Moltes persones estan familiaritzades amb la situació en què un dispositiu reprodueix so, però no ho fa tan fort com voldríem. Què fer? Podeu comprar altres equips de reproducció de so, o podeu comprar un amplificador de potència de freqüència d'àudio (d'ara endavant UMZCH). A més, l'amplificador es pot muntar a mà.
Per fer-ho, només necessites coneixements bàsics d'electrònica, com la capacitat de distingir entre emissor, base i col·lector en un transistor bipolar, drenatge, font, porta en el camp, així com altres aspectes elementals..
A continuació es descriuen els paràmetres més importants dels amplificadors de potència d'àudio que s'han de millorar per aconseguir un major guany, així com els circuits més senzills d'aquests dispositius, muntats sobre diversos components bàsics com tubs de buit, transistors, amplificadors operacionals i circuits integrats.
A més, l'article considerarà un esquema UMZCH d' alta qualitat. La seva composició, els paràmetres i les característiques del disseny es veuran afectats. També es tindrà en compte l'esquema UMZCH Sukhov.
Paràmetres UMZCH
El paràmetre més important de l'amplificadorpotència - factor d'amplificació. Representa la relació entre el senyal de sortida i el senyal d'entrada i es divideix en tres paràmetres separats:
- Guany actual. KI=Iout / Iin.
- Guany de tensió. KU=Uout / Uin.
- Guany de potència. KP=Pfora / Pin.
En el cas de l'UMZCH, és més raonable tenir en compte el guany de potència, ja que és aquest paràmetre el que requereix amplificació, encara que és una tonteria negar que el valor de la potència, tant d'entrada com de sortida, depengui del corrent. i valors de voltatge.
Per descomptat, els amplificadors tenen altres paràmetres, com ara el factor de distorsió del senyal amplificat, però no són tan importants en comparació amb el guany.
No oblidis que no hi ha dispositius perfectes. No hi ha UMZCH amb un guany enorme, sense altres inconvenients. Sempre has de sacrificar alguns paràmetres pel bé dels altres.
UMZCH en dispositius d'electrobuit
Els dispositius d'electrobuit són dispositius que contenen en el seu disseny un matràs en el qual hi ha un buit o un gas determinat, així com almenys dos elèctrodes: un càtode i un ànode.
Dins del matràs hi pot haver tres, cinc i fins i tot vuit elèctrodes addicionals. Una làmpada amb dos elèctrodes s'anomena díode (que no s'ha de confondre amb un díode semiconductor), amb tres - un triode, amb cinc - un pentode.
Amplificadors de potència de tubs de buitmolt apreciat tant entre els amants de la música com pels músics professionals, perquè els tubs proporcionen l'amplificació "més neta".
Això es deu, en part, al fet que els electrons injectats des del càtode no troben resistència en el camí cap a l'ànode i arriben a l'objectiu sense canvis; no estan modulats ni en densitat ni en velocitat..
Els amplificadors de tubs són els més cars de tots els que hi ha al mercat. Això es deu al fet que els dispositius d'electrobuit ja no es van utilitzar àmpliament durant el segle passat, respectivament, la seva producció en grans quantitats es va tornar no rendible. Aquest és un producte de peça. Però aquests UMZCH definitivament valen els seus diners: en comparació amb els anàlegs populars, fins i tot en circuits integrats, la diferència és clarament audible. I no a favor de les xips.
Per descomptat, no és necessari muntar amplificadors de tub pel teu compte, pots comprar-los a botigues especialitzades. El cost dels amplificadors en dispositius de buit comença a partir de ₽ 50.000. Podeu trobar opcions usades relativament barates (fins i tot fins a ₽ 10.000), però poden ser de mala qualitat. Quant costen els bons amplificadors de tubs? A partir de ₽ 100.000. Quant costen uns amplificadors molt bons? Des de diversos centenars de milers de rubles.
Hi ha molts circuits UMZCH als llums, aquesta secció considerarà un exemple elemental.
