Kuinka tehdä tehokas äänenvahvistin. Kotitekoisen äänivahvistimen täydellinen piiri

Hallittuaan elektroniikan perusteet aloittelija radioamatööri on valmis juottamaan ensimmäiset elektroniikkasuunnitelmansa. Audiotehovahvistimet ovat tyypillisesti toistettavissa olevia malleja. On olemassa melko paljon järjestelmiä, joista jokaisella on omat parametrinsa ja suunnittelunsa. Tässä artikkelissa käsitellään useita yksinkertaisia ​​ja täysin toimivia vahvistinpiirejä, jotka kuka tahansa radioamatööri voi onnistuneesti toistaa. Artikkelissa ei käytetä monimutkaisia ​​termejä ja laskelmia, jotka on yksinkertaistettu niin paljon kuin mahdollista, jotta lisäkysymyksiä ei synny.

Aloitetaan tehokkaammalla piirillä.
Joten ensimmäinen piiri on tehty tunnetulle TDA2003-mikropiirille. Tämä on monovahvistin, jonka lähtöteho on jopa 7 wattia 4 ohmin kuormalla. Haluan sanoa, että tämän mikropiirin liittämiseen tarkoitettu standardipiiri sisältää pienen määrän komponentteja, mutta pari vuotta sitten keksin erilaisen piirin tälle mikropiirille. Tässä piirissä komponenttien määrä on vähennetty minimiin, mutta vahvistin ei ole menettänyt ääniparametrejaan. Tämän piirin kehittämisen jälkeen aloin valmistaa kaikki vahvistimeni pienitehoisiin kaiuttimiin käyttämällä tätä piiriä.

Esitetyn vahvistimen piirissä on laaja valikoima toistettavia taajuuksia, syöttöjännitealue 4,5 - 18 volttia (tyypillinen 12-14 volttia). Mikropiiri asennetaan pieneen jäähdytyselementtiin, koska maksimiteho saavuttaa jopa 10 wattia.

Mikropiiri pystyy toimimaan 2 ohmin kuormalla, mikä tarkoittaa, että vahvistimen lähtöön voidaan kytkeä 2 päätä, joiden resistanssi on 4 ohmia.
Tulokondensaattori voidaan korvata millä tahansa muulla, jonka kapasiteetti on 0,01 - 4,7 μF (mieluiten 0,1 - 0,47 μF), voit käyttää sekä kalvo- että keraamisia kondensaattoreita. Ei ole suositeltavaa vaihtaa kaikkia muita komponentteja.

Äänenvoimakkuuden säätö 10 - 47 kOhm.
Mikropiirin lähtöteho mahdollistaa sen käytön pienitehoisissa PC-kaiuttimissa. On erittäin kätevää käyttää sirua erillisissä kaiuttimissa matkapuhelimelle jne.
Vahvistin toimii heti päälle kytkemisen jälkeen eikä vaadi lisäsäätöä. On suositeltavaa liittää lisäksi miinusvirtalähde jäähdytyselementtiin. On suositeltavaa käyttää kaikkia elektrolyyttikondensaattoreita 25 voltin jännitteellä.

Toinen piiri on koottu pienitehoisilla transistoreilla ja sopii paremmin kuulokevahvistimeksi.

Tämä on luultavasti laadukkain piiri laatuaan, ääni on selkeä, voit tuntea koko taajuusspektrin. Hyvillä kuulokkeilla tuntuu, että sinulla on täysi subwoofer.

Vahvistin on koottu vain 3 käänteisjohtotransistoreilla halvimpana vaihtoehtona, käytettiin KT315-sarjan transistoreita, mutta niiden valinta on melko laaja.

Vahvistin voi toimia pienellä impedanssilla, jopa 4 ohmilla, mikä mahdollistaa piirin käytön soittimen, radion jne. signaalin vahvistamiseen. Virtalähteenä käytetään 9 voltin Krona-akkua.
Viimeisessä vaiheessa käytetään myös KT315-transistoreita. Lähtötehon lisäämiseksi voit käyttää KT815-transistoreita, mutta sitten sinun on lisättävä syöttöjännite 12 volttiin. Tässä tapauksessa vahvistimen teho saavuttaa jopa 1 watin. Lähtökondensaattorin kapasiteetti voi olla 220 - 2200 µF.
Tämän piirin transistorit eivät kuumene, joten jäähdytystä ei tarvita. Jos käytät suurempia lähtötransistoreita, saatat tarvita pieniä jäähdytyselementtejä jokaista transistoria varten.

