Laagfrequent versterkercircuit met hoog vermogen. ULF-circuits voor het werken met laagohmige belastingen

Voor de conversie worden laagfrequente versterkers (LF) gebruikt zwakke signalen voornamelijk in het audiobereik krachtige signalen, aanvaardbaar voor directe waarneming via elektrodynamische of andere geluidsbronnen.

Merk op dat hoogfrequente versterkers tot frequenties van 10... 100 MHz volgens soortgelijke circuits worden gebouwd; het verschil komt meestal neer op het feit dat de capaciteitswaarden van de condensatoren van dergelijke versterkers even vaak afnemen als de capaciteit. frequentie hoogfrequent signaal overschrijdt de frequentie van de lage frequentie.

Een eenvoudige versterker met één transistor

De eenvoudigste ULF, gemaakt volgens een circuit met een gemeenschappelijke emitter, wordt getoond in Fig. 1. Als lading wordt een telefooncapsule gebruikt. Toegestane spanning De voeding voor deze versterker is 3...12 V.

Het is raadzaam om de waarde van de voorweerstand R1 (tientallen kOhm) experimenteel te bepalen, omdat de optimale waarde ervan afhangt van de voedingsspanning van de versterker, de weerstand van de telefooncapsule en de transmissiecoëfficiënt van een bepaalde transistor.

Rijst. 1. Schakeling van een eenvoudige ULF op één transistor + condensator en weerstand.

Om de initiële waarde van weerstand R1 te selecteren, moet er rekening mee worden gehouden dat de waarde ongeveer honderd keer of meer groter moet zijn dan de weerstand in het belastingscircuit. Om een voorspanningsweerstand te selecteren, wordt aanbevolen een constante weerstand met een weerstand van 20...30 kOhm in serie aan te sluiten en variabele weerstand 100...1000 kOhm, daarna toegepast op de versterkeringang geluidssignaal kleine amplitude, bijvoorbeeld van een bandrecorder of speler, door aan de knop te draaien variabele weerstand bereiken beste kwaliteit signaal op het hoogste volume.

De capaciteitswaarde van de overgangscondensator C1 (Fig. 1) kan in het bereik van 1 tot 100 μF liggen: dan grotere waarde deze capaciteit, hoe lagere frequenties de ULF kan versterken. Om de techniek van het versterken van lage frequenties onder de knie te krijgen, wordt aanbevolen om te experimenteren met de selectie van elementwaarden en bedrijfsmodi van versterkers (Fig. 1 - 4).

Verbeterde versterkeropties met één transistor

Ingewikkelder en verbeterd vergeleken met het diagram in Fig. 1 versterkercircuits worden getoond in Fig. 2 en 3. In het diagram in Fig. 2 versterkingstrap bevat bovendien een keten van frequentieafhankelijke negatieven feedback(weerstand R2 en condensator C2), waardoor de signaalkwaliteit wordt verbeterd.

Rijst. 2. Diagram van een ULF met één transistor en een keten van frequentieafhankelijke negatieve feedback.

Rijst. 3. Versterker met één transistor en een verdeler om voorspanning aan de basis van de transistor te leveren.

Rijst. 4. Versterker met één transistor en automatische bias-instelling voor de transistorbasis.

In het diagram in afb. 3 wordt de bias naar de basis van de transistor “starriger” ingesteld met behulp van een verdeler, wat de kwaliteit van de werking van de versterker verbetert wanneer de bedrijfsomstandigheden veranderen. In het circuit in Fig. 4.

Tweetraps transistorversterker

Door twee eenvoudige versterkingstrappen in serie aan te sluiten (Fig. 1), kunt u een tweetraps ULF verkrijgen (Fig. 5). De versterking van een dergelijke versterker is gelijk aan het product van de versterkingsfactoren van individuele trappen. Het is echter niet eenvoudig om een grote stabiele versterking te verkrijgen met een daaropvolgende toename van het aantal trappen: de versterker zal hoogstwaarschijnlijk zelfexciterend zijn.

Rijst. 5. Schakeling van een eenvoudige tweetraps laagfrequente versterker.

Nieuwe ontwikkelingen van laagfrequente versterkers, waarvan de diagrammen vaak op de pagina's van tijdschriften worden gegeven recente jaren, streef het doel na van het bereiken van een minimale niet-lineaire vervormingsfactor, het vergroten van het uitgangsvermogen, het uitbreiden van de versterkte frequentieband, enz.

Tegelijkertijd tijdens het instellen verschillende apparaten en voor het uitvoeren van experimenten heb je vaak een eenvoudige ULF nodig, die in een paar minuten in elkaar kan worden gezet. Zo'n versterker moet een minimaal aantal schaarse elementen bevatten en werken over een breed scala aan veranderingen in voedingsspanning en belastingsweerstand.

ULF-circuit gebaseerd op veldeffect- en siliciumtransistors

Het circuit van een eenvoudige laagfrequente eindversterker met directe koppeling tussen fasen wordt getoond in Fig. 6 [Rl 3/00-14]. De ingangsimpedantie van de versterker wordt bepaald door de waarde van potentiometer R1 en kan variëren van honderden ohm tot tientallen megohm. Op de versterkeruitgang kunt u een belasting met een weerstand van 2...4 tot 64 Ohm en hoger aansluiten.

Voor belastingen met hoge weerstand kan de KT315-transistor als VT2 worden gebruikt. De versterker is operationeel in het bereik van voedingsspanningen van 3 tot 15 V, hoewel de acceptabele prestaties behouden blijven, zelfs wanneer de voedingsspanning wordt verlaagd tot 0,6 V.

De capaciteit van condensator C1 kan worden geselecteerd in het bereik van 1 tot 100 μF. IN het laatste geval(C1 = 100 µF) De ULF kan werken in het frequentiebereik van 50 Hz tot 200 kHz en hoger.

Rijst. 6. Schema eenvoudige versterker lage frequentie op twee transistors.

De amplitude van het ULF-ingangssignaal mag niet groter zijn dan 0,5...0,7 V. Het uitgangsvermogen van de versterker kan variëren van tientallen mW tot eenheden van W, afhankelijk van de belastingsweerstand en de grootte van de voedingsspanning.

Het instellen van de versterker bestaat uit het selecteren van weerstanden R2 en R3. Met hun hulp wordt de spanning aan de afvoer van transistor VT1 gelijkgesteld aan 50...60% van de stroombronspanning. Transistor VT2 moet op een koelplaat (radiator) worden geïnstalleerd.

Track-cascade ULF met directe koppeling

In afb. Figuur 7 toont een diagram van een andere ogenschijnlijk eenvoudige ULF met directe verbindingen tussen cascades. Dit soort communicatie verbetert frequentie kenmerken versterker in het laagfrequente gebied, wordt het circuit als geheel vereenvoudigd.

Rijst. 7. Schematisch diagram drietraps ULF met directe verbinding tussen de trappen.

Tegelijkertijd wordt het afstemmen van de versterker gecompliceerd doordat elke versterkerweerstand afzonderlijk moet worden geselecteerd. Ongeveer de verhouding van weerstanden R2 en R3, R3 en R4, R4 en RBF moet in het bereik (30...50) tot 1 liggen. Weerstand R1 moet 0,1...2 kOhm zijn. Berekening van de versterker getoond in Fig. 7 is te vinden in de literatuur, bijvoorbeeld [R 9/70-60].

Cascade ULF-circuits met behulp van bipolaire transistors

In afb. Figuren 8 en 9 tonen circuits van cascode-ULF's die gebruik maken van bipolaire transistors. Dergelijke versterkers hebben een vrij hoge versterking Ku. Versterker in afb. 8 heeft Ku=5 in de frequentieband van 30 Hz tot 120 kHz [MK 2/86-15]. ULF volgens het diagram in Fig. 9 met een harmonische coëfficiënt van minder dan 1% heeft een versterking van 100 [RL 3/99-10].

Rijst. 8. Cascade ULF op twee transistors met versterking = 5.

Rijst. 9. Cascade ULF op twee transistors met versterking = 100.

Zuinige ULF met drie transistors

Voor draagbaar radio-elektronische apparatuur belangrijke parameter is de efficiëntie van ULF. Het diagram van een dergelijke ULF wordt getoond in Fig. 10 [RL 3/00-14]. Hier wordt gebruik gemaakt van een cascadeschakeling van veldeffecttransistor VT1 en bipolaire transistor VT3, en is transistor VT2 zo geschakeld dat deze het werkpunt van VT1 en VT3 stabiliseert.

Bij het verhogen ingangsspanning deze transistor omzeilt de emitter-basisovergang van VT3 en vermindert de waarde van de stroom die door de transistoren VT1 en VT3 vloeit.

Rijst. 10. Eenvoudig schema zuinige versterker LF op drie transistors.

