Використання якісного підсилювача дозволить підвищити деталізацію та реалістичність улюблених музичних відтворень.

Підсилювач своїми руками 100Вт/200Вт

На вхід першого транзистора ставиться регулятор гучності змінний резистор 47 кОм, він знижує рівень шуму підсилювача.

При мінімальній гучності шум не прослуховується, а за максимальної маскується корисним сигналом.

Параметри виробу: 150Вт на навантаження 4 Ом та 100Вт на навантаження 8 Ом.

Другий позбавлений недоліків першого щодо шуму. Підсилювач працює в класі, діоди D2-D3-D4 задають даний режим роботи вихідним транзисторам VT4-VT5.

Транзистори VT3-VT5 встановлюються на тепловідведення через ізолюючі прокладки застосовуючи при цьому термопасту.

Зроблений УНЧ своїми руками можна застосувати в активній колонці, сабвуфер відтворення низьких частот чудовий.

У цій статті на нашому сайті www.сайт ми розповімо вам як самостійно зібрати , що дозволить заощадити на покупці вже готових моделей.

Який підсилювач потужності буде найкращим?

Єдиної думки про те, який тип підсилювача кращий не існує. В даний час є можливість самостійного складання двох типів підсилювачів звуку:

Лампові моделі користувалися популярністю в минулому. Вони відрізняються збільшеними розмірами та підвищеним споживанням електроенергії. Але при цьому такі перевершують своїх конкурентів за якістю звучання.
Транзисторні підсилювачі мають компактний розмір та мале споживання електроенергії. При цьому вони забезпечують чудову якість звуку.

З чого розпочати роботу?

Для початку вам слід визначитися з потужністю майбутнього підсилювача. Стандартним параметром потужності для використання підсилювача в домашніх умовах є рівень 30 – 50 Вт. Якщо вам потрібно виготовити , який буде використовуватися для масштабних заходів, потужність може становити 200-300 ват.

Для роботи нам потрібні такі інструменти:

• Набір викруток.
• Мультиметр.
• Паяльник.
• Матеріал виготовлення корпусу.
• Електродеталі.
• Текстоліт для друкованої плати

По суті, друковані плати є основою майбутнього підсилювача. Зібрати її в домашніх умовах не складно.

Для виконання друкованої плати своїми руками вам знадобиться:

• Текстоліт має мідну фольгу.
• Миючий засіб.
• Побутова праска.
• Самоклеюча китайська плівка.
• Лазерний принтер.
• Свердло для роботи з платою.

Шматок бавовняної тканини або марлевий тампон. Вирізаємо із текстоліту заготівлю майбутньої плати. Залиште з кожної із сторін сантиметровий запас. За допомогою миючого засобу необхідно обробити шматок текстоліту, щоб мідна фольга набула рожевого кольору. Промиваємо зроблену нами заготівлю та ретельно її вислуховуємо.

Приклеюємо плівку, що самоклеїться, до листа формату А4. На принтері друкуємо заготівлю майбутньої плати. Рекомендується встановити максимум подачі тонера в принтер. На робочу поверхню слід укласти фанеру, стару книгу та зверху платню фольгою вгору. Все накриваємо офісним папером і ретельно прогріваємо гарячою праскою. Прогрівати потрібно близько 1 хвилини.

Наносимо роздруковану схему з аркуша на розігріту плату. Накриваємо зверху плату листом паперу і протягом 30 секунд прогріваємо праскою. Розгладжує малюнок за допомогою тампона поперечними та поздовжніми рухами. Дочекайтеся охолодження заготовки, після чого можна зняти з неї підкладку.

Як правильно труїти плату?

Для виготовлення необхідно нанести на плату всі доріжки, що використовуються під радіодеталі. Виконати цю роботу можна за допомогою маркера CD, а потім цькувати плату хлорним залізом. На жаль, хлорне залізо має високу вартість, тому багато хто замінює його приготованим самостійно розчином з кухонної солі та мідного купоросу.

Пропорції суміші, що готується:

1. Кухонна сіль – 200 грам.
2. Мідний купорос - 100 грам.
3. 1 л теплої води.

Розмішавши всі компоненти, опустіть в ємність знежирені і чисті цвяхи або металеві вироби.

Компанія "Металіст" спеціалізується на виготовленні різних видів металоконструкцій. Клієнтам компанії пропонуються як типові металоконструкції, так і можливість їх виробництва на індивідуальні замовлення. Деталі та вироби з металу на замовлення пропонуються за доступними цінами, а їх виготовлення здійснюється у найкоротший термін.

Збираємо підсилювач

На початковому етапі виконується встановлення використовуваних радіодеталей на друкованій платі. Враховуйте полярність і потужність всіх компонентів, що використовуються. Дану роботу виконуйте у повній відповідності до наявної схеми, що дозволить уникнути небезпеки появи короткого замикання. Завершивши складання плати можна переходити до виготовлення корпусу.

Розміри майбутнього підсилювача залежать від габаритів плати та блоку живлення. Ви також можете використовувати готові заводські корпуси від старих підсилювачів. Можемо порадити вам зробити корпус вручну з ДСП. В подальшому ви можете з легкістю обробити виготовлений корпус шпоном або самоклеючою плівкою.

Перед остаточним складанням необхідно провести тестовий запуск підсилювача. Здійснюється установка блоку живлення, плати та всіх складових, що використовуються. На цьому робота з виготовлення підсилювача повністю завершена, і ви можете насолоджуватися якісним звуком.

