Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах. Секреты звучания забытых германиевых УНЧ.
Эх, жалко пацанов — королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов… Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.
«Кремний — всему голова» — крикнут яростные члены на форумных дебатах.
«Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт» — вторят им другие, «для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои
тупоголовые выводы».
На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры — тоже надо.
Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха — опять же, надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить:
«Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»
На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.
Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук похож на звук ламповика.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться — не похож,
абсолютно разное звучание.
Электрофон сетевой транзисторный «Вега-101-стерео» с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов
с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный
стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ
на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень — нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты
на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера —
уже является буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ
на потерю бдительности в процессе настройки схемы.
А теперь обещанные схемы.
Рис.1
Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% — 1 Вт, максимальная — 1,5Вт,
чувствительность по входу — 0,2 В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.
Рис.2
Схема, приведённая на Рис.2 — для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя,
работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора — 150мА.
Рис.3
На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего
выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
Рис.4
Схема более мощного усилителя приведена на Рис.
4. Усилитель рассчитан на подключение электрогитары и микрофона, но может
быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность — 30 Вт.
Максимальная выходная мощность — 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Коэффициент нелинейных искажений — не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона — 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары — 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.
Рис.5
На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B.
При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого
звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков,
намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя
транзисторов — 120-150 мА.
Рис.6
Схема, представленная на Рис.6, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:
«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении
нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:
Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.
Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада
100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.
Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».
|
Радиотехника
начинающим |
Букварь
телемастера |
перейти в раздел |
|||
|
Каталог
схем |
Литература |
Статьи |
|||
|
Схемы
телевизоров |
Файловое
хранилище |
Доска
объявлений |
|||
|
Радиодетали
и |
ФОРУМ |
Справочные материалы |
Схема усилителя низкой частоты
Усилитель Э.
Холтона пользуется большой популярностью среди звуковиков и аудиофилов. Схема этого усилителя низкой частоты была создана более 40 лет назад. Основные достоинства этого усилителя можно перечислять часами. Схема позволяет получить высокую мощность на выходе, что позволяет построить на основе этой схемы мощные концертные усилители с мощностью более 1000 ватт. Высокая мощность, сравнительно простая схема (не для начинающих, конечно) делают эту электросхему такой популярной. Выходной каскад усилителя работает в режиме АВ, это дает возможность использовать усилитель для широкополосной акустики.
На основе этого усилители создаются усилители повышенной мощности, которые находят широкое применение в конкурсах по автозвуку, для раскачки сабвуферных головок с мощностью по несколько киловатт.Максимальное напряжение питания, ± В ±85 В на нагрузку 8 Ом. Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: В скобках указан требуемый блок оконечных каскадов для получение указанной мощности.
±30 В
40 (О-1)
80 (О-1)
160 (О-2)
±35 В
60 (О-1)
120 (О-1)
240 (О-3)
±40 В
80 (О-1)
160 (О-2)
320 (О-4)
±45 В
100 (О-1)
200 (О-2)
400 (О-5)
±50 В
135 (О-2)
270 (О-3)
540 (О-6)
±55 В
160 (О-2)
320 (О-4)
640 (О-7)
±60 В
200 (О-2)
400 (О-4)
800 (О-8)
±65 В
240 (О-3)
480 (О-5)
±70 В
270 (О-3)
540 (О-6)
±75 В
310 (О-4)
620 (О-6)
±80 В
360 (О-4)
720 (О-7)
±85 В
410 (О-4)
820 (О-8)
Коф усиления, дБ 24
Нелинейные искажения при 2/3 от максимальной мощности, % 0,03%
Скорость нарастания выходного сигнала, не менее В/мкС 25
Коф. нелинейных искажения данной схемы не превышает 0,07% на частоте 18 кГц, Приведенная схема усилителя отличается от стандартной схемы Энтони Холтона лишь типами используемых транзисторов, поскольку оригинальные транзисторы, которые использовал автор, уже давно вышли из продажи. В нашем варианте имеем стереофонический усилитель Холтона с максимальной выходной мощностью 1600 ватт.
Для питания каждого канала имеется отдельный блок питания, в данном случае сетевые тороидальные трансформаторы на 1000 ватт каждый.
Понравилась схема — лайкни!
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ
Смотреть ещё схемы усилителей
УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
Схемы усилителей низкой частоты (УНЧ) на транзисторах
Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах
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).
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.
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.
Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах
Схема простого усилителя мощности 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.
Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой
Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.
Рис.
16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.
Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.
Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.
Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.
Усилитель на транзисторах: виды, схемы, простые и сложные
Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов.
Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.
Частотные характеристики
Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах – музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.
Классы работы звуковых усилителей
Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:
- Класс «А» – ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
- В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
- Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
- В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
- Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно – чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД – свыше 90 %.
Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей
Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.
При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети.
Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД – менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.
Работа в промежуточных классах
У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений – не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.
Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим.
Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше – до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется – характерный металлический звук.
«Альтернативные» конструкции
- Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
- Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.
Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, – обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление – несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков – 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.
Конечно, это не очень большой недостаток – существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная – в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью.
Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.
Причем КПД у таких устройств достаточно высокий – порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности – они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.
Схема однотактного УНЧ на транзисторе
Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная – с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.
С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм – наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h31 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.
На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения – это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле – сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 – 9,7 = 10,3.
Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.
Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h31. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.
Усилители на МДП-транзисторах
Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером.
На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».
Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое – обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.
УНЧ с трансформатором на выходе
Двухтактный усилитель звука
Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе.
После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.
Бестрансформаторные УНЧ
Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».
Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены.
При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.
Схема УНЧ на одном транзисторе
Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог – например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток – 0,3-0,5 А.
Коснитесь входа усилителя пальцем – должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука – выход от плеера или телефона.
Прослушайте музыку и оцените качество звучания.
Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах.
Секреты звучания забытых германиевых УНЧ.
Эх, жалко пацанов – королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов. Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.
«Кремний – всему голова» – крикнут яростные члены на форумных дебатах.
«Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт» – вторят им другие, «для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои тупоголовые выводы».
На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры – тоже надо.
Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха – опять же, надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить: «Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»
На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.
Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук похож на звук ламповика.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться – не похож, абсолютно разное звучание.
Электрофон сетевой транзисторный “Вега-101-стерео” с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Однако душещипательные воспоминания о том, как звучали в конце 70-ых простенькие Веги с их примитивной схемотехникой открыли историю ожесточённой борьбы человечества с феноменом транзисторного звучания.
Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень – нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера – уже является буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ на потерю бдительности в процессе настройки схемы.
А теперь обещанные схемы.
Рис.1
Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% – 1 Вт, максимальная – 1,5Вт, чувствительность по входу – 0,2 В.
Усилитель сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 9В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.
Рис.2
Схема, приведённая на Рис.2 – для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя, работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора – 150мА.
Рис.3
На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
При налаживании устройства подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равным половине напряжения питания.
Схема более мощного усилителя приведена на Рис.4. Усилитель рассчитан на подключение электрогитары и микрофона, но может быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность – 30 Вт.
Максимальная выходная мощность – 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений – не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона – 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары – 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.
Рис.5
На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B. При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков, намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя транзисторов – 120-150 мА.
При снижении напряжения питания на каждом плече до 30В транзисторы DTG110B без каких-либо колебаний могут быть заменены на отечественные П210А.
Рис.6
Схема, представленная на Рис.6, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:
«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:
Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.
Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.
Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада 100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.
Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».
Искусство схемотехники.
Часть 11 – Усилитель низкой частоты на транзисторах. Схема № 1Избранные главы из книги С. А. Гаврилова «Искусство схемотехники. Просто о сложном».
Продолжение
Начало читайте здесь:
| Заказать книгу можно в интернет-магазине издательства |
Усилитель низкой частоты на транзисторах
Схема № 1
Выбор класса усилителя. Сразу предупредим радиолюбителя – делать усилитель класса A на транзисторах мы не будем. Причина проста – как было сказано во введении, транзистор усиливает не только полезный сигнал, но и поданное на него смещение. Проще говоря, усиливает постоянный ток. Ток этот вместе с полезным сигналом потечет по акустической системе (АС), а динамики, к сожалению, умеют этот постоянный ток воспроизводить. Делают они это самым очевидным образом – вытолкнув или втянув диффузор из нормального положения в противоестественное.
Попробуйте прижать пальцем диффузор динамика – и вы убедитесь, в какой кошмар превратится при этом издаваемый звук. Постоянный ток по своему действию с успехом заменяет ваши пальцы, поэтому динамической головке он абсолютно противопоказан. Отделить же постоянный ток от переменного сигнала можно только двумя средствами – трансформатором или конденсатором, – и оба варианта, что называется, один хуже другого.
Принципиальная схема
Схема первого усилителя, который мы соберем, приведена на рис. 11.18.
| Рис. 11.18. | Принципиальная схема УНЧ на транзисторах с обратной связью, выходной каскад которого работает в режиме В |
Это усилитель с обратной связью, выходной каскад которого работает в режиме В. Единственное достоинство этой схемы – простота, а также однотипность выходных транзисторов (не требуется специальные комплементарные пары).
Тем не менее, она достаточно широко применяется в усилителях небольшой мощности. Еще один плюс схемы – она не требует никакой настройки, и при исправных деталях заработает сразу, а нам это сейчас очень важно.
Рассмотрим работу этой схемы. Усиливаемый сигнал подается на базу транзистора VT1. Усиленный этим транзистором сигнал с резистора R4 подается на базу составного транзистора VT2, VT4, а с него – на резистор R5.
Транзистор VT3 включен в режиме эмиттерного повторителя. Он усиливает положительные полуволны сигнала на резисторе R5 и подает их через конденсатор C4 на АС.
Отрицательные же полуволны усиливает составной транзистор VT2, VT4. При этом падение напряжения на диоде VD1 закрывает транзистор VT3. Сигнал с выхода усилителя подается на делитель цепи обратной связи R3, R6, а с него – на эмиттер входного транзистора VT1. Таким образом, транзистор VT1 у нас и играет роль устройства сравнения в цепи обратной связи.
| ||||
Постоянный ток он усиливает с коэффициентом усиления, равным единице (потому что сопротивление конденсатора C постоянному току теоретически бесконечно), а полезный сигнал – с коэффициентом, равным соотношению R6/R3.
Как видим, величина емкостного сопротивления конденсатора в этой формуле не учитывается. Частота, начиная с которой конденсатором при расчетах можно пренебречь, называется частотой среза RC-цепочки. Частоту эту можно рассчитать по формуле
Для нашего примера она будет около 18 Гц, т. е. более низкие частоты усилитель будет усиливать хуже, чем он мог бы.