Net als in de bovenstaande schakeling (zie figuur 6) kan de ingangsweerstand van deze ULF worden ingesteld in het bereik van tientallen ohm tot tientallen megohm. Als belasting werd een telefooncapsule gebruikt, bijvoorbeeld TK-67 of TM-2V. De telefooncapsule, aangesloten via een stekker, kan tegelijkertijd dienen als stroomschakelaar voor het circuit.

Spanning ULF-voeding varieert van 1,5 tot 15 V, hoewel de functionaliteit van het apparaat behouden blijft, zelfs als de voedingsspanning wordt verlaagd tot 0,6 V. In het voedingsspanningsbereik van 2... 15 V wordt de door de versterker verbruikte stroom beschreven door de uitdrukking :

1(μA) = 52 + 13*(Upit)*(Upit),

waarbij Upit de voedingsspanning in volt (V) is.

Als u transistor VT2 uitschakelt, neemt de stroom die door het apparaat wordt verbruikt met een orde van grootte toe.

Tweetraps ULF met directe koppeling tussen de trappen

Voorbeelden van ULF met directe verbindingen en minimale selectie bedrijfsmodi zijn de diagrammen getoond in Fig. 11 - 14. Ze hebben een hoge versterking en een goede stabiliteit.

Rijst. 11. Eenvoudige tweetraps ULF voor een microfoon (laag geluidsniveau, hoge versterking).

Rijst. 12. Tweetraps laagfrequente versterker met KT315-transistors.

Rijst. 13. Tweetraps laagfrequente versterker met KT315-transistors - optie 2.

De microfoonversterker (Fig. 11) wordt gekarakteriseerd laag niveau eigen ruis en hoge versterking [MK 5/83-XIV]. Als VM1-microfoon werd een microfoon van het elektrodynamische type gebruikt.

Een telefooncapsule kan ook als microfoon fungeren. Stabilisatie van het werkpunt (aanvankelijke bias aan de basis van de ingangstransistor) van de versterkers in Fig. 11 - 13 wordt uitgevoerd vanwege de spanningsval over de emitterweerstand van de tweede versterkingstrap.

Rijst. 14. Tweetraps ULF met veldeffecttransistor.

De versterker (Fig. 14), die een hoge ingangsweerstand heeft (ongeveer 1 MOhm), is gemaakt op een veldeffecttransistor VT1 (bronvolger) en een bipolaire transistor - VT2 (met een gemeenschappelijke).

Een cascade laagfrequente versterker die gebruik maakt van veldeffecttransistoren, die ook een hoge ingangsimpedantie heeft, wordt getoond in figuur 2. 15.

Rijst. 15. schakeling van een eenvoudige tweetraps ULF met behulp van twee veldeffecttransistors.

ULF-circuits voor het werken met laagohmige belastingen

Typische ULF's die zijn ontworpen om te werken met belastingen met lage impedantie en die uitgangsvermogen tientallen mW en hoger worden getoond in Fig. 16, 17.

Rijst. 16. Een eenvoudige ULF voor het werken met een belasting met lage weerstand.

Elektrodynamische kop BA1 kan worden aangesloten op de uitgang van de versterker, zoals weergegeven in Fig. 16, of schuin naar de brug (Fig. 17). Als de stroombron bestaat uit twee in serie geschakelde batterijen (accu's), kan de rechteruitgang van de kop BA1 volgens het diagram rechtstreeks op hun middelpunt worden aangesloten, zonder condensatoren SZ, C4.

Rijst. 17. Circuit van een laagfrequente versterker met opname van een belasting met lage weerstand in de diagonaal van de brug.

Als je een schakeling nodig hebt voor een eenvoudige buis-ULF, dan kan zo'n versterker zelfs met één buis worden samengesteld, kijk op onze elektronica-website in de overeenkomstige sectie.

Literatuur: Shustov M.A. Praktisch circuitontwerp (Boek 1), 2003.

Correcties in de publicatie: in afb. 16 en 17 is in plaats van diode D9 een keten van diodes geïnstalleerd.

De meeste moderne transistoraudioversterkers zijn gebouwd volgens het traditionele ontwerp: de ingangsdifferentieeltrap wordt gevolgd door een spanningsversterker en een push-pull transformatorloze uitgangstrap met seriële voeding transistoren door gelijkstroom, bipolaire voeding en directe, zonder overgangscondensator, belastingsaansluiting (Fig. 1).

Op het eerste gezicht is dit allemaal traditioneel en bekend. Iedere versterker klinkt echter anders. Wat is er aan de hand? Maar het gaat allemaal om de circuitoplossingen van individuele cascades, de kwaliteit van de toegepaste elementaire basis, de keuze van de modi van actieve elementen en de ontwerpoplossingen van de apparaten. Maar alles is in orde.

Ingangsfase

De bekende differentiële fase is eigenlijk niet zo eenvoudig als het op het eerste gezicht lijkt. De kwaliteit ervan bepaalt grotendeels versterkerparameters als de signaal-ruisverhouding en de stijgingssnelheid van de uitgangsspanning, evenals de "nul"-offsetspanning en de temperatuurstabiliteit van de versterker.

Vandaar de eerste conclusie: de overgang van een niet-inverterende aansluiting naar een inverterende aansluiting verbetert de geluidskwaliteit van de versterker aanzienlijk. Het is vrij eenvoudig om een dergelijke overgang in de praktijk uit te voeren in een kant-en-klaar apparaat. Om dit te doen, volstaat het om een signaal van de ingangsconnectoren aan te leggen op condensator C2, nadat u dit eerder hebt losgekoppeld van de nulpotentiaalbus van de versterker, en condensator C1 te verwijderen.

De ingangsweerstand van de inverterende versterker is vrijwel gelijk aan de weerstand van weerstand R2. Dit is veel minder dan de ingangsimpedantie van een niet-inverterende versterker, die wordt bepaald door weerstand R1. Om de frequentierespons in het laagfrequente gebied onveranderd te houden, is het daarom in sommige gevallen noodzakelijk om de capaciteit van condensator C2 te vergroten, die evenveel keer groter moet zijn dan de capaciteit van condensator C1 als de weerstand van weerstand R1. is groter dan de weerstand van weerstand R2. Om de versterking van het hele apparaat ongewijzigd te houden, moet je bovendien weerstand R3 in het OOS-circuit selecteren, omdat de versterking van de inverterende versterker is K = R3/R2, en de niet-inverterende versterker is K = 1 + R3/R2. Om de nul-offsetspanning aan de uitgang te minimaliseren, moet in dit geval weerstand R1 worden geselecteerd met dezelfde weerstand als de nieuw geïnstalleerde weerstand R3.

Als u nog steeds de niet-inverterende verbinding van de eerste trap wilt behouden, maar tegelijkertijd de invloed van common-mode-vervorming wilt elimineren, moet u de uitgangsweerstand van de stroombron verhogen door weerstand R7 in de emittercircuits van de te vervangen differentiële trap met een transistorbron met stabiele stroom (Fig. 4). Als een dergelijke bron al beschikbaar is in de versterker, kan de uitgangsweerstand ervan worden vergroot door de waarde van weerstand R14 in de emitter van transistor VT8 te vergroten. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de waarde van de stroom door deze transistor te verhogen om een constante waarde van de stroom door deze transistor te behouden referentiespanning daarop gebaseerd, bijvoorbeeld door de zenerdiode VD1 te vervangen door een andere, door meer hoog voltage stabilisatie.

Een zeer effectieve manier om versterkervervorming te verminderen is het gebruik van transistors van hetzelfde type in de differentiële trap, vooraf geselecteerd op statische versterking en basis-emitterspanning.

Deze methode is onaanvaardbaar voor massaproductie van versterkers, maar is zeer geschikt voor het upgraden van afzonderlijke exemplaren van voltooide apparaten. Uitstekende resultaten worden verkregen door een transistorsamenstel van twee transistors in één eenheid in een differentiële cascade te installeren. technologisch proces op één chip en hebben daarom vergelijkbare waarden van de bovenstaande parameters.

De vermindering van vervorming wordt ook vergemakkelijkt door de introductie van lokale negatieve stroomfeedback in de eerste trap van de versterker door weerstanden met een weerstand tot 100 Ohm (R9, R10) te installeren in de emittercircuits van transistors VT1, VT2. In dit geval kan enige aanpassing van de weerstand van weerstand R3 in het OOS-circuit nodig zijn.

Uiteraard zijn hiermee niet alle mogelijkheden uitgeput om de ingangsdifferentieeltrap te moderniseren. Het is ook mogelijk om in plaats van een enkele transistor een stroombron met twee transistoren te installeren met record uitgangsweerstandswaarden, een zogenaamde stroomspiegel te introduceren in versterkers met asymmetrische signaalopname van de eerste trap naar de spanningsversterkingstrap, te schakelen op elk van de transistors in een cascodecircuit, enz. Dergelijke wijzigingen zijn echter arbeidsintensief en het ontwerp van de versterker maakt het niet altijd mogelijk deze uit te voeren.

