут очень большие токи по команде Q1 и Q2, поэтому было бы мудро установить предел во избежание неприятностей.

Схема токового ограничителя предельна проста. Q5 и Q6 следят за напряжением у R11 и R12, и при 0.4 В они начинают прикрывать выходные транзисторы, тем самым уменьшая выходной ток, а при 0.6 В Q5 и Q6 полностью закрывают Q3 и Q4. 

Начиная с 1.3 А напряжение падения на 0.47-омном резисторе уже достигает 0.6 В, затем мы делим это напряжение, тем самым ограничивая максимальный ток. Делаем мы это для Q5 с помощью резистивного делителя R17 и R19, а для Q6 – R18 и R20. R21 и R22 позволяет также регулировать предельную точку на основе некоторой информации от выходного напряжения.  

Где взять этот предел? Усилитель с уровнями питания 24 В должен обеспечивать 2.5А на нагрузке 8 Ом при мощности 50 Вт. Для 4-х омной нагрузки ожидаем 5 А, на 2-омной ждем 10А. Но потому как на выходе только два транзистора нам лучше остановиться.

Посчитаем текущие значения, зададим R17 = R19 = 1 кОм. Пиковое значение 10 А дадут напряжение на резисторах R11 и R12 4.7 В. R19 и R21 должны снизить его до 0.6 В, получим формулу:

0.6 В / 4.7В = R19 / (R17 + R19), R17 уже выбран номиналом 1 кОм, поэтому можно упростить: 

0.127 = R19 / (1000 + R19), отсюда получаем номинал R19 = 150 Ом.

10 А при коротком замыкании — это 200 Вт рассеиваемой мощности на выходном транзисторе, значение для которого, мягко говоря, завышено. R21 «вытягивает» параметры так, что ток при КЗ будет ниже. Во избежание повреждений при КЗ, мы ограничиваем ток покоя на уровне 5А, оставляя фактор разрушения лишь в рассеянии (перегрева MOSFETов).
Ограничение по току в основном дает неприятный легкий «стук» (в общих чертах — при подрабатывании схемы защиты — прим. ), но я считаю, что важно, где и как вносить ограничения. Если Вы конструируете этот усилитель, то, конечно же, можете выбросить эту часть схемы, но врядли сможете объяснить, откуда при КЗ у Вас взялось столько дыма из усилителя. Ну а так, у усилителя будут хоть какие-то шансы.

Читать далее HI-END усилитель мощности F5. Часть 2

Схемы простого 20-ваттного усилителя

Эта статья написана с намерением построить простой 20-ваттный усилитель. Все схемы усилителей, представленные ниже, обеспечат полную выходную мощность 20 Вт на громкоговоритель 8 Ом.

Автор: Dhrubajyoti Biswas

Почему однотактный усилитель класса А

Однотактный усилитель класса А, вероятно, является одним из лучших примеров, когда речь идет о полупроводниковом несимметричном выходе. С другой стороны, пассивная нагрузка может быть трансформатором, резистором или усилителем, как в данном случае, и стоком тока. Здесь мы использовали дешевый приемник тока с высокой линейностью, который хорошо подходит для этого проекта.

Многие инженеры-электрики часто рекомендуют использовать трансформаторы или катушки индуктивности 1:1. Но мы будем избегать этого процесса, потому что оба компонента довольно дороги и требуют высокой точности, иначе это может иметь обратный эффект в виде потери качества звука. Падение качества звука в основном связано с тем, что оно нелинейно и зависит от частоты.

В этом эксперименте мы использовали базовую схему — 60-ваттный усилитель мощности с возможностью модификации для работы с классом А. Насколько мне известно, многие пробовали этот подход для создания усилителя, и результаты оказались положительными.

Использование двойного источника питания +/-

Кроме того, мы использовали источник питания +/- 20 вольт. Он может быть регулируемым, обычным или даже с применением емкостного умножителя, и, кроме того, перед отсечкой его мощность должна составлять около 22 Вт. Поэтому рекомендуется использовать радиатор большего размера, так как высока вероятность перегрева усилителя.

