Характеристика и схемы трансформаторного усилителя мощности, виды

Содержание / Contents

• 1 Зарождение идеи
• 2 Пробный заезд
• 3 Макетирование
• 4 Выводы и решения по итогам макетирования
• 5 Итоговая схема МУМ
• 6 Конструкция и детали
• 7 Наладка МУМ и регулировка в процессе подготовки к прослушиванию
• 8 Опытная эксплуатация, анализ, выводы, доработка
• 9 Испытания 9.1 Продолжительность испытаний
• 9.2 Что я наблюдал?

10 Прослушивание
11 Выводы
12 Файлы, ссылки

При подготовке статьи редакция выяснила, что Mr. Susumu Sakuma скончался в госпитале в возрасте 76 лет 14 декабря 2021 года. Его наследие сохраняют и поддерживают энтузиасты со всего мира, входящие в группу DIRECT HEATING, оф. сайт .

Согласующий трансформатор: сущность и принцип действия

СТ (аббревиатура данного трансформатора) – это агрегат, который передаёт частотные сигналы в разном спектре с наименьшими сбоями и стабильным показателем передачи сигналов.

Состав

• указанная подложка (цифра 1 на схеме),
• проводники (цифры 2-4),
• полосковый проводник (5),
• металлизация (6),
• щелевой контур (7),
• ферритная пластина (8),
• вторая металлизация (9),
• зазоры (10, 11)
• вспомогательные щелевые участки (12, 13).

Принципы работы СТ отражается в таком алгоритме:

• В обмотку 4 поступает сигнал. С помощью пластины и металлизации (6) проводники (2-4) связываются друг с другом.
• С одной стороны добавляется проводник (4), со второй – металлизация (9).

Благодаря связям проводников частоты сокращаются вдвое.

Варианты выходных каскадов усилителя

Автором предлагается еще два варианта выходных каскадов усилителя, работающих в разных режимах и позволяющих снизить коэффициент гармоник мощного УМЗЧ. Их упрощенные электрические схемы показаны на рис. 1а и рис.16.

Скорость нарастания выходного напряжения на эквиваленте нагрузки при замкнутой накоротко катушке индуктивности, В/мкс — 10.

Рис. 1. Упрощенные электрические схемы УМЗЧ.

Каждый из усилителей состоит из двух выходных каскадов — основного и вспомогательного, включенных параллельно. Причем основной каскад работает в режиме В, а вспомогательный — в режиме АВ.

Основной каскад усилителя, показанный на рис. 1а, выполнен на транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, работающего в режиме В. Транзисторы VТ3, VТ4 и резисторы R6. R9 образуют вспомогательный каскад,который работает в режиме АВ.

Резисторы R1 . R5 и диоды VD1, VD2 обеспечивают необходимое смещение на базах транзисторов и задают режим работы обоих каскадов.

Как видно из схемы, напряжение смещения на базах транзисторов вспомогательного каскада всегда больше, чем на базах основного каскада на величину падения напряжения на диодах VD1, VD2.

В результате с помощью изменения сопротивления резистора R4 задается напряжение смещения на базах транзисторов VТ1, VТ2, при котором каскад будет работать в режиме В. Резисторы R8, R9 создают необходимую термостабилизацию вспомогательного каскада, а резисторы R6, R7 ограничивают базовый ток транзисторов VТ3, VТ4.

При малых уровнях входного сигнала транзисторы основного каскада VТ1, VТ2 закрыты, и при этом работает только вспомогательный каскад. При этом переменный ток, поступающий в нагрузку, мал, мало и падение напряжения на резисторах R8, R9.

С ростом входного напряжения начинают открываться транзисторы VТ1, VТ2 и увеличивается ток, поступающий в нагрузку от включенных параллельно выходных каскадов. Увеличение тока, протекающего через резисторы R8, R9, приводит к росту падения напряжения на них и ограничению тока транзисторов VТ3 и VТ4.

При максимальном выходном токе, например, при положительной полуволне входного напряжения, транзистор VТ1 полностью открыт, а через транзистор VТ3 при этом протекает в нагрузку гораздо меньший ток, ограниченный в основном резистором R8 и частично R6.

Таким образом, чем больше будет сопротивление резисторов R8, R9, тем на «меньшем уровне будет ограничен максимальный ток транзисторов вспомогательного каскада, а значит, и максимальная мощность в режиме АВ, отдаваемая в нагрузку.

