Daudzi cilvēki ir pazīstami ar situāciju, kad ierīce atskaņo skaņu, bet nedara to tik skaļi, kā mēs vēlētos. Ko darīt? Jūs varat iegādāties citu skaņas reproducēšanas aprīkojumu vai arī iegādāties audio frekvences jaudas pastiprinātāju (turpmāk UMZCH). Turklāt pastiprinātāju var salikt ar rokām.
Lai to izdarītu, nepieciešamas tikai pamata zināšanas elektronikā, piemēram, spēja atšķirt emitētāju, bāzi un kolektoru bipolārā tranzistorā, drenāžā, avotā, vārtos uz lauka, kā arī citi elementāri aspekti..
Turpinājumā tiks aprakstīti svarīgākie audio jaudas pastiprinātāju parametri, kas būtu jāuzlabo, lai panāktu lielāku pastiprinājumu, kā arī šo ierīču vienkāršākās shēmas, kas samontētas uz dažādām pamata sastāvdaļām, piemēram, vakuumlampām, tranzistoriem, operacionālie pastiprinātāji un integrālās shēmas.
Turklāt rakstā tiks apskatīta augstas kvalitātes UMZCH shēma. Tiks ietekmēts tā sastāvs, parametri, kā arī dizaina iezīmes. Tiks ņemta vērā arī UMZCH Sukhova shēma.
UMZCH parametri
Svarīgākais pastiprinātāja parametrsjauda - pastiprinājuma koeficients. Tas atspoguļo izejas signāla attiecību pret ievades signālu un ir sadalīts trīs atsevišķos parametros:
- Pašreizējais pieaugums. KI=Iout / Iin.
- Sprieguma pieaugums. KU=Uout / Uin.
- Jaudas pieaugums. KP=Pout / Pin.
UMZCH gadījumā ir saprātīgāk ņemt vērā jaudas pieaugumu, jo tieši šis parametrs ir jāpastiprina, lai gan ir muļķīgi noliegt, ka jaudas vērtība - gan ieeja, gan izeja - ir atkarīga no strāvas. un sprieguma vērtības.
Protams, pastiprinātājiem ir arī citi parametri, piemēram, pastiprinātā signāla kropļojuma koeficients, taču tie nav tik svarīgi, salīdzinot ar pastiprinājumu.
Neaizmirstiet, ka ideālu ierīču nav. Nav UMZCH ar milzīgu ieguvumu, bez citiem trūkumiem. Vienmēr ir jāupurē daži parametri citu labā.
UMZCH uz elektrovakuuma ierīcēm
Elektrovakuuma ierīces ir ierīces, kuru dizainā ir kolba, kurā ir vai nu vakuums, vai noteikta gāze, kā arī vismaz divi elektrodi - katods un anods.
Kolbas iekšpusē var būt trīs, pieci un pat astoņi papildu elektrodi. Lampu ar diviem elektrodiem sauc par diodi (nejaukt ar pusvadītāju diodi), ar trim - par triodi, ar pieciem - par pentodi.
Vakuuma lampu jaudas pastiprinātājiļoti augstu novērtēts gan parastu mūzikas cienītāju, gan profesionālu mūziķu vidū, jo lampas nodrošina "tīrāko" pastiprinājumu.
Tas daļēji ir saistīts ar faktu, ka elektroni, kas ievadīti no katoda, ceļā uz anodu nesaskaras ar pretestību un sasniedz mērķi nemainīgā stāvoklī - tie netiek modulēti ne blīvuma, ne ātruma ziņā.
Cauruļu pastiprinātāji ir visdārgākie no visiem tirgū esošajiem. Tas saistīts ar to, ka elektrovakuuma iekārtas pagājušajā gadsimtā vairs netika plaši izmantotas, attiecīgi to ražošana lielos apjomos kļuva nerentabla. Šis ir gabalprodukts. Bet šādi UMZCH noteikti ir savas naudas vērti: salīdzinājumā ar populārajiem analogiem pat integrētajās shēmās atšķirība ir skaidri dzirdama. Un ne par labu čipsiem.