Uitgangstrap

De eindtrap is de belangrijkste bron van vervorming in elke eindversterker. Zijn taak is het genereren van een onvervormd signaal met de vereiste amplitude in het werkfrequentiebereik bij een belasting met lage impedantie.

Laten we een traditionele cascade van complementaire paren bekijken bipolaire transistoren, aangesloten volgens een push-pull emittervolgcircuit. Bipolaire transistors hebben een capaciteit op de pn-overgang tussen emitter en basis, die tienden en honderdsten van een microfarad kan bereiken. De grootte van deze capaciteit beïnvloedt de afsnijfrequentie van de transistors. Wanneer een positief halvegolfsignaal wordt aangeboden aan de cascade-ingang, werkt de bovenarm van de push-pull-cascade (VT4, VT6). Transistor VT4 is aangesloten volgens het circuit met gemeenschappelijke verzamelaar en heeft een lage uitgangsweerstand, dus de stroom die er doorheen vloeit, laadt snel de ingangscapaciteit van transistor VT6 op en opent deze. Na het veranderen van de polariteit van de ingangsspanning wordt de onderste arm van de eindtrap ingeschakeld en de bovenste uitgeschakeld. Transistor VT6 sluit. Maar om de transistor volledig uit te schakelen, is het noodzakelijk om de ingangscapaciteit ervan te ontladen. Het wordt voornamelijk ontladen via de weerstanden R5 en R6, en relatief langzaam. Tegen de tijd dat de onderste arm van de eindtrap wordt ingeschakeld, heeft deze capaciteit geen tijd om volledig te ontladen, dus de transistor VT6 sluit niet volledig en de collectorstroom van de transistor VT6 stroomt, naast die van hemzelf, door de transistor VT7. Als gevolg hiervan, als gevolg van het optreden van doorstroom hoge frequenties bij hoge snelheid schakelen verhoogt niet alleen het door transistors gedissipeerde vermogen en verlaagt de efficiëntie, maar verhoogt ook de signaalvervorming. De eenvoudigste manier Om het beschreven nadeel te elimineren - verminder de weerstand van weerstanden R5 en R6. Dit vergroot echter het vermogen dat wordt gedissipeerd door de transistoren VT4 en VT5. Een meer rationele manier om vervorming te verminderen is door het circuit van de eindtrap van de versterker zo te veranderen dat de resorptie van overtollige lading wordt geforceerd (Fig. 5). Dit kan worden bereikt door weerstand R5 aan te sluiten op de emitter van transistor VT5.

In het geval van een hoge uitgangsweerstand van de pre-terminaltrap kan overtollige lading zich ophopen op de bases van de transistoren VT4 en VT5. Om dit fenomeen te elimineren, is het noodzakelijk om de bases van deze transistors te verbinden met het nulpotentiaalpunt van de versterker via weerstanden R11 en R12 met een vermogen van 10...24 kOhm.

De beschreven maatregelen zijn behoorlijk effectief. Vergeleken met de typische inclusie is het tempo van de daling collectorstroom in de eindtrap blijkt deze na de beschreven aanpassingen ongeveer vier keer groter te zijn, en de vervorming bij een frequentie van 20 kHz is ongeveer drie keer minder.

Erg belangrijk vanuit het oogpunt van geïntroduceerde vervormingen is er een beperkende afsnijfrequentie van de gebruikte transistors, evenals de afhankelijkheid van hun statische stroomversterking en afsnijfrequentie van de emitterstroom. Daarom kan een verdere verbetering van de kwaliteitsprestaties van versterkers met een uitgangstrap op basis van bipolaire transistors worden bereikt door de uitgangstransistoren te vervangen door exemplaren met een hogere frequentie, waarbij de versterking minder afhankelijk is van de emitterstroom. Als dergelijke transistoren kunnen we complementaire paren 2SA1302 en 2SC3281 aanbevelen; 2SA1215 en 2SC2921; 2SA1216 en 2SC2922. Alle transistors worden door Toshiba vervaardigd in TO-247-pakketten.

De geluidskwaliteit van een versterker wordt voor een groot deel beïnvloed door zijn vermogen om te werken met een belasting met lage impedantie, d.w.z. leveren de maximale signaalstroom aan de belasting zonder vervorming.

Het is bekend dat elk akoestisch systeem (afgekort als AC) wordt gekenmerkt door een uitgangscompleximpedantiemodule Z. Meestal wordt de waarde van deze weerstand aangegeven in de paspoorten van seriële luidsprekers voor huishoudelijk gebruik en is deze 4 of 8 Ohm. Dit geldt echter alleen voor één frequentie, meestal 1 kHz. In het bereik van de werkfrequenties verandert de module van de complexe weerstand verschillende keren en kan deze afnemen tot 1...2 Ohm. Met andere woorden, voor niet-periodiek pulssignalen Met een breed spectrum, inclusief een muzieksignaal, vertegenwoordigt de luidspreker een laagohmige belasting voor de versterker, waar veel van de seriële versterkers simpelweg niet tegen kunnen.

Daarom de meeste effectieve manier Het verbeteren van de kwaliteitsindicatoren van de eindtrap bij gebruik van een echte complexe belasting is het vergroten van het aantal transistors in de armen van een push-pull-versterker. Dit maakt het niet alleen mogelijk om de betrouwbaarheid van de versterker te vergroten, naarmate het gebied groter wordt veilig werken elke transistor, maar het belangrijkste is dat de vervorming wordt verminderd door de collectorstromen tussen de transistors te herverdelen. In dit geval wordt het variatiebereik van de collectorstroom en dienovereenkomstig de versterking kleiner, wat uiteraard leidt tot een afname van de vervorming bij een belasting met lage impedantie, afhankelijk van bepaalde eisen aan de stroombron.

Helemaal niet op radicale wijze Een manier om het geluid van de versterker radicaal te verbeteren, is door de bipolaire transistors in de eindtrap te vervangen door veldeffecttransistors met geïsoleerde poort (MOSFET's).

Vergeleken met bipolaire MOSFET's onderscheiden ze zich door een betere lineariteit van de doorlaatkarakteristieken en een aanzienlijk hogere bedrijfssnelheid, d.w.z. betere frequentie-eigenschappen. Deze kenmerken veldeffecttransistors indien gebruikt, laten ze relatief toe met eenvoudige middelen breng de parameters en geluidskwaliteit van de geüpgradede versterker naar het allerbeste hoog niveau, wat in de praktijk herhaaldelijk is bevestigd. Het verbeteren van de lineariteit van de eindtrap wordt ook vergemakkelijkt door een kenmerk van veldeffecttransistors als een hoge ingangsweerstand, waardoor het mogelijk is om zonder een voorlaatste trap te doen, meestal uitgevoerd met behulp van een Darlington-circuit, en de vervorming verder te verminderen door het verkorten van het signaalpad.

De afwezigheid van het fenomeen van secundaire thermische doorslag in veldeffecttransistoren vergroot het gebied van veilige werking van de eindtrap en maakt het daardoor mogelijk om de betrouwbaarheid van de versterker als geheel te vergroten, en in sommige gevallen ook om vereenvoudig de circuits voor temperatuurstabilisatie van de ruststroom.

En nog een laatste ding. Om de betrouwbaarheid van de versterker te vergroten, zou het niet overbodig zijn om beschermende zenerdiodes VD3, VD4 met een stabilisatiespanning van 10...15 V in het transistorpoortcircuit te installeren. Deze zenerdiodes beschermen de poort tegen doorslag, waarvan de omgekeerde doorslagspanning meestal niet hoger is dan 20 V.

Bij het analyseren van de circuits voor het instellen van de initiële bias van de eindtrap van een versterker, moet u op twee punten letten.

Het eerste punt houdt verband met de initiële ruststroom die is ingesteld. Veel buitenlandse fabrikanten stellen deze in op 20...30 mA, wat duidelijk niet voldoende is vanuit het oogpunt van geluid van hoge kwaliteit bij lage volumeniveaus. Hoewel er geen zichtbare ‘stapsvervorming’ in het uitgangssignaal zit, leidt onvoldoende ruststroom tot een verslechtering van de frequentie-eigenschappen van de transistors, en als gevolg daarvan tot een onverstaanbaar, ‘vies’ geluid bij lage volumeniveaus, ‘vervagend’. kleine deeltjes. De optimale waarde van de ruststroom moet worden beschouwd als 50...100 mA. Als de versterker meerdere transistors in de arm heeft, geldt deze waarde voor elke transistor. In de overgrote meerderheid van de gevallen maakt het oppervlak van de radiatoren van de versterker langdurige warmteafvoer uit de uitgangstransistoren mogelijk bij de aanbevolen ruststroomwaarde.

