Bună ziua, dragă habrauser, vreau să vă spun despre elementele de bază ale construirii amplificatoarelor de frecvență audio. Cred că acest articol vă va interesa dacă nu v-ați ocupat niciodată de electronica radio și, desigur, va fi amuzant pentru cei care nu se despart de un fier de lipit. Și așa voi încerca să vorbesc despre acest subiect cât mai simplu posibil și, din păcate, omițând unele dintre nuanțe.

Un amplificator de frecvență audio sau un amplificator de joasă frecvență, pentru a vă da seama cum funcționează încă și de ce există atât de mulți tranzistori, rezistențe și condensatori, trebuie să înțelegeți cum funcționează fiecare element și să încercați să aflați cum funcționează aceste elemente. Pentru a asambla un amplificator primitiv avem nevoie de trei tipuri de elemente electronice: rezistențe, condensatoare și bineînțeles tranzistori.

Rezistor

Deci, rezistențele noastre sunt caracterizate de rezistența la curentul electric și această rezistență este măsurată în Ohmi. Fiecare metal conductiv electric sau aliaj metalic are propria sa rezistivitate. Dacă luăm un fir de o anumită lungime cu o rezistivitate mare, atunci vom obține un rezistor real cu fir bobinat. Pentru ca rezistența să fie compactă, firul poate fi înfășurat în jurul cadrului. Astfel, obținem un rezistor bobinat, dar are o serie de dezavantaje, astfel încât rezistențele sunt de obicei realizate din material cermet. Așa sunt rezistențele scheme electrice:

Versiunea superioară a denumirii este adoptată în SUA, cea inferioară în Rusia și Europa.

Condensator

Un condensator este format din două plăci metalice separate printr-un dielectric. Dacă aplicăm o tensiune constantă acestor plăci, atunci câmp electric, care după oprirea alimentării vor menține sarcinile pozitive și, respectiv, negative pe plăci.

Baza designului condensatorului sunt două plăci conductoare, între care există un dielectric

Astfel, condensatorul este capabil să acumuleze o sarcină electrică. Această capacitate de a acumula o sarcină electrică se numește capacitate electrică, care este parametrul principal al unui condensator. Capacitate electrică măsurată în faradi. Ceea ce este mai caracteristic este că atunci când încărcăm sau descarcăm un condensator, electricitate. Dar, de îndată ce condensatorul este încărcat, încetează să treacă curentul electric și acest lucru se datorează faptului că condensatorul a primit încărcarea sursei de alimentare, adică potențialul condensatorului și al sursei de alimentare sunt aceleași, iar dacă există nu există diferență de potențial (tensiune), nu există curent electric. Astfel, un condensator încărcat nu trece un curent electric continuu, ci trece curent alternativ, deoarece atunci când îl conectați la un curent electric alternativ, se va încărca și descărca constant. Pe schemele electrice, este desemnat după cum urmează:

tranzistor

În amplificatorul nostru, vom folosi cele mai simple tranzistoare bipolare. Tranzistorul este realizat dintr-un material semiconductor. Proprietatea de care avem nevoie pentru acest material este prezența în ele a purtătorilor liberi atât a sarcinilor pozitive, cât și a celor negative. În funcție de sarcinile mai mari, semiconductorii sunt împărțiți în două tipuri în ceea ce privește conductivitatea: n-tip și p-tip (n-negativ, p-pozitiv). Sarcinile negative sunt electronii eliberați din învelișurile exterioare ale atomilor rețea cristalină, și pozitiv - așa-numitele găuri. Găurile sunt locuri libere care rămân în învelișurile de electroni după ce electronii le părăsesc. Să notăm în mod convențional atomii cu un electron pe orbita exterioară printr-un cerc albastru cu semnul minus și atomii cu un loc liber printr-un cerc gol:



Fiecare tranzistor bipolar este format din trei zone de astfel de semiconductori, aceste zone fiind numite bază, emițător și colector.



Luați în considerare un exemplu de funcționare a unui tranzistor. Pentru a face acest lucru, conectați două baterii de 1,5 și 5 volți la tranzistor, plus la emițător și, respectiv, minus la bază și colector (vezi figura):

Un câmp electromagnetic va apărea la contactul dintre bază și emițător, care literalmente trage electroni de pe orbita exterioară a atomilor bazei și îi transferă către emițător. Electronii liberi lasă în urmă găuri și ocupă locuri libere deja în emițător. Același câmp electromagnetic are același efect asupra atomilor colectorului și, deoarece baza din tranzistor este destul de subțire în raport cu emițătorul și colectorul, electronii colectorului trec destul de ușor prin ea către emițător și în număr mult mai mare decât de la bază.

Dacă oprim tensiunea de la bază, atunci nu va exista niciun câmp electromagnetic, iar baza va acționa ca un dielectric, iar tranzistorul va fi închis. Astfel, atunci când aplicăm o tensiune suficient de mică la bază, putem controla o tensiune mai mare aplicată la emițător și colector.

Tranzistorul pe care l-am considerat pnp-tip, pentru că are două p- zone si una n-zona. Există, de asemenea npn-tranzistoare, principiul de funcționare în ele este același, dar curentul electric circulă în ele în sens opus decât în ​​tranzistorul pe care l-am considerat. Ca aceasta tranzistoare bipolare sunt indicate pe schemele electrice, săgeata indică direcția curentului:

ULF

Ei bine, să încercăm să proiectăm un amplificator de joasă frecvență din toate acestea. Pentru început, avem nevoie de un semnal pe care îl vom amplifica, poate fi o placă de sunet a computerului sau orice alt dispozitiv audio cu ieșire de linie. Să presupunem că semnalul nostru are o amplitudine maximă de aproximativ 0,5 volți la un curent de 0,2 A, ceva de genul acesta:

Și pentru ca cel mai simplu difuzor de 4 ohmi și 10 wați să funcționeze, trebuie să creștem amplitudinea semnalului la 6 volți, cu un curent eu = U / R= 6 / 4 = 1,5 A.

