Najkvalitetnije pojačivač zvuka. Opis rada audio pojačala snage pomoću MOSFET tranzistora Unch iz bugarskog časopisa o tranzistorima

Jednostavno tranzistorsko pojačalo može biti dobar alat za proučavanje svojstava uređaja. Sklopovi i dizajni su prilično jednostavni; možete sami izraditi uređaj i provjeriti njegov rad, izvršiti mjerenja svih parametara. Zahvaljujući suvremenim tranzistorima s efektom polja moguće je napraviti minijaturno mikrofonsko pojačalo od doslovno tri elementa. I povežite ga s osobnim računalom kako biste poboljšali parametre snimanja zvuka. A sugovornici će tijekom razgovora mnogo bolje i jasnije čuti vaš govor.

Frekvencijske karakteristike

Niskofrekventna (audio) pojačala nalaze se u gotovo svim kućanskim aparatima - stereo sustavima, televizorima, radijima, magnetofonima, pa čak i osobnim računalima. Ali postoje i RF pojačala temeljena na tranzistorima, lampama i mikro krugovima. Razlika između njih je u tome što ULF omogućuje pojačanje signala samo na audio frekvenciji koju percipira ljudsko uho. Tranzistorska audio pojačala omogućuju reprodukciju signala s frekvencijama u rasponu od 20 Hz do 20 000 Hz.

Posljedično, čak i najjednostavniji uređaj može pojačati signal u ovom rasponu. I to čini što je ravnomjernije moguće. Dobitak izravno ovisi o frekvenciji ulaznog signala. Graf ovih veličina je gotovo ravna linija. Ako se na ulaz pojačala primijeni signal s frekvencijom izvan raspona, kvaliteta rada i učinkovitost uređaja brzo će se smanjiti. ULF kaskade se u pravilu sastavljaju pomoću tranzistora koji rade u niskim i srednjim frekvencijskim područjima.

Klase rada audio pojačala

Svi uređaji za pojačanje podijeljeni su u nekoliko klasa, ovisno o stupnju protoka struje kroz kaskadu tijekom razdoblja rada:

1. Klasa "A" - struja teče bez prestanka tijekom cijelog perioda rada stupnja pojačala.
2. U radnoj klasi "B" struja teče pola perioda.
3. Klasa "AB" označava da struja teče kroz stupanj pojačala u vremenu jednakom 50-100% perioda.
4. U načinu rada “C” električna struja teče manje od polovice radnog vremena.
5. ULF mod "D" korišten je u amaterskoj radio praksi tek nedavno - nešto više od 50 godina. U većini slučajeva, ovi uređaji se provode na temelju digitalnih elemenata i imaju vrlo visoku učinkovitost - preko 90%.

Prisutnost izobličenja u različitim klasama niskofrekventnih pojačala

Radno područje tranzistorskog pojačala klase "A" karakteriziraju prilično mala nelinearna izobličenja. Ako dolazni signal emitira impulse višeg napona, to uzrokuje zasićenje tranzistori. U izlaznom signalu, viši se počinju pojavljivati ​​u blizini svakog harmonika (do 10 ili 11). Zbog toga se pojavljuje metalni zvuk, karakterističan samo za tranzistorska pojačala.

Ako je napajanje nestabilno, izlazni signal će biti modeliran u amplitudi blizu mrežne frekvencije. Zvuk će postati oštriji na lijevoj strani frekvencijskog odziva. Ali što je bolja stabilizacija napajanja pojačala, to je dizajn cijelog uređaja složeniji. ULF-ovi koji rade u klasi "A" imaju relativno nisku učinkovitost - manje od 20%. Razlog je što je tranzistor stalno otvoren i kroz njega stalno teče struja.

Da biste povećali (iako malo) učinkovitost, možete koristiti push-pull krugove. Jedan nedostatak je da poluvalovi izlaznog signala postaju asimetrični. Ako prijeđete iz klase "A" u "AB", nelinearna izobličenja će se povećati 3-4 puta. Ali učinkovitost cijelog kruga uređaja i dalje će se povećavati. ULF klase "AB" i "B" karakteriziraju povećanje izobličenja kako se razina signala na ulazu smanjuje. Ali čak i ako pojačate zvuk, to neće pomoći da se potpuno riješite nedostataka.

Rad u srednjoj nastavi

Svaka klasa ima nekoliko varijanti. Na primjer, postoji klasa pojačala "A+". U njemu ulazni tranzistori (niski napon) rade u načinu rada "A". Ali visokonaponski ugrađeni u izlazne stupnjeve rade ili u "B" ili "AB". Takva su pojačala mnogo ekonomičnija od onih koja rade u klasi "A". Primjetno je manji broj nelinearnih izobličenja - ne veći od 0,003%. Bolji rezultati mogu se postići korištenjem bipolarnih tranzistora. Načelo rada pojačala temeljenih na ovim elementima bit će razmotreno u nastavku.

Ali još uvijek postoji veliki broj viših harmonika u izlaznom signalu, zbog čega zvuk postaje karakteristično metalan. Postoje i krugovi pojačala koji rade u klasi "AA". U njima su nelinearna izobličenja još manja - do 0,0005%. Ali glavni nedostatak tranzistorskih pojačala još uvijek postoji - karakterističan metalni zvuk.

"Alternativni" dizajni

To ne znači da su alternativni, ali neki stručnjaci koji se bave projektiranjem i sastavljanjem pojačala za visokokvalitetnu reprodukciju zvuka sve više preferiraju cijevne dizajne. Cijevna pojačala imaju sljedeće prednosti:

1. Vrlo niska razina nelinearnog izobličenja u izlaznom signalu.
2. Ima manje viših harmonika nego u dizajnu tranzistora.