L'amplificador més senzill es pot muntar en un triode. Pertany a la classe de circuits UMZCH d'un sol cicle. En un triode, el tercer elèctrode és una xarxa de control que regula el corrent de l'ànode. S'hi connecta una tensió alterna i, utilitzant la magnitud i la polaritat del senyal font, podeu fer-horeduir o augmentar el corrent de l'ànode.
Si connecteu un potencial alt negatiu a la xarxa, els electrons s'hi assentaran i el corrent al circuit serà zero. Si s'aplica un potencial positiu a la xarxa, els electrons del càtode a l'ànode passaran sense obstacles.
En ajustar el corrent de l'ànode, podeu canviar el punt de funcionament del triode a la característica de tensió actual. Això us permet ajustar la quantitat d'amplificació de corrent i tensió (al final - potència) d'aquest dispositiu d'electrobuit.
Per muntar un simple amplificador de triode, cal connectar una font d'alimentació variable a la xarxa de control, aplicar un potencial zero al càtode, positiu a l'ànode. La resistència de llast sol estar connectada a l'ànode. La càrrega s'ha d'eliminar entre el llast i l'ànode.
Per millorar la qualitat del senyal amplificat, podeu connectar un condensador de filtre en sèrie o en paral·lel (segons el cas concret) a la càrrega, connectar un condensador i una resistència connectats en paral·lel al càtode i connecteu un simple divisor de tensió de dues resistències a la xarxa de control.
Teòricament, un amplificador de potència es pot muntar en un klystron segons els circuits UMZCH de les làmpades. Un klystron és un dispositiu d'electrobuit, de disseny similar a un díode, però que té dos terminals addicionals que serveixen per a l'entrada i sortida d'un senyal. L'amplificació en aquest dispositiu es produeix a causa de la modulació del flux d'electrons emesos pel càtode cap al col·lector (anàleg a l'ànode), primer en velocitat i després en densitat.
UMZCH en transistors bipolars
Transistor bipolar - síntesi de dos díodes. És un element p-n-p o n-p-n amb els components següents:
- emissor;
- base;
- col·leccionista.
La velocitat i la fiabilitat dels transistors són generalment superiors a les dels dispositius de buit. No és cap secret que al principi els ordinadors electrònics funcionaven precisament amb llums, però tan bon punt van aparèixer els transistors, aquests últims van substituir ràpidament els seus competidors antediluvians i s'utilitzen amb èxit fins avui.
A continuació, es considerarà un exemple d'ús d'un transistor n-p-n en un circuit amplificador de potència. És important tenir en compte que els electrons (n) són lleugerament més ràpids que els forats (p), respectivament, el rendiment dels transistors n-p-n i p-n-p no difereix a favor d'aquests últims.
Un altre matís important és que els transistors bipolars tenen diversos circuits de commutació:
- Emissor comú (el més popular).
- Amb una base comuna.
- Amb un col·lector comú.
Tots els circuits tenen paràmetres de guany diferents. El següent circuit UMZCH té una connexió d'emissor comú.
Per muntar un amplificador senzill basat en un transistor n-p-n, cal connectar una tensió alterna a la seva base, un potencial positiu al col·lector i un potencial negatiu a l'emissor. I davant de la base, i davant del col·lector, i davant de l'emissor, s'han d'instal·lar resistències limitadores. La càrrega s'elimina entre el llast del col·lector i el propi col·lector.
Com en el cas de l'electrobuitamplificador de triode, per millorar la qualitat de l'amplificació en aquest circuit, podeu:
- instal·leu un divisor de tensió i un condensador de filtre davant de la base;
- instal·leu un condensador i una resistència connectats en paral·lel a l'emissor;
- enceneu el condensador del filtre a la càrrega per eliminar el soroll i les interferències.
Si dues d'aquestes etapes d'amplificació estan connectades en sèrie, els seus guanys es poden multiplicar entre si. Això, per descomptat, complica significativament el disseny del dispositiu, però permetrà aconseguir una major amplificació. És cert que no funcionarà connectar aquestes cascades indefinidament: com més amplificadors individuals estiguin connectats en sèrie, més probabilitats hi ha que entrin en saturació.
