Усилитель без деталей: Усилитель без деталей

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей » Журнал практической электроники Датагор

Мне захотелось построить усилитель со следующими параметрами:
1. Без ООС, так называемый вариант «0-NFB» (zero negative feed back)
2. Чистый класс А
3. Однотактный
Нельсон Пасс (Nelson Pass) проделал огромную работу в этом направлении при строительстве своего усилителя «Zen», но я решил пойти еще дальше! Я построю «Усилитель Без Деталей» — Zero Component Amplifier (ZCA).

Думаете, я пытался найти «Священный Грааль» в усилительной схемотехнике, этакий прямой кусок серебрянного провода, дающий чистое усиление без искажений?

Несомненно, чтобы усилитель назывался усилителем, он должен содержать активные компоненты, обеспечивающие усиление. Меня всегда восхищали однотактные ламповые усилители. Как такое вообще возможно? Посмотрите, одна лампа, пара резисторов и выходной трансформатор. Поэтому я и решил создать усилитель на полевом транзисторе, придерживаясь такой же простоты дизайна.

Один канальный полевой униполярный МОП-транзистор, пригодный для аудио, парочка резисторов и конденсаторов, и конечно же умощненный хорошо «профильтрованный» блок питанния. Схема такого усилителя представлена на рис. 1.

Рис. 1: Схема однотактного усилителя класса A на MOSFET-е

Применен полевик 2SK1058 от Hitachi. Это N-канальный MOSFET. Внутренняя схема и распиновка для 2SK1058 представлена на рис. 2.

Рис. 2: Hitachi 2SK1058 N-Channel MOSFET

Я использовал конденсаторы Sprague Semiconductor Group во входных цепях и большие электролиты на выходе с «бутербродом» из полиэстерного конденсатора на 10 мф. Все резисторы, если не указано иначе, на 0,5 Ватт. Четыре 10-ти Ваттных проволочных резистора работают в качестве нагрузки. Внимание, эти резисторы рассеивают около 30 Ватт и становятся чрезвычайно горячими даже при простое усилителя.

Да, это класс А, а низкий КПД — расплата. Он съедает 60 Ватт, чтобы выдать ок. 5Вт! Мне пришлось использовать мощный и качественный радиатор с эффективным теплоотведением (0.784 °C/Ватт).

Фото 1: Печатная плата усилителя в сборе

Блок питания состоит из трансформатора мощностью 160 Ватт, нагруженного на 25-ти Амперный выпрямительный мост, и обеспечивает напряжени ок. 24 Вольт. Используется П-образный фильтр (конденсатор — дроссель — конденсатор) состоящий из электролитов на 10.000 Мф и 5-ти Амперных дросселей индуктивностью 10 мГн.

Рис. 3: Схема блока питания

Фото 2: Усилитель в сборе

Фото 3: Усилитель в сборе, вид сзади

Смещение задаётся резистором на 1 мОм и потенциометром на 100 кОм. Просто установите потенциометром половину напряжения питания в точке соединения MOSFET-а и нагрузочного резистора.

Я прослушивал мой усилитель с ламповым предусилителем на 12AU7, т. к. он обеспечивает наиболее чистый звук. Я понятия не имею об коэффициентах искажений этого усилителя и т. п. цифрах, лишь скажу, что у него точная звукопередача и деликатно текстурированный тембральный окрас.

Для работы с усилителем требуется высокочувствительная, эффективная аккустика, т. к. он выдаёт ок. 5 Ватт RMS (и до 15 Ватт на пиках, что я ясно наблюдал на экране осциллографа). Передача басса оказалась значительно лучшей, чем можно было ожидать от такого решения.
Усилитель с легкостью раскачивает мои 12-ти дюймовые трех-полосные колонки.

Усилитель удался. Конечно, не совсем «без деталей», но очень близко! Один 18-ти баксовый полевик надрывает задницу, чтобы подарить Вам офигенное впечатление от прослушивания. Не просите от него больше, чем ожидали.

Усилитель воспроизводит все аккустические инструменты с несравненным натуралистичным качеством.
Простое джазовое трио, классический квартет или нежный мужской/женский вокал показывают то, для чего этот усилитель и был сделан — красоту!