Как показало макетирование, сопротивление резисторов R8, R9 порядка 2. 10 Ом ограничивает максимальный ток транзисторов вспомогательного каскада на уровне 200. 40 мА.

Более сложен выходной каскад, изображенный на рис. 16. Он обеспечивает усиление как по току, так и по напряжению. В основном каскаде (VТ3, VТ4) предусматривается использование мощных составных транзисторов КТ825, КТ827. Вспомогательный каскад VТ5. VТ8 также должен быть собран на составных транзисторах.

Резисторы R1. R11, стабилитроны VD1, VD2, диоды VD3, VD4 и транзисторы VТ1, VТ2 определяют режим работы выходных каскадов, который не меняется при изменении напряжения питания в значительных пределах.

Объясняется это тем, что напряжение смещения на базах транзисторов VТ1, VТ2 поддерживается постоянными стабилитронами VD1, VD2. Работа транзисторов выходного каскада в режиме усиления тока и напряжения обеспечивает максимальный КПД выходного каскада, поскольку в этом случае напряжение насыщения транзисторов минимально, и максимальное значение амплитуды выходного сигнала приближается к напряжению питания.

Как и при коррекции искажений с использованием прямой связи, усилитель мощности, построенный по предложенным схемам, должен иметь достаточно глубокую ООС, обеспечивающую малые нелинейные искажения в широком динамическом диапазоне выходных сигналов.

Очевидно, что наилучшим образом решить эту задачу позволяют современные быстродействующие ОУ. Применив в предварительном каскаде УМЗЧ быстродействующий ОУ и построив его выходной каскад по схеме, указанной на рис. 16, удалось сконструировать усилитель.

8. Расчет вибропрочности

Радиоэлектронная аппаратура,
устанавливаемая на подвижных объектах,
в процессе эксплуатации подвергается
вибрациям и ударам. В зависимости от
характера объекта частота вибраций
может лежать в диапазоне от единиц до
тысяч герц, а перегрузки могут достигать
десятков g
.

Печатная плата схемы представляет
собой пластину. Формула для расчета
собственной резонансной частоты
пластины, закрепленной в четырех точках:

,
,

где m,
n=1,
2, 3… — целые положительные числа, a
– длина платы, b
– ширина платы, d
– толщина платы, D
– жесткость материала платы, E
– модуль Юнга, 
— коэффициент Пуассона.

Будем рассчитывать первую моду
колебаний:

m=1, n=1, b=0,155 м,
a=0,2 м,
d=0,002 м,
=1800
кг/м3.

,

Гц.

Примем частоту вынуждающей силы
f=50
Гц. Коэффициент виброизоляции равен:

,
.

Полученные расчеты показывают,
что собственная частота конструкции
выше, чем частота возбуждающих вибраций.
Это означает, что изделие обладает
необходимой вибропрочностью.

6. Описание монтажной схемы

6.1
Печатная плата

При конструировании печатных
плат используется четыре главных
критерия выбора:

— габаритный критерий;

— критерий плотности рисунка и
толщины проводящего слоя;

— критерий числа слоев;

— критерий материала основания.

По ГОСТ 23752-79 выбираем первый
класс плотности рисунка печатной платы.
Для данного класса плотности имеем:

— ширина проводника не менее 0.5
мм;

— расстояние между проводниками
не менее 0.5 мм;

— разрешающая способность 1.0
линий/мм.

6.2
Сборочный чертеж

Все детали УМЗЧ размещены на
одной плате из фольгированного
стеклотекстолита (СФ-1Н-50). Исключение
составляют транзисторы VT3, VT4, VT7, VT8,
установленные на теплоотводах с общей
площадью рассеиваемой поверхности 1200
мм2 .

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина – повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

10. Расчет электромагнитной совместимости

При компоновке аппаратуры
приходится решать вопросы обеспечения
электромагнитной совместимости с
внешними устройствами. Причинами помех
выступают протекающие по проводникам
токи и наведенные ими на соседние
проводники паразитные сигналы,
электромагнитные поля от внешних и
внутренних источников излучения и
возникающие в связи с этими полями
блуждающие токи в несущих конструкциях.
Разрабатываемый мною усилитель мощности
ЗЧ, как и всякое электрическое устройство,
излучает в пространство электромагнитные
волны. Мощность излучения зависит от
протекающих в проводниках токов. Внешние
электромагнитные помехи оказывают
большое влияние на работу любого прибора,
но избавиться от таких помех сложно и
для данного прибора не требуется.