Основа підсилювача мікросхеми К140УД708, попередній каскад побудований на вітчизняних транзисторах серії КТ814/КТ815, бажано з літерою Г, транзистори можна замінити на інші комплементарні пари, які за своїми параметрами схожі із зазначеними. Ця схема відноситься до класу досить дорогих підсилювачів, стереофонічні варіанти подібних підсилювачів коштують від 200 $, але зібрати обійдеться в десятки разів дешевше, отже якщо руки ростуть з правильного місця, то можна і зібрати своїми руками! Принципова схема та друкована плата підсилювача потужності звуку на 200 ват на рисунках нижче:

Резистори:

R1 R11 = 1к
R2 = 36k
R3 = 240 від
R4 R5 = 330 від
R6 R7 = 20к
R8R9 = 3.3k0.5w
R10 = 27om2w
R12 R13 R14 R15 = 0.22від 5w
R16 = 10k

Конденсатори:

С1 = О.ЗЗтк
С2 = 180р
СЗ С4 = 10mk25v
С5 С6 = 0.1 тк
С7 = 0.1тк
С8 = 0.22тк
С9-С10 = 56р

Стабілітрони:

VD1 VD2 = KC515A

Транзистори:

VT1 = КТ815Г
VT2 = КТ814Г
VT3VT5 = 2SA1943
VT4 VT6 =2SA1943

Транзистори вихідного каскаду можна замінити на вітчизняні КТ8101А та КТ8102А, можна збільшити їх кількість з метою збільшення вихідної потужності підсилювача, але не забувайте збільшити напругу живлення. Важливо, щоб транзистори були ідентичні за характеристиками різних структур.

Вихідні транзистори встановлюють на тепловідведення, його бажано підібрати побільше, і обов'язково не забуваємо про ізолюючі прокладки транзисторів. При зазначеній напрузі живлення, наш підсилювач здатний віддавати в навантаження до 200 Вт чистої потужності, при додаванні ще двох пар вихідних транзисторів можна підвищити потужність до 450 Вт, але тоді напругу живлення підсилювача теж потрібно підвищити до +/-70 вольт.

Підсилювач збудований на транзисторах серії ThermalTrak від відомого виробника On Semiconductor. Ці транзистори є новою версією топових моделей MJL3281A і MJL1302A і мають вбудовані діоди для організації термокомпенсованих ланцюгів зміщення вихідного каскаду.

В результаті цього виключається регулювання струму спокою вихідного каскаду і відпадає необхідність у класичному помножувачі напруги для термостабілізації струму спокою вихідного каскаду і вирішується низка конструктивних питань зниження термічного опору радіатор-транзистор.

Підсилювач виконаний на двосторонній друкованій платі, хоча для такої відносно простої конструкції це начебто необов'язково. Однак, двостороннє розведення провідників дозволяє оптимізувати їх розташування, з метою мінімізації взаємних наведень та компенсації магнітних полів, що створюються асиметричними струмами вихідного двотактного каскаду класу B (про це ми писали у циклі статей «»).

Особливості та характеристики

Спочатку невелике зауваження: автори в описі свого підсилювача часто згадують то режим «АВ», то режим «В». Насправді підсилювач відноситься до класу "АВ", тобто на малих рівнях сигналу він працює в класі "А", а на високих потужностях переходить до класу "В".

Якщо в першому випадку (для малих сигналів, клас «А») боротьба з магнітними полями і пульсаціями в ланцюгах живлення не становить великих труднощів через малі значення і симетричність струмів, то при переході підсилювача в клас «В» струми стають несиметричними і напруженість магнітних полів буде значною. Експлуатувати підсилювач із максимальною потужністю 200 Вт на рівнях 3-5 Вт якось недоцільно. Тому автори приділили особливу увагу отриманню максимальних характеристик (і відповідно усунення чи компенсації всіх негативних факторів) на потужностях близьких до пікової, тобто в режимі «В».

Схемотехнічні та конструктивні рішення, застосовані в конструкції, дозволили отримати:

• Дуже низькі спотворення
• Відсутність регулювання струму спокою
• Двосторонню друковану плату із простою топологією провідників
• Компенсацію наведень магнітних полів під час роботи у класі «В»

Основні технічні характеристики підсилювача:

• Вихідна потужність: 200 Вт при навантаженні 4 Ом; 135 Вт при навантаженні 8 Ом,
• Частотна характеристика (при потужності 1 Вт): 4 Гц за рівнем –3 dB, 50 кГц за рівнем –1 dB
• Вхідна напруга: 1.26 В при вихідній потужності 135 Вт та навантаженні 8 Ом
• Вхідний опір: ~12 кОм
• Гармонічні спотворення:< 0.008% в полосе 20 Гц-20 кГц (нагрузка 8 Ом); типовое значение < 0.001%
• Відношення сигнал/шум: менше 122 dB при потужності 135 Вт та навантаженні 8 Ом.
• Коефіцієнт демпфування:<170 при нагрузке 8 Ом на частоте 100 Гц; <50 на частоте 10 кГц

Опис схеми

На малюнку представлена ​​принципова схема підсилювача потужності:

Принципова схема підсилювача (збільшення на кліку)

Вхідний сигнал через конденсатор ємністю 47 мкФ та резистор опором 100 Ом надходить на базу транзистора Q1, диференціального каскаду, зібраного на транзисторах Q1 та Q2. Тут використовуються малошумливі транзистори фірми Toshiba 2SA970, так саме цей каскад робить найбільший внесок у підсумковий рівень шуму всього підсилювача.

Підсилювач охоплений петлею загального негативного зворотного зв'язку, номінали елементів якої визначають коефіцієнт посилення. При вказаних на схемі номіналах він становить 245 разів.

Конденсатор в ланцюзі негативного зворотного зв'язку забезпечує 100% зв'язок постійного струму для підтримки нульового потенціалу на виході підсилювача без застосування додаткових інтеграторів і т.п. При ємності 220 мкФ він забезпечує нижню граничну частоту 1,4 Гц за рівнем -3 дБ.

Конденсатори зворотного зв'язку

Ємності конденсаторів на вході та в ланцюгу негативного зворотного зв'язку дещо більше, ніж зазвичай встановлюють у цих ланцюгах. Такі величини вибрано, щоб мінімізувати можливі спотворення в смузі звукових частот.