Ten tweede: heel erg belangrijk punt is dat de hoogfrequente transistor, die vaak wordt gebruikt in het klassieke circuit voor het installeren en thermisch stabiliseren van de ruststroom, wordt geëxciteerd bij hoge frequenties, en de excitatie ervan is zeer moeilijk te detecteren. Daarom is het raadzaam om in plaats daarvan een laagfrequente transistor met ft te gebruiken. Het vervangen van deze transistor door een laagfrequente transistor garandeert in ieder geval problemen. Elimineren dynamische verandering De spanning wordt ook geholpen door de opname van een condensator C4 met een capaciteit van maximaal 0,1 μF tussen de collector en de basis.

Frequentiecorrectie van eindversterkers

De belangrijkste voorwaarde voor een hoogwaardige geluidsweergave is het tot een minimum beperken van dynamische vervorming transistor versterker. Bij versterkers met diepe feedback kan dit worden bereikt door serieus aandacht te besteden aan frequentiecorrectie. Zoals bekend is, heeft een echt audiosignaal een gepulseerd karakter. Daarom kan voor praktische doeleinden een voldoende idee over de dynamische eigenschappen van een versterker worden verkregen uit de reactie ervan op een sprong in de ingangsspanning, die op zijn beurt afhangt van de transiënte antwoord. Dit laatste kan worden beschreven met behulp van de verzwakkingscoëfficiënt. Transiënte kenmerken van versterkers bij verschillende betekenissen deze coëfficiënt wordt getoond in Fig. 7.

Op basis van de grootte van de eerste piek in de uitgangsspanning Uout = f(t) kan een ondubbelzinnige conclusie worden getrokken over de relatieve stabiliteit van de versterker. Zoals blijkt uit de getoonde figuren. 7 kenmerken is deze piek maximaal bij lage verzwakkingscoëfficiënten. Zo'n versterker heeft een kleine stabiliteitsmarge en, als het overige gelijk blijft, grote dynamische vervormingen, die zich manifesteren in de vorm van "vies", "ondoorzichtig" geluid, vooral bij hoge frequenties van het hoorbare geluidsbereik.

Vanuit het oogpunt van het minimaliseren van dynamische vervorming is de meest succesvolle versterker een versterker met een aperiodieke transiënte respons (verzwakkingscoëfficiënt kleiner dan 1). Het is echter technisch zeer lastig om een dergelijke versterker in de praktijk te implementeren. Daarom sluiten de meeste fabrikanten een compromis door een lagere verzwakkingscoëfficiënt te bieden.

In de praktijk wordt de optimalisatie van de frequentiecorrectie als volgt uitgevoerd. Door een blokgolfsignaal met een frequentie van 1 kHz aan te leggen van de pulsgenerator naar de ingang van de versterker en het transiënte proces aan de uitgang te observeren met behulp van een oscilloscoop, selecteert u de capaciteit van de correctiecondensator om een vorm van het uitgangssignaal te verkrijgen die is het dichtst bij rechthoekig.

Effect van versterkerontwerp op geluidskwaliteit

In goed ontworpen versterkers, met zorgvuldig ontworpen circuits en werkingsmodi van actieve elementen, zijn de problemen helaas niet altijd doordacht ontwerp. Dit leidt tot het feit dat signaalvervorming veroorzaakt door installatie-interferentie van de uitgangstrapstromen naar de ingangscircuits van de versterker een merkbare bijdrage levert aan het algehele vervormingsniveau van het gehele apparaat. Het gevaar van dergelijke interferentie is dat de vormen van de stromen die door de stroomcircuits van de armen van een push-pull-eindtrap gaan die in klasse AB-modus werkt, heel anders zijn dan de vormen van de stromen in de belasting.

De tweede ontwerpreden voor de verhoogde vervorming van de versterker is de mislukte bedrading van de "aarde" -bussen printplaat. Door de onvoldoende doorsnede van de bussen treedt er een merkbare spanningsval op, veroorzaakt door stromen in de stroomcircuits van de eindtrap. Als gevolg hiervan worden de aardpotentialen van de ingangstrap en de aardpotentialen van de uitgangstrap verschillend. Er treedt een zogenaamde vervorming van het “referentiepotentiaal” van de versterker op. Dit voortdurend veranderende potentiaalverschil wordt opgeteld bij de spanning van het gewenste signaal aan de ingang en versterkt door daaropvolgende trappen van de versterker, wat equivalent is aan de aanwezigheid van interferentie en leidt tot een toename van harmonische en intermodulatievervormingen.

Om dergelijke interferentie in de voltooide versterker te bestrijden, is het noodzakelijk om de nulpotentiaalbussen van de ingangstrap, het nulbelastingspotentieel en het nulpotentiaal van de voeding op één punt (ster) aan te sluiten met draden met een voldoende grote doorsnede . Maar de meest radicale manier om de vervorming van het referentiepotentieel te elimineren is galvanische isolatie gemeenschappelijke draad van de ingangstrap van de versterker van een krachtige voedingsbus. Deze oplossing is mogelijk in een versterker met een differentiële ingangstrap. Alleen de klemmen van de weerstanden R1 en R2 zijn verbonden met de gemeenschappelijke draad van de signaalbron (links in het diagram in de figuur). Alle andere geleiders die op de gemeenschappelijke draad zijn aangesloten, zijn verbonden met de krachtige voedingsbus, rechts in In dit geval kan het uitschakelen van de signaalbron om de een of andere reden echter leiden tot een versterkerstoring, omdat de linker "aarde"-bus nergens mee is verbonden en de toestand van de eindtrap onvoorspelbaar wordt. noodsituatie beide “aarde”-bussen zijn met elkaar verbonden door weerstand R4. De weerstand ervan mag niet erg klein zijn, zodat interferentie van een krachtige vermogensbus de ingang van de versterker niet kan bereiken, en tegelijkertijd niet te groot om de diepte van de feedback niet te beïnvloeden. In de praktijk bedraagt de weerstand van weerstand R4 ongeveer 10 ohm.

Energieverbruik van de stroomvoorziening

In de overgrote meerderheid van industriële versterkers is de capaciteit van de opslag- (filter)condensatoren van de voeding duidelijk onvoldoende, wat uitsluitend door economische redenen kan worden verklaard, omdat elektrische condensatoren grote nominale waarden (vanaf 10.000 µF en meer) zijn duidelijk niet de goedkoopste componenten. Onvoldoende capaciteit van filtercondensatoren leidt tot "geperste" dynamiek van de versterker en een toename van het achtergrondniveau, d.w.z. tot verslechtering van de geluidskwaliteit. Praktische ervaring auteur op het gebied van modernisering groot nummer verschillende versterkers geeft aan dat " echt geluid"begint wanneer de energie-intensiteit van de stroombron minimaal 75 J per kanaal is. Om een dergelijke energie-intensiteit te garanderen, is een totale capaciteit van filtercondensatoren van minimaal 45.000 μF vereist bij een voedingsspanning van 40 V per arm (E = CU 2 /2).

Kwaliteit element basis

Niet de minste rol bij het garanderen van een hoge geluidskwaliteit van versterkers wordt gespeeld door de kwaliteit van de elementbasis, voornamelijk passieve componenten, d.w.z. weerstanden en condensatoren, evenals installatiedraden.

En als de meeste fabrikanten permanente koolstof- en metaalfilmweerstanden van voldoende hoge kwaliteit in hun producten gebruiken, kan hetzelfde niet worden gezegd permanente condensatoren. De wens om te besparen op productkosten leidt vaak tot rampzalige resultaten. In die circuits waar het nodig is hoogwaardige polystyreen- of polypropyleenfilmcondensatoren te gebruiken met lage diëlektrische verliezen en lage coëfficiënt diëlektrische absorptie worden vaak penny-oxide-condensatoren geïnstalleerd of, wat iets beter is, condensatoren met een diëlektricum gemaakt van lavsan-film (polyethyleentereftalaat). Hierdoor klinken zelfs goed ontworpen versterkers “onverstaanbaar” en “modderig”. Tijdens het afspelen muzikale fragmenten geen geluidsdetails, kapot tonale balans, er is duidelijk niet genoeg snelheid, wat zich uit in een trage geluidsaanval muziekinstrumenten. Andere aspecten van het geluid lijden er ook onder. Over het algemeen laat het geluid veel te wensen over.

Daarom is het bij het upgraden van werkelijk hoogwaardige versterkingsapparaten noodzakelijk om alle condensatoren van lage kwaliteit te vervangen. Goede resultaten maakt het gebruik van condensatoren van Siemens, Philips, Wima mogelijk. Bij het finetunen van dure high-end apparaten kun je het beste condensatoren gebruiken Amerikaans bedrijf Molenbekertypes PPFX, PPFX-S, RTX (types worden vermeld in oplopende volgorde van prijs).

Last but not least moet u letten op de kwaliteit van de gelijkrichtdiodes en montagedraden.