Ja lopuksi - kolmas järjestelmä. Yhtä yksinkertainen, mutta todistettu versio vahvistimen rakenteesta esitetään. Vahvistin pystyy toimimaan alennetusta jännitteestä 5 volttiin, jolloin PA-lähtöteho on enintään 0,5 W ja maksimiteho 12 voltin syötöllä on jopa 2 wattia.

Vahvistimen lähtöaste on rakennettu kotimaiselle komplementaariselle parille. Vahvistin säädetään valitsemalla vastus R2. Tätä varten on suositeltavaa käyttää 1 kOhm trimmeriä. Kierrä säädintä hitaasti, kunnes pääteasteen lepovirta on 2-5 mA.

Vahvistimessa ei ole suurta tuloherkkyyttä, joten on suositeltavaa käyttää esivahvistinta ennen tuloa.

Diodilla on merkittävä rooli piirissä, se on tässä vakauttaa lähtöasteen tila.
Lähtöasteen transistorit voidaan korvata millä tahansa vastaavien parametrien parilla, esimerkiksi KT816/817. Vahvistin voi antaa tehon pienitehoisille erilliskaiuttimille, joiden kuormitusvastus on 6-8 ohmia.

Luettelo radioelementeistä

Valmistamme yksinkertaisen äänenvahvistimen omin käsin. Tarvitsemme seuraavat:
1) Kela: L1 5 uH
2) Vastukset: R1, R3 2,2 kOhm; R2,R5 22kOhm; R4 680 ohmia; R6 2,2 Ohm; R7 10 ohmia.
3) Kondensaattorit: C1, C4- 4,7 uF-25V; S3-22 uF-25V; S3-22 uF-25V; C5-0,47 uF-25V; C6, C7-1000 uF-35V.
4) Siru: DA1 TDA2050
Myös juottamista varten sinun on ostettava: keraaminen juotoskolvi, juotos, lasikuitu, rautakloridi, juoksutetta (hartsi), kaiutin (vahvistimen toimivuuden tarkistamiseksi), 10 V virtalähde ("kruunu"), johdot, liitin , jäähdytin (alkuun mikropiiri ei kuumene voimakkaasti, mutta jäähdytys on silti suositeltavaa asentaa), kiiltävä valokuvapaperi.
Nyt tulee hauska osa, työhön valmistautuminen. Tässä on kaavio laitteestamme:

Nyt meidän on tehtävä asettelu, mikä on helpoin tehdä sprintin asetteluohjelmassa. Kun taitto on valmis, tulostamme taittomme valokuvapaperille (tulostimen tulee olla laser!). Sitten asetamme painettu fragmentti laudallemme ja silitämme sitä 5-10 minuuttia. Sitten laskemme sen veden alle ja irrotamme paperin kevyin liikkein. Nyt meidän on etsattava taulu. Tätä varten ota rautakloridi ja lisää se hieman lämmitettyyn veteen ja kasta lauta siihen (älä missään tapauksessa käytä syömiseen tarkoitettuja astioita!) Syövytysprosessi kestää 10 minuutista 5-8 tuntiin, kaikki riippuu määrästä liuoksesta ja lämpötilavedestä. Levyjen syövytyksen jälkeen kuorimme maalikerroksen pois, minkä seurauksena jäljestämme tulee kuparia. Nyt täytyy vain juottaa elementit. Ensin porataan reiät elementeillemme, jonka jälkeen on suositeltavaa voidella telat juoksuttimella. Tämän jälkeen asetamme kaikki elementit kaavion mukaan ja juotamme ne. Tässä vaiheessa työmme siirtyy viimeiseen vaiheeseen, jossa testataan toimivuutta.