Protams, nav nepieciešams patstāvīgi montēt lampu pastiprinātājus, tos varat iegādāties specializētajos veikalos. Vakuuma ierīču pastiprinātāju izmaksas ir no ₽50 000. Jūs varat atrast salīdzinoši lētas lietotas iespējas (pat līdz 10 000 ₽), taču tās var būt sliktas kvalitātes. Cik maksā labi cauruļu pastiprinātāji? No ₽100 000. Cik maksā ļoti labi pastiprinātāji? No vairākiem simtiem tūkstošu rubļu.
Lampām ir daudz UMZCH ķēžu, šajā sadaļā tiks aplūkots vienkāršs piemērs.
Vienkāršāko pastiprinātāju var salikt uz triodes. Tas pieder pie viena cikla UMZCH ķēžu klases. Triodē trešais elektrods ir vadības režģis, kas regulē anoda strāvu. Tam ir pievienots maiņspriegums, un, izmantojot avota signāla lielumu un polaritāti, varat vai nusamazināt vai palielināt anoda strāvu.
Ja pieslēgsit režģim negatīvu augstu potenciālu, tad uz tā nosēdīsies elektroni un strāva ķēdē būs nulle. Ja režģim tiek pielietots pozitīvs potenciāls, tad elektroni no katoda uz anodu pāries netraucēti.
Regulējot anoda strāvu, jūs varat mainīt triodes darbības punktu strāvas-sprieguma raksturlīknē. Tas ļauj regulēt šīs elektrovakuuma ierīces strāvas un sprieguma (galu galā - jaudas) pastiprinājuma apjomu.
Lai saliktu vienkāršu triodes pastiprinātāju, vadības režģim jāpievieno mainīgs strāvas avots, katodam jāpieliek nulles potenciāls, anodam pozitīvs. Balasta pretestība parasti ir savienota ar anodu. Jānoņem slodze starp balastu un anodu.
Lai uzlabotu pastiprinātā signāla kvalitāti, var virknē vai paralēli (atkarībā no konkrētā gadījuma) pieslēgt slodzei filtra kondensatoru, pieslēgt kondensatoru un katodam paralēli pieslēgtu rezistoru un pievienojiet vadības režģim vienkāršu divu rezistoru sprieguma dalītāju.
Teorētiski jaudas pastiprinātāju var salikt uz klistrona saskaņā ar lampu UMZCH shēmām. Klystron ir elektrovakuuma ierīce, kas pēc konstrukcijas ir līdzīga diodei, taču tai ir divi papildu spailes, kas kalpo signāla ievadīšanai un izvadīšanai. Pastiprinājums šajā ierīcē notiek elektronu plūsmas modulācijas dēļ, ko katods izstaro pret kolektoru (analogi anodam), vispirms ātrumā un pēc tam blīvumā.
UMZCH uz bipolāriem tranzistoriem
Bipolārais tranzistors - divu diožu sintēze. Tas ir p-n-p vai n-p-n elements ar šādiem komponentiem:
- emitter;
- bāze;
- kolekcionārs.
Tranzistoru ātrums un uzticamība parasti ir augstāki nekā vakuuma ierīcēm. Nav noslēpums, ka sākotnēji elektroniskie datori darbojās tieši ar lampām, taču, tiklīdz parādījās tranzistori, pēdējie ātri nomainīja savus pirmsūdens plūdu konkurentus un tiek veiksmīgi izmantoti līdz pat šai dienai.
Tālāk tiks aplūkots n-p-n tranzistora izmantošanas piemērs jaudas pastiprinātāja ķēdē. Svarīgi atzīmēt, ka elektroni (n) ir nedaudz ātrāki par caurumiem (p), attiecīgi n-p-n un p-n-p tranzistoru veiktspēja neatšķiras par labu pēdējiem.