Ali postoji jedan veliki nedostatak koji nadmašuje sve prednosti - svakako morate instalirati uređaj za koordinaciju. Činjenica je da stupanj cijevi ima vrlo visok otpor - nekoliko tisuća Ohma. Ali otpor namota zvučnika je 8 ili 4 Ohma. Da biste ih koordinirali, morate instalirati transformator.

Naravno, to nije neki veliki nedostatak - postoje i tranzistorski uređaji koji koriste transformatore za usklađivanje izlaznog stupnja i sustava zvučnika. Neki stručnjaci tvrde da je najučinkovitiji sklop hibridni - koji koristi jednostrana pojačala na koja ne utječe negativna povratna sprega. Štoviše, sve te kaskade rade u ULF klasi "A" modu. Drugim riječima, pojačalo snage na tranzistoru koristi se kao repetitor.

Štoviše, učinkovitost takvih uređaja je prilično visoka - oko 50%. Ali ne biste se trebali usredotočiti samo na pokazatelje učinkovitosti i snage - oni ne ukazuju na visoku kvalitetu reprodukcije zvuka od strane pojačala. Mnogo je važnija linearnost karakteristika i njihova kvaliteta. Stoga morate obratiti pozornost prvenstveno na njih, a ne na snagu.

Jednostrani ULF sklop na tranzistoru

Najjednostavnije pojačalo, izgrađeno prema krugu zajedničkog emitera, radi u klasi "A". Krug koristi poluvodički element s n-p-n strukturom. Otpor R3 ugrađen je u krug kolektora, ograničavajući protok struje. Kolektorski krug je spojen na pozitivnu strujnu žicu, a emiterski krug je spojen na negativnu žicu. Ako koristite poluvodičke tranzistore s p-n-p strukturom, krug će biti potpuno isti, samo trebate promijeniti polaritet.

Pomoću kondenzatora za odvajanje C1 moguće je odvojiti izmjenični ulazni signal od izvora istosmjerne struje. U ovom slučaju, kondenzator nije prepreka protoku izmjenične struje duž putanje baza-emiter. Unutarnji otpor spoja emiter-baza zajedno s otpornicima R1 i R2 predstavlja najjednostavniji djelitelj napona napajanja. Tipično, otpornik R2 ima otpor od 1-1,5 kOhm - najtipičnije vrijednosti za takve krugove. U ovom slučaju, napon napajanja je podijeljen točno na pola. A ako napajate krug s naponom od 20 volti, možete vidjeti da će vrijednost trenutnog pojačanja h21 biti 150. Treba napomenuti da su HF pojačala na tranzistorima izrađena prema sličnim krugovima, samo što rade na malo drugačije.

U ovom slučaju, napon emitera je 9 V, a pad u "E-B" dijelu kruga je 0,7 V (što je tipično za tranzistore na kristalima silicija). Ako uzmemo u obzir pojačalo na temelju germanijskih tranzistora, tada će u ovom slučaju pad napona u odjeljku "E-B" biti jednak 0,3 V. Struja u krugu kolektora bit će jednaka onoj koja teče u emiteru. Možete ga izračunati dijeljenjem napona emitera s otporom R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA. Za izračun vrijednosti bazne struje potrebno je 9 mA podijeliti s pojačanjem h21 - 9 mA/150 = 60 μA. ULF dizajni obično koriste bipolarne tranzistore. Njegov princip rada je drugačiji od terenskih.

Na otporniku R1 sada možete izračunati vrijednost pada - to je razlika između napona baze i napajanja. U ovom slučaju, osnovni napon se može pronaći pomoću formule - zbroj karakteristika emitera i prijelaza "E-B". Kada se napaja iz izvora od 20 V: 20 - 9,7 = 10,3. Odavde možete izračunati vrijednost otpora R1 = 10,3 V/60 μA = 172 kOhm. Krug sadrži kapacitet C2 koji je neophodan za realizaciju strujnog kruga kroz koji može proći izmjenična komponenta emiterske struje.

Ako ne instalirate kondenzator C2, varijabilna komponenta će biti vrlo ograničena. Zbog toga će takvo audio pojačalo temeljeno na tranzistoru imati vrlo nisko strujno pojačanje h21. Potrebno je obratiti pozornost na činjenicu da su u gornjim proračunima pretpostavljene jednake struje baze i kolektora. Štoviše, bazna struja je uzeta kao ona koja teče u krug iz emitera. To se događa samo ako se prednapon primijeni na bazni izlaz tranzistora.

Ali mora se uzeti u obzir da struja curenja kolektora apsolutno uvijek teče kroz osnovni krug, bez obzira na prisutnost pristranosti. U krugovima uobičajenog emitera, struja curenja se pojačava najmanje 150 puta. Ali obično se ova vrijednost uzima u obzir samo pri izračunavanju pojačala na temelju germanijskih tranzistora. U slučaju korištenja silicija, u kojem je struja "K-B" kruga vrlo mala, ova se vrijednost jednostavno zanemaruje.

Pojačala na bazi MOS tranzistora

Tranzistorsko pojačalo s efektom polja prikazano na dijagramu ima mnogo analoga. Uključujući korištenje bipolarnih tranzistora. Stoga možemo razmotriti, kao sličan primjer, dizajn audio pojačala sastavljenog prema krugu sa zajedničkim emiterom. Na fotografiji je prikazan sklop napravljen prema zajedničkom izvornom krugu. R-C priključci su sastavljeni na ulaznim i izlaznim krugovima tako da uređaj radi u modu pojačala klase “A”.