Плата. Усилитель собран на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 45×32.5 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать здесь. Видеоролик о работе усилителя в формате MOV скачать для просмотра можно отсюда. Хочу сразу предупредить радиолюбителя – звук, воспроизводимый усилителем, записывался в ролике с помощью встроенного в фотоаппарат микрофона, так что говорить о качестве звука, к сожалению, будет не совсем уместно! Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.19.
| Рис. 11.19. | Внешний вид усилителя |
Элементная база. При изготовлении усилителя транзисторы VT3, VT4 можно заменить любыми, рассчитанными на напряжение не менее напряжения питания усилителя, и допустимым током не менее 2 А. На такой же ток должен быть рассчитан и диод VD1.
Остальные транзисторы – любые с допустимым напряжением не менее напряжение питания, и допустимым током не менее 100 мА. Резисторы – любые с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 0.125 Вт, конденсаторы – электролитические, с емкостью, не менее указанной на схеме, и рабочим напряжением на менее напряжения питания усилителя.
Радиаторы для усилителя. Прежде чем попробовать изготовить нашу вторую конструкцию, давайте, уважаемый радиолюбитель, остановимся на радиаторах для усилителя и приведем здесь весьма упрощенную методику их расчета.
Во-первых, вычисляем максимальную мощность усилителя по формуле:
где U – напряжение питания усилителя, В; R – сопротивление АС (обычно оно составляет 4 или 8 Ом, хотя бывают и исключения).
Во-вторых, вычисляем мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов, по формуле:
В-третьих, вычисляем площадь радиатора, необходимую для отвода соответствующего количества тепла:
В-четвертых, выбираем или изготавливаем радиатор, площадь поверхности которого будет не менее рассчитанной.
| ||||
Указанный расчет носит весьма приблизительный характер, но для радиолюбительской практики его обычно бывает достаточно. Для нашего усилителя при напряжении питания 12 В и сопротивлении АС, равным 8 Ом, «правильным» радиатором была бы алюминиевая пластина размерами 2×3 см и толщиной не менее 5 мм для каждого транзистора. Имейте ввиду, что более тонкая пластина плохо передает тепло от транзистора к краям пластины. Хочется сразу предупредить – радиаторы во всех остальных усилителях тоже должны быть «нормальных» размеров. Каких именно – посчитайте сами!
Качество звучания. Собрав схему, вы обнаружите, что звук усилителя не совсем чистый.
Причина этого – «чистый» режим класса В в выходном каскаде, характерные искажения которого даже обратная связь полностью скомпенсировать не способна. Ради эксперимента попробуйте заменить в схеме транзистор VT1 на КТ3102ЕМ, а транзистор VT2 – на КТ3107Л. Эти транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления, чем КТ315Б и КТ361Б. И вы обнаружите, что звучание усилителя значительно улучшилось, хотя все равно останутся заметными некоторые искажения.
Причина этого также очевидна – больший коэффициент усиления усилителя в целом обеспечивает большую точность работы обратной связи, и больший ее компенсирующий эффект.
Продолжение читайте здесь
Три схемы УНЧ для новичков
После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.
Начнем с более мощной схемы.
Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.
Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.
Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом.
Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.
Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п.
Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.
Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.
Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.
Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.
Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ.
Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.
И наконец – третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.
Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.
Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.
Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада.
Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.
Простой усилитель класса А.
Данная статья является продолжением работы на тему использования усилителей работающих в А классе для высококачественного звуко-усиления.
Представляю на Ваше рассмотрение, хорошо отработанную схему усилителя на кремниевых транзисторах.
Неоспоримым преимуществом кремния – является способность работать при гораздо более высоких температурах (по сравнению с германием). При хорошем тепловом контакте транзистора с радиатором, можно считать допустимой температуру радиатора 90…95 град.
Понятно, что при столь высокой разнице температур радиатора и окружающей среды, теплообмен происходит очень эффективно.
Поэтому при одинаковых площадях радиаторов выходных транзисторов, на кремнии можно получить примерно в 2 раза больше мощности по сравнению с германием.
Большой ассортимент кремниевых средне и высокочастотных транзисторов большой мощности, позволяет построить высококачественный усилитель А класса при совсем простой схеме.
Данная схема обеспечивает выходную мощность 20 ватт на нагрузке 4 ом. Диапазон рабочих частот усилителя 20…25000 Гц.
В качестве транзистора VT1 здесь можно использовать КТ208Д, КТ209Д, КТ361Г, Е, КТ3107Б, Г, И, К. В качестве транзистора VT2 можно использовать транзисторы КТ815, КТ801, П701, транзистор VT3 КТ814, VT4 – КТ818БМ, ГМ, транзистор VT5 – КТ819БМ, ГМ.
Схема может работать без подбора транзисторов по коэффициенту усиления, однако поскольку она содержит всего 2 каскада усиления, желательно иметь коэффициент усиления транзистора VT1 – не менее 150, транзисторов VT2, VT5 – не менее 50, транзистора VT4 – не менее 80.
Оценить коэффициент усиления транзистора не сложно. Достаточно включить испытуемый транзистор по вот такой схеме (для мощных транзисторов).
Резистор R1 обеспечивает ток в базу примерно 1 ма. Измерительный миллиамперметр измеряет ток коллектора (я использовал стрелочный тестер с пределом измерений 300 ма). Отношение тока коллектора к базовому току – будет коэффициентом усиления транзистора.
Для транзисторов средней мощности, надо уменьшить базовый ток в 10 раз (R1 36k), а для транзистора малой мощности, базовый ток уменьшаем в 100 раз (R1 360k). В качестве источника питания, я использовал 3 щелочные (алкалиновые) батарейки размера АА, которые просто спаял между собой хорошо разогретым паяльником, с использованием не толстого провода (паять надо быстро, чтобы не перегреть батарейку).
При использовании нагрузки 8 ом, напряжение питания нужно увеличить до 39…40 вольт, резистор R10 до 0,25 Ом.
Настройка усилителя сводится к установке половины напряжения питания на коллекторе VT5.
Усилитель потребляет значительную мощность, примерно 100 ватт на каждый канал. Поэтому источник питания должен быть серьезным.
Силовой трансформатор для блока питания, нужно применять мощностью не менее 250 ватт, либо использовать два однотипных трансформатора (на каждый канал) с такой же общей мощностью.
Схема источника питания показана на рисунке ниже.
Вторичная обмотка силового трансформатора должна иметь выходное напряжение ХХ 26 – 27 вольт. Такая схема должна быть на каждый канал усилителя, причем при нагрузке 4 ом, возможно лучше сразу поставить конденсаторы по 22000 мкФ.
Диодный мост с номинальным током не менее 10 А либо 4 диода на 10 А. Большая емкость конденсаторов объясняется значительным током потребления, в том числе и в режиме покоя усилителя, когда пульсации особенно заметны.
Применять электронные фильтры или стабилизаторы я не стал, поскольку они иногда являются причиной самовозбуждения усилителя и источником помех и наводок.
Детали для усилителя:
Резисторы могут быть любой мощности не менее 0.125 ватт за исключением R9 5 ватт, R10 2 ватт. Очень важен номинал резистора R10. От этого зависит правильный режим работы усилителя.
Конденсатор С1 лучше поставить пленочный, С4 пленочный или слюдяной.
Выходные транзисторы КТ818, КТ819 обязательно с буквой “М” в конце (в металлическом корпусе), БМ, ГМ. Радиаторы под них я использовал ребристые размером 120*170, толщиной 35 мм. Если радиаторы будут меньше, то необходим принудительный обдув.
На КТ815 небольшой радиатор-пластинка 2-3 кв. см. На П701 радиатор не нужен.
На резисторе R9 рассеивается значительная мощность. При наличии осциллографа и генератора можно попробовать ее уменьшить. Подаем сигнал на вход,на выход подключаем эквивалент нагрузки и осциллограф. Резистором R4 добиваемся симметричного ограничения максимально возможной амплитуды сигнала. Далее увеличивая резистор R9 добиваемся начала ограничения сигнала сверху. Выпаиваем и измеряем номинал. После этого устанавливаем резистор на 25…30% меньше.
При желании поэкспериментировать можно собрать совсем упрощенную схему.
Транзисторы здесь должны иметь больший К ус. Первый не менее 200, второй не менее 100.
Резистор R7 мощностью не менее 50 ватт. При отсутствии такого можно использовать электрический чайник и утюг по 2000 ватт на220в, соединенные параллельно, либо 2 ТЭН на 2000 ватт. – получается сопротивление около 10 ом. Кстати это можно использовать и как эквивалент нагрузки.
Данная схема позволяет получить 4…5 ватт (потреблять будет все равно около 90 ватт.) На коллекторе VT2 нужно выставить 12 вольт.