Deci, să încercăm să conectăm semnalul nostru la tranzistor. Amintiți-vă de circuitul nostru cu un tranzistor și două baterii, acum în loc de o baterie de 1,5 volți avem un semnal de ieșire de linie. Rezistorul R1 acționează ca o sarcină, astfel încât să nu existe un scurtcircuit și tranzistorul nostru să nu se ardă.

Dar aici apar două probleme deodată, în primul rând, tranzistorul nostru npn-type, și se deschide numai când semiunda este pozitivă și se închide când este negativă.

În al doilea rând, un tranzistor, ca orice dispozitiv semiconductor, are caracteristici neliniare în ceea ce privește tensiunea și curentul, iar cu cât valorile curentului și tensiunii sunt mai mici, cu atât sunt mai puternice aceste distorsiuni:

Nu numai că a rămas doar o jumătate de undă din semnalul nostru, dar va fi și distorsionat:

Aceasta este așa-numita distorsiune de tip pas.

Pentru a scăpa de aceste probleme, trebuie să ne mutăm semnalul în zona de lucru a tranzistorului, unde se va potrivi întregul sinusoid al semnalului, iar distorsiunea neliniară va fi neglijabilă. Pentru a face acest lucru, la bază se aplică o tensiune de polarizare, să zicem 1 volt, folosind un divizor de tensiune format din două rezistențe R2 și R3.

Și semnalul nostru care intră în tranzistor va arăta astfel:

Acum trebuie să eliminăm semnalul nostru util din colectorul tranzistorului. Pentru a face acest lucru, instalați condensatorul C1:

După cum ne amintim, condensatorul trece curent alternativ și nu trece curent continuu, așa că ne va servi ca un filtru care trece doar semnalul nostru util - sinusoidul nostru. Și componenta constantă care nu a trecut prin condensator va fi disipată de rezistența R1. Curentul alternativ, semnalul nostru util, va tinde să treacă prin condensator, astfel încât rezistența condensatorului pentru acesta este neglijabilă în comparație cu rezistența R1.

Așa că am primit primul tranzistor al amplificatorului nostru. Dar mai sunt două mici nuanțe:

Nu știm 100% ce semnal intră în amplificator, dintr-o dată sursa de semnal este încă defectă, se poate întâmpla orice, iar electricitate statică sau o tensiune constantă trece împreună cu semnalul util. Acest lucru poate face ca tranzistorul să nu funcționeze corect sau chiar să se spargă. Pentru a face acest lucru, instalăm condensatorul C2, acesta, ca și condensatorul C1, va bloca curentul electric continuu, iar capacitatea limitată a condensatorului nu va permite vârfuri de amplitudine mare care pot ruina tranzistorul. Aceste supratensiuni apar de obicei atunci când dispozitivul este pornit sau oprit.

Și a doua nuanță, orice sursă de semnal necesită o anumită sarcină specifică (rezistență). Prin urmare, impedanța de intrare a cascadei este importantă pentru noi. Pentru a regla rezistența de intrare, adăugați rezistența R4 la circuitul emițătorului:

Acum cunoaștem scopul fiecărui rezistor și condensator din treapta tranzistorului. Să încercăm acum să calculăm ce valori ale elementelor trebuie să folosiți pentru aceasta.

Date inițiale:

• U= 12 V - tensiune de alimentare;
• U bae~ 1 V - Tensiunea emițător-bază a punctului de funcționare al tranzistorului;

Alegem un tranzistor, potrivit pentru noi npn-tranzistor 2N2712

• Pmax= 200 mW - putere maximă disipată;
• Imax= 100 mA - maxim DC. colector;
• Umax\u003d 18 V - tensiunea maximă permisă colector-bază / colector-emițător (Avem o tensiune de alimentare de 12 V, deci este suficient cu o marjă);
• U eb\u003d 5 V - tensiunea maximă admisă emițător-bază (tensiunea noastră este de 1 volt ± 0,5 volți);
• h21\u003d 75-225 - factor de amplificare a curentului de bază, valoarea minimă este luată - 75;

1. Calculăm puterea statică maximă a tranzistorului, este luată cu 20% mai puțin decât puterea maximă disipată, astfel încât tranzistorul nostru să nu funcționeze la limita capacităților sale:

   P st.max = 0,8*Pmax= 0,8 * 200mW = 160mW;

2. Să determinăm curentul colectorului în modul static (fără semnal), în ciuda faptului că tensiunea nu este aplicată la bază prin tranzistor, un curent electric curge încă într-o mică măsură.

   eu k0 =P st.max / U ke, Unde U ke este tensiunea joncțiunii colector-emițător. Tranzistorul disipă jumătate din tensiunea de alimentare, a doua jumătate va fi disipată de rezistențe:

   U ke = U / 2;

   eu k0 = P st.max / (U/ 2) = 160 mW / (12V / 2) = 26,7 mA;

3. Acum să calculăm rezistența de sarcină, inițial am avut un rezistor R1 care a îndeplinit acest rol, dar din moment ce am adăugat rezistența R4 pentru a crește rezistența de intrare a etapei, acum rezistența de sarcină va fi suma R1 și R4:

   R n = R1 + R4, Unde R n- rezistenta totala la sarcina;

   Raportul dintre R1 și R4 este de obicei considerat de la 1 la 10:

   R1 =R4*10;

   Calculați rezistența la sarcină:

   R1 + R4 = (U / 2) / eu k0\u003d (12V / 2) / 26,7 mA \u003d (12V / 2) / 0,0267 A \u003d 224,7 ohmi;

   Cele mai apropiate valori ale rezistenței sunt 200 și 27 ohmi. R1\u003d 200 ohmi și R4= 27 ohmi.

