Самый простой усилитель: Самый простой усилитель звука — Практическая электроника

Содержание

усилители мощности звука / Подборки товаров с Aliexpress и не только / iXBT Live

Все для сборки DIY акустики с Aliexpress: усилители мощности звука начального уровня (часть 2). В топике представлены различные усилители звука, которые позволят собрать простую портативную акустику. МП3 модули можно найти в первой части цикла. Усилители отличаются низкими ценами и простотой подключения, поэтому будут интересны многим.

 

 

Стерео-усилитель на TDA2030

Много лет назад я собирал простой усилитель на базе двух этих микросхем для советских 8Вт колонок и был приятно удивлен качеством звука. Мягкий бас и приятное звучание – основные достоинства этой модели. Сама микросхема относится к АВ-классу. На плате присутствует и готовый темброблок, поэтому нужно будет только подумать о питании и встройке в корпус. Есть версии и с Bluetooth-модулем.

3-х канальный усилитель на TDA2030

Трехканальная вариация данного усилителя со встроенным темброблоком. Доступны три «крутилки»: регулировка громкости, высоких и низких частот. Как по мне, очень удобный вариант, хотя если акустика не из бюджетных, лучше приобрести отдельный темброблок с регулировкой средних частот.

По второй ссылке kit-вариант для начинающих радиолюбителей

Моно-усилитель на TDA2050

Усилитель на базе микросхемы TDA2050 является более мощным вариантом на TDA2030 и имеет аналогичное звучание. также относится к AB-классу. Очень часто можно встретить DIY-усилители с тремя каналами (2.1), где на саб отведена именно на TDA2050, а за левый и правый канал отвечают по одной на TDA2030.

Стерео-усилитель на Yamaha YDA138 с Bluetooth-модулем

Плата представляет собой усилитель на базе Yamaha YDA138 D-класса, мощностью до 15W на канал. При 8Ом динамиках мощность составляет не более 10W. Питание до 14V, есть защита от переполюсовки. Пригодится для встройки в портативные «бумбоксы» или самодельные блютуз-колонки. Темброблок отсутствует.

Стерео-усилитель на TPA3116

Интересный усилитель на базе микросхемы TPA3116 D-класса. На данной плате распаяны 2 микросхемы, каждая мощностью по 100W. Полная мощность будет только при питании от 24V, но без явных искажений можно рассчитывать на 80W на канал. Данная плата идеальна в тех случаях, когда планируется отдельный темброблок или он уже есть в предусилителе.

По второй ссылке более простой вариант на TPA3118 с выходной мощностью до 60W, естественно, уже без радиатора.

Стерео-усилитель на TPA3116 с темброблоком

Скажу прямо, усилитель отличный. На плате распаяна одна микросхема TPA3116, присутствуют 4 крутилки: громкость, высокие, средние и низкие частоты. Для компактного «бумбокса» на дачу я выбрал именно этот вариант, а в старенькую магнитолу еще полгода назад встроил похожую, но с тремя регуляторами. Уже пару месяцев полет нормальный, вторая ссылка

Стерео-усилитель на TDA7498

Еще один вариант мощного усилителя D-класса на базе TDA7498. Усилитель обеспечивает 100W на канал, питание от 12 до 26 вольт. Темброблока нет, только регулировка громкости. По звуку сказать ничего не могу, не пробовал. Стоит недорого, есть доставка из России.

3-х канальный усилитель на TPA3116

Трехканальный усилитель на базе двух микросхем TPA3116. Хороший звук, честная мощность. Многие приобретают его для автомобильной акустики, поскольку присутствуют отдельные регуляторы сабвуфера и левого/правого каналов. Вообще, две левые крутилки там – регулировка громкости и глубины баса на сабе, следующие две такие же, но для левого/правого канала, а справа регулятор общей громкости.

По второй ссылке чуть менее мощный вариант, но с Bluetooth-модулем

На этом вторую часть о готовых усилителях заканчиваю, в следующей части будут темброблоки. Удачных покупок!!!

Простой усилитель для наушников — В ушах

Этот усилитель можно использовать как отдельное устройство, так и встраивать его в различную аппаратуру — усилители, ЦАПы, и т.п.


В «школьных» учебниках термину «усилитель» дают такое определение: усилитель — устройство, у которого мощность на выходе больше, чем мощность на входе. То есть, усилитель обязательно усиливает либо напряжение, либо ток, либо и то, и другое одновременно. Однако это не всегда так. По-другому можно сказать, что усилитель — это устройство, обеспечивающее в нагрузке требуемые параметры сигнала (напряжение, ток, мощность, АЧХ, и т.п.) при заданных параметрах источника сигнала. Это более точное определение и оно очень хорошо подходит к усилителям наушников, потому что обычно от них не требуют усиливать ни напряжение, ни ток, ни мощность. Наоборот, иногда это все нужно уменьшать. Например, для большинства наушников рабочее напряжение меньше одного вольта амплитуды, а на выходе стационарного СД-плеера или «нормальной» звуковой карты оно достигает трех вольт. И выходного тока этих устройств обычно вполне достаточно для работы наушников. Поэтому, если просто подключить наушники к выходу звуковой карты или СД-плеера, то они, скорее всего, играть будут. И скорее всего слишком громко. В звуковой карте можно отрегулировать громкость программно и слушать. Другое дело, что выходы этих устройств не рассчитаны на подключение такой низкоомной нагрузки. Например, там могут стоять выходные конденсаторы маленькой емкости — для высокоомной нагрузки, каковой является усилитель, это в самый раз. А подключив наушники, получим спад АЧХ на частоте 300…500 Гц. Да и блок питания электроники источника сигнала может быть не рассчитан на дополнительный ток миллиампер в 30…50, уходящий в наушники.

Хотя, если честно, то усилитель наушников (да и любой другой) все-таки усиливает мощность: ведь у него высокое входное сопротивление, и мощность, потребляемая от источника сигнала, очень маленькая. Намного меньше, чем выходная мощность на наушники.

Поэтому основные задачи, решаемые усилителем наушников, таковы:

  1. Иметь высокое входное сопротивление, которое «ожидает увидеть» на своем выходе источник сигнала.
  2. Иметь регулятор громкости.
  3. Иметь низкое выходное сопротивление и возможность легко выдать на выход ток примерно до 20…50 мА на канал.
  4. Иметь на выходе нулевой потенциал по постоянному току, причем без выходных разделительных конденсаторов.

Все эти задачи легко решает практически любой современный операционный усилитель (ОУ). Так что самый простой и достаточно хороший усилитель для наушников может быть собран всего на одном ОУ. И качество звучания он дает такое, что многие переход на лучший усилитель на самом деле не заметят.

Важное замечание. Этот усилитель для наушников не предназначен для внесения каких-нибудь «красиво звучащих» искажений, он не изменяет усиливаемый сигнал и поэтому «не звучит красиво». Он звучит максимально правильно, чтобы сигнал в ваших наушниках был максимально похож на то, что слышал бы (в наушниках) звукорежиссер, слушая подготовленную к тиражированию фонограмму. Если хотите «приукрашенного» звука — делайте усилитель на одном транзисторе, в инете таких схем много. По этой же причине в данный усилитель не нужно ставить офигенно дорогих аудиофильских деталей — он прекрасно работает с нормальными качественными. Перебирая проводочки и конденсаторы, можно конечно изменить его звучание, но на самом деле это будет всего лишь самовнушение.

Итак, усилитель для наушников на одном ОУ. Поскольку напряжение источника сигнала усиливать не нужно, то ОУ включается повторителем напряжения. При этом глубина его ООС максимальна, а искажения — минимальны. Уменьшить уровень сигнала (что практически всегда требуется) можно регулятором громкости.

Схема усилителя для наушников.

Переменный резистор Р1-Р2 — регулятор громкости. В скобках даны пределы его сопротивлений, при которых все тоже работает, но лучше выбирать те значения, что без скобок. По-хорошему, он должен иметь логарифмическую зависимость сопротивления от угла поворота, но для наушников, громкость которых обычно не регулируют в широких пределах, а настраивают один раз, вполне подойдет линейный регулятор. Конденсаторы С1 и С2 отсекают постоянное напряжение во входном сигнале и одновременно являются фильтром инфранизких частот. С такой емкостью нижняя рабочая частота усилителя примерно равна 10 Гц. Снижать ее не стОит, а вот повысить (уменьшив емкость конденсаторов) в принципе можно, особенно если вы берете входной сигнал с проигрывателя виниловых грампластинок — в них из-за коробления пластинки и эксцентриситета могут возникать мощные колебания с частотой примерно 0,5…3 Гц. Чтобы их лучше подавить, частоту входного фильтра усилителя можно выбрать примерно 25 Гц, тем более, что более низкие частоты на винил практически не пишут.

Выходные резисторы R5,R6 помогают ОУ защищаться от КЗ при включении-выключении наушников. Кроме того, они немного повышают выходное сопротивление усилителя. Некоторые наушники при повышении (в разумных пределах) выходного сопротивления усилителя немного лучше звучат. Так что с этими резисторами можно немного поэкспериментировать, подбирая их под себя. Только не забывайте, что R5=R6.

Резисторы R0R и R0L нужны в том редчайшем случае, если при полной громкости ее все равно не хватает, и наушники звучат тихо. Установка этих резисторов увеличивает коэффициент усиления в два раза. Для того, чтобы минимизировать постоянную составляющую на выходе, хорошо бы при этом сделать R1 = R2 = 24кОм.

Ну и самое «вкусное» — напоследок. Микросхемы. На самом деле, подойдут любые «обычные» ОУ с выходным током, достаточным для ваших наушников. Список тех, что я проверял экспериментально — на схеме. ОУ других типов применять в принципе можно, но неизвестно, насколько хорошо они подойдут по выходному току. По идее, неплохо подойдут и TL072. «Сверхбыстрые», или какие-нибудь Rail-to-rail ставить не рекомендую: огромная скорость на самом деле не нужна, а в режиме повторителя они могут возбуждаться. Или ловить ВЧ помехи. Иногда приходится слышать: а давайте установим «супермикросхему», типа она будет очень хорошо работать в облегченном режиме. Это все равно, что на Жигули установить двигатель от Боинга, чтобы он работал в облегченном режиме. Насчет того, какая микросхема лучше по звучанию: практически никакая. В «зрячем» прослушивании мы хорошо замечаем разницу, потому что видим микросхему. Я проводил слепой тест сравнения такого усилителя между микросхемами JRC4556, имеющую большой выходной ток и высоколинейный выходной каскад (Исследование линейности ОУ при больших выходных токах), и JRC4558 у которой выходной каскад весьма слаботочный. Наушники Sennheiser HD-598 сопротивлением 50 Ом (т.е. достаточно низкоомные, чтобы потреблять сравнительно большой ток), и тест показал, что эти две сильно разные микросхемы (микросхему 4558 я даже вообще не рекомендую) различаются слабо: различие есть, но оно статистически малозначимо (хотя и прослушиваний было мало — я пока только отлаживаю все это дело). Так что если такие сильно разные микросхемы (а одна из них практически не пригодна для питания наушников) различаются несильно, то хорошие микросхемы между собой будут неразличимы (это если вы микросхему в возбуждение не загоните).

Питание усилителя может быть стабилизированным и не стабилизированным. Стабилизированное немного лучше. Напряжение от 12 до 15 вольт на плечо. Если напряжения плеч одинаковые — это очень хорошо, но не обязательно, лишь бы не сильно различались. Для стабилизатора обеспечить одинаковость напряжений легко, а вот в случае нестабилизированного питания и разбаланса напряжений обмоток силового трансформатора, можно словить и разные напряжения. Чтобы этого не случилось, следует использовать «стандартную» схему двухполярного двухполупериодного выпрямления с одним диодным мостом, в ней каждая из полуобмоток трансформатора работает поочередно на оба плеча выпрямленного напряжения. Что-то типа вот этого (это очень варьируемая схема):

Ток, потребляемый усилителем от источника питания порядка 50…100 мА.

Как лучше делать блок питания — отдельным, или на плате усилителя? Если на плате, то надо помнить, что через конденсаторы фильтров проходят импульсы зарядного тока в несколько ампер. И это все рядом с сигналом. Если отдельно — то начинает сказываться сопротивление и индуктивность кабеля. Хотя, во втором случае конденсаторы в цепи питания на самой плате помогают избавиться не только от влияния кабеля, но и вообще отстроиться от неидеальности отдельного блока питания.

Напряжение питания 12 вольт предпочтительнее, т.к. до ограничения далеко, а микросхема меньше греется, что при низкоомной нагрузке заметно. Если есть в наличии конденсаторы с низким ESR, то их лучше устанавливать на самой плате (а не в отдельном блоке питания). Если нет — не страшно. Не нужно гнаться за суперконденсаторами, типа Rubycon, Elna, Nichicon (хотя, если они есть — ставьте, они очень хорошие). Вполне подойдут «обычные» конденсаторы Jamicon, CapXon, Samwha, ELNA, Panasonic, Epcos. Лишь бы не какие-нибудь «Суньвынь». С отечественными надо быть осторожными — есть с хорошими параметрами, но большими габаритами; есть с маленькими габаритами и плохими параметрами; есть с большими габаритами и плохими параметрами. И вроде как появились маленькие и хорошие. Не измерив, не скажу. Емкость С4, С5 можно увеличить, но без маньячества: огромные конденсаторы вызовут появление индуктивности у длинных проводов и дорожек платы. Если питание стабилизированное, С3…С5 можно использовать керамические.

В принципе, как сделать источник питания можно почитать здесь: Маломощный блок питания. Причем там на рисунке 5 приведена схема с резисторами в первичной обмотке. Их сопротивления можно увеличить в 2…3 раза (для трансформатора с габаритной мощностью не более 20 ВА), что уменьшит бросок тока при включении и слегка снизит индукцию в трансформаторе, а значит и излучаемые им помехи. Только нужно проконтролировать температуру резисторов (перед этим НАДО ВЫКЛЮЧИТЬ блок питания из сети!!!) — если греются, увеличить их мощность или снизить сопротивление. И напряжение на выходе выпрямителя из-за влияния резисторов может немного упасть, хотя это не страшно — на усилитель можно подавать и более низкое напряжение, но все же меньше 9 вольт на плечо не следует. И микросхемы стабилизатора использовать без индекса L, в корпусе ТО220 (большом), как рисунке 10 слева — они легко обеспечат нужный ток и не будут сильно греться.

Дополнение.

Был задан вопрос: действительно ли один обычный операционный усилитель потянет наушники? Ведь есть схемы, где ОУ умощняется дополнительными транзисторами. Причем в старой советской аппаратуре только такие схемы и использовались.

Действительно, старые ОУ (в том числе и советские) имели сравнительно небольшой выходной ток и сильно нелинейный выходной каскад, поэтому их приходилось умощнять. Выходной ток современных ОУ в 3…6 раз больше, а собственные искажения выходного каскада при этом могут быть даже меньше! Посмотрите графики Кг и особенно нормированного к номеру гармоники Кг’, показывающего преобладание «плохо звучащих» высших гармоник: Исследование линейности ОУ при больших выходных токах. Так что современные качественные ОУ, особенно такие, у которых выходной каскад может выдать сравнительно большой ток при низких искажениях, звучат очень хорошо, и именно их я и рекомендовал для этого усилителя. Скорее всего, что очень многие люди не заметят разницы между «голым» (но хорошим) ОУ и более «крутой» схемой с умощненным операционником. Если же в схеме используются старые «советские» детали (ОУ и транзисторы), то она может иметь даже худшие параметры из-за плохих свойств устаревших компонентов. Я уже писал выше, что при работе на сравнительно низкоомные наушники сопротивлением 50 Ом (причем наушники не дешевые, так что их собственное качество звучания высокое) даже применение сравнительно слабой и «не очень» современной микросхемы (такой, которую я не рекомендую по причине ее небольшого выходного тока и высоких искажений) «не бросается в глаза» — снижение качества звучания не очень заметно, но все же оно есть. А с хорошей микросхемой — так и еще намного лучше!