Таким образом, специальных
устройств для устранения электромагнитных
волн усилителя мощности звуковой частоты
не требуется.

Как собрать лабораторный блок из китайских модулей

На торговых площадках в интернете можно приобрести готовые китайские модули, на основе которых можно построить неплохой лабораторный источник питания.

ЛБП строится по структуре линейного источника, но составляющие имеют совершенно другой принцип работы. Так, вместо обмоточного трансформатора можно применить плату WX-DC2416 36V-5, которая при питании от сети 220 вольт переменного тока на выходе выдает 36 вольт постоянного при токе до 5 А.

Плата импульсного преобразователя 220VAC/26VDC.

В качестве стабилизатора можно применить плату на базе микросхемы LM2596. В продаже имеется несколько вариантов таких плат, удобнее всего использовать модуль с готовым техническим решением по регулировке максимального тока. Отличить такой модуль можно по наличию трех (а не одного) подстроечных резисторов на плате.

Плата на базе LM2596 с регулировкой максимального тока, расположение выводов и потенциометров.

При подаче на вход 35 вольт путем регулировки на выходе можно получить 1,5..30 вольт постоянного напряжения. Производитель декларирует наибольший ток в 3 ампера, но на практике уже при токах, превышающих 1 А микросхема начинает греться. Для отдачи максимальной мощности нужен дополнительный радиатор достаточной площади. Есть сведения, что микросхема комфортно работает и при нагрузке до 4 А при условии организации принудительного обдува теплоотвода.

Для оперативной регулировки надо выпаять два крайних подстроечных резистора и заменить их потенциометрами, которые надо вывести на переднюю панель блока питания. Чтобы получился полноценный блок питания надо добавить еще прибор для измерения тока и напряжения. Его также можно приобрести через интернет. Удобнее применять измеритель в едином блоке, чем два прибора отдельно.

Цифровой блок вольтметр-амперметр.

Осталось только добавить тумблер питания, клеммник для подключения потребителя, связать модули в единую систему и поместить в корпус. По габаритам неплохо подойдет корпус от неисправного компьютерного блока питания.

Соединение китайских модулей в БП.

Некоторые пользователи жалуются, что выходное напряжение грязновато. Это не удивительно, ведь блок питания импульсный. Если это не устраивает владельца БП, можно попробовать исправить проблему установкой дополнительных конденсаторов (показаны на схеме). Емкость подбирается экспериментально, но не менее 1000 мкФ.

Для наглядности рекомендуем к просмотру серию тематических видеороликов.

Лабораторный источник питания при самостоятельном изготовлении обходится совсем недорого. Многие комплектующие могут быть извлечены из куч радиохлама, имеющегося у каждого любителя электронных самоделок. Но служить ЛБП будет долго и принесет большую пользу.

4. Анализ схемы электрической принципиальной

Каскад предварительного усиления
выполнен на быстродействующем ОУ DA1
(К544УД2Б), который наряду с необходимым
усилением по напряжению обеспечивает
работу усилителя с глубокой ООС (рис.
6). Резистор обратной связи R5 и R1 определяют
коэффициент усиления усилителя. Выходной
каскад выполнен на транзисторах VT1…VT8.
Он обеспечивает усиление, как по току,
так и по напряжению. В основном каскаде
(VT3, VT4) предусматривается использование
мощных составных транзисторов КТ825,
КТ827. Вспомогательный каскад VT5…VT8 также
должен быть собран на составных
транзисторах. Резисторы R8…R22, диоды
VD7, VD8 и транзисторы VT1, VT2 определяют
режим работы выходных каскадов, который
не меняется при изменении напряжения
питания в значительных пределах.

Рис. 6. Электрическая принципиальная
схема усилителя мощности звуковой
частоты

Конденсаторы С6…С9 корректируют
фазовую и частотную характеристики
каскада. Стабилитроны VD1, VD2 стабилизируют
напряжение питания ОУ, которое одновременно
используется для создания необходимого
напряжения смещения выходного каскада.

Делитель выходного напряжения
ОУ R6, R7, диоды VD3…VD6 и резистор R4 образуют
цепь нелинейной ООС, которая уменьшает
коэффициент усиления ОУ, когда выходное
напряжение усилителя мощности достигнет
своего максимального значения. В
результате уменьшается глубина насыщения
транзисторов VT1, VT2 и снижается вероятность
возникновения сквозного тока в выходном
каскаде. Конденсаторы С4, С5 – корректирующие.
С увеличением емкости конденсатора С4
растет устойчивость усилителя, но
одновременно увеличиваются нелинейные
искажения, особенно на высших частотах.

