Mnogi ljudje poznajo situacijo, ko naprava predvaja zvok, vendar tega ne počne tako glasno, kot bi želeli. Kaj storiti? Lahko kupite drugo opremo za reprodukcijo zvoka ali pa kupite avdiofrekvenčni ojačevalnik moči (v nadaljevanju UMZCH). Poleg tega je ojačevalnik mogoče sestaviti ročno.
Za to potrebujete le osnovno znanje elektronike, kot je sposobnost razlikovanja med emiterjem, bazo in kolektorjem v bipolarnem tranzistorju, odtokom, virom, vrati na terenu, pa tudi drugimi osnovnimi vidiki.
V nadaljevanju bodo opisani najpomembnejši parametri avdio ojačevalnikov moči, ki jih je treba izboljšati, da bi dosegli večji dobiček, pa tudi najpreprostejša vezja teh naprav, sestavljena na različnih osnovnih komponentah, kot so vakuumske cevi, tranzistorji, operacijski ojačevalniki in integrirana vezja.
Poleg tega bo članek obravnaval visokokakovostno shemo UMZCH. To bo vplivalo na njegovo sestavo, parametre in oblikovne značilnosti. Upoštevana bo tudi shema UMZCH Sukhov.
parametri UMZCH
Najpomembnejši parameter ojačevalnikamoč - ojačevalni faktor. Predstavlja razmerje med izhodnim in vhodnim signalom in je razdeljen na tri ločene parametre:
- Trenutni dobiček. KI=Iout / Iin.
- Dobitek napetosti. KU=Uout / Uin.
- Pridobitev moči. KP=Pout / Pin.
V primeru UMZCH je bolj smiselno razmisliti o povečanju moči, saj je ta parameter tisti, ki zahteva ojačanje, čeprav je neumno zanikati, da je vrednost moči - tako vhodna kot izhodna - odvisna od toka in vrednosti napetosti.
Seveda imajo ojačevalniki druge parametre, kot je faktor popačenja ojačanega signala, vendar niso tako pomembni v primerjavi z ojačenjem.
Ne pozabite, da ni popolnih naprav. Ni UMZCH z velikim dobičkom, brez drugih pomanjkljivosti. Vedno moraš žrtvovati nekatere parametre zaradi drugih.
UMZCH na elektrovakuumskih napravah
Elektrovakumske naprave so naprave, ki v svoji zasnovi vsebujejo bučko, v kateri je bodisi vakuum ali določen plin, pa tudi vsaj dve elektrodi - katodo in anodo.
V bučki so lahko tri, pet in celo osem dodatnih elektrod. Svetilka z dvema elektrodama se imenuje dioda (ne smemo zamenjati s polprevodniško diodo), s tremi - trioda, s petimi - pentoda.
Vakumski cevni ojačevalniki močizelo cenjen tako med navadnimi ljubitelji glasbe kot profesionalnimi glasbeniki, saj cevi zagotavljajo "najčistejšo" ojačanje.
To je deloma posledica dejstva, da elektroni, vbrizgani s katode, na poti do anode ne naletijo na upor in dosežejo cilj v nespremenjenem stanju – niso modulirani niti v gostoti niti hitrosti.
Cevni ojačevalniki so najdražji od vseh, ki so na trgu. To je posledica dejstva, da se elektrovakuumske naprave v prejšnjem stoletju niso več uporabljale, zato je njihova proizvodnja v velikih količinah postala nedonosna. To je kosovni izdelek. Toda takšni UMZCH so zagotovo vredni svojega denarja: v primerjavi s priljubljenimi analogi, tudi na integriranih vezjih, je razlika jasno slišna. In ne v korist žetonov.
Seveda ni treba sami sestavljati cevnih ojačevalnikov, kupite jih lahko v specializiranih trgovinah. Stroški ojačevalnikov na vakuumskih napravah se začnejo od 50.000 ₽. Najdete lahko relativno poceni rabljene možnosti (tudi do 10.000 ₽), vendar so lahko slabe kakovosti. Koliko stanejo dobri cevni ojačevalniki? Od 100.000 ₽ Koliko stanejo zelo dobri ojačevalniki? Od nekaj sto tisoč rubljev.