Наприклад, вихідний опір CD-програвача зазвичай становить кілька сотень Ом. Якщо на вході встановити конденсатор ємністю 2,2 мкФ (типове значення для вхідних ланцюгів), то на частоті 50 Гц вхідний каскад буде "бачити" опір джерела сигналу близько півтора кілоом. Конденсатор ємністю 47 мкФ тієї ж частоті матиме імпеданс всього 67 Ом. (Нагадаємо, що джерело сигналу, по суті, є генератором напруги, тому повинен мати низький вихідний опір)

Тут також невикористовуються (зазвичай рекомендовані) неполярні конденсатори. Вони мають розміри в кілька разів більші, ніж прості електролітичні конденсатори, через що схильні більше ловити шуми та наведення. Так як поставлена ​​мета зробити підсилювач з мінімальним рівнем шумів та спотворень, то для цього вжито всіх заходів: схемотехнічні рішення, вибір елементної бази, конструктивні рішення.

Підсилювач має широку смугу пропускання, що теж накладає свої вимоги та обмеження на вибір елементів, до монтажу тощо. з метою мінімізації уловлюваних шумів та перешкод.

Діоди D1 та D2 захищають відносно низьковольтний електролітичний конденсатор у ланцюгу негативного зворотного зв'язку у разі виходу підсилювача з ладу. До речі, настійно рекомендується забезпечити підсилювач якоюсь системою захисту акустичних систем. У авторів вона перекочувала з попередньої конструкції, тому її опис не наводиться.

Використання двох діодів замість одного гарантує відсутність нелінійних спотворень через обмеження піків сигналу в ланцюгу зворотного зв'язку (близько 1, а два діода дадуть обмеження на рівні порядку 1,4 В).

Драйверний каскад

Основне посилення напруги дає каскад на транзисторі Q9. Для зменшення нелінійних спотворень вхідний каскад розв'язаний від драйверного через емітерний повторювач на транзисторі Q8.

Для отримання максимальної лінійності та максимального посилення драйверний каскад навантажений на активне джерело струму (виконаний на транзисторі Q7). Базове зміщення і для нього, і джерела струму вхідного каскаду (Q5) створює транзистор Q6. Декілька складних ланцюгів зміщення транзисторів Q5, Q6, Q7 забезпечують максимальне придушення шумів і пульсацій по ланцюгах живлення, що важливо для підсилювача класу «В», де по шинах живлення гуляють великі (до 9 А!) і, найголовніше, несиметричні імпульсні струми.

Якщо пульсації ланцюгів живлення потраплять у вхідний каскад, то будуть підсилені всіма каскадами та потраплять у навантаження – акустичну систему. Те, що ми почуємо в результаті, швидше за все, нам не сподобається. Тому в підсилювачі вжито всіх заходів для запобігання проникненню шумів і пульсацій з ланцюгів живлення в підсилювальний тракт.

На осцилограмі у центрі показаний сигнал генератора частотою 1 кГц. Верхній (червоний) графік – модуляція пульсацій позитивної шини джерела живлення вхідним сигналом, нижній графік – модуляція негативної шини живлення:

Конденсатор 100 пФ між колектором Q9 та базою Q8 обмежує смугу пропускання підсилювача. Оскільки до нього прикладається повна амплітуда вихідного сигналу каскаду, він повинен бути розрахований на напругу 100 або більше.

Вихідний каскад

Вихідний сигнал драйверного каскаду на транзистори Q9 подається на транзистори вихідного каскаду через резистори номіналом 100Ом, які захищають транзистори Q7 і Q9 від короткого замикання на виході підсилювача, хоча першими повинні перегоріти запобіжники. Крім того, ці резистори запобігають можливому збудженню вихідного каскаду.

Вихідний каскад збудовано на складових комплементарних транзисторах Дарлінгтона. По-перше, це дало можливість використовувати високолінійні транзистори фірми ThermalTrak із вбудованими діодами, по-друге, отримати максимально повну потужність на навантаженні 4 Ома (мінімізувати падіння напруги на вихідному каскаді).

Термокомпесація зміщення

При використанні чотирьох транзисторів фірми Thermaltrak у вихідному каскаді ми маємо чотири вбудовані діоди для організації термокомпенсованого ланцюга зміщення.

Як показано на схемі, чотири діоди включені послідовно між колекторами транзисторів Q7 та Q9. Такий метод організації усунення вихідного каскаду був поширений у 60-70-х роках. Пізніше його змінив, що став класичним рішенням, помножувач напруги на транзисторі.

Зазвичай струм спокою вихідного каскаду задає каскад на транзисторі, який кріпиться однією радіатор з вихідними транзисторами, цим забезпечується термічна зв'язок. Такий спосіб має недоліки: по-перше, транзистор ланцюга зміщення доводиться підбирати, для забезпечення оптимальної термокомпенсації, по-друге, у будь-якому випадку присутня теплова інерція: вихідний транзистор повинен нагріти радіатор, радіатор нагріє транзистор ланцюга зміщення і тільки тоді відбудеться термокомпенсація струму вихідного каскаду.

Розміщення діодів для термостабілізації в одному корпусі з транзистором вирішує ці проблеми: діоди мають характеристики максимально узгоджені з транзисторами, тому термостабілізація відбувається максимально точно, по-друге, вони розташовані на одній підкладці з кристалами транзистора, що робить їх нагрівання максимально швидким, виключається посередник-радіатор.

З транзисторами Thermaltrak завдяки вбудованим діодам струм спокою підсилювача швидко стабілізується після включення і підтримується дуже точно, незалежно від зміни напруги живлення або рівня вихідного сигналу. Фірма виробник також стверджує, що лінійність каскаду з таким усуненням вище, ніж при використанні звичайного помножувача транзисторного.

На малюнку пояснюється спосіб завдання усунення вихідного каскаду:

Чотири інтегровані діоди компенсують чотири переходи база-емітер і визначають струм вихідного каскаду. З урахуванням того, що вихідні транзистори включені паралельно і в емітерних ланцюгах встановлені резистори по 0,1 Ом, чотири послідовно включені діоди забезпечують струм спокою вихідного каскаду на рівні 70-100 мА, що трохи вище, ніж зазвичай задається транзисторним вузлом зміщення.