Vēl viena svarīga nianse ir tā, ka bipolārajiem tranzistoriem ir vairākas komutācijas shēmas:
- Kopējais izstarotājs (vispopulārākais).
- Ar kopīgu bāzi.
- Ar kopējo kolektoru.
Visām shēmām ir dažādi pastiprinājuma parametri. Šai UMZCH ķēdei ir kopīgs emitera savienojums.
Lai saliktu vienkāršu pastiprinātāju uz n-p-n tranzistoru, tā pamatnei jāpievieno maiņspriegums, pozitīvs potenciāls kolektoram un negatīvs potenciāls emitētājam. Un pamatnes priekšā un kolektora priekšā un emitētāja priekšā ir jāuzstāda ierobežojošas pretestības. Slodze tiek noņemta starp kolektora balastu un pašu kolektoru.
Tāpat kā elektrovakuuma gadījumātriodes pastiprinātājs, lai uzlabotu pastiprinājuma kvalitāti šajā shēmā, varat:
- uzstādiet sprieguma dalītāju un filtra kondensatoru pamatnes priekšā;
- instalējiet kondensatoru un rezistoru, kas savienoti paralēli emitētājam;
- ieslēdziet filtra kondensatoru uz slodzi, lai novērstu troksni un traucējumus.
Ja divas šādas pastiprināšanas pakāpes ir savienotas virknē, tad to pastiprinājumu var reizināt viens ar otru. Tas, protams, ievērojami sarežģī ierīces dizainu, taču tas ļaus sasniegt lielāku pastiprinājumu. Tiesa, šīs kaskādes savienot bezgalīgi neizdosies: jo vairāk atsevišķu pastiprinātāju ir savienoti virknē, jo lielāka iespēja, ka tie nonāks piesātinājumā.
Ja tranzistors darbojas piesātinājuma režīmā, tad par pastiprinošām īpašībām nevar būt ne runas. To var pārbaudīt, aplūkojot strāvas-sprieguma raksturlielumu: tranzistora darbības punkts atrodas horizontālajā daļā, ja tas darbojas piesātinājuma režīmā.
UMZCH FET
Tālāk tiks parādīta UMZCH shēma uz MOS tipa tranzistoriem (metāla oksīda pusvadītājs - lauka efekta tranzistora standarta struktūra).
Lautranzistoru struktūrai ir maz kopīga ar bipolārajiem tranzistoriem. Turklāt to darbības princips nelīdzinās bipolāru analogu darbības principam.
Lautranzistorus vada elektriskais lauks (bipolāri - ar strāvu). Tie neuzņem strāvu un ir izturīgi pret gamma starojumu, ko sauc arī parradioaktīvais starojums. Pēdējais fakts diez vai kādreiz noderēs mūziķiem, kuri vēlas izveidot audio jaudas pastiprinātāju, taču nozarē šī lauka efekta tranzistoru funkcija tiek augstu novērtēta.
To galvenais trūkums ir tas, ka tie slikti mijiedarbojas ar statisko elektrību. Šāda veida lādiņš var atspējot šāda veida tranzistorus. Jebkurš neuzmanīgs pirkstu pieskāriens elementa kontaktam var sabojāt tranzistoru.
Šīs funkcijas ir jāņem vērā, montējot jaudas pastiprinātājus šiem elektroniskajiem komponentiem.
Kā ar savām rokām salikt UMZCH ķēdi uz lauka efekta tranzistora? Pietiek sekot tālākiem norādījumiem.
Vienkāršu UMZCH ķēdi uz lauka efekta tranzistora var salikt, izmantojot p-n-pārejas lauka tranzistoru ar n-veida kanālu. Konstrukcija ir līdzīga tai, kas aprakstīta, montējot pastiprinātāju uz bipolāra tranzistora, tikai vārti ieņēma bāzes vietu, kolektors - notekas, emitētājs - avotu.