Na svetilkah je veliko vezij UMZCH, ta razdelek bo obravnaval osnovni primer.
Najpreprostejši ojačevalnik je mogoče sestaviti na triodi. Spada v razred enocikličnih vezij UMZCH. V triodi je tretja elektroda kontrolna mreža, ki uravnava anodni tok. Nanj je priključena izmenična napetost in z uporabo velikosti in polarnosti izvornega signala lahko karkolizmanjšati ali povečati anodni tok.
Če na mrežo povežete negativni visoki potencial, se bodo elektroni usedli nanjo in tok v vezju bo enak nič. Če se na mrežo uporabi pozitivni potencial, bodo elektroni od katode do anode neovirano prehajali.
S prilagajanjem anodnega toka lahko spremenite delovno točko triode na tokovno-napetostni karakteristiki. To vam omogoča, da prilagodite količino ojačanja toka in napetosti (na koncu - moč) te elektrovakuumske naprave.
Če želite sestaviti preprost triodni ojačevalnik, morate na krmilno mrežo priključiti spremenljiv vir energije, na katodo uporabiti nič potenciala, na anodo pozitivno. Balastni upor je običajno povezan z anodo. Obremenitev je treba odstraniti med balastom in anodo.
Za izboljšanje kakovosti ojačanega signala lahko serijsko ali vzporedno (odvisno od primera) na obremenitev povežete filtrirni kondenzator, priključite kondenzator in upor, ki sta povezana vzporedno s katodo, in priključite preprost delilnik napetosti dveh uporov na krmilno mrežo.
Teoretično je mogoče sestaviti ojačevalnik moči na klystronu po vezjih UMZCH na svetilkah. Klystron je elektrovakuumska naprava, ki je po zasnovi podobna diodi, vendar ima dva dodatna terminala, ki služita za vnos in izhod signala. Ojačitev v tej napravi nastane zaradi modulacije toka elektronov, ki jih oddaja katoda proti kolektorju (analogno anodi), najprej po hitrosti in nato po gostoti.
UMZCH na bipolarnih tranzistorjih
Bipolarni tranzistor - sinteza dveh diod. Je bodisi p-n-p ali n-p-n element z naslednjimi komponentami:
- emiter;
- base;
- zbiralec.
Hitrost in zanesljivost tranzistorjev je na splošno višji kot pri vakuumskih napravah. Ni skrivnost, da so sprva elektronski računalniki delovali prav na svetilkah, a takoj, ko so se pojavili tranzistorji, so slednji hitro zamenjali svoje predpotopne tekmece in se uspešno uporabljajo še danes.
Naprej bo obravnavan primer uporabe n-p-n tranzistorja v vezju ojačevalnika moči. Pomembno je omeniti, da so elektroni (n) nekoliko hitrejši od lukenj (p), zmogljivost n-p-n in p-n-p tranzistorjev se ne razlikuje v korist slednjih.
Še en pomemben odtenek je, da imajo bipolarni tranzistorji več preklopnih vezij:
- Skupni emiter (najbolj priljubljen).
- S skupno bazo.
- S skupnim razdelilnikom.
Vsa vezja imajo različne parametre ojačenja. Naslednje vezje UMZCH ima povezavo skupnega oddajnika.
Za sestavljanje preprostega ojačevalnika, ki temelji na n-p-n tranzistorju, morate na njegovo bazo priključiti izmenično napetost, pozitivni potencial na kolektor in negativni potencial na oddajnik. In pred osnovo, pred kolektorjem in pred oddajnikom je treba namestiti omejevalne upore. Obremenitev se odstrani med balastom kolektorja in samim kolektorjem.
Kot v primeru elektrovakumatriodni ojačevalnik, da izboljšate kakovost ojačanja v tem vezju, lahko:
- namestite napetostni delilnik in filtrski kondenzator pred bazo;
- namestite kondenzator in upor, priključen vzporedno z oddajnikom;
- vklopite filtrski kondenzator na obremenitev, da odpravite hrup in motnje.
Če sta dve takšni ojačevalni stopnji povezani zaporedno, se lahko njuni dobički med seboj pomnožijo. To seveda znatno oteži zasnovo naprave, vendar bo omogočilo večjo ojačitev. Res je, povezovanje teh kaskad ne bo šlo za nedoločen čas: več kot je posameznih ojačevalnikov povezanih zaporedno, večja je možnost, da bodo šli v nasičenost.