Усилители, предназначенные для усиления сигналов нулевой частоты — это т.н. усилители постоянного тока. Однако очевидно, что в реальности от конкретных устройств нам требуется работоспособность не только на нулевой частоте, но и в некотором, пусть незначительном, диапазоне частот, вплотную примыкающем к нулевой. Т.е. в общем случае можно говорить об усилителях низкой частоты, делая некоторый акцент на особенностях, присущих именно усилителям постоянного тока. Характерной чертой низкочастотных электрических сигналов по сравнению с высокочастотными является некоторая трудоемкость воздействия на них с помощью пассивных компонентов электрических схем, таких как: емкости и индуктивности. Вызвано это в первую очередь тем, что для достижения требуемых воздействий на низких частотах мы должны применять большие емкости и большие индуктивности. Но с другой стороны, низкие частоты обладают и хорошими качествами — они не проникают, как высокочастотные сигналы, во все возможные точки схем, наводя там помехи, а для работы с низкочастотными сигналами не нужны дорогие и легко выходящие из строя радиокомпоненты. Основной задачей низкочастотных усилителей обычно является усиление сигналов звуковой частоты (10…20000 Гц) в различных устройствах промышленной и бытовой радиоаппаратуры. Важнейшими характеристиками таких усилителей являются выходная мощность и уровень нелинейных искажений. Если с выходной мощностью все более или менее ясно — от нее зависит громкость звука, который мы слушаем — то о нелинейных искажениях скажем особо. Дело в том, что когда мы имеем дело с высокочастотными сигналами, то в подавляющем большинстве случаев — это модулированные сигналы, в которых качество передаваемого сообщения в некотором смысле защищено с помощью того или иного метода модуляции. Т.е. незначительные искажения высокочастотного сигнала могут и не отразиться на модулирующем низкочастотном сигнале. Совсем по другому приходится относиться к искажениям в низкочастотных усилителях. Ведь здесь все вносимые в сигнал изменения будут в точности воспроизводиться на выходе. Учитывая вышеизложенное, в низкочастотных усилителях, как правило, гораздо большее значение имеют вопросы оптимального выбора и обеспечения стабильности рабочей точки, а поскольку и протекающие в таких усилителях мощности также гораздо выше типичных для высокочастотных схем уровней, то и проблемы эффективности (коэффициента полезного действия), температурного режима и защиты элементов от повышенных токов и напряжений здесь встают гораздо чаще. Обычным схемотехническим решением для любых высокочастотных схем является включение в цепи прохождения сигналов конденсаторов, которые имеют низкое сопротивление на частоте сигнала и высокое на низких частотах. Это позволяет отделить полезный высокочастотный переменный сигнал от постоянной составляющей, которая не проходит через конденсатор. С другой стороны, применение индуктивностей, которые, наоборот, имеют маленькое сопротивление на низких частотах и большое сопротивление на высоких частотах, позволяет выделять только постоянную составляющую, не оказывая при этом влияния на полезный высокочастотный сигнал. Таким образом, в высокочастотных усилителях мы можем проектировать цепи смещения и цепи протекания полезного сигнала совершенно отдельно друг от друга. В низкочастотных каскадах (а тем более в усилителях постоянного тока) мы лишены этого удовольствия. Здесь любой конденсатор и любая индуктивность (если только они не сравнимы по размерам с консервной банкой) неизбежно окажут некоторое влияние на полезный сигнал. Иногда таким влиянием можно пренебречь. Но если мы хотим добиться достаточно качественного звучания, то приходится постоянно помнить о наличии данной проблемы. Цепи смещения и цепи протекания полезного сигнала в низкочастотных усилительных каскадах оказываются в значительной степени совмещенными (а в усилителях постоянного тока они полностью совмещены), т.е. мы должны проектировать их так, чтобы вносимые ими в полезный сигнал искажения были минимальными. Но совершенно избавиться от этих искажений мы не в состоянии. Поэтому в низкочастотные усилительные каскады очень часто включаются специальные корректирующие цепи, которые не оказывают влияния на режимы работы транзисторов по постоянному току, но исправляют некоторые важнейшие параметры, отражающие работу на переменном сигнале (к таким параметрам в первую очередь относятся: частотная и фазовая характеристики каскада, входное и выходное сопротивление, динамический диапазон и т.п.). Здесь мы не имеем в виду, что в высокочастотных усилителях не бывает цепей частотной коррекции и т.п., но вот способы включения таких цепей, а главное, их назначение оказываются, как правило, различными для высокочастотных и низкочастотных усилителей. В низкочастотных усилителях цепи коррекции обычно включаются в виде разнообразных внутри- или междукаскадных обратных связей. При этом могут использоваться как уже имеющиеся в каскаде цепи обратной связи, образованные элементами смещения, так и новые цепочки, работающие только для переменной составляющей входного сигнала. Возможно очень большое число разновидностей данных цепей коррекции. Второй способ — это включение корректирующих элементов между каскадами многокаскадного усилителя. Для коррекции на низких частотах обычно применяются различные RC-цепочки. Ранее было довольно популярным использование низкочастотных трансформаторов, но этот метод по причине низкого качества и больших габаритов самих трансформаторов сегодня можно считать ушедшим в прошлое, в современных схемах предпочтение отдается пусть более сложным в схемотехническом плане, но более эффективным и надежным решениям. Желание добиться минимального уровня искажений в низкочастотных усилителях приводит нас к еще одной проблеме. Эффективность простейших решений усилительных каскадов на биполярных транзисторах с точки зрения отношения потребляемой каскадом мощности к мощности добавляемой к усиливаемому сигналу очень низка. Это обычно терпимо для маломощных схем в каскадах предварительного и промежуточного усиления, но в выходных каскадах усиления мощности данная проблема становится основной, ограничивающей возможность достижения приемлемых показателей. Для ее решения, во-первых, используются специальные виды усилительных каскадов (например, двухтактный каскад), в которых удается поднять КПД до приемлемого уровня, а во-вторых, вводятся дополнительные элементы, предназначенные для снижения уровня нелинейных искажений, неизбежно нарастающего, когда транзистор выходит за пределы режима линейного усиления (а это приходится делать для повышения КПД схемы). Кроме этого, в усилителях мощности (да и вообще в низкочастотных усилителях) мы часто сталкиваемся с такой проблемой. Напряжения и токи переменных сигналов, протекающие в усилительных каскадах, зачастую сравнимы с допустимыми для применяемых транзисторов предельными электрическими показателями. Также и напряжение источника питания, требуемое для таких усилителей оказывается достаточно высоким. Т.е. нам бывает трудно (а иногда и невозможно) удержать транзистор в режиме линейного усиления, когда сигналы на его электродах близки к предельно допустимым. Все это вынуждает включать в схемы усилителей специальные элементы защиты, предотвращающие выход транзисторов из строя в результате превышения разрешенных режимов, а также строго следить за температурным режимом усилителя и, если необходимо, осуществлять коррекцию рабочих точек по постоянному току. Не следует думать, что все описанные проблемы, с которыми сталкивается разработчик при проектировании низкочастотного усилителя, не имеют значения для усилителей высокочастотных — это не так. Но обычно данные проблемы гораздо менее значимы на высоких частотах, поскольку их затеняют другие, не проявлявшиеся на низких частотах эффекты. Что касается свойств конкретных схем включения биполярного транзистора, то можно констатировать, что в низкочастотных усилителях преобладают включения с ОЭ и с ОК, а также разнообразные комбинированные схемы.
|
Простой УНЧ
- Подробности
- Категория: Аудио
В радиотехнике колебания электрического сигнала до 20 000 Гц называются низкими частотами или звуковым диапазоном (воспринимаются человеческим ухом). Чтобы электродинамики, установленные в колонке, воспроизводили звук, надо подать на них мощный сигнал. Такой сигнал получается путем преобразования слабых колебаний, идущих из магнитофона или микрофона, в усилителе низких частот (УНЧ).
У высокочастотных (до 100 МГц) усилителей принцип работы такой же, как у УНЧ, только величины емкостей конденсаторов меньше в такой же пропорции как отношение высокой частоты к низкой.
Самый простой УНЧ состоит всего из 4 элементов – транзистора VТ1, переходного конденсатора С1, резистора смещения R1 и нагрузки BF1. В качестве нагрузки можно использовать телефонный капсюль. Нагрузка соединена с коллектором транзистора, R и C замкнуты на базе, эмиттер заземлен. Питание подается на общую точку нагрузки и резистора смещения R. Такая схема называется «с общим эмиттером». Напряжение питания, подаваемое на простой УНЧ, составляет 3 – 15 В.
Схема усилителя низкой частоты
Для освоения работы с УНЧ рекомендуется проводить эксперименты по подбору режимов усилителя и выбору номиналов всех элементов. Обычно у переходного конденсатора величина емкости составляет 1 – 100 мкФ. Более низкую частоту может усилить УНЧ с увеличением этой емкости.
Величина резистора смещения R1 (обычно десятки кОм) определяется сопротивлением телефонного кабеля, напряжением питания УНЧ и коэффициентом передачи (усиления) конкретного типа транзистора. Также необходимо знать, что номинал резистора R1 должен быть больше значения сопротивления нагрузки, как минимум, в 100 раз.
Специалисты рекомендуют при подборе резистора R1 использовать переменный резистор до 1 мОм. Его включают последовательно с резистором номиналом 20 – 30 кОм. Нужно подать на вход УНЧ звуковой сигнал с небольшой амплитудой, затем меняя сопротивления переменного резистора, при максимальной громкости сигнала добиться его наилучшего качества.
Входной сигнал УНЧ не должен быть больше 0.7 В. В простом УНЧ выходная мощность определяется величиной напряжения питания, сопротивлением нагрузки и может достигать нескольких ватт.
Простой УНЧ можно собрать в течение нескольких минут.
Добавить комментарий
|
Эта схема усилителя басов может использоваться для создания мощных пульсирующих басовых эффектов в любой подключенной акустической системе.
Не влияя ни на какой нормальный выход или разделение стерео в текущей системе, усилитель успешно включает басовые сигналы через левый и правый стереоканалы и, при последующем усилении, передает их через общий басовый динамик.
Систему можно использовать разными способами.В простейшей форме объединяющий фильтр, показанный на рис. 1, связан с любым запасным моно- или стереоусилителем (мощностью 20 Вт или даже больше) и выполняется с помощью одного корпуса динамика, обеспечивающего хорошие низкие частоты.
В другом варианте аналогичная компоновка используется вместе с акустической системой, изготовленной для воспроизведения басов.
Но поскольку у пары из нас есть запасные мощные усилители, лежащие в ожидании проекта, подобного этому, мы разработали простой, но полезный усилитель специально для этого конкретного проекта.
Обратите внимание, что в последнем варианте конструкция фильтра продолжает несколько изменяться.
КОНСТРУКЦИЯ
В случае, если усилитель используется в простейшей форме с использованием отдельного усилителя, фильтр должен быть построен на небольшом куске перфорированной доски или полосовых этикеток.
Схема изображена на рис. 1. Схема не очень существенна. В форме, показанной на рис. 2, усилитель и фильтр выполнены как одно целое.
Это полное устройство может быть установлено в новом корпусе низкочастотного динамика (как мы сделали с нашим прототипом) или размещено в любом легкодоступном месте.
Когда вы убедитесь, что все компоненты подключены правильно, установите стеклоочиститель RV2 по центру его хода.
Старайтесь не подключать динамики на этом этапе процедуры. Включите основное питание 120 В и проверьте клеммы. Это наверняка будет ниже 200 мВ.
Если оно значительно выше, отключите и перепроверьте все соединения. (Если вольтметр недоступен, подключите одну сторону динамика к одной стороне усилителя и на мгновение прикоснитесь ко второму выводу усилителя к остальной стороне динамика.
Если все в порядке, динамик должен оставаться практически бесшумным или почти производить легкий «щелчок». (Если диффузор динамика пытается пролететь через комнату, немедленно выключите его и перепроверьте все соединения).
После этого, если доступен миллиамперметр, отсоедините провод от контакта 2 и измерьте ток этим проводом. Отрегулируйте RV2 до значения около 40 мА. Если миллианиметр недоступен, оставьте RV2 в среднем положении.
Подключите провода через имеющиеся динамики ко входу фильтра и подключите низкочастотный динамик к усилителю-усилителю.Теперь можно было включить питание и осмотреть всю систему.
Не забывайте, что звук из схемы усилителя низких частот будет сильно изменен, если требуется только это устройство, но при смешивании со звуком через существующие два динамика в вашей стереосистеме он звучит просто великолепно.
КОРПУС НИЗКОГО ДИНАМИКА
Корпус, протестированный для использования с этим методом, показан на рис. 4 и 5. Используемые громкоговорители были двух типов по 8 Ом, соединенных параллельно, поэтому они имели высокоэффективное сопротивление 4 Ом.
Внутренняя часть корпуса динамика была облицована по крайней мере на трех не обращенных друг к другу поверхностях (например, сбоку, сверху и сзади) вместе с поглощающим материалом, например, войлоком.