Усилитель сохраняет работоспособность
при снижении напряжения питания до ±25
В. Возможно и дальнейшее снижение
напряжения питания вплоть до ±15 В и даже
до ±12 В при уменьшении сопротивления
резисторов R2, R3 или непосредственном
подключении выводов питания ОУ к общему
источнику питания и исключении
стабилитронов VD1, VD2 .

Lm2576t adj схема включения с дополнительным транзистором

Лабораторный блок питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения 0-30В и тока 0-3А , с функцией ограничения выходного тока и индикацией режима ограничения при помощи светодиода.

Все мы очень давно знакомы с линейными стабилизаторами напряжения, особенно с трёхвыводными в корпусах TO-220 типа 7805, 7812, 7824 и LM317. Они недорогие и легко доступны. Их малошумящая и быстрая переходная характеристика делают их идеальными для многих применений. Но им присущ один недостаток — неэффективность (очень низкий КПД). Например, при подаче на стабилизатор 7805 напряжения 12В и при токе нагрузки 1А, на стабилизаторе будет рассеиваться мощность 7Вт при мощности нагрузки 5Вт. Поэтому требуется большой радиатор для охлаждения самого стабилизатора. Когда важна эффективность, например при работе от батареи, необходимо выбирать импульсный стабилизатор. Фактически, самое современное оборудование использует импульсные источники питания и импульсные регуляторы или стабилизаторы. Но много радиолюбители уклоняются от импульсных регуляторов, поскольку, например, использование популярной LM3524 требует большого количества внешних деталей и внешнего коммутационного транзистора. Кроме того строгие требования для катушки индуктивности. Как выбрать правильно, и где их взять? К счастью, более новый импульсный регулятор типа LM2576 от National Semiconductor’s позволяет собирать импульсный стабилизатор с высоким КПД так же легко, как и с помощью 7805 и т.п. Микросхема выпускается в пятивыводном привычном корпусе типа TO-220 и корпусе ТО-263 для поверхностного монтажа. Диапазон питающих напряжений 7-40В постоянного тока. КПД — до 80%. Выходной ток — до 3А и на несколько напряжений (3.3V, 5 V, 12V, 15V), а также и в версии регулируемого выходного напряжения, что представляет для нас особенный интерес. При проектировании с использованием импульсного стабилизатора получается малый размер платы, кроме того необходим радиатор с малой площадью поверхности, обычно не более 100 см. кв. Частота преобразования стабилизатора 52 кГц. Есть серия высоковольтных стабилизаторов с маркировкой HV с диапазоном входных напряжений 7-60В и возможностью регулировки выходного напряжения до 55В.

Приведенная на рисунка схема лабораторного блока питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения в диапазоне 0-30В и возможностью ограничения тока нагрузки в диапазоне 0-3А найдена в сети Интернет и подробно рассмотрена здесь на форуме сайта http://vrtp.ru. Кстати, замечательный сайт, рекомендую к посещению Свечение светодиода указывает на включение режима ограничения выходного тока, что очень удобно при проверке и ремонте радиоэлектроных устройств.

Чтобы облегчить режим работы стабилизатора 7805 (в корпусе ТО-92) и для повышения верхнего предела напряжения Uвх, последовательно с U2 установлен стабилитрон VD1. Схема регулирования тока и напряжения собрана на сдвоенном компараторе LM393. На первой половинке U3.1 собран регулятор напряжения, а на второй половинке U3.2 собран регулятор тока. На транзисторном ключе Q1 собран узел индикации включения режима ограничения выходного тока. Номинальный ток дросселя необходимо выбирать не менее тока нагрузки. Возможно пиатние слаботочной части схемы от отдельного источника напряжения с подачей его непосредственно на вход U2, при этом стабилитрон VD1 не устанавливается. Хорошо работает с низкоомной нагрузкой. Без изменения схемы, в ней можно применять импульсные стабилизаторы LM2596T-ADJ с частотой преобразования 150 кГц и диапазоном питающих напряжений 4,5-40В. Выходной ток — до 3А. КПД — до 90%.

Размеры печатной платыы блока питания 72х52 мм, расстояние между осями переменных резисторов 30 мм.:

Видео работы стабилизатора (без слов) приведено ниже. Поскольку сборка и проверка устройства велась в г. Донецке в то время, когда за окном рвались снаряды, то не было никакой охоты ничего рассказывать. Да и собирать его не хотелось, но нужно было как-то отвлечься от действительности. Надеюсь Вы меня поймёте.

Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: закончились

Стоимость набора деталей с печатной платой для сборки блока питания (без радиатора): временно нет в наличии

Стоимость собранной и проверенной платы блока питания (без радиатора): временно нет в наличии

Краткое описание, схема и перечень компонентов набора здесь >>>

Для покупки печатных плат, наборов для сборки и готовых собранных блоков обращайтесь сюда >>> или сюда >>>

Всем удачи, мирного неба, добра, 73!

Принцип работы

При рассмотрении схемы двухтактного усилителя можно отметить, что в нём фигурирует пара трансформаторов (Т1, Т2) и пара транзисторов (V1, V2). Т1 занимает межкаскадное положение, связывая предварительный каскад с входом устройства, а второй трансформатор является выходным. При этом использована схема включения транзисторов с общим эмиттером. Эмиттеры вместе со средним выводом вторичной обмотки трансформатора Т1 «заземляются», то есть соединяются с Uи.п.

Рабочий момент трансформаторного двухтактного усилителя обусловлен тем, что сигнал поступает с предварительного каскада к базам транзисторов так, что они значение напряжения у них всегда противофазное. Функционируют транзисторы не вместе, а по очереди, посылая полуволны напряжений с противоположным значением. На трансформаторной обмотке происходит объединение этих токов для получения мощных электрических колебаний и более качественного звука.

Для сборки бестрансформаторного усилителя не нужны трансформаторы, но зато необходимы транзисторы с различной структурой: p-n-p и n-p-n. По ходу постоянного тока транзисторы имеют последовательное подключение. Вместе с тем, коллектор транзистора V1 формирует напряжение с отрицательным значением, а коллектор транзистора V2 – с положительным. Оба этих значения равняются ½ Uи.п. Динамик B1 в этой схеме соединяется с эмиттерными цепями транзисторов через конденсаторы. Как результат для обоих транзисторов нагрузкой является динамик.

Поочерёдность работы транзисторов в этой схеме (в сравнении с трансформаторным вариантом) обусловлена как раз неодинаковостью их структуры, что отметает необходимость подачи противофазных токов.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» – ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно – чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД – свыше 90 %.

Цоколевка

Самая полезная информация, которую можно увидеть в цоколевке на КТ827А, да и вообще на транзисторы — это расположение ножек, т.к. если этого не знать, можно запутаться и припаять на место эммитера базу, а на место базы коллектор. Поверьте, ничего хорошего из этого не выйдет. Поэтому на рисунке ниже показаны данные параметры, а так же габаритные размеры. Транзисторы серии КТ827 изготавливаются в металлическом корпусе, имеющем стеклянные изоляторы и жёсткие выводы. Маркировка наносится сверху. Масса прибора не более 20 г. 2Т827А-5 производится на пластине для гибридных ИС с контактными площадками.

Список литературы

1. Фрумкин Г. Д. Расчет и
конструирование радиоэлектронной
аппаратуры. – М: Высшая школа, 1977 г.

2. Кириченко И. А., Тарасов С. П.
Программа, методические указания и
варианты заданий по курсовому
проектированию по курсу “Теория, расчет
и проектирование приборов и систем”.
– Таганрог: ТРТУ, 1998 г.

3. http://detalinadom.narod.ru/nabor/nabTDA2030.htm

4. http://schematic.by.ru/65/6502.htm

5. http://detalinadom.narod.ru/stats/UMZ200IV.htm

6. Иванов Б. С. В помощь радиокружку
– М: Радио и связь, 1990 г.

7. Назаров Н. Ф. В помощь радиолюбителю,
выпуск 93. – М: «ДОСААФ», 1986 г.

8. http://www.izl.ru/kastv.htm

9.
http://marketelectro.dsx.ru/upload/File/sprav/sprav8.htm

10.
http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=730&group=10703

Как правильно травить плату?

Для изготовления усилителя своими руками необходимо нанести на плату все используемые дорожки под радиодетали. Выполнить эту работу можно при помощи маркера CD, а после травить плату хлорным железом. К сожалению, хлорное железо имеет высокую стоимость, поэтому многие заменяют его приготовленным самостоятельно раствором из поваренной соли и медного купороса.

Пропорции приготавливаемой смеси:

1. Кухонная соль – 200 грамм.
2. Медный купорос – 100 грамм.
3. 1 литр тёплой воды.