Izmjenična struja iz izvora signala odvojena je od istosmjernog napona napajanja kondenzatorom C1. Imperativ je da tranzistorsko pojačalo s efektom polja mora imati potencijal vrata koji će biti niži od iste karakteristike izvora. Na prikazanom dijagramu, vrata su spojena na zajedničku žicu preko otpornika R1. Njegov otpor je vrlo visok - u dizajnu se obično koriste otpornici od 100-1000 kOhm. Tako veliki otpor je odabran tako da se ulazni signal ne šuntira.

Ovaj otpor gotovo ne propušta električnu struju, zbog čega je potencijal vrata (u nedostatku signala na ulazu) isti kao i potencijal uzemljenja. Na izvoru se pokazuje da je potencijal veći od potencijala uzemljenja, samo zbog pada napona na otporu R2. Iz ovoga je jasno da vrata imaju manji potencijal od izvora. A to je upravo ono što je potrebno za normalno funkcioniranje tranzistora. Potrebno je obratiti pozornost na činjenicu da C2 i R3 u ovom krugu pojačala imaju istu svrhu kao u dizajnu koji je razmatran gore. A ulazni signal je pomaknut u odnosu na izlazni signal za 180 stupnjeva.

ULF s transformatorom na izlazu

Možete napraviti takvo pojačalo vlastitim rukama za kućnu upotrebu. Izvodi se prema shemi koja radi u klasi "A". Dizajn je isti kao i oni koji su gore razmotreni - sa zajedničkim emiterom. Jedna značajka je da morate koristiti transformator za podudaranje. Ovo je nedostatak takvog tranzistorskog audio pojačala.

Kolektorski krug tranzistora opterećuje primarni namot, koji razvija izlazni signal koji se prenosi kroz sekundar do zvučnika. Na otpornicima R1 i R3 sastavljen je razdjelnik napona, koji vam omogućuje odabir radne točke tranzistora. Ovaj krug dovodi prednapon na bazu. Sve ostale komponente imaju istu svrhu kao i gore spomenuti krugovi.

Push-pull audio pojačalo

Ne može se reći da je ovo jednostavno tranzistorsko pojačalo, jer je njegov rad malo kompliciraniji od onih o kojima smo ranije govorili. U push-pull ULF-ovima, ulazni signal se dijeli na dva poluvala, različita u fazi. I svaki od tih poluvalova pojačan je vlastitom kaskadom, napravljenom na tranzistoru. Nakon što je svaki poluval pojačan, oba signala se kombiniraju i šalju zvučnicima. Takve složene transformacije mogu uzrokovati izobličenje signala, jer će dinamička i frekvencijska svojstva dvaju tranzistora, čak i istog tipa, biti različita.

Zbog toga je kvaliteta zvuka na izlazu pojačala značajno smanjena. Kada push-pull pojačalo radi u klasi "A", nije moguće reproducirati složeni signal visoke kvalitete. Razlog je što pojačana struja stalno teče kroz ramena pojačala, poluvalovi su nesimetrični i dolazi do faznih izobličenja. Zvuk postaje manje razumljiv, a kada se zagrije, izobličenje signala se još više povećava, posebno na niskim i ultra-niskim frekvencijama.

ULF bez transformatora

Bas pojačalo na bazi tranzistora napravljeno pomoću transformatora, unatoč činjenici da dizajn može imati male dimenzije, još uvijek je nesavršeno. Transformatori su još uvijek teški i glomazni, pa ih se bolje riješiti. Krug napravljen na komplementarnim poluvodičkim elementima s različitim vrstama vodljivosti pokazao se mnogo učinkovitijim. Većina modernih ULF-ova izrađena je upravo prema takvim shemama i radi u klasi "B".

Dva snažna tranzistora korištena u dizajnu rade prema krugu emitera (zajednički kolektor). U ovom slučaju, ulazni napon se prenosi na izlaz bez gubitka ili dobitka. Ako na ulazu nema signala, tada su tranzistori na rubu uključivanja, ali su i dalje isključeni. Kada se harmonijski signal primijeni na ulaz, prvi tranzistor se otvara s pozitivnim poluvalom, a drugi je u ovom trenutku u režimu prekida.

Posljedično, samo pozitivni poluvalovi mogu proći kroz opterećenje. Ali negativni otvaraju drugi tranzistor i potpuno isključuju prvi. U tom se slučaju u opterećenju pojavljuju samo negativni poluvalovi. Kao rezultat toga, na izlazu uređaja pojavljuje se signal pojačane snage. Takav krug pojačala koji koristi tranzistore prilično je učinkovit i može pružiti stabilan rad i visokokvalitetnu reprodukciju zvuka.

ULF sklop na jednom tranzistoru

Nakon što ste proučili sve gore opisane značajke, možete sastaviti pojačalo vlastitim rukama pomoću jednostavne baze elemenata. Tranzistor se može koristiti domaći KT315 ili bilo koji od njegovih stranih analoga - na primjer BC107. Kao opterećenje trebate koristiti slušalice s otporom od 2000-3000 Ohma. Prednapon se mora primijeniti na bazu tranzistora kroz otpornik od 1 MΩ i kondenzator za odvajanje od 10 μF. Krug se može napajati iz izvora s naponom od 4,5-9 V, strujom od 0,3-0,5 A.