Схема на одном ОУ применяется, например, для питания наушников в серьезной музыкальной звуковой карте EMU-0404. Такой же выход я использую в своем мультимедийном усилителе Обзор и доработка Top device TD 180/2.0 (только я забыл там на рисунке изменить название ОУ — у меня на наушники реально работает ОРА2134). И звучит вполне хорошо (от звуковой карты ESI [email protected]).

На самом деле я планирую собрать и более «навороченные» схемы усилителей для наушников (потому что они способны дать максимальное качество звука), причем уже вчерновую проработал три интересные схемы умощнения ОУ, но пока что нет времени на это. Когда соберу, то обязательно сравню их со схемой на одном ОУ в слепом тесте (только такой тест дает реальное сравнение именно звука, а не моих визуальных предпочтений или сиюминутных настроений). Вот тогда и посмотрим — есть ли разница и велика ли она…

31.08.2013 — 11.09.2013

Самый простой усилитель звука на микросхеме

3 343

В нелегком труду радиолюбителя бывают разнообразные задачи и ситуации. Иногда требуется спроектировать и создать мощный УМЗЧ для сабвуфера, мощностью ватт на 300. Бывает что-то ламповое и многоканальное. А иногда требуется обычный, и даже не простой а простейший усилитель звука. Может в пробник, в приёмник или сканер, на колоночки к мобильнику, или ещё в какой прибор.

Кто-то сразу ткнет пальцем на обычные TDA1551 — TDA1558, где дополнительных деталей почти нет. Но если такая мощность не обязательно? Да и цена их не меньше двух долларов, что для изготовления простейшего усилителя уже многовато. Можно взять дешёвую и распространённую TDA2030, но там нужно ещё с десяток пассивных элементов. И тем более питание слишком высокое, ведь от схемы простейшего усилителя требуется возможность работы и от нескольких вольт, при небольшом потребляемом токе.

Данная проблема решается использованием для наших целей микросхемы К174ХА10. Она представляет собой АМ приёмник со встроенным УНЧ, мощностью около 0.5 ватт, что часто бывает вполне достаточно для простого усилителя звука в карманный девайс с батареечным питанием. Из дополнительных радиодеталей нужны всего лишь ещё пару конденсаторов.

Основные достоинства данной схемы простейшего усилителя:
Ток потребления, 0,01А;
Низкое питающее напряжение, 3-12В;
Выходная мощность до 0.5 ватт;
Минимум деталей, 3шт;
Очень дешевая цена микросхемы, 0,2уе;
Малый размер усилителя, 20х20х5мм.

Для удобства и размеров лишние выводы микросхемы просто отламываем (вряд ли в обозримом будущем мы станем делать АМ приёмник), после чего паяем К174ХА10 к плате боком, на эти оставшиеся пять выводов. Естественно, можно вообще собрать УНЧ навесным монтажом. В качестве нагрузки подключал даже 50-ти ваттные колонки, и играли они на вполне достаточной для вечернего прослушивания громкости. Если не верите — сделайте сами.

На фото приведён фрагмент печатной платы с деталями, приёмника ФМ с именно таким УНЧ:


Итак, буквально за пять минут, с помощью данной схемы получается простейший усилитель, пригодный для установки в любое низковольтное устройство. Данная микросхема — made in СССР, и достать её можно не только в магазине, по копеечной цене, но и выпаять из любого карманного радиоприёмника 80-х — 90-х годов выпуска.

простых операционных усилителей для ADALM2000 [Analog Devices Wiki]

Цель:

В этой лабораторной работе мы познакомимся с операционным усилителем (операционным усилителем), активной схемой, разработанной с определенными характеристиками (высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и большой дифференциальный коэффициент усиления), которые делают его почти идеальным усилителем и полезным строительным блоком в много применений цепей.В этой лабораторной работе вы узнаете о смещении постоянного тока для активных схем и изучите несколько основных функциональных схем операционных усилителей. Мы также будем использовать эту лабораторную работу для дальнейшего развития навыков работы с лабораторным оборудованием.

Материалы:

Модуль активного обучения ADALM2000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
1 Резистор 1 кОм
2 Резистор 4,7 кОм
2 Резистор 10 кОм
2 OP97 (усилитель с низкой скоростью нарастания, поставляемый с последними версиями набора аналоговых деталей ADALP2000)
2 0.Конденсаторы 1 мкФ (радиальные выводы)

1.1 Основы операционных усилителей

Первый шаг: подключение питания постоянного тока:

На операционные усилители всегда должно подаваться питание постоянного тока, поэтому лучше сначала настроить эти соединения, прежде чем добавлять какие-либо другие компоненты схемы. На рис. 1.1 показана одна из возможных схем питания на макетной плате без пайки. Мы используем две длинные шины для положительного и отрицательного напряжения питания, а две другие — для любых необходимых соединений с землей.Включены так называемые конденсаторы «развязки питания», подключенные между шиной питания и шиной заземления. Пока рано подробно обсуждать назначение этих конденсаторов, но они используются для снижения помех в питающих линиях и исключения паразитных колебаний. При проектировании аналоговых схем считается хорошей практикой всегда включать небольшие шунтирующие конденсаторы рядом с выводами питания каждого операционного усилителя в вашей схеме.

Рисунок 1.1 Силовые соединения

Вставьте операционный усилитель в макетную плату и добавьте провода и питающие конденсаторы, как показано на рисунке 1.1. Во избежание проблем в дальнейшем вы можете прикрепить к макетной плате небольшую этикетку, чтобы указать, какие шины соответствуют Vp, Vn и земле. Цветовая маркировка проводов, красный для Vp, черный для Vn и зеленый для земли, также может помочь организовать соединения.

Затем подключите соединения питания и заземления от платы ADALM2000 к клеммам на макетной плате. Используйте перемычки для питания направляющих, как показано на рисунке. Помните, что клемма GND источника питания будет опорной точкой нашей схемы.После того, как у вас есть подключения к источнику питания, вы можете использовать цифровой мультиметр, чтобы проверить контакты микросхемы напрямую, чтобы убедиться, что контакт 7 находится на +5 В, а контакт 4 на -5 В. Помните, что перед измерением напряжения с помощью вольтметра у вас должно быть запущено программное обеспечение Scopy и включены источники питания.

Усилитель с единичным усилением (повторитель напряжения):

Фон:

Наша первая схема операционного усилителя проста и показана на рис. 1.2. Это называется буфером с единичным усилением или иногда просто повторителем напряжения, определяемым передаточной функцией Vout = Vin.На первый взгляд это может показаться бесполезным устройством, но, как мы покажем позже, оно находит применение благодаря своему высокому входному сопротивлению и низкому выходному сопротивлению.

Рис. 1.2 Подчиненный элемент Unity Gain

Настройка оборудования:

Используя макетную плату и блоки питания ADALM2000, соберите схему, показанную на рис. 1.3. Обратите внимание, что силовые подключения здесь явно не показаны; предполагается, что эти соединения должны быть выполнены в любой реальной схеме (как вы сделали в предыдущем шаге), поэтому с этого момента нет необходимости показывать их на схеме.Используйте перемычки для подключения входа и выхода к генератору сигналов и проводам осциллографа. Не забудьте заземлить отрицательные входные провода осциллографа C1- и C2- (соединения заземления на схеме не показаны).

Рисунок 1.3. Макетная схема повторителя Unity Gain

Процедура:

Используйте первый генератор сигналов в качестве источника Vin, чтобы обеспечить возбуждение синусоидальной волны с амплитудой 2 В от пика до пика 1 кГц для схемы. Настройте осциллограф так, чтобы входной сигнал отображался на канале 2, а выходной сигнал отображался на канале 1.Экспортируйте график двух полученных сигналов и включите его в свой лабораторный отчет, отметив параметры сигналов (пиковые значения и основной период времени или частоту). Ваши формы сигналов должны подтверждать описание этой схемы как схемы «единичного усиления» или «повторителя напряжения».

Пример графика представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4. Волновые формы повторителя усиления Unity

Ограничения скорости нарастания:

Для идеального операционного усилителя выходной сигнал будет точно следовать за входным сигналом для любых входных сигналов, но в реальном усилителе выходной сигнал никогда не может мгновенно реагировать на входной сигнал.Эту неидеальность можно наблюдать, когда входной сигнал является быстро меняющейся функцией времени. Для сигналов с большой амплитудой это ограничение количественно определяется скоростью нарастания, которая представляет собой максимальную скорость изменения (наклон) выходного напряжения, которое может обеспечить операционный усилитель. Единицы скорости нарастания обычно выражаются как В / мкс .

Настройте генератор сигналов на сигнал прямоугольной формы с амплитудой 2 В от пика до пика и увеличивайте частоту до тех пор, пока не увидите значительное отклонение от идеального поведения, то есть когда выходной сигнал начинает больше походить на трапецию, чем на прямоугольную волну.Вам, вероятно, потребуется настроить шкалу времени (сек/дел) на дисплее осциллографа, чтобы увидеть это. Экспортируйте график выходных сигналов в этой точке и измерьте его время нарастания 10–90 % (и время спада 90–10 %), как показано на рисунке 1.5. Также обратите внимание на размах напряжения выходного сигнала. Вычислите и запишите скорость нарастания как для возрастающих, так и для падающих выходных сигналов в соответствии с вашими измерениями. Прокомментируйте, почему реакция на нарастающие и спадающие фронты может быть разной.

Форма сигнала, иллюстрирующая скорость нарастания, представлена ​​на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 Форма сигнала скорости нарастания

Пример буферизации:

Высокое входное сопротивление операционного усилителя (нулевой входной ток) означает очень небольшую нагрузку на генератор; т. е. , ток из цепи источника не поступает, и, следовательно, напряжение не падает ни на каком внутреннем (Thevenin) сопротивлении. Таким образом, в этой конфигурации операционный усилитель действует как «буфер», чтобы защитить источник от эффектов нагрузки от других частей системы.С точки зрения цепи нагрузки буфер превращает неидеальный источник напряжения в почти идеальный источник. На рис. 1.7 показана простая схема, которую мы можем использовать для демонстрации этого свойства буфера с единичным усилением. Здесь буфер вставлен между схемой делителя напряжения и некоторым «нагрузочным» сопротивлением:

Рисунок 1.7 Пример буфера

Отключите источники питания и добавьте резисторы в вашу схему, как показано на рисунке 1.7 (обратите внимание, что мы не изменили здесь соединения операционного усилителя, мы просто перевернули символ операционного усилителя относительно рисунка 1.2).

Включите источники питания и установите генератор сигналов на синусоидальный сигнал 1 кГц с размахом амплитуды 4 В. Используйте осциллограф для одновременного наблюдения Vin и Vout и записывайте амплитуды в лабораторный отчет.

Снимите нагрузку 10 кОм и замените ее резистором 1 кОм. Запишите амплитуду.

Теперь переместите нагрузку 1 кОм между контактом 3 и землей так, чтобы она была параллельна резистору 4,7 кОм. Запишите, как изменилась выходная амплитуда.Можете ли вы предсказать новую выходную амплитуду?

1.2 Простые конфигурации усилителя

Инвертирующий усилитель:

Фон:

На рис. 1.8 показана обычная конфигурация инвертирующего усилителя с «нагрузочным» резистором 10 кОм на выходе.

Рисунок 1.8 Конфигурация инвертирующего усилителя

Настройка оборудования:

Теперь соберите схему инвертирующего усилителя, показанную на рисунке 1.9, используя R 2 = 4.7кОм. Не забудьте отключить питание перед сборкой новой схемы. Отрежьте и согните выводы резистора по мере необходимости, чтобы они не касались поверхности платы, и используйте самые короткие перемычки для каждого соединения (как на рис. 1.1). Помните, макетная плата дает вам большую гибкость. Например, выводы резистора R 2 не обязательно должны перемыкать операционный усилитель с контакта 2 на контакт 6; вместо этого вы можете использовать промежуточный узел и перемычку, чтобы обойти устройство.

Включите источники питания и наблюдайте за потреблением тока, чтобы убедиться в отсутствии случайных коротких замыканий. Теперь настройте генератор формы сигнала, чтобы получить амплитуду 2 вольта от пика до пика, 1 кГц синусоидальный сигнал на входе (Vin), и снова отобразите вход и выход на осциллографе. Измерьте и запишите коэффициент усиления по напряжению в этой цепи и сравните с теорией, которая обсуждалась в классе. Экспортируйте график входных/выходных сигналов для включения в лабораторный отчет.

Фигура 1.9. Макетная схема инвертирующего усилителя

Это хороший момент, чтобы прокомментировать отладку схемы. В какой-то момент в этом классе у вас, вероятно, возникнут проблемы с запуском вашей схемы. В этом нет ничего неожиданного, никто не идеален. Однако вы не должны просто предполагать, что неработающая схема должна означать неисправную деталь или лабораторный прибор. Это почти никогда не бывает правдой; 99% всех проблем со схемой связаны с простой проводкой или неисправностью блока питания. Даже опытные инженеры время от времени совершают ошибки, и, следовательно, изучение того, как «отлаживать» проблемы со схемой, является очень важной частью процесса обучения.Диагностика ошибок за вас НЕ входит в обязанности ассистента, и если вы обнаружите, что таким образом полагаетесь на других, то вы упускаете ключевой момент лабораторной работы и вряд ли добьетесь успеха в последующей курсовой работе. Если из вашего операционного усилителя не идет дым, или на ваших резисторах нет коричневых следов ожога, или ваш конденсатор взорвался, ваши компоненты, вероятно, в порядке, на самом деле большинство из них могут выдержать небольшое неправильное обращение, прежде чем будет нанесен значительный ущерб. Лучшее, что можно сделать, когда что-то не работает, — это просто отключить источники питания и найти простое объяснение, прежде чем обвинять детали или оборудование.В этом отношении цифровой мультиметр может быть ценным инструментом отладки.

Процедура:

Используйте первый генератор сигналов в качестве источника Vin, чтобы обеспечить возбуждение синусоидальной волны с амплитудой 2 В от пика до пика 1 кГц для схемы. Настройте осциллограф так, чтобы входной сигнал отображался на канале 2, а выходной сигнал отображался на канале 1.

Пример графика представлен на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10. Инвертирующий усилитель

Выходная насыщенность:

Теперь меняем резистор обратной связи R на 2 по рисунку 1.8 от 4,7 кОм до 10 кОм. Какой выигрыш сейчас? Медленно увеличьте амплитуду входного сигнала до 2 вольт и экспортируйте осциллограммы в свою лабораторную тетрадь. Выходное напряжение любого операционного усилителя в конечном итоге ограничено напряжением питания, и во многих случаях фактические пределы намного меньше, чем напряжения питания из-за внутренних падений напряжения в схеме. Количественно определите внутреннее падение напряжения в OP97 на основе ваших измерений выше.

Цепь суммирующего усилителя:

Фон:

Схема рисунка 1.11 представляет собой базовый инвертирующий усилитель с дополнительным входом, называемым «суммирующим» усилителем. Используя суперпозицию, мы можем показать, что Vout представляет собой линейную сумму Vin1 и Vin2, каждая из которых имеет свой уникальный коэффициент усиления или коэффициент масштабирования.