Krachtige gelijkrichtdiodes en gelijkrichterbruggen, die veel worden gebruikt in versterkervoedingen, presteren slecht vanwege het effect van resorptie van minderheidsladingsdragers in de pn-overgang. Als gevolg hiervan bij het veranderen van de polariteit van de ingang naar de gelijkrichter AC-spanning industriële frequentiediodes die zich in de open toestand bevinden, sluiten met enige vertraging, wat op zijn beurt leidt tot het verschijnen van een krachtige impuls geluid. De interferentie dringt door in de voedingscircuits geluids pad en verslechtert de geluidskwaliteit. Om dit fenomeen te bestrijden is het noodzakelijk om gepulseerde diodes met hoge snelheid te gebruiken, en nog beter, Schottky-diodes, waarbij het effect van resorptie van minderheidsladingsdragers afwezig is. Van de beschikbare exemplaren kunnen wij diodes van International Rectifier aanbevelen. Wat de installatiedraden betreft, kunt u het beste de bestaande conventionele installatiedraden vervangen door zuurstofvrije koperen kabels van grote maat. Allereerst moet u de zenddraden vervangen versterkt signaal naar de uitgangsaansluitingen van de versterker, draden in de stroomcircuits, en ook, indien nodig, bedrading van de ingangsaansluitingen naar de ingang van de eerste versterkertrap.

Het is moeilijk om specifieke aanbevelingen te geven over kabelmerken. Het hangt allemaal af van de smaak en financiële mogelijkheden van de eigenaar van de versterker. Onder de bekende en beschikbare kabels op onze markt kunnen wij kabels van Kimber Kable, XLO, Audioquest aanbevelen.

Circuitontwerp en toepassing

Buizen basversterker

Versterker audiofrequenties bestaat meestal uit een voorversterker en een eindversterker (PA). Voorversterker ontworpen om de spanning te verhogen en op de waarde te brengen die nodig is voor de werking van de eindversterker, omvat vaak volumeregelaars, toonregelaars of een equalizer, soms kan deze structureel worden ontworpen als apart apparaat. De eindversterker moet het gespecificeerde vermogen van elektrische oscillaties aan het belastingscircuit (consumentencircuit) leveren. De belasting kan bestaan uit geluidszenders: akoestische systemen (luidsprekers), hoofdtelefoons (hoofdtelefoons); radio-omroepnetwerk of radiozendermodulator. Een laagfrequente versterker is een integraal onderdeel van alle geluidsweergave-, opname- en radio-uitzendapparatuur.

Eindversterker als aparte unit

Technics voorversterker

Classificatie

Signaal halve-golf-afsnijhoeken in verschillende modi

Op type ingangssignaalverwerking en ontwerp van de eindtrap van de versterker:

klasse "A" - analoge signaalverwerking, lineaire werkingsmodus van het versterkingselement
klasse “AB” - analoge signaalverwerking, bedrijfsmodus met grote afsnijhoek (>90°)
klasse “B” - analoge signaalverwerking, bedrijfsmodus met een afsnijhoek van 90°
klasse "C" - analoge signaalverwerking, bedrijfsmodus met een kleine afsnijhoek (<90°)
klasse "D" - digitale signaalverwerking, pulsbreedtemodulatie wordt gebruikt, het versterkingselement werkt in de sleutelmodus
klasse “T” - digitale signaalverwerking, pulsbreedtemodulatie wordt gebruikt bij het wijzigen van de frequentie en werkcyclus van de pulsen

IC voor gebruik in eindversterkers

Per type toepassing in het versterkerontwerp van actieve elementen:

buis- op elektronische vacuümbuizen. Ze vormden tot de jaren '70 de basis van de gehele ULF-vloot. In de jaren 60 werden buizenversterkers met een zeer hoog vermogen (tot tientallen kilowatts) geproduceerd. Ze hadden aanzienlijke afmetingen en gewicht, en een laag rendement. en hoge warmteafvoer. Momenteel worden buizenversterkers met een laag vermogen (een paar watt) alleen gebruikt als onderdeel van hifi-circuits.
transistor- op bipolaire of veldeffecttransistors. Dit ontwerp van de eindversterkertrap is behoorlijk populair vanwege de eenvoud en het vermogen om een hoog uitgangsvermogen te bereiken, hoewel het onlangs actief is vervangen door geïntegreerde, zelfs in krachtige versterkers.
integraal- op geïntegreerde schakelingen (IC's). Er zijn microcircuits die zowel voorversterkers als eindversterkers op dezelfde chip bevatten, gebouwd volgens verschillende circuits en werkend in verschillende klassen. Een van de voordelen is het minimale aantal elementen en dienovereenkomstig kleine afmetingen.
hybride- sommige cascades zijn gemonteerd op halfgeleiderelementen, andere op elektronische buizen. Soms worden hybride versterkers ook wel versterkers genoemd, die deels op geïntegreerde schakelingen en deels op transistors of vacuümbuizen zijn gemonteerd.

Transformator passend bij belasting

Op type aanpassing van de eindtrap van de versterker met de belasting:

transformator- deze aanpassingsschakeling wordt vooral gebruikt in buizenversterkers. Dit komt door de noodzaak om de hoge uitgangsweerstand van de lamp te matchen met de lage belastingsweerstand. High-end transistorversterkers hebben ook een transformator die past bij de belasting.
transformatorloos- het meest voorkomende aanpassingscircuit voor transistor- en geïntegreerde versterkers, omdat de transistortrap heeft een lage uitgangsweerstand, wat goed geschikt is voor belastingen met lage weerstand.

Koppelingen

Wikimedia Stichting. 2010.

Kijk wat een “Laagfrequente versterker” is in andere woordenboeken:

laagfrequente versterker- ULF-versterker ontworpen om audiofrequentiesignalen te versterken; in een radio-ontvanger wordt de ULF na de detector ingeschakeld. [L.M. Nevdyaev. Telecommunicatietechnologieën. Engels-Russisch verklarend woordenboek naslagwerk. Bewerkt door Yu.M. Gornostaeva... ...

laagfrequente versterker- žemadažnis stipprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. laagfrequente versterker vok. Niederfrequenzverstärker, m rus. laagfrequente versterker, m pranc. versterker met lage frequentie, m … Automatikos terminų žodynas

geluidsversterker- NDP. laagfrequente versterker Elektronische versterker voor audiofrequentiesignalen. [GOST 24375 80] Ontoelaatbare, niet aanbevolen laagfrequente versterker Onderwerpen radiocommunicatie Algemene voorwaarden radiozenders ... Handleiding voor technische vertalers

geluidsversterker- 360 audioversterker; UZCH (Laagfrequente versterker) Versterker voor elektrische audiosignalen Bron: PR 45.02 97: Industriestandaardisatiesysteem. Principes voor de ontwikkeling van regelgevingsdocumenten 360. Geluidsversterker... ... Woordenboek-naslagwerk met termen van normatieve en technische documentatie

Er wordt voorgesteld om deze pagina te hernoemen naar Audioversterker. Uitleg van de redenen en discussie op de Wikipedia-pagina: Hernoemen / 3 november 2012. Misschien komt de huidige naam niet overeen met de normen van de moderne Russische taal ... Wikipedia

Een elektronische versterker is een versterker van elektrische signalen, waarvan de versterkingselementen gebruik maken van het fenomeen elektrische geleidbaarheid in gassen, vacuüm en halfgeleiders. Een elektronische versterker kan een onafhankelijke... ... Wikipedia zijn

versterker- 3.1.1 versterker: Een versterker voor audiofrequentiesignalen in een afneembaar blokontwerp of opgenomen in een apparaat met één behuizing.

Voor het aansluiten van speakers op een laptop, tv of andere muziekbron is soms versterking van het signaal nodig met een apart apparaat. Het idee om je eigen versterker te bouwen is een goed idee als je geneigd bent om thuis met printplaten te werken en enige technische vaardigheden hebt.

Hoe maak je een geluidsversterker

Het begin van het werk aan het assembleren van een versterkingsapparaat voor luidsprekers van een of ander type bestaat uit het zoeken naar gereedschappen en componenten. Het versterkercircuit wordt met behulp van een soldeerbout op een hittebestendige drager op een printplaat gemonteerd. Het wordt aanbevolen om speciale soldeerstations te gebruiken. Als je hem zelf in elkaar zet om de schakeling te testen of voor een korte periode te gebruiken, dan is de “on wires” optie geschikt, maar heb je wel meer ruimte nodig om de componenten te plaatsen. De printplaat garandeert de compactheid van het apparaat en het gebruiksgemak.