Kun kytket virran, kaiuttimen ja liittimen laitteeseen, jossa on 3,5 mm:n liitin, kuulet suosikkimusiikkiasi. Mukavuuden vuoksi voit keksiä kotelon laitteellesi. Alla on esimerkki kotelosta.

Korkea tuloimpedanssi ja matala takaisinkytkentä ovat lämpimän putken äänen pääsalaisuus. Ei ole mikään salaisuus, että laadukkaimmat ja kalleimmat vahvistimet, jotka kuuluvat HI-End-luokkaan, valmistetaan putkista. Ymmärrämme, mikä on laadukas vahvistin? Matalataajuisella tehovahvistimella on oikeus kutsua korkealaatuista, jos se toistaa tulosignaalin muodon kokonaan lähdössä vääristämättä sitä, lähtösignaali on jo vahvistettu. Internetistä löytyy useita piirejä todella laadukkaita vahvistimia, jotka voidaan luokitella HI-End-luokkaan ja jotka eivät välttämättä vaadi putkipiirejä. Maksimaalisen laadun saavuttamiseksi tarvitset vahvistimen, jonka lähtöaste toimii puhtaassa luokassa A. Piirin maksimilineaarisuus antaa minimisärölle lähdössä, joten laadukkaiden vahvistimien suunnittelussa tähän kiinnitetään erityistä huomiota tekijä. Putkipiirit ovat hyviä, mutta eivät aina saatavilla edes itsekokoonpanoon, ja merkkivalmistajien teollisuusputkien UMZCH:t maksavat useista tuhansista useisiin kymmeniin tuhansiin Yhdysvaltain dollareihin - tämä hinta ei todellakaan ole monille edullinen.
Herää kysymys - onko mahdollista saavuttaa samanlaisia ​​tuloksia transistoripiireistä? vastaus on artikkelin lopussa.

Matalataajuisten tehovahvistimien lineaarisia ja ultralineaarisia piirejä on melko paljon, mutta tänään harkittava piiri on korkealaatuinen ultralineaarinen piiri, joka on toteutettu vain 4 transistorilla. Piirin loi vuonna 1969 brittiläinen ääniinsinööri John Linsley-Hood. Kirjoittaja on useiden muiden korkealaatuisten piirien, erityisesti luokan A, luoja. Jotkut asiantuntijat kutsuvat tätä vahvistinta laadukkaimmaksi transistori-ULF-piirien joukossa, ja minä vakuuttuin tästä vuosi sitten.

Ensimmäinen versio tällaisesta vahvistimesta esiteltiin klo. Onnistunut yritys toteuttaa piiri pakotti minut luomaan kaksikanavaisen ULF:n samalla piirillä, kokoamaan kaikki koteloon ja käyttämään sitä henkilökohtaisiin tarpeisiin.

Järjestelmän ominaisuudet

Yksinkertaisuudestaan ​​huolimatta järjestelmässä on useita ominaisuuksia. Oikea toiminta voi häiriintyä väärän kortin asettelun, komponenttien huonon sijoituksen, väärän virtalähteen jne. vuoksi.
Virtalähde on erityisen tärkeä tekijä - suosittelen vahvasti olemaan käyttämättä tätä vahvistinta kaikenlaisista virtalähteistä, paras vaihtoehto on akku tai virtalähde, jossa akku on kytketty rinnan.
Vahvistimen teho on 10 wattia 16 voltin virtalähteellä 4 ohmin kuormalla. Itse piiri voidaan sovittaa 4, 8 ja 16 ohmin päille.
Loin vahvistimesta stereoversion, molemmat kanavat sijaitsevat samalla levyllä.

Toinen on tarkoitettu pääteasteen ajamiseen, asensin KT801:n (se oli aika vaikea saada käsiinsä.
Itse lähtövaiheessa asensin tehokkaat kaksinapaiset käänteisen johtumisen kytkimet - KT803 sai epäilemättä korkealaatuisen äänen niiden kanssa, vaikka kokeilin monia transistoreja - KT805, 819, 808 ja jopa asensin sen kanssa tehokkaat komposiittikytkimet - KT827 teho on paljon suurempi, mutta ääni ei ole verrattavissa KT803: een, vaikka tämä on vain minun subjektiivinen mielipiteeni.