UMZCH uz darbības pastiprinātāja
Operacionālais pastiprinātājs (turpmāk OU) ir elektroniska sastāvdaļa, kurai ir divas ieejas - invertējošā (signāla fāzē mainās par 180 grādiem) un neinvertējošā (nemaina signāla fāzi) - kā arī viena izeja un kontaktu pāris strāvas padevei. Tam ir zems nulles nobīdes spriegums un ieejas strāvas. Šai vienībai ir ļoti augsts pastiprinājums.
OU var darboties divos režīmos:
- pastiprinātāja režīmā;
- režīmāģenerators.
Lai op-amp strādātu pastiprināšanas režīmā, tam ir jāpievieno negatīvas atgriezeniskās saites ķēde. Tas ir rezistors, kas ar vienu izeju ir savienots ar operētājsistēmas pastiprinātāja izeju, bet otru - ar invertējošo ieeju.
Ja pievienosit to pašu ķēdi neinvertējošai ieejai, iegūsit pozitīvas atgriezeniskās saites ķēdi, un darbības pastiprinātājs sāks darboties kā signāla ģenerators.
Operācijas pastiprinātājā ir samontēti vairāku veidu pastiprinātāji:
- Invertēšana - pastiprina signālu un maina tā fāzi par 180 grādiem. Lai operētājsistēmai iegūtu invertējošu pastiprinātāju, jums ir jāiezemē operētājsistēmas neinvertējošā ieeja un jāpievieno signāls invertējošajam pastiprinātājam, kas jāpastiprina. Šajā gadījumā mēs nedrīkstam aizmirst par negatīvās atgriezeniskās saites ķēdi.
- Neinvertējošs - pastiprina signālu, nemainot tā fāzi. Lai saliktu neinvertējošu pastiprinātāju, operācijas pastiprinātājam jāpievieno negatīvas atgriezeniskās saites ķēde, jāiezemē invertējošā ieeja un jāpieliek signāls operētājsistēmas neinvertējošajai tapai.
- Diferenciāls - pastiprina diferenciālos signālus (signālus, kas atšķiras fāzē, bet ir vienādi pēc amplitūdas un frekvences). Lai iegūtu diferenciālo pastiprinātāju, operētājsistēmas pastiprinātāja ieejām jāpievieno ierobežojošie rezistori, neaizmirstiet par negatīvās atgriezeniskās saites ķēdi un ievades kontaktiem jāpieliek divi signāli: pozitīvas polaritātes signāls jāpieliek neinvertējošam. ievade, negatīvs signāls invertējam.
- Mērīšana - diferenciālā pastiprinātāja modificēta versija. Instrumentu pastiprinātājs veic to pašu funkciju kā diferenciālais pastiprinātājs, tikaiir iespēja regulēt pastiprinājumu, izmantojot potenciometru, kas savieno divu op-amp ieejas. Šāda pastiprinātāja dizains ir daudz sarežģītāks un ietver nevis vienu, bet trīs darbības pastiprinātājus.
Cik grūti ir strādāt ar darbības pastiprinātājiem? Op-amp shēmām dažkārt var būt grūti atrast piemērotus komponentus, piemēram, rezistorus un kondensatorus, jo ir nepieciešama rūpīga elementu saskaņošana ne tikai nominālajās vērtībās, bet arī materiālos.
UMZCH par integrālajām shēmām
Integrētās shēmas ir ierīces, kas īpaši izstrādātas noteikta uzdevuma veikšanai. UMZCH gadījumā viena maza mikroshēma aizstāj lielu tranzistoru, darbības pastiprinātāju vai vakuuma ierīču kaskādi.
Šobrīd ļoti populāri ir TDA mikroshēmas ar dažādiem sērijas numuriem, piemēram, TDA7057Q vai TDA2030. Mikroshēmās ir milzīgs skaits UMZCH shēmu.