Рисунок 1.11 Конфигурация суммирующего усилителя

Настройка оборудования:

При выключенном питании измените схему инвертирующего усилителя, как показано на рисунке 1.12. Используйте второй выход генератора сигналов для Vin2. Уменьшите амплитуду до нуля, чтобы во время эксперимента можно было увеличить ее с нуля.

Теперь примените размах синусоиды с амплитудой 2 вольта для Vin1 и 1 вольт постоянного тока для Vin2. Наблюдайте и записывайте входные/выходные сигналы на экране осциллографа. Обратите особое внимание на уровень сигнала заземления выходного канала на экране осциллографа. При таком использовании такую ​​схему можно назвать переключателем уровня.

Отрегулируйте смещение постоянного тока генератора сигналов W1 (Vin1) до тех пор, пока Vout не будет иметь нулевую постоянную составляющую. Оцените требуемое смещение постоянного тока, наблюдая форму входного сигнала на осциллографе (примечание: это не Vin2, обязательно поймите, почему).

Сбросьте смещение генератора сигналов W1 на ноль. С каналом 2 осциллографа (канал, подключенный к выходу операционного усилителя), установленным на 2 В/дел, медленно увеличивайте напряжение смещения генератора сигналов W2, Vin2. Что происходит с Воутом? Запишите напряжение постоянного тока на выходе.

Верните напряжение смещения генератора сигналов W2 примерно на +1 В. Установите осциллограф на 1 В/дел и отрегулируйте смещение осциллографа, чтобы вы могли видеть полную форму волны Vout. Верните Vin2 обратно к значению, до которого вы увеличили его на предыдущем шаге.Как выглядит осциллограмма для Vout? Усилитель вроде усиливает?

Рисунок 1.12. Макетная схема суммирующего усилителя

Процедура:

Используйте первый генератор сигналов в качестве источника Vin, чтобы обеспечить возбуждение синусоидальной волны с амплитудой 2 В от пика до пика 1 кГц для схемы. Второй генератор сигналов используется для генерации постоянного напряжения 1 В. Настройте осциллограф так, чтобы входной сигнал отображался на канале 2, а выходной сигнал отображался на канале 1.

Пример графика представлен на рисунке 1.13.

Рисунок 1.13. Суммирование сигналов усилителя

Неинвертирующий усилитель:

Фон:

Конфигурация неинвертирующего усилителя показана на рисунке 1.14. Подобно буферу с единичным усилением, эта схема имеет (обычно) желательное свойство высокого входного сопротивления, поэтому она полезна для буферизации неидеальных источников:

Рисунок 1.14 Неинвертирующий усилитель с усилением

Настройка оборудования:

Соберите схему неинвертирующего усилителя, показанную на рисунке 1.15. Не забудьте отключить источники питания перед сборкой новой схемы. Начните с R 2 = 1 кОм.

Подайте на вход размах амплитуды 2 В, синусоиду 1 кГц и отобразите вход и выход на осциллографе. Измерьте усиление по напряжению в этой цепи и сравните с теорией, обсуждаемой в классе. Экспортируйте график осциллограмм и включите его в свой лабораторный отчет.

Увеличьте резистор обратной связи (R 2 ) с 1 кОм примерно до 5 кОм.Какой выигрыш сейчас?

Увеличивайте сопротивление обратной связи до тех пор, пока не начнется ограничение, то есть до тех пор, пока пики выходного сигнала не начнут сглаживаться из-за насыщения выходного сигнала. Запишите значение сопротивления, где это происходит. Теперь увеличьте сопротивление обратной связи до 100 кОм. Опишите и нарисуйте формы сигналов в тетради. Какова теоретическая выгода на данный момент? Насколько маленьким должен быть входной сигнал, чтобы уровень выходного сигнала оставался ниже 5 В при таком усилении? Попробуйте настроить генератор сигналов на это значение.Опишите достигнутый результат.

Последний шаг подчеркивает важное соображение для усилителей с высоким коэффициентом усиления. Высокое усиление обязательно подразумевает большой выходной сигнал при малом входном уровне. Иногда это может привести к непреднамеренному насыщению из-за усиления некоторого низкоуровневого шума или помех, например, усиления паразитных сигналов 60 Гц от линий электропередач, которые иногда могут приниматься. Усилители будут усиливать любые сигналы на входных клеммах… хотите вы этого или нет!

Фигура 1.15. Макетная схема неинвертирующего усилителя

Процедура:

Используйте первый генератор сигналов в качестве источника Vin, чтобы обеспечить возбуждение синусоидальной волны с амплитудой 2 В от пика до пика 1 кГц для схемы. Настройте осциллограф так, чтобы входной сигнал отображался на канале 2, а выходной сигнал отображался на канале 1.

Пример графика представлен на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16. Сигналы неинвертирующего усилителя

Поздравляем! Вы завершили лабораторное задание 1
.

Как отмечалось в предыдущей лабораторной работе: сохраните все оставшиеся электрические компоненты!

Отдельные темы для обсуждения лабораторного отчета

Некоторые конкретные идеи для отчета могут быть следующими:

■ Скорость нарастания: обсудите, как вы измерили и вычислили скорость нарастания в конфигурации буфера с единичным усилением, и сравните ее со значением, указанным в таблице данных OP97.

■ Буферизация: объясните, почему буферный усилитель на рис. 1.7 позволил схеме делителя напряжения работать идеально при различных сопротивлениях нагрузки.

■ Насыщение выхода: объясните свои наблюдения за насыщением выходного напряжения в конфигурации инвертирующего усилителя и свою оценку внутренних падений напряжения. Насколько близко выход подходит к шинам питания в этом эксперименте, а также позже, когда он используется в качестве компаратора с разными напряжениями питания? Можете ли вы догадаться, каким будет размах выходного напряжения для операционного усилителя, который рекламируется как устройство «rail-to-rail»?

■ Суммарная схема: используя суперпозицию, выведите ожидаемую передаточную характеристику для схемы на рис. 1.11; то есть найти выходное напряжение через Vin1 и Vin2. Сравните прогнозы идеальных отношений с вашими данными.

■ Компаратор: обсудите ваши измерения и то, что произойдет, если полярность Vref поменяется на противоположную.

Перейти к следующему лабораторному заданию на операционных усилителях: операционный усилитель в качестве компаратора

Подробнее об операционных усилителях в конфигурации усилителя: усилители с регулируемым коэффициентом усиления

Возврат к лабораторной работе: Содержание

Самый простой стереоусилитель в мире!

Самый простой Стереоусилитель в мире!


Если тебе нравится играть с чипами аудиоусилителя, с которыми вы, несомненно, сталкивались популярный TDA7052.Это 8-контактное DIL-устройство, которое производит около 1 ватт звука при питании от источника 6В. TDA7053 — это 16-контактная стереоверсия, которая была выбрали для этого проекта. Эти ИС используют принцип мостовой нагрузки (BTL) для привода громкоговорителя. Помещать просто, они работают, используя две силы усилители работают в противофазе друг с другом, так что когда один выход идет Высоко к + питанию) другой выход переходит в низкий уровень (до 0 В). Если громкоговоритель подключается между выходами, то потенциально почти все напряжение источника питания может быть приложено к нему вместо только половина, что имеет место для обычного двухтактного разъемного рельса усилитель.Так как выходная мощность увеличивается в четыре раза при удвоении напряжения питания, эти Микросхемы могут производить здоровую мощность 1 Вт при работе всего от 6 вольт

Используемая схема прямо из таблицы данных TDA7053, в которой говорится, что он будет работать при напряжении питания до 18 вольт. Хотя это может В этом случае даже при напряжении 12 В микросхема становится слишком горячей, и я бы не стал ее трогать. будьте счастливы, работая при этой температуре очень долго. Оптимум рабочее напряжение 6 В, и это то, что я бы рекомендовал, хотя это также работает нормально на 5 В, что означает, что его можно легко запитать от стандартный компьютерный разъем USB.Макет платы показан ниже . Обратите внимание, что усилители с мостовой связью не требуют выходной связи. конденсаторы, что еще больше сокращает и без того небольшое количество компонентов


Если усилитель мощности не имеет входного затухания, тогда он фактически всегда работая на полной громкости, полагаясь на регулировку усиления источника контролировать выходной уровень. Это нормально при использовании с iPod или другим устройством для наушников, так как эти обычно имеют низкий уровень шума, но при использовании с ПК и его грубый встроенный звуковой чип, компьютерный шум может быть проблемой.Даже если громкость установлена ​​на ноль, некоторые компьютеры по-прежнему производят много электрический шум, который будет передаваться на любой внешне подключенный усилитель. Если на усилителе нет регулятора громкости, работает на макс все время и любой шум на входе будет четко слышал. Это можно свести к минимуму, добавив потенциометр между компьютером и усилитель для уменьшения уровня, а затем регулировка общей громкости с помощью регулятора громкости ПК. Это то, что я сделал здесь, но скорее чем использование потенциометра на панели, я выбрал предустановленные потенциометры вместо этого потому что однажды установленные, они не должны нуждаться в повторной настройке (а также потому, что они влезать удобнее!).Существуют и другие версии этих микросхем. эта функция встроена в регуляторы громкости постоянного тока (TDA7052A и TDA7053A) но они также имеют более высокий ток покоя, поэтому не использовались



Корпус и разъемы — дело личного выбора. я использовал коаксиальный разъем 2,1 мм для питания постоянного тока и разъем 3,5 мм для аудио. Громкоговорители подключаются через 4-стороннюю запорную планку, хотя в качестве альтернативы это могут быть нажимные клеммы или даже RCA phono Розетки.Корпус не обязательно должен быть металлическим/экранированным, так как входы не слишком чувствительны и поэтому не улавливают случайного шума. я использовал пластиковая коробка для проектов с eBay



Настройка

Кому настройте уровни, поверните пресеты на минимум (в данном случае по часовой стрелке) а затем установите максимальную громкость источника. Включите музыку и настройте предустановки против часовой стрелки, пока уровень звука не станет почти терпимым (и одинаково с каждого канала).Уменьшите исходную громкость обратно до комфортный уровень. С этого момента регулятор громкости источника будет иметь хороший диапазон регулировки


Разборка простого операционного усилителя | Хакадей

Возможно, вы знакомы с операционным усилителем как с чрезвычайно универсальным компонентом и знаете, как быстро создавать с его помощью самые разнообразные схемы. Возможно, у вас даже есть любимый операционный усилитель или два для разных приложений, охватывающих множество возможных ниш.Стандартные схемы, такие как инвертирующий усилитель, — ваш хлеб с маслом, а формула усиление = —Rf/Ri вытатуирована на вашем предплечье.

Но вы можете знать, как использовать операционные усилители, даже не зная, как они работают . Вы когда-нибудь заглядывали под капот операционного усилителя, чтобы узнать, что там происходит? Вы не хотите? Давайте возьмем простое устройство и рассмотрим его по частям.

Первый операционный усилитель на ИС

Fairchild μA702 был первым операционным усилителем на интегральной схеме, революционным на тот момент компонентом, разработанным Бобом Видларом и впервые представленным на рынке в 1964 году.Хотя он был давно удален из каталогов полупроводников, он имеет преимущество чрезвычайно простой внутренней схемы, которую можно легко объяснить в статье, подобной этой.

Внутренняя схема µA702, как показано в его техническом паспорте.

Даже имея всего девять транзисторов, схема µA702 не является самой простой из возможных схем операционного усилителя, поскольку она содержит несколько приемов Боба Видлара для повышения производительности. Однако его можно аккуратно разделить на две секции: дифференциальный усилитель, образованный Q2-Q4, и выходной каскад класса A, образованный Q5-Q7.

Длиннохвостая пара

Схема дифференциального усилителя (также иногда называемая длиннохвостой парой ), образованная здесь Q2 и Q3, является сигнатурой операционного усилителя, и все операционные усилители на интегральных схемах будут включать один из них в той или иной форме. Это дифференциальный усилитель, то есть его выход на коллектор Q3 зависит от разности между напряжениями на двух входах, а не от их уровней как таковых.

Простые пары с длинными хвостами имели долгую историю до появления интегральных схем, начиная с 1930-х годов с ламповых схем и воссоздавая их с помощью транзисторов по мере изобретения этих устройств.Они использовались в качестве быстрых переключателей в некоторых из первых электронных компьютеров, а также нашли свое применение в инструментальных усилителях, но, имея только резисторы в их цепях коллектора и эмиттера, они страдали как низким коэффициентом усиления, так и плохим подавлением синфазных сигналов, что говорят, что они также реагируют выходным сигналом, когда напряжения на их двух входах перемещаются в тандеме.

Остальные

В более поздних схемах дифференциальных усилителей эти резисторы были заменены токовыми зеркалами, и схема, которую мы видим здесь, представляет собой интересную промежуточную точку в дизайне.Эмиттерный резистор был заменен токовым зеркалом в Q1 (который вместе с Q8 и Q9, в частности, образует знаменитое токовое зеркало Видлара, умная конструкция, используемая в схемах эмиттера для замены высокоомных резисторов, которые было бы трудно изготовить на кристалле). ), а коллекторные резисторы выживают.

Однако

Q4 представляет собой промежуточный вариант дизайна. Это не текущее зеркало, которое вы найдете в более поздних операционных усилителях, но это чрезвычайно умное дополнение к классической паре с длинным хвостом, которое решает проблему, присущую таким схемам, заключающуюся в том, что они обладают вдвое меньшим коэффициентом усиления, чем одиночные. оконечный усилитель.Если вы посмотрите на него как на простой усилитель с общим эмиттером, он усиливает изменение напряжения на коллекторе Q2 через его базу к эмиттеру на вершине резисторов R1 и R2, что, в свою очередь, влияет на напряжение на коллекторе Q3. таким образом, также передавая часть усиления с Q2 на выход коллектора Q3.

Выходной каскад начинается с Q5 и Q6, которые являются простыми каскадами усиления, но затем возникает проблема, связанная с тем, что эмиттер Q6 находится под более высоким напряжением. Таким образом, R5 представляет собой ограничитель напряжения, снижающий напряжение до уровня, необходимого для базы Q7.Этот конечный сигнальный транзистор является эмиттерным повторителем, питающим выход, а Q8 в своей базовой цепи является частью того же токового зеркала, что и Q1 и Q9.

Итак, в нескольких абзацах описание простейшего ОУ. Это ни в коем случае не хороший операционный усилитель по стандартам любой эпохи, кроме 1964 года, так как не имеет очень высокого коэффициента усиления, не имеет защиты от короткого замыкания и требует внешнего конденсатора для частотной компенсации. Операционные усилители, которые вы, вероятно, используете, будут развиваться десятилетиями по сравнению с этим любопытством 1964 года, но μA702 содержит основные строительные блоки, которые вы найдете в любом операционном усилителе, и, таким образом, является удобным средством для обучения операционному усилителю.

Открытая металлическая банка. Изображение: Dub [CC0].

индекс


Ключевое слово здесь «простой», а не «лучший», поскольку простые усилители часто связаны со сложными проблемами. Как же так? Простые усилители обычно предъявляют дополнительные требования к остальной части системы, и их производительность обычно снижается из-за нескольких ключевых характеристик, таких как выходное сопротивление, входное сопротивление, частотная характеристика и уровень искажений. Тем не менее, помимо более быстрой сборки и более низкой стоимости, в звучании простого усилителя есть что-то особенное, что-то правильное в звучании.Возможно, именно простота всегда помогала ламповому оборудованию звучать так хорошо.