Ako otpor R1 nije spojen, tada neće biti struje u bazi i kolektoru. Ali kada je spojen, napon doseže razinu od 0,7 V i omogućuje protok struje od oko 4 μA. U ovom slučaju, strujni dobitak će biti oko 250. Odavde možete napraviti jednostavan izračun pojačala pomoću tranzistora i saznati struju kolektora - ispada da je jednaka 1 mA. Nakon što ste sastavili ovaj krug tranzistorskog pojačala, možete ga testirati. Spojite opterećenje na izlaz - slušalice.

Dodirnite ulaz pojačala prstom - trebao bi se pojaviti karakterističan šum. Ako ga nema, najvjerojatnije je struktura pogrešno sastavljena. Još jednom provjerite sve spojeve i ocjene elemenata. Kako bi demonstracija bila jasnija, spojite izvor zvuka na ULF ulaz - izlaz iz playera ili telefona. Slušajte glazbu i procijenite kvalitetu zvuka.

Niskofrekventna pojačala (LF) koriste se za pretvaranje slabih signala, pretežno u audio području, u snažnije signale prihvatljive za izravnu percepciju putem elektrodinamičkih ili drugih emitera zvuka.

Imajte na umu da su visokofrekventna pojačala do frekvencija od 10... 100 MHz izgrađena prema sličnim krugovima; razlika se najčešće svodi na činjenicu da se vrijednosti kapaciteta kondenzatora takvih pojačala smanjuju onoliko puta koliko frekvencija visokofrekventnog signala premašuje frekvenciju niskofrekventnog.

Jednostavno pojačalo s jednim tranzistorom

Najjednostavniji ULF, napravljen prema krugu sa zajedničkim emiterom, prikazan je na sl. 1. Kao opterećenje koristi se telefonska kapsula. Dopušteni napon napajanja za ovo pojačalo je 3...12 V.

Preporučljivo je eksperimentalno odrediti vrijednost prednaponskog otpornika R1 (desetke kOhma), jer njegova optimalna vrijednost ovisi o naponu napajanja pojačala, otporu telefonske kapsule i koeficijentu prijenosa određenog tranzistora.

Riža. 1. Krug jednostavnog ULF na jednom tranzistoru + kondenzatoru i otporniku.

Za odabir početne vrijednosti otpornika R1 treba uzeti u obzir da njegova vrijednost treba biti približno sto ili više puta veća od otpora uključenog u krug opterećenja. Za odabir prednaponskog otpornika preporuča se spojiti konstantni otpornik s otporom od 20 ... 30 kOhm i promjenjivi otpornik s otporom od 100 ... 1000 kOhm u seriju, nakon čega se primjenom zvuka male amplitude signala na ulaz pojačala, na primjer, s magnetofona ili uređaja za reprodukciju, okrenite gumb promjenjivog otpornika kako biste postigli najbolju kvalitetu signala pri najvećoj glasnoći.

Vrijednost kapaciteta prijelaznog kondenzatora C1 (slika 1) može biti u rasponu od 1 do 100 μF: što je veća vrijednost ovog kapaciteta, to su niže frekvencije koje ULF može pojačati. Da biste svladali tehniku ​​pojačavanja niskih frekvencija, preporuča se eksperimentirati s odabirom vrijednosti elemenata i načina rada pojačala (sl. 1 - 4).

Poboljšane opcije pojačala s jednim tranzistorom

Složenije i poboljšano u usporedbi s dijagramom na sl. 1 krugovi pojačala prikazani su na sl. 2 i 3. U dijagramu na Sl. 2, stupanj pojačanja dodatno sadrži lanac frekvencijski ovisne negativne povratne sprege (otpornik R2 i kondenzator C2), što poboljšava kvalitetu signala.

Riža. 2. Dijagram jednotranzistorskog ULF s lancem frekvencijski ovisne negativne povratne sprege.

Riža. 3. Jednotranzistorsko pojačalo s razdjelnikom za dovod prednapona na bazu tranzistora.

Riža. 4. Jednotranzistorsko pojačalo s automatskim podešavanjem prednapona za bazu tranzistora.

U dijagramu na Sl. 3, pristranost prema bazi tranzistora postavljena je "strože" pomoću razdjelnika, što poboljšava kvalitetu rada pojačala kada se promijene njegovi radni uvjeti. "Automatsko" podešavanje prednaprezanja temeljeno na tranzistoru za pojačanje koristi se u krugu na sl. 4.

Dvostupanjsko tranzistorsko pojačalo

Povezivanjem dva jednostavna stupnja pojačanja u seriju (slika 1), možete dobiti dvostupanjski ULF (slika 5). Pojačanje takvog pojačala jednako je umnošku faktora pojačanja pojedinih stupnjeva. Međutim, nije lako postići veliko stabilno pojačanje s naknadnim povećanjem broja stupnjeva: pojačalo će se najvjerojatnije samopobuditi.

Riža. 5. Strujni krug jednostavnog dvostupanjskog niskofrekventnog pojačala.

Novi razvoj niskofrekventnih pojačala, čiji su dijagrami krugova često prikazani na stranicama časopisa posljednjih godina, usmjereni su na postizanje minimalnog koeficijenta nelinearnog izobličenja, povećanje izlazne snage, proširenje propusnosti pojačanih frekvencija itd.

Istodobno, pri postavljanju raznih uređaja i provođenju eksperimenata često je potreban jednostavan ULF, koji se može sastaviti za nekoliko minuta. Takvo pojačalo mora sadržavati minimalan broj oskudnih elemenata i raditi u širokom rasponu promjena napona napajanja i otpora opterećenja.