В нашем предыдущем эксперименте по созданию усилителя мы применили ток покоя 3А. Здесь мы уменьшили его до 2,6 А, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность. Но все равно выдаст не менее 110Вт с каждого усилителя.

Настоятельно рекомендуется использовать устройство в большом пластиковом корпусе или транзисторы TO-3, потому что передача тепла является одной из самых больших проблем, с которыми вам, возможно, придется столкнуться при сборке этого усилителя. Также мы рекомендуем использовать отдельные рассеиватели для отдельных транзисторов. Это позволит получить низкое термическое сопротивление.

Вы также можете использовать более крупный транзистор для этой разработки, но это будет дорого. Поэтому с учетом кармана всегда лучше использовать два параллельных транзистора. Они дешевле по сравнению с большими транзисторами, хотя и сохраняют качество.

Ниже приведена схема простого 20-ваттного усилителя, помогающая собрать систему.

Принципиальная схема

Схема усилителя класса А мощностью 20 Вт

Приемник, показанный здесь на схеме, построен на той же концепции, что и выходные каскады. Резисторы 4×1 Ом мощностью 1 Вт [0,25 Ом] подключены параллельно. Однако может потребоваться некоторое экспериментирование, поскольку ток определяется напряжением база-эмиттер BC549. Схема работает таким образом, что BC549 получает избыточный базовый ток от резисторов. Когда напряжение на резисторах превышает 0,65 В, транзистор запускается и дополнительно регулирует баланс. Кроме того, вы также можете установить смещение постоянного тока, используя потенциометр 1K для управления LTP.

Оптимальный ток

В идеале усилитель класса А должен поддерживать рабочий ток, на 110% превышающий пиковый ток динамика. Таким образом, для громкоговорителя с импедансом 8 Ом и питанием +/- 22 В максимальный ток громкоговорителя будет:

I = V/R = 22/8 = 2,75 А.

Приведенный выше расчет не учитывает потерю тока при выходе. Определенно, что на выходе схемы будет потеря 3 вольта, которая основана на потерях в резисторах эмиттера или драйвера и потерях в выходном устройстве.

Таким образом, максимальное напряжение составляет 2,375 А при 8 Ом = пиковое значение 19 В. Теперь, прибавив коэффициент подтасовки к 110%, рабочий ток составляет 2,6125 А (приблизительно 2,6 А), а после этого выходная мощность составит 22,5 Вт.

Однако важно отметить, что в то время как питание -ve является постоянным, +ve, с другой стороны, зависит от доступного постоянного тока. При высоких сигналах ток удваивается при включении верхнего транзистора или для отрицательных пиков он снижается до нуля. Эта ситуация является обычным явлением для усилителей класса А [несимметричных] и усложняет конструкцию источника питания.

Регулировка тока покоя

Если сопротивление токоизмерительного резистора больше оптимального, вы можете использовать подстроечный потенциометр и движок на базе BC549 для точного протекания тока. Однако имейте в виду, что необходимо соблюдать расстояние между чувствительным резистором и теми, которые генерируют источник высокого напряжения, например, мощными резисторами. Несоблюдение безопасного расстояния приведет к падению тока и нагреву усилителя.

Будьте осторожны при использовании подстроечного потенциометра, так как дворник заведен на линию питания -35В. Неправильное движение здесь может повредить тримпот. Поэтому начните с дворника на коллекторе выходных устройств. Медленно увеличивайте ток, пока он не достигнет требуемой настройки. Вы также можете использовать многооборотный потенциометр в качестве альтернативы, что было бы лучше.

На следующей диаграмме показано создание переменной стока тока для предлагаемой схемы усилителя мощностью 20 Вт.