Če tranzistor deluje v načinu nasičenosti, potem ne more biti govora o kakšnih ojačevalnih lastnostih. To lahko preverite tako, da pogledate tokovno-napetostno karakteristiko: delovna točka tranzistorja je v vodoravnem delu, če deluje v načinu nasičenosti.
UMZCH FET
Naprej bo prikazano vezje UMZCH na tranzistorjih tipa MOS (kovinski oksid-polprevodnik - standardna struktura tranzistorja s polnim učinkom).
Struktura tranzistorjev z učinkom polja ima malo skupnega z bipolarnimi tranzistorji. Poleg tega njihovo načelo delovanja ni nič podobnega principu delovanja bipolarnih analogov.
Tranzistorje z učinkom polja upravlja električno polje (bipolarno - s tokom). Ne črpajo toka in so odporni na gama sevanje, imenovano tudiradioaktivno sevanje. Slednje dejstvo verjetno ne bo nikoli prišlo prav za glasbenike, ki želijo zgraditi zvočni ojačevalnik moči, toda v industriji je ta lastnost tranzistorjev na polju zelo cenjena.
Njihova glavna pomanjkljivost je, da ne delujejo dobro s statično elektriko. Naboj te narave izvora lahko onemogoči tranzistorje te vrste. Vsak nepreviden dotik s prstom na stiku elementa lahko poškoduje tranzistor.
Te lastnosti je treba upoštevati pri sestavljanju močnostnih ojačevalnikov na teh elektronskih komponentah.
Kako sestaviti vezje UMZCH na tranzistorju s polnim učinkom z lastnimi rokami? Dovolj je, da sledite nadaljnjim navodilom.
Preprosto vezje UMZCH na poljskem tranzistorju je mogoče sestaviti z uporabo poljskega tranzistorja p-n spoja s kanalom n-tipa. Zasnova je podobna opisani pri sestavljanju ojačevalnika na bipolarnem tranzistorju, le vrata so zasedla mesto baze, kolektor - odtok, emiter - vir.
UMZCH na operacijskem ojačevalniku
Operacijski ojačevalnik (v nadaljevanju OU) je elektronska komponenta, ki ima dva vhoda - invertni (fazno spremeni signal za 180 stopinj) in neinvertiran (ne spreminja faze signala) - kot tudi en izhod in par kontaktov za napajanje. Ima nizko ničelno napetost in vhodne tokove. Ta enota ima zelo visok dobiček.
OU lahko deluje v dveh načinih:
- v načinu ojačevalnika;
- v načinugenerator.
Da bi op-ojačevalnik deloval v ojačevalnem načinu, je potrebno nanj priključiti vezje negativne povratne informacije. To je upor, ki je z enim izhodom povezan z izhodom op-amp, drugim pa z invertnim vhodom.
Če povežete isto vezje z neinvertirajočim vhodom, boste dobili pozitivno povratno vezje in op-amp bo začel delovati kot generator signala.
Na op-amp je sestavljenih več vrst ojačevalcev:
- Invertiranje - ojača signal in spremeni njegovo fazo za 180 stopinj. Če želite dobiti invertirni ojačevalnik na op-ojačevalniku, morate ozemljiti neinvertirajoči vhod op-ojačevalnika in uporabiti signal na invertirnega ojačevalnika, ki ga je treba ojačati. V tem primeru ne smemo pozabiti na vezje negativne povratne informacije.
- Neinvertirajoč - ojača signal brez spreminjanja njegove faze. Če želite sestaviti neinvertirni ojačevalnik, morate povezati vezje z negativnimi povratnimi informacijami na operacijski ojačevalnik, ozemljiti invertni vhod in uporabiti signal na neinvertirni zatič op-amp.
- Diferencial - ojača diferencialne signale (signale, ki se razlikujejo po fazi, vendar so enaki po amplitudi in frekvenci). Če želite dobiti diferencialni ojačevalnik, morate na vhode op-amp priključiti omejevalne upore, ne pozabite na vezje negativne povratne informacije in na vhodne kontakte uporabiti dva signala: signal pozitivne polarnosti je treba uporabiti na neinvertirajočem vhod, negativni signal v invertni.