ULF sklop temeljen na tranzistorima s efektom polja i silicijuma

Krug jednostavnog niskofrekventnog pojačala snage s izravnom spregom između stupnjeva prikazan je na sl. 6 [Rl 3/00-14]. Ulazna impedancija pojačala određena je oznakom potenciometra R1 i može varirati od stotina ohma do desetaka megohma. Na izlaz pojačala možete spojiti opterećenje s otporom od 2...4 do 64 Ohma i više.

Za opterećenja visokog otpora, tranzistor KT315 može se koristiti kao VT2. Pojačalo radi u rasponu napona napajanja od 3 do 15 V, iako se njegove prihvatljive performanse održavaju čak i kada se napon napajanja smanji na 0,6 V.

Kapacitet kondenzatora C1 može se odabrati u rasponu od 1 do 100 μF. U potonjem slučaju (C1 = 100 μF), ULF može raditi u frekvencijskom pojasu od 50 Hz do 200 kHz i više.

Riža. 6. Strujni krug jednostavnog niskofrekventnog pojačala s dva tranzistora.

Amplituda ULF ulaznog signala ne smije prelaziti 0,5...0,7 V. Izlazna snaga pojačala može varirati od desetaka mW do jedinica W ovisno o otporu opterećenja i veličini napona napajanja.

Podešavanje pojačala sastoji se od odabira otpornika R2 i R3. Uz njihovu pomoć, napon na odvodu tranzistora VT1 postavljen je na 50 ... 60% napona izvora napajanja. Tranzistor VT2 mora biti instaliran na ploči hladnjaka (radijator).

Tračnica-kaskada ULF s izravnom spojkom

Na sl. Slika 7 prikazuje dijagram drugog naizgled jednostavnog ULF-a s izravnim vezama između kaskada. Ova vrsta veze poboljšava frekvencijske karakteristike pojačala u niskofrekventnom području, a krug u cjelini je pojednostavljen.

Riža. 7. Shematski dijagram trostupanjskog ULF-a s izravnom vezom između stupnjeva.

U isto vrijeme, ugađanje pojačala je komplicirano činjenicom da svaki otpor pojačala mora biti odabran pojedinačno. Otprilike omjer otpornika R2 i R3, R3 i R4, R4 i R BF treba biti u rasponu (30...50) do 1. Otpornik R1 treba biti 0,1...2 kOhm. Proračun pojačala prikazanog na sl. 7 mogu se pronaći u literaturi, npr. [R 9/70-60].

Kaskadni ULF sklopovi koji koriste bipolarne tranzistore

Na sl. Slike 8 i 9 prikazuju sklopove kaskodnih ULF-ova koji koriste bipolarne tranzistore. Takva pojačala imaju prilično visok dobitak Ku. Pojačalo na sl. 8 ima Ku=5 u frekvencijskom pojasu od 30 Hz do 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF prema dijagramu na Sl. 9 s harmoničkim koeficijentom manjim od 1% ima pojačanje 100 [RL 3/99-10].

Riža. 8. Kaskadni ULF na dva tranzistora s pojačanjem = 5.

Riža. 9. Kaskadni ULF na dva tranzistora s pojačanjem = 100.

Ekonomični ULF s tri tranzistora

Za prijenosnu elektroničku opremu važan je parametar učinkovitost ULF-a. Dijagram takvog ULF-a prikazan je na slici. 10 [RL 3/00-14]. Ovdje se koristi kaskadni spoj tranzistora s efektom polja VT1 i bipolarnog tranzistora VT3, a tranzistor VT2 spojen je na način da stabilizira radnu točku VT1 i VT3.

Kako se ulazni napon povećava, ovaj tranzistor šuntira spoj emiter-baza VT3 i smanjuje vrijednost struje koja teče kroz tranzistore VT1 i VT3.

Riža. 10. Shema jednostavnog ekonomičnog niskofrekventnog pojačala s tri tranzistora.

Kao u gornjem krugu (vidi sliku 6), ulazni otpor ovog ULF-a može se postaviti u rasponu od desetaka ohma do desetaka megohma. Kao opterećenje korištena je telefonska kapsula, na primjer, TK-67 ili TM-2V. Telefonska kapsula, spojena pomoću utikača, može istovremeno služiti i kao prekidač napajanja strujnog kruga.

ULF napon napajanja kreće se od 1,5 do 15 V, iako se funkcionalnost uređaja održava čak i kada se napon napajanja smanji na 0,6 V. U rasponu napona napajanja od 2... 15 V, struja koju troši pojačalo je opisano izrazom:

1(μA) = 52 + 13*(Upit)*(Upit),

gdje je Upit napon napajanja u voltima (V).

Ako isključite tranzistor VT2, struja koju troši uređaj povećava se za red veličine.

Dvostupanjski ULF s izravnom spregom između stupnjeva

Primjeri ULF-ova s ​​izravnim vezama i minimalnim odabirom načina rada su krugovi prikazani na sl. 11 - 14. Imaju visok dobitak i dobru stabilnost.

Riža. 11. Jednostavan dvostupanjski ULF za mikrofon (niska razina buke, veliki dobitak).

Riža. 12. Dvostupanjsko niskofrekventno pojačalo s tranzistorima KT315.

Riža. 13. Dvostupanjsko niskofrekventno pojačalo pomoću tranzistora KT315 - opcija 2.

Mikrofonsko pojačalo (slika 11) odlikuje se niskom razinom vlastitog šuma i velikim pojačanjem [MK 5/83-XIV]. Kao mikrofon VM1 korišten je elektrodinamički tip mikrofona.

Telefonska kapsula također može djelovati kao mikrofon. Stabilizacija radne točke (početni prednapon na bazi ulaznog tranzistora) pojačala na sl. 11 - 13 provodi se zbog pada napona na otporu emitera drugog stupnja pojačanja.