Простейший двухтактный усилитель это тот, который требует только двух активных устройств. Усилитель на справа использует входной трансформатор для разделения фазы и подачи сигнала прирост. Выходной трансформатор обеспечивает согласование импеданса между выходные трубки и громкоговоритель. Всего пять частей, это усилитель настолько прост, насколько это возможно.И все же большая сложность скрыто: трансформеры совсем не простые, так как ни один трансформер соответствует своему идеалу. Используемый провод имеет сопротивление; ядро, гистерезис; и две обмотки, емкость. Давайте добавьте некоторую индуктивность рассеяния, чтобы действительно испортить вечеринку. Другими словами, нам придется платить либо за качественный трансформатор, либо за спектакль.

Поскольку мы вряд ли чтобы избавиться от выходного трансформатора в ламповом усилителе, надо сосредоточим наше внимание на устранении входного трансформатора.Два усилители, показанные ниже, делают именно это. Самый левый усилитель использует дроссель с центральным отводом для разделения фазы сигнала. Другими словами, он принимает входной сигнал и создает дополнительный инвертированный сигнал для управления вторым триодом. Самый правый усилитель опирается на баланс входной сигнал для управления обеими выходными лампами. В обоих усилителях вход усиление сигнала трансформатора было смещено обратно на линейный усилитель, поскольку линейный усилитель теперь должен обеспечивать достаточное усиление для управления выходным сигналом трубка на полную мощность.В зависимости от выходных ламп этот повышенный спрос для усиления может легко быть чрезмерным (150Vpp), поэтому высокая крутизна следует использовать выходную трубку, такую ​​как 2A3, EL34, EL84 или 8417. (На самом деле, даже версия с входным трансформатором предъявляет высокие требования к линии. усилитель, так как входная емкость выходных ламп эффективно увеличивается на квадрат коэффициента обмотки, а это означает, что при выходе размах напряжения небольшой, выходной ток линейного каскада высокий частоты значительно выше, чем у обычного усилителя.)

Теперь давайте рассмотрим несколько плохих идей. Хитрость, используемая в дешевых усилителях было отказаться от затрат на входной трансформатор или фазовращатель схема, в которой использовался дополнительный триод, что делает схему более случайно похоже на СРПП. В усилителе справа видим верхний EL34 управляется входным сигналом, а нижний EL34 получает свой управляющий сигнал от сигнала, выработанного на верхнем пентоде экран.Что не так с этим усилителем? Степень баланса между лампами зависит от импеданса нагрузки и от первого пентода. искажения и ограничения полосы пропускания просто каскадируются на дне пентод. Кроме того, шум источника питания не устраняется, как это было бы как обычно. Тем не менее, хотя результаты не были идеальными, они были хорошими. достаточно для многих приложений, таких как дешевые фонографы.

Последняя конструкция усилителя также несли ограничение, требующее использования пентодов.С другой стороны, усилитель ниже может использовать как триоды, так и пентоды, как привод нижней трубы сигнал идет от отвода в первичной обмотке. Эта схема представляет собой даже ближе к СРПП, чем предыдущая схема. Но это тоже разделяет те же недостатки. (В идеальном мире, который был идеальным лампы, трансформаторы, нагрузки и источники питания, эти цепи работать намного лучше.К сожалению, это не тот мир, в котором мы живем.) Единственным преимуществом этих двух схем является то, что они обеспечивают работу класса А. на усилителях.

В качестве лампового двухтактного усилителя надо видеть балансный сигнал привода работает хорошо, это похоже на использование входного трансформатора или сбалансированный линейный сигнал — наши лучшие ставки.

Или они? Для следующего усилителя требуется плавающий источник питания, так как он смещает свою опорную точку с земли на середину двух входных резисторов 47k.Этот сдвиг опорного сигнала создает делитель фазы из двух резисторов, что позволяет использовать несимметричный (несбалансированный) линейный усилитель. Этот фазовращатель настолько чист, насколько это возможно, поскольку резисторы не ограничивают частотную характеристику и не добавляют фазовые сдвиги индуктивных фазовращателей. Но требования, предъявляемые к линии с точки зрения необходимого размаха напряжения и коэффициента усиления, будут велики. Кроме того, любая паразитная емкость между плавающим источником питания и заземленным корпусом может нарушить высокочастотное разделение фаз (этому могут противодействовать изолирующие шайбы).


Нравиться в ламповом варианте простейший усилитель на МОП-транзисторах должен вмещать только два МОП-транзисторы. Как и в ламповой версии, в усилителе на МОП-транзисторах можно использовать входных и выходных трансформаторов, чтобы свести количество деталей к минимуму. Однако, в отличие от ламповой версии, усилитель MOSFET не требуют таких больших коэффициентов обмотки или таких высоких напряжений, как MOSFET имеет на несколько величин дополнительную крутизну по сравнению с любой электронной лампой.

Все мы знаем, что, хотя лампы без проблем работают при больших напряжениях, они с трудом выдают большой ток. Итак, пусть лампа делает то, что у нее хорошо, и пусть MOSFET делает то, что у нее хорошо получается.

Показанный выше усилитель очень прост. Сбалансированный линейный каскад на ламповой основе обеспечивает весь размах напряжения (+/- 20 вольт), который необходим МОП-транзисторам для полной работы на нагрузке 8 Ом. Дроссель с центральным отводом создает виртуальную отрицательную шину питания.Следовательно, нагрузка может видеть перепады напряжения от 20 до 24 вольт в этой цепи (от 25 Вт до 30 Вт). (Если удвоенное тепловыделение в режиме холостого хода допустимо, то дроссель можно заменить двумя источниками постоянного тока. См. иллюстрацию ниже.) Этот усилитель обеспечивает низкий уровень искажений и низкий выходной импеданс. Недостаток этого усилителя заключается в том, что выходной каскад должен быть смещен в чистом классе А, чтобы эта топология работала с большинством дросселей.


Усилитель мощности в стиле Зевса

Усилитель, полностью выполненный на полевых МОП-транзисторах, на самом деле был превосходно изготовлен одаренным английским инженером-электриком Сьюзан Паркер.Она назвала свой усилитель Zeus Power Amplifier . (Показанные детали и значения напряжения приведены только для иллюстрации и не отражают то, что в действительности содержит усилитель Zeus.) Обязательно посетите ее сайт для более подробного описания ее усилителя. Да, есть женщины-конструкторы аудиосхем ( EveAnna Manley , сразу приходит на ум «Tube Chick»).

На приведенной выше схеме усилитель использует входной трансформатор для разделения фазы входного сигнала и получения необходимого коэффициента усиления по напряжению.Два выходных полевых МОП-транзистора имеют топологию истокового повторителя, которая не обеспечивает усиления, но обеспечивает широкую полосу пропускания, низкий выходной импеданс и низкий уровень искажений. Выходной трансформатор может повышать или понижать напряжение, но ни в коем случае не понадобятся высокие коэффициенты обмоток, используемые в ламповых усилителях. Эти низкие коэффициенты обмотки сами по себе делают трансформатор лучше, а выходной трансформатор этого усилителя может быть даже с единичной обмоткой, 1:1, что значительно уменьшит недостатки трансформатора.Единственная очевидная проблема этого усилителя — высокая входная емкость. Еще раз, входная емкость выходного каскада будет увеличена входным трансформатором; или, другими словами, выходное сопротивление линейного каскада эффективно увеличивается на квадрат коэффициента обмоток входного трансформатора. Другими словами, ламповые линейные каскады с высоким выходным импедансом могут оказаться неподходящими, поскольку полоса пропускания может оказаться слишком усеченной.

Строго говоря, необходимо два источника питания, основной и источник смещения.



Простая система смещения на основе резистора

Добавление трех резисторов устраняет необходимость для источника питания смещения. В усилителе выше мы видим три резистора на месте. Обратите внимание, что вторичная обмотка входного трансформатора нагружается двумя последовательно соединенными резисторами 280k. На самом деле это польза, не ущерб. Каждый трансформатор имеет свое оптимальное сопротивление нагрузки, который легко найти с помощью генератора прямоугольных импульсов, потенциометра и размах.Поскольку 560k вряд ли будет подходящим значением для каждого (или любой) входной трансформатор, можно поставить дополнительный нагрузочный резистор прямо через вторичку. Также обратите внимание, что одиночный резистор 10k позволяет установить ток холостого хода, изменяя его значение, и что это резистор можно легко заменить потенциометром или, что еще лучше, потенциометр и резистор, соединенные последовательно.


Двухтактный усилитель на полевых МОП-транзисторах с обратной связью по источнику

Выше показана другая прихватка.По сути, мы поместили петлю обратной связи на выходной трансформатор. Хотя обратная связь может привести к некоторым проблемам со стабильностью, с этой схемой стоит поэкспериментировать. Представьте себе размещение батареи на выходных соединениях. Один полевой МОП-транзистор будет иметь принудительно положительный источник, который будет служить для его отключения. Источник другого MOSFET будет принудительно отрицательным, что послужит для его дальнейшего включения. Конечным результатом является то, что выходной каскад будет снижать наложенное напряжение.


Двухтактный усилитель на МОП-транзисторах с усилением по напряжению и обратной связью

Другой подход заключался бы в использовании некоторых полевых МОП-транзисторов с высокой крутизной. обеспечить усиление по напряжению.Настройка полевых МОП-транзисторов как заземленных источников усилители разгружают входной трансформатор задачу обеспечения сигнала прирост. МОП-транзисторы имеют высокий выходной импеданс на своих стоках, поэтому потребуется обратная связь. В приведенном ниже усилителе используется две петли обратной связи для снижения выходного импеданса и искажений. Кроме того, они позволяют нам легко установить необходимое напряжение смещения. Обратите внимание, что в этом случае вторичная обмотка входного трансформатора нагружен двумя резисторами 20к последовательно, а не двумя резисторами 300к струны последовательно.(МОП-транзисторы настроены на инвертирование сигнала на их затворах, поэтому соединение между резисторами эффективно заземлен.)

После выходного трансформатора может идти еще один гвоздь, как показано ниже. Мы снова вернулись к использованию полевых МОП-транзисторов в конфигурации истокового повторителя. Однако на этот раз выходной трансформатор был заменен дросселем с центральным отводом. Поскольку ток, протекающий по двум путям, удаленным от центрального ответвления, на холостом ходу одинаков, дроссель не намагничивается, как это обычно происходит, когда через него протекает однонаправленный ток.Следовательно, сердечник дросселя не обязательно должен иметь воздушный зазор, хотя он может быть.


Двухтактный буфер/усилитель MOSFET класса A

Все провода имеют некоторое значение DCR, которое против высокого тока холостого хода вызовет напряжение смещения постоянного тока на крайности обмотки дросселя. Однако, поскольку выход усилителя без привязки к земле, динамик никогда не увидит результирующего перепада постоянного напряжения. Этот усилитель, в отличие от предыдущих усилителей MOSFET, должен запускаться в строгом классе-А, поэтому ток холостого хода будет довольно высоким, на уровне половины пикового текущего спроса.Как найти пиковый текущий спрос? Этот усилитель фактически эквивалентен обычному истоковому повторителю. усилитель с шинами +/- напряжения, равными напряжению одной шины этого усилителя; магия индукторов. В этом случае можно предположить, что 12 вольт из 15 вольт блока питания будут быть поданным на каждую сторону 8-омной нагрузки, так что всего 24 вольта (пиковое напряжение) будет требуется 3 А пикового тока (по мере того, как одна клемма поднимается, другая отключается вниз).Таким образом, необходим общий ток холостого хода 6А (24В/8 Ом), 3А на МОП-транзистор. Другими словами, 8-омная нагрузка может рассматриваться как эквивалентная двум 4-омным последовательно включенным нагрузкам, общее соединение которых заземлено; таким образом, 12 В/4 Ом = 3 А. (Если использовался плавающий источник питания, не заземленный, отрицательный выход усилителя может быть заземлен, и его положительный выход все равно будет на земле потенциал, так как центральный отвод будет иметь некоторое отрицательное напряжение — просто примечание для опытных практиков.)


Двухтактный усилитель MOSFET класса А с нагрузкой источника постоянного тока

В качестве альтернативы мы можем отказаться от выходного трансформатора (или дросселя) вообще. В усилителе ниже мы видим двойные плавающие блоки питания. и две петли обратной связи параллельно. Эта схема является классическим Цирклотроном. переделал. Это может выглядеть странно, но работает так же, как и обычный биполярный повторитель источника питания, как показано ниже. разница только в том, что используются только N-канальные МОП-транзисторы и два силовых припасы нужны. Первое отличие более важно, чем второй. Часть простоты этого усилителя заключается в использовании идентичные выходные устройства, поскольку P-канальные полевые МОП-транзисторы никогда точно не совпадают их N-канальные дополнения. Следовательно, использование устройства для обоих уменьшение выходного сигнала значительно улучшает естественный баланс усилителя.К сожалению, мы должны использовать входной трансформатор для создания требуемого сбалансированный управляющий сигнал.

Простой цирклотронный усилитель класса AB

Использование P- и N-канальных полевых МОП-транзисторов позволяет нам обойтись без одностороннего входного сигнала. В усилителе ниже мы видим дополнительные устройства вывода, сконфигурированные как повторители источника. Поскольку этот усилитель не обеспечивает усиления по напряжению, линейный усилитель приходится качать полные +/-30 вольт, необходимые для подведения усилителя на полную мощность.Поскольку он не дает усиления, этот усилитель использует все крутизна его выходного каскада для обеспечения низкий выходной импеданс и низкий уровень искажений.

Двухтактный буфер/усилитель MOSFET

Два разделительных конденсатора мешают, хотя гораздо меньше, чем входной трансформатор. Тем не менее, было бы неплохо избавиться от их. Один из вариантов — использовать две одноэлементные батареи. пример.Одним из преимуществ использования батарей является то, что по мере их разрядки ток холостого хода будет уменьшаться, а не увеличиваться, как это часто бывает в др. схемы смещения батареи. В качестве альтернативы мы можем просто использовать резисторы, т.к. показано ниже.

Сдвиг земли и выхода создает усилитель из буферной топологии. Усилитель ниже инвертирует входной сигнал на выходе и использует две петли обратной связи для установки усиления и снижения выходного импеданса и искажений.Не будет ли скомпрометирован сигнал, подаваемый на нагрузку? из-за электролитических конденсаторов? Да, это будет. Но угадайте, что: сигнал скомпрометирован из-за электролитических конденсаторов в неплавающий, обычный усилитель, а также выходные токи протекают через конденсаторы питания в обоих усилителях одинаково. Его просто мы редко думаем о частях блока питания как о в схеме, хотя они есть.

Заметка для продвинутого практика, если блок питания конденсаторы не нашли соединения с силовым трансформатором центральный кран, то выход этого усилителя будет полностью конденсаторным. в сочетании, что устранило бы проблемы со смещением постоянного тока (резистор 1 кОм затем следует подключить от земли к общему проводу конденсаторов. соединение, в случае если конденсаторы различаются номиналом).Для меня, однако, большая проблема — несоответствие между устройствами вывода. Следующий вариация на тему отвечает на эту проблему.

Как показано на графике ниже, производительность превосходна для такого простого усилителя. Переведено в процентах THD искажение составляет около 0,1% при 1 выходная мощность и 3% при полной мощности, 35 Вт. Выходное сопротивление составляет около 1 Ом.Полоса пропускания простирается от постоянного тока до 200 кГц. Конденсатор 170пФ. это своего рода чит для расширения высоких частот, так как резисторы 12k работа с входной емкостью МОП-транзистора ограничить частотную характеристику. Усиление всего в 2,4 раза превышает входное, поэтому линейный усилитель должен быть способен выдавать пиковое напряжение 10 В. Большее усиление будет соответствовать более высокому выходному импедансу и большему искажению и выбор между более низким входным импедансом или менее расширенной полосой пропускания, что может быть неплохой идеей, как я слышал несколько превосходно звучащих усилителей с высоким выходным импедансом и полосы пропускания 60 кГц.