Si el transistor funciona en mode de saturació, no es pot parlar de cap propietat d'amplificació. Podeu comprovar-ho mirant la característica corrent-tensió: el punt de funcionament del transistor es troba a la secció horitzontal si funciona en mode de saturació.
UMZCH FET
A continuació, es mostrarà el circuit UMZCH en transistors de tipus MOS (semiconductor d'òxid metàl·lic - l'estructura estàndard d'un transistor d'efecte de camp).
L'estructura dels transistors d'efecte de camp té poc en comú amb els transistors bipolars. A més, el seu principi de funcionament no s'assembla gens al principi de funcionament dels anàlegs bipolars.
Els transistors d'efecte de camp estan controlats per un camp elèctric (bipolar - per corrent). No consumeixen corrent i són resistents a la radiació gamma, també anomenadaradiació radioactiva. És poc probable que aquest darrer fet sigui útil per als músics que volen construir un amplificador de potència d'àudio, però a la indústria aquesta característica dels transistors d'efecte de camp és molt valorada.
El seu principal desavantatge és que no interactuen bé amb l'electricitat estàtica. Una càrrega d'aquesta naturalesa d'origen pot desactivar transistors d'aquest tipus. Qualsevol toc negligent del dit amb el contacte de l'element pot danyar el transistor.
Aquestes característiques s'han de tenir en compte en muntar amplificadors de potència en aquests components electrònics.
Com muntar un circuit UMZCH en un transistor d'efecte de camp amb les vostres pròpies mans? N'hi ha prou amb seguir més instruccions.
Es pot muntar un circuit UMZCH senzill en un transistor d'efecte de camp mitjançant un transistor d'efecte de camp d'unió p-n amb un canal de tipus n. El disseny és similar al descrit en muntar un amplificador en un transistor bipolar, només la porta va ocupar el lloc de la base, el col·lector - el desguàs, l'emissor - la font.
UMZCH en un amplificador operacional
Un amplificador operacional (d'ara endavant OU) és un component electrònic que té dues entrades: inversor (canvia el senyal en fase en 180 graus) i no inversor (no canvia la fase del senyal), així com una sortida i un parell de contactes per a l'alimentació. Té una tensió de compensació zero i corrents d'entrada baixes. Aquesta unitat té un guany molt elevat.
OU pot funcionar en dos modes:
- en mode amplificador;
- en modegenerador.
Per tal que l'amplificador operacional funcioni en mode d'amplificació, cal connectar-hi un circuit de retroalimentació negativa. És una resistència, que està connectada amb una sortida a la sortida de l'amplificador operatiu i l' altra a l'entrada inversora.
Si connecteu el mateix circuit a una entrada no inversora, obtindreu un circuit de retroalimentació positiva i l'amplificador operatiu començarà a funcionar com a generador de senyal.
Hi ha diversos tipus d'amplificadors muntats a l'amplificador operatiu:
- Invertir: amplifica el senyal i canvia la seva fase 180 graus. Per obtenir un amplificador inversor en un amplificador operatiu, heu de connectar a terra l'entrada no inversora de l'amplificador operatiu i aplicar un senyal a l'amplificador inversor que cal amplificar. En aquest cas, no ens hem d'oblidar del circuit de retroalimentació negativa.
- No inversor: amplifica el senyal sense canviar-ne la fase. Per muntar un amplificador no inversor, heu de connectar un circuit de retroalimentació negativa a l'amplificador operatiu, posar a terra l'entrada inversora i aplicar un senyal al pin no inversor de l'amplificador operatiu.
- Diferencial: amplifica els senyals diferencials (senyals que difereixen en fase però són iguals en amplitud i freqüència). Per obtenir un amplificador diferencial, heu de connectar resistències limitadores a les entrades de l'amplificador operatiu, no us oblideu del circuit de retroalimentació negativa i apliqueu dos senyals als contactes d'entrada: cal aplicar un senyal de polaritat positiva a un no inversor. entrada, un senyal negatiu a un senyal inversor.