Источник переменного тока

Использование резисторов номиналом 1 кОм, как показано на рисунке, гарантирует, что не будет протекать бесконечный ток, даже когда потенциометр превращается в разомкнутую цепь. Также необходимо дать время [иногда 10 минут и более] для стабилизации температуры на радиаторе. Однако время достижения рабочей температуры может варьироваться в зависимости от размера радиатора, так как больший радиатор имеет большую тепловую массу и, следовательно, требует времени.

Радиатор — один из важнейших компонентов конструкции класса А. Поэтому обязательно используйте мойку с тепловым рейтингом менее 0,5°C/Ватт. Рассмотрим ситуацию, когда тепловыделение составляет около 110 Вт в состоянии покоя, радиатор с указанными характеристиками будет иметь повышение температуры на 55 ° C, а транзисторы на 80 ° C, что в конечном итоге делает его горячим. Вы можете использовать тепловой рейтинг 0,25 ° C, но это не сильно повлияет на вырабатываемое тепло.

Еще один простой усилитель на 20 Вт

Эта 20-ваттная схема усилителя проста в сборке, и большинство ее компонентов будут доступны из вашего ящика для мусора. Схема состоит из предварительного драйвера Дарлингтона, Q1 и Q2, умножителя VBE на транзисторе Q3 и квазикомплементарного выходного каскада, состоящего из транзисторов Q4-7.

Круговая шунтирующая обратная связь реализована через коллектор Q7 на базу Q1 с помощью резистора R3. этот резистор R3 вместе с резистором R2 дополнительно обеспечивает обратную связь по постоянному току и входное смещение. Коэффициент усиления по напряжению, а, следовательно, и уровень чувствительности усилителя, определяется на уровне 33 и 370 мВ отношением резистивного делителя R3 к R1.

Ток покоя транзисторов Q5 и Q7 должен быть отрегулирован на 30 мА с помощью предустановки PR1. Резисторы R4 и R5 образуют коллекторную нагрузку транзистора Дарлингтона, который подключен к конденсатору C2 для подачи тока на выходной каскад.

Несмотря на большую простоту, 20-ваттный усилитель обладает способностью воспроизводить звук хорошего качества и может довольно хорошо работать при нагрузке 4, 8 или 16 Ом.

Использование МОП-транзисторов

Схема, представленная на следующем рисунке, предназначена для тех, кто хотел бы поэкспериментировать с простым усилителем, использующим мощные МОП-транзисторы в выходном каскаде.

Схема работает с простой схемой, которая очень похожа на те конструкции, в которых используется входной транзистор с общим эмиттером (Tr1), непосредственно управляющий драйвером MOSFET с общим истоком (Tr2), который впоследствии мгновенно управляет дополнительными выходными транзисторами с общим истоком (Tr3 и Тр4).

Резистор R5 обеспечивает 100% отрицательную обратную связь в усилителе по постоянному току, чтобы гарантировать, что резисторы R1–R3 позволяют смещать выход с подходящим потенциалом. C6 и R4 в некоторой степени развязывают обратную связь на звуковых частотах и ​​обеспечивают усиление по напряжению примерно в 20 раз (26 дБ).

Это обеспечивает входную чувствительность схемы примерно 625 мВ RMS при 70k для выходной мощности 20 Вт RMS. R8 используется для фиксации наиболее подходящего тока покоя с помощью выходных транзисторов, который составляет от 80 до 100 мА.

Мощные МОП-транзисторы работают в режиме с отрицательным коэффициентом, что означает, что схема температурной компенсации для них никогда не важна. R9 и C4 настроены как фильтр нижних частот на входе схемы, что облегчает устранение проблем с радиопомехами. C5 немного смещает схему в сторону высоких частот, способствуя стабильности, а также помогая снизить радиочастотную уязвимость.

C3 и C8 позиционируются как входные и выходные блокировочные конденсаторы постоянного тока соответственно. Применяя источник постоянного тока 50 В с нагрузкой динамика 8 Ом, эта схема усилителя способна без особых усилий обеспечить выходную мощность 20 Вт RMS.