• Чувствительность усилителя по входу низкая, около 2 Вольт. Если такого источника у вас нет, то предусилитель НЕОБХОДИМ. Любой, с выходом 1-2 Вольта.

• Используйте чувствительные АС 5-10 Вт с легкими (бумага, волокна и пр.) диффузорами, как для ламповых усилителей небольшой мощности.

• Оригинальный транзистор 2SK1058 найти нынче практически невозможно. У китайцев сейчас есть предложения по 2SK1058, вот только гарантий, как обычно, нет. Можно получить битые, перемаркированные, отбракованные или вполне здоровые.

Можно и нужно пробовать, но на свой риск.
Обратие внимание на корпус 2SK1058 (см. выше в статье), он очень своеобразный, часть объявлений по фоткам сразу можно исключить.

Пробуйте разные варианты, сравнивая параметры в датащитах, ищите доступный транзистор с подобными параметрами. И даже пробуйте просто на слух.
За неимением 2SK1058, по при большом желании, люди собирают на неподходящих IRF530, IRF540, IRF610 и пр.

Всем Доброй Удачи!
Игорь

 

Простой усилитель в классе А

Все началось с того, что буквально недавно был приобретен нерабочий компьютер, точнее только системный блок. Блок был очень старым, ничего толкового в нем не нашел и решил разломать все и достать позолоченные выводы и компоненты. Уже ненужную материнскую плату решил выбросить, но тут на глаза попали два транзистора, на которые раньше не обратил внимания. Оказалось , что стояли там два довольно редких транзистора серии TIP168. Это транзистор по схеме Дарлингтона.    Транзистор такой редкий, что кроме даташита никакой информации не оказалось, но и этого оказалось вполне достаточно. Это 100 ваттный составной транзистор прямой проводимости, который может обеспечивать очень большой коэффициент усиления входного сигнала. А где использовать такой транзистор, если не в звуковом усилителе!     Я даже представить не мог, что может в итоге получиться усилитель, который сможет сравниться с любой схематикой из линейки высококачественных УНЧ. Сама схема состоит из 4-х компонентов — два резистора, входной конденсатор и сам транзистор, пятый компонент (резистор на входе питания) использован только для ограничения входного напряжения. Схема усилителя на одном транзисторе    В итоге получился однотактный усилитель БЕЗ ДЕТАЛЕЙ, работает в чистом классе А, а КНИ тут меньше, чем в любом усилителе. Благодаря минимальному количеству используемых компонентов выходной сигнал почти не искажается даже при максимальной выходной мощности. К стати — такой малыш отдает полноценный 1 Ватт на головку 8 Ом. В качестве головки желательно использовать динамики от старых отечественных колонок, сопротивление которых 8-32 Ом , в моем случае головка 1ГДШ на 16 Ом.      Входной конденсатор напрямую связан и с качеством звука и с выходной мощностью, при использовании электролитов 1-4.7 мкФ у меня резко повысились искажения, поэтому остановился на пленке. При емкости 0,1 мкФ на выходе только СЧ и ВЧ, при этом выходная мощность в районе 0,3 ватт (сигнал подавал с планшетного ПК).     Чувствительность тоже на высоком уровне, никакой предварительный усилитель не нужен и может работать от сигнала звуковой карты ПК. Номинал входных напряжений 3-24 Вольт, оптимальное питание 9-12 Вольт. Ток покоя 150 мА, максимальный ток потребления 570 мА при напряжении 16 Вольт и величине входного сигнала 1.7 Вольт, получается, чтобы отдавать 1 ватт выходной мощности, усилитель потребляет целых 9 ватт! КПД примерно составляет 9-10%, мда…    Это один из немногих усилителей, который не искажая может на максимуме громкости передавать любую мелодию (классика) — Бах, Моцарт, Бетховен, Чайковский, Хачатурян.      Усилители с такой выходной мощностью обычно работают совместно с наушниками, но этот усилитель отлично может работать и в качестве полноценного домашнего усилителя — скажем для ПК, мощность самое оно!     К большому сожалению, нет аппаратуры для расценки реального качества схемы, все, что имеется — осциллограф, который показывает полную схожесть входного и выходного сигналах сигнала на частотах 1-20 кГц, ниже 1 кГц не проверял. В дальнейшем схематика будет доработана, поскольку для такого мощного ключа, 1 ватт выходной мощности явно не предел. Если вы новичок и хотите собрать усилитель, который был бы одновременно и простым и качественным, то вы читаете правильный материал, проще не бывает, а качество на самом высоком уровне!    Можно использовать и составные ключи обратной проводимости, но не забываем сменить полярность питания. Схему нужно питать от стабилизированного блока питания или аккумулятора.     Совсем недавно мною был собран усилитель Марка Хьюстона, хочу заметить, что выходная мощность в случае усилителя Хьюстона составляет 5 ватт, но если сравнить качество, то данная схематика на порядок качественней.  С уважением — АКА КАСЬЯН. Понравилась схема — лайкни! ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ Смотреть ещё схемы усилителей        УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ       УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ

Как ремонтировать усилители: простое пошаговое руководство

Prime Sound поддерживается ридерами. Мы можем получать комиссию за продукты, приобретенные по ссылкам на этой странице. Узнайте больше о нашем процессе здесь

Когда домашняя стереосистема или усилитель перестают работать должным образом, вы хотите, чтобы они вернулись в хорошую форму в кратчайшие сроки, но обо всем по порядку. Вы должны понимать компоненты усилителя и то, как он работает, прежде чем вы сможете понять, что с ним может пойти не так, и как исправить его проблемы. Сложность ремонта усилителя обычно зависит от его частей, вышедших из строя, и их расположения в блоке.

Прежде чем вы научитесь ремонтировать усилители, вы должны подготовиться к ознакомлению с огромным количеством информации о его работе. Многое может пойти не так с вашим усилителем, но есть общие проблемы, которые могут затронуть практически все марки и модели. Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как определить проблему с усилителем, и что и как вам нужно исправить. Вы также узнаете, как разбирать, проверять и чистить усилитель.

Что такое усилитель?

Усилитель — это электронное устройство, которое усиливает и управляет источниками выходного аудиосигнала от домашних аудиоустройств, таких как внешний проигрыватель компакт-дисков и кассетный проигрыватель или встроенный AM-FM-приемник. Выходной сигнал обычно подается на аудиодинамики.

К основным компонентам усилителя относятся: динамик, усилитель мощности и предусилитель. Предусилитель — это часть, которая преобразует звуковой сигнал в электрический ток. Затем ваш усилитель получает электрические токи от предусилителя, добавляет напряжение, а затем отправляет сигнал на динамики.

Проблемы с усилителем

Слишком многое может пойти не так с усилителем. Самая распространенная проблема — ошибка оператора. Примером ошибки оператора является то, что ваши динамики загораются, а звука нет. В этом случае провода динамика могут быть отсоединены или кнопка динамика может быть не выбрана. Также весьма вероятно, что шнур может быть поврежден или перегорел внутренний предохранитель.

Проблемы с ресивером также распространены, и их наиболее вероятной причиной обычно является окисление электрических контактов и разъемов. Если на гнезде или вилке есть грязь, они не будут проводить электричество. Это означает, что следующее в очереди устройство не получает сигнал.

В большинстве случаев вы обнаружите, что проблема не в усилителе, а в одном из соединений между ним и его динамиками или источником аудиосигнала. Прежде чем разбирать устройство для дальнейшего осмотра, используйте мультиметр или тестер для проверки целостности аудиокабелей.

Выявить проблему в усилителе не так сложно, как найти источник проблемы. Выявить проблему так же просто, как понять, что ваш усилитель включается или не воспроизводит звук. Найти причину плохого звука или отсутствия звука – это реальная задача. Иногда вы можете даже подумать, что у вашего усилителя есть проблема, когда на самом деле проблема связана с аудиоблоком, который подключается к нему, например, с динамиком или DVD-плеером.

Как починить усилитель

Починка усилителя очень похожа на починку многих других приборов, потому что они собираются из одинаковых компонентов. Некоторые из основных компонентов включают шнуры, которые могут не подавать электричество, предохранители, которые могут нуждаться в замене, а также переключатели и контроллеры, которые могут вызвать проблемы.

Что вам понадобится

Некоторые из основных инструментов, которые вам понадобятся для ремонта усилителя, включают:

• Паяльник и припой.  Согласно отзывам экспертов, комплект паяльника Anbes должен быть самым надежным комплектом для пайки с точки зрения универсальности и долговечности. Набор имеет широкий спектр применения и отличается высокой портативностью.