Sastāvā tiem ir liels skaits rezistoru, kondensatoru un darbības pastiprinātāju, kas aprīkoti ļoti mazā korpusā, kura izmērs nepārsniedz 1 vai 2 rubļu monētas.
UMZCH projektēšana
Pirms nepieciešamo detaļu iegādes un vadu kodināšanas uz tekstolīta plātnes nepieciešams noskaidrot rezistoru un kondensatoru vērtības, kā arī izvēlēties vēlamos tranzistoru, operacionālo pastiprinātāju vai integrālo shēmu modeļus.
To var izdarīt datorā, izmantojot īpašu programmatūru, piemēram, NI Multisim. ATŠī programma ir apkopojusi lielu elektronisko komponentu datu bāzi. Ar tās palīdzību jūs varat simulēt jebkuru elektronisko ierīču darbību, pat ņemot vērā kļūdas, pārbaudīt ķēžu darbību.
Ar šādas programmatūras palīdzību ir īpaši ērti pārbaudīt jaudīgas UMZCH shēmas.
200 W tranzistora stereo pastiprinātāja shēma
Šajā sadaļā aplūkotā shēma ir daudz sarežģītāka nekā iepriekš aprakstītā. Taču tā pastiprinošās īpašības ir labākas nekā dizainiem, kuru pamatā ir bipolāri lauka efekta tranzistori, kā arī darbības pastiprinātāji un integrālās shēmas, kas jau ir citētas rakstā.
Šajā produktā ir iekļautas šādas preces:
- Rezistori.
- Kondensatori (gan polāri, gan nepolāri).
- Diodes.
- Zener diode.
- Drošinātāji.
- N-p-n-tipa bipolāri tranzistori.
- P-n-p bipolāri tranzistori.
- P-kanāla IGFET.
- Izolēti vārtu FET ar n-kanālu.
Šī jaudas pastiprinātāja parametri:
- Pnominālā jauda=200 W (vienam kanālam).
- UIzejas posma jauda=50 V (pieļautas nelielas izmaiņas).
- IIzejas posma atpūta=200 mA.
- Ipārējais viena izejas tranzistors=50 mA.
- Ujutīgums=0,75 V.
Visas galvenās šīs ierīces daļas (transformators, sistēmadzesēšana radiatoru veidā un pati plāksne) atrodas uz anodētas šasijas, kas izgatavota no loksnes duralumīnija, kuras biezums ir 5 mm. Ierīces priekšējais panelis un skaļuma regulēšanas pogas ir izgatavotas no viena materiāla.
Transformatoru ar diviem tinumiem 35 V var iegādāties gatavu. Vēlams izvēlēties toroidālas formas serdi (tā veiktspēja ir pārbaudīta šajā shēmā), un jaudai jābūt 300 W.
Strāvas padeve ķēdei arī būs jāsamontē neatkarīgi saskaņā ar UMZCH strāvas ķēdi. Lai to uzbūvētu, jums būs nepieciešams drošinātājs, transformators, diodes tilts, kā arī četri polārie kondensatori.
UMZCH barošanas ķēde ir norādīta tajā pašā sadaļā.
Trīs vienkāršas patiesības, kas jāatceras, saliekot jebkuru elektrisko ķēdi:
- Noteikti ievērojiet polāro kondensatoru polaritāti. Ja jūs sajaucat plusu un mīnusu nelielā pastiprinātāja ķēdē, tad nekas briesmīgs nenotiks, UMZCH ķēde vienkārši nedarbosies, bet tieši tik nenozīmīgas, no pirmā acu uzmetiena kļūdas dēļ nokrita raķetes ar aprīkojumu un apkalpi.
- Noteikti ievērojiet diožu polaritāti: katodu ar anodu arī ir aizliegts nomainīt. Šis noteikums attiecas arī uz Zener diode.