Riža. 14. Dvostupanjski ULF s tranzistorom s efektom polja.

Pojačalo (slika 14), koje ima veliki ulazni otpor (oko 1 MOhm), izrađeno je na tranzistoru s efektom polja VT1 (izvorni sljedbenik) i bipolarnom tranzistoru - VT2 (sa zajedničkim).

Kaskadno niskofrekventno pojačalo koje koristi tranzistore s efektom polja, koje također ima visoku ulaznu impedanciju, prikazano je na sl. 15.

Riža. 15. sklop jednostavnog dvostupanjskog ULF-a koji koristi dva tranzistora s efektom polja.

ULF sklopovi za rad s niskim ohmskim opterećenjima

Tipični ULF-ovi, dizajnirani za rad s niskim impedancijskim opterećenjima i imaju izlaznu snagu od desetaka mW i više, prikazani su na slici. 16, 17.

Riža. 16. Jednostavan ULF za rad s opterećenjem niskog otpora.

Elektrodinamička glava BA1 može se spojiti na izlaz pojačala, kao što je prikazano na sl. 16, odnosno dijagonalno na most (sl. 17). Ako je izvor napajanja napravljen od dvije serijski spojene baterije (akumulatora), desni izlaz glave BA1 prema dijagramu može se spojiti na njihovu središnju točku izravno, bez kondenzatora SZ, C4.

Riža. 17. Krug niskofrekventnog pojačala s uključivanjem opterećenja niskog otpora u dijagonalu mosta.

Ako vam je potreban krug za jednostavnu cijev ULF, tada se takvo pojačalo može sastaviti čak i pomoću jedne cijevi, pogledajte našu web stranicu elektronike u odgovarajućem odjeljku.

Literatura: Shustov M.A. Praktično projektiranje sklopova (Knjiga 1), 2003.

Ispravci u objavi: na sl. 16 i 17, umjesto diode D9, instaliran je lanac dioda.

Tranzistorska pojačala, unatoč pojavi modernijih pojačala mikro krugova, nisu izgubila svoju važnost. Dobivanje mikro kruga ponekad nije tako jednostavno, ali tranzistori se mogu ukloniti iz gotovo svakog elektroničkog uređaja, zbog čega strastveni radio amateri ponekad nakupljaju planine ovih dijelova. Kako bih im pronašao upotrebu, predlažem sastavljanje jednostavnog tranzistorskog pojačala snage, čiju montažu može svladati čak i početnik.

Shema

Krug se sastoji od 6 tranzistora i može razviti snagu do 3 vata kada se napaja s naponom od 12 volti. Ova snaga je dovoljna za ozvučenje male sobe ili radnog mjesta. Tranzistori T5 i T6 u krugu čine izlazni stupanj; na njihovo mjesto mogu se instalirati naširoko korišteni domaći analozi KT814 i KT815. Kondenzator C4 koji je spojen na kolektore izlaznih tranzistora odvaja istosmjernu komponentu izlaznog signala, zbog čega se ovo pojačalo može koristiti bez zaštitne ploče zvučnika. Čak i ako pojačalo ne uspije tijekom rada i na izlazu se pojavi konstantan napon, on neće proći dalje od ovog kondenzatora i zvučnici sustava zvučnika ostat će netaknuti. Bolje je koristiti kondenzator za odvajanje filma C1 na ulazu, ali ako ga nemate pri ruci, poslužit će i keramički. Analozi dioda D1 i D2 u ovom krugu su 1N4007 ili domaći KD522. Zvučnik se može koristiti s otporom od 4-16 Ohma; što je njegov otpor niži, to će sklop razviti veću snagu.

(preuzimanja: 686)

Montaža pojačala

Krug je sastavljen na tiskanoj pločici dimenzija 50x40 mm, crtež u formatu Sprint-Layout priložen je članku. Zadanu tiskanu pločicu potrebno je zrcaliti prilikom ispisa. Nakon jetkanja i skidanja tonera s pločice buše se rupe, najbolje je koristiti svrdlo 0,8 - 1 mm, a za rupe za izlazne tranzistore i stezaljku 1,2 mm.

Nakon bušenja rupa, preporučljivo je kalajisati sve staze, čime se smanjuje njihova otpornost i štiti bakar od oksidacije. Zatim se zalemljuju mali dijelovi - otpornici, diode, zatim izlazni tranzistori, stezaljka, kondenzatori. Prema dijagramu, kolektori izlaznih tranzistora moraju biti spojeni; ova se veza odvija kratkim spajanjem "leđa" tranzistora žicom ili radijatorom, ako se koristi. Radijator mora biti instaliran ako je strujni krug učitan na zvučnik s otporom od 4 Ohma ili ako se na ulaz dovodi signal velike glasnoće. U drugim slučajevima, izlazni tranzistori gotovo se ne zagrijavaju i ne zahtijevaju dodatno hlađenje.

Nakon sastavljanja, obavezno isperite sav preostali fluks sa staza i provjerite ima li na ploči pogrešaka pri sastavljanju ili kratkih spojeva između susjednih staza.