Een goedkope en wijdverspreide versterker voor koptelefoons of kleine luidsprekers wordt gemaakt op basis van een microschakeling - een miniatuurbesturingseenheid met een vooraf bekabelde reeks commando's voor het besturen van een elektrisch signaal. Het enige dat nog aan het circuit met de microschakeling moet worden toegevoegd, zijn een paar weerstanden en condensatoren. De totale kosten van een versterker van amateurkwaliteit zijn uiteindelijk aanzienlijk lager dan de prijs van kant-en-klare professionele apparatuur uit de dichtstbijzijnde winkel, maar de functionaliteit is beperkt tot het wijzigen van het uitgangsvolume van het audiosignaal.

Denk aan de kenmerken van compacte eenkanaalsversterkers die u zelf assembleert op basis van microschakelingen uit de TDA-serie en hun analogen. De microschakeling genereert tijdens bedrijf een grote hoeveelheid warmte, dus u moet het contact met andere delen van het apparaat elimineren of minimaliseren. Voor gebruik wordt een radiatorrooster voor warmteafvoer aanbevolen. Afhankelijk van het model van de microschakeling en het vermogen van de versterker neemt de grootte van het vereiste koellichaam toe. Als de versterker in een behuizing wordt gemonteerd, moet u eerst een plaats voor het koellichaam plannen.

Een ander kenmerk van het met uw eigen handen samenstellen van een geluidsversterker is het lage spanningsverbruik. Hierdoor kun je een eenvoudige versterker gebruiken in auto's (aangedreven door een auto-accu), onderweg of thuis (aangedreven door een speciale unit of batterijen). Sommige vereenvoudigde audioversterkers hebben een spanning van slechts 3 volt nodig. Het stroomverbruik is afhankelijk van de vereiste mate van versterking van het audiosignaal. De geluidsversterker van de speler voor standaard hoofdtelefoons verbruikt ongeveer 3 Watt.

Het wordt aanbevolen dat een beginnende radioamateur een computerprogramma gebruikt om schakelschema's te maken en te bekijken. Bestanden voor dergelijke programma's kunnen de extensie *.lay hebben - ze worden gemaakt en bewerkt in de populaire virtuele tool Sprint Layout. Een circuit helemaal opnieuw met je eigen handen maken is zinvol als je al ervaring hebt opgedaan en wilt experimenteren met de opgedane kennis. Zoek en download anders kant-en-klare bestanden waarmee u snel een vervanging voor een laagfrequente versterker voor een autoradio of een digitale comboversterker voor een gitaar kunt samenstellen.

Voor laptop

Een doe-het-zelf-geluidsversterker voor een laptop wordt in een van de volgende twee gevallen gemonteerd: de ingebouwde luidsprekers zijn defect, of hun volume en geluidskwaliteit zijn niet voldoende voor uw behoeften. Je hebt een eenvoudige versterker nodig die is ontworpen voor een vermogen van externe luidsprekers tot 2 Watt en een wikkelweerstand van maximaal 4 Ohm. Om het zelf in elkaar te zetten, heb je naast standaard amateurradiogereedschap (tang, soldeerstation) een printplaat, een TDA 7231-microschakeling en een 9 volt voeding nodig. Selecteer uw eigen behuizing voor de versterkercomponenten.

Voeg de volgende items toe aan de lijst met gekochte componenten:

niet-polaire condensator 0,1 µF – 2 st.;
polaire condensator 100 µF – 1 st.;
polaire condensator 220 µF – 1 st.;
polaire condensator 470 µF – 1 st.;
constante weerstand 10 KOhm – 1 st.;
constante weerstand 4,7 Ohm – 1 st.;
tweestandenschakelaar – 1 st.;
jack voor luidsprekeruitgang – 1 st.

Bepaal zelf de montagevolgorde, afhankelijk van welk *.lay elektrisch schema u heeft gedownload. Selecteer een radiator van een zodanig formaat dat u dankzij de thermische geleidbaarheid de bedrijfstemperatuur van de microschakeling onder de 50 graden Celsius kunt houden. Als het apparaat constant buitenshuis wordt gebruikt met een laptop, heeft het een zelfgemaakte behuizing nodig met sleuven of gaten voor luchtcirculatie. Je kunt zo'n behuizing met je eigen handen samenstellen uit een plastic container of de overblijfselen van oude radioapparatuur, waarbij je het bord met lange schroeven vastzet.

Voor doe-het-zelf-hoofdtelefoons

De eenvoudigste stereoversterker voor draagbare hoofdtelefoons moet een laag vermogen hebben, maar de belangrijkste parameter is het stroomverbruik. In een ideaal voorbeeld wordt het ontwerp gevoed door AA-batterijen of, in extreme gevallen, door een eenvoudige 3-volt adapter. Je hebt een hoogwaardige TDA 2822-microschakeling of een analoog daarvan (bijvoorbeeld KA 2209) nodig, een elektronisch circuit om met je eigen handen een versterker te assembleren met behulp van een TDA 2822. Neem bovendien de volgende componenten:

condensatoren 100 µF (4 stuks);
tot 30 cm koperdraad;
aansluiting voor hoofdtelefoonkabel.

Als je de versterker compact en met een gesloten behuizing wilt maken, heb je een koelelement nodig. De versterker kan worden gemonteerd op een kant-en-klare of zelfgemaakte printplaat of door middel van opbouwmontage. De pulstransformator in de voeding kan interferentie veroorzaken, gebruik deze daarom niet in deze versterker. De afgewerkte versterker zorgt voor een aangenaam en krachtig geluid van de speler (opname- of radiosignaal), tablet of telefoon.

Subwooferversterkercircuit

De laagfrequente versterker wordt met uw eigen handen op de TDA 7294-microschakeling gemonteerd. Hij wordt zowel gebruikt om krachtige akoestiek met bas in het appartement te creëren, als als autoversterker - in dit geval moet u echter een bipolaire voeding aanschaffen. voeding van 30-35 Volt. De onderstaande figuren beschrijven de locatie van componenten, evenals de waarden van weerstanden en condensatoren. Deze subwooferversterker levert een uitgangsvermogen tot 100 watt met uitstekende lage frequenties.

Mini-geluidsversterker voor luidsprekers

Het hierboven beschreven ontwerp voor laptops is geschikt als geluidsversterkingsapparaat voor binnenlandse of buitenlandse thuisluidsprekers. Door het apparaat stationair te plaatsen, kunt u elke beschikbare voedingsadapter kiezen. U kunt het miniatuurformaat en het acceptabele uiterlijk van een goedkope versterker garanderen door verschillende regels te volgen:

Kant-en-klare printplaat van hoge kwaliteit.
Duurzame kunststof of metalen behuizing (bestellen bij een specialist).
De plaatsing van componenten is vooraf gepland.
De versterker is netjes gesoldeerd, zonder onnodige druppels soldeer.
Het koellichaam raakt alleen de chip.
Voor signaaluitvoer en stroominvoer worden kant-en-klare stopcontacten gebruikt.

DIY buizengeluidsversterker

Buizengeluidsversterkers zijn dure apparaten, op voorwaarde dat je alle componenten voor eigen rekening aanschaft. Oude radioamateurs bewaren soms verzamelingen buizen en andere onderdelen. Thuis met je eigen handen een buizenversterker in elkaar zetten is relatief eenvoudig als je bereid bent een paar dagen te besteden aan het zoeken naar gedetailleerde schakelschema's op internet. Het geluidsversterkercircuit is in elk geval uniek en hangt af van de geluidsbron (oude bandrecorder, moderne digitale apparatuur), stroombron, verwachte afmetingen en andere parameters.

Transistor-geluidsversterker

Met uw eigen handen een geluidsvoorversterker assembleren zonder gebruik te maken van complexe microschakelingen is mogelijk met behulp van transistors. Een versterker op basis van germaniumtransistors kan eenvoudig worden geïntegreerd in moderne audiosystemen; er is geen extra configuratie voor nodig. Het nadeel van transistorcircuits is de grotere omvang van de bordconstructies. De afhankelijkheid van de "zuiverheid" van de achtergrond is ook onaangenaam: je hebt een afgeschermde kabel nodig, of een extra circuit om ruis en rimpelingen van het netwerk te onderdrukken.

Video: doe-het-zelf audio-eindversterker

Een eenvoudige transistorversterker kan een goed hulpmiddel zijn om de eigenschappen van apparaten te bestuderen. De circuits en ontwerpen zijn vrij eenvoudig; u kunt het apparaat zelf maken en de werking ervan controleren, alle parameters meten. Dankzij moderne veldeffecttransistors is het mogelijk om uit letterlijk drie elementen een miniatuurmicrofoonversterker te maken. En sluit hem aan op een pc om de geluidsopnameparameters te verbeteren. En de gesprekspartners tijdens gesprekken zullen uw toespraak veel beter en duidelijker horen.