Вихідний фільтр

Вихідний фільтр являє собою RLC-ланцюг, що складається з індуктивності (без сердечника) 6,8 мГн, опору резистора 6,8 Ом і конденсатора ємністю 150 нФ. Цей фільтр використовувався авторами в багатьох конструкціях підсилювачів і показав свою високу ефективність у плані ізоляції вихідного каскаду від будь-яких зворотних струмів, викликаних реактивним навантаженням, забезпечуючи тим самим високу стабільність підсилювача. Фільтр також ефективно пригнічує радіочастотні сигнали, що уловлюються довгими проводами від акустичних систем, що запобігає їх проникненню у вхідні ланцюги підсилювача.

Запобіжники

Вихідний каскад живиться через запобіжники на 5 А від шин ± 55 В. Вони забезпечують єдиний захист підсилювача від коротких замикань на виході або інших несправностей, які призводять до підвищеного споживаного струму.

Двостороння друкована плата

Для спрощення та оптимізації розведення ланцюгів живленнядрукована плата підсилювача виконана двосторонньою. По-перше, це дозволило організувати розведення загального дроту у вигляді «зірки», коли всі провідники з нульовим потенціалом сходяться в одну точку, що унеможливлює утворення «земляних» петель і проникнення вихідного сигналу у вхідні ланцюги. Про це ми писали в циклі статей.

По-друге, і що ще важливіше, розведення провідників та розташування деталей на платі виконані так, щоб компенсувати магнітні поля, створювані великими імпульсними струмами. Про це ми також писали в циклі статей « », де пропонувалося звивати біфілярні провідники з великими та протифазними струмами. На друкованій платі провідники так не звеєш, але компенсувати поля, проте, можливо.

Наприклад, запобіжник позитивної шини живлення розташований поряд і паралельноз емітерними резисторами вихідного каскаду Q12 та Q13. Елементи пов'язані отже струм через них тече у різних напрямах, рахунок чого відбувається взаємна компенсація магнітних полів. Аналогічно деталі розміщені по мінусовій шині.

Доріжки живлення від роз'єму CON2 до запобіжників йдуть поруч один одному, а в середині плати розходяться в різні боки. Під провідниками, що розходяться, розташовані доріжки емітерних ланцюгів вихідного каскаду, а під паралельними доріжками розташовані земляна шина. За рахунок такого розведення друкованої плати магнітні поля, створювані цими доріжками, компенсуються взаємно.

Застосовані методи придушення магнітних полів дозволили суттєво знизити спотворення підсилювача.

Результати вимірювань параметрів підсилювача:

АЧХ підсилювача при вихідній потужності 1 Вт на навантаженні 8 ОМ

Гармонічні спотворення підсилювача на частоті 1 кгц при навантаженні 8 Ом. Видно, що кліпування відбувається на потужності 135 Вт.

Гармонічні спотворення підсилювача на частоті 1 кгц при навантаженні 4 Ом. Видно, що кліпування відбувається на потужності 200 Вт.

Спотворення підсилювача при навантаженні 8 Ом (резистивне навантаження)

Спотворення підсилювача при вихідній потужності 100 Вт на резистивному навантаженні 4 Ом.

Далі буде...

Статтю підготовлено за матеріалами журналу «Практична електроніка щодня»

Вільний переклад: Головний редактор « »

Набір для самостійного збирання підсилювача НЧ. Набір вислали післяплатою. Прийшло все в акуратно упакованій пластиковій коробці. Друковані плати якісно виготовлені. Набір з докладним описом.

РАДІО КОНСТРУКТОР "DJ200” (Ді-джей 200)

Призначення та застосування

Модуль звукового підсилювача потужності може бути використаний для різних цілей. Велика потужність потрібна, наприклад, насамперед для проведення святкових заходів та дискотек. Досить потужні дискотечні колонки також легко можуть бути виготовлені в аматорських умовах з використанням динаміків достатньої потужності або набору деякої кількості однакових динаміків меншої потужності. Висока вихідна напруга (до 35 Вольт) дозволяє використовувати підсилювач без трансформатора в 30-вольтових локальних радіотрансляційних мережах, наприклад для шкільного радіовузла. У домашніх умовах Ви можете використовувати модуль для посилення сигналу суббасового каналу в звукових системах з одним низькочастотним каналом, що стали останнім часом популярними. Для створення стерео-підсилювача необхідно використовувати два модулі підсилювача. Крім того, маючи два таких модулі, Ви можете включити їх за бруківкою і отримати на навантаженні 8 Ом потужність 400 Ватт. Потужності модуля достатньо для «розгойдування» практично будь-якого за потужністю сучасного динаміка. Нарощуючи кількість однакових модулів можна створювати багатоканальні та багатосмугові звукові системи практично будь-якої потужності. Висока потужність підсилювача дозволяє використовувати його у професійних цілях, що дозволяє швидко окупити витрачені на нього гроші.

Для створення закінченого підсилювача Ви можете доповнити модуль підсилювача різними додатковими пристроями, такими як індикатор перевантаження, індикатор вихідної потужності, затримка підключення навантаження, захист від перевантаження, короткого замикання на виході, захист від постійної напруги на виході та ін. у багатьох популярних виданнях.

Як джерело сигналу підсилювача передбачається використовувати стандартний пульт мікшера, який зазвичай використовують музиканти і ді-джеї, і який має стандартну вихідну напругу 775 мВ.

Технічні характеристики

1. Напруга живлення -+(24-60), -(24-60),
2. Споживаний струм - 3,5А,
3. Вхідна напруга – 0,775В (ОдБ), (0,1 – 1В)
4. Вихідна синусоїдальна потужність на навантаженні 40ма - 200Вт,
5. Вихідна синусоїдальна потужність на навантаженні 80м - 125Вт, (400Вт у міст),
6. Діапазон частот – 20-20 000 Гц,
7. Нелінійні спотворення - трохи більше 0,05%.

Схема

Принципова схема підсилювача містить 4 основних каскаду посилення: вхідний неінвертуючий диференціальний підсилювач DA1, проміжний підсилювач струму на транзисторах VT1 і VT2, передоконечний підсилювач напруги на транзисторах VT3 і VT4, і вихідний емітерний V5 t8-T8 на транзисторах VT5-T8 Tn5-T8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-тран-T8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8-Т8. Інвертуючими є тільки каскади 2 і 3, тому в цілому неінвертуючий підсилювач, що є обов'язковою умовою професійного підсилювача, що забезпечує синфазну, роботу різнотипних підсилювачів в одному комплексі. Схема повністю симетрична, що забезпечує простоту, високу надійність та малий рівень спотворень. Малий рівень спотворень забезпечують дві петлі зворотного зв'язку, місцева та загальна.