• Отвертки
• Спрей для очистки электрических контактов или баллончик со сжатым воздухом. CRC 05103 QD Electronic Cleaner — одно из самых популярных средств для очистки электронных контактов. Пользователи восторженно отзываются о нем, потому что он быстро сохнет, безопасен для пластика и не оставляет следов. Это также помогает в предотвращении нарушения контакта.

Ремонт усилителя: шаг за шагом

Вот простое пошаговое руководство по ремонту усилителя:

Шаг 1

Уменьшите громкость до нуля, затем выключите усилитель и дайте ему остывать.

Шаг 2

Включите усилитель. Если загорается светодиод, указывающий «ON», это означает, что с источником питания проблем нет. Попробуйте использовать его в обычном режиме, увеличив громкость. Если вы получаете звук, но он слишком тихий или плохого качества, то это означает, что усилитель работает, но не на оптимальном уровне. Это может быть вызвано ненадежным соединением. Если звук не воспроизводится, то велика вероятность того, что его часть сломана.

Шаг 3

Прикрутите отверткой заднюю панель усилителя. Снимите корпус, чтобы открыть печатную плату. Проверьте наличие явных признаков повреждения, таких как перегоревший предохранитель или транзистор. Вы узнаете, что предохранитель или транзистор перегорел, когда увидите коричневый цвет. В этом случае замените любую из деталей на идентичную.

Шаг 4

Проверьте, нет ли каких-либо слабо соединенных соединений проводов. Вы можете сделать это, проследив проводку цепи от входа и осторожно потянув за провод. Если проводка провисла, то это означает, что есть плохой контакт. Вы можете восстановить соединение, расплавив ослабленные соединения проводов и припаяв их.

Шаг 5

Проверьте печатную плату и обратите внимание на наличие незакрепленных конденсаторов и резисторов. Цепь обычно замыкается, когда одна из частей выходит из цепи. Кроме того, когда резистор перестает регулировать ток, вся схема выходит из строя.

Шаг 6

Возьмите щуп вольтметра и поместите его сразу после первого резистора в цепи сигнала, чтобы проверить, правильно ли он работает. Установите измеритель на «сопротивление», затем включите усилитель. Вольтметр должен дать вам показания в пределах 5 процентов от значения. Если вы получите что-либо за пределами этой дисперсии, то резистор неисправен. Если он показывает ноль, то резистор полностью закорочен.

Шаг 7

Если вы обнаружите, что резистор закорочен, выключите усилитель и замените его. Удалите резистор, отсоединив паяное соединение на основании печатной платы, припой в идентичной замене…

Шаг 8

Последним шагом является проверка выходного трансформатора. С помощью отвертки отвинтите корпус трансформатора так, чтобы можно было обнажить первичную обмотку. Подсоедините измерительные провода к обмотке внутри трансформатора, затем включите усилитель. Вы должны получить показания, которые почти аналогичны значениям мощности, описанным в руководстве пользователя. Если счетчик показывает ноль, значит, обмотка трансформатора закорочена. Слишком высокое значение означает утечку трансформатора. В обоих случаях требуется замена трансформатора.

Заключительные мысли

Нет никакой гарантии, что у вашего гитарного или басового репетиционного усилителя никогда не возникнет проблем. Поэтому важно иметь представление об устранении неполадок и советах по ремонту усилителя. Мы предоставили все советы и подсказки, которые могут вам понадобиться, чтобы починить ваш усилитель, когда он перестает работать должным образом.

Прежде чем вы научитесь ремонтировать усилитель, будь то сценический или фендерный усилитель, вы должны понять его устройство и принцип работы. Разобрать устройство довольно просто, если у вас есть необходимые инструменты. Если вы действительно не готовы починить усилитель самостоятельно, вы всегда можете обратиться за помощью в службу поддержки вашего производителя или к специалисту. Также, если вы испробовали все варианты ремонта, а усилитель не работает, вы можете обратиться за помощью к профессионалу.

Четыре способа проектирования усилителя без операционного усилителя с шиной Rail-to-Rail — Аналоговый — Технические статьи

Другие детали, обсуждаемые в посте: LMV358

Мой коллега Сияо Чжан в прошлом месяце написал пост о переходе на рельс- to-rail устройство после обнаружения проблемы с цепью. Однако многие разработчики сигнальных цепей не понимают, что регулировка уровня сигнала, коэффициента усиления и смещения их усилителя может позволить им использовать исходный выбор операционного усилителя.