Размешав все компоненты опустите в ёмкость обезжиренные и чистые гвозди или металлические изделия.

Далее вам понадобится компрессор от аквариума, который активизирует реакцию. Кладём в ёмкость плату и выдерживаем около 20 – 30 минут.

Собираем усилитель

На первоначальном этапе выполняется установка используемых радиодеталей на печатной плате. Учитывайте полярность и мощность всех используемых компонентов. Данную работу выполняйте в полном соответствии с имеющейся схемой, что позволит избежать опасности появления короткого замыкания.

Завершив сборку платы можно переходить к изготовлению корпуса. Размеры будущего усилителя зависят от габаритов платы и используемого блока питания. Вы также можете использовать уже готовые заводские корпуса от старых усилителей.

Можем порекомендовать вам изготовить корпус вручную из ДСП. В последующем вы можете с лёгкостью отделать изготовленный корпус шпоном или же самоклеящейся плёнкой.

Перед окончательной сборкой необходимо произвести тестовый запуск усилителя. Производится установка блока питания, платы и всех используемых составляющих. На этом работа по изготовлению усилителя своими руками полностью завершена, и вы можете наслаждаться качественным звуком.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

«Альтернативные» конструкции

1. Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
2. Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, – обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление – несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков – 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток – существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная – в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий – порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности – они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество

Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое – обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

↑ От редакции

• Чувствительность усилителя по входу низкая, около 2 Вольт. Если такого источника у вас нет, то предусилитель НЕОБХОДИМ. Любой, с выходом 1-2 Вольта. • Используйте чувствительные АС 5-10 Вт с легкими (бумага, волокна и пр.) диффузорами, как для ламповых усилителей небольшой мощности.

• Оригинальный транзистор 2SK1058 найти нынче практически невозможно. У китайцев сейчас есть предложения по 2SK1058, вот только гарантий, как обычно, нет. Можно получить битые, перемаркированные, отбракованные или вполне здоровые. Можно и нужно пробовать, но на свой риск

Обратие внимание на корпус 2SK1058 (см. выше в статье), он очень своеобразный, часть объявлений по фоткам сразу можно исключить

Пробуйте разные варианты

, сравнивая параметры в датащитах, ищите доступный транзистор с подобными параметрами. И даже пробуйте просто на слух. За неимением 2SK1058, по при большом желании, люди собирают на неподходящих IRF530, IRF540, IRF610 и пр.

Всем Доброй Удачи!

Игорь

Схема работы

Выходной сигнал собирается с выходного трансформатора T r2 . Первичная обмотка этого трансформатора T r2 практически не имеет постоянного тока через него. Транзисторы T 1 и T 2 имеют свои коллекторы, подключенные к первичной обмотке трансформатора T r2, так что их токи равны по величине и протекают в противоположных направлениях через первичную обмотку трансформатора T r2 .

Когда подается входной сигнал переменного тока, база транзистора T 1 является более положительной, в то время как база транзистора T 2 является менее положительной. Следовательно, ток коллектора i c1 транзистора T 1 увеличивается, тогда как ток коллектора i c2 транзистора T 2 уменьшается. Эти токи протекают в противоположных направлениях в двух половинах первичной обмотки выходного трансформатора. Кроме того, поток, создаваемый этими токами, также будет в противоположных направлениях.

Следовательно, напряжение на нагрузке будет индуцированным напряжением, величина которого будет пропорциональна разности токов коллектора, т.е.

(ic1−ic2)

Аналогично, для отрицательного входного сигнала ток коллектора i c2 будет больше, чем i c1 . В этом случае напряжение, развиваемое на нагрузке, снова будет связано с разницей

(ic1−ic2)

As ic2>ic1

Полярность напряжения, индуцированного на нагрузке, будет изменена.

ic1−ic2=ic1+(−ic2)

Для лучшего понимания рассмотрим приведенный ниже рисунок.

В результате всей операции возникает напряжение переменного тока, индуцированное во вторичной обмотке выходного трансформатора, и, следовательно, мощность переменного тока подается на эту нагрузку.

Понятно, что в течение любого данного полупериода входного сигнала один транзистор приводится (или проталкивается) глубоко в проводимость, тогда как другой является непроводящим (вытянутым). Отсюда и название двухтактный усилитель

. Гармоническое искажение в двухтактном усилителе сводится к минимуму, поэтому все четные гармоники исключаются.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД – менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.