Вхідний конденсатор С1 запобігає попаданню на вхід підсилювача будь-якого постійного усунення. При цьому резистор R3 забезпечує прив'язку входу 3 мікросхеми DA1, а отже, і всього підсилювача, до нуля напруги живлення. Елементи R1 і С2 утворюють фільтр, що запобігає попаданню на вхід підсилювача випадкових високочастотних (ультразвукових) коливань і дуже коротких комутаційних викидів. На інвертуючий висновок 2 мікросхеми DA1 через резистор R2 заводиться сигнал загального зворотного зв'язку. Зворотний зв'язок знижує нелінійні спотворення, стабілізує робочу точку підсилювача та задає загальний коефіцієнт посилення. Він визначається за формулою (R2+R4)/R4=(47+l)/l=48. Таким чином 0,775 х 48 = 37,2 В. Змінюючи резистор R2 можна змінювати чутливість підсилювача. Але підвищення посилення призводить до пропорційного збільшення спотворень і навпаки якщо додати додатковий вхідний підсилювач і вдвічі чи вчетверо знизити посилення, можна отримати більш високу якість звуку. Конденсатори С4 і С5, що утворюють неполярний електролітичний конденсатор, служать для того, щоб забезпечити стовідсотковий зворотний зв'язок постійного струму. Тобто. якщо для змінного струму на висновок 2 подається тільки 1/48 частина вихідної напруги, то для постійної напруги завдяки тому, що конденсатори «виводять з гри» R4, через резистор R2 подаються всі 100% вихідної напруги. Его забезпечує дуже високу стабільність підсилювача по постійному струму, тобто практично повну відсутність на виході постійної напруги.

Використання на вході операційного підсилювача дуже спростило схему підсилювача, але вимагало забезпечити йому стабільне харчування +/- 15В. Це завдання вирішують елементи VD1, VD2, R9, R10, СЗ, С6.

Подальше посилення напруги здійснює каскад на транзисторах VT1-VT4. Початковий струм перших двох транзисторів забезпечують резистори R7 та R8. Створюваний ними струм утворює на діодах VD3, VD4 необхідну напругу, що додається до баз транзисторів. Діоди служать для температурної стабілізації передконечного каскаду. Струм колектора перших двох транзисторів є струмом баз кінцевих транзисторів. Їхній струм колекторів у свою чергу додатково стабілізується резисторами R19 і R20. Струм спокою передконечних транзисторів дорівнює приблизно 1-5 мА. Його можна проконтролювати вимірюванням падіння напруги на резисторах R19 і R20 і розподілом його на 10. При необхідності струм можна змінювати підбором резисторів R5 або R6. Коефіцієнт посилення цих двох каскадів визначається зворотним зв'язком, який забезпечується парами резисторів R17, R13 і R18, R14.

Для забезпечення достатньої потужності кінцевий каскад виконаний на двох парах комплементарних транзисторів VT5-VT8. Транзистори працюють без струму спокою. Це значно спрощує схему, виключає необхідність їхньої термостабілізації, полегшує їх тепловий режим, підвищує економічність підсилювача. Часткове зміщення на базах транзисторів створюється напругою, створюваною на діоді VD5 струмом спокою передоконечного каскаду, що протікає через нього. Але цієї напруги недостатньо для відкривання транзисторів. Спотворення типу сходинка запобігають завдяки високій швидкодії операційного підсилювача DA1. Низькоомні резистори в емітерах кінцевих транзисторів вирівнюють їх струми для забезпечення їх рівномірного завантаження. Діоди VD6 та VD7 захищають вихідні транзистори від зворотної напруги, викиди якої можуть виникнути внаслідок індуктивного характеру навантаження. Елементи LI, R27 та С12 забезпечують стійкість підсилювача в області високих частот. Причому котушка покликана нейтралізувати ємність з'єднувальних проводів між підсилювачем та колонкою. Якщо підсилювач розташований у колонці та з'єднаний з динаміком розрізненими проводами, то потреба в ній відпадає. І навпаки, якщо підсилювач працює, наприклад, без узгоджуючого трансформатора на радіотрансляційну лінію, ця котушка повинна мати вчетверо більше витків і встановлюється окремо від плати.

Для включення підсилювача за бруківкою схемою служить точка «2». У цю точку на підсилювач другого протифазного плеча подається через резистор рівний R2 (47кОм) сигнал з виходу першого плеча. Елементи С1Д1 та С2 у підсилювача другого плеча можна не встановлювати.

При великому сигналі та виникненні обмеження відбувається розрив ланцюга зворотного зв'язку та в точці «1» з'являються імпульси амплітудою 15В. Ці імпульси можна використовувати для роботи пікового індикатора, подавши їх через 10-12-тивольтовий стабілітрон на його ключ.

Точки «3» та «4» можна використовувати для підключення схеми захисту від короткого замикання на виході.

Вказівки щодо складання

Перед паянням висновки всіх елементів необхідно зачистити та відформувати. Формування виконайте згідно відстані між отворами на платі для даного елемента «плічками» або «зигом». Великі елементи рекомендується встановити над платою або вертикально для кращого охолодження. Електролітичні конденсатори краще поставити на кільця, відрізані від товстостінної полівінілхлоридної трубки, що підходить по діаметру. При монтажі особливо пильну увагу приділіть правильній полярності всіх діодів. У деяких маркується плюс, у деяких – мінус. Помилка в полярності у будь-якого з 7 діодів приведе при першому включенні до виходу з ладу дорогих кінцевих транзисторів. Діоди VD3 і VD5 встановлюють над платою на висоті 5-10 мм і приклеюють краплею клею до радіаторів передконечних транзисторів і після висихання клею припаюють. Передкінцеві транзистори також спочатку кріплять до плати та радіаторів, а потім уже припаюють. Перед встановленням на плату їх висновки загинають із радіусом на корпусі резистора MJTT-2. Контактний майданчик транзистора повинен бути змащений теплопровідною пастою або в крайньому випадку будь-яким мастилом, щоб у зазорі не залишалося повітря. Гайки мають бути з боку транзистора.