Tulokondensaattorissa, jonka kapasiteetti on 0,1-0,33 µF, on käytettävä minimaalisia vuotoja sisältäviä kalvokondensaattoreita, mieluiten tunnetuilta valmistajilta, samoin lähtöelektrolyyttikondensaattorin kanssa.
Jos piiri on suunniteltu 4 ohmin kuormitukselle, sinun ei pitäisi nostaa syöttöjännitettä yli 16-18 voltin.
Päätin olla asentamatta äänen säädintä, se puolestaan ​​​​vaikuttaa ääneen, mutta on suositeltavaa asentaa 47k vastus rinnakkain tulon ja miinuksen kanssa.
Itse levy on prototyyppilevy. Jouduin puuhailemaan levyä pitkään, sillä kappaleiden linjat vaikuttivat myös äänenlaatuun kokonaisuutena. Tällä vahvistimella on erittäin laaja valikoima toistotaajuuksia 30 Hz:stä 1 MHz:iin.

Asennus ei voisi olla helpompaa. Tätä varten sinun on käytettävä muuttuvaa vastusta saavuttaaksesi puolet syöttöjännitteestä lähdössä. Tarkempia asetuksia varten kannattaa käyttää monikierrosta säädettävää vastusta. Yhdistämme yhden yleismittarin johdon miinusvirtalähteeseen, laitamme toisen lähtölinjaan eli elektrolyytin plussaan lähdössä, jolloin muuttujaa hitaasti pyörittämällä saadaan puolet teholähteestä lähtöön.

Niistä on tulossa menneisyyttä, ja nyt minkä tahansa yksinkertaisen vahvistimen kokoamiseksi sinun ei enää tarvitse kamppailla laskelmien kanssa ja niitata suurta piirilevyä.

Nyt melkein kaikki halvat vahvistuslaitteet valmistetaan mikropiireillä. Yleisimpiä ovat TDA-sirut äänisignaalien vahvistamiseen. Tällä hetkellä autoradioissa, tehostetuissa subwoofereissa, kotikaiuttimissa ja monissa muissa äänenvahvistimissa käytettyjä ne näyttävät suunnilleen tältä:

TDA-sirujen plussat

1. Vahvistimen kokoamiseksi niihin riittää virran syöttäminen, kaiuttimien ja useiden radioelementtien kytkeminen.
2. Näiden mikropiirien mitat ovat melko pieniä, mutta ne on asetettava jäähdyttimelle, muuten ne kuumenevat hyvin.
3. Niitä myydään missä tahansa radioliikkeessä. Alissa on joitain asioita, jotka ovat vähän kalliita, jos ostat niitä vähittäiskaupasta.
4. Niissä on sisäänrakennettuja erilaisia ​​suojauksia ja muita vaihtoehtoja, kuten äänen mykistys jne. Mutta havaintojeni mukaan suojat eivät toimi kovin hyvin, joten mikropiirit kuolevat usein joko ylikuumenemisesta tai siitä. Siksi on suositeltavaa olla oikosulkematta mikropiirin liittimiä keskenään eikä ylikuumentaa mikropiiriä puristamalla siitä kaikki mehut.
5. Hinta. En sanoisi, että ne ovat kovin kalliita. Hinnan ja toimintojen suhteen niillä ei ole vertaa.

Yksikanavainen vahvistin TDA7396:ssa

Rakennetaan yksinkertainen yksikanavainen vahvistin TDA7396-sirun avulla. Kirjoittaessani otin sen hintaan 240 ruplaa. Sirun tietolomakkeessa sanottiin, että tämä siru voi tuottaa jopa 45 wattia 2 ohmin kuormalla. Eli jos mittaat kaiutinkelan resistanssin ja se on noin 2 ohmia, on täysin mahdollista saada kaiuttimesta 45 watin huipputeho.Tämä teho riittää järjestämään diskon huoneessa paitsi itsellesi, myös naapureillesi ja samalla saamaan keskinkertaisen äänen, jota ei tietenkään voida verrata hifi-vahvistimiin.