 


Цепь к справа — двухтактный усилитель класса А, который не использует отдельный фазовращатель или симметричная входная цепь. Вместо этого текущий нижний МОП-транзистор, проходящий через резистор 0,65 Ом, определяет привод сигнал для верхнего МОП-транзистора. Этот резистор теоретически должен быть равен к обратному gm верхнего MOSFET, но опубликовано спецификация вряд ли будет совпадать с фактическим gm при токе холостого хода, так что нужно немного поэкспериментировать.

Выход должен иметь емкостную связь из-за однополярного питания. питания, но при достаточном шунтировании конденсаторы не должны навредить звук и на самом деле будет предлагать хороший запас прочности. Снова мы вернулись к низкому входному импедансу, поэтому стоит изучить трюк с использованием отрицательной шины питания, чтобы обеспечить больший набор входные и обратные резисторы.

 


простейший гибридный усилитель с точки зрения небольшого количества деталей может быть взять существующий твердотельный двухтактный усилитель и раскачать его от одноламповый усилительный каскад.Добавление петли обратной связи дает контроль над лампой. через твердотельный усилитель. Схема ниже может стать основой отличного компьютерного усилителя, так как всего одна лампа и две микросхемы необходимо, и все это могло легко поместиться в алюминиевый съемный жесткий держатель привода. LM12 — это надежный четырехвыводной операционный усилитель, способный обеспечить 10 ампер тока с полной защитой от короткого замыкания.

В качестве альтернативы этот метод может быть применен к слабому усилителю мощности для наушников.Фактически, 6GM8, напряжение постоянного тока ± 12 В постоянного тока преобразователь, а микросхема двойного усилителя мощности может быть помещена в корпус Altoid. олово, в то время как внешний аккумулятор может содержать свинцово-кислотную батарею 6V или четыре клетки D для тех случаев, когда стенная бородавка недоступна. 6GM8 — это двойной триод, внешне похожий на 6DJ8. внутри, так как это тоже каркасно-сетчатый триод. Отличается от 6DJ8 тем, что то есть имеет специально обработанный катод, который может испускать сильные электроны поток только под 10 вольт.

Конечно, многие хотели бы скоро лучше пить красное вино с рыбой, чем использовать микросхему в своем аудио оборудования, даже если эта ИС была такой же гладкой, как LM12. Так что-то более сложный (я имею в виду «дискретный») необходим. В усилителе ниже используются лампы, транзисторы и МОП-транзисторы. Триод работает как токовое зеркало, которое воспроизводит текущий колебания триода в коллекторе ПНП, который нагружен резистором 5к.Сигнал, инвертированный на триоде Затем пластина снова инвертируется транзистором. Прибыль намного выше чем можно было ожидать, так как триод не нагружен резистором 5к, но резистором 200 Ом. Это означает, что триод мало проигрывает. его крутизны и испытывает довольно большие текущие колебания. Транзистор, в свою очередь, передает ток на резистор 5k, так же, как каскодная схема.Другими словами, потому что резистор 5k не последовательно с триодом, крутизна триода не уменьшается; больше крутизны означает больше усиления. Этот усилитель не использует внутренние конденсаторы связи, но требует выхода конденсатор.

Похоже на резистор 5к служит резистором обратной связи, но коэффициент усиления усилителя намного меньше коэффициента усиления 100-омного и Подразумеваются резисторы 5k.Если бы транзистор был нагружен постоянным источник тока, то резистор 5k можно подключить к выходу и хорошо работает как резистор обратной связи. В качестве напряжения используются диоды. падает, и струну можно заменить опорным напряжением или, ох, стабилитрон. Одна проблема со схемой заключается в том, что ее PSRR — это еще не все. это хорошо. Использование пентода или каскода вместо триода Помогите, но есть лучший способ.

Следующая цепь сохраняет текущее зеркало и использует биполярный источник питания для вывода сцена. (Обратите внимание на более низкие напряжения на шине.) Нижний триод эффективно соответствует резистору 10 кОм, что позволяет создать значительный коэффициент усиления. Нижний триод также обеспечивает путь к отрицательному шуму источника питания, который затем противостоит положительному. шум источника питания и компенсировать на резисторе 250 Ом.Ницца обманывать. В целом не плохой дизайн.

Вот некоторые возможные украшения. Обратную связь можно легко добавить с катода верхнего триода. к выходу. Сервопривод постоянного тока может быть добавлен, чтобы поддерживать выход по центру при 0 вольт. Нижний мю-триод, такой как 5687, может быть интересно послушать. к. И, наконец, PNP-транзистор можно заменить P-канальным. МОП-транзистор.

Так как мы рассмотрели СРПП Усилитель MOSFET, мы должны отдать такую ​​же услугу белому катоду последователь. Разработана оптимальная версия катодного повторителя White TCJ-. много раз упоминалось на этих страницах, поэтому я не буду утомлять вас слишком много деталей. (Выполните поиск на этом сайте, если хотите узнать больше.) Короче говоря, мы хотим, чтобы схема давала самые большие, наиболее симметричные колебания тока, поэтому мы используем оптимально выбранный Чувствительный резистор для управления нижней трубкой.В этом случае трубки были заменены на МОП-транзисторы. Резистор 0,65 Ом равен обратная крутизна MOSFET, так как ток, протекающий через этот резистор, изменяется, нижний полевой МОП-транзистор получает соответствующее напряжение привода. И так как мы установили этот резистор на равна обратной величине крутизны, она эффективно нагружена равным импедансом, как только петля обратной связи присоединена.Это означает что уровень шума источника питания на стоке верхнего полевого МОП-транзистора будет равняться половине шума источника питания.

Теперь два триода последовательно также определите делитель напряжения 50%, поэтому в их средней точке мощность шум питания уменьшится вдвое также. Каскадирование входной цепи в результаты выходного каскада в верхнем и нижнем MOSFET виден одинаковый объем питания шум, а это значит, что шум блока питания гасится на выходе — другое хороший трюк.Здесь успешно используется 6GM8 и два 1M. там резисторы для защиты выходного каскада при нагреве лампы вверх или отсутствует.

Следующий усилитель отображает такая же фундаментальная топология, но вместо этого используется высоковольтная мощность источник питания, разделительный конденсатор и 6DJ8s. Обратите внимание на конденсатор емкостью 100 мкФ, соединяющий верхний триод. пластина к 40-вольтовому блоку питания. Если этот конденсатор ушел на землю, PSRR будет намного хуже.Думайте об Айкидо, а не о Дзен. Примечание: обе цепи требуют, чтобы выходной каскад выполнялся строго в режиме класса А, т.к. Выходной каскад с белым катодным повторителем может работать, только если верхний MOSFET всегда дирижирует; в данном случае около 1А на холостом ходу.

Следующая цепь — буфер/усилитель что не дает усиления по напряжению. Работа лампы заключается в обеспечении тока для питания МОП-транзисторов. большую входную емкость и обеспечить высокое входное сопротивление. выходной каскад может работать в бережливом классе-AB или богатом классе-A. DC петля сервопривода была бы хорошим дополнением, а блок питания ±90 может быть паразитным источником питания ±30.

Что произойдет, если выход был закорочен на землю? Трубка по-прежнему будет следовать за входом сигнала, и выходной каскад подвергнется огромным колебаниям тока. Если источник питания оставался плавающим, колебания приводили в движение мощность центр питания отводит вверх и вниз в противофазе на входной сигнал.Усилитель, показанный ниже, делает эту топологию ясно. Буфер стал усилителем с большим усилением и высоким выходное сопротивление, что делает его идеальным кандидатом для обратной связи. Но где мы применяем петлю обратной связи?

Так как выход инвертирован относительно сетки триода, резистор обратной связи может соединить сетку с выходом. Теперь соотношение между входной резистор и обратная связь задают коэффициент усиления усилителя.Проблема в том, что резистор обратной связи имеет такое большое значение, что любой паразитная емкость снизит высокочастотную характеристику. Меньшая стоимость можно было бы использовать резисторы, но тогда входной резистор будет нагружать выход линейного каскада.

Подлый метод бы применить обратную связь к верхнему триоду пластина и катод нижнего триода.Схема следующего усилителя делает это ясным. Здесь блоки питания действуют как прямое замыкание на выходной сигнал. Например, представьте, что импульс +1 В был принудительно на выходе усилителя. Верхний триод увидит большее напряжение катод-пластина и будет проводить больший ток, что подтяните его катод вверх на 1/мю. И наоборот, нижний триод увидит меньшее напряжение катод-пластина и будет проводить меньший ток, что подтянул бы свою тарелку на 1/мю.Теперь верхний MOSFET увеличится его проводимость, в то время как нижний полевой МОП-транзистор уменьшит его проводимость. Поскольку верхний полевой МОП-транзистор проводит больше, его сток опустится вниз. его подключение к источнику питания, и выход будет качаться вниз: обратная связь, проще говоря.

Триоды действуют как резисторы обратной связи и задают коэффициент усиления усилитель. Итак, коэффициент усиления этого усилителя 33, как у 6DJ8? Нет, ближе к 10, потому что резисторы во входном каскаде не обойден.Следует ли обойти эти резисторы? Нет, по мере увеличения количество искажений сверх увеличения усиления. Фактически, триоды прекрасно дополняют МОП-транзисторы и уменьшают искажения сверх того, что мы ожидали бы только от обратной связи. Ниже представлена ​​специя B². Схема A/D и моделирование этой топологии.

Цепь отличается немного отличается от того, что выше, поскольку я изучал различные способы уменьшить искажения.Таким образом, я добавил резисторы последовательно с мощностью источники питания для имитации DCR источника питания и резистора 0,45 на верхнем источнике MOSFET. Этот резистор уменьшает N-канальный МОП-транзистор. крутизна, чтобы она могла лучше соответствовать P-канальному МОП-транзистору естественно меньшая крутизна. (Я признаю это: это так много проще настроить усилитель в SPICE, чем на реальном верстаке. Конечно, как только вы будете довольны результатами в SPICE, переходите к рабочему столу. подтвердить.) Прежде всего, обратите внимание на широкую полосу пропускания: ровная от постоянного тока до 100к. Во-вторых, обратите внимание на красиво уменьшающиеся гармоники. (одно преимущество к этому механизму обратной связи заключается в том, что немногие люди узнают его как таковой, а это означает, что его можно рекламировать как «обратную связь». бесплатно» в дорогих аудиожурналах, если кому угодно.)


После стольких твердотельных устройств, я знаю, что у многих мурашки по коже.Итак, вот жетон цельнотрубная конструкция. История этой схемы: около десяти лет назад, парень, который делал и продавал копии Futterman OTL, связался меня. Его усилители звучали не так уж хорошо, и они были тонко настроены. вверх. Я так понял, что проблемы начались с входной трубки, дешевый телевизионный пентод, который работал в режиме голодания: 0,3 мА! Я сделал прототип альтернативной входной схемы, в которой использовалась микросхема 6922 в традиционном исполнении. каскод.Одна проблема, которую я обнаружил с новой схемой, заключалась в том, что она запросто мог качнуть +200 вольт, но только -60 вольт, а на выходе трубы нужно больше, чем это. Подключив сетку верхнего триода на выходе усилителя чистый отрицательный свинг значительно увеличился, т.к. верхний катод теперь отклонялся вместе с пластиной. Кстати, моя схема никогда не использовался, поскольку он утверждал, что схема Футтермана была идеальной и не может быть заменен (странно, как «идеальные схемы» не всегда работают так хорошо), и вскоре после этого он ушел из бизнеса.Единственная петля обратной связи — это резистор на 200 Ом, который шунтирует выход на сетку верхнего триода. Дополнительный цикл обратной связи можно добавить из сетки нижнего триода на выход, но усиление усилителя резко упадет.

 

//JRB

     

 

 

Руководство пользователя комплекта

PDF-файлы
Нажмите на изображение, чтобы скачать


 


TCJ PPC версии 2 Усовершенствования

       Перестроенный модуль моделирования
Создание отчетов в формате PDF*
Больше графиков 2D/3D*
Добавлена ​​справочная система
Целевая функция тока бездействия
Создание переработанного массива
Трансформатор первичный и вторичный
Включение RDC
Сохранение пользовательских определений трансформатора
Расширенное отображение результатов
Добавлена ​​сетка результатов массива


Калькулятор TCJ Push-Pull имеет единственную цель: оценить ламповые выходные каскады путем моделирования реальных характеристик восьми топологий (пять OTL и три с трансформаторной связью) с указанной лампой, источником питания и напряжением смещения, а также сопротивлением нагрузки. .Точность симуляции зависит от точности используемых моделей ламп, а математическая модель ламп — это та же самая модель True Curves™, которая используется в программах SE Amp CAD и Live Curves компании GlassWare, которая намного точнее, чем обычная модель лампы SPICE.

Загрузка или компакт-диск
Windows 95/98/Me/NT/2000/XP (29 долларов США)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сделайте свой собственный простой стереоусилитель

Вот простой стереоусилитель, который можно сделать из аудиоусилителя CD6283 и нескольких пассивных компонентов.Он обеспечивает выходную мощность 4,6 Вт на канал при напряжении питания 12 В.

Принципиальная схема стереоусилителя показана на рис. 1. CON1 — разъем для входного питания 6-12 В, CON2 — входной сигнал, а CON3 — выход на два динамика, которые можно к нему подключить.

Рис. 1: Принципиальная схема стереоусилителя

. Контакты 5 и 7 IC1 подключены к CON2 для аудиовходов через конденсаторы C2 и C3 соответственно. Контакт 12 подключен к разъему CON1 для питания.Вывод 2 IC1 подключен к выходу левого (L) канала через электролитический конденсатор C10, а вывод 10 IC1 подключен к выводу правого (R) канала через электролитический конденсатор C9. Каждый 4-омный динамик мощностью 4 Вт подключен к CON3 для левого и правого каналов соответственно.

Строительство и испытания

Схема печатной платы усилителя показана на рис. 2, а схема его компонентов — на рис. 3. После сборки схемы на печатной плате подключите источник питания 6–12 В к разъему CON1.

Инжир.2: Схема печатной платы стереоусилителяРис. 3: Компоновка компонентов для печатной платы

После завершения подключения подключите левый (L) и правый (R) стереоаудиовходы мобильного/портативного/настольного компьютера к CON2. Затем подключите динамики к CON3. Возьмите аккумулятор 6В или 12В и подключите его к схеме усилителя.

Вы можете откалибровать схему, подключив генератор сигналов (установленный на 1 кГц) к левому и правому входам на CON2. Вы должны услышать громкий усиленный тон из левого и правого динамиков на выходе.You can also use an MP3 player instead of signal generator to calibrate the circuit.
Optional 22-kilo-ohm potentiometers can be connected at CON2’s left and right inputs for volume control. Your amplifier is ready to use!