Выходная мощность около 15 Вт RMS может быть достигнута при нагруженном напряжении питания примерно 40 вольт, а среднеквадратичная мощность около 30 Вт может быть достигнута при использовании входа постоянного тока 60 В с динамиком с нагрузкой 8 Ом.

Несмотря на то, что по существующим спецификациям схема может не подходить для класса Super Hi-Fi, она может обеспечить поразительную степень общей производительности для модели такого рода прямолинейности (на самом деле она работает только с 4 транзисторы)!

Общие гармонические искажения обычно менее 0,1 % практически при всех выходных мощностях и частотах, хотя они могут несколько возрастать при высоких и низких выходных мощностях и высоких частотах (как и следовало ожидать).

Хотя для транзистора BC177, используемого для Tr1, указано максимальное номинальное напряжение между эмиттером и коллектором всего 45 В, он действительно защищен для работы с этим устройством в этой схеме при напряжении питания 50 В.

Использование пар транзисторов Дарлингтона

Два монолитных транзистора Дарлингтона TO-220 используются для создания аудиовыхода в схеме двухтактного усилителя мощностью 20 Вт, показанной выше.

При среднем гармоническом искажении < 0,2 % частотная характеристика в диапазоне от 30 Гц до 200 кГц остается ровной и составляет около +1 дБ. Для создания усиления по напряжению для запуска пар Дарлингтона используется второй транзистор 2N59.61, требуется.

Выходная мощность 20 Вт при нагрузке 8 Ом требует входного сигнала 1,2 В. Входное сопротивление источника 10 кОм.

Предустановка R3 используется для регулировки тока покоя усилителя.

Помогите понять простую схему усилителя на одном транзисторе

Вопрос 1 год, 1 месяц назад

Изменено 1 год, 1 месяц назад

Просмотрено 191 раз

\$\начало группы\$

Я читаю Электроника для чайников.

Пока это отлично подходит для полного новичка, однако я дошел до главы о транзисторах и либо что-то упустил, либо произошел внезапный скачок сложности.

В схеме ниже:

1. Почему Vout подключен (через C2) к коллектору транзистора, а не к эмиттеру? Насколько я понимаю, ток будет течь от коллектора, 9от 0005 до эмиттер, усиливающий сигнал, прошедший через базу. В этом случае кажется, что он просто подхватит ток от +VSupply через R4.
2. Какова цель R1 и R3? Похоже, что они замыкаются на землю, которая в данном случае, как я полагаю, будет отрицательной клеммой аккумулятора. Я понимаю, что они влияют на ток всей цепи и что ток не просто «замедляется», проходя через резистор, но почему они там перед землей? Это для удобства, и они могли пойти куда-нибудь еще?
3. Я не понимаю, что происходит в месте соединения R2, ​​R1 и C1 с базой транзистора. В этот момент я предполагаю, что ток течет от + Vsupply , но также есть небольшой ток, протекающий через C1 от
   к vin — так что же происходит, когда эти два тока встречаются? Я думаю, может быть, я путаю ток с напряжением и с электрическим «сигналом».
4. Также по поводу этого перехода, почему ток, вызванный напряжением +Vsupply неправильно поступает в C1? Это потому, что ток пытается «найти» землю и поэтому идет по самому прямому пути?

• транзисторы
• усилитель
• базовый

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

1. Вы можете подключить C2 к эмиттеру, но R3 обычно имеет гораздо меньшее значение, чем R4, поэтому выходной сигнал будет меньше.

2. Во-первых, «земля» — это понятие. Это точка отсчета, а не что-то физическое. Если бы схема питалась от аккумулятора, то скорее всего она шла бы на — на аккумуляторе. В некоторых случаях это может быть +. Тем не менее, это точка отсчета. Почему R1 и R3? Ток должен куда-то течь, и мы используем эти резисторы для установки рабочей точки транзистора.