Номінали деяких елементів можуть відрізнятись від зазначених у схемі на 20%. Для комплектування можуть використовуватись інші типи напівпровідникових приладів, що мають аналогічні характеристики.

У корпусі підсилювача плату необхідно розмістити так, щоб був вільний доступ повітря для охолодження або щоб вона була в потоці охолоджуючого повітря при охолодженні вентилятором. Монтажні дроти мають бути по можливості меншою довжиною.Усі загальні дроти обов'язково повинні з'єднуватися в одну точку в одному місці в точці з'єднання електролітичних конденсаторів живлення. Неприпустимо використовувати як загальний дроти корпус. Корпус повинен бути з'єднаний із загальним дротом лише в одній точці! Провід від колекторів вихідних транзисторів також повинен підключатися до пелюсток конденсаторів фільтра живлення.

Перевірка та налаштування

Після збирання модуля необхідно ретельно змити з плати залишки каніфолі. Его покращує зовнішній вигляд плати і дозволяє проконтролювати якість паяння. Каніфоль краще змивати ватним тампоном, змоченим в ацетоні або розчиннику 646. За допомогою лупи переконайтеся у відсутності замикань між сусідніми контактними майданчиками. Перевірте правильність розташування всіх елементів та правильність полярності всіх діодів та електролітичних конденсаторів.

При першому включенні між підсилювачем та блоком живлення обов'язково необхідно включити два резистори на 50-100 Ом потужністю 1-2 Вт. Це запобігатиме виходу з ладу кінцевих транзисторів внаслідок помилки в монтажі. Нагрівання цих резисторів після включення говорить саме про таку помилку. Перше включення та перевірку роботи без навантаження можна проводити без вихідних транзисторів, вони працюють лише за наявності навантаження.

В першу чергу перевірте авометром відсутність постійної напруги на виході, а потім усі інші, вказані на схемі, постійні напруги. Падіння напруги на резисторах R19 та R20 можна підкоригувати підбором резисторів R5 або R6. Збільшення опору резистора призведе до збільшення вказаної напруги.

За наявності генератора та осцилографа на вхід подають синусоїдальний сигнал частотою 1 кГц і перевіряють по екрану осцилографа якість синусоїди та симетричність обмеження синусоїди при великому сигналі. Далі можна прибрати захисні резистори і підключити резистор навантаження ПЕВ-25-3,9 Ом поміщений у склянку з водою і також перевірити якість синусоїди і симетричність обмеження тепер вже з навантаженням.

За відсутності осцилографа, після перевірки режимів постійного струму можна відразу прибирати захисні резистори і проводити випробування з реальним сигналом на реальному навантаженні на слух. Нагрів резистора R27 говорить про високочастотне збудження. Його можна зняти установкою конденсатора 10пФ між точками 1 та 2.

Радіатори

Радіатори для охолодження вихідних транзисторів до комплекту радіоконструктора не входять. Це пов'язано з тим, що модуль може використовуватися для різних цілей. Наприклад, при використанні в активній акустичній колонці радіатор повинен мати вигляд плоскої пластини з ребрами, встановленої на задній стороні колонки, а при використанні в підсилювачі це можуть бути радіатори, що встановлюються всередині підсилювача і вентилятором, що обдуваються, або радіатори встановлені на задній стінці або на бічних стінках підсилювача . При використанні підсилювача тільки з навантаженням 8 Ом достатньо однієї пари кінцевих транзисторів, і відповідно радіатори можуть бути менше. І, навпаки, при мостовому включенні, на один радіатор можуть встановлюватися по 4 вихідні транзистори. Крім того, відсутність у комплекті радіаторів робить конструктор доступнішим за ціною.

Блок живлення

Підсилювач розрахований на роботу з найпростішим двополярним джерелом живлення з типовою схемою, що складається з трансформатора з обмоткою із середньою точкою, чотирьох діодів та двох конденсаторів ємністю не менше 10 000 мкф кожен. Вихідна напруга холостого ходу 2x56 отримується після випрямлення при напрузі вторинної обмотки трансформатора рівному 2x42 В. Враховуючи, що реально звуковий підсилювач не видає безперервно повну потужність, потужність силового трансформатора може бути всього 160-180 Вт. Можливо використовувати два однакові трансформатори на 42 В.

Діоди або діодний міст будь-які на струм 5-10 Ампер та напруга не менше 100 Вольт. Для мостового підсилювача потрібні невеликі радіатори.

Дуже важлива умова - на виході блоку живлення повинні бути встановлені запобіжники та струм 5А, для мостового підсилювача - на 10 А. Це необхідний захист від короткого замикання та виходу. При налагодженні запобіжники відразу не ставляться, а до контактів утримувачів припаюють вказані вище захисні резистори.

Скомплектовано:«Звук-сервіс» - www.zwi3k-serwis.narod2.ru. Запитання, зауваження, пропозиції, замовлення електронною поштою -

Основні переваги:

1. Приголомшливе, зібране та детальне звучання
2. Проникливий вокал, що створює враження спілкування з виконавцем
3. Найвища термостабільність навіть при роботі на повну потужність. Вихідні транзистори працюють у класі В, тому не схильні до саморозігріву.
4. Потужність до 200 Вт при простоті та ДУЖЕ дешевій реалізації.

Початок цієї історії поклав читання публікації та її обговорення протягом більше року на форумах Vlab та Ussr Hi-Fi. З того часу стало очевидно, що без оригіналу статті, з якої й була скомпільована, подальше вдосконалення підсилювача Гумеля перетвориться на витягування гландів через… ну ви мене зрозуміли. Цю статтю вдалося знайти. Нижче наведено скан оригіналу та зроблений мною переклад.