Fig. 4: Author’s prototype for Stereo Amplifier

Raj K. Gorkhali is a hobbyist and a regular contributor to EFY

Error 404 — Amateur Radio Station G0KLA and AC2CZ

Error 404 — Amateur Radio Station G0KLA and AC2CZ

ਾ㰊ⴡ‭汇扯污猠瑩⁥慴⁧木慴⹧獪
‭潇杯敬䄠慮祬楴獣ⴠ㸭㰊捳楲瑰愠祳据猠捲∽瑨灴㩳⼯睷⹷潧杯敬慴浧湡条牥挮浯术慴⽧獪椿㵤䅕ㄭ㘱ㄲ㐵㔰ㄭ㸢⼼捳楲瑰ਾ猼牣灩㹴 眠湩潤⹷慤慴慌敹⁲‽楷摮睯搮瑡䱡祡牥簠⁼嵛਻†畦据楴湯朠慴⡧笩慤慴慌敹⹲異桳愨杲浵湥獴㬩੽†瑧条✨獪Ⱗ渠睥䐠瑡⡥⤩਻ 朠慴⡧挧湯楦❧‬唧ⵁㄱ㈶㔱〴ⴵ✱㬩㰊猯牣灩㹴⼼敨摡ാ㰊敭慴栠瑴⵰煥極㵶䌢湯整瑮吭灹≥挠湯整瑮∽整瑸栯浴㭬挠慨獲瑥甽楮潣敤㸢਍†戼獡⁥牨晥∽瑨灴⼺眯睷朮欰慬挮浯∯⼠‾ഠ 㰠敭慴渠浡㵥爢扯瑯≳挠湯整瑮∽湩敤ⱸ映汯潬≷⼠‾਍†洼瑥⁡慮敭∽敫睹牯獤•潣瑮湥㵴䌢牨獩吠潨灭潳流瑡略⁲慒楤汅捥牴湯捩⁳潃灭瑵湩⁧牐橯捥獴䠠浡䄠⁉牁楴楦楣污䤠瑮汥楬敧据⁥流汰晩敩⁲剉㕆〱䔠ㅂ㐰䬠㝋⁂桐獡湩⁧楄敲瑣䌠湯敶獲潩䵁䅓⁔慓整汬瑩獥•㸯ഠ 㰠敭慴渠浡㵥搢獥牣灩楴湯•潣瑮湥㵴䤢愠⁡潨扢⁹汥捥牴湯捩⁳湥楧敮牥愠摮猠楣湥楴瑳‮䤠戠極摬挠物畣瑩⁳湡⁤敲敳牡档椠敤獡映牯琠敨猠敨牥樠祯漠⁦瑩‮䤠栠灯⁥瑯敨獲眠汩敢椠獮楰敲⁤潴⹯•㸯ഠ㰊潢祤氠湡㵧䔢ⵎ单㸢਍਍ਉ搼癩挠慬獳∽敨摡牥㸢㰊⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷で汫⹡潣⽭湩敤⹸桰㹰㰊浩⁧瑳汹㵥洢硡眭摩桴›〱┰∻愠瑬∽桃楲⁳桔浯獰湯ⴠ䄠㉃婃ⴠ䄠慭整牵删摡潩匠慴楴湯•牳㵣⼢浩条獥欯慬栭慥敤㉲瀮杮㸢⼼㹡㰊搯癩ാ㰊楤⁶汣獡㵳挢湯整瑮挠汯㈭•ാഊ㰊ㅨ伾灯ⱳ眠⁥敳浥琠敢洠獩楳杮琠慨⁴慰敧⼼ㅨാ㰊㹰਍戼㐾㐰䔠牲牯ⴠ瀠条⁥潮⁴潦湵㱤戯‾湡⁤癥牥瑹楨杮琠慨⁴浩汰敩⹳†牐扯扡祬氠穡湩獥⁳湯琠敨瀠牡⁴景琠敨瀠潲牧浡敭⹲†敆汥映敲⁥潴猠湥⁤敭愠浥楡湡⁤獡敭琠牴⁹慨摲牥㨠ഩ㰊㹰਍愼栠敲㵦⼢浩条獥䜯瑡睥祡〴戭杩樮杰㸢椼杭猠捲∽浩条獥䜯瑡睥祡〴猭⹭灪≧眠摩桴∽〳∰栠楥桧㵴ㄢ〶•污㵴䜢瑡睥祡吠慲獮散癩牥•楴汴㵥䜢瑡睥祡吠慲獮散癩牥•潢摲牥∽∰愠楬湧∽敬瑦•㸯⼼㹡਍਍਍⼼楤㹶਍਍搼癩挠慬獳∽敭畮挭湯整瑮挠汯ㄭ㸢ਊ 㰠ㅨ䠾牡睤牡⁥牐橯捥獴⼼ㅨਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽卐⽕卐⹕桰㹰慖楲扡敬嘠汯慴敧㜠浡⁰潐敷⁲畓灰祬⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽慧整慷㑹⼰慧整慷㑹⸰桰㹰慇整慷㑹‰‭獳⽢督㔠⁷牴湡捳楥敶㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦猯灣⽡楓灭敬桃慥偰⹁桰㹰楓灭敬䌠敨灡㔠‰慗瑴倠㱁愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦是物瑳硴是物瑳硴瀮灨吾敨∠楆獲⁴牔湡浳瑩整≲⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽獳⽨湩敤⹸桰㹰楓灭敬匠灵牥敨⁴潦⁲〴⁍坃⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥⼽〶地流⽰〶眰流⹰桰㹰⁁〶地䘠呅䠠⁆浡汰晩敩㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦㌯灄楲瑮湩⽧䐳牰湩楴杮瀮灨㌾⁄牐湩楴杮⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ऊ†格㸱潓瑦慷敲倠潲敪瑣㱳栯㸱ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦欯慬牴捡⽫湩敤⹸桰㹰ぇ䱋⁁慓⁴牔捡敫㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦是硯整敬⽭湩敤⹸桰㹰䵁䅓⁔潆呸汥浥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽摳⽲湩敤⹸桰㹰潓瑦慷敲䐠晥湩摥删摡潩吠瑵牯慩㱬愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瀯捡慳⽴湩敤⹸桰㹰〲ㄲ倠捡慳⁴片畯摮猠慴楴湯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ऊ†格㸱瑏敨⁲牐橯捥獴⼼ㅨਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽浡慳㕴⼰湩敤⹸桰㹰䵁䅓⁔〵吠汥浥瑥祲䌠慨汬湥敧⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥⼽獁牴湯浯⽹獡牴湯浯⹹桰㹰楖畳污愠瑳潲潮祭映潲祭儠䡔⠠汰捡桥汯敤⥲⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥⼽牧敥睮潯⽤湩敤⹸桰㹰湕敤睲瑡牥删噏映牯洠湩⁥硥汰牯瑡潩㱮愯㰾氯㹩ऊ†⼼汵ਾ㰉㹰ऊ†格㸱潗歲敢据⁨潎整㱳栯㸱ऊ††戼㈾㈰㰱戯ਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽潷歲敢据⽨〲ㄲ〭ⴶ㈲瀮灨䨾湵㈠′‭楍⵲慓⵴‱楆獲⁴敲散瑰潩㱮愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴱ㘰ㄭ⸸桰㹰畊㠱ⴠ䴠物匭瑡ㄭ䐠灥潬楹杮䨠湵㈠渲㱤愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴱ㌰〭⸷桰㹰慍⁲㜰ⴠ倠捡慓⁴潈敬⁳潴潬杮⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽潷歲敢据⽨〲ㄲ〭ⴲ㜲瀮灨䘾扥㈠‷‭慐卣瑡映汩獥眠瑩⁨潴慭祮栠汯獥㰿愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴱ㄰〭⸳桰㹰慊″‭呒ⵌ䑓⁒畴潴楲污映湩獩敨Ⅴ⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬 †㰠㹢〲〲⼼㹢ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴰ㘰㈭⸸桰㹰畊㠲ⴠ䘠敩摬䐠祡㈠㈰㰰愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴰ㄰㈭⸸桰㹰慊㠲ⴠ䜠汯ⵦ⁔湩瑩慩敤潣敤⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽潷歲敢据⽨〲〲〭ⴱ〲瀮灨䨾湡㈠‰‭潇晬吭映物瑳琠汥浥瑥祲⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽潷歲敢据⽨〲〲〭ⴱㄱ瀮灨䨾湡ㄠ‱‭楄楧慴牁档潥潬祧ⴠ倠捡慳⁴捁楴楶祴䰠杯㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㈰ⴰ㄰〭⸳桰㹰慊″‭慐卣瑡片畯摮嘠牥楳湯〠㌮‶‭灕潬摡映硩⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬 †㰠㹢〲㤱⼼㹢ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦眯牯扫湥档㈯㄰ⴹ〱〭⸸桰㹰捏⁴‸‭䱋⁁牔捡牤睡湩⁧楦㱸愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦愯獭瑡〵㈯㄰ⴹ㔰〭⸸桰㹰慍⁹‸‭䵇䭓搠捥摯㱥愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦愯獭瑡〵振獡㐭⹡桰㹰慍⁲㘲ⴠ䌠十㐭㱁愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦愯獭瑡〵㈯㄰ⴹ㌰㈭⸶桰㹰慍⁲㘲ⴠ匠慴瑲湩⁧潴琠慲正愠氠獩⁴‭湡⁤⁡敮⁷潴汯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽浡慳㕴⼰潵ㄭ⸱桰㹰慍⁲㤱ⴠ唠獯瑡㈭⼠唠ⵏㄱ⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥⼽浡慳㕴⼰〲㤱〭ⴳ㠱瀮灨䴾牡ㄠ‸‭楆摮湩⁧〵猠慰散牣晡⁴潴搠捥摯㱥愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㤱〭ⴳ㤰瀮灨䴾牡㤠ⴠ䐠瑯倠潲畤瑣瘠⁳潃瑳獡䰠潯⁰敄潣敤㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㤱〭ⴳ㘰瀮灨䴾牡㘠ⴠ䐠瑯倠潲畤瑣䈠卐⁋敄潣敤㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㤱〭ⴲ㘲瀮灨䘾扥㈠‶‭楓畭慬楴杮挠扵獥瑡䐠灯汰牥愠摮䘠摡湩㱧愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㤱〭ⴲ㌰瀮灨䘾扥㌠ⴠ䘠污潣卮瑡㌭吠汥浥瑥祲⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴹ㄰ㄭ⸱桰㹰慊ㄱⴠ䴠牯⁥慐獣瑡倠捥汵慩楲楴獥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴹ㄰ㄭ⸰桰㹰慊〱ⴠ倠捡慳⁴敐畣楬牡瑩敩㱳愯㰾氯㹩ऊ†⼼汵ਾ††戼㈾㄰㰸戯ਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ㈱㈭⸸桰㹰敄⁣㠲ⴠ倠捡慳⁴敓敬瑣潩煅慵楴湯㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㠱ㄭⴲ㐲瀮灨䐾捥㈠‴‭灕潬摡湩⁧楦敬⁳潴䘠污潣卮瑡㌭倠捡慳㱴愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㠱ㄭⴱㄱ瀮灨举癯ㄠ‱‭潆⵸䌱楬晦ⴠ䄠摤湩⁧⁡敮⁷灳捡捥慲瑦琠潆呸汥浥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ〱〭⸷桰㹰捏⁴㜰ⴠ圠票眠牥⁥佁㈹䠠牵楲慣敮瀠捩⁳楤慳灰楯瑮湩㽧⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ㠰〭⸱桰㹰畁⁧㄰ⴠ吠敨圠湯敤晲汵眠牯摬漠⁦䥗偓ⴠ圠楲楴杮倠捡慳⁴楆敬㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㠱〭ⴷ㜲瀮灨䨾汵〠‷‭牆浡⁥祴数⁳潦⁲慐卣瑡䜠潲湵獤慴楴湯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ㘰㈭⸶桰㹰畊㘲ⴠ丠睥倠捡慓⁴片畯摮瑳瑡潩潦⁲卆㌭⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ㌰㈭⸰桰㹰慍⁲〲ⴠ匠剄吠瑵牯慩敓楲獥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴸ㄰㈭⸶桰㹰慊㘲ⴠ䔠牡桴倠潬獴漠⁦敔敬敭牴⁹慄慴眠瑩⁨潆呸汥浥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ऊ戼㈾㄰㰶戯ਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴶ㔰〭⸷桰㹰慍⁹㜰ⴠ䄠慮祬楳⁳景䘠硯ㄭ⁁敔敬敭牴㱹氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㘱〭ⴵ㘰瀮灨䴾祡〠‶‭慔業杮琠敨䴠䩆㐭㈱‵卐㱕氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㘱〭ⴴ㜲瀮灨䄾牰㈠‷‭潆呸汥浥䈠瑩⁳湡⁤祂整㱳氯㹩ऊ†⼼汵ਾ㰉㹢〲㔱⼼㹢ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㔱〭ⴳ㔰瀮灨㌾ぇ䍚删扯湩潳牃獵敯䤠汳湡㱤氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㔱〭ⴲ㈲瀮灨䴾⁹〳礠慥⁲瑳畲杧敬眠瑩⁨坃⼼楬ਾ 㰠甯㹬ਉ㰉㹢〲㐱⼼㹢ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㐱〭ⴳ㜲瀮灨伾捳牡匠瑡汥楬整⁳湡⁤佁㜭㰳氯㹩ऊ†⼼汵ाऊ戼㈾㄰㰳戯ਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴳ㌰㈭⸳桰㹰〲㌱䴭牡㈭″‭慆楄潰敬映牯㈠洰㐯洰⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴳ㌰〭⸵桰㹰慍⁲‵‭〱‰潷歲摥‡潎⁷桃獡湩⁧桴⁥慰数㱲愯㰾氯㹩ऊ†⼼汵ाऊ戼㈾㄰㰲戯ਾ 㰠汵ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴲㄱ㈭⸰桰㹰潎⁶〲ⴠ䄠灭楬楦牥映硩摥愠摮䄠剒⁌睓敥獰慴敫㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㈱ㄭⴰ〳瀮灨伾瑣㌠‰‭元圠⁗塄愠摮愠灭楬楦牥映楡畬敲⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴲ㤰㈭⸲桰㹰敓⁰㈲ⴠ䴠牯⁥畡楤潷獥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴲ㘰㈭⸲桰㹰畊㈲ⴠ䘠敩摬䐠祡㈠㄰㰲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㈱〭ⴲ㔱瀮灨䘾扥ㄭ‵‭畂汩楤杮愠倠䭓椠瑮牥慦散⠠湡⁤呒奔㰩愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㈱〭ⴱ㤲瀮灨䨾湡㈠‹‭潗歲湩⁧灓楬㱴愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㈱〭ⴱ㌲瀮灨䨾湡㈠″‭楆楸杮倠潯⁲畁楤㱯愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲㈱〭ⴱ㔰瀮灨䨾湡㔠ⴠ倠潯⁲畁楤㱯愯㰾氯㹩ऊ†⼼汵ा ††戼㈾㄰㰱戯ਾ 㰠汵ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ〱㌭⸱桰㹰捏⁴ㄳⴠ䌠⁑块䐠⁘潃瑮獥㱴愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴹ㤰瀮灨匾灥⁴‹‭汅獵癩⁥塄⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ㠰ㄭ⸷桰㹰畁⁧㜱ⴠ䐠慥楬杮眠瑩⁨求杯匠慰㱭愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴵ㜱瀮灨䴾祡ㄠ‷‭瑓牡楴杮琠敨䜠湩潫吠慲獮楥敶㱲愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴵ㄰瀮灨䴾祡ㄠⴠ䰠杯楧杮愠摮儠䱓㱳愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴴ㘱瀮灨䄾牰汩ㄠ‶‭畆楷桴栠浯扥敲敷⁤塄䍃⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ㐰ㄭ⸰桰㹰灁楲〱ⴠ匠牴杵汧獥眠瑩⁨桴⁥流汰晩敩⁲畢⁴潷瑲⁨瑩⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ㌰㈭⸱桰㹰慍捲⁨ㄲⴠ䌠湯牴汯挠物畣瑩⁳潦⁲䉅〱‴流汰晩敩㱲愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴳ㔱瀮灨䴾牡档ㄠ‵‭楆獲⁴䙒映潲桴⁥䉅〱‴流汰晩敩㱲愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴳㄱ瀮灨䴾牡档ㄠ‱‭剁䱒䐠⁘潃瑮獥㱴愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴲ㘱瀮灨䘾扥畲牡⁹㘱ⴠ䔠敶楮杮䐠㱘愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴲ㐱瀮灨䘾扥畲牡⁹㐱ⴠ䌠獡慵獶匠牥潩獵䐠⁘塄䍃⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ㈰ㄭ⸱桰㹰敆牢慵祲ㄠ‱‭潈敭牢睥䐠䍘㱃愯㰾氯㹩 ठ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲ㄱ〭ⴲ〱瀮灨䘾扥畲牡⁹〱ⴠ匠捵散獳‬楄慳瑳牥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴱ㄰〭⸴桰㹰慊畮牡⁹‴‭效瑡匠牰慥敤⁲潷獥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ऊ㰠㹢〲〱⼼㹢ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲〱ㄭⴲ㠲瀮灨䐾捥浥敢⁲㠲ⴠ䔠ㅂ㐰倠潲牧獥㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦⼠潷歲敢据⽨〲〱ㄭⴲ㄰瀮灨䐾捥浥敢⁲㄰ⴠ䠠杩⁨潐敷⁲湡⁤敮摥摥猠摩⁥慢摮猠灵牰獥楳湯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴰ㤰〭⸲桰㹰潎⁶㔲ⴠ匠浩汰⁥楒獧愠摮吠⁸晏獦瑥⼼㹡⼼楬ਾ† 㰠楬㰾⁡牨晥‽眯牯扫湥档㈯㄰ⴰ㤰〭⸱桰㹰潎⁶㄰ⴠ匠浩汰⁥畓数桲瑥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ऊ瀼ਾਉ 㰠㉨刾晥牥湥散㱳栯㸲ऊ†甼㹬ऊ†氼㹩戼䈾潯獫⼼㹢⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷牡汲漮杲猯潨⽰硅数楲敭瑮污䴭瑥潨獤椭⵮䙒䐭獥杩⽮䔾灸牥浩湥慴敍桴摯⁳湩删⁆敄楳湧‬㝗佚⁉瑥愠㱬愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺眯睷愮牲⹬牯⽧桳灯启敨䄭剒ⵌ慈摮潢歯昭牯刭摡潩䌭浯畭楮慣楴湯⽳䄾剒⁌慈摮潢歯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷牡汲漮杲猯潨⽰桔ⵥ剁䱒䄭瑮湥慮䈭潯⽫䄾剒⁌湁整湮⁡潂歯⼼㹡⼼楬ਾ ਠ 㰠楬㰾㹢敗獢瑩獥⼼㹢⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺栯捡慫慤⹹潣⽭䠾捡⁡慄⁹‭牦獥⁨湩灳物瑡潩慤汩㱹愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺眯睷眮稷楯挮浯圾娷䥏⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷浡慳⹴牯㹧䵁䅓㱔愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺猯汯敤獲潭敫戮潬獧潰⹴潣⽭匾汯敤獲潭敫䈠潬⁧祢丠䌲剑⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷慨獮畳浭牥⹳潣⽭䠾湡⁳畓浭牥㱳愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺眯睷瀮潨敮瑳捡⹫潣⽭慦桲湡㸯獁桨牡䘠牡慨啖䔲䕓⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴㩰⼯睷⹷慨獮畳浭牥⹳潣⽭に祩⹥瑨汭䌾祲瑳污匠瑥⁳潴匠摩扥湡⁤‭扥潯㱫愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺琯牯楯獤椮普⽯㕔ⴰ⸲桰㹰潔潲摩吠牵獮䌠污畣慬潴㱲愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴⼺栯浯⹥污桰污湩⹫潣⹭畡縯慰歲牥⽰歶礳㹥敐整⁲慐歲牥嘠㍋䕙⼼㹡ऊ†ऊ†氼㹩戼匾灵汰敩獲䤠甠敳⼼㹢⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺眯睷搮杩歩祥挮浯䜾湥牥污䌠浯潰敮瑮⁳‭楄楧敫㱹愯㰾氯㹩ऊ†氼㹩愼栠敲㵦瑨灴㩳⼯睷⹷潭獵牥挮浯䜾湥牥污䌠浯潰敮瑮⁳‭潍獵牥⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺漯桳慰歲挮浯㸯䍐⁂慍畮慦瑣牵⁥‭协⁈慐歲⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺眯睷洮湩捩物畣瑩⹳潣㹭楍楮楣捲極獴⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺眯睷愮業潤据牯⹰潣㹭潆⁲潔潲摩⁳‭流摩湯⼼㹡⼼楬ਾ 㰠楬㰾⁡牨晥栽瑴獰⼺眯睷愮汬汥捥牴湯捩⹳潣㹭潆⁲慰敮敭整獲ⴠ䄠汬䔠敬瑣潲楮獣⼼㹡⼼楬ਾ 㰠甯㹬ਊ⼼楤㹶ഊ㰊楤⁶汣獡㵳挢敬牡爭杩瑨㸢਍搼癩ਾ瀼ਾ潃祰楲桧⁴〲㄰㈭㈰‱愼栠敲㵦栢瑴㩰⼯睷⹷で汫⹡潣⽭湩敤⹸桰≰䌾牨獩吠潨灭潳㱮愯‾㰊牢㰾⁡牨晥∽慭汩潴机欰慬䄠⁔牡汲搠瑯渠瑥㸢敓摮洠⁥湡攠慭汩⼼㹡ਠ⼼㹰㰊搯癩ਾ⼼潢祤ാ㰊栯浴㹬਍