Как это работает
Выходные сигналы каждого канала данного стереоусилителя объединены резисторами R1, R4. Резисторы R6, R6 и RV1 в сочетании с конденсаторами C1, C2 и C3 образуют фильтр нижних частот, который включает частоту среза около 200 Гц и конечную 18 дБ на октаву крутизны.
Конденсатор C4 обеспечивает фильтр высоких частот около 30 Гц для защиты динамиков от сильных переходных процессов и уровней постоянного тока.(Показанный на рис. 1 фильтр, предназначенный для использования с отдельными усилителями, имеет аттенюатор на 20 дБ, установленный перед выходным потенциометром, что предохраняет следующий усилитель от перегрузок).
Усилитель, показанный на рис. 2, имеет усиление по напряжению 23x (R9 + R7) / R7, выходную мощность около 25 Вт на четыре Ом и частоту от 0 Гц до примерно 50 кГц
Вместе с входным фильтром Вместе с тем частотная характеристика усилителя НЧ соответствует характеристике фильтра, показанного на рис.3. Основное усиление напряжения схемы усилителя обеспечивается IC1, Q2 и Q3. Q4 и Q5 обеспечивают существенное усиление по току для работы выходных транзисторов Q6 и Q7. Транзистор Q1 компенсирует Q4. D2 и D3 компенсируют Q5 и Q7.
Стабилитроны ZD1 и ZD2 защищают Q2 и Q3, ограничивая размах выходного напряжения ИС. Мощный усилитель басов, описанный в этом конкретном проекте, также можно использовать без фильтра в качестве простого моноусилителя мощностью 25 Вт, в этом случае диод D2 или D3 (но не оба) необходимо снять с его позиции на печатной плате и перенести на радиаторе.
Схема усилителя бас-гитары класса D
Завершенный проект усилителя класса d Усилитель мощности класса d, предусилитель, измеритель уровня громкости, блок питания, дизайн панели. Узнайте о конструкции усилителей класса D. Спроектируйте проводку усилителя для баса с выходной мощностью около 100 Вт. Завершите вывод … Electronics Projects, Class D Bass Guitar Amplifier Circuit «Схемы усилителя звука, схемы управления звуком, класс» Схема усилителя d, « Дата 2019/08/08
Завершенный проект усилителя класса d Класс d усилитель мощности, предусилитель, измеритель мощности, блок питания, проектирование панели.Узнайте о конструкции усилителей класса D. Разработайте схему подключения усилителя для низких частот с выходной мощностью около 100 Вт. Завершите выходной каскад активным корректирующим предусилителем с трехполосным эквалайзером и переключаемой частотой коррекции центральной полосы. Характеристики проводки моделируются в PSpice, а дизайн печатных плат — в Eagle.
На основе предыдущих схемных решений реализовать функциональный образец усилителя мощности для низких частот заданных параметров, включая предусилитель коррекции и блок питания.
Усилитель оживить и измерить его основные характеристики, сравнить результаты с ожидаемыми параметрами с результатами компьютерного моделирования.
В схему усилителя ошибки LT1358 подается звуковой сигнал с амплитудой 1 В и частотой 1 кГц. Выходной сигнал этой схемы сравнивается в компараторе LT1394 с треугольным напряжением с амплитудой +/- 4 В и периодом 20 мкс, что соответствует частоте 50 кГц. Эта частота для иллюстративных графиков выбрана ниже, чем в реальном подключении.
Цепи питаются симметрично +/- 5В. IN Вверху изображения вы можете видеть форму входного аудиосигнала, в середине — форму волны инвертированного напряжения после прохождения схемы LT1358 и сравнения ее с модуляцией с треугольным сигналом, а внизу — выходное напряжение компаратора.
Схема цепи усилителя бас-гитары класса D
В начале проектирования предполагалось использовать схему HIP4080A , которая предлагает интересное решение, так как в нем, к сожалению, есть встроенный входной компаратор. не достичь качества внешнего компаратора с точки зрения его точности, задержек, скоростей и тому подобного.
Более подробная информация об используемом компараторе описана в разделе 3.3.2. На момент проведения этой работы схема не была доступна у поставщиков и не могла быть отправлена в качестве образца напрямую от производителя.
Они являются ключом к достижению высокой эффективности усилителя и качественного воспроизведения оконечных транзисторов, которые действуют как переключатели. Подключение транзисторов должно обеспечивать наименьшие потери мощности, малую задержку и возможность быстрого переключения индуктивной силовой нагрузки.
Подключение выходного каскада, как было указано ранее, представляет собой полный мостовой тип, состоящий из 4 индуцированных полевых МОП-транзисторов. Поскольку нагрузка, остающаяся на выходном LC-фильтре и динамике, является сильно индуктивной, ее переключение создает всплески перенапряжения, которые должны устранить встроенные антипараллельные диоды.Некоторые транзисторы удовлетворяют этим требованиям HEXFET от International Rectifier. Параметры International Rectifier HEXFET указаны ниже расчетных теоретических потерь мощности на выходном каскаде. Все транзисторы в корпусах ТО-220.
СПИСОК ССЫЛОК ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-26266.zip
Цепь предусилителя стереозвукас контролем низких и высоких частот с использованием транзисторов
Часто нам нужно контролировать низкие, высокие и громкость нашего аудиосигнала перед прохождением его через каскады усиления, чтобы предотвратить искажение звука.Схема, которая усиливает аудиосигнал до того, как он попадает в усилитель основного динамика, называется предварительным усилителем звука . Использование предварительного усилителя звука обеспечивает хорошее качество звука и дает возможность модифицировать нашу звуковую систему, используя ее в качестве основной звуковой цепи / устройства перед подачей аудиосигнала на ваш усилитель / сабвуфер / систему домашнего кинотеатра. Кроме того, мы можем контролировать низкие и высокие частоты для разных песен и получить широкий диапазон управления нашей аудиосистемой. Этот тип схемы, которая обеспечивает управление низкими и высокими частотами, также известен как печатная плата BT .Ранее мы построили простой предварительный усилитель Mono Audio с использованием транзистора, а в этой статье мы построим схему предварительного усилителя с регулировкой низких и высоких частот.
Схема предварительного усилителя может быть спроектирована с использованием транзистора или микросхемы операционного усилителя, обе конструкции имеют определенные преимущества и недостатки, хотя обе практически работают нормально и улучшают качество звука. В этой статье мы построим предварительный усилитель на базе транзисторов и проверим его работу.
Компонент, необходимый для схемы предварительного усилителяНаш стерео предусилитель будет двухканальным.Громкость, низкие и высокие частоты каждого канала можно регулировать независимо с помощью потенциометров; следовательно, это может выглядеть как много компонентов на макетной плате, но все они являются простыми компонентами и должны быть легко доступны. Список материалов, необходимых для схемы звукового предусилителя, приведен ниже.
| Название компонента | Значение | Кол-во |
| Потенциометр | 47к | 6 |
| Конденсатор | 103 пф | 4 |
| Конденсатор | 104 пф | 2 |
| Конденсатор | 222 пф | 2 |
| Конденсатор | 10 мкФ / 25 В | 4 |
| Конденсатор | 47 мкФ / 25 В | 4 |
| Конденсатор | 1000 мкФ / 25 В | 1 |
| Резистор | 15к | 2 |
| Резистор | 10к | 6 |
| Резистор | 1к | 4 |
| Резистор | 560k | 2 |
| Резистор | 47к | 2 |
| Резистор | 2.7к | 2 |
| Резистор | 100 Ом | 1 |
| Переменный резистор (потенциометр) | 2k | 2 |
| Стабилитрон | 12 В (IN4742A) | 1 |
| Транзистор | 2sc1815 или C1815 | 4 |
Полная принципиальная схема для двухканального предварительного усилителя состоит из двух моно-схем, объединенных в одну стереофоническую схему, как показано на изображении ниже.Как вы можете видеть, звук левого и правого каналов проходит через две части схемы, и я использовал 3 одноканальных потенциометра 47 кОм для управления громкостью, низкими и высокими частотами. Источник звука с разъема 3,5 мм подается как вход через резистор 15 кОм для потенциометра (Bass) и на другой вывод потенциометра, заземленный через резистор 1 кОм для низкой частоты. Для высоких частот (высокая частота) звуковой сигнал проходит через 222 пФ (полиэфирный конденсатор) на потенциометр 47 кОм и заземляется через конденсатор 103 пФ и 10 мкФ для потенциометра громкости.
Основным компонентом этой схемы является транзистор 2SC1815 , , который представляет собой NPN-транзистор общего назначения, который обычно используется для усиления звука и предназначен для предварительного каскадного усилителя звуковой частоты. Транзистор 2SC1815 показан на изображении ниже
.Кремниевый эпитаксиальный NPN-транзистор производится Toshiba и обычно доступен в упаковке TO-92, как показано ниже. Ниже приведены важные технические характеристики транзистора 2SC1815 NPN.
- Имеет Vceo = 50v
- Ток коллектора IC = 150 мА
- Абсолютные максимальные характеристики при Ta = 25 ℃,
- Коллектор Базовое напряжение Vcbo 60V
- Напряжение коллектор-эмиттер Vceo 50 В
- Базовое напряжение эмиттера Vebo 5v
- NPN транзистор общего назначения
- Коэффициент усиления постоянного тока (hFE) от 70 до 700
- Непрерывный ток коллектора (IC) 0,15 А
- Частота перехода: 80 МГц
- Рассеиваемая мощность коллектора ПК = 400 мВт
Более подробную информацию о транзисторе, включая график его характеристик, можно найти в листе данных 2SC1815
.Мы используем 2 транзистора для каждой секции схемы в качестве двухкаскадной конфигурации усиления . , сопротивление 560 кОм от VCC и резистор 47 кОм от земли используется для создания схемы делителя напряжения для обеспечения мощности / усиления коллектора. первого транзистора вместе со звуковым сигналом через конденсатор 10 мкФ от потенциометра громкости.В эмиттере есть переменный резистор 2k, соединенный с конденсатором 47uF и резистор 1k для выбора частоты и уточнения звука, база первого транзистора соединена с коллектором второго транзистора для будущего усиления. Наконец, выходной сигнал поступает из эмиттера второго транзистора через конденсатор емкостью 47 мкФ с 2,7 кОм и резистор 1 кОм от GND для фильтрации шума.
Цепь предварительного усилителя на макетной платеПоскольку в схеме предварительного усилителя не используется большой ток, мы можем построить схему на макетной плате.Мои подключения к макетной плате выглядят так, как показано ниже. Я также отметил детали для облегчения понимания.