Базовий принцип підсилювача з струмовим керуванням був вперше описаний в "Електорі" (див. Електор №8 і 21). Якщо коротко підсумувати, його схема використовує ефект чотирьох пасивних компонентів (мосту) R2, R3, L і C, показаних на рис.1, завдяки якому нелінійна характеристика вихідного каскаду стає важлива. Таким чином, стало можливим використання вихідного каскаду класу В (тобто зміщення на базах вихідних транзисторів нижче потенціалу відсічення, тому їх струм спокою дорівнює нулю) з усіма його перевагами і без властивих недоліків (перехідні спотворення) в даній конструкції.

Схема, показана на рис.2, функціонально реалізує принцип струмового управління, описаний вище. Якщо вірити автору, цей УМЗЧ дозволяє отримати 100 Вт при роботі на 4 Ом навантаження, при цьому Кг на частоті 1кГц заявлено 0,006% при потужності 60 Вт. Якщо є обладнання, що дозволяє зробити точні вимірювання Кг, C3 може бути замінений на змінний конденсатор ємністю 22 пФ і останній налаштований по мінімуму спотворень.

Схема містить нововведення у вигляді еквівалентного навантаження (R9).

Вихідний каскад управляється (через транзистори Т2 і Т5) транзисторами Т1 і Т4, включеними послідовно в позитивні та негативні плечі живлення ОУ відповідно. Це також покращує швидкість наростання ОУ 741 (мається на увазі LM741 та клони). Якщо, однак, застосовується більш швидкісний ОУ (наприклад, LF357), то номінали R4 і R7 повинні бути змінені для забезпечення такого спокою ОУ, щоб вихідні транзистори залишалися закритими.

Грем Шмідт (Німеччина)

Незважаючи на те, що сама ідея у своєму розвитку, безсумнівно, дозволяє отримати найвищі параметри при мізерних схемотехнічних та грошових витратах, елементарна база, застосована Шмідтом, без сумніву, відстала від сьогодення. Сьогодні стали доступні високоточні ОУ з вражаючою швидкодією та швидкістю наростання, потужні малошумливі транзистори, що майже не вимагають підбору в пари, високочастотні діоди з низьким порогом відкриття та недорогі стабілітрони, точність напруги яких не гірша за частку відсотка і слабо залежить від температури. Більше того, зараз ці компоненти порівняно дешеві та доступні.

На підставі цих фактів, безперервних експериментів та пошуків, зміни схем та плат, було отримано оптимальне поєднання номіналів та параметрів пристрою, схема якого наведена нижче:

ОУ.Було обрано поширений TL071 як музичний, швидкісний ОУ з малою напругою усунення, що дуже критично у цій схемі, т.к. без C1 даний УМЗЧ може працювати фактично як підсилювач постійного струму, оскільки не містить ємності в ланцюзі ООС. Найкращим TL071, який побував у моїх руках, був ОУ виробництва Texas Instruments ® . Зміщення на виході без калібрування становило трохи більше 3 мВ. Для нормальної роботи УМЗЧ необхідно, щоб усунення на виході не перевищувало 30 мВ. Але, оскільки дістати ОУ елітних фірм, таких як TI (Texas Instruments ®), NS (National Semiconductors ®) та AD (Analogue Devices ®), з малою напругою усунення не завжди вдається, на платі передбачено місце для встановлення підстроювального резистора (номінал береться з даташиту) формату CA-6V або аналогічного.

Можливі заміни (від найкращих до найменш):

Елітні ОУ Burr-Brown і т.п., TL071 виробництва "низьких" брендів типу ST, КР544УД2А, КР544УД1А, КР140УД608, КР574 тощо.

Заміна ОУ спричинить і зміну параметрів ТОВС і місцевих ООС. Місткість C2 встановлена ​​для того, щоб компенсувати падіння посилення зі збільшенням частоти для ОУ 741. Для TL071 ця нерівномірність виявляється далеко за межами звукового діапазону, а тому не потребує корекції. Одним із форумчан Vlab цей конденсатор був взагалі виключений. Я ж пропоную установку ємності порядку 500 – 1000 пФ для стабільності схеми та джампер JP1 , що дозволяє вимкнути цю корекцію.

Стабілітрони були встановлені у дільники баз транзисторів Емітерного Повторювача (ЕП), утвореного VT1 та VT2. Разом з резисторами R5 і R6 потужністю 0,5 Вт стабілітрони утворюють параметричні стабілізатори, що дозволяють змінювати живлення УМЗЧ у широких межах, не перераховуючи резистивних дільників. Для найкращого результату стабілітрони бажано підібрати парами за напругою стабілізації в межах 12 - 13 В, але обов'язково однакові. Напруга 15 неприпустимо , т.к. тоді ОУ в цій схемі може вийти з ладу або піти вкрай нелінійний режим.

У моїй конструкції використані 1N4742A як варіант BZX55C12 або вітчизняні, але вони вимагають підбору, т.к. розкид у них більший.

Діодитакож відповідають сучасним тенденціям. Разом із резисторами R15 і R16 діоди D1 і D2 виконують функції термостабілізації передвихідного ( VT3 , VT4 ) каскаду, а також запобігають протіканню струму спокою через транзистори вихідного ( VT5 , VT6 ) каскаду навіть при значному прогріванні пристрою.

Захисні діоди D3 і D4 передбачені 1N4007, проте встановлюються вони лише у випадку, якщо у вихідних супер-бетта транзисторах відсутні вбудовані. У моєму випадку, у TIP142/147 ці діоди є. При встановленні транзисторів типу 2SC5200,2SA1943 діоди D1 , D2 повинні бути германієві імпульсні типу Д311 або малопотужні діоди Шотки, важливо щоб падіння напруги на прямому переході діода було 0,25 - 0,3 В.

Діоди D6 і D7 , включені в прямому зміщенні, у комбінації з конденсаторами С4..С7перешкоджають проникненню наведень у каскад живлення ОУ, що виникають у зв'язку з великим споживанням вихідного каскаду високої потужності.