You can DIY! The F5 Power Amplifier

In 2008, Nelson Pass submitted an article on its new F5 power amplifier design to audioXpress.В то время он писал: «Я чувствую, что важно поддерживать AudioXpress, журнал, с которым у меня 35-летняя история и который также служит опорой для сообщества DIY. В последнее время они любезно печатали проекты, которые я уже размещал в сети, но я решил, что они заслуживают немного большего». По сути, проект F5 был опубликован в мае 2008 года и оказал огромное влияние на глобальное сообщество DIY и, безусловно, способствовал тому, что audioXpress все еще существует сегодня.

Как многие из вас, возможно, знают, First Watt занимается исследованием качества работы небольших простых усилителей мощности. За последние четыре года пять таких усилителей были разработаны как концепты и выпущены в ограниченном количестве. F1 и F2 исследовали возможности работы источника тока с однокаскадными схемами класса А и без обратной связи. В Aleph J использовались устройства JFET для входной части двухкаскадного однотактного усилителя класса A. F3 достиг очень низкого уровня искажений, используя мощные полевые транзисторы JFET в однокаскадной однотактной схеме класса А.F4 продемонстрировал, что усилитель не обязательно требует усиления по напряжению, чтобы быть полезным.
Вот Ф5. Мы хотим еще больше расширить границы производительности простых маленьких усилителей с двухкаскадной двухкаскадной конструкцией класса А на полевых транзисторах.
Краткое руководство по усилителям на полевых транзисторах
Одна из целей этих статей — побудить людей создавать усилители, поэтому вот несколько учебных материалов, которые помогут начинающим. Кое-что из этого материала я уже писал раньше («A75», Audio Amateur 4/92), но это было 15 лет назад, и, возможно, будет полезно повторить его фрагменты.Все материалы за 31 год можно найти на сайте www.passdiy.com и по соответствующим ссылкам.

Я предполагаю, что вы понимаете понятия напряжения, тока и сопротивления. Если вы уже знаете, как работает полевой транзистор, можете пропустить его. На рис. 1 показан N-канальный полевой транзистор — квантово-механический черный ящик с тремя соединениями. Это устройство предназначено для работы в качестве клапана, немного похожего на водопроводный кран. На этом рисунке слив (D) полевого транзистора подключен к источнику электропитания, аналогичному водопроводу под давлением на другой стороне крана.Вы можете представить трубу как провод, а бак с водой как аккумулятор или даже заряженный конденсатор.

Рисунок 1: FET-транзистор и водопроводный кран.
Продолжая метафору, напряжение источника — это давление воды, а вода, текущая из источника, — это электрический ток. Исходное (S) соединение полевого транзистора является выходом крана. Затвор (G) полевого транзистора — это управляющий штифт, и, как ручка на кране, он регулирует величину электрического тока через полевой транзистор от стока к истоку.Для полевого транзистора это управление является функцией относительного напряжения между выводами затвора и истока. Для N-канального полевого транзистора положительный подъем затвора по отношению к истоку увеличивает ток.

Да, я знаю, что некоторые из вас думают, что, возможно, исток должен быть сверху, а сток снизу, но это не так. Возможно, вам не захочется вызывать квантового механика, если у вас засорится водопровод. Идея о том, что ток, проходящий через полевой транзистор, контролируется напряжением между затвором и выводами истока, остается ключевой идеей, и если вы твердо зафиксировали ее, вы можете оставить метафору гидротехнических сооружений позади.

Полевые транзисторы бывают разных типов. Есть две полярности, N-канал и P-канал. Существуют разные значения напряжения, тока и мощности, а также различные полупроводниковые процессы, приводящие к JFET и MOSFET. Во всех них ток от стока к истоку регулируется напряжением между затвором и истоком. FET представляет собой трехконтактное устройство, и существует три способа усиления с их помощью. На Рисунке 2 это показано на N-канальном полевом транзисторе:

• Общий исток (CS) — это соединение, которое может обеспечить усиление как по напряжению, так и по току в цепи.Входное напряжение (показанное в виде небольшой графической синусоиды) поступает на затвор, а выходное напряжение берется со стока и появляется на резисторе между стоком и напряжением питания. Источник заземлен и не показывает напряжения сигнала, поэтому он называется общим источником. Обратите внимание, что выходное напряжение инвертировано
в фазе от входного напряжения.

• Общий сток (CD) дает только усиление по току и также известен как истоковый повторитель, поскольку выходное напряжение на истоковом резисторе почти идентично входному напряжению на затворе.В то время как сток обычно привязан к значению постоянного напряжения, переменное напряжение в идеале равно нулю, поэтому он называется общим стоком.

• Common-Gate дает только неинвертированное усиление по напряжению, при этом входной сигнал поступает в исток и выходит из стока. Ворота заземлены.

Рисунок 2: Три режима работы.
На рис. 2 показано, что происходит только с сигналами переменного тока, но не показаны значения постоянного напряжения и тока, необходимые для работы полевых транзисторов.Эти значения постоянного тока часто называют смещением устройства, и вы часто будете слышать этот термин по отношению к усилителям. Оптимальные значения смещения зависят от устройства и потребностей схемы. В общем, для работы в качестве усилителя полевой транзистор должен иметь хотя бы несколько вольт между стоком и истоком. Если полевой транзистор N-канального типа, сток должен быть как минимум на несколько вольт положительным по отношению к истоку. Если это тип канала P, сток должен быть отрицательным по отношению к истоку.

Кроме того, затвор полевого транзистора должен быть размещен на значении постоянного тока относительно истока, чтобы ток и напряжение полевого транзистора располагались в линейной области между крайними значениями напряжения и тока — где-то между полностью включенным и полностью прочь. Он находится посередине, где искажения низкие. Как правило, для N-канальных JFET напряжение на затворе равно 0 или слегка отрицательно по отношению к истоку, а для N-канальных MOSFET напряжение на затворе составляет пару вольт положительно.Одной из важных функций схемы является настройка условий постоянного тока каскадов усиления, чтобы устройства имели стабильную работу в этой области. Для каждой схемы усиления будет «наилучшее» значение напряжения и тока, обеспечивающее наилучшие общие характеристики.

Рисунок 3: Примеры из общего источника.
На рис. 3 показаны некоторые примеры реальных схем, которые иллюстрируют простые усилители с общим истоком, а также типичные для них напряжения смещения и токи.Вы можете построить обе эти схемы, которые будут работать, как показано на рисунке.

Слева вы видите пример простого каскада предусилителя с усилением примерно в 10 раз (20 дБ). JFET в этой схеме имеет самосмещение: при токе 5 мА, проходящем через JFET, напряжение затвора должно быть около -0,25 В по отношению к истоку. Обратите внимание на 47 Ом последовательно с источником, повышая его напряжение до +0,25 В, что удобно позволяет смещать затвор при 0 В постоянного тока или заземлении.

Справа мощный полевой МОП-транзистор, настроенный как простой усилитель мощности, предназначенный для подачи около 1 Вт на громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом.Мощный резистор 16 Ом выступает в качестве источника тока для схемы, а два резистора 10 кОм на входе устанавливают значение постоянного тока для затвора около 4 В, чтобы заставить его проводить ток смещения 1 А. Более мощную версию см. в Zen Variations #1 (audioXpress, март 2002 г.).

Рисунок 4: Примеры с общим стоком.
На рис. 4 показаны некоторые реальные усилители с общим стоком, линейный буфер, который можно использовать в активных фильтрах, и усилитель для наушников. В обоих случаях усиления по напряжению в усилителе нет, но есть усиление по току.Они оба имеют высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление.

Работа с общим затвором встречается реже, обычно встречается в «каскодном» соединении с другим устройством. Обсуждение каскодирования с хорошими примерами можно найти в Zen Variations 8 и 9 (audioXpress, январь 2006 г., май 2006 г.), а также в статье «Усилители Cascode», первоначально опубликованной в Audio Magazine, март 1978 г.

Рисунок 5: Упрощенная схема.
Упрощенная цепь F5
На рис. 5 показана самая простая из возможных версий F5.Топология знакома: двухкаскадная сопряженная комплементарная схема с использованием двух JFET-транзисторов для входного усиления и двух мощных MOSFET-транзисторов для выхода. Полевые транзисторы JFET Q1 и Q2 образуют дополнительный каскад с общим истоком, вход которого поступает на их затворы, а выход — на их стоки. Полевые транзисторы JFET относятся к классу A с автоматическим смещением около 6 мА, поэтому ток I1 выходит из их соединений стока и создает напряжение около 3,6 В на резисторах R3 и R4, значения которых составляют около 600 Ом. Это значение постоянного тока 3,6 В необходимо для смещения силовых полевых МОП-транзисторов Q3 и Q4 в проводимость.

Коэффициент усиления по напряжению Q1 и Q2 появляется на каждом из этих резисторов с усилением около 10 на каждом. Усиление 10 для входного каскада получается из отношения 600 Ом к кажущемуся сопротивлению между источником и землей, что составляет примерно 60 Ом. Это число 60 Ом получается из обратной величины крутизны полевого транзистора плюс фактическое сопротивление 10 Ом.

Крутизна JFET представляет собой отношение изменения тока к изменению входного напряжения. Прирост этой части обычно составляет 0,02 сименса или 0.02 А на управляющий вольт, а если инвертировать, получится 50 Ом (R = V/I). Таким образом, внутри детали выглядит 50 Ом (хотя это не так), и к этому вы добавляете 10 Ом реального резистора, чтобы получить 60 Ом.

Q3 и Q4 выполняют тяжелую работу в этой схеме, обеспечивая большой выходной ток, необходимый для питания громкоговорителя. Напряжение постоянного тока, поступающее от затвора к истоку этих устройств, составляет около 3,6 В, и это смещает полевые МОП-транзисторы примерно до 1,3 А. Для схемы такого типа смещение 1,3 А означает, что усилитель будет работать в классах от А до 2.6А выходного тока. Чтобы понять это, представьте состояние, в котором транзисторы Q3 и Q4 работают на холостом ходу при токе 1,3 А, так что весь ток идет от шины напряжения V+ к шине напряжения V-, и ни один из них не проходит через громкоговоритель.