Tässä on mikropiirin pinout:

Kokoamme vahvistimemme tyypillisen kaavion mukaan, joka oli liitetty itse tietolomakkeeseen:

Käytämme +V:tä osuudelle 8, eikä osuudelle 4 mitään. Siksi kaavio näyttää tältä:

Vs on syöttöjännite. Se voi olla 8 - 18 volttia. "IN+" ja "IN-" - lähetämme täällä heikon äänisignaalin. Kiinnitämme kaiuttimen 5. ja 7. jalkaan. Laitoimme kuudennen osan miinukseen.

Tässä on seinäasennusni

En käyttänyt kondensaattoreita tehotulolla 100 nF ja 1000 μF, koska minulla on jo puhdas jännite, joka tulee virtalähteestä.

Heitin kaiutinta seuraavilla parametreilla:

Kuten näette, kelan vastus on 4 ohmia. Taajuuskaista osoittaa, että se on subwoofer-tyyppinen.

Ja tältä näyttää subbari itse tehdyssä kotelossa:

Yritin ottaa videota, mutta videon ääni on erittäin huono. Mutta voin silti sanoa, että puhelin keskiteholla takoi jo niin lujaa, että korvani kääntyivät, vaikka koko piirin kulutus oli toimivassa muodossa vain noin 10 wattia (14,3 kerrotaan 0,73:lla). Tässä esimerkissä otin jännitteen kuten autossa, eli 14,4 volttia, joka on hyvin toiminta-alueellamme 8-18 volttia.

Jos sinulla ei ole tehokasta virtalähdettä, voit koota sen tämän kaavion mukaan.

Älä jää kiinni tähän siruun. Näitä TDA-siruja, kuten jo sanoin, on monia tyyppejä. Jotkut niistä vahvistavat stereosignaalia ja voivat lähettää äänen 4 kaiuttimeen kerralla, kuten autoradioissa tehdään. Älä siis ole laiska selata Internetiä ja löytää sopiva TDA. Kun kokoaminen on valmis, anna naapuriesi tarkistaa vahvistimesi kääntämällä äänenvoimakkuuden säädin balalaikalle asti ja nojaamalla tehokas kaiutin seinää vasten).

Mutta artikkelissa kokosin vahvistimen käyttämällä TDA2030A-sirua

Se osoittautui erittäin hyvin, koska TDA2030A: lla on paremmat ominaisuudet kuin TDA7396: lla

Liitän mukaan myös toisen kaavion tilaajalta, jonka TDA 1557Q -vahvistin on toiminut kunnolla yli 10 vuotta peräkkäin:

Aliexpressin vahvistimet

Löysin myös sarjoja Alista TDA:sta. Esimerkiksi tämä stereovahvistin on 15 wattia kanavaa kohden ja maksaa 1 dollarin. Tämä teho riittää hengaamaan huoneessasi kuuntelemaan suosikkikappaleitasi.

Voit ostaa sen.

Mutta se on heti valmis

Ja yleensä, Aliexpressissä on paljon näitä vahvistinmoduuleja. Napsauta tämä linkki ja valitse haluamasi vahvistin.

Eräänä päivänä tarvitsin loppuvahvistimen kotiini, joka olisi osa kokonaisuutta: PRIBOY E104S -> Radiotehnika UP-001 -> Loppuvahvistin -> VEGA 50AC-106. Vaatimukset olivat: kunnollinen äänenlaatu, olemassa olevan suunnittelun käyttö. Samaan aikaan en rajoittunut valmiiseen verkkopiiritutkimukseen tai radioamatöörikirjallisuuteen, vaan yritin luoda oman vahvistimen olemassa olevan kokemuksen ja materiaalin perusteella. Tämä artikkeli on omistettu tälle vahvistimelle.