4. Acum găsim tensiunea la colectorul tranzistorului fără semnal:

   U k0 = (U ke0 + eu k0 * R4) = (U - eu k0 * R1) \u003d (12V -0,0267 A * 200 Ohm) \u003d 6,7 V;

5. Curentul de bază de control al tranzistorului:

   eu b = eu să / h21, Unde eu să- curent de colector;

   eu să = (U / R n);

   eu b = (U / R n) / h21\u003d (12V / (200 Ohm + 27 Ohm)) / 75 \u003d 0,0007 A \u003d 0,07 mA;

6. Curentul de bază total este determinat de tensiunea de polarizare de bază, care este stabilită de divizor R2și R3. Curentul setat de divizor ar trebui să fie de 5-10 ori mai mare decât curentul de control de bază ( eu b), astfel încât curentul de control de bază în sine să nu afecteze tensiunea de polarizare. Astfel, pentru valoarea curentului divizor ( I cazuri) luați 0,7 mA și calculați R2și R3:

   R2 + R3 = U / I cazuri= 12V / 0,007 = 1714,3 ohmi

7. Acum calculăm tensiunea la emițător în starea de repaus a tranzistorului ( U uh):

   U uh = eu k0 * R4= 0,0267 A * 27 ohmi = 0,72 V

   Da, eu k0 curentul colectorului este repaus, dar același curent trece și prin emițător, astfel încât eu k0 luați în considerare curentul de repaus al întregului tranzistor.

8. Calculăm tensiunea totală la bază ( U b) luând în considerare tensiunea de polarizare ( U cm= 1V):

   U b = U uh + U cm= 0,72 + 1 = 1,72 V

   Acum, folosind formula divizorului de tensiune, găsim valorile rezistențelor. R2și R3:

   R3 = (R2 + R3) * U b / U= 1714,3 ohmi * 1,72 V / 12 V = 245,7 ohmi;

   Cea mai apropiată valoare a rezistenței este de 250 ohmi;

   R2 = (R2 + R3) - R3= 1714,3 ohmi - 250 ohmi = 1464,3 ohmi;

   Selectăm valoarea rezistorului în direcția descrescătoare, cea mai apropiată R2= 1,3 kOhm.

9. Condensatoare C1și C2 de obicei setează cel puțin 5 microfaradi. Capacitatea este aleasă astfel încât condensatorul să nu aibă timp să se reîncarce.

Concluzie

La ieșirea cascadei, obținem un semnal amplificat proporțional atât din punct de vedere al curentului, cât și al tensiunii, adică din punct de vedere al puterii. Dar o etapă nu este suficientă pentru amplificarea necesară, așa că trebuie să adăugăm următoarea și următoarea... Și așa mai departe.

Calculul considerat este destul de superficial și o astfel de schemă de câștig nu este, desigur, utilizată în structura amplificatoarelor, nu ar trebui să uităm de intervalul de frecvență, distorsiune și multe altele.

Astăzi nu mai este considerată la modă să lipiți diverse părți strălucitoare pe o placă de circuite de casă, așa cum era acum douăzeci de ani. Cu toate acestea, în orașele noastre există încă cluburi de radioamatori, reviste de specialitate sunt publicate în mod offline și online.

De ce a scăzut interesul pentru electronicele radio? Cert este că în magazinele moderne se realizează tot ceea ce este necesar și nu mai este nevoie să studiezi ceva sau să cauți modalități de a-l achiziționa.
Dar nu totul este atât de simplu pe cât ne-am dori. Există difuzoare excelente cu amplificatoare active și subwoofere, sisteme stereo minunate importate și mixere multicanal cu o gamă largă de capabilități, dar nu există amplificatoare de putere redusă.De obicei, sunt folosite pentru a conecta instrumente în casă, pentru a nu pentru a distruge psihicul vecinilor. Cumpărarea unui dispozitiv ca parte a unui dispozitiv puternic este destul de costisitoare, soluția rațională ar fi următoarea: strângeți puțin și creați amplificator de casă fără ajutor din afară. Din fericire, astăzi este posibil, iar unchiul-Internet va fi bucuros să vă ajute în acest sens.

Amplificator, "asamblat pe genunchi"


Atitudinea față de dispozitivele auto-asamblate astăzi este oarecum negativă, iar expresia „asamblați pe genunchi” este excesiv de negativă. Dar să nu ascultăm de oameni invidioși, ci să trecem imediat la prima etapă.
Mai întâi trebuie să alegeți o schemă. Tipul ULF de casă poate fi realizat pe tranzistori sau un microcircuit. Prima opțiune este foarte descurajată pentru radioamatorii începători, deoarece vor aglomera placa, iar repararea dispozitivului va deveni mai complicată. Cel mai bine este să înlocuiți o duzină de tranzistoare cu un microcircuit monolitic. Un astfel de amplificator de casă va încânta ochiul, se va dovedi a fi compact și va dura puțin timp pentru a-l asambla.

Până în prezent, cel mai popular și de încredere cip este tipul TDA2005. Este deja în sine un ULF cu două canale, este suficient doar să organizați alimentarea cu energie și să aplicați semnale de intrare și ieșire. Un astfel de amplificator simplu de casă nu va costa mai mult de o sută de ruble, împreună cu alte piese și fire.

Puterea de ieșire a TDA2005 variază de la 2 la 6 wați. Este suficient pentru a asculta muzică acasă. Lista pieselor utilizate, parametrii acestora și, de fapt, circuitul în sine este prezentată mai jos.

Când dispozitivul este asamblat, se recomandă să înșurubați un mic ecran de aluminiu la microcircuit. Astfel, atunci când este încălzită, căldura va fi mai bine disipată.
Un astfel de amplificator de casă este alimentat de 12 volți. Pentru a-l implementa, se achiziționează o sursă de alimentare mică sau un adaptor electric cu capacitatea de a comuta valorile tensiunii de ieșire. Curentul dispozitivului nu este mai mare de 2 amperi.

La un astfel de amplificator ULF pot fi conectate difuzoare de până la 100 de wați. Amplificatorul poate fi introdus de la un telefon mobil, DVD player sau computer. La ieșire, semnalul este preluat printr-o mufă standard pentru căști.

Astfel, ne-am dat seama cum să asamblam un amplificator într-un timp scurt pentru bani puțini. Decizie rațională oameni practici!