Вы можете просто следовать приведенной выше принципиальной схеме, чтобы построить свою собственную схему. Самый важный компонент в нашей схеме — это NPN-транзистор C1815 . Распиновка транзистора показана ниже
.После того, как схема построена, вы можете напрямую протестировать ее со своим аудиоисточником. Помните, что это схема предварительного усилителя звука, а не сам по себе усилитель.Следовательно, вы должны подключить выход вашего предварительного усилителя к аудиоусилителю, а затем к вашей акустической системе. Для тестирования этого проекта я использую плату аудиоусилителя LA4440, которую мы создали в нашем предыдущем руководстве. Вы можете использовать любую плату усилителя по вашему выбору, вы также можете создать свои собственные схемы аудиоусилителя с различными уровнями мощности в соответствии с требованиями вашего приложения.
Полная работа предварительного усилителя звука показана на видео ниже. Надеюсь, вы поняли руководство и узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их на нашем форуме или воспользуйтесь разделом комментариев ниже.
Регулятор тембра усилителя
- Изучив этот раздел, вы сможете:
- Общие сведения о типовых схемах, используемых для регулировки тембра в усилителях звука.
- • Регулировка тона.
- • Пассивные низкие частоты — регулировка высоких частот.
- • Активные низкие частоты — регулировка высоких частот.
- • IC управление общими функциями усилителя.
Фиг.4.2.1 Простое управление тоном
Регулировка тона
Tone Control, наиболее простая форма которого показана на рис. 4.2.1, обеспечивает простое средство регулирования количества более высоких частот, присутствующих в выходном сигнале, подаваемом на громкоговорители. простой метод достижения этого состоит в том, чтобы разместить переменную CR-сеть между усилителем напряжения и каскадами усилителя мощности. Значение C1 выбирается так, чтобы пропускать более высокие звуковые частоты, это имеет эффект постепенного уменьшения более высоких частот в качестве переменного резистора. ползунок перемещается к нижнему краю регулятора тембра. Минимальный уровень ослабления высоких (высоких) частот ограничивается R1, что предотвращает прямое подключение C1 к земле.Поскольку схема только снижает высокочастотную составляющую сигнала, ее можно назвать простым регулятором Treble Cut. Использование этих простых схем обычно ограничивается гитарными приложениями или недорогими радиоприемниками.
В усилителях Hi-Fi управление тональностью относится к усилению или уменьшению определенных звуковых частот. Это может быть сделано в соответствии с предпочтениями слушателя, не все воспринимают звук одинаково, например, частотная характеристика человеческого уха меняется с возрастом.Помещение или зал, в котором воспроизводится звук, также влияет на характер звука. для изменения звука используются многие методы, в частности частотная характеристика усилителей, производящих звук. Они варьируются от простых RC-фильтров, пассивных и активных сетей управления частотой до сложной цифровой обработки сигналов.
Цепь управления тоном Баксандала
Рис. 4.2.2 Цепь управления тональным сигналом Баксандала
Обсуждаемая здесь схема является примером схемы регулировки тембра Баксандалла, показанной на рис.4.2.2 — аналоговая схема, обеспечивающая независимое управление низкими и высокими частотами; как низкие, так и высокие частоты могут быть усилены или ослаблены, и, когда оба регулятора находятся в их средних положениях, обеспечивает относительно ровную частотную характеристику, как показано синей линией графика «Отклик уровня» на рис. 4.2.5. Первоначальная конструкция, предложенная П. Дж. Баксандаллом в 1952 году, использовала ламповый усилитель и обратную связь как часть схемы, чтобы уменьшить значительное затухание (около -20 дБ), вносимое пассивной сетью, и обеспечить истинное усиление низких и высоких частот.До сих пор существует множество вариантов используемых схем, как в виде активных цепей (с усилением, как было предложено изначально), так и в виде пассивных цепей без встроенного усилителя. В пассивных вариантах схемы Баксандалла могут использоваться дополнительные каскады усиления, чтобы компенсировать ослабление приблизительно -20bB, вызванное схемой.
Прочтите оригинальную статью 1952 года «Управление тоном с отрицательной обратной связью» П. Дж. Баксандалла, бакалавра наук (англ.), Опубликованную в «Wireless World» (ныне Electronics World)
Как работает схема Баксандалла.
Рис. 4.2.3 Максимальное усиление низких и высоких частот
С регуляторами низких и высоких частот, установленными на максимальное усиление (оба дворника в верхней части резисторов VR1 и VR2), а неактивные компоненты выделены серым цветом, схема будет выглядеть, как на рис. 4.2.3. Потенциометры как низких, так и высоких частот, которые могут иметь линейные или логарифмические дорожки в зависимости от конструкции схемы, имеют гораздо более высокие значения, чем другие компоненты в цепи, и поэтому, когда дворники VR1 и VR2 установлены на максимальное сопротивление, оба потенциометра можно рассматривать как разомкнутые. схема.Также C4 не способствует работе схемы из-за высокого сопротивления VR2, а C1 эффективно закорачивается из-за того, что стеклоочиститель VR1 находится на верхнем конце его дорожки сопротивления.
Полная полоса частот сигнала подается на вход усилителя с низким выходным сопротивлением, а высокочастотные компоненты сигнала подаются непосредственно на выход схемы регулировки тембра через конденсатор C3 емкостью 2,2 нФ, который имеет реактивное сопротивление. около 3,6 кОм при 20 кГц, но более 3.6 МОм при 20 Гц, поэтому нижние частоты блокируются.
Полная полоса частот также появляется на стыке R1 и C2, которые вместе образуют фильтр нижних частот с угловой частотой примерно от 70 до 75 Гц, и поэтому частоты, значительно превышающие эту (средние и высокие частоты), проходят через заземление через R2.
Последовательное соединение R2 с C2 предотвращает ослабление частот средней полосы, превышающее примерно -20 дБ. Более низкие частоты поступают на выход через R3. Поскольку R3 имеет довольно большое значение (чтобы эффективно изолировать эффекты двух переменных регуляторов друг от друга, входное сопротивление (Z в ) цепи, следующей за регулятором тембра, должно быть очень высоким, чтобы избежать чрезмерных потерь сигнала из-за эффект делителя потенциала R3 и Z на следующей ступени.
Срезание низких и высоких частот.
Рис. 4.2.4 Схема с VR1 и VR2 на минимуме
Когда регуляторы низких и высоких частот установлены на максимальное срезание (рис. 4.2.4), сигнал полной полосы пропускания проходит через R1, но с ползунком VR1 на нижнем конце его дорожки сопротивления, C1 / R2 теперь формируют проход высоких частот. фильтр, имеющий угловую частоту от 7 до 7,5 кГц, поэтому только частоты, значительно превышающие эту, могут проходить без ослабления. Таким образом, средние и высокие частоты подаются на R3 и C4, которые теперь образуют фильтр нижних частот для постепенного ослабления частот выше примерно 70 Гц, средние частоты (примерно 600 Гц) уменьшаются примерно на -20 дБ, а на 20 кГц на как видно из кривой отклика на рис.4.2.5.
Рис. 4.2.5 Модифицированная кривая отклика Баксандалла
Обратите внимание, что хотя схема обеспечивает то, что называется усилением низких и высоких частот, в пассивной версии схемы Баксандалла (без усиления) все частоты фактически снижаются.
Затухание схемы в средней полосе обычно составляет около -20 дБ, а с полным «усилением», применяемым либо на нижнем, либо на верхнем конце полосы пропускания, ослабление на этих частотах будет примерно от −1 до −3 дБ.
Активная цепь Баксандалла
Чтобы преодолеть существенные потери в пассивной версии этой схемы, которая дает отклик уровня (с обоими регуляторами в среднем положении), но на -20 дБ ниже входного напряжения, в конструкции обычно включают усилитель. В настоящее время операционный усилитель был бы разумным выбором, поскольку сеть Баксандалла формирует контур отрицательной обратной связи, чтобы обеспечить требуемые значения усиления в необходимой полосе пропускания. Возможны различные конструкции с разными значениями резисторов от R1 до R4 и от C1 до C4 в сети, в зависимости от некоторой степени от выходного сопротивления предыдущей цепи и входного сопротивления следующих цепей.
В активных схемах, таких как показанная на рис. 4.2.6, цель состоит в том, чтобы получить отклик уровня на уровне 0 дБ, чтобы не было усиления и потерь из-за схемы регулировки тембра. Максимально возможное усиление не должно быть достаточным для перегрузки любого каскада, следующего за регулятором тембра, если необходимо избежать искажений. Поэтому конструкция таких схем управления обычно является неотъемлемой частью общей конструкции системы усилителя.
Рис. 4.2.6 Активный регулятор тембра с использованием сети Baxandall и операционного усилителя с NFB.
Микросхемы управления тоном
Рис. 4.2.7 Микросхема управления звуком LM1036
В современных усилителях существует тенденция использовать элементы управления на интегральных схемах, которые могут управляться как цифровыми, так и аналоговыми схемами. Простое решение для регулировки низких и высоких частот, баланса и громкости в аналоговых стереоусилителях предлагают такие микросхемы, как LM1036 от National Instruments.
Блок-схема и схема приложения показаны на рис. 4.2.7. Каждый из четырех элементов управления регулируется путем подачи переменного напряжения в диапазоне 5.4 В (который подается на вывод 17 микросхемы) и 0 В. Половина напряжения, приложенного к контактам 4, 9, 12 и 14 управления, дает частотную характеристику уровня, центральный баланс между левым и правым каналами и половину громкости.
LM1036 также имеет переключатель компенсации громкости. Когда «включено», это изменяет действие регуляторов для усиления низких и высоких частот при низком уровне громкости. Это сделано для того, чтобы компенсировать снижение слуха человека на высоких и низких частотах тихими звуками.
Начало страницы
Контур громкости, низких и высоких частот в аудиоусилителе: 11 шагов
Введение: Контур громкости, низких и высоких частот в аудиоусилителе
Hii friend,
Сегодня я собираюсь сделать схему громкости, низких и высоких частот. будет управлять громкостью усилителя и низких частот, а также высокими частотами усилителя. Эта схема предназначена только для одноканального звукового усилителя. Эту схему я буду использовать на плате одноканального звукового усилителя 6283 IC.Как мы узнали о подключении платы усилителя 6283 в предыдущем блоге.
Давайте начнем,
Добавьте TipAsk QuestionDownload
Шаг 1: Возьмите все компоненты, как показано ниже
Требуемые компоненты —
(1.) Керамический конденсатор — (100nf) 104 x1
(2.) Керамический конденсатор — (0,01 мкФ) 103 x1
(3.) Потенциометр (переменный резистор) — 100 кОм x2
(4.) Резистор — 4,7 кОм x1
(5.) Соединительные провода
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 2: Подключите Все компоненты
Подключите все компоненты в соответствии со схемой, показанной на рисунке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 3: Подключите провода к потенциометру
Потенциометр-1 предназначен для низких частот, а потенциометр-2 — для высоких частот.
Сначала мы должны подключить провода 1-го контакта потенциометра-1 к 1-му контакту потенциометра-2 (этот провод подключен к потенциометру для аудиовхода)
Затем подключите 3-й контакт потенциометра-1 к 3-му контакту потенциометра-2. (Этот провод предназначен для заземления).