   Все сводится к закону Ома и тому, что ток течет по петле.

3. Что происходит, когда встречаются два потока? Вы получаете сумму двух токов. Что делают резисторы, так это настраивают рабочую точку транзистора так, чтобы коллектор был на половине напряжения питания. R3 задает коэффициент усиления — насколько будет усиливать транзистор. C1 соединяет входной сигнал с базой. Постоянное напряжение не может проходить через конденсатор, только переменное. Поскольку звук является сигналом переменного тока, это щекочет базу. Затем мы подаем усиленный сигнал на коллектор. C2 гарантирует, что постоянный ток не пройдет на выход, только усиленный переменный ток.

4. Опять же, конденсаторы блокируют постоянный ток, поэтому напряжение питания не проходит через C1.

Кажется, вы немного пропустили теорию, поэтому у вас есть эти вопросы. Обычно вы начинаете с теории постоянного тока, такой как закон Ома и закон Кирхгофа, затем переходите к одной базовой теории переменного тока, затем к базовой физике транзисторов, затем применяете теорию постоянного тока к транзисторам и так далее. Это первый год машиностроения. Существуют бесплатные онлайн-курсы, которые проведут вас через это и многое другое. Если вы серьезно, то я бы предложил это, а не электронику для чайников. В том же духе моя дочь попросила меня научить ее математике. Она только начала изучать алгебру, поэтому я сказал ей, что это не будет иметь особого смысла, пока она не выучит ряд других понятий, которые помогут понять исчисление. Иногда короткого пути нет.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Схемы усилителей

| Поваренная книга усилителя | Аналоговые схемы | Инструменты проектирования и моделирование

Каждая приведенная ниже схема представлена ​​в виде «определения за примером» и включает пошаговые инструкции с формулами, позволяющими адаптировать схему для достижения целей проектирования. Эти схемы требуют базового понимания концепции усилителя. Если вы новичок в разработке усилителей, мы настоятельно рекомендуем пройти серию обучающих курсов TI Precision Labs (TIPL).

Выберите категорию ниже и начните изучать наши схемы усилителей

Основные схемы

Измерение тока

Текущее зондирование
Схема трансимпедансного усилителя
Однополярное решение для измерения тока на стороне низкого напряжения с однополярным питанием и переключением выходного сигнала на цепь GND
Однополярная, однонаправленная схема измерения тока на стороне низкого напряжения
Схема решения для измерения двунаправленного тока на стороне низкого напряжения
Цепь измерения двунаправленного тока на стороне высокого напряжения с защитой от переходных процессов
Схема измерения тока на стороне высокого напряжения
Цепь измерения тока нагрузки на 3 декады
Цепь измерения высокого напряжения с плавающим током на стороне высокого напряжения с использованием усилителя измерения тока на выходе
Двунаправленная схема измерения тока с малым дрейфом и низкой стороной со встроенными прецизионными резисторами усиления
Цепь обнаружения перегрузок по току
Двунаправленное измерение тока с помощью схемы оконного компаратора
Регулируемый коэффициент усиления, токовый выход, схема измерения тока на стороне высокого напряжения
Схема прецизионной защиты от перегрузки по току
Быстродействующая схема обнаружения перегрузок по току
Низкая (микроамперная), верхняя сторона, схема измерения тока с усилителем измерения тока при высоком напряжении и перегреве
Трансимпедансный усилитель с Т-образной схемой
Схема трансимпедансного усилителя со связью по переменному току

Источники сигнала

Источники тока

Фильтры

Нелинейные цепи (выпрямители/клещи/пиковые детекторы)

Формирование сигнала

Компараторы

Сбор данных датчика

Аудио

Схемы интегральных усилителей на микроконтроллерах MSP430™

Прочие ресурсы

Посмотреть все схемы усилителей

Полную коллекцию всех упомянутых выше схем усилителей можно найти в Справочнике аналоговых инженеров по схемам.