După ce a stăpânit elementele de bază ale electronicii, un radioamator începător este gata să-și lipe primele modele electronice. Amplificatoarele de putere audio tind să fie cele mai repetabile modele. Există o mulțime de scheme, fiecare diferă în parametrii și designul său. Acest articol va analiza unele dintre cele mai simple și mai funcționale circuite de amplificare care pot fi repetate cu succes de orice radioamator. Nu este folosit în articol termeni complexiși calcule, totul este simplificat pe cât posibil, astfel încât să nu existe întrebări suplimentare.

Să începem cu o schemă mai puternică.

Deci, primul circuit este realizat pe binecunoscutul cip TDA2003. Acesta este un amplificator mono cu o putere de ieșire de până la 7 wați într-o sarcină de 4 ohmi. vreau să spun asta schema standard Includerea acestui microcircuit conține un număr mic de componente, dar acum câțiva ani am venit cu un alt circuit pe acest microcircuit. În această schemă, numărul de componente este redus la minimum, dar amplificatorul nu și-a pierdut parametrii de sunet. După dezvoltarea acestui circuit, am început să-mi produc toate amplificatoarele pentru difuzoare de putere redusă pe acest circuit.

Circuitul amplificatorului prezentat are o gamă largă de frecvențe reproductibile, domeniul de tensiune de alimentare este de la 4,5 la 18 volți (tipic 12-14 volți). Microcircuitul este instalat pe un mic radiator, deoarece puterea maximă ajunge până la 10 wați.

Microcircuitul este capabil să funcționeze la o sarcină de 2 ohmi, ceea ce înseamnă că la ieșirea amplificatorului pot fi conectate 2 capete cu o rezistență de 4 ohmi.

Condensatorul de intrare poate fi înlocuit cu oricare altul, cu o capacitate de la 0,01 la 4,7 microfarad (de preferință de la 0,1 la 0,47 microfarad), puteți utiliza atât film, cât și condensatoare ceramice. Toate celelalte componente nu trebuie înlocuite.

Controlul volumului de la 10 la 47 kOhm.

Puterea de ieșire a microcircuitului îi permite să fie utilizat în difuzoare de PC cu putere redusă. Este foarte convenabil să folosiți un cip pentru difuzoare independente pentru un telefon mobil etc.

Amplificatorul funcționează imediat după pornire, nu necesită reglaje suplimentare. Se recomandă conectarea suplimentară a sursei de alimentare minus la radiatorul. Toți condensatorii electrolitici sunt utilizați de preferință la 25 volți.

Al doilea circuit este asamblat pe tranzistoare de putere redusă și este mai potrivit ca amplificator pentru căști.

Acesta este probabil circuitul de cea mai înaltă calitate de acest gen, sunetul este clar, se simte întregul spectru de frecvență. Cu căști bune, se simte ca și cum ai avea un subwoofer plin.

Amplificatorul este asamblat pe doar 3 tranzistoare de conducție inversă, fiind cea mai ieftină opțiune, s-au folosit tranzistori din seria KT315, dar alegerea lor este destul de largă.

Amplificatorul poate funcționa la o sarcină cu impedanță scăzută, de până la 4 ohmi, ceea ce face posibilă utilizarea circuitului pentru a amplifica semnalul unui player, receptor radio etc. O baterie de 9 volți a fost folosită ca sursă de alimentare.

Tranzistoarele KT315 sunt de asemenea utilizate în etapa finală. Pentru a crește puterea de ieșire, puteți utiliza tranzistoare KT815, dar apoi va trebui să creșteți tensiunea de alimentare la 12 volți. În acest caz, puterea amplificatorului va ajunge până la 1 watt. Condensatorul de ieșire poate avea o capacitate de la 220 la 2200 uF.

Tranzistoarele din acest circuit nu se încălzesc, prin urmare, nu este necesară răcirea. Când utilizați tranzistori de ieșire mai puternici, este posibil să aveți nevoie de radiatoare mici pentru fiecare tranzistor.

Și în sfârșit - a treia schemă. Este prezentată o versiune nu mai puțin simplă, dar dovedită a structurii amplificatorului. Amplificatorul este capabil să funcționeze sub tensiune până la 5 volți, în acest caz, puterea de ieșire a PA nu va fi mai mare de 0,5 W, iar puterea maximă atunci când este alimentat cu 12 volți ajunge până la 2 wați.

Etapa de ieșire a amplificatorului este construită pe o pereche complementară domestică. Reglați amplificatorul selectând rezistorul R2. Pentru a face acest lucru, este de dorit să utilizați un trimmer de 1 kOhm. Rotiți încet butonul până când curentul de repaus al treptei de ieșire este de 2-5 mA.

Amplificatorul nu are o sensibilitate mare de intrare, așa că este indicat să folosiți un preamplificator înainte de intrare.

O diodă joacă un rol important în circuit; este aici pentru a stabiliza modul etajului de ieșire.

Tranzistoarele etajului de ieșire pot fi înlocuite cu orice pereche complementară de parametri corespunzători, de exemplu, KT816/817. Amplificatorul poate alimenta difuzoare autonome de putere redusă cu o rezistență de sarcină de 6-8 ohmi.