- Galvenais, ka detaļas jālodē tikai tur, kur diagrammā ir kontaktpunkts. Lielākā daļa bojāto elektrisko ķēžu nedarbojas tieši tāpēc, ka uzstādītājs nav lodējis detaļas vai pielodējis tās vietās, kur tās nebija vajadzīgas.
Vai šī shēma ir iekļauta vienā no labākajām UMZCH shēmām? Var būt. Tas viss ir atkarīgs nopatērētāja vēlmes.
Suhova shēma
Ja iepriekšējo jaudas pastiprinātāja ķēdi var salikt neatkarīgi, jo tajā ir salīdzinoši maz elementu, tad Suhovas pastiprinātāja ķēdi labāk nemontēt manuāli. Kāpēc? Milzīgā elementu un savienojumu skaita dēļ pastāv liela iespēja kļūdīties, kuras dēļ viss nozīmīgais darba apjoms būs jāpārstrādā.
Patiesībā šajā sadaļā doto shēmu saukt par Suhova shēmu ir nepareizi. Šis ir VVS-2011 modeļa augstas precizitātes UMZCH (šajā sadaļā ir sniegta šāda veida UMZCH shematiska diagramma). Sastāvā tas nesatur lauka efekta tranzistorus, taču tajā ietilpst:
- Zener diodes.
- Nelineārie rezistori.
- Parastie rezistori.
- Polārie un nepolārie kondensatori.
- Diodes.
- Abu veidu bipolāri tranzistori.
- OpAmps.
- Drosele.
Šīs iekļaušanas iespējas:
- P=150 W pie Rslodze=8 omi.
- Linearitāte: 0,0002 līdz 0,0003% pie 20 kHz, P=100W un Rslodze=4 omi.
- Atbalsts nemainīgai U=0 V.
- Pieejama maiņstrāvas vadu pretestības kompensācija.
- Pašreizējās aizsardzības klātbūtne.
- UMZCH ķēdes aizsardzības klātbūtne no Uizejas=const.
- Mīkstās palaišanas pieejamība.
Šī shēma ir samontēta rūpnieciskā mērogā un iederas uz nelielas plates. Vadu izkārtojumu un elementu izvietojumu var atrast internetā,kur šie materiāli ir brīvi pieejami.
Suhova sērijas shēmas ir viena no labākajām UMZCH shēmām.
Rezultāts
Skaņas jaudas pastiprinātājs ir ļoti populāra ierīce gan profesionālu mūziķu, gan parastu mūzikas cienītāju vidū. UMZCH tiek veiktas gan uz vakuumierīču un tranzistoru bāzes, gan uz operacionālo pastiprinātāju, integrālo shēmu bāzes.
Šādas ierīces var iegādāties specializētajos veikalos vai izgatavot pats. Cenu ziņā visdārgākie ir lampu pastiprinātāji, lētākās ir integrālās shēmas.
UMZCH cauruļu shēmām ir augstāka pastiprinājuma kvalitāte nekā integrētajām vai tranzistoru UMZCH shēmām. Šī iemesla dēļ cilvēki ir gatavi iegādāties šādas ierīces par ₽50 000, ₽ 100 000 un ₽ 450 000.
Pats montējot pastiprinātājus, atcerieties šādus noteikumus:
- Ir stingri aizliegts sajaukt diožu, zenera diožu un citu anoda-katoda ierīču, kā arī polāro kondensatoru polaritātes. Tas ir saistīts ar faktu, ka rezultātā samontētā UMZCH shēma nedarbosies.
- Saliekot ķēdi, ir jāpielodē tās daļas, kur zīmējumā ir saskares punkts. Izklausās pēc acīmredzama noteikuma. Tā ir taisnība, taču daudzi instalētāji par to aizmirst.
Ja izmantojat visus iepriekš sniegtos ieteikumus, varat pats salikt labu skaņas jaudas pastiprinātāju saskaņā ar tranzistoru vai citu elementu UMZCH shēmu.