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 4: Следующее подключение 103 Pf
Далее нам нужно подключить 0.01 мкФ керамический конденсатор (103 пФ) к контакту 1 и контакту 2 потенциометра 1, который предназначен для низких частот, как вы можете видеть на картинке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 5: Подключите резистор 4,7 кОм
Затем нам нужно подключить резистор 4,7 кОм к среднему контакту потенциометра низких частот, как вы можете видеть на картинке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 6: Подключите керамический конденсатор 100 нФ
Теперь нам нужно последовательно подключить керамический конденсатор 100 нФ (104 пФ) к среднему контакту высокочастотного потенциометра, как показано на рисунке.
Добавьте TipAsk QuestionDownload
Шаг 7: Подключите провода
Затем подключите провода к выходу резистора 4,7 кОм и конденсатора 100 нФ (104 пФ), как вы можете видеть на рисунке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 8: Подключите потенциометр громкости
Схема низких и высоких частот готова, поэтому теперь нам нужно подключить потенциометр громкости.
Подключите провод 2-го контакта потенциометра громкости к контакту 1 потенциометра низких частот, а
подключите 3-й контакт потенциометра громкости к 3-му контакту потенциометра низких частот.
Подключите вспомогательный кабель Левый / Правый провод к контакту 1 потенциометра громкости и провод заземления к 3-му контакту потенциометра объема, как показано на рисунке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 9: Подключите провод к контакту GND
Затем подключите провод к контакту GND потенциометра, который является 3-м контактом всех потенциометров.
Как показано на рисунке, я подключаю провод заземления к 3-му контакту потенциометра высоких частот.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 10: Подключите входной провод к усилителю
Теперь мы должны передать входной аудиосигнал на плату усилителя.
Подключите выходные провода резистора 4,7 кОм и 104 пФ к входному контакту платы усилителя, а провод заземления — к контакту заземления усилителя, как вы можете видеть на рисунке.
Добавить TipAsk QuestionDownload
Шаг 11: Схема усилителя НЧ, ВЧ и громкости готова
Теперь цепь громкости, НЧ и ВЧ готова, так что давайте проверим ее.
Подайте питание на плату усилителя и подключите вспомогательный кабель к мобильному телефону и воспроизводите песни.
Для низких и высоких частот —
Поверните ручку потенциометра низких и высоких частот и наслаждайтесь композициями с звучанием низких и высоких частот.
Спасибо
Добавить вопрос Задать вопросСкачать
Будьте первым, кто поделится
Вы сделали этот проект? Поделитесь с нами!
Я сделал это! РекомендацииКак сделать простой предварительный усилитель низких частот с использованием транзистора 2n2222
Качество звука является важным фактором для любых живых выступлений или развлекательных медиа, будь то небольшая сессия записи или полный концерт EDM.С появлением новых тенденций в индустрии развлечений стало особенно необходимо иметь самое лучшее оборудование для обеспечения максимальной производительности, особенно с точки зрения качества звука. Итак, в этом проекте мы собираемся пройти пошаговую процедуру «Как сделать простой басовый усилитель» с использованием одного транзистора и небольшого количества других компонентов.
[спонсор_1]Вы можете изготовить эту схему на печатной плате, чтобы заказать печатные платы на заказ по удивительно низкой цене 2 доллара за 5 печатных плат. Посетите: www.jlcpcb.com
Что такое усилитель низких частот?
Электронный усилитель низких частот — это электронная схема, которая работает вместе со схемой усилителя, улучшая ее выходную характеристику. Он обычно устанавливается в базовую бытовую электронику, такую как динамики, игровые гарнитуры и наушники, чтобы улучшить качество прослушивания.
Компоненты оборудования
Для сборки этого проекта вам потребуются следующие детали
2N2222 Транзистор
Полезные шаги
1) Припаяйте транзистор 2n2222 на плате veroboard, после этого припаяйте резистор 47K между базой транзистора и землей схемы.
2) Припаяйте резистор 470K от базы транзистора к Vcc цепи. После этого припаяйте положительную клемму конденсатора емкостью 47 мкФ к базе транзистора (аудиовход).
3) Подключите конденсатор емкостью 100 пФ между выводом эмиттера и базы транзистора. Затем подключите сопротивление 10 кОм между коллекторным выводом транзистора и Vcc схемы.
4) Подключите сопротивление 470 Ом между коллектором транзистора и Vcc цепи.После этого подключите конденсатор емкостью 100 пФ между коллектором транзистора и Vcc схемы.
5) Подключите конденсатор емкостью 47 мкФ между выводом коллектора транзистора и аудиовыходом схемы. Также припаяйте потенциометр 100K к Audio OUT.
6) Подсоедините зажим аккумулятора 9 В. Припаяйте вход динамика между средним выводом потенциометра 10K и заземлением цепи.
7) Подключите аудиовход между конденсатором емкостью 47 мкФ и заземлением цепи.
8) Припаяйте аудиовыход к 8-омному динамику. Включите питание и проверьте цепь.
Рабочее пояснение
Аудиовход поступает с такого устройства, как микрофон / смартфон. Вход идет на базу транзистора 2n2222, действующего как управляющий сигнал. Здесь к базе транзистора подключен конденсатор емкостью 100 мкФ, который блокирует составляющую постоянного тока, позволяя при этом пропускать составляющую переменного тока сигнала.
Усиленный выход коллектора проходит через конденсатор фильтра (47 мкФ), чтобы удалить с выхода любой остаточный шум.Амплитуду выходного аудиосигнала можно отрегулировать с помощью предустановленного потенциометра (100K) перед отправкой на динамик 8 Ом.
Приложения
- В основном используется в динамиках и домашних развлекательных системах.
См. Также: Бестрансформаторный регулируемый источник питания | Как сделать электронные цифровые часы с помощью AT89C2051 | Топ-5 лучших проектов электроники для печатных плат для начинающих
Bass Boost — активный и пассивный набор схем для всех
Эта статья посвящена методам усиления басов там, где это необходимо.
Басы — это неприятная частота, но мы чувствуем неудовлетворенность, слушая установку, в которой просто не хватает басов.
Теперь я настроил и использовал несколько схем усиления низких частот, и они могут поднять низкие частоты для систем, в которых используются небольшие динамики (например, портативные) или системы. у которых есть полочные колонки разумного размера, но для отклика ниже 100 Гц все же требуется небольшая помощь, особенно при прослушивании на низкой громкости.
Динамики обычно ограничены железным законом Хофмана — Маленький кабинет, высокая эффективность, басовый отклик — выберите любые два!
Для маленьких / миниатюрных колонок, особенно портативных, физика играет ограничением. Акустикам в маленькой коробке / кабинете с небольшой перегородкой придется бороться. воспроизводят частоты ниже 200 Гц и довольно быстро падают после 100 Гц. Помните, что маленькие портативные колонки должны иметь некоторую эффективность так что они могут реагировать с помощью усилителей с батарейным питанием.Иначе при таких размерах они перегреются с большими усилителями.
Для небольших динамиков Hi-Fi, то есть динамиков с портами для книжной полки или без портов с драйверами от 4 до 5 дюймов, они могут работать довольно хорошо, но отклик часто указывается до 70 Гц. только и я по-прежнему предпочитаю подъем низких частот ниже 100 Гц, особенно когда я слушаю на низкой громкости, например, когда я работаю и слушаю радио. В этих случаях, обычные регуляторы тембра работают не так хорошо, так как регулировка низких частот может быть слишком «гулкой», так как они слишком сильно поднимаются выше 100 Гц.
Большие колонки — это нормально, а моя основная система с напольными колонками не имеет усиления низких частот. Настройки с сабвуферами также не нуждаются в усилении низких частот.
Но для других настроек здесь я представил некоторые решения для повышения требуемых частот. Это почти как фильтр громкости, только что из 80-х! Но они не повышают высокие частоты.
Обратите внимание, что усиление басов имеет и обратную сторону — усилителю мощности потребуется больше мощности, чтобы дать динамику более высокое напряжение на этих частотах.Это уменьшит вашу общую громкость, в результате чего искажения появятся раньше, как только вы резко увеличите громкость.
Даже если ваш усилитель достаточно мощный, имейте в виду, что усиление низких частот приведет к большему отклонению динамика и может достигнуть своего предела раньше, особенно если это портированный динамик и ваше усиление ниже настроенной частоты портов.
Я также не рекомендую их для Hi-Fi систем, подключенных к виниловым / фонокорректорам.Усиление низких частот усилит неприятные частоты грохота (см. Ниже 20 Гц), в результате чего страдают искажения и динамический диапазон.
Так что на самом деле эти схемы больше подходят для улучшения качества звука, когда вы слушаете музыку в гостиничном номере (тихо!), Улучшая звук многих телевизоров. или радиоколонки, а не вечеринки с друзьями.
Ultra-simple — пассивное усиление низких частот
Эта схема не является настоящим усилением низких частот (см. Активные ниже), это пассивная схема, которая фактически обрезает частоты, кроме низких частот, оставляя низкие частоты близкими. до исходного уровня.
Это совершенно простая схема (показывающая только один канал) с тем преимуществом, что она симметрична, поэтому не имеет значения, какой порт находится на входе / выходе.
В моем примере потеря 8 дБ для частот выше 1 кГц, около 2,6 дБ потери около 100 Гц и минимальная потеря (0,6 дБ) для низких частот около 40 Гц или ниже. Ниже вывод моделирования:
Принцип его работы заключается в том, что более высокие частоты могут проходить через конденсатор, и эта часть высокочастотного выхода идет на землю через R3.Большие частоты начинают выглядеть как постоянный ток для конденсатора, и поэтому блокируются от замыкания на землю, ослабляются только R1 / R2.
Переключатель может использоваться для закорачивания конденсатора, поэтому все частоты проходят через R3 — удаляя усиление низких частот, но все же давая такое же срезание. частоты. В качестве альтернативы вы можете полностью обойти схему, но это даст неожиданный прирост общей громкости.
В моем сценарии довольно резкое снижение уровня звука заметно при использовании, это & frac25; уровень входа в конце концов.К счастью, усилитель мощности, который я использую в сочетании с выходом для наушников ТВ достаточно мощности для достижения комфортной громкости прослушивания (и немного больше). Бас заметно теплее, но пассивная схема, она немного поднялась выше 100 Гц, но результат все равно звучит лучше, чем без него.
Это проблема пассивных цепей — общее сокращение может быть неприемлемым, а также импеданс входа и выхода может повлиять на результат.
Если требуется меньший «наддув», вы можете увеличить R3 до большего значения, чтобы на землю приходился меньший общий уровень.