- Measuring: una versió modificada de l'amplificador diferencial. Un amplificador d'instrumentació només fa la mateixa funció que un amplificador diferenci alté la capacitat d'ajustar el guany mitjançant un potenciòmetre que connecta les entrades de dos amplificadors operacionals. El disseny d'aquest amplificador és molt més complicat i inclou no un, sinó tres amplificadors operacionals.
Com de difícil és treballar amb amplificadors operacionals? Per als circuits d'amplificador operacional, de vegades pot ser difícil trobar components adequats, com ara resistències i condensadors, perquè es requereix una concordança acurada dels elements no només en els valors nominals, sinó també en els materials.
UMZCH en circuits integrats
Els circuits integrats són dispositius especialment dissenyats per realitzar una tasca determinada. En el cas de l'UMZCH, un petit microcircuit substitueix una gran cascada de transistors, amplificadors operacionals o dispositius de buit.
Actualment, els xips TDA amb diferents números de sèrie, com ara TDA7057Q o TDA2030, són molt populars. Hi ha un gran nombre de circuits UMZCH als microcircuits.
En la seva composició, tenen un gran nombre de resistències, condensadors i amplificadors operacionals, equipats en un estoig molt petit, la mida del qual no supera les monedes d'1 o 2 rubles.
Disseny d'UMZCH
Abans de comprar les peces necessàries i gravar els conductors a la placa de textolita, cal aclarir els valors de resistències i condensadors, així com seleccionar els models desitjats de transistors, amplificadors operacionals o circuits integrats..
Això es pot fer en un ordinador mitjançant un programari dedicat com ara NI Multisim. ATAquest programa ha recopilat una gran base de dades de components electrònics. Amb la seva ajuda, podeu simular el funcionament de qualsevol dispositiu electrònic, fins i tot tenint en compte els errors, comprovar l'operativitat dels circuits.
Amb l'ajuda d'aquest programari, és especialment convenient provar circuits UMZCH potents.
Circuit amplificador estèreo de transistors de 200 W
L'esquema considerat en aquesta secció és molt més complicat que els descrits anteriorment. Però les seves propietats amplificadores són millors que les dels dissenys basats en transistors d'efecte de camp bipolars, així com amplificadors operacionals i circuits integrats, que ja s'han citat a l'article.
Aquest producte inclou els articles següents:
- Resistors.
- Condensadors (tant polars com no polars).
- Díodes.
- Díode Zener.
- Fusibles.
- Transistors bipolars de tipus N-p-n.
- Transistors bipolars P-n-p.
- IGFET de canal P.
- FET de porta aïllada amb canal n.
Paràmetres d'aquest amplificador de potència:
- Ppotència nominal=200 W (per canal).
- Upotència de l'etapa de sortida=50 V (permet una lleugera variació).
- Idescans de l'etapa de sortida=200 mA.
- Iresta d'un transistor de sortida=50 mA.
- Usensibilitat=0,75 V.
Totes les parts principals d'aquest dispositiu (transformador, sistemarefrigeració en forma de radiadors i el propi tauler) es troben en un xassís anoditzat de làmina de duralumini, el gruix del qual és de 5 mm. El tauler frontal del dispositiu i els botons de control de volum estan fets del mateix material.
Un transformador amb dos bobinatges de 35 V es pot comprar ja fet. És desitjable triar un nucli de forma toroidal (el seu rendiment s'ha verificat en aquest circuit) i la potència hauria de ser de 300 W.
La font d'alimentació del circuit també s'haurà de muntar de manera independent segons el circuit d'alimentació UMZCH. Per construir-lo, necessitareu un fusible, un transformador, un pont de díodes i quatre condensadors polars.
El circuit d'alimentació UMZCH es mostra a la mateixa secció.