- Measuring - modificirana različica diferencialnega ojačevalnika. Instrumentacijski ojačevalnik opravlja samo isto funkcijo kot diferencialni ojačevalnikima možnost prilagajanja ojačanja s pomočjo potenciometra, ki povezuje vhoda dveh op-ojačevalcev. Zasnova takšnega ojačevalnika je veliko bolj zapletena in vključuje ne enega, ampak tri op-amp.
Kako težko je delati z operacijskimi ojačevalniki? Za vezja op-amp je včasih težko najti ustrezne komponente, kot so upori in kondenzatorji, ker je potrebno skrbno ujemanje elementov ne le v nazivnih vrednostih, ampak tudi v materialih.
UMZCH na integriranih vezjih
Integrirana vezja so naprave, izdelane posebej za izvajanje določene naloge. V primeru UMZCH eno majhno mikrovezje nadomesti veliko kaskado tranzistorjev, operacijskih ojačevalcev ali vakuumskih naprav.
Trenutno so TDA čipi z različnimi serijskimi številkami, kot sta TDA7057Q ali TDA2030, zelo priljubljeni. Na mikrovezjih je ogromno UMZCH vezij.
V svoji sestavi imajo veliko število uporov, kondenzatorjev in operacijskih ojačevalcev, opremljenih v zelo majhnem ohišju, katerega velikost ne presega 1 ali 2 rubljevskih kovancev.
Oblikovanje UMZCH
Pred nakupom potrebnih delov in jedkanjem prevodnikov na tekstolitno ploščo je potrebno razjasniti vrednosti uporov in kondenzatorjev ter izbrati želene modele tranzistorjev, operacijskih ojačevalcev ali integriranih vezij.
To lahko storite na računalniku z uporabo namenske programske opreme, kot je NI Multisim. ATTa program je zbral veliko bazo elektronskih komponent. Z njegovo pomočjo lahko simulirate delovanje katere koli elektronske naprave, tudi ob upoštevanju napak, preverite delovanje vezij.
S pomočjo takšne programske opreme je še posebej priročno testirati zmogljiva vezja UMZCH.
200W tranzistorsko stereo ojačevalno vezje
Shema, obravnavana v tem razdelku, je veliko bolj zapletena od zgoraj opisanih. Toda njegove ojačevalne lastnosti so boljše kot pri zasnovah, ki temeljijo na bipolarnih tranzistorjih s poljem, pa tudi na operacijskih ojačevalnikih in integriranih vezjih, ki so bili že citirani v članku.
Ta izdelek vključuje naslednje izdelke:
- Uporniki.
- Kondenzatorji (polarni in nepolarni).
- diode.
- Zener dioda.
- Varovalke.
- bipolarni tranzistorji tipa N-p-n.
- P-n-p bipolarni tranzistorji.
- P-kanalni IGFET-ji.
- Izolirana vrata FET z n-kanalom.
Parametri tega močnostnega ojačevalnika:
- Pnazivna moč=200 W (na kanal).
- Uizhodna stopnja moč=50V (dovoljeno je rahlo odstopanje).
- Ipočitek izhodne stopnje=200 mA.
- Ipreostanek enega izhodnega tranzistorja=50 mA.
- Uobčutljivost=0,75 V.
Vsi glavni deli te naprave (transformator, sistemhlajenje v obliki radiatorjev in sama plošča) se nahajajo na anodiziranem ohišju iz duraluminijske pločevine, katere debelina je 5 mm. Sprednja plošča naprave in gumbi za nadzor glasnosti so izdelani iz istega materiala.
Transformator z dvema navitjema 35 V lahko kupite že pripravljen. Zaželeno je izbrati jedro toroidne oblike (njegova zmogljivost je bila preverjena v tem vezju), moč pa naj bo 300 W.
Napajalnik za vezje bo prav tako treba sestaviti neodvisno v skladu z napajalnim vezjem UMZCH. Za njegovo izdelavo boste potrebovali varovalko, transformator, diodni most, pa tudi štiri polarne kondenzatorje.