Учитывая простоту схемы, может даже не потребоваться печатная плата. Мне удалось выжать шесть резисторов, два конденсатора, два разъема 3,5 мм и ползунковый переключатель, чтобы Избавьтесь от «наддува», и все это в небольшой проектной коробке размером 4 x 3 x 2 см, и подключите его по схеме «точка-точка».
Я использую его на своем маленьком телевизоре во второй спальне, который подключен к небольшому усилителю PAM8610 (10 Вт + 10 Вт) и дешевым динамикам Eltax 2009 года выпуска.Это крошечный, висит на задней панели телевизора, и, поскольку он не подключен к питанию, к нему идут только два кабеля с разъемом 3,5 мм.
Блок пассивного усиления низких частот
Со снятой крышкой
Первичная пайка компонентов
Активная версия
Вот несколько лучших версий. В отличие от пассивной схемы, они фактически усиливают басы.
Первая версия представляет собой простой неинвертирующий усилитель, который идеально подходит для установки в diy или другие усилители, которые управляют относительно небольшими книжными полками. динамики.
Он основан на одном операционном усилителе (на канал), и он должен питаться от раздельного источника питания. Разделенные блоки питания имеют положительную шину, отрицательную шину и линия заземления (0В). Обычно это +/- 12В или +/- 15В. Операционные усилители нуждаются в разделенных источниках питания, чтобы они могли выводить сигнал переменного тока, когда аудиосигнал переменного тока становится положительным. и отрицательный к заземлению.
На приведенной выше схеме для простоты показан только один канал.На нем также не показаны соединения блока питания — они идут прямо к контактам блока питания операционного усилителя. и должен быть шунтирован с помощью конденсаторов 100 мкФ на землю и конденсатора 100 нФ непосредственно между положительной и отрицательной шинами. Поместите их как можно ближе возможно к контактам питания операционного усилителя (контакты 4 и 8 для двойного операционного усилителя).
При показанных значениях вы получите усиление на 6 дБ при 50 Гц и повышение до 7,6 дБ при 20 Гц. При 100 Гц это 3,5 дБ, выравниваясь около 250 Гц.
Выбор операционного усилителя не критичен. Если вы создаете стерео версию, для удобства выберите двойной операционный усилитель. Типичные детали — TL072 и NE5532.
Я построил и использовал аналогичный ответ в своем усилителе в спальне, который подключен к радио и набору небольших полочных динамиков. Сверхнизкочастотный лифт сохранился незаметно и хорошо работает. Для меня это более дешевый и удобный вариант, чем установка сабвуфера.
Версия с однополярным питанием, неинвертирующая
Вышеупомянутая схема проста и рекомендуется, если у вас есть источник питания с раздельной шиной, но обычно в системах, требующих усиления низких частот, небольшие системы, работающие от + 12В, + 5В или просто аккумуляторы, где отрицательная клемма заземлена, нулевое напряжение.
Следующая схема поддерживает именно это и для удобства работает от одного источника питания 5 В и может работать даже при напряжении до 3 В.Это усилит входной сигнал для более низких частот, чтобы ваш усилитель мощности принимал больший сигнал на этих частотах, а затем и ваши динамики.
Целью этой версии было сделать очень маленькую схему с батарейным питанием, которую вы можете втиснуть в маленькие динамики и улучшить басовый отклик.
Напоминаем, что схемы операционного усилителя проще построить с разделенным источником питания. В своих Hi-Fi системах я использую +15 В, -15 В и заземление 0 В.Требуются раздельные расходные материалы для сигнала переменного тока, чтобы идти положительно и отрицательно на землю.
Но для цепей с батарейным питанием / однополярным питанием мы можем использовать любой из этих вариантов:
- Используйте две батареи последовательно, так, чтобы линия 0 В была отсчитана от места, где отрицательная клемма первой батареи встречается с положительной клеммой второй. Это имеет недостаток, заключающийся в том, что при отключении от сети также требуется раздельное питание, что затрудняет работу, например, с USB-портом.
- Используйте разветвитель — простой делитель напряжения (например, Project 43 на sound-au.com) может разделить аккумулятор или USB-порт, обеспечивающий половину напряжения на землю. Это становится проблемой, когда источник обеспечивает сигнал и заземление питания — например, переносной компьютер с заземлением USB и звуком через порт для наушников. Вдруг порт для наушников получает 2,5 В — не идеально!
- Используйте разветвитель для смещения входного сигнала к операционному усилителю, создавая виртуальную опорную землю.Схема ниже делает это. Он смещает сигнал на добавление половины напряжения (т.е. 2,5 В для 5 В) к сигналу переменного тока. Это позволяет сигналу переменного тока становиться отрицательным до -2,5 В и положительным до 2,5 В.
Здесь используется третий вариант. Это позволяет мне без проблем подключать любую батарею, источник питания USB или блок питания с одним источником питания.
У этого метода есть некоторые недостатки — поэтому для Hi-Fi я рекомендую разделенные источники питания, но эта схема не совсем Hi-Fi!
- Вам нужно использовать еще несколько компонентов.Для работы с раздельной направляющей вы можете уменьшить количество компонентов.
- Меньшая стабильность — во входной сигнал могут возникать колебания напряжения питания, шипение и гудение.
- Отсечка низких частот — в схеме есть фильтры верхних частот (для блокировки постоянного тока), и поэтому они имеют точку отсечки -3 дБ, где низкие частоты начинают падать. выключенный. Однако для очень маленьких динамиков мы можем использовать это в наших интересах! Это потому, что мы можем сократить частоты ниже 30 Гц, поскольку такие динамики в любом случае никогда не доберусь туда, так зачем тратить энергию!
Выбор операционного усилителя
Если эта схема построена с однополярным источником питания +12 В или выше или с разделенным источником питания +/- 6 В (или выше), то сам операционный усилитель не является критичным, поскольку он может повышать ток. без обрезки.NE5532, TL072 или даже скромный 4458 будут работать нормально, если у вас есть +12 В.
Однако с одним источником питания 5 В или ниже эти типичные операционные усилители не могут работать, поскольку они могут достигать только 2–3 В напряжения питания. Смещение 2,5 В постоянного тока уже находится в установленных пределах и не пропускает через него сигнал переменного тока напряжением до +/- 1 В.
Нам нужно что-то более современное. Существуют операционные усилители Rail-to-Rail, и многие из них соответствуют требованиям.Я выбрал LMV358 (не путать с LM358) поскольку это один из самых дешевых операционных усилителей с Rail-to-Rail. Это двойной операционный усилитель, но он поставляется в корпусе 8SOIC (или даже меньше), но их действительно сложно припой для DIY!). Стандартные DIP rail-to-rail редко встречаются, но вы можете дешево купить адаптеры SOIC-DIP, и я сделал именно это, чтобы создать прототип этой схемы на макетной плате, и я принес 10 из них для экспериментов, запчастей и потенциального использования в будущем.
Небольшой размер имеет преимущество — с помощью нескольких других компонентов для поверхностного монтажа и задней пайки печатную плату можно сделать очень маленькой! См. Инвертирующую версию ниже.я вполне доволен выбором LMV358 — однако имейте в виду, что этот чип имеет максимальное напряжение 5,5 В, поэтому приложение ограничено питанием от USB или 3 батареями по 1,5 В. Для своих динамиков я использую либо усилитель PAM8403 с таким же ограничением напряжения, либо мостовой TDA2822, который не должен принимать более 6 В на одну шину, так что я не возражал.
Неинвертирующий — усиление низких частот для небольших динамиков
Это схема, которую я использую в своих мини-динамиках PAM8403.Он обеспечивает изрядное усиление низких частот и улучшает звучание динамиков вместо чрезмерно мощных средних частот. диапазон звука. Я рекомендую вам использовать эту схему, так как она хорошо работает.
Схема работы
Итак, как это работает? Вот несколько указателей:
- R1 и R2 образуют делитель напряжения, чтобы получить смещение 2,5 В постоянного тока, которое применяется к сигналу переменного тока после R3. Предлагаемое значение составляет 100 КБ (для более 5 В) или 33 КБ (для до 3 В) для устройств с батарейным питанием для снижения энергопотребления.Более низкие значения R1 / R2 уменьшают шипение и улучшают стабильность за счет энергопотребления. Целью здесь является работа от батареи и USB, поэтому меньшее потребление лучше для более длительного срока службы и большей громкости на усилителе, когда это необходимо!
- C1 предназначен для уменьшения шума на выходе постоянного тока делителя. 180 нФ или выше будут работать эффективно. Не заходите слишком далеко, иначе пора стабилизировать, когда цепь включен будет увеличиваться.В моем я использовал 1 мкФ, удаляя любой шум выше 0,2 Гц.
- R3 — это 1M & Ом; резистор, соответствующий высокому входному сопротивлению операционного усилителя. Это нужно, чтобы С1 не снимал аудиосигнал.
- Конденсатор C2 действует как блокиратор постоянного тока, поэтому смещение 2,5 В, примененное к сигналу, не течет обратно к источнику, где он может нанести ущерб. Это также фильтр высоких частот. используется для понижения частот от 160 Гц и ниже.Значение 10n дает мне спад после 63 Гц в сочетании с усилением, поэтому мой буст не увеличивает частоты. ниже этой частоты, так как маленькие динамики в любом случае не могут воспроизводить эти частоты. Если вам это не нужно, сделайте C2 100n или выше.
- C3 устанавливает частоту усиления. На низких частотах C3 блокирует сигнал, заставляя низкие частоты проходить через R5. Это та часть, которая делает усиление операционного усилителя бас.Если вы хотите включить / выключить усиление, вы можете добавить переключатель «поражение» для замыкания на C3.
- R5 и R6 устанавливают усиление низких частот. При 12k и 22k усиление составляет 1,83 (5,2 дБ).
- C4 — еще один блокатор постоянного тока. Он также образует фильтр высоких частот с сопротивлением R6. Я использовал 3,3 мкФ, чтобы получить комфортную частоту отсечки 4 Гц.
- Наконец, C5 блокирует постоянный ток из выходного сигнала (у него 2.Смещение 5 В постоянного тока на блоке питания 5 В). Опять же, он образует фильтр высоких частот с импедансом усилителя этой схемы. подключен к. Сделайте C5 достаточно большим, чтобы он мог работать с различными импедансами усилителя. 1 мкФ с импедансом 10 кОм (довольно типично) дает срез на 15 Гц.
- R4 дает нашей схеме более низкий входной импеданс, который требуется для некоторых источников, особенно если они предназначены для подключения наушников.
Вы можете поэкспериментировать с частотой и усилением басов, отрегулировав C3 и R5.При 47nF и 22k ответ будет выглядеть так:
Обратите внимание, что сигнал снова начинает срезаться ниже 63 Гц. Если это не нужно, увеличьте C2 до 100 нФ или выше. Вот как будет выглядеть ответ с входным конденсатором 100н.
Вышеупомянутая схема предназначена для одного сигнала. Чтобы создать стереоверсию, продублируйте все, кроме R1, R2 и C1 — создание смещения 2,5 В можно использовать для оба канала.