Frequentiekarakteristieken

Versterkers met een lage (audio)frequentie zijn te vinden in bijna alle huishoudelijke apparaten: stereosystemen, televisies, radio's, bandrecorders en zelfs personal computers. Maar er zijn ook RF-versterkers op basis van transistors, lampen en microschakelingen. Het verschil tussen beide is dat u met de ULF het signaal alleen kunt versterken op de audiofrequentie die door het menselijk oor wordt waargenomen. Met transistoraudioversterkers kunt u signalen reproduceren met frequenties in het bereik van 20 Hz tot 20.000 Hz.

Bijgevolg kan zelfs het eenvoudigste apparaat het signaal in dit bereik versterken. En dit gebeurt zo gelijkmatig mogelijk. De versterking is rechtstreeks afhankelijk van de frequentie van het ingangssignaal. De grafiek van deze grootheden is bijna een rechte lijn. Als een signaal met een frequentie buiten het bereik wordt toegepast op de versterkeringang, zal de kwaliteit van de werking en de efficiëntie van het apparaat snel afnemen. ULF-cascades worden in de regel samengesteld met behulp van transistors die in het lage en middenfrequentiebereik werken.

Bedieningsklassen van audioversterkers

Alle versterkerapparaten zijn onderverdeeld in verschillende klassen, afhankelijk van de mate van stroom die door de cascade vloeit tijdens de werkingsperiode:

Klasse "A" - stroom vloeit non-stop gedurende de gehele werkingsperiode van de versterkertrap.
In werkklasse "B" vloeit de stroom gedurende een halve periode.
Klasse “AB” geeft aan dat er stroom door de versterkertrap stroomt gedurende een tijd gelijk aan 50-100% van de periode.
In modus “C” vloeit er minder dan de helft van de bedrijfstijd elektrische stroom.
ULF-modus "D" wordt vrij recentelijk gebruikt in de amateurradiopraktijk - iets meer dan 50 jaar. In de meeste gevallen worden deze apparaten geïmplementeerd op basis van digitale elementen en hebben ze een zeer hoog rendement: meer dan 90%.

De aanwezigheid van vervorming in verschillende klassen laagfrequente versterkers

Het werkgebied van een klasse “A” transistorversterker wordt gekenmerkt door vrij kleine niet-lineaire vervormingen. Als het binnenkomende signaal hogere spanningspulsen uitspuugt, raken de transistors verzadigd. In het uitgangssignaal beginnen hogere waarden te verschijnen nabij elke harmonische (tot 10 of 11). Hierdoor verschijnt een metaalachtig geluid, dat alleen kenmerkend is voor transistorversterkers.

Als de voeding instabiel is, wordt het uitgangssignaal in amplitude nabij de netfrequentie gemodelleerd. Het geluid wordt harder aan de linkerkant van de frequentierespons. Maar hoe beter de stabilisatie van de voeding van de versterker, hoe complexer het ontwerp van het hele apparaat wordt. ULF's die in klasse "A" werken, hebben een relatief laag rendement - minder dan 20%. De reden is dat de transistor constant open is en er constant stroom doorheen vloeit.

Om de efficiëntie (zij het enigszins) te verhogen, kunt u push-pull-circuits gebruiken. Een nadeel is dat de halve golven van het uitgangssignaal asymmetrisch worden. Als u overschakelt van klasse “A” naar “AB”, zullen niet-lineaire vervormingen 3-4 keer toenemen. Maar de efficiëntie van het hele apparaatcircuit zal nog steeds toenemen. ULF-klassen “AB” en “B” karakteriseren de toename van de vervorming naarmate het signaalniveau aan de ingang afneemt. Maar zelfs als u het volume hoger zet, helpt dit niet om de tekortkomingen volledig weg te nemen.

Werk in tussenklassen

Elke klasse heeft verschillende variëteiten. Er is bijvoorbeeld een klasse versterkers "A+". Daarin werken de ingangstransistors (laagspanning) in modus "A". Maar hoogspanningsapparaten die in de eindtrappen zijn geïnstalleerd, werken in “B” of “AB”. Dergelijke versterkers zijn veel zuiniger dan versterkers die in klasse "A" werken. Er is een merkbaar lager aantal niet-lineaire vervormingen - niet hoger dan 0,003%. Betere resultaten kunnen worden bereikt met behulp van bipolaire transistors. Het werkingsprincipe van versterkers op basis van deze elementen zal hieronder worden besproken.

Maar er zit nog steeds een groot aantal hogere harmonischen in het uitgangssignaal, waardoor het geluid karakteristiek metaalachtig wordt. Er zijn ook versterkercircuits die in klasse “AA” werken. Daarin zijn niet-lineaire vervormingen nog minder - tot 0,0005%. Maar het belangrijkste nadeel van transistorversterkers bestaat nog steeds: het karakteristieke metaalachtige geluid.

"Alternatieve" ontwerpen

Dit wil niet zeggen dat ze alternatief zijn, maar sommige specialisten die zich bezighouden met het ontwerpen en assembleren van versterkers voor hoogwaardige geluidsweergave geven steeds vaker de voorkeur aan buizenontwerpen. Buizenversterkers hebben de volgende voordelen:

Zeer laag niveau van niet-lineaire vervorming in het uitgangssignaal.
Er zijn minder hogere harmonischen dan bij transistorontwerpen.

Maar er is één groot nadeel dat opweegt tegen alle voordelen: je moet beslist een apparaat voor coördinatie installeren. Feit is dat de buizentrap een zeer hoge weerstand heeft: enkele duizenden ohms. Maar de weerstand van de luidsprekerwikkeling is 8 of 4 Ohm. Om ze te coördineren, moet je een transformator installeren.

Dit is natuurlijk geen heel groot nadeel: er zijn ook transistorapparaten die transformatoren gebruiken die passen bij de eindtrap en het luidsprekersysteem. Sommige experts beweren dat het meest effectieve circuit een hybride circuit is, dat gebruik maakt van single-ended versterkers die niet worden beïnvloed door negatieve feedback. Bovendien werken al deze cascades in ULF-klasse “A”-modus. Met andere woorden, een eindversterker op een transistor wordt gebruikt als repeater.

Bovendien is de efficiëntie van dergelijke apparaten vrij hoog: ongeveer 50%. Maar je moet je niet alleen concentreren op efficiëntie- en vermogensindicatoren - ze geven niet de hoge kwaliteit van de geluidsweergave door de versterker aan. De lineariteit van de kenmerken en hun kwaliteit zijn veel belangrijker. Daarom moet je in de eerste plaats aandacht aan hen besteden, en niet aan macht.

Single-ended ULF-circuit op een transistor

De eenvoudigste versterker, gebouwd volgens een gemeenschappelijk emittercircuit, werkt in klasse "A". De schakeling maakt gebruik van een halfgeleiderelement met een n-p-n-structuur. In het collectorcircuit is een weerstand R3 geïnstalleerd, die de stroomstroom beperkt. Het collectorcircuit is verbonden met de positieve voedingsdraad en het emittercircuit is verbonden met de negatieve draad. Als je halfgeleidertransistors met een p-n-p-structuur gebruikt, zal het circuit precies hetzelfde zijn, je hoeft alleen maar de polariteit te veranderen.

Met behulp van een ontkoppelcondensator C1 is het mogelijk om het wisselende ingangssignaal te scheiden van de gelijkstroombron. In dit geval vormt de condensator geen obstakel voor de stroom van wisselstroom langs het basis-emitterpad. De interne weerstand van de emitter-basisovergang vormt samen met de weerstanden R1 en R2 de eenvoudigste voedingsspanningsdeler. Typisch heeft weerstand R2 een weerstand van 1-1,5 kOhm - de meest typische waarden voor dergelijke circuits. In dit geval wordt de voedingsspanning precies gehalveerd. En als je het circuit voedt met een spanning van 20 volt, kun je zien dat de waarde van de stroomversterking h21 150 zal zijn. Opgemerkt moet worden dat HF-versterkers op transistors volgens vergelijkbare circuits zijn gemaakt, alleen werken ze a beetje anders.

In dit geval is de emitterspanning 9 V en de daling in het “E-B”-gedeelte van het circuit 0,7 V (wat typisch is voor transistors op siliciumkristallen). Als we een versterker beschouwen op basis van germaniumtransistoren, dan zal in dit geval de spanningsval in de "E-B"-sectie gelijk zijn aan 0,3 V. De stroom in het collectorcircuit zal gelijk zijn aan de stroom die door de emitter stroomt. Je kunt dit berekenen door de emitterspanning te delen door de weerstand R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA. Om de waarde van de basisstroom te berekenen, moet u 9 mA delen door de versterking h21 - 9 mA/150 = 60 μA. ULF-ontwerpen maken meestal gebruik van bipolaire transistors. Het werkingsprincipe is anders dan dat in het veld.