Bloc de amplificare al unui complex de radioamatori
Principal specificații amplificator de energie electrică:
Puterea nominală de ieșire, W, ....................2x25 (2x60)
Banda de putere, kHz ................................................. 0,02 ...150(100)
Tensiunea nominală de intrare, V................................................. .. 1(1)
Coeficientul armonic, %, la frecvență, kHz:
1 .............................................................................. 0,1(0,1)
2 ............................................................................ 0,14(0,55)
10 ............................................................................ 0,2(0,9)
20 ............................................................................. 0,35(1,58)
Factor de distorsiune a intermodulației, %,........ 0,3(0,47)
Impedanța de intrare, kOhm ............................................. .150
Curentul de repaus al treptei de ieșire, mA ................................................ 50 (50 )
Cascada de amplificare a tensiunii semnalului este realizată pe OU A1. După cum se poate vedea din diagramă, o parte a semnalului de ieșire este furnizată circuitului său de putere prin circuitul R6C3C4R4R5 (împreună cu diodele Zener V6, V7, elementele acestui circuit, cu excepția rezistorului R6, asigură stabilizarea și filtrarea tensiunile de alimentare). Ca urmare, tensiunea la bornele de alimentare ale amplificatorului operațional la semnalul maxim este deplasată (față de firul comun) în direcția corespunzătoare și intervalul semnalului de ieșire al amplificatorului operațional crește semnificativ. Semnalele mari în mod comun care apar la intrările amplificatorului operațional nu sunt periculoase, deoarece amplificatorul operațional le suprimă bine (valoarea tipică a coeficientului de atenuare este de 70 ... 90 dB). Când se aplică un semnal la intrarea inversoare, tensiunile de alimentare stabilizate nu trebuie să depășească + -28 V, la cele inversoare - o valoare egală cu (11in + 28 V), unde 11in este amplitudinea semnalului de intrare. Intrarea neutilizată trebuie în orice caz conectată la un fir comun. OA K140UD8A în amplificatoarele de putere pot fi înlocuite cu K140UD8B, K140UD6, K140UD10, K140UD11, K544UD1. Cele mai proaste rezultate sunt date de utilizarea OU K140UD7. Nu este deloc recomandat să utilizați OU K140UD1B, K140UD2A, K140UD2B, K153UD1. În loc de diode zener KS518A, puteți folosi diode zener D814A, D814B conectate în serie cu o tensiune de stabilizare totală de aproximativ 18V.

ULF de înaltă calitate

Amplificatorul descris mai jos este potrivit pentru amplificarea semnalelor audio de mare putere în instalații de reproducere audio high-end, precum și pentru utilizarea ca amplificator operațional de bandă largă de mare putere.
Principalele caracteristici tehnice ale amplificatorului:
Puterea nominală de ieșire, W, cu rezistența la sarcină,
Ohm: 8 ............................................... ...............................................48
4..........................................................................................60
Gama de frecvențe reproductibile cu o neuniformitate a răspunsului în frecvență de cel mult 0,5 dB și o putere de ieșire de 2 W, Hz......... .........10...200000
THD la puterea nominală
în intervalul 20...20000 Hz, %................................................ .. ............0.05
Tensiune nominală de intrare, V ................................................ 0,8
Impedanța de intrare, kOhm ............................................. ........47
Impedanța de ieșire, Ohm ................................................. .....0.02
Etapa de intrare a amplificatorului este formată din două amplificatoare diferențiale (conectate în paralel) realizate pe tranzistoarele VT1, VT3 și VT2, VT4 de structură opusă. Generatoarele de curent pe tranzistoarele VT5, VT6 asigură stabilitatea valorilor (aproximativ 1 mA) a curenților totali de emițător de perechi diferențiale, precum și decuplarea în circuitele de putere. Semnalul către amplificatorul de ieșire este furnizat de la generatoare de curent controlat (VT7, VT7), care funcționează în antifază. O astfel de includere a crescut curentul de „acumulare” cu un factor de doi, a redus distorsiunile neliniare și a îmbunătățit proprietățile de frecvență ale amplificatorului în ansamblu. Fiecare dintre brațele amplificatorului de ieșire simetrică este realizat conform circuitului Darlington și este un amplificator cu trei trepte (în două trepte, tranzistoarele sunt conectate conform unui circuit emițător comun și într-una - cu un colector comun). Amplificatorul este acoperit de un OOS dependent de frecvență, care determină coeficientul său de transfer de tensiune, care este aproape de trei în domeniul audio. Deoarece semnalul de feedback preluat de la rezistorul R39 (R40) este proporțional cu modificările curentului tranzistorului de ieșire, se realizează suplimentar o stabilizare destul de rigidă a punctului de funcționare al acestui tranzistor. Tensiunea de polarizare a etajului de ieșire este determinată de rezistența joncțiunii colector-emițător a tranzistorului VT9 și este reglată de rezistența R24. Tensiunea de polarizare este stabilizată termic de dioda VD4, care este montată pe radiatorul unuia dintre tranzistoarele puternice.
Elementele de corecție R16, C4, C6 - C11 asigură stabilitatea amplificatorului și egalizează răspunsul în frecvență al acestuia. Filtru pasiv frecvente joase R2C1 împiedică semnalele RF să intre în intrare. Lanțul C12R45L1R47 compensează componenta reactivă a rezistenței la sarcină. Pe tranzistoarele VT12 și VT13, este asamblată o unitate pentru protejarea tranzistoarelor de ieșire de suprasarcinile de curent și tensiune. Rezistorul R1 permite, dacă este necesar, limitarea puterii de ieșire în funcție de nivelul semnalului de la preamplificator și de capacitățile difuzorului utilizat.
Alți tranzistori de siliciu de înaltă frecvență de putere redusă pot fi, de asemenea, utilizați în amplificator, de exemplu, KT342A, KT342B și KT313B, KT315 și KT361 (cu indici de la B la E). Tranzistoarele VT14 și VT15 (înlocuire posibilă - KT816V, KT816G și KT817V, KT817G sau KT626V și KT904A) sunt echipate cu radiatoare cu nervuri cu dimensiunile 23x25x12 mm. Ca tranzistoare de ieșire, puteți utiliza tranzistoarele KT818GM și KT819GM, care vă permit să obțineți o putere de peste 70 W atunci când tensiunea de alimentare crește. Dioda Zener VD1 poate fi și D816G sau 2S536A, VD2 și VD3 - KS147A (cu corectarea corespunzătoare a rezistențelor rezistențelor R11 și R14).