Koska sähkötäyttö ei ole niin paha, ja radioamatöörille asunnon löytäminen on maamme kansanterveyttä heikentävä päänsärky, asuntoongelmaan tulisi ensin puuttua. Ongelman ratkaisemiseksi on monia vaihtoehtoja, päätin ottaa perustaksi vuonna 1977 valmistetun Neuvostoliiton vahvistimen "Electron 104-stereo" rungon ja suosittelen, että kaikki etsivät tätä viallista vahvistinta tulevaa tapausta ja kannattavaa lainaamista varten. alennusmuuntajasta (joka on myös vahvistimen päävirtalähde). Näitä vahvistimia käytettiin lähes yleisesti teatterikerhoissa, kouluissa, päiväkodeissa ja juhlasaleissa. Sanon, että on aika alkaa hankkia "ystäviä" kouluissa. Tämän vahvistimen kotelo on loistava esimerkki alumiinin tuhlausta käytöstä, mikä mahdollistaa kotelon suunnitteluominaisuuksien käytön suuritehoisille vahvistimille. Samanaikaisesti tämän tapauksen haittana on yhden kanavan läheisyys tehomuuntajaan (sininen nuoli), mikä voi aiheuttaa sellaisen ilmiön kuin taustavahvistimen läsnäolo yhdessä kanavassa taajuudella. joka on verkon taajuuden monikerta. Siksi päätettiin siirtää diodisillan sijaintia (vihreä nuoli).

Virtalähdepiirissä ei ole erityispiirteitä, ja se on itse asiassa alkuperäisen vahvistimen virtalähdepiiri, mutta sen rakenne on muutettu. Kaikkien sähkökomponenttien asennuksen viimeinen vaihe on kuvattu alla.

Ominaista - Suuruus:

• Syöttöjännitealue: ±24...35V
• Toistettava taajuusalue, ei enää: 20-20000Hz
• Tehokas lähtöteho, 4 ohmin kuorma ja ±35V syöttö: 80W
• Harmoninen särökerroin maksimilähtöteholla ja tulosignaalilla - sini 1 kHz: 0,004 %
• Harmoninen särökerroin maksimilähtöteholla ja tulosignaalilla - sinitaajuus 20 kHz: 0,02 %
• Signaali-kohinasuhde, taajuudella 1 kHz, vähintään -95 dB

Äänen vahvistinpiiri

Lisäksi toinen vahvistinaste on tehty transistorille T6 jännitevahvistinpiirin mukaisesti ja sisältää kaksinapaisen korjauksen. Bias-piiri tehdään "transistori zener-diodi" -piirin mukaan käyttämällä elementtiä T8. Asennettuna patteriin yhdessä pääteasteen kanssa, se toimii myös lämpöstabilisaattorina. Lepotilan säätövastuksen R22 sisällyttäminen tehdään siten, että varmistetaan piirin turvallisuus irrotettavan kosketusmoottorin vahingossa tapahtuvalta katkeamiselta ja tämän yhteydessä estetään lähdön lepovirran voimakas nousu. vaiheessa. Virta bias-piiriin syötetään myös transistorin T7 stabiilista virtageneraattorista, jolla on yhteinen referenssijännitelähde differentiaaliasteen generaattorin kanssa (diodit D1, D2). Pääteaste on tehty symmetrisen emitteriseuraajan piirin mukaan. Lähtösignaali kulkee lähtösuodattimen R37L2 ja Zobel-piirin (R36C8) läpi, mikä estää vahvistinta itseherättymästä korkeilla taajuuksilla.

Muutama oskilogrammi

Kodin äänenvahvistimen suunnittelu ja yksityiskohdat

Kela L2 kääritään mihin tahansa kynään (vedä kynä irti kelasta), langalla, jonka poikkileikkaus on 1 mm ja joka sisältää 10-12 kierrosta. Transistori T8 on asennettu jäähdyttimeen lähtötransistorien kanssa. Kaikki transistorit on eristettävä toisistaan ​​kiillevälikkeillä. Lämpötilamuutosten vaikutuksen vähentämiseksi vahvistimen lähdön vakiojännitteen arvoon on suositeltavaa puristaa transistorit T1, T2 ja T3, T4 yhteen pareittain PVC-siteillä tai lämpökutisteilla. Elementit T9-T10 sijaitsevat erillisillä alumiinilevyillä (patterit), joiden dispersioalue on 30-40 cm2. Piirilevyn piirustus on tehty vastaamaan olemassa olevaa rakennetta, piirustus on piirretty paperille lyijykynällä. Universaali PCB, ylhäältä katsottuna, näyttää tältä (ei testattu tai vahvistettu, virheitä saattaa esiintyä).

sen tiedosto löytyy täältä.