Op weerstand R1 kun je nu de valwaarde berekenen - dit is het verschil tussen de basis- en voedingsspanning. In dit geval kan de basisspanning worden gevonden met behulp van de formule: de som van de kenmerken van de emitter en de "E-B" -overgang. Bij voeding via een 20 Volt-bron: 20 - 9,7 = 10,3. Hier kunt u de weerstandswaarde R1 = 10,3 V/60 μA = 172 kOhm berekenen. Het circuit bevat capaciteit C2, die nodig is om een circuit te implementeren waar de wisselcomponent van de emitterstroom doorheen kan gaan.

Als u condensator C2 niet installeert, zal de variabele component zeer beperkt zijn. Hierdoor zal een dergelijke op transistor gebaseerde audioversterker een zeer lage stroomversterking h21 hebben. Het is noodzakelijk om aandacht te besteden aan het feit dat in de bovenstaande berekeningen werd aangenomen dat de basis- en collectorstromen gelijk waren. Bovendien werd aangenomen dat de basisstroom de stroom is die vanuit de emitter het circuit in vloeit. Het treedt alleen op als er een voorspanning wordt aangelegd op de basisuitgang van de transistor.

Maar er moet rekening mee worden gehouden dat de lekstroom van de collector absoluut altijd door het basiscircuit stroomt, ongeacht de aanwezigheid van voorspanning. In gewone emittercircuits wordt de lekstroom minstens 150 keer versterkt. Maar meestal wordt met deze waarde alleen rekening gehouden bij het berekenen van versterkers op basis van germaniumtransistoren. In het geval dat silicium wordt gebruikt, waarbij de stroom van het “K-B”-circuit erg klein is, wordt deze waarde eenvoudigweg verwaarloosd.

Versterkers op basis van MOS-transistors

De in het diagram weergegeven veldeffecttransistorversterker heeft veel analogen. Inclusief het gebruik van bipolaire transistors. Daarom kunnen we als soortgelijk voorbeeld het ontwerp van een audioversterker beschouwen die is samengesteld volgens een circuit met een gemeenschappelijke zender. De foto toont een circuit gemaakt volgens een gemeenschappelijk broncircuit. Op de ingangs- en uitgangscircuits zijn RC-verbindingen gemonteerd, zodat het apparaat in klasse “A”-versterkermodus werkt.

De wisselstroom van de signaalbron wordt door condensator C1 gescheiden van de gelijkspanning. Het is absoluut noodzakelijk dat de veldeffecttransistorversterker een poortpotentiaal moet hebben die lager zal zijn dan dezelfde bronkarakteristiek. In het weergegeven diagram is de poort via weerstand R1 met de gemeenschappelijke draad verbonden. De weerstand is zeer hoog - in ontwerpen worden meestal weerstanden van 100-1000 kOhm gebruikt. Een dergelijke grote weerstand is zo gekozen dat het ingangssignaal niet overbrugd wordt.

Deze weerstand laat bijna geen elektrische stroom door, waardoor de poortpotentiaal (bij gebrek aan signaal aan de ingang) gelijk is aan die van de aarde. Aan de bron blijkt de potentiaal hoger te zijn dan die van de aarde, alleen als gevolg van de spanningsval over weerstand R2. Hieruit blijkt duidelijk dat de poort een lager potentieel heeft dan de bron. En dit is precies wat nodig is voor de normale werking van de transistor. Het is noodzakelijk om aandacht te besteden aan het feit dat C2 en R3 in dit versterkercircuit hetzelfde doel hebben als in het hierboven besproken ontwerp. En het ingangssignaal wordt 180 graden verschoven ten opzichte van het uitgangssignaal.

ULF met transformator aan de uitgang

Je kunt zo'n versterker met je eigen handen maken voor thuisgebruik. Het wordt uitgevoerd volgens het schema dat werkt in klasse "A". Het ontwerp is hetzelfde als hierboven besproken - met een gemeenschappelijke zender. Eén kenmerk is dat u voor het matchen een transformator moet gebruiken. Dit is een nadeel van een dergelijke transistorgebaseerde audioversterker.

Het collectorcircuit van de transistor wordt belast door de primaire wikkeling, die een uitgangssignaal ontwikkelt dat via de secundaire naar de luidsprekers wordt verzonden. Op de weerstanden R1 en R3 is een spanningsdeler gemonteerd, waarmee u het werkpunt van de transistor kunt selecteren. Deze schakeling levert voorspanning aan de basis. Alle andere componenten hebben hetzelfde doel als de hierboven besproken circuits.

Push-pull audioversterker

Er kan niet worden gezegd dat dit een eenvoudige transistorversterker is, omdat de werking ervan iets ingewikkelder is dan de eerder besproken. Bij push-pull ULF's wordt het ingangssignaal gesplitst in twee halve golven, verschillend in fase. En elk van deze halve golven wordt versterkt door zijn eigen cascade, gemaakt op een transistor. Nadat elke halve golf is versterkt, worden beide signalen gecombineerd en naar de luidsprekers gestuurd. Dergelijke complexe transformaties kunnen signaalvervorming veroorzaken, omdat de dynamische en frequentie-eigenschappen van twee transistors, zelfs van hetzelfde type, verschillend zullen zijn.

Als gevolg hiervan wordt de geluidskwaliteit aan de versterkeruitgang aanzienlijk verminderd. Wanneer een balansversterker in klasse “A” werkt, is het niet mogelijk een complex signaal met hoge kwaliteit weer te geven. De reden is dat er voortdurend een verhoogde stroom door de schouders van de versterker vloeit, dat de halve golven asymmetrisch zijn en dat er fasevervormingen optreden. Het geluid wordt minder verstaanbaar en bij verhitting neemt de signaalvervorming nog meer toe, vooral bij lage en ultralage frequenties.

Transformatorloze ULF

Een op transistors gebaseerde basversterker gemaakt met behulp van een transformator is, ondanks het feit dat het ontwerp kleine afmetingen heeft, nog steeds onvolmaakt. Transformers zijn nog steeds zwaar en omvangrijk, dus het is beter om ze weg te doen. Een schakeling gemaakt op complementaire halfgeleiderelementen met verschillende soorten geleidbaarheid blijkt veel effectiever. De meeste moderne ULF's worden precies volgens dergelijke schema's gemaakt en werken in klasse "B".

De twee krachtige transistoren die in het ontwerp zijn gebruikt, werken volgens een emittervolgcircuit (gemeenschappelijke collector). In dit geval wordt de ingangsspanning zonder verlies of winst naar de uitgang verzonden. Als er geen signaal aan de ingang is, staan de transistors op het punt in te schakelen, maar zijn ze nog steeds uitgeschakeld. Wanneer een harmonisch signaal aan de ingang wordt toegevoerd, opent de eerste transistor met een positieve halve golf, en bevindt de tweede zich op dit moment in de afsnijmodus.

Bijgevolg kunnen alleen positieve halve golven door de belasting gaan. Maar de negatieve openen de tweede transistor en schakelen de eerste volledig uit. In dit geval verschijnen er alleen negatieve halve golven in de belasting. Als gevolg hiervan verschijnt het in vermogen versterkte signaal aan de uitgang van het apparaat. Een dergelijk versterkercircuit met transistors is behoorlijk effectief en kan zorgen voor een stabiele werking en geluidsweergave van hoge kwaliteit.

ULF-circuit op één transistor

Nadat u alle hierboven beschreven functies heeft bestudeerd, kunt u de versterker met uw eigen handen monteren met behulp van een eenvoudige elementbasis. De transistor kan worden gebruikt voor de binnenlandse KT315 of een van zijn buitenlandse analogen, bijvoorbeeld BC107. Als belasting moet je een koptelefoon gebruiken met een weerstand van 2000-3000 Ohm. Er moet een voorspanning op de basis van de transistor worden aangelegd via een weerstand van 1 MΩ en een ontkoppelcondensator van 10 μF. Het circuit kan worden gevoed vanuit een bron met een spanning van 4,5-9 volt, een stroomsterkte van 0,3-0,5 A.

Als weerstand R1 niet is aangesloten, is er geen stroom in de basis en collector. Maar bij aansluiting bereikt de spanning een niveau van 0,7 V en kan er een stroom van ongeveer 4 μA vloeien. In dit geval zal de stroomversterking ongeveer 250 zijn. Vanaf hier kunt u een eenvoudige berekening van de versterker maken met behulp van transistors en de collectorstroom ontdekken - deze blijkt gelijk te zijn aan 1 mA. Nadat u dit transistorversterkercircuit hebt geassembleerd, kunt u het testen. Sluit een belasting aan op de uitgang - hoofdtelefoon.

Raak de versterkeringang aan met uw vinger - er zou een karakteristiek geluid moeten verschijnen. Als het er niet is, is de structuur hoogstwaarschijnlijk verkeerd gemonteerd. Controleer alle verbindingen en elementbeoordelingen nogmaals. Om de demonstratie duidelijker te maken, sluit u een geluidsbron aan op de ULF-ingang: de uitgang van de speler of telefoon. Luister naar muziek en evalueer de geluidskwaliteit.