Postavljanje i testiranje pojačala

Kada je montaža dovršena, možete priključiti napajanje na ploču pojačala. Ampermetar mora biti spojen na prazninu u jednoj od opskrbnih žica za praćenje potrošnje struje. Priključujemo snagu i gledamo očitanja ampermetra; bez primjene signala na ulazu, pojačalo bi trebalo trošiti približno 15-20 mA. Struja mirovanja postavlja se otpornikom R6; potrebno je smanjiti otpor ovog otpornika. Struju mirovanja ne treba previše povećavati, jer Povećat će se stvaranje topline na izlaznim tranzistorima. Ako je struja mirovanja normalna, možete primijeniti signal na ulaz, na primjer, glazbu s računala, telefona ili playera, spojiti zvučnik na izlaz i početi slušati. Iako je pojačalo jednostavnog dizajna, daje vrlo prihvatljivu kvalitetu zvuka. Za reprodukciju dva kanala istovremeno, lijevog i desnog, sklop se mora sastaviti dva puta. Imajte na umu da ako se izvor signala nalazi daleko od ploče, mora biti spojen oklopljenom žicom, inače se smetnje i smetnje neće izbjeći. Stoga je ovo pojačalo potpuno univerzalno zbog male potrošnje struje i kompaktne veličine ploče. Može se koristiti i kao dio računalnih zvučnika i pri stvaranju malog stacionarnog glazbenog centra. Sretna skupština.

Sada na Internetu možete pronaći ogroman broj krugova raznih pojačala na mikro krugovima, uglavnom serije TDA. Imaju prilično dobre karakteristike, dobru učinkovitost i nisu toliko skupi, zbog čega su toliko popularni. No, na njihovoj pozadini nezasluženo zaboravljena ostaju tranzistorska pojačala koja, iako teška za postavljanje, nisu ništa manje zanimljiva.

Krug pojačala

U ovom članku ćemo pogledati proces sastavljanja vrlo neobičnog pojačala, koje radi u klasi "A" i sadrži samo 4 tranzistora. Ovu shemu je 1969. godine razvio engleski inženjer John Linsley Hood, unatoč svojoj starosti, ostaje relevantna do danas.

Za razliku od pojačala na mikro krugovima, tranzistorska pojačala zahtijevaju pažljivo podešavanje i odabir tranzistora. Ova shema nije iznimka, iako izgleda vrlo jednostavno. Tranzistor VT1 – ulaz, struktura PNP. Možete eksperimentirati s raznim PNP tranzistorima male snage, uključujući germanijeve, na primjer, MP42. Tranzistori kao što su 2N3906, BC212, BC546, KT361 dobro su se dokazali u ovom krugu kao VT1. Ovdje su prikladni tranzistor VT2 - NPN strukture, srednje ili male snage, KT801, KT630, KT602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Posebnu pozornost treba obratiti na izlazne tranzistore VT3 i VT4, odnosno njihov dobitak. Ovdje su prikladni KT805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Morate odabrati dva identična tranzistora s pojačanjem što je moguće bliže, a trebao bi biti veći od 120. Ako je pojačanje izlaznih tranzistora manje od 120, tada morate staviti tranzistor s visokim dobitkom (300 ili više ) u pogonskom stupnju (VT2).

Odabir ocjena pojačala

Neke vrijednosti u dijagramu odabrane su na temelju napona napajanja i otpora opterećenja, neke moguće opcije prikazane su u tablici:

Ne preporučuje se povećanje napona napajanja iznad 40 volti; izlazni tranzistori mogu pokvariti. Značajka pojačala klase A je velika mirna struja i, posljedično, snažno zagrijavanje tranzistora. Uz napon napajanja od npr. 20 volti i struju mirovanja od 1,5 ampera, pojačalo troši 30 vata, bez obzira da li je na njegov ulaz doveden signal ili ne. Istovremeno će se na svakom od izlaznih tranzistora raspršiti 15 vata topline, a to je snaga malog lemila! Stoga se tranzistori VT3 i VT4 moraju instalirati na veliki radijator pomoću toplinske paste.
Ovo pojačalo je sklono samopobudi, pa je na njegovom izlazu instaliran Zobelov sklop: otpornik od 10 Ohma i kondenzator od 100 nF spojeni u seriju između mase i zajedničke točke izlaznih tranzistora (ovaj sklop je prikazan točkastom linijom u dijagramu).
Kada prvi put uključite pojačalo, morate uključiti ampermetar za praćenje struje mirovanja. Dok se izlazni tranzistori ne zagriju na radnu temperaturu, može malo plutati, to je sasvim normalno. Također, kada ga prvi put uključite, morate izmjeriti napon između zajedničke točke izlaznih tranzistora (kolektor VT4 i emiter VT3) i mase, tamo bi trebala biti pola napona napajanja. Ako se napon razlikuje prema gore ili prema dolje, morate okrenuti otpornik za podešavanje R2.

Ploča pojačala:

(preuzimanja: 605)

Ploča je izrađena LUT metodom.

Pojačalo koje sam napravio

Nekoliko riječi o kondenzatorima, ulazu i izlazu. Kapacitet ulaznog kondenzatora na dijagramu je označen kao 0,1 µF, ali takav kapacitet nije dovoljan. Kao ulaz treba koristiti filmski kondenzator s kapacitetom od 0,68 - 1 µF, inače je moguće neželjeno odsijecanje niskih frekvencija. Izlazni kondenzator C5 bi trebao biti postavljen na napon koji nije manji od napona napajanja;
Prednost sklopa ovog pojačala je što ne predstavlja opasnost za zvučnike akustičnog sustava, jer je zvučnik spojen preko sprežnog kondenzatora (C5), to znači da ako se na izlazu pojavi konstantan napon, za na primjer, kada pojačalo ne uspije, zvučnik će ostati netaknut, na kraju krajeva, kondenzator neće dopustiti prolaz istosmjernog napona.