Amplificator de putere AF

Putere nominală (maximă), W...................... 60(80)
Gama de frecvență nominală, Hz.................................. 20...20000
Coeficientul armonic în domeniul de frecvență nominală, % 0,03
Tensiune nominală de intrare, V ................................................ 0,775
Impedanța de ieșire, Ohm, nu mai mult de ............................. 0,08
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs.............. 40
Câștigul de tensiune principal oferă o cascadă pe un amplificator operațional de mare viteză DA1. Etapa finală a amplificatorului este asamblată pe tranzistoarele VT1 - VT4. Spre deosebire de prototip, amplificatorul descris are un follower emițător de ieșire, realizat pe tranzistoare VT5, VT6, care funcționează în modul „B”. Stabilitatea temperaturii se realizează prin includerea rezistențelor în circuitele colectoare VT3, VT4 relativ mai multa rezistenta R19, ​​​​R20. Fiecare braț al etapei pre-terminale este acoperit de un circuit OOS local cu o adâncime de cel puțin 20 dB. Tensiunea OOS este îndepărtată de la sarcinile colectoarelor tranzistoarelor VT3, VT4 și este alimentată prin divizoarele R11R14 și R12R15 la circuitele emițătoare ale tranzistoarelor VT1, VT2. Corecția frecvenței și stabilitatea în circuitul OOS este asigurată de condensatorii SYU, C11. Rezistoarele R13, R16 și R19, R20 limitează curenții maximi ai treptelor pre-terminale și finale ale amplificatorului în timpul unui scurtcircuit al sarcinii. În cazul oricăror suprasarcini, curentul maxim al tranzistoarelor VT5, VT6 nu depășește 3,5 ... 4 A, iar în acest caz nu se supraîncălzesc, deoarece siguranțele FU1 și FU2 au timp să se ardă și să oprească alimentarea la amplificatorul.
Reducerea armonică a fost realizată prin introducerea unui OOS total profund (cel puțin 70 dB), a cărui tensiune este preluată de la ieșirea amplificatorului și alimentată prin divizorul C3C5R3R4 la intrarea inversoare a amplificatorului operațional DA1. Condensatorul C5 corectează răspunsul în frecvență al amplificatorului prin circuitul OOS. Circuitul R1C1 inclus la intrarea amplificatorului își limitează lățimea de bandă la 160 kHz. Liniarizarea maximă posibilă a AChKhUMZCH în banda 10 ... 200 Hz se realizează prin alegerea adecvată a capacității condensatoarelor C1, C3, C4.
În locul celor indicate pe diagramă, puteți folosi OU K574UD1A, K574UD1V și tranzistoare de aceleași tipuri ca în diagramă, dar cu indici G, D (VT1, VT2) și V (VT3 - VT6).

UMZCH cu o etapă de ieșire pe tranzistoare cu efect de câmp

Principalele caracteristici tehnice:
Putere de ieșire nominală (maximă), W.. 45(65)
Coeficientul armonic, %, nu mai mult, .............................. 0,01
Tensiune nominală de intrare, mV ................................. 775
Gama de frecvență nominală, Hz, ......................... 20...100000
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs, ................60
Raportul semnal-zgomot, dB ................................................ .... ......... 100
Etapa de intrare a amplificatorului este realizată pe amplificatorul operațional DA1. Pentru a crește amplitudinea tensiunii de ieșire, tranzistoarele de ieșire ale UMZCH sunt controlate de circuitele de alimentare ale amplificatorului operațional. Semnalul de ieșire este preluat de la borna de putere pozitivă DA1 și prin tranzistorul VT1 conectat conform circuitului OB este alimentat la una dintre intrările etajului diferențial de pe tranzistoarele VT2, VT4. La a doua intrare este furnizată o tensiune stabilizată de la un divizor format din diode VD2 - VD5 și rezistență R13.
Amplificatorul descris nu necesită măsuri speciale pentru a proteja tranzistoarele de ieșire de scurtcircuite în sarcină, deoarece tensiunea maximă dintre sursă și poartă este doar de două ori aceeași tensiune în modul inactiv și corespunde unui curent prin tranzistorul de ieșire de aproximativ 9 A. Un astfel de curent pe care tranzistorii aplicați îl suportă în mod fiabil în timpul necesar pentru a arde siguranțele și a deconecta UMZCH de la sursa de alimentare.
Bobina L1 este înfășurată într-un singur strat pe un cadru toroidal cu un diametru exterior de 20, un diametru interior de 10 și o înălțime de 10 mm și conține 28 de spire de sârmă PEV-2 1.0.
În UMZCH, este de dorit să folosiți amplificatorul operațional KR544UD2A, ca cel mai mare amplificator operațional intern cu corecție internă a frecvenței. Tranzistoarele KT3108A sunt interschimbabile KT313A, KT313B și KP912B - KP912A și KP913, KP920A.