Napajalno vezje UMZCH je podano v istem razdelku.
Tri preproste resnice, ki si jih je treba zapomniti pri sestavljanju katerega koli električnega tokokroga:
- Upoštevajte polarnost polarnih kondenzatorjev. Če zamenjate plus in minus v majhnem ojačevalniku, potem se ne bo zgodilo nič strašnega, vezje UMZCH preprosto ne bo delovalo, a ravno zaradi tako nepomembne, na prvi pogled napake so padle rakete z opremo in posadko na krovu
- Upoštevajte polarnost diod: katodo z anodo je prav tako prepovedano zamenjati. Za zener diodo je to pravilo tudi relevantno.
- Glavna stvar je, da morate dele spajkati samo tam, kjer je na diagramu kontaktna točka. Večina okvarjenih električnih vezij ne deluje ravno zato, ker monter ni spajkal delov ali jih spajkal tam, kjer niso bili potrebni.
Ali je ta shema vključena v eno najboljših shem UMZCH? mogoče. Vse je odvisno odželje potrošnika.
Suhovova shema
Če je mogoče prejšnje vezje ojačevalnika moči sestaviti samostojno, ker vključuje relativno malo elementov, potem je bolje, da ojačevalnika Sukhova ne sestavite ročno. zakaj? Zaradi velikega števila elementov in povezav obstaja velika možnost napake, zaradi česar bo treba vso pomembno količino dela opraviti na novo.
Pravzaprav je napačno imenovati shemo, podano v tem razdelku, Suhovo shemo. To je visoko zvest UMZCH modela VVS-2011 (shematski diagram te vrste UMZCH je podan v tem razdelku). V svoji sestavi ne vsebuje tranzistorjev z učinkom polja, vključuje pa:
- zener diode.
- Nelinearni upori.
- Navadni upori.
- polarni in nepolarni kondenzatorji.
- diode.
- Bipolarni tranzistorji obeh vrst.
- OpAmps.
- Dusilna loputa.
Možnosti te vključitve:
- P=150W pri Robremenitev=8 ohmov.
- Linearnost: 0,0002 do 0,0003% pri 20kHz, P=100W in Robremenitev=4 ohm.
- Podpora za konstantno U=0 V.
- Na voljo kompenzacija upora AC žice.
- Prisotnost tokovne zaščite.
- Prisotnost zaščite vezja UMZCH pred Uizhod=konst.
- Razpoložljivost mehkega zagona.
To vezje je sestavljeno v industrijskem obsegu in se prilega na majhno ploščo. Postavitev vodnikov in lokacijo elementov najdete na internetu,kjer so ti materiali prosto dostopni.
Sheme serije Sukhov so ena najboljših shem UMZCH.
rezultat
Ojačevalnik moči zvoka je zelo priljubljena naprava tako med profesionalnimi glasbeniki kot med običajnimi ljubitelji glasbe. UMZCH se izvajajo tako na osnovi vakuumskih naprav in tranzistorjev kot na osnovi operacijskih ojačevalcev, integriranih vezij.
Takšne naprave lahko kupite v specializiranih trgovinah ali pa jih izdelate sami. Cenovno so cevni ojačevalniki najdražji, integrirana vezja pa najcenejša.
UMZCH cevna vezja imajo višjo kakovost dobička kot integrirana ali tranzistorska vezja UMZCH. Zaradi tega so ljudje pripravljeni kupiti takšne naprave za 50.000 ₽, 100.000 ₽ in 450.000 ₽.
Ko sami sestavljate ojačevalnike, si zapomnite naslednja pravila:
- Strogo je prepovedano zamenjevati polaritete diod, zener diod in drugih anodno-katodnih naprav ter polarnih kondenzatorjev. To je preobremenjeno z dejstvom, da vezje UMZCH, sestavljeno kot rezultat, ne bo delovalo.
- Pri sestavljanju vezja morate spajkati dele, kjer je na risbi stična točka. Sliši se kot očitno pravilo. To je res, vendar mnogi monterji pozabijo na to.
Če uporabite vsa zgoraj navedena priporočila, lahko sami sestavite dober ojačevalnik zvočne moči po vezju UMZCH na tranzistorjih ali drugih elementih.