Когда на затворах Q1 и Q2 появляется положительное напряжение, ток через Q1 увеличивается, а ток через Q2 уменьшается. Результирующие напряжения на R3 и R4 вызывают увеличение тока через Q3 и уменьшение тока через Q4. Это делает выходное напряжение положительным.По мере увеличения положительного входного напряжения вы приближаетесь к точке, в которой Q3 проводит 2,6 А, а Q4 проводит 0 А, и все 2,6 А проходят через громкоговоритель.

Мощность 2,6 А на 8 Ом равна I2 * R, или 2,6 * 2,6 * 8 = 54 Вт. Это пиковое значение, а природа неискаженной синусоиды такова, что пиковая мощность в два раза превышает среднюю, поэтому эта схема будет работать со средней мощностью 27 Вт класса A на 8 Ом. При токе выше 2,6 А один из транзисторов отключается, оставляя другой продолжать увеличиваться за пределы 2.6A в так называемом классе AB.

В этой схеме используется обратная связь для улучшения производительности несколькими способами. Обратная связь устанавливает коэффициент усиления, снижает искажения, улучшает полосу пропускания и создает выходной импеданс (коэффициент демпфирования) усилителя. Механизм обратной связи для этого усилителя представляет собой R3-R6, двойную пару делителей напряжения с низким импедансом, которые подают выходной сигнал на источник
. выводы Q1 и Q2. Обратная связь с низким импедансом (ошибочно) называется «обратной связью по току», и она популярна в простых высокоскоростных линейных схемах.Одна из прелестей этой схемы заключается в том, что, в отличие от классической двухтранзисторной дифференциальной пары, доступный управляющий ток превышает смещение входного каскада.

Отличие этого примера в том, что каждый JFET имеет свою собственную обратную связь — в этом усилителе есть две отдельные петли обратной связи, так что петля Q1/Q3 не зависит от петли для Q2/Q4. Схема на рис. 5 иллюстрирует основы и действительно работает, но имеет тенденцию к нестабильности. Часто наблюдаются локальные паразитные колебания, а смещение дрейфует в зависимости от температуры, что требует длительного периода корректировки.В этой упрощенной схеме также не предусмотрено приспособление к различиям между реальными полевыми транзисторами, с которыми вы столкнетесь.

Рисунок 6: Усилитель F5.
Фактическая рабочая цепь
На рис. 6 показана полностью функциональная версия схемы с полезными улучшениями: добавление резисторов R7 и R8 параллельно с R5 и R6 для совместного рассеивания, что позволяет использовать недорогие резисторы мощностью 3 Вт. Вы никогда не знаете, к чему будет подключен усилитель, поэтому на входе усилителя теперь есть R9, чтобы избежать паразитных колебаний входных полевых транзисторов, и R10, чтобы гарантировать, что вход по умолчанию имеет ссылку на землю, когда ничего не подключено.

R11 и R12 — это резисторы мощностью 3 Вт, добавленные к выводам истока полевых МОП-транзисторов для повышения термостабильности и служащие удобными элементами измерения тока. R13 и R14 включены последовательно с затворами полевых МОП-транзисторов для предотвращения паразитных колебаний, так же, как вы сделали с R9 на входном каскаде. Значения резисторов R2 и R4 были увеличены, а затем они были подключены параллельно с подстроечными потенциометрами P1 и P2 на 5 кОм. Это позволяет регулировать ток смещения выходного каскада, а также смещение выходного постоянного тока.

Здесь можно остановиться, и усилитель будет полностью функционален.Остальные дополнения улучшат отслеживание температуры и обеспечат ограничение выходного тока. Th2 и Th3 — это небольшие термисторы на 4,7 кОм, включенные последовательно с R15 и R16 соответственно. Сопротивление термистора снижается с температурой, и его размещение близко к выходным транзисторам поможет компенсировать тепловой дрейф. Вы можете построить усилитель без них, но у вас будет более длительное время прогрева, и вы потратите больше времени на настройку смещения.

На положительной половине выходного каскада Q5, R17, R19 и R21 будут произвольно ограничивать выход усилителя в случае, если вы случайно установите слишком высокое смещение или закоротите выход усилителя.Q6, R18, R20 и R22 делают то же самое для отрицательной половины усилителя. Выходные МОП-транзисторы легко способны пропускать очень большие токи по запросу Q1 и Q2, и разумно установить ограничение на случай аварии.

Разобраться в схеме ограничения несложно. Q5 и Q6 наблюдают за напряжениями на резисторах R11 и R12 и начинают проводить ток, когда напряжение между их базой и эмиттером превысит 0,4 В или около того. При напряжении 0,4 В Q5 и Q6 потребляют достаточный ток возбуждения от Q1 и Q2, чтобы начать создавать измеренные искажения, а жесткое ограничение возникает, когда напряжение, управляющее транзисторами Q5 или Q6, увеличивается до 0.6В.

Поскольку смещение 1,3 А через резисторы источника 0,47 Ом уже обеспечивает 0,6 В, необходимо разделить это напряжение вниз, чтобы ограничение происходило при более высоком токе. Вы делаете это для Q5 с резисторами делителя R17 и R19, а для Q6 с R18 и R20. Резисторы R21 и R22 также позволяют настроить предельную точку на основе некоторой информации о выходном напряжении.

Где вы хотите ограничить? Усилитель с 24 шинами питания должен обеспечивать пиковую мощность 50 Вт при сопротивлении 8 Ом или около 2,5 А. Для нагрузки 4 Ом вам потребуется 5 А, а для нагрузки 2 Ом — 10 А.Поскольку у вас есть только два устройства вывода, вам, вероятно, лучше остановиться на этом.

Рассчитайте значения следующим образом, начиная с произвольных значений 1 кОм для R17 и R19. При пиковом токе 10 А напряжение на R11 или R12 будет около 4,7 В. Выберите R19 и R21, чтобы разделить это значение до 0,6 В, и решите формулу:

0,6 В/4,7 В = R19/(R17 + R19)
Поскольку R17 уже равен 1 кОм, вы упрощаете до 0,127 = R19/(1000 + R19)
. И получается R19=150Ом

10А в глухую — это около 200Вт рассеивание на выходном транзисторе, что вероятно превысит его номинал.R21 добавляет к этому характеристику «отката», так что текущее значение будет ниже на короткозамкнутом выходе. Чтобы предотвратить повреждение в результате короткого замыкания, вы хотите ограничить ток перехода через нуль примерно до 5 А, сохраняя рассеяние только по эту сторону разрушения.

Ограничение тока в целом пользуется плохой репутацией, но я думаю, что это вопрос того, где и как устанавливаются ограничения. Если вы соберете этот усилитель, вы, конечно, можете удалить эту часть схемы, и, конечно же, вы не будете жаловаться, если закороченный выход будет выпускать дым из вашего усилителя.Как бы то ни было, вы все равно будете рисковать с закороченным выходом.

Набор деталей
Используемые входные полевые транзисторы JFET: 2SK170 или 2SK370 для N-канальных частей (Q1) и 2SJ74 или 2SJ108 для P-канальных частей (Q2). В этих случаях код выбора Idss — BL, хотя типы V и GR можно заставить работать с регулировкой их сопротивления стока. Главное в этих конкретных деталях — показатель крутизны 20 мс — многие из потенциальных заменителей намного ниже — от 4 до 10 мс.

Выходные МОП-транзисторы относятся к канальному типу IRF240 N (Q3) и канальному типу IRD9240 P (Q4). Им потребуется номинальное напряжение свыше 50 В, номинальный ток от 15 до 20 А и рассеиваемая мощность около 150 Вт. Сопоставимые детали широко доступны, и здесь я использовал Fairchild FQA19N20C и FQA12P20.

Остальные детали могут быть общими или специальными по вашему усмотрению. Я использовал резисторы Dale RN55D типа ¼ Вт и мощные резисторы Panasonic мощностью 3 Вт от Digi-Key, где вы также можете приобрести 4.Термисторы и подстроечные резисторы 7 кОм. Аудиофилов часто беспокоит влияние конденсаторов в аудиосхемах, но беглый просмотр схемы развеет ваши опасения.

Блок питания
Источник питания тестируемого усилителя составляет ±24 В и должен быть рассчитан на 6 А в непрерывном режиме и более 10 А в пиковом режиме на канал. Обычные нерегулируемые источники будут работать нормально, и если вам нужны предложения, Zen Variations # 5 (audioXpress, октябрь 2003 г.) и Zen Variations # 3 (audioXpress, август 2002 г.) имеют хорошие примеры регуляторов и необработанных источников, которые их питают.Я рекомендую рельсовые напряжения от 23 до 25В. (см. рис. 15 в конце статьи)

Радиатор
При 1,3 А на канал тепловыделение в режиме ожидания составляет 62 Вт. Чтобы температура радиатора не превышала температуру окружающей среды на 20°C, вам потребуется радиатор с номиналом около 0,6°C/Вт для каждого транзистора. Примером этого может быть кусок алюминиевого ребра с рядом 2-дюймовых ребер, прикрепленных к основанию 8 ″ × 6 дюймов. Вам понадобится два на канал.

Выходные устройства должны быть плотно прикреплены к радиатору.Монтажная поверхность на радиаторе должна быть толщиной не менее ¼ дюйма, гладкой и блестящей. Для изоляции можно использовать силиконовые прокладки, но лучше всего подойдет слюда и силиконовая смазка.

Первоначальная настройка
Перед подачей питания на усилитель необходимо установить значения P1 и P2 на минимум. Проверьте это с помощью омметра. Когда придет время «зажечь» усилитель в первый раз, если у вас есть Variac, используйте его, подключив линию переменного тока к усилителю с помощью быстродействующего предохранителя на 1 А.Медленно включите Variac, и если вы не вытащили предохранитель, тогда продолжайте и подтвердите напряжения на шинах в каналах.

Каждый канал не нужно прикреплять к нагрузке для его регулировки. Если единственной нагрузкой у вас является динамик, я не советую использовать его во время настройки. Для каждого канала вы будете поочередно регулировать P1 и P2, чтобы получить 0 В постоянного тока на выходе и 0,59 В на R11 и R12.

Каждый раз, когда вы настраиваете P1, вам, вероятно, потребуется вернуться и снова настроить P2, поэтому я рекомендую регулировать потенциометры полумерами, попеременно устанавливая потенциометры на полпути к целевому напряжению и измеряя значения постоянного тока.Если что-то не так, когда на выходе 0 В постоянного тока, значения на R11 и R12 будут равны.

Несмотря на тепловую компенсацию в цепи, вы должны исходить из того, что при повышении температуры радиатора будет происходить дрейф, и вам потребуется подрегулировать значения в течение часа или двух. Обычно лучше всего начинать регулировку смещения с низкого напряжения, возможно, 0,40 В на резисторах R11 и R12, пока усилитель немного не прогреется.

Вы должны быть в состоянии снизить смещение выходного постоянного тока до 10 мВ или около того, и я считаю, что 50 мВ является самым высоким допустимым значением для этого усилителя при прогреве.После того, как вы поработаете с усилителем в течение нескольких недель, рекомендуется снова проверить и отрегулировать смещение после того, как детали будут прожжены.

Рис. 7: Гармонические искажения + шум в зависимости от выходной мощности, взятые на частоте 1 кГц при сопротивлении 8 Ом. Это самый низкий уровень искажений, когда-либо достигнутый усилителем Zen или First Watt, снижающийся до 0,001% ниже 1 Вт. Рисунок 8: Спектральное распределение искажений на мощности 1 Вт, и вы можете видеть доминирующую 3-ю гармонику, а также 2-ю, 4-ю и 5-ю.Вертикальная шкала в децибелах относительно 1 ватта. На этом изображении вы также можете увидеть минимальный уровень шума системы и усилителя на уровне -135 дБ или около того ниже 1 Вт. Рис. 9: Гармонические искажения + шум в зависимости от выходной мощности при нагрузке 4 Ом, достигающие 0,2% при 40 Вт. Рис. 10: Гармонические искажения + шум в зависимости от выходной мощности при нагрузке 2 Ом, где усилитель начинает ограничиваться на уровне 0,3% при 50 Вт. Рисунок 11: Искажение + шум в зависимости от частоты при 2 Вт на 8 Ом. Рисунок 12: Частотная характеристика, плоская до постоянного тока и вниз -0.25 дБ при 200 кГц.
Измеренная производительность
Коэффициент усиления схемы составляет 15 дБ. Входное сопротивление составляет 101 кОм, а выходное сопротивление составляет 0,1 Ом при коэффициенте демпфирования 80. Шум правильно расположенной схемы составляет около 30 мкВ при тихом питании, а необработанное питание с двумя конденсаторами по 29 000 мкФ и пульсациями 70 мВ даст около 100 мкВ шума (измерено в диапазоне от 20 до 20 000 Гц).

На рис. 7 показаны гармонические искажения и шумы в зависимости от выходной мощности при частоте 1 кГц при сопротивлении 8 Ом.Это самый низкий уровень искажений, когда-либо достигнутый усилителем Zen или First Watt, снижающийся до 0,001% ниже 1 Вт.

На рис. 8, спектральное распределение искажений на мощности 1 Вт, можно увидеть доминирующую 3-ю гармонику, а также 2-ю, 4-ю и 5-ю. Вертикальная шкала в децибелах относительно 1 Вт. Вы также можете увидеть минимальный уровень шума системы и усилителя на уровне -135 дБ или около того ниже 1 Вт.

На рис. 9 показано соотношение гармонических искажений и шума в зависимости от выходной мощности нагрузки 4 Ом, достигающее 0.2% при 40 Вт. На рис. 10 показаны гармонические искажения и шумы в зависимости от выходной мощности при сопротивлении 2 Ом, где усилитель начинает ограничиваться при 0,3% при 50 Вт.

На рис. 11 показаны искажения и шумы в зависимости от частоты при мощности 2 Вт при сопротивлении 8 Ом. На рис. 12 показана частотная характеристика, плоская до постоянного тока и пониженная на -0,25 дБ на частоте 200 кГц. На рис. 13 показан прямоугольный сигнал на частоте 200 кГц при мощности 1 Вт. Усилитель ровный по постоянному току и -0,25 дБ на 200 кГц. Если у вас есть оборудование, чтобы увидеть это, вы можете обнаружить, что различные устройства усиления дадут вам небольшой пик где-то чуть ниже 1 МГц.Я обнаружил, что вы можете обрезать это, играя со значениями R13 и R14, но поскольку оба значения приближаются к 0 Ом, вы, вероятно, увидите паразитные колебания.

Можно дополнительно ограничить частотную характеристику входным конденсатором на R10, а также в цепи обратной связи емкостью на R5 и/или R8. Как видите, я решил не делать этого. На рис. 14 показано поведение ограничения усилителя до 1 Ом при ±10 А.

Заключение
Итак, у вас есть хороший маленький усилитель без лишних деталей, который отлично звучит.

Рис. 13. Прямоугольная характеристика на частоте 200 кГц при мощности 1 Вт. Усилитель ровный по постоянному току и -0,25 дБ на 200 кГц. Рисунок 14: Ограничение до 1 Ом при +/- 10 ампер. Рисунок 15: Блок питания. Термисторы, включенные последовательно с линией переменного тока, также используются для выбора линейного напряжения 120 В переменного тока или 240 В переменного тока, как показано на переднем краю макета печатной платы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.