Amplificator de putere de înaltă calitate

La proiectarea amplificatorului descris mai jos, a fost luat ca bază amplificatorul Kvod-405, combinând cu succes caracteristicile tehnice ridicate și simplitatea circuitului. Schema structurala amplificatorul a rămas practic neschimbat, au fost excluse doar dispozitivele pentru protejarea tranzistorilor etajului de ieșire de la suprasarcină. Practica a arătat că dispozitivele de acest fel nu exclud complet defecțiunile tranzistorului, dar introduc adesea distorsiuni neliniare la puterea maximă de ieșire. Curentul tranzistorilor poate fi limitat în alte moduri, de exemplu, folosind protecția la supracurent în regulatoarele de tensiune. În același timp, pare oportună protejarea difuzoarelor în caz de defecțiune a amplificatorului sau a surselor de alimentare. Pentru a îmbunătăți simetria amplificatorului, treapta de ieșire este realizată pe o pereche complementară de tranzistori, iar pentru a reduce distorsiunile neliniare de tip „pas”, diodele VD5, VD6 sunt incluse între bazele tranzistorilor VT9, VT10. Acest lucru asigură o închidere suficient de fiabilă a tranzistorilor etajului de ieșire în absența unui semnal. S-a schimbat puțin circuitul de intrare. Intrarea neinversabilă a amplificatorului operațional DA1 a fost folosită ca semnal, ceea ce a făcut posibilă creșterea impedanței de intrare a amplificatorului (este determinată de rezistența rezistorului R1 și este egală cu 100 kOhm). de remarcat faptul că în versiunea non-inversoare, stabilitatea amplificatorului rămâne ridicată. Pentru a preveni clicurile în difuzoare cauzate de tranzitorii de pornire și pentru a proteja difuzoarele de tensiune constantăîn cazul defectării amplificatorului sau a surselor de alimentare, s-a folosit un dispozitiv simplu, bine dovedit (VT6 - VT8) utilizat în amplificatorul industrial „Brig - 001”. Când acest dispozitiv este declanșat, una dintre lămpile HL1, HL2 se aprinde, indicând prezența unei tensiuni constante de una sau alta polaritate la ieșirea amplificatorului. Practic, circuitul amplificatorului descris nu diferă de circuitul amplificatorului Kvod-405. Bobinele sunt înfășurate cu sârmă PEV-2 1.0 pe cadre cu diametrul de 10 mm și conțin: L1 și L3 - 50 de spire fiecare (inductanță - 5 ... 7 μH), L2 - 30 de spire (3 μH).
În loc de cele indicate în diagrama din amplificator, puteți utiliza OU K574UD1B, K574UD1V, K544UD2 și, de asemenea (cu o oarecare deteriorare a parametrilor) K544UD1 și K140UD8A - K140UD8V; tranzistoare KT312V, KT373A(VT2), KT3107B, KT3107I, KT313B, KT361V, KT361K (VT1, VT3, VT4), KT315V (VT6, VT8), KT801A, KTT80B). Fiecare dintre tranzistoarele KT825G poate fi înlocuit cu tranzistoare compozite KT814V, KT814G + KT818V, KT818G și KT827A cu tranzistoare compozite KT815V, KT815G + KT819V, KT819G. Diode VD3 - VD6, VD11, VD12 - orice diode de siliciu cu un curent direct maxim de cel puțin 100 mA, VD7 - VD10 - la fel, dar cu un curent maxim de cel puțin 50 mA. În absența diodelor zener KS515A, este permisă utilizarea diodelor zener D814A, D814B sau KS175A conectate în serie.

Puterea maximă de ieșire, W, la o sarcină de 4 Ohm..... 2x70
Tensiune nominală de intrare, V ................................................ 0,2
Limita superioară a domeniului de frecvență, kHz .............................. 50
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs...............5.5
Raportul semnal-zgomot (neponderat), dB........................................... ........ 80
Coeficientul armonic, %, nu mai mult de, ............................................... ........0, 05

Amplificator cu feedback cu mai multe bucle

Principalele caracteristici tehnice:
Gama de frecvență nominală, Hz, ............................... 20...20000
Rezistența nominală la sarcină, Ohm ................................................ 4
Evaluat (maximum) vy. putere, W, cu rezistența la sarcină, Ohm:
4 .................................................................................. 70(100)
8 ........................................................................................40(60)
Gama de frecvență, Hz, ................................................. ........ 5 ...100000
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs, min... 15 Factor armonic, %, max, la frecvență, Hz:
20...5000 .................................................................................. 0,001
10000 ................................................................................ 0,003
20000 ................................................................................. 0,01
Coeficientul armonic, %, nu mai mult de, ...................................... 0,01
Tensiunea nominală de intrare, V ................................................ 1
Impedanța de intrare, kOhm, nu mai mică, ................................................ 47
Prima etapă este asamblată pe un amplificator operațional (op-amp) DA1, restul - pe tranzistori (a doua și a treia - respectiv pe VT1, VT3, a patra - pe VT8, VT11 și VT10, VT12, a cincea - pe VT13 , VT14). În cea de-a patra etapă (pre-terminală), s-au folosit tranzistori de diferite structuri, conectați conform schemei unui emițător de urmărire compozit, ceea ce a făcut posibilă introducerea feedback-ului local în acesta și, astfel, creșterea liniarității și reducerea rezistenței de ieșire. Pentru a reduce distorsiunile tranzitorii activate frecvente inalte etajul de ieșire funcționează în modul AB, iar rezistența rezistențelor circuitului de polarizare (R30, R33) este limitată la 15 ohmi. Toate treptele de tranzistor ale amplificatorului sunt acoperite de un circuit OOS local cu o adâncime de cel puțin 50 dB. Tensiunea OOS este îndepărtată de la ieșirea amplificatorului și alimentată prin divizorul R10R12 la circuitul emițător al tranzistorului VT1. Corecția frecvenței și stabilitatea în circuitul OOS sunt asigurate de condensatorul C4. Introducerea OOS local a făcut posibilă, chiar și cu cele mai nefavorabile combinații de proprietăți de amplificare ale tranzistorilor, limitarea coeficientului armonic al acestei părți a amplificatorului la 0,2%. Dispozitivul de protecție constă dintr-un declanșator pe tranzistoarele VT6, VT7 și un element de prag pe tranzistorul VT9. De îndată ce curentul prin oricare dintre tranzistoarele de ieșire depășește 8 ... 9 A, tranzistorul VT9 se deschide, iar curentul său colector deschide tranzistoarele de declanșare VT6, VT7.

Amplificator de putere AF

Amplificatorul AF oferit atenției radioamatorilor are coeficienți foarte mici de distorsiune armonică și de intermodulație, este relativ simplu, capabil să reziste pe termen scurt scurt circuitîn sarcină, nu necesită elemente externe pentru stabilizarea termică a curentului tranzistorilor etajului de ieșire.
Principalele caracteristici tehnice:
Putere maxima la o sarcină de 4 ohmi, W...................... 80
Gama de frecvență nominală, Hz..................................20....20000
Coeficientul armonic la puterea maximă de ieșire 80 W, %, la frecvență:
1 kHz................................................. .. ............................... 0,002
20..................................................................................... 0,004
Coeficient de distorsiune de intermodulație,%.............0,0015
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs..............................40
Pentru a crește rezistența de intrare, tranzistorii VT1, VT2 sunt introduși în amplificatorul AF. Acest lucru a facilitat activitatea amplificatorului operațional DA1 și a făcut posibilă furnizarea unei tensiuni stabile de bază-emițător a tranzistoarelor VT3, VT4 atunci când temperatura se schimbă.
Rezistorul R14 stabilește simetria brațelor etajului de ieșire al amplificatorului.