Tres veritats senzilles per recordar en muntar qualsevol circuit elèctric:
- Assegureu-vos d'observar la polaritat dels condensadors polars. Si confoneu més i menys en un petit circuit amplificador, no passarà res terrible, el circuit UMZCH simplement no funcionarà, però precisament va ser a causa d'un error tan insignificant, a primera vista, que van caure coets amb equip i tripulació a bord..
- Assegureu-vos d'observar la polaritat dels díodes: també està prohibit intercanviar el càtode amb l'ànode. Per a un díode zener, aquesta regla també és rellevant.
- El més important és que només cal soldar peces on hi hagi un punt de contacte al diagrama. La majoria dels circuits elèctrics defectuosos no funcionen precisament perquè l'instal·lador no va soldar les peces ni les va soldar on no eren necessàries.
Aquest esquema s'inclou en un dels millors esquemes UMZCH? Pot ser. Tot depèn dedesitjos del consumidor.
esquema de Sukhov
Si el circuit amplificador de potència anterior es pot muntar de manera independent, perquè inclou relativament pocs elements, és millor no muntar el circuit amplificador Sukhov manualment. Per què? A causa de la gran quantitat d'elements i connexions, hi ha una gran probabilitat de cometre un error, per la qual cosa s'haurà de tornar a fer tota la quantitat de treball important.
En realitat, és incorrecte anomenar l'esquema donat en aquesta secció l'esquema de Sukhov. Es tracta d'un UMZCH d' alta fidelitat del model VVS-2011 (en aquesta secció es dóna un diagrama esquemàtic de l'UMZCH d'aquest tipus). En la seva composició, no conté transistors d'efecte de camp, però inclou:
- Díodes Zener.
- Resistències no lineals.
- Resistències normals.
- Condensadors polars i no polars.
- Díodes.
- Transistors bipolars dels dos tipus.
- OpAmps.
- Acelerador.
Possibilitats d'aquesta inclusió:
- P=150W a Rcàrrega=8 ohms.
- Linealitat: 0,0002 a 0,0003% a 20 kHz, P=100 W i Rcàrrega=4 ohm.
- Compatibilitat per a constant U=0 V.
- Compensació de la resistència del cable de CA disponible.
- Presència de protecció actual.
- Presència de protecció del circuit UMZCH de Usortida=const.
- Disponibilitat d'arrencada suau.
Aquest circuit està muntat a escala industrial i s'adapta a una petita placa. La disposició dels conductors i la ubicació dels elements es poden trobar a Internet,on aquests materials estan disponibles gratuïtament.
Els esquemes de la sèrie Sukhov són un dels millors esquemes UMZCH.
Resultat
Un amplificador de potència de so és un dispositiu molt popular tant entre els músics professionals com entre els amants de la música. UMZCH es realitzen tant sobre la base de dispositius de buit i transistors, com sobre la base d'amplificadors operacionals, circuits integrats.
Aquests dispositius es poden comprar a les botigues especialitzades o pots fer-te el teu. Pel que fa al preu, els amplificadors de tubs són els més cars i els circuits integrats els més barats.
Els circuits de tubs UMZCH tenen una qualitat de guany més alta que els circuits integrats o de transistors UMZCH. És per aquest motiu que la gent està disposada a comprar aquests dispositius per 50.000 ₽, 100.000 ₽ i 450.000 ₽.
Quan muntis tu mateix amplificadors, recorda les regles següents:
- Està estrictament prohibit confondre les polaritats dels díodes, els díodes zener i altres dispositius ànode-càtode, així com els condensadors polars. Això està ple del fet que el circuit UMZCH muntat com a resultat no funcionarà.
- En muntar el circuit, cal soldar les peces on hi ha un punt de contacte al dibuix. Sembla la regla òbvia. Això és cert, però molts instal·ladors se n'obliden.
Si feu servir totes les recomanacions anteriors, podeu muntar vos altres mateixos un bon amplificador de potència de so segons el circuit UMZCH en transistors o altres elements.