Помните, хотя это не показано, байпасные конденсаторы необходимы на входе питания на землю. Добавьте конденсатор 100 нФ и 100 мкФ рядом с выводами 4 и 8 операционного усилителя. (конденсатор меньшего размера является ближайшим к операционному усилителю).
Однополярное питание Версия инвертора
На схеме ниже показана схема для одного канала. Он находится в инвертирующей конфигурации — это дает нам возможность как сокращать, так и увеличивать (неинвертирование может только усиление), однако, если вы намереваетесь объединить эту схему усиления низких частот с другими динамиками или сабвуфером, вы будете не в фазе с ними, что может нейтрализовать звуковые волны.
Следовательно, эта схема предназначена для использования с динамиками отдельно, но простой инвертирующий буфер, следующий за ним, вернет фазу обратно по мере необходимости.
Его преимущество перед неинвертирующей версией выше в том, что на два компонента меньше на канал, а для работы с одним источником питания инвертирующие конфигурации обычно больше. стабильный. Другим преимуществом является возможность ослабления сигнала, что позволяет создать нечто среднее между сокращением небасовых частот и усилением басов. в том случае, если вы хотите серьезного подъема басов, не вызывая клипсования ОУ.
Как работает инвертирующий? Вот несколько указателей:
- R1 и R2 образуют делитель напряжения, чтобы получить смещение 2,5 В постоянного тока, которое применяется к сигналу переменного тока после R3. Предлагаемое значение составляет 100 КБ (для более 5 В) или 33 КБ (для до 3 В) для устройств с батарейным питанием для снижения энергопотребления. Более низкие значения R1 / R2 уменьшают шипение и улучшают стабильность за счет энергопотребления. И снова цель здесь — работа от батареи и USB, поэтому меньшее потребление лучше для более длительного срока службы и большей громкости на усилителе, когда это необходимо! Выход делителя напряжения подается на положительный вход операционного усилителя — при раздельном питании этот положительный вывод обычно подключен к земле, но здесь мы подключаем его к наш 2.Виртуальная земля 5 В.
- C1 предназначен для уменьшения шума на выходе постоянного тока делителя. 180 нФ или выше будут работать эффективно. Не заходите слишком далеко, иначе пора стабилизировать, когда цепь включен будет увеличиваться. В моем я использовал 1 мкФ, удаляя любой шум выше 0,2 Гц.
- Конденсатор C2 действует как блокиратор постоянного тока, поэтому смещение 2,5 В, примененное к сигналу, не течет обратно к источнику, где он может нанести ущерб.Это также фильтр высоких частот. используется для понижения частот от 160 Гц и ниже. Значение 470n дает мне спад после 63 Гц в сочетании с усилением, поэтому мой буст не увеличивает частоты. ниже этой частоты, так как маленькие динамики в любом случае не могут воспроизводить эти частоты. Если вам это не нужно, сделайте C2 2 мкФ или выше.
- C3 устанавливает частоту усиления. На низких частотах C3 блокирует сигнал, заставляя низкие частоты проходить через R5.Это та часть, которая делает усиление операционного усилителя бас. Если вы хотите включить / выключить усиление, вы можете добавить переключатель «поражение» для замыкания на C3.
- Нормальное усиление, которое я сделал, близко к единице — это R5 и R3, разделенные на R6. Поскольку резисторы 39 кОм и 18 кОм способствуют усилению небасовой частоты, резисторы в параллельные рассчитываются как 1 / ((1/39) + (1/18)) — что дает 12,3 тыс. Следовательно, нормальное усиление составляет около 1,025.
- R6 и R5 устанавливают усиление низких частот.При 39k и 12k усиление составляет 3,25 (5,2 дБ). Причина, по которой этого не происходит, заключается в том, что на приведенном ниже графике частотной характеристики срез частоты от C2 вступает в силу.
- Наконец, C5 блокирует постоянный ток из выходного сигнала (это имеет смещение 2,5 В постоянного тока на блоке питания 5 В). Опять же, он образует фильтр высоких частот с импедансом усилителя этой схемы. подключен к. Сделайте C5 достаточно большим, чтобы он мог работать с различными импедансами усилителя.1 мкФ с импедансом 10 кОм (довольно типично) дает срез на 15 Гц.
- R4 дает нашей схеме более низкий входной импеданс, который требуется для некоторых источников, особенно если они предназначены для подключения наушников.
Частотная характеристика, которую я сохранил, аналогична описанной выше инвертирующей версии, но с использованием стандартных конденсаторов и резисторов, которые легко получить. Не стесняйтесь, хотя для настройки используемых резисторов и конденсаторов в соответствии с предпочтительной частотной характеристикой.
Инвертирование — Полная схема
Ниже представлена полная схема стерео версии и предварительные значения, с которых вы можете начать.
Я добавил выключатель для отключения наддува, который достигается замыканием C1. При коротком замыкании C1 вы получите скромное сокращение объема, которое с резистором 1М для R3 не должно быть заметно. R3 и R2, включенные параллельно, дают 44,8 кОм, что дает усиление (44,8 / 47) = 0,95. Нормально замкнутый или выключенный переключатель даст вам кнопку, которую вы нажимаете для усиления низких частот.Для стерео он должен быть двухполюсным.
В качестве альтернативы усиление низких частот может быть отключено путем полного обхода цепи с помощью переключателя DPDT для обхода стереосигнала. Однако сигнал изменит фазу, так как эта схема инвертирует ее, когда она активна.
В дополнение к схеме выше, вы должны добавить байпасные конденсаторы между отрицательными и положительными выводами операционного усилителя (выводы 4 и 8). Это будет 100 нФ керамический конденсатор и электролитический конденсатор емкостью 100 мкФ, показанные на полной схеме ниже.Эти конденсаторы должны быть как можно ближе к контактам операционного усилителя.
На этой схеме также добавлены байпасные конденсаторы для источника питания 1/2 В — C2 составляет 100 нФ, но для повышения производительности добавлен C8, который является электролитом на 100 мкФ.
Показанная схема дает довольно большое усиление — R3.1 / R3.2 показаны как 1 МОм — это дает хорошие результаты, но стоит провести эксперимент. Во время тестов я обнаружил, что это Схема работает лучше после регулятора громкости.Подключение напрямую к источнику иногда может вызывать проблемы, и я обнаружил, что при прямом подключении к телевизору или портативному радио было абсолютно нормально, подключение к выходу для наушников для мобильных телефонов приводило к тому, что один канал не работал, а другой немного искаженный. Это потому, что R4 из основной схемы отсутствует.
Чтобы решить эту проблему, поместите эту схему после регулятора громкости. Ниже показано, как я также добавил фильтр нижних частот, чтобы срезать высокие частоты и снизить нагрузку на источник.Показано с конденсаторами 1 кОм и 6,8 нФ, частоты выше 23 кГц будут на -3 дБ ниже. Однако я использовал 10 нФ, который будет на -3 дБ при 16 кГц — этого достаточно для прослушивания музыки и телевидения, и я сомневаюсь, что мои маленькие динамики все равно будут воспроизводить частоты выше этого. Вы можете отрегулировать резистор и подходящий конденсатор — точка -3 дБ рассчитывается как 1 / (2πRC). Еще одна хорошая комбинация — 820 Ом и 10 нФ — точка 19,4 кГц -3 дБ.
При этом подключение мобильных телефонов к колонкам работало отлично, с хорошим усилением басов.В качестве альтернативы, если у вас уже есть регулятор громкости в вашем усилитель, вы можете добиться некоторого успеха (не тестировалось), просто поместив резистор 10 кОм между входом и землей.
Ответ версии выше показан здесь:
Печатные платы
Печатная плата — просверленная и протравленная. Расположение не особо критично, избегайте контуров заземления на плате и сводите точки заземления в одну точку, так же, как и на всех аудиоплатах.
Платы здесь нарисованы вручную стойким к травлению пером и протравлены в хлористом феррите. Это дешево и легко, и на самом деле надежно и легко припаяйте, но у вас может быть оборудование, чтобы справиться с этим лучше. С другой стороны, сделать это на макетных платах Veroboard / stripboard тоже нормально, просто возьмите адаптер, если вы используете чип SOIP, такой как LMV358.
Печатная плата — неинвертирующая
Чтобы увидеть неинвертирующую версию, см. Мою статью о портативных колонках PAM8403.Обратите внимание, что некоторые компоненты исключены, например конденсаторы блокировки постоянного тока на входе (поскольку используется трансформатор) и конденсаторы на выходе тоже (поскольку они уже есть в PAM8403).
PCB — инвертирующий
Это ультрамаленькая версия.
Я использовал конденсаторы для поверхностного монтажа емкостью 100 нФ для входных конденсаторов C3 и конденсатора делителя напряжения C2. Это также дополнительно уменьшает размер.
Ниже представлен вытравленный макет перед пайкой.
Моя нарисованная версия печатной платы. Мне всегда нравится сначала рисовать макет доски карандашом на бумаге, чтобы внести исправления. Затем я пробиваю дыры с помощью стрелки компаса
так что я могу перевернуть и использовать этот бумажный шаблон как шаблон для сверления доски.
Припаянная сторона платы.
Верхняя сторона платы.
Обратите внимание, что мой дизайн печатной платы может быть улучшен, и вам также следует учитывать следующие моменты:
- Поменяйте местами R4 с конденсатором — конденсатор должен находиться между источником напряжения (два резистора) и стоком (операционный усилитель)
- Конденсатор C6 емкостью 100 мкФ также должен находиться между входом V (исток) и стоком (операционный усилитель), а не в той позиции, которую я поставил.Позже я припаял это к низу платы близко к V и Ground, но вы можете включить это в дизайн.
Обратите внимание, что на моей плате на выходах использовались конденсаторы 2,2 мкФ вместо 1 мкФ — они тоже будут работать.
С специальной печатной платой, операционным усилителем SOIP, резисторами для поверхностного монтажа и повторным использованием делителя напряжения для обоих стереофонических операционных усилителей — в результате получилась очень маленькая плата. Легкие и удобные для использования в любом проекте, они улучшают звучание моих маленьких динамиков, делая их более теплыми и большими, чем они есть на самом деле!
Я тестировал эту схему на питании от USB и двух мало использованных батареях AA (менее 3 В) — обе работали нормально.
Некоторые ссылки, которые помогли мне с этой схемой:
http://www.partsim.com
https://sound-au.com/articles/eq.htm
http://www.antonine-education.co.uk /Pages/Electronics_5/Filters/active_filters.htm
http://ta2020.huuryuu.com/usbDAC_e.html
http://electronics.stackexchange.com/questions/153911/single-supply-op-amp-audio-amplifier
http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html
http://stompville.co.uk/?p=470
https: // en.wikipedia.org/wiki/Josef_Anton_Hofmann