Amplificator de putere simplu

Principalele caracteristici tehnice:
Tensiune de intrare, V................................................. ................1.8
Impedanța de intrare, kOhm ............................................. .......zece
Puterea nominală de ieșire, W, ................................................. 90
Gama de frecvență nominală, Hz.................................. 10...20000
Coeficientul armonic, %, la frecvență, Hz:
200 .................................................................................... 0,01
2000 ............................................................................ 0,018
20000 ............................................................................... 0,18
Nivelul relativ de zgomot, dB, nu mai mult de .............................. -90
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs .................. 17
Amplificatorul de putere constă dintr-o etapă de amplificare a tensiunii pe un amplificator operațional de mare viteză DA1 și o etapă de ieșire pe tranzistoarele VT1 - VT4. Tranzistoarele perechii complementare a etajului pre-terminal (VT1 - VT2) sunt conectate conform schemei cu o bază comună, iar cea finală (VT3 - VT4) - cu un emițător comun. Această includere a tranzistoarelor compozite puternice ale etapei finale asigură amplificarea semnalului nu numai în curent, ci și în tensiune. Simetria brațelor etajului de ieșire ajută la reducerea distorsiunii armonice introduse de amplificator. În același scop, este acoperit de un circuit OOS comun, a cărui tensiune este preluată de la ieșirea amplificatorului și alimentată prin rezistorul R3 la intrarea neinversabilă a amplificatorului operațional. Condensatorii C4, C5, rezistențele de șunt R6, R7 reduc distorsiunea în trepte. Circuitul R12C6 previne autoexcitarea amplificatorului în zona frecvențelor audio mai mari și crește stabilitatea funcționării acestuia cu o sarcină reactivă. Câștigul depinde de raportul rezistențelor rezistențelor R2, R3. Cu evaluările indicate pe diagramă, este egal cu 10.
Pentru alimentarea amplificatorului, este potrivită orice sursă bipolară nestabilizată cu o tensiune de 25 ... 45 V. În loc de tranzistoare KT503D, puteți folosi KT503E, în loc de KT502D - KT502E. Tranzistoarele KT827B și KT825D pot fi înlocuite cu tranzistoarele compozite KT817G + KT819GM ​​​​și, respectiv, KT816G + KT818GM.

Amplificator de putere 200W cu sursa de alimentare

Principalele caracteristici tehnice:
Gama de frecvență nominală, Hz.................................. 20...20000
Puterea maximă de ieșire, W, la o sarcină de 4 ohmi ........ 200
Coeficient armonic, %, la puterea de ieșire 0,5..150 W la frecvență, kHz
1 ..........................................................................................0,1
10 .................................................................................... 0,15
20 .................................................................................... 0,2
Eficiență, %............................................................. ... ................................................ 68
Tensiune nominală de intrare, V ................................................ 1
Impedanța de intrare, kOhm ............................................. .. zece
Rata de variare a tensiunii de ieșire, V/µs .......... 10
Etapa de pre-amplificare se bazează pe un amplificator operațional de mare viteză DA1 (K544UD2B), care, împreună cu câștigul de tensiune necesar, asigură funcționarea stabilă a amplificatorului cu feedback profund. Rezistorul de feedback R5 și rezistorul R1 determină câștigul amplificatorului. Etapa de ieșire este realizată pe tranzistoarele VT1 - VT8. Diodele Zener VD1, VD2 stabilizează tensiunea de alimentare a amplificatorului operațional, care este folosită simultan pentru a crea tensiunea necesară polarizarea etapei de ieșire. Condensatorii C4, C5 sunt corectivi. Odată cu creșterea capacității condensatorului C5, stabilitatea amplificatorului crește, dar în același timp cresc distorsiunile neliniare, în special la frecvențe audio mai mari. Amplificatorul rămâne operațional atunci când tensiunea de alimentare scade la 25 V.
Ca sursă de alimentare, puteți utiliza o sursă de alimentare bipolară convențională, schema circuitului care Tranzistoarele compozite puternice VT7 și VT8, conectate în conformitate cu circuitul urmăritor emițător, asigură o filtrare destul de bună a ondulațiilor tensiunii de alimentare cu frecvența rețelei și stabilizarea tensiunii de ieșire datorită diodelor zener VD5 - VD10 instalate în circuitul de bază al tranzistoarelor. . Elementele L1, L2, R16, R17, C11, C12 elimină posibilitatea generării de înaltă frecvență. Rezistoarele R7, R12 ale sursei de alimentare sunt un segment sârmă de cupru PEL, PEV-1 sau PELSHO cu diametrul de 0,33 și lungimea de 150 mm, înfășurat pe corpul rezistenței MLT-1. Transformatorul de putere este realizat pe un miez magnetic toroidal din otel electric E320, grosime 0,35 mm, latime banda 40 mm, diametrul interior al miezului magnetic 80, diametru exterior 130 mm. Înfășurarea rețelei conține 700 de spire de sârmă PELSHO 0,47, secundar - 2x130 de spire de sârmă PELSHO 1,2 mm.
În loc de OU K544UD2B, puteți folosi K544UD2A, K140UD11 sau K574UD1. Fiecare dintre tranzistoarele KT825G poate fi înlocuit cu tranzistoarele compozite KT814G, KT818G și KT827A cu tranzistoarele compozite KT815G, KT819G. Diodele VD3 - VD6 UMZCH pot fi înlocuite cu orice diode de siliciu de înaltă frecvență, VD7, VD8 - cu orice diode de siliciu cu un curent direct maxim de cel puțin 100 mA. În loc de diode zener KS515A, puteți utiliza diode zener D814A (B, C, G, D) și KS512A conectate în serie.

BP