Транзистори. Вихідний каскад залишили без змін, його характеристика немає значення. В ЕП було встановлено популярні високочастотні транзистори BC546/556. В емітерні ланцюги передвихідного каскаду були включені резистори, що обмежують. R15 , R16 , що допомагають стабілізувати струм спокою. Крім того, за напругою на цих резисторах зручно вимірювати струм спокою. Його величина – 20 мА. Т.о. напруга на резисторах має бути 15 * 0,02 = 0,3 ст.

Транзистори передвихідного каскаду підбиралися за звучанням. Всі розглянуті варіанти звучали по СЧ і ВЧ приблизно однаково, проте TIP31C/32C виробництва Fairchild Semiconductors ® (Бережіться підробок!!!) дали не тільки відмінну вокальну картину і детальність, але і найбільш зібраний і щільний бас. З метою термостабільності, крім вищеописаних заходів, VT3 і VT4 рознесені на різні кінці плати та встановлені кожен на окреме невелике пластинчасте тепловідведення з площею поверхні близько 30 см 2 .

Резистори C1-4 (вуглецеві) або МЛТ (металоплівкові). Усі, крім зазначених окремо, на 0,125 – 0,25 Вт.

Конденсатори С12, С3- К10-17б; З 1, С4, С6, С8, С10- К73-17; С2 – К73-9.

Інші - електроліти, краще відомих японських фірм - Rubycon, Mitsumi, Matsushita (Panasonic), Samsung, Sanyo, Jamicon.

Налаштування

Налаштування виконується з вимкненими транзисторами вихідного каскаду. VT5 і VT6 впаюються в останню чергу.

Котушкавиконана на оправці d=7 мм у два шари та містить 9+7 витків мідного дроту діаметром 0,8 мм у лаковій або епоксидній ізоляції. Просочена клеєм "Момент" або парафіном для жорсткості. Від точності та якості котушки багато в чому залежить кінцевий результат.

Балансування.Для перевірки спочатку встановіть R7 і R8 по 180 Ом. Підключіть живлення підсилювача через потужні дротяні резистори (не менше 5 Вт) опором приблизно 50 – 100 Ом кожен. Це дозволить уникнути можливих пробоїв, перегріву, перевантаження БП та інших проблем. На передвихідні транзистори встановлюються пластинчасті тепловідведення. Вхід коротко замикаємо на землю.

Тепер подаємо живлення підсилювача та вимірюємо постійну напругу на його виході. Якщо воно менше 30 мВто вам пощастило і ОУ калібрувати не треба. В іншому випадку в плату встановлюється підстроювальний резистор і за його допомогою на виході встановлюється нульова напруга. Номінал та схема включення підстроювального резистора вибираються виходячи з технічної документації на мікросхему.

Струм спокою передвихідного каскаду 20 мА. Встановлюється підбором резисторів R7 R8 до отримання на резисторах R15 R16 напруги 300 мВ. Всі ці резистори повинні бути підібрані в пари з максимальною точністю. Почніть із опору 180 Ом. Для різних ОУ та транзисторів номінали можуть змінюватися від 180 до 330 Ом. Чим більший опір резисторів R7, R8, тим вищий струм спокою передвихідного каскаду.

Тепер установіть вихідні транзистори. Вони кріпляться на тепловідведення площею близько 300 см 2 через слюду з термопастою на гвинтах з ізолюючими втулками. Ще раз перевірте струм спокою.

Баланс мосту.Цей пункт виконується лише за наявності осцилографа та генератора (можна з комп'ютера). Потрібно подати на вхід 15-20 кГцсинусоїду. Спочатку виставити невеликий рівень та подивитися на ділянку поблизу осі. Якщо на ньому помітні прогини синусоїди, то налаштування потрібне. Для цього замість С3встановлюється підстроювальний конденсатор приблизно на 30 пФ. Його зміною вимагають зникнення ділянки “недокомпенсації”.

Ще раз перевірте нуль на виході. Налаштування завершено!

Друкована платавиконана з одностороннього фольгованого текстоліту завтовшки 1,5 мм. Розмір плати 90х60 мм. Нижче наведено розкладку елементів та малюнок друкованої плати для лазерно-прасної технології (ЛУТ). C5 і C7 встановлюються під платою із боку фольги. D6 і D7 – вертикально.

Струм спокою підсилювача I xx: 20 – 30 мА

Струм спокою вихідного каскаду: 0 мА

Смуга відтворюваних частот за рівнем –3 дБ: 5 – 100 000 Гц

Звучаннязараз перевершує все почуте мною. А саме: Quad 405 (Hungary), SAR Whisper, TDA7294 доведення схеми, TDA2050, TDA2050 ІТУН, LM1875, LM1875 ІТУН, LM3886, LM3886 доведення схеми, LM3883 .

Більше того, на думку багатьох, хто чув Stonecold, його звучання впевнено випереджає всі промислові імпортні апарати до $800 і багато після. Відмінні риси – дуже розгорнута, прониклива подача вокального матеріалу, проте без нав'язливості та “виску”, характерного для багатьох підсилювачів (враження, ніби виконавець співає саме для Вас, а не в простір). Детальне опрацювання швидких групових пасажів, зібраний, пружний бас. Не надто глибокий, але точніший, ніж у багатьох. Якщо Ви любите бас, що накочує хвилями, потужний і обволікаючий, але менш динамічний – поставте на вихід підсилювача компліментарну пару 2SA1943/2SC5200. Високі частоти – сріблясті, без свисту та зривів. Детальні завдяки досить малому рівню інтермодуляцій. Наприклад, у композиції “Away from Me” Evanescence звук крапель дощу, що ударяються об метал, легко відрізнити від тих, що падають на землю. В абсолютній більшості вищезгаданих підсилювачів, звук дощу просто зливається в загальну кашу.

І ще, його просто приємно слухати годинами, він не втомлює. Він просто дарує вам музику. До зустрічі, в новій свідомості.

​Література:

1. Гумеля О.Якість та схемотехніка УМЗЧ – Радіо №9 1985р.
2. Schmidt G. Current Dumping Amplifier

Дякую всім, хто брав участь у долі проекту.Окрема подяка Шабаліну Леоніду, що підтримав мене і зробив свій внесок у створення даного матеріалу.

2005

Lincor_ nobox@ inbox. ru