Shema br. 2

Krug našeg drugog pojačala mnogo je kompliciraniji, ali nam omogućuje bolju kvalitetu zvuka. To je postignuto zahvaljujući naprednijem dizajnu strujnog kruga, većem pojačanju pojačala (i, prema tome, dubljoj povratnoj sprezi), kao i mogućnosti podešavanja početne pristranosti tranzistora izlaznog stupnja.

Dijagram nove verzije pojačala prikazan je na sl. 11.20. Ovo se pojačalo, za razliku od prethodnika, napaja bipolarnim izvorom napona.

Ulazni stupanj pojačala na tranzistorima VT1-VT3 tvori tzv. diferencijalno pojačalo. Tranzistor VT2 u diferencijalnom pojačalu je izvor struje (često se u diferencijalnim pojačalima kao izvor struje koristi konvencionalni otpornik prilično velike vrijednosti). A tranzistori VT1 i VT3 tvore dva puta duž kojih struja iz izvora ide do opterećenja.

Ako se struja u krugu jednog tranzistora poveća, tada će se struja u krugu drugog tranzistora smanjiti za točno isti iznos - izvor struje održava zbroj struja oba tranzistora konstantnim.

Kao rezultat toga, tranzistori diferencijalnog pojačala čine gotovo "idealan" uređaj za usporedbu, što je važno za visokokvalitetni rad povratne veze. Pojačani signal se dovodi na bazu jednog tranzistora, a povratni signal se dovodi na bazu drugog kroz razdjelnik napona na otpornicima R6, R8.

Antifazni signal "divergencije" izoliran je na otpornicima R4 i R5 i dovodi se u dva kruga pojačanja:

• tranzistor VT7;
• tranzistori VT4-VT6.

Kada nema signala neusklađenosti, struje oba lanca, tj. tranzistora VT7 i VT6, jednake su, a napon na mjestu spajanja njihovih kolektora (u našem krugu, tranzistor VT8 može se smatrati takvom točkom) je točno nula.

Kada se pojavi signal neusklađenosti, struje tranzistora postaju različite, a napon na mjestu spajanja postaje više ili manje od nule. Ovaj napon se pojačava kompozitnim emiterskim sljedbenikom sastavljenim na komplementarnim parovima VT9, VT10 i VT11, VT12, i dovodi se u zvučnike - to je izlazni signal pojačala.

Tranzistor VT8 služi za regulaciju tzv. struja mirovanja izlaznog stupnja. Kada je klizač podesnog otpornika R14 u gornjem položaju prema krugu, tranzistor VT8 je potpuno otvoren. U ovom slučaju, pad napona na njemu je blizu nule. Ako pomaknete klizač otpornika u donji položaj, pad napona na tranzistoru VT8 će se povećati. A to je ekvivalentno uvođenju signala pristranosti u baze tranzistora sljedbenika izlaznog emitera. Dolazi do pomaka u njihovom načinu rada iz klase C u klasu B i, u principu, u klasu A. To je, kao što već znamo, jedan od načina poboljšanja kvalitete zvuka - ne treba se oslanjati samo na povratnu informaciju.

Platiti . Pojačalo je sastavljeno na ploči od jednostranog fiberglasa debljine 1,5 mm dimenzija 50x47,5 mm. Izgled PCB-a u zrcalnoj slici i izgled dijelova mogu se preuzeti. Gledamo rad pojačala. Izgled pojačala prikazan je na sl. 11.21.

Analozi i elementna baza . U nedostatku potrebnih dijelova, tranzistori VT1, VT3 mogu se zamijeniti bilo kojim onima s niskim šumom s dopuštenom strujom od najmanje 100 mA, dopuštenim naponom koji nije niži od napona napajanja pojačala i najvećim mogućim pojačanjem.

Posebno za takve sklopove, industrija proizvodi tranzistorske sklopove, koji su par tranzistora u jednom paketu s najsličnijim karakteristikama - to bi bila idealna opcija.

Tranzistori VT9 i VT10 moraju biti komplementarni, kao i VT11 i VT12. Moraju biti projektirani za napon najmanje dvostruko veći od napona napajanja pojačala. Jeste li zaboravili, dragi radioamatere, da se pojačalo napaja iz bipolarnog izvora napona?

Za strane analoge, komplementarni parovi obično su naznačeni u dokumentaciji za tranzistor, za domaće uređaje - morat ćete se znojiti na Internetu! Tranzistori izlaznog stupnja VT11, VT12 moraju dodatno izdržati struju ne manju od:

Ja u = U / R, A,

U- napon napajanja pojačala,
R- AC otpor.

Za tranzistore VT9, VT10 dopuštena struja mora biti najmanje:

I p = I in / B, A,

ja unutra- maksimalna struja izlaznih tranzistora;
B- pojačanje izlaznih tranzistora.

Imajte na umu da dokumentacija za tranzistore snage ponekad daje dva dobitka - jedan za način pojačanja "malog signala", drugi za OE krug. Onaj koji vam je potreban za izračun nije onaj za "mali signal". Obratite pozornost i na osobitost tranzistora KT972/KT973 - njihov dobitak je veći od 750.

Analog koji pronađete ne smije imati manje pojačanje - to je bitno za ovaj sklop. Preostali tranzistori moraju imati dopušteni napon najmanje dvostruko veći od napona napajanja pojačala i dopuštenu struju od najmanje 100 mA. Otpornici - bilo koji s dopuštenom disipacijom snage od najmanje 0,125 W. Kondenzatori su elektrolitski, s kapacitetom koji nije manji od navedenog i radnim naponom koji nije manji od napona napajanja pojačala.

nastavi čitati