Существует несколько типов операционных усилителей (ОУ). Операционные усилители с рельсовым входом (RRI) могут работать с любым входом, от положительной шины питания (V _CC ) до земли или до отрицательной шины питания. Операционные усилители с линейным выходом (RRO) могут выдавать напряжение, которое может приближаться как к положительной шине питания, так и к отрицательной шине питания. Операционные усилители с рельсовым входом и выходом (RRIO) обладают обеими функциями. Другие операционные усилители с входом и выходом без напряжения питания имеют ограниченный диапазон входного и выходного сигнала; однако они не имеют входного кроссоверного искажения и обычно имеют гораздо более низкий выходной импеданс и более низкую стоимость.

В этом посте я расскажу о четырех популярных топологиях усилителей:

• Инвертирующие усилители.
• Неинвертирующие усилители.
• Дифференциальные усилители.
• Буферы усиления Unity.

Инвертирующие усилители хороши для минимизации общих гармонических искажений. На рис. 1 показана основная схема.

Рис. 1. Инвертирующий усилитель

Поскольку диапазон входного синфазного сигнала представляет собой фиксированное напряжение, установленное разработчиком, RRI не требуется. RRO полезен, если выход должен охватывать весь V _CC диапазон.

Неинвертирующие усилители сохраняют полярность входного сигнала. На рис. 2 показана основная схема.

Рис. 2: Неинвертирующий усилитель

Требуемый входной синфазный диапазон будет меньше выходного диапазона. Уменьшенный входной диапазон для дифференциальных усилителей означает, что вам может не понадобиться RRI. RRO по-прежнему полезен, если выходной сигнал должен охватывать весь диапазон V _CC .

Для работы во всем диапазоне В _OUT операционного усилителя, оба выходных напряжения низкие (В _OL ) и высокое выходное напряжение (V _OH ) будут иметь инвертирующее напряжение на выводе в пределах допустимого диапазона входного синфазного сигнала. Напряжение инвертирующего контакта для V _OL равно V _OL + R _F /(R _F + R _G ) * (V _REF — V _OL ). Напряжение инвертирующего контакта для V _OH равно V _OH + R _F / (R _F + R _G ) * (V _REF — V _OH ).

Дифференциальные усилители отлично подходят для плавающих или сбалансированных источников входного сигнала. На рис. 3 показана основная схема.

Рисунок 3: Дифференциальный усилитель

Дифференциальный коэффициент усиления, диапазон неинвертирующего входа и опорное напряжение V _REF задают необходимый входной синфазный диапазон. Входное синфазное напряжение равно (V _REF + V _IN+ * G)/(G+1), где G — дифференциальный коэффициент усиления схемы, V _REF — согласующее напряжение для неинвертирующего делителя, а V _IN+ — неинвертирующий дифференциальный вход. Меньшие коэффициенты усиления уменьшают требуемый входной синфазный диапазон.

Вы должны проверить минимальное и максимальное значение V _IN+ , используя формулу из предыдущего абзаца, чтобы убедиться, что входной синфазный диапазон не превышен. RRO полезен, если выходной сигнал должен охватывать весь диапазон V _CC .

Буферы с единичным усилением предотвращают нагрузку сигнала и обеспечивают низкий выходной импеданс. На рис. 4 показана основная схема. Рис. 4. Буфер с единичным усилением

Размах выходного сигнала ограничен диапазоном выходного сигнала, который указан в технических характеристиках для V _OL и V _OH . Попытка выйти за пределы входного диапазона приведет к клиппингу выходного сигнала или может привести к скачку выходного сигнала до максимума V _OH . На рис. 5 показан LMV358, который может либо обрезать выходной сигнал (синяя кривая), либо шаг выходного сигнала (красная кривая).

Рис. 5: RRO LMV358 V _OUT по сравнению с V _IN с использованием схемы с единичным усилением, где V _CC = 3,3 В

Для достижения полного диапазона выходного сигнала с помощью устройства RRO потребуется резистивное ослабление входного сигнала для соответствия входному синфазному диапазону, а затем усиление с тем